JP2019133747A - Porous layer for nonaqueous battery, method for manufacturing the same, separator for nonaqueous battery, electrode for nonaqueous battery and nonaqueous battery - Google Patents

Porous layer for nonaqueous battery, method for manufacturing the same, separator for nonaqueous battery, electrode for nonaqueous battery and nonaqueous battery Download PDF

Info

Publication number
JP2019133747A
JP2019133747A JP2018012205A JP2018012205A JP2019133747A JP 2019133747 A JP2019133747 A JP 2019133747A JP 2018012205 A JP2018012205 A JP 2018012205A JP 2018012205 A JP2018012205 A JP 2018012205A JP 2019133747 A JP2019133747 A JP 2019133747A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
porous layer
separator
acrylic acid
nonaqueous
nonaqueous battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018012205A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7037946B2 (en
Inventor
松本 修明
Nobuaki Matsumoto
修明 松本
映理 児島
Eri Kojima
映理 児島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxell Ltd
Original Assignee
Maxell Holdings Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maxell Holdings Ltd filed Critical Maxell Holdings Ltd
Priority to JP2018012205A priority Critical patent/JP7037946B2/en
Publication of JP2019133747A publication Critical patent/JP2019133747A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7037946B2 publication Critical patent/JP7037946B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

To provide: a porous layer to be interposed between positive and negative electrodes of a nonaqueous battery, which can suppress an amount of water contents brought into the nonaqueous battery; a manufacturing method thereof; a separator and an electrode, each having the porous layer; and a nonaqueous battery which has the separator or electrode, and which can suppress the worsening in a property by an amount of water contents brought into the inside.SOLUTION: A porous layer for a nonaqueous battery according to the present invention comprises: corpuscles formed by an organic material or inorganic material; and a water-soluble resin. In the porous layer, the content of the corpuscles is 50 mass% or more; an acrylic acid-based polymer containing a constituting unit based on (meth)acrylic acid and a constituting unit based on a (meth)acrylic acid salt is included as the water-soluble resin; and the content of the acrylic acid-based polymer is 0.05-0.45 mass%. The porous layer further comprises a binder component. A nonaqueous battery of the invention comprises a separator or electrode having the porous layer for a nonaqueous battery according to the invention.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、非水電池の正極と負極との間に介在させる多孔質層であって、非水電池内に持ち込む水分量を抑え得る多孔質層およびその製造方法、前記多孔質層を有するセパレータおよび電極、並びに前記セパレータまたは前記電極を有し、内部に持ち込まれる水分による特性低下を抑制し得た非水電池に関するものである。   The present invention relates to a porous layer interposed between a positive electrode and a negative electrode of a nonaqueous battery, which can suppress the amount of moisture brought into the nonaqueous battery, a method for producing the same, and a separator having the porous layer In addition, the present invention relates to a non-aqueous battery that has an electrode, the separator or the electrode, and is capable of suppressing deterioration in characteristics due to moisture brought into the inside.

非水電池の一種であるリチウム二次電池は、エネルギー密度が高いという特徴から、携帯電話やノート型パーソナルコンピューターなどの携帯機器の電源として広く用いられている。そして、携帯機器の高性能化に伴ってリチウム二次電池の高容量化が更に進む傾向にあり、安全性の確保が重要となっている。   A lithium secondary battery, which is a kind of non-aqueous battery, is widely used as a power source for portable devices such as mobile phones and notebook personal computers because of its high energy density. As the performance of portable devices increases, the capacity of lithium secondary batteries tends to increase further, and it is important to ensure safety.

現行のリチウム二次電池では、正極と負極の間に介在させるセパレータとして、例えば厚みが10〜30μm程度のポリオレフィン系の多孔性フィルムが使用されている。また、セパレータの素材としては、電池の熱暴走温度以下でセパレータの構成樹脂を溶融させて空孔を閉塞させ、これにより電池の内部抵抗を上昇させて短絡の際などに電池の安全性を向上させる所謂シャットダウン効果を確保するため、融点の低いポリエチレンが適用されることがある。   In current lithium secondary batteries, a polyolefin-based porous film having a thickness of, for example, about 10 to 30 μm is used as a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode. In addition, as separator material, the constituent resin of the separator is melted below the thermal runaway temperature of the battery to close the pores, thereby increasing the internal resistance of the battery and improving the safety of the battery in the event of a short circuit. In order to ensure the so-called shutdown effect, polyethylene having a low melting point may be applied.

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

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

このようなセパレータの熱収縮による短絡を防止し、電池の信頼性を高める技術として、熱可塑性樹脂を含む樹脂多孔質膜の表面に、耐熱性を高めるための耐熱多孔質層を形成した積層型のセパレータを用いることが提案されている(特許文献1、2など)。   As a technology to prevent such a short circuit due to thermal contraction of the separator and increase the reliability of the battery, a laminated type in which a heat resistant porous layer for improving heat resistance is formed on the surface of a porous resin film containing a thermoplastic resin. It has been proposed to use a separator of US Pat.

例えば特許文献1および2に開示の技術によれば、異常過熱した際にも熱暴走が生じ難く、安全性および信頼性に優れた非水電池を提供することができる。   For example, according to the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2, it is possible to provide a non-aqueous battery that is less likely to cause thermal runaway even when abnormally overheated, and that is excellent in safety and reliability.

また、特許文献3には、正極と負極との間に介在させる耐熱性の多孔質層に、特定構造のN−ビニルカルボン酸アミドと特定構造の不飽和カルボン酸系モノマーとの共重合体を有機バインダとして使用し、この多孔質層を、前記の積層型セパレータの耐熱多孔質層に用いたり、正極や負極の表面に形成してセパレータの役割を担わせたりすることで、安全性に優れた非水電池を構成することが提案されている。   Patent Document 3 discloses a copolymer of an N-vinylcarboxylic acid amide having a specific structure and an unsaturated carboxylic acid monomer having a specific structure in a heat-resistant porous layer interposed between a positive electrode and a negative electrode. Used as an organic binder, this porous layer is used for the heat-resistant porous layer of the above-mentioned laminated separator, or formed on the surface of the positive electrode or negative electrode to play the role of a separator, so it has excellent safety It has been proposed to construct a non-aqueous battery.

特開2008−123996号公報JP 2008-123996 A 特開2008−210791号公報JP 2008-210791 A 国際公開第2015/046126号International Publication No. 2015/046126

ところで、前記多孔質層は、有機材料または無機材料で構成された微粒子などを溶媒に分散させて調製したスラリーやペーストなどの塗工液を、樹脂多孔質膜や電極の表面に塗布する工程を経て形成されることが一般的であるが、この塗工液には、塗布後の塗膜の厚みの調整を容易にするなどの目的で、カルボキシメチルセルロース(CMC)などが増粘剤として用いられることが通常である。   By the way, the porous layer comprises a step of applying a coating liquid such as slurry or paste prepared by dispersing fine particles composed of an organic material or an inorganic material in a solvent to the surface of the resin porous membrane or the electrode. In general, the coating solution is made of carboxymethylcellulose (CMC) or the like as a thickener for the purpose of facilitating the adjustment of the thickness of the coated film after coating. It is normal.

ところが、CMCなどの増粘剤は吸湿性を備えているため、前記塗工液を塗布することで形成された多孔質層中には、水分が多く含まれることになる。特に固形分比率(溶媒以外の成分の比率。以下同じ。)を低下させた塗工液を用いる場合、良好な塗膜形成のためには増粘剤の添加量を増やす必要があり、その結果、形成後の多孔質層の含水量が増大する。そして、このような含水量の多い多孔質層を有するセパレータや電極を用いて非水電池を形成すると、多くの水分が非水電池内に持ち込まれることになり、非水電池の特性劣化の原因となる。   However, since thickeners such as CMC have hygroscopicity, the porous layer formed by applying the coating liquid contains a large amount of moisture. In particular, when using a coating liquid in which the solid content ratio (ratio of components other than the solvent; the same applies hereinafter) is used, it is necessary to increase the amount of thickener added in order to form a good coating film. The water content of the porous layer after formation increases. If a non-aqueous battery is formed using a separator or electrode having a porous layer having a high water content, a large amount of moisture is brought into the non-aqueous battery, causing deterioration of the characteristics of the non-aqueous battery. It becomes.

本発明は、以上に示した現状の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、非水電池の正極と負極との間に介在させる多孔質層であって、非水電池内に持ち込む水分量を抑え得る多孔質層およびその製造方法、前記多孔質層を有するセパレータおよび電極、並びに前記セパレータまたは前記電極を有し、内部に持ち込まれる水分による特性低下を抑制し得た非水電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described current problems, and an object of the present invention is a porous layer interposed between a positive electrode and a negative electrode of a nonaqueous battery, Porous layer capable of suppressing the amount of moisture to be brought in and method for producing the same, separator and electrode having the porous layer, and non-aqueous battery having the separator or the electrode and capable of suppressing characteristic deterioration due to moisture brought into the inside Is to provide.

本発明の非水電池用多孔質層は、有機材料または無機材料で構成された微粒子と、水溶性樹脂とを含有する多孔質層であって、前記微粒子の含有量が50質量%以上であり、前記水溶性樹脂として、(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマーを含み、前記アクリル酸系ポリマーの含有量が0.05〜0.45質量%であり、更にバインダ成分を含有することを特徴とするものである。   The porous layer for a nonaqueous battery of the present invention is a porous layer containing fine particles composed of an organic material or an inorganic material and a water-soluble resin, and the content of the fine particles is 50% by mass or more. In addition, the water-soluble resin includes an acrylic acid polymer including a structural unit based on (meth) acrylic acid and a structural unit based on (meth) acrylate, and the content of the acrylic acid polymer is 0.05 to It is 0.45 mass%, and further contains a binder component.

なお、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味する。   “(Meth) acrylic acid” means acrylic acid or methacrylic acid.

本発明の非水電池用多孔質層は、有機材料または無機材料で構成された微粒子と、(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマーと、バインダ成分と、溶媒とを含有する塗工液を、基材表面に塗布し乾燥する工程を有する本発明の製造方法によって製造することができる。   The porous layer for a non-aqueous battery of the present invention is an acrylic acid-based material including fine particles composed of an organic material or an inorganic material, a structural unit based on (meth) acrylic acid, and a structural unit based on (meth) acrylate. The coating liquid containing a polymer, a binder component, and a solvent can be produced by the production method of the present invention having a step of applying to a substrate surface and drying.

また、本発明の非水電池用セパレータは、本発明の非水電池用多孔質層が、多孔質樹脂シートと一体化されていることを特徴とするものである。   The separator for nonaqueous batteries of the present invention is characterized in that the porous layer for nonaqueous batteries of the present invention is integrated with a porous resin sheet.

更に、本発明の非水電池用電極は、活物質を含む電極合剤層を有し、本発明の非水電池用多孔質層を、前記電極合剤層上に有することを特徴とするものである。   Furthermore, the electrode for a nonaqueous battery of the present invention has an electrode mixture layer containing an active material, and has the porous layer for a nonaqueous battery of the present invention on the electrode mixture layer. It is.

また、本発明の非水電池は、(a)正極、負極、セパレータおよび非水電解質を有しており、前記セパレータが本発明の非水電池用セパレータであるか、または(b)正極、負極、および非水電解質を有しており、前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、本発明の非水電池用電極であることを特徴とするものである。   The nonaqueous battery of the present invention includes (a) a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte, and the separator is the nonaqueous battery separator of the present invention, or (b) a positive electrode, a negative electrode And at least one of the positive electrode and the negative electrode is the electrode for a non-aqueous battery according to the present invention.

本発明によれば、非水電池の正極と負極との間に介在させる多孔質層であって、非水電池内に持ち込む水分量を抑え得る多孔質層およびその製造方法、前記多孔質層を有するセパレータおよび電極、並びに前記セパレータまたは前記電極を有し、内部に持ち込まれる水分による特性低下を抑制し得た非水電池を提供することができる。   According to the present invention, a porous layer interposed between a positive electrode and a negative electrode of a non-aqueous battery, which can suppress the amount of moisture brought into the non-aqueous battery, a method for producing the same, and the porous layer It is possible to provide a non-aqueous battery that includes the separator and the electrode, and the separator or the electrode, and that can suppress deterioration in characteristics due to moisture introduced therein.

本発明の非水電池の一例を模式的に表す縦断面図である。It is a longitudinal section showing an example of the nonaqueous battery of the present invention typically.

前記の通り、セパレータの耐熱層や正極と負極との間に介在させる隔離層として設けられる多孔質層を形成するための塗工液(スラリーやペーストなどの溶媒を含む組成物)、特に水系の塗工液には、粘度調整のため、増粘剤としてCMCなどの吸湿性を有する水溶性樹脂が使用されることが一般的であり、これが、非水電池内に持ち込まれる水分量の増大を引き起こし、非水電池の特性低下の一因となっている。   As described above, a coating liquid (composition containing a solvent such as slurry or paste) for forming a porous layer provided as a heat-resistant layer of a separator or a separator layer interposed between a positive electrode and a negative electrode, particularly an aqueous system In order to adjust the viscosity, a water-soluble resin having a hygroscopic property such as CMC is generally used for the coating liquid, and this increases the amount of moisture brought into the non-aqueous battery. Causing non-aqueous battery characteristics to deteriorate.

本発明者らは、このような理由による非水電池の特性低下の抑制を実現するために鋭意検討を重ねた結果、セパレータや電極などに設けられる多孔質層の形成に使用される塗工液の増粘剤として、(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマーを採用することとした。これにより、形成後の多孔質層に水分が含まれ難くなることから、非水電池内に持ち込まれる水分量を低減でき、それによる特性低下の抑制が可能となる。   As a result of intensive studies to realize suppression of deterioration in characteristics of nonaqueous batteries due to the above reasons, the present inventors have applied a coating liquid used for forming a porous layer provided in a separator, an electrode, or the like. As the thickener, an acrylic acid-based polymer containing a structural unit based on (meth) acrylic acid and a structural unit based on (meth) acrylate is adopted. Thereby, since it becomes difficult for moisture to be contained in the porous layer after formation, it is possible to reduce the amount of moisture brought into the non-aqueous battery and to thereby suppress deterioration of characteristics.

本発明の非水電池用多孔質層(以下、単に「多孔質層」という)は、有機材料または無機材料で構成された微粒子と、(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマーと、バインダ成分とを含む。   The porous layer for non-aqueous batteries of the present invention (hereinafter simply referred to as “porous layer”) comprises fine particles composed of an organic material or an inorganic material, a structural unit based on (meth) acrylic acid, and (meth) acrylic acid. An acrylic acid polymer containing a structural unit based on a salt and a binder component are included.

本発明の多孔質層において、有機材料または無機材料で構成された微粒子は、その主体となったり、後述する繊維状物同士の間に形成される空隙を埋めるなどして、リチウムデンドライトに起因する短絡の発生を抑制する作用を有しており、また、前記微粒子を耐熱温度が150℃以上の材料で構成し、前記多孔質層がセパレータの耐熱層として適用される場合には、セパレータの耐熱性を高める成分として機能する。更に、前記微粒子を熱溶融性の樹脂、例えば融点が150℃以下の樹脂で構成することにより、前記多孔質層にシャットダウン機能を付与することも可能である。   In the porous layer of the present invention, the fine particles composed of an organic material or an inorganic material are caused by lithium dendrites, for example, by filling the voids formed between the fibrous materials described later. In the case where the fine particles are made of a material having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher and the porous layer is applied as a heat-resistant layer of the separator, It functions as a component that enhances properties. Furthermore, it is possible to provide a shutdown function to the porous layer by forming the fine particles from a heat-meltable resin, for example, a resin having a melting point of 150 ° C. or less.

また、(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマーは、多孔質層を形成するための塗工液の増粘剤として使用され、形成後の多孔質層中にも残留する。前記アクリル酸系ポリマーを増粘剤として使用した塗工液であれば、少量の添加でも、少なくとも塗工作業を適度に行い得るだけの粘度を容易に確保することができ、かつ形成後の多孔質層において、CMCなどの一般的な増粘剤や、(メタ)アクリル酸に基づく構成単位を含まないポリアクリル酸ナトリウムなどの水溶性樹脂を使用した場合に比べて吸着する水分量を低減することができる。   In addition, an acrylic acid-based polymer containing a structural unit based on (meth) acrylic acid and a structural unit based on (meth) acrylate is used as a thickener for a coating liquid for forming a porous layer, It remains in the porous layer after formation. If it is a coating liquid using the acrylic acid polymer as a thickener, it is possible to easily ensure at least a viscosity enough to perform at least a suitable coating operation with a small amount of addition, and to provide a porous layer after formation. Reduces the amount of moisture adsorbed in the quality layer compared to the use of common thickeners such as CMC and water-soluble resins such as sodium polyacrylate that does not contain structural units based on (meth) acrylic acid. be able to.

本明細書でいう前記アクリル酸系ポリマーにおける「(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含む」とは、アクリル酸系ポリマーの分子を形成している構成単位として、下記式(1)に示されるように、(メタ)アクリル酸由来のもの(カルボキシル基がそのまま存在しているもの)と、下記式(2)に示されるように、(メタ)アクリル酸のカルボキシル基が塩になった状態のものとが含まれることを意味している。(メタ)アクリル酸のカルボキシル基が塩になった構成単位は、前記アクリル酸系ポリマーを重合するモノマーとして、(メタ)アクリル酸の塩を使用する形で分子内に導入されたもの〔すなわち、(メタ)アクリル酸の塩由来の構成単位〕でもよく、また、(メタ)アクリル酸を重合して得られたポリマー中のカルボキシル基の一部〔ポリマー中の(メタ)アクリル酸由来の構成単位の一部が有するカルボキシル基〕を中和することで導入されたものでもよい。   The term “including a structural unit based on (meth) acrylic acid and a structural unit based on (meth) acrylate” in the acrylic acid polymer referred to in the present specification forms a molecule of an acrylic acid polymer. As a structural unit, as shown in the following formula (1), one derived from (meth) acrylic acid (one having a carboxyl group as it is), and as shown in the following formula (2), (meth) It means that the carboxyl group of acrylic acid is in the form of a salt. The structural unit in which the carboxyl group of (meth) acrylic acid is converted into a salt is one introduced into the molecule in the form of using a salt of (meth) acrylic acid as a monomer for polymerizing the acrylic acid polymer [ie, The structural unit derived from a salt of (meth) acrylic acid] or a part of the carboxyl group in the polymer obtained by polymerizing (meth) acrylic acid [the structural unit derived from (meth) acrylic acid in the polymer May be introduced by neutralizing a carboxyl group possessed by a part thereof.

Figure 2019133747
Figure 2019133747

前記式(1)において、RはHまたはCHである。 In the formula (1), R 1 is H or CH 3 .

Figure 2019133747
Figure 2019133747

前記式(2)において、RはHまたはCHであり、Mはアルカリ金属元素、NHなどである。 In the formula (2), R 2 is H or CH 3 , and M is an alkali metal element, NH 4 or the like.

よって、多孔質層に使用する(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマーとしては、例えば、アルカリ金属などによるポリアクリル酸の部分中和物、すなわち、ポリアクリル酸(重合体)におけるアクリル酸に基づく構成単位中のカルボキシル基(−COOH)のうちの一部が、中和によってナトリウム塩などのアルカリ金属塩〔−COOM’(M’はアルカリ金属元素)〕になっているものが例示される。   Therefore, as an acrylic acid-based polymer containing a structural unit based on (meth) acrylic acid and a structural unit based on (meth) acrylate used for the porous layer, for example, in a polyacrylic acid part due to an alkali metal, etc. A part of a carboxylate group (—COOH) in a structural unit based on acrylic acid in a polyacrylic acid (polymer) is converted into an alkali metal salt such as a sodium salt [—COOM ′ (M 'Is an alkali metal element)].

ポリアクリル酸の完全中和物(カルボキシル基の全てがアルカリ金属塩になったもの)は吸水しやすく、これを一定量含有する多孔質層では水分量を低減し難いことから、本発明の多孔質層(それを形成するための塗工液)では、(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマー(例えばポリアクリル酸の部分中和物)を使用する。   A completely neutralized product of polyacrylic acid (all of the carboxyl groups are converted to alkali metal salts) is easy to absorb water, and a porous layer containing a certain amount of this makes it difficult to reduce the amount of water. In the porous layer (coating liquid for forming it), an acrylic acid polymer (for example, in a polyacrylic acid part) containing a structural unit based on (meth) acrylic acid and a structural unit based on (meth) acrylate Japanese).

なお、(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマーは、(メタ)アクリル酸に基づく構成単位および(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位以外の構成単位を含んでいてもよく、必要とされる特性に応じて、エチレン性の構成単位、例えば、アクリルアミド、アクリロニトリル、N−ビニルアセトアミドなどのモノマー成分に基づく構成単位を含む三元系以上の重合体とすることも可能である。   The acrylic polymer containing a structural unit based on (meth) acrylic acid and a structural unit based on (meth) acrylate is composed of a structural unit based on (meth) acrylic acid and a structure based on (meth) acrylate. A ternary system containing a constituent unit other than the unit, and containing a constituent unit based on a monomer component such as acrylamide, acrylonitrile, N-vinylacetamide, or the like, depending on the required properties. The above polymer can also be used.

ただし、前記アクリル酸系ポリマーにおいて、(メタ)アクリル酸に基づく構成単位〔前記式(1)で表される構成単位〕のモル数をaとし、(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位〔前記式(2)で表される構成単位〕のモル数をbとし、その他の構成単位のモル数をcとしたときに、少量で好適な増粘性を得るためには、(メタ)アクリル酸およびその塩に基づく構成単位以外の構成単位の割合(モル比)、すなわち、c/(a+b+c)で表される値が0.3以下であることが望ましく、0.2以下であることがより望ましく、0.1以下であることが最も望ましい。   However, in the acrylic acid polymer, the number of moles of the structural unit based on (meth) acrylic acid [the structural unit represented by the formula (1)] is a, and the structural unit based on (meth) acrylate [the above In order to obtain a suitable thickening amount in a small amount when b is the number of moles of the structural unit represented by formula (2) and c is the number of moles of the other structural units, (meth) acrylic acid and The ratio (molar ratio) of structural units other than the structural units based on the salt, that is, the value represented by c / (a + b + c) is desirably 0.3 or less, and more desirably 0.2 or less. , 0.1 or less is most desirable.

また、ポリアクリル酸の部分中和物に代表される前記アクリル酸系ポリマーは、多孔質層における水分量の低減効果をより良好に確保する観点から、下記式によって求められる「中和度(%)」が、70%以下であることが好ましく、55%以下であることがより好ましい。一方、増粘効果を高めるために、前記アクリル酸系ポリマーの中和度は、10%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましい。   In addition, the acrylic polymer represented by a partially neutralized product of polyacrylic acid has a “neutralization degree (%) determined by the following formula from the viewpoint of ensuring a better water content reduction effect in the porous layer. ) "Is preferably 70% or less, and more preferably 55% or less. On the other hand, in order to enhance the thickening effect, the neutralization degree of the acrylic acid polymer is preferably 10% or more, and more preferably 30% or more.

中和度 = b÷(a+b)×100   Degree of neutralization = b ÷ (a + b) × 100

前記アクリル酸系ポリマーを増粘剤として機能させ、これを含有する塗工液を、塗布に必要な一定以上の粘度とするためには、前記塗工液の乾燥により形成される多孔質層中での含有量が0.05質量%以上となるよう、前記塗工液中での含有量を調整すればよく、多孔質層中での前記アクリル酸系ポリマーの含有量は、0.1質量%以上であることが好ましい。   In order to make the acrylic acid-based polymer function as a thickener and to make the coating liquid containing this a certain viscosity or more necessary for coating, in the porous layer formed by drying the coating liquid What is necessary is just to adjust content in the said coating liquid so that it may become 0.05 mass% or more in content, and content of the said acrylic acid type polymer in a porous layer is 0.1 mass % Or more is preferable.

一方、多孔質層中での前記アクリル酸系ポリマーの含有量が多すぎると、前記塗工液の粘度が高くなりすぎる虞があり、また、形成される多孔質層における水分量が多くなりすぎ、前記アクリル酸系ポリマーの使用による水分量の低減効果が損なわれる虞がある。前記の問題を防ぐためには、多孔質層中での前記アクリル酸系ポリマーの含有量が0.45質量%以下となるよう、前記塗工液中での含有量を調整すればよく、多孔質層中での前記アクリル酸系ポリマーの含有量は、0.3質量%以下であることが好ましい。   On the other hand, if the content of the acrylic acid polymer in the porous layer is too large, the viscosity of the coating solution may be too high, and the water content in the formed porous layer will be too large. There is a possibility that the effect of reducing the amount of water due to the use of the acrylic acid polymer is impaired. In order to prevent the above problems, the content in the coating solution may be adjusted so that the content of the acrylic acid polymer in the porous layer is 0.45% by mass or less. The content of the acrylic acid polymer in the layer is preferably 0.3% by mass or less.

なお、塗工液の増粘剤には、目的に応じて、(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマーと共に、前記ポリマー以外の水溶性樹脂を併用することもできる。   In addition, according to the purpose, the thickener of the coating liquid includes an acrylic acid polymer containing a structural unit based on (meth) acrylic acid and a structural unit based on (meth) acrylate, and other than the above-mentioned polymer. A water-soluble resin can also be used in combination.

前記アクリル酸系ポリマーと組み合わせて用いることのできる水溶性樹脂としては、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースなどを例示することができる。   Examples of the water-soluble resin that can be used in combination with the acrylic acid polymer include polyacrylic acid, sodium polyacrylate, carboxymethylcellulose, and the like.

ただし、塗工液の粘度を好適な範囲に調整しやすくし、かつ多孔質層における水分量の低減効果をより良好に確保するためには、多孔質層中での水溶性樹脂全体の含有量が多くなり過ぎないよう調整することが望ましく、例えば前記多孔質層を含むセパレータにおいて、後述する方法により測定される水分量が1200ppm以下となるよう調整することが望ましい。具体的には、前記アクリル酸系ポリマーを含む水溶性樹脂全体の多孔質層における含有量は、例えば0.5質量%以下とすることが好ましい。   However, in order to make it easier to adjust the viscosity of the coating liquid to a suitable range and to ensure a better water content reduction effect in the porous layer, the content of the entire water-soluble resin in the porous layer For example, in the separator including the porous layer, it is desirable to adjust the moisture content measured by the method described later to 1200 ppm or less. Specifically, the content of the entire water-soluble resin including the acrylic acid polymer in the porous layer is preferably 0.5% by mass or less, for example.

なお、塗工液中で増粘剤として機能する前記アクリル酸系ポリマーは、バインダとしての機能が低く、これのみでは充分な接着力が得られないため、本発明では、多孔質層に更にバインダ成分を含有させる。   The acrylic acid polymer that functions as a thickener in the coating solution has a low function as a binder, and this alone does not provide sufficient adhesive strength. Therefore, in the present invention, the binder is further added to the porous layer. Ingredients are included.

多孔質層におけるバインダとしては、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA、酢酸ビニル由来の構造単位が20〜35モル%のもの)、(メタ)アクリレート重合体〔「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートとメタクリレートとを纏めて表現したものである。以下同じ。〕、フッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリウレタン、ポリN−ビニルアセトアミド、ポリアクリルアミドなどが挙げられ、スチレンブタジエンゴムのように、水系のエマルジョンの形態で使用するものの他、ポリビニルアルコールのように水溶性樹脂を用いることもできる。バインダには、これらのうちの1種または2種以上を使用することができる。   As the binder in the porous layer, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA, structural unit derived from vinyl acetate is 20 to 35 mol%), (meth) acrylate polymer ["(meth) acrylate" It is an expression of acrylate and methacrylate collectively. same as below. ], Fluorinated rubber, styrene butadiene rubber (SBR), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyurethane, poly N-vinylacetamide, polyacrylamide and the like. Thus, in addition to those used in the form of an aqueous emulsion, a water-soluble resin such as polyvinyl alcohol can also be used. One or more of these can be used for the binder.

多孔質層におけるバインダの含有量は、バインダによる作用を良好に発揮させる観点から、0.5質量%以上であることが好ましい。他方、バインダの量が多すぎると、他の成分(有機材料または無機材料で構成された微粒子など)の含有量が少なくなって、これら他の成分による作用が低下することがあるため、多孔質層におけるバインダの含有量は、10質量%以下であることが好ましい。   The content of the binder in the porous layer is preferably 0.5% by mass or more from the viewpoint of satisfactorily exerting the action of the binder. On the other hand, if the amount of the binder is too large, the content of other components (such as fine particles composed of an organic material or an inorganic material) decreases, and the action of these other components may be reduced. The binder content in the layer is preferably 10% by mass or less.

多孔質層に係る有機材料または無機材料で構成された微粒子としては、電気絶縁性を有しており、電気化学的に安定で、更に後述する非水電解質や、多孔質層形成用塗工液に用いる溶媒に安定であれば、特に制限はない。   The fine particles composed of an organic material or an inorganic material related to the porous layer have an electrical insulating property, are electrochemically stable, and further include a non-aqueous electrolyte described later and a coating solution for forming a porous layer. There is no particular limitation as long as the solvent used in is stable.

本明細書でいう「非水電解質に対して安定」とは、非水電解質(非水電池の電解質として使用される非水電解液などの非水電解質)中で溶媒に溶解したり化学的組成変化を生じたりし難いことを意味している。「多孔質層形成用塗工液に用いる溶媒に安定」も前記と同様の意味である。更に、本明細書でいう「電気化学的に安定な」とは、電池の充放電の際に化学変化が生じ難いことを意味している。   As used herein, “stable to non-aqueous electrolyte” means dissolved in a solvent or chemical composition in a non-aqueous electrolyte (a non-aqueous electrolyte such as a non-aqueous electrolyte used as an electrolyte for a non-aqueous battery). It means that it is difficult to make changes. “Stable in the solvent used in the coating liquid for forming the porous layer” has the same meaning as described above. Furthermore, “electrochemically stable” as used in the present specification means that a chemical change hardly occurs during charging / discharging of the battery.

無機材料で構成された微粒子としては、耐熱温度が150℃以上の材料、すなわち、150℃以下の温度で分解や溶融などしない材料で構成されていることが好ましく、そのような微粒子の具体例としては、例えば、酸化鉄、SiO、Al、TiO、BaTiO、ZrO、MgO、などの酸化物微粒子;窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物微粒子;フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶微粒子;シリコン、ダイヤモンドなどの共有結合性結晶微粒子;タルク、モンモリロナイトなどの粘土微粒子;ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、ハイドロタルサイトなどの鉱物資源由来物質またはそれらの人造物;などの無機微粒子が挙げられる。 The fine particles composed of an inorganic material are preferably composed of a material having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher, that is, a material that does not decompose or melt at a temperature of 150 ° C. or lower. Is, for example, oxide fine particles such as iron oxide, SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , BaTiO 3 , ZrO 2 , MgO; nitride fine particles such as aluminum nitride and silicon nitride; calcium fluoride and barium fluoride Poorly soluble ionic crystal particles such as barium sulfate; Covalent crystal particles such as silicon and diamond; Clay particles such as talc and montmorillonite; Boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite, bentonite, Substances derived from mineral resources such as hydrotalcite Man-made; and inorganic fine particles such as.

また、有機材料で構成された微粒子としては、前記無機材料と同様に、耐熱温度が150℃以上の材料で構成する場合、その具体例としては、ポリイミド、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、架橋ポリメチルメタクリレート(架橋PMMA)、架橋ポリスチレン(架橋PS)、ポリジビニルベンゼン(PDVB)、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物などの架橋高分子の微粒子;熱可塑性ポリイミドなどの耐熱性高分子の微粒子;が挙げられる。これらの有機微粒子を構成する有機樹脂(高分子)は、前記例示の材料の混合物、変性体、誘導体、共重合体(ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体)、架橋体(前記の耐熱性高分子の場合)であってもよい。   In addition, the fine particles composed of an organic material, like the inorganic material, are composed of a material having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher. Specific examples thereof include polyimide, melamine resin, phenolic resin, and crosslinked polymer. Fine particles of crosslinked polymer such as methyl methacrylate (crosslinked PMMA), crosslinked polystyrene (crosslinked PS), polydivinylbenzene (PDVB), benzoguanamine-formaldehyde condensate; and fine particles of heat resistant polymer such as thermoplastic polyimide. The organic resin (polymer) constituting these organic fine particles is a mixture, modified body, derivative, copolymer (random copolymer, alternating copolymer, block copolymer, graft copolymer) of the materials exemplified above. ) Or a crosslinked product (in the case of the heat-resistant polymer).

一方、多孔質層にシャットダウン機能を付与する場合、安全な温度で電池の反応を抑制することができるよう、150℃以下の融点を有する熱溶融性樹脂により微粒子を構成することが好ましく、安全性を高めるために、前記熱溶融性樹脂の融点は、140℃以下とすることがより好ましい。そのような微粒子の具体例としては、例えば、PE、エチレン由来の構造単位が85モル%以上の共重合ポリオレフィン、またはポリオレフィン誘導体(塩素化ポリエチレンなど)、ポリオレフィンワックス、石油ワックス、カルナバワックスなどが挙げられる。前記共重合ポリオレフィンとしては、エチレン−ビニルモノマー共重合体、より具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−メチルアクリレート共重合体、またはエチレン−エチルアクリレート共重合体が例示できる。また、ポリシクロオレフィンなどを用いることもできる。   On the other hand, when providing a shutdown function to the porous layer, it is preferable that the fine particles are composed of a heat-meltable resin having a melting point of 150 ° C. or lower so that the battery reaction can be suppressed at a safe temperature. In order to increase the melting point, the melting point of the hot-melt resin is more preferably 140 ° C. or lower. Specific examples of such fine particles include, for example, PE, a copolymerized polyolefin having a structural unit derived from ethylene of 85 mol% or more, or a polyolefin derivative (such as chlorinated polyethylene), a polyolefin wax, a petroleum wax, or a carnauba wax. It is done. Examples of the copolymer polyolefin include an ethylene-vinyl monomer copolymer, more specifically, an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), an ethylene-methyl acrylate copolymer, or an ethylene-ethyl acrylate copolymer. it can. Moreover, polycycloolefin etc. can also be used.

ただし、シャットダウンを生じる温度が低すぎると、通常の電池の作動に支障をきたすおそれを生じるため、熱溶融性樹脂の融点は、100℃以上とすることが好ましく、120℃以上とすることがより好ましい。なお、前記樹脂の融点は、JIS K 7121の規定に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度である。   However, if the temperature at which the shutdown occurs is too low, there is a risk of hindering normal battery operation. Therefore, the melting point of the heat-meltable resin is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher. preferable. The melting point of the resin is a melting temperature measured using a differential scanning calorimeter (DSC) in accordance with JIS K 7121.

多孔質層における前記のシャットダウン機能は、例えば、モデルセルの温度による抵抗上昇により評価することが可能である。すなわち、正極、負極、および電解液を備え、正極および負極のうちの少なくとも一方の電極の電極合剤層上に多孔質層を有するか、または正極、負極、セパレータおよび電解液を備え、かつセパレータの少なくとも片面に多孔質層を有するモデルセルを作製し、このモデルセルを高温槽中に保持し、5℃/分の速度で昇温しながらモデルセルの内部抵抗値を測定し、測定された内部抵抗値が、加熱前(室温で測定した抵抗値)の5倍以上となる温度を測定することで、この温度を多孔質層の有するシャットダウン温度として評価することができる(後述する本発明の非水電池用セパレータについても、そのシャットダウン温度を、これと同じ方法で評価することができる)。   The shutdown function in the porous layer can be evaluated by, for example, an increase in resistance due to the temperature of the model cell. That is, a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution are provided, and a porous layer is provided on an electrode mixture layer of at least one of the positive electrode and the negative electrode, or a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution are provided, and the separator A model cell having a porous layer on at least one side of the sample cell was prepared, the model cell was held in a high-temperature bath, and the internal resistance value of the model cell was measured while increasing the temperature at a rate of 5 ° C./min. By measuring the temperature at which the internal resistance value is 5 times or more that before heating (resistance value measured at room temperature), this temperature can be evaluated as the shutdown temperature of the porous layer (of the present invention described later) The same shutdown method can be used for the nonaqueous battery separator).

なお、150℃以下の融点を有する熱溶融性樹脂微粒子を多孔質層に含有させることでシャットダウン機能を持たせる場合、良好なシャットダウン機能を確保する点からは、多孔質層中における熱溶融性樹脂微粒子の含有量は、多孔質層の構成成分の全体積中、5体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、50体積%以上であることが特に好ましい。   In addition, in the case of providing a shutdown function by including in the porous layer heat-melting resin fine particles having a melting point of 150 ° C. or less, from the viewpoint of ensuring a good shutdown function, the heat-melting resin in the porous layer The content of the fine particles is preferably 5% by volume or more, more preferably 20% by volume or more, and particularly preferably 50% by volume or more in the total volume of the constituent components of the porous layer.

有機材料または無機材料で構成された微粒子は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、耐熱温度が150℃以上の微粒子としては、SiO、Al、ベーマイトなどの酸化物または水酸化物の微粒子が特に好ましい。 The fine particles composed of an organic material or an inorganic material may be used alone or in combination of two or more. Further, as the fine particles having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher, oxide or hydroxide fine particles such as SiO 2 , Al 2 O 3 , boehmite are particularly preferable.

有機材料または無機材料で構成された微粒子の形態としては、球状、不定形状、板状、多面体形状、二次粒子形状、針状などいずれの形態であってもよいが、リチウムデンドライトの抑制の観点からは、板状であることが好ましい。板状粒子としては、各種市販品が挙げられ、例えば、旭硝子エスアイテック社製「サンラブリー」(SiO)、石原産業社製「NST−B1」の粉砕品(TiO)、堺化学工業社製の板状硫酸バリウム「Hシリーズ」、「HLシリーズ」、林化成社製「ミクロンホワイト」(タルク)、林化成社製「ベンゲル」(ベントナイト)、河合石灰社製「BMM」や「BMT」(ベーマイト)、河合石灰社製「セラシュールBMT−B」〔アルミナ(Al)〕、キンセイマテック社製「セラフ」(アルミナ)、斐川鉱業社製「斐川マイカ Z−20」(セリサイト)などが入手可能である。この他、SiO、Al、ZrO、CeOについては、特開2003−206475号公報に開示の方法により作製することができる。 The form of fine particles composed of an organic material or an inorganic material may be any form such as a spherical shape, an indeterminate shape, a plate shape, a polyhedral shape, a secondary particle shape, or a needle shape, but from the viewpoint of suppressing lithium dendrite Is preferably plate-shaped. Examples of the plate-like particles include various commercially available products. For example, “Sun Lovely” (SiO 2 ) manufactured by Asahi Glass S Tech Co., Ltd., “NST-B1” pulverized product (TiO 2 ) manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Plate-like barium sulfate “H series”, “HL series”, Hayashi Kasei “micron white” (talc), Hayashi Kasei “bengel” (bentonite), Kawai lime “BMM” and “BMT” (Boehmite), “Cerasure BMT-B” [Alumina (Al 2 O 3 )] manufactured by Kawai Lime Co., Ltd., “Seraph” (alumina) manufactured by Kinsei Matec Co., Ltd. ) Etc. are available. In addition, SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO, and CeO 2 can be produced by the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-206475.

有機材料または無機材料で構成された微粒子が板状である場合には、多孔質層中において、微粒子を、その平板面が多孔質層の面にほぼ平行となるように配向させることが好ましく、このような多孔質層を有するセパレータを使用することで、電池の短絡の発生をより良好に抑制できる。これは、微粒子を前記のように配向させることで、微粒子同士が平板面の一部で重なるように配置されるため、多孔質層の片面から他面に向かう空隙(貫通孔)が、直線ではなく曲折した形で形成される(すなわち、曲路率が大きくなる)と考えられ、これにより、リチウムデンドライトが多孔質層を貫通することを防止できることから、短絡の発生がより良好に抑制されるものと推測される。   When the fine particles composed of an organic material or an inorganic material are plate-like, in the porous layer, it is preferable to orient the fine particles so that the flat plate surface is substantially parallel to the surface of the porous layer, By using a separator having such a porous layer, the occurrence of a short circuit of the battery can be suppressed more favorably. This is because the fine particles are oriented as described above so that the fine particles are overlapped with each other on a part of the flat plate surface. Therefore, the void (through hole) from one side of the porous layer to the other side is not a straight line. This is considered to be formed in a bent shape (that is, the curvature is increased), and this prevents lithium dendrite from penetrating the porous layer, thereby suppressing the occurrence of a short circuit better. Presumed to be.

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

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

有機材料または無機材料で構成された微粒子の平均粒径は、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.1μm以上であって、好ましくは3μm以下、より好ましくは1μm以下である。   The average particle diameter of the fine particles composed of an organic material or an inorganic material is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, preferably 3 μm or less, more preferably 1 μm or less.

本明細書でいう有機材料または無機材料で構成された微粒子の平均粒径は、例えば、レーザー散乱粒度分布計(例えば、HORIBA社製「LA−920」)を用い、微粒子を溶解したり、微粒子が膨潤したりしない媒体に、微粒子を分散させて測定した数平均粒子径として規定することができる(後記の実施例に示す平均粒径は、この方法によって求めた値である)。   The average particle size of the fine particles composed of an organic material or an inorganic material as used in this specification is, for example, a laser scattering particle size distribution meter (for example, “LA-920” manufactured by HORIBA), Can be defined as the number average particle size measured by dispersing fine particles in a medium that does not swell (the average particle size shown in the examples below is a value determined by this method).

また、微粒子の比表面積は、100m/g以下であることが好ましく、50m/g以下であることが好ましく、30m/g以下であることが更に好ましい。比表面積が大きすぎると、微粒子同士や微粒子と基材や電極を結着するためのバインダ量が多くなりすぎるために電池とした時の出力特性が悪くなる虞があり、また、微粒子表面に吸着する水分が大きくなって、前記アクリル酸系ポリマーの使用による非水電池の特性低下の抑制効果が小さくなる虞がある。一方、微粒子の比表面積の好適な下限値としては、1m/gである。ここでいう比表面積とは、窒素ガスを用いてBET法により測定した値である。 The specific surface area of the fine particles is preferably 100 m 2 / g or less, preferably 50 m 2 / g or less, and more preferably 30 m 2 / g or less. If the specific surface area is too large, the amount of binder used to bind the fine particles to each other, the fine particles and the base material, and the electrode may become too large, resulting in poor battery output characteristics. There is a possibility that the moisture to be increased will increase the effect of suppressing the deterioration of the characteristics of the non-aqueous battery due to the use of the acrylic polymer. On the other hand, a suitable lower limit of the specific surface area of the fine particles is 1 m 2 / g. Here, the specific surface area is a value measured by a BET method using nitrogen gas.

また、本発明の多孔質層は、前記のような耐熱温度が150℃以上の耐熱性の高い微粒子を用いた場合、その作用によって、高温時における熱収縮を抑制して寸法安定性を高めることができる。また、このような耐熱性の高い耐熱温度が150℃以上の微粒子を含有する本発明の多孔質層が電極(正極または負極)と一体化している場合には、高温時における多孔質層の寸法安定性を更に高めることができる。   In addition, when the porous layer of the present invention uses highly heat-resistant fine particles having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher as described above, its action suppresses thermal shrinkage at high temperatures and enhances dimensional stability. Can do. In addition, when the porous layer of the present invention containing fine particles having a high heat resistance of 150 ° C. or higher is integrated with an electrode (positive electrode or negative electrode), the dimensions of the porous layer at a high temperature Stability can be further enhanced.

更に、耐熱温度が150℃以上の耐熱性の高い微粒子を含有する多孔質層と多孔性樹脂シートとからセパレータを構成した場合にも、喩え多孔性樹脂シートが高温時の寸法安定性に劣るものであっても、耐熱温度が150℃以上の微粒子の作用によって高温時の寸法安定性の良好な多孔質層と一体化しているために、多孔性樹脂シートの熱収縮が抑制され、高温時におけるセパレータ全体の寸法安定性が向上する。そのため、本発明では、前記寸法安定性の高い多孔質層を用いてセパレータを構成することにより、例えば従来のポリエチレン(PE)製多孔性フィルム(PE製微多孔膜)のみで構成されるセパレータで生じていた熱収縮に起因する短絡の発生が防止できることから、電池内が異常過熱した際の信頼性・安全性をより高めることができる。   Furthermore, even when a separator is composed of a porous layer containing fine particles with high heat resistance of 150 ° C. or higher and a porous resin sheet, the porous resin sheet is inferior in dimensional stability at high temperatures. Even so, the heat resistance of the porous resin sheet is suppressed by the action of fine particles having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher, so that the heat shrinkage of the porous resin sheet is suppressed. The overall dimensional stability of the separator is improved. Therefore, in the present invention, by using a porous layer having high dimensional stability, for example, a separator composed only of a conventional polyethylene (PE) porous film (PE microporous film) is used. Since the occurrence of a short circuit due to the generated heat shrinkage can be prevented, the reliability and safety when the inside of the battery is abnormally overheated can be further improved.

このように、本発明の一実施態様によれば、高温時におけるセパレータの熱収縮に起因する短絡の防止の信頼性を向上できる。   Thus, according to one embodiment of the present invention, it is possible to improve the reliability of preventing a short circuit due to the thermal contraction of the separator at a high temperature.

多孔質層は、耐熱温度が150℃以上の繊維状物を含有していてもよい。例えば、多孔質層のみでセパレータを構成し、かつ多孔質層を電極と一体化しない場合には、多孔質層を補強し、その取り扱い性を高めたりする観点から、前記繊維状物を含有させることが好ましく、この繊維状物がセパレータの主体をなしていることがより好ましい。また、多孔質層と多孔質樹脂フィルムとでセパレータを構成する場合や、多孔質層を電極と一体化させる場合においても、その補強のために耐熱温度が150℃以上の繊維状物を含有させることができる。   The porous layer may contain a fibrous material having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher. For example, in the case where the separator is constituted only by the porous layer and the porous layer is not integrated with the electrode, the fibrous material is included from the viewpoint of reinforcing the porous layer and improving its handleability. It is preferable that the fibrous material is the main component of the separator. Also, when a separator is constituted by a porous layer and a porous resin film, or when the porous layer is integrated with an electrode, a fibrous material having a heat resistant temperature of 150 ° C. or more is contained for reinforcement. be able to.

特に、140℃以下の温度で溶融して、多孔質層(セパレータ)の空孔を塞ぎ、セパレータ中のイオンの移動を遮断する機能(所謂シャットダウン機能)を付与できる材料を多孔質層に含有させた場合、耐熱温度が150℃以上の繊維状物も多孔質層に含有させておくことで、電池内での発熱などによってシャットダウンが起こった後、更に20℃以上セパレータの温度が上昇しても、その形状をより安定に保ち得るようにできる。   In particular, the porous layer contains a material that can be melted at a temperature of 140 ° C. or lower to block the pores of the porous layer (separator) and provide a function of blocking the movement of ions in the separator (so-called shutdown function). In such a case, the fibrous layer having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher is also included in the porous layer, so that even if the temperature of the separator further increases by 20 ° C. or higher after shutdown due to heat generation in the battery, etc. The shape can be kept more stable.

繊維状物は、150℃以上の耐熱温度を有し、かつ電気絶縁性を有しており、電気化学的に安定で、更に下記に詳述する非水電解質(非水電解液)や、有機材料または無機材料で構成された微粒子などを含有する多孔質層形成用塗工液に用いる溶媒に安定であれば、特に制限はない。なお、本明細書でいう「繊維状物」とは、アスペクト比〔長尺方向の長さ/長尺方向に直交する方向の幅(直径)〕が4以上のものを意味している。繊維状物のアスペクト比は、10以上であることが好ましい。   The fibrous material has a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher, is electrically insulating, is electrochemically stable, and is further described in detail below with a non-aqueous electrolyte (non-aqueous electrolyte), organic If it is stable to the solvent used for the coating liquid for porous layer formation containing the fine particle comprised with the material or the inorganic material, there will be no restriction | limiting in particular. The “fibrous material” in the present specification means that having an aspect ratio [length in the longitudinal direction / width (diameter) in a direction perpendicular to the longitudinal direction] of 4 or more. The aspect ratio of the fibrous material is preferably 10 or more.

繊維状物の具体的な構成材料としては、例えば、セルロース、セルロース変成体(カルボキシメチルセルロースなど)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル[ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)など]、ポリアクリロニトリル(PAN)、アラミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどの樹脂;ガラス、アルミナ、シリカなどの無機材料(無機酸化物);などが挙げられる。繊維状物は、これらの構成材料の1種を含有していてもよく、2種以上を含有していても構わない。また、繊維状物は、構成成分として、前記の構成材料の他に、必要に応じて、公知の各種添加剤(例えば、樹脂である場合には酸化防止剤など)を含有していても構わない。   Specific constituent materials of the fibrous material include, for example, cellulose, modified cellulose (such as carboxymethyl cellulose), polypropylene (PP), polyester [polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBT). And the like], resins such as polyacrylonitrile (PAN), aramid, polyamideimide, and polyimide; inorganic materials (inorganic oxides) such as glass, alumina, and silica; and the like. The fibrous material may contain one kind of these constituent materials, or may contain two or more kinds. In addition to the above-described constituent materials, the fibrous material may contain various known additives (for example, an antioxidant in the case of a resin) as necessary. Absent.

なお、繊維状物には、有機材料または無機材料で構成された微粒子との接着性を高めるために、コロナ放電処理や界面活性剤による処理などの表面処理を施してもよい。   Note that the fibrous material may be subjected to a surface treatment such as a corona discharge treatment or a treatment with a surfactant in order to enhance the adhesion with fine particles made of an organic material or an inorganic material.

繊維状物の直径は、多孔質層の厚み以下であればよいが、例えば、0.01〜5μmであることが好ましい。径が大きすぎると、繊維状物同士の絡み合いが不足して、これらで構成されるシート状物の強度、延いては多孔質層の強度が小さくなって取扱いが困難となることがある。また、径が小さすぎると、多孔質層の空孔が小さくなりすぎて、イオン透過性が低下する傾向にあり、電池の負荷特性を低下させてしまうことがある。   Although the diameter of a fibrous material should just be below the thickness of a porous layer, it is preferable that it is 0.01-5 micrometers, for example. If the diameter is too large, the entanglement between the fibrous materials may be insufficient, and the strength of the sheet-like material constituted by these, and consequently the strength of the porous layer may be reduced, making it difficult to handle. On the other hand, if the diameter is too small, the pores of the porous layer become too small, and the ion permeability tends to decrease, which may reduce the load characteristics of the battery.

繊維状物は、それぞれの繊維状物が独立した状態で多孔質層中に含まれていてもよく、繊維状物で構成されたシート状物(織布、不織布など)の状態で多孔質層中に含まれていてもよい。   The fibrous material may be contained in the porous layer in a state where each fibrous material is independent, and the porous layer in a sheet-like material (woven fabric, non-woven fabric, etc.) composed of the fibrous material. It may be included.

すなわち、不織布などの多孔質樹脂シートの空隙を充填するように非水電池用多孔質層が形成されており、多孔質層内に前記多孔質樹脂シートが一体化されて存在するものであってもよい。   That is, the porous layer for a non-aqueous battery is formed so as to fill a void of a porous resin sheet such as a nonwoven fabric, and the porous resin sheet is integrated in the porous layer. Also good.

多孔質層(シート状物)中での繊維状物の存在状態は、例えば、長軸(長尺方向の軸)の、セパレータ面に対する角度が平均で30°以下であることが好ましく、20°以下であることがより好ましい。   For example, the state of the fibrous material in the porous layer (sheet-like material) is preferably such that the angle of the long axis (axis in the long direction) to the separator surface is 30 ° or less on average, 20 ° The following is more preferable.

多孔質層中における有機材料または無機材料で構成された微粒子の含有量は、有機材料または無機材料で構成された微粒子を使用することによる作用をより有効に発揮させる観点から、多孔質層の構成成分の全質量中、50質量%以上とすればよく、70質量%以上であることが好ましく、80質量以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが更に好ましい。   The content of fine particles composed of organic material or inorganic material in the porous layer is the composition of the porous layer from the viewpoint of more effectively exerting the effect of using fine particles composed of organic material or inorganic material. What is necessary is just to set it as 50 mass% or more in the total mass of a component, It is preferable that it is 70 mass% or more, It is more preferable that it is 80 mass or more, It is still more preferable that it is 90 mass% or more.

また、多孔質層が前記の繊維状物を含有する場合における多孔質層中の繊維状物の含有量は、繊維状物の使用による作用をより有効に発揮させる観点から、多孔質層の構成成分の全体積中、10体積%以上であることが好ましく、30体積%以上であることがより好ましい。他方、前記の繊維状物を含有する多孔質層において、繊維状物の含有量が多すぎると、他の成分(有機材料または無機材料で構成された微粒子など)の含有量が少なくなって、これら他の成分による作用が低下することがあるため、繊維状物の含有量は、多孔質層の構成成分の全体積中、90体積%以下であることが好ましく、70体積%以下であることがより好ましい。   In addition, when the porous layer contains the fibrous material, the content of the fibrous material in the porous layer is the configuration of the porous layer from the viewpoint of more effectively exerting the effect of using the fibrous material. The total volume of the components is preferably 10% by volume or more, and more preferably 30% by volume or more. On the other hand, in the porous layer containing the fibrous material, if the content of the fibrous material is too much, the content of other components (such as fine particles composed of an organic material or an inorganic material) decreases, Since the effects of these other components may be reduced, the content of the fibrous material is preferably 90% by volume or less, and 70% by volume or less in the total volume of the constituent components of the porous layer. Is more preferable.

多孔質層の厚みは、0.5μm以上であることが好ましく、1μm以上であることがより好ましく、2μm以上であることが更に好ましく、また、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。   The thickness of the porous layer is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more, further preferably 2 μm or more, and preferably 10 μm or less, preferably 5 μm or less. Is more preferable.

多孔質層の空孔率は、20〜60%であることが好ましい。多孔質層の空孔率は、多孔質層の厚み、面積あたりの質量、構成成分の密度から、下記式(3)を用いて各成分iについての総和を求めることにより計算できる。
P = 100−(Σa/ρ)×(m/t) (3)
The porosity of the porous layer is preferably 20 to 60%. The porosity of the porous layer can be calculated by calculating the sum of each component i from the thickness of the porous layer, the mass per area, and the density of the constituent components using the following formula (3).
P = 100− (Σa i / ρ i ) × (m / t) (3)

ここで、前記式(3)中、a:質量%で表した成分iの比率、ρ:成分iの密度(g/cm)、m:多孔質層の単位面積あたりの質量(g/cm)、t:多孔質層の厚み(cm)である。 Here, in the formula (3), a i : ratio of the component i expressed by mass%, ρ i : density of the component i (g / cm 3 ), m: mass per unit area of the porous layer (g / Cm 2 ), t: thickness of the porous layer (cm).

本発明の多孔質層は、有機材料または無機材料で構成された微粒子、バインダ成分、および(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマー、更には必要に応じて使用される繊維状物などを含有する多孔質層形成用の塗工液(溶媒を含む組成物)を、基材、例えば多孔質樹脂シートの表面(本発明の非水電池用セパレータとする場合)や、非水電池用の電極の電極合剤層の表面(本発明の非水電池用電極とする場合)に塗布し、乾燥する工程を有する本発明の製造方法によって得ることができる。   The porous layer of the present invention comprises an acrylic polymer containing fine particles composed of an organic material or an inorganic material, a binder component, and a structural unit based on (meth) acrylic acid and a structural unit based on (meth) acrylate Further, a coating liquid for forming a porous layer (composition containing a solvent) containing a fibrous material or the like used as necessary is applied to the surface of a substrate, for example, a porous resin sheet (non-inventive of the present invention). A method for producing a separator for a water battery) and a method of applying the present invention to a surface of an electrode mixture layer of an electrode for a non-aqueous battery (when making an electrode for a non-aqueous battery of the present invention) and drying. Can be obtained by:

また、多孔質層が繊維状物よりなる多孔質樹脂シート(織布、不織布など)と一体化されたセパレータを作製する場合には、例えば、前記塗工液を塗布に用いるのではなく浸漬液として使用し、そこに前記シート状物を含浸させ、必要に応じてギャップに通して前記浸漬液のシート状物の空隙中への浸入を促進させたり、シート状物に前記塗工液を塗布した後にギャップに通して前記塗工液をシート状物の空隙中へ浸入させたりした後に、乾燥する工程を経て多孔質層を形成することもできる。   In the case of producing a separator in which a porous layer is integrated with a porous resin sheet (woven fabric, nonwoven fabric, etc.) made of a fibrous material, for example, the coating liquid is not used for coating, but an immersion liquid. And impregnating the sheet-like material therein, and if necessary, promote the penetration of the immersion liquid into the gap of the sheet-like material through the gap, or apply the coating liquid to the sheet-like material. Then, the porous layer can be formed through a drying step after the coating liquid is allowed to enter the gap of the sheet-like material through a gap.

多孔質層形成用の塗工液(浸漬液として使用する場合を含む。以下同じ。)は、有機材料または無機材料で構成された微粒子、バインダ成分、および(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマー、更には必要に応じて使用される繊維状物などを含有し、これらを水を含む溶媒(分散媒を含む。以下同じ。)に溶解あるいは分散させたものである。なお、通常、増粘剤である(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマーは前記溶媒に溶解させており、また、バインダ成分も溶媒に溶解させることもできる。前記塗工液に用いられる溶媒には、水のみを用いてもよいが、前記の各微粒子を均一に分散させたり、前記アクリル酸系ポリマーを良好に溶解させたり、バインダ成分を均一に溶解または分散させたり、界面張力を制御するなどの目的で、アルコール類(メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)など水以外の溶媒を適宜加えることもできる。   The coating liquid for forming a porous layer (including the case where it is used as an immersion liquid; the same applies hereinafter) includes fine particles composed of an organic material or an inorganic material, a binder component, and a structural unit based on (meth) acrylic acid. It contains an acrylic acid-based polymer containing a structural unit based on (meth) acrylate, and further contains a fibrous material used as necessary, and these contain a solvent containing water (including a dispersion medium. The same applies hereinafter). ) Is dissolved or dispersed. In general, the acrylic polymer containing a structural unit based on (meth) acrylic acid and a structural unit based on (meth) acrylate, which is a thickener, is dissolved in the solvent, and the binder component is also included. It can also be dissolved in a solvent. The solvent used in the coating liquid may be water alone, but the fine particles are uniformly dispersed, the acrylic acid polymer is dissolved well, or the binder component is dissolved uniformly. For the purpose of dispersing or controlling the interfacial tension, a solvent other than water such as alcohols (methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.) can be added as appropriate.

前記塗工液の粘度(後記の実施例に記載の方法によって求められる粘度)は、塗布性を良好にする観点から、10〜1000mPa・sであることが好ましく、20〜700mPa・sであることがより好ましい。   The viscosity of the coating liquid (viscosity obtained by the method described in Examples below) is preferably 10 to 1000 mPa · s, and preferably 20 to 700 mPa · s from the viewpoint of improving the coating property. Is more preferable.

本発明の非水電池用セパレータ(以下、単に「セパレータ」という)は、本発明の多孔質層を多孔質樹脂シートと一体化したものである。   The separator for nonaqueous batteries of the present invention (hereinafter simply referred to as “separator”) is obtained by integrating the porous layer of the present invention with a porous resin sheet.

本発明のセパレータにおいて、多孔質樹脂シート、例えばポリオレフィン製の微多孔膜などの多孔質樹脂フィルムによってシャットダウン機能を確保する場合、多孔質樹脂フィルムを構成する樹脂には、前記熱溶融性微粒子を構成する樹脂と同様の樹脂(熱可塑性樹脂)を使用することができる。なお、多孔質樹脂フィルムのシャットダウン温度は100℃〜150℃の範囲に設定することが望ましく、140℃以下とすることがより好ましく、従ってこれを構成する熱可塑性樹脂にも、融点が100〜150℃のものを用いることが望ましく、140℃以下とすることがより好ましい。   In the separator of the present invention, when the shutdown function is ensured by a porous resin sheet, for example, a porous resin film such as a microporous membrane made of polyolefin, the resin constituting the porous resin film includes the heat-meltable fine particles. The same resin (thermoplastic resin) as the resin to be used can be used. The shutdown temperature of the porous resin film is preferably set in the range of 100 ° C. to 150 ° C., more preferably 140 ° C. or less. Therefore, the thermoplastic resin constituting this also has a melting point of 100 to 150. It is desirable to use one having a temperature of 140 ° C., more preferably 140 ° C. or less.

他方、セパレータの耐熱性を重視して、シャットダウン機能を付与しない場合には、耐熱性の多孔質樹脂シートを用いることもできる。このような多孔質樹脂シートの具体的な構成材料としては、耐熱温度が150℃以上で、電池に用いる非水電解液に対して安定であり、更に電池内部での酸化還元反応に対して安定である樹脂であればいずれでもよい。より具体的には、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリウレタン、PAN、ポリエステル(PET、PBT、PENなど)などの耐熱性樹脂が挙げられる。   On the other hand, when the heat resistance of the separator is emphasized and the shutdown function is not given, a heat resistant porous resin sheet can be used. As a specific constituent material of such a porous resin sheet, the heat-resistant temperature is 150 ° C. or more, it is stable with respect to the non-aqueous electrolyte used in the battery, and further stable with respect to the oxidation-reduction reaction inside the battery. Any resin can be used. More specifically, heat-resistant resins such as polyimide, polyamideimide, aramid, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyurethane, PAN, polyester (PET, PBT, PEN, etc.) can be mentioned.

多孔質樹脂シートには、例えば、従来公知の非水電池などで使用されている前記例示の樹脂で構成された多孔質フィルム、すなわち、溶剤抽出法、乾式または湿式延伸法などにより作製されたイオン透過性の多孔質フィルム(微多孔膜)や、織布、不織布などの繊維状シートを用いることができる。また、薬剤や超臨界COなどを用いた発泡法により微多孔化したフィルムを用いることもできる。 In the porous resin sheet, for example, a porous film composed of the above-described exemplary resin used in a conventionally known non-aqueous battery, that is, an ion produced by a solvent extraction method, a dry type or a wet drawing method, etc. A permeable porous film (microporous film), fibrous sheets, such as a woven fabric and a nonwoven fabric, can be used. In addition, a film microporous by a foaming method using a drug, supercritical CO 2 or the like can also be used.

本発明のセパレータにおいては、本発明の多孔質層の作用によって、多孔質樹脂シートに熱収縮しやすいものを適用しても良好な耐熱性(耐熱収縮性)を確保し得ることから、例えば、良好なシャットダウン機能を確保し得る多孔質樹脂シートを採用することが好ましく、ポリオレフィン(PE、PP、エチレン−プロピレン共重合体など)製の多孔質フィルム(微多孔膜)を用いることがより好ましい。   In the separator of the present invention, because of the action of the porous layer of the present invention, it is possible to ensure good heat resistance (heat shrinkage resistance) even when a porous resin sheet that is easily heat-shrinkable is applied. It is preferable to employ a porous resin sheet that can ensure a good shutdown function, and it is more preferable to use a porous film (microporous film) made of polyolefin (PE, PP, ethylene-propylene copolymer, etc.).

本発明のセパレータにおいては、多孔質層および多孔質樹脂シートは、それぞれ1層ずつである必要はなく、一方または両方が2層以上であってもよいが、セパレータの層数をあまり増やしすぎることは好ましくなく、例えば、多孔質層および多孔質樹脂シートの総層数が5層以下であることが好ましい。   In the separator of the present invention, each of the porous layer and the porous resin sheet does not need to be one layer, and one or both may be two or more layers, but the number of layers of the separator is excessively increased. For example, the total number of layers of the porous layer and the porous resin sheet is preferably 5 or less.

セパレータを適用する非水電池の短絡防止効果をより高め、セパレータの強度を確保して、その取り扱い性を良好とする観点から、本発明のセパレータの厚みは、例えば、3μm以上とすることが好ましく、5μm以上とすることがより好ましい。他方、セパレータを適用する非水電池のエネルギー密度をより高める観点からは、セパレータの厚みは、50μm以下とすることが好ましく、30μm以下とすることがより好ましい。   From the viewpoint of enhancing the short-circuit prevention effect of the non-aqueous battery to which the separator is applied, ensuring the strength of the separator, and improving its handleability, the thickness of the separator of the present invention is preferably 3 μm or more, for example. More preferably, it is 5 μm or more. On the other hand, from the viewpoint of further increasing the energy density of the nonaqueous battery to which the separator is applied, the thickness of the separator is preferably 50 μm or less, and more preferably 30 μm or less.

なお、多孔質樹脂シートの厚み(セパレータが多孔質樹脂シートを複数枚有する場合には、その総厚み)を具体的な値で表現すると、多孔質樹脂フィルムの場合には、5μm以上であることが好ましく、また、30μm以下であることが好ましい。また、セパレータにおける多孔質層の厚みに関しては、セパレータが多孔質層を複数有する場合には、その総厚みが、先に述べた多孔質層の好適厚みを満たしていることが好ましい。   In addition, in the case of a porous resin film, the thickness of the porous resin sheet (the total thickness when the separator has a plurality of porous resin sheets) is expressed by a specific value, which is 5 μm or more. In addition, it is preferably 30 μm or less. Regarding the thickness of the porous layer in the separator, when the separator has a plurality of porous layers, it is preferable that the total thickness satisfies the preferred thickness of the porous layer described above.

また、本発明のセパレータは、非水電解液(その溶媒)中で測定される150℃での熱収縮率が、5%以下であることが好ましい。多孔質層をセパレータの耐熱層として構成することで、かかる熱収縮率を確保することができる。   Further, the separator of the present invention preferably has a thermal shrinkage rate at 150 ° C. measured in a non-aqueous electrolyte (its solvent) of 5% or less. By configuring the porous layer as the heat-resistant layer of the separator, such a heat shrinkage rate can be ensured.

また、セパレータの空孔率は、非水電解液の保液量を確保してイオン透過性を良好にするために、乾燥した状態で、20%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましい。一方、セパレータ強度の確保と内部短絡の防止の観点から、セパレータの空孔率は、乾燥した状態で、70%以下であることが好ましく、60%以下であることがより好ましい。なお、セパレータの空孔率:P(%)は、前記式(3)において、mをセパレータの単位面積あたりの質量(g/cm)とし、tをセパレータの厚み(cm)とすることで、前記式(3)を用いて求めることができる。 In addition, the porosity of the separator is preferably 20% or more, and preferably 30% or more in a dried state, in order to ensure the amount of the nonaqueous electrolyte retained and to improve the ion permeability. It is more preferable. On the other hand, from the viewpoint of ensuring the strength of the separator and preventing internal short circuit, the porosity of the separator is preferably 70% or less, more preferably 60% or less, in a dry state. Note that the porosity of the separator: P (%) is obtained by setting m as the mass per unit area of the separator (g / cm 2 ) and t as the thickness of the separator (cm) in the above formula (3). , Can be obtained using the above equation (3).

更に、前記式(3)において、mを多孔質樹脂シートの単位面積あたりの質量(g/cm)とし、tを多孔質樹脂フィルムの厚み(cm)とすることで、前記式(3)を用いて多孔質樹脂シートの空孔率:P(%)を求めることもできる。この方法により求められる多孔質樹脂シートの空孔率は、30〜70%であることが好ましい。 Furthermore, in the above formula (3), m is the mass per unit area (g / cm 2 ) of the porous resin sheet, and t is the thickness (cm) of the porous resin film. Can also be used to determine the porosity: P (%) of the porous resin sheet. It is preferable that the porosity of the porous resin sheet calculated | required by this method is 30 to 70%.

更に、セパレータの強度としては、直径が1mmのニードルを用いた突き刺し強度で50g以上であることが望ましい。かかる突き刺し強度が小さすぎると、リチウムのデンドライト結晶が発生した場合に、セパレータの突き敗れによる短絡が発生する虞がある。   Further, the strength of the separator is desirably 50 g or more in terms of piercing strength using a needle having a diameter of 1 mm. If the piercing strength is too low, a short circuit may occur due to the piercing of the separator when lithium dendrite crystals are generated.

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

更にセパレータのガーレー値は下記式(4)の関係を満たすことが望ましい。
Gs≦max{Ga,Gb}+10 (4)
Furthermore, it is desirable that the Gurley value of the separator satisfies the relationship of the following formula (4).
Gs ≦ max {Ga, Gb} +10 (4)

前記式(4)中、Gs:セパレータのガーレー値、Ga:多孔質樹脂フィルムのガーレー値、本発明の多孔質層のガーレー値、max{a,b}:aとbのどちらか大きい方である。ただし、Gbは、下記式(5)を用いて求める。
Gb=Gs−Ga (5)
In the above formula (4), Gs: Gurley value of the separator, Ga: Gurley value of the porous resin film, Gurley value of the porous layer of the present invention, max {a, b}: whichever is larger of a and b is there. However, Gb is calculated | required using following formula (5).
Gb = Gs-Ga (5)

前記の突き刺し強度や透気度は、これまでに説明した構成のセパレータとすることで確保できる。   The piercing strength and air permeability can be ensured by using the separator having the configuration described so far.

本発明の非水電池用電極(以下、単に「電極」という)は、本発明の多孔質層を電極合剤層(正極合剤層または負極合剤層)上に形成したものである。本発明の電極は、非水電池の正極または負極に使用される。なお、本発明の電極が使用される電池としては、非水一次電池と非水二次電池とがあるが、以下には、本発明の電極が使用される電池として主要な非水二次電池に適した構成の電極の詳細について説明する。   The nonaqueous battery electrode of the present invention (hereinafter simply referred to as “electrode”) is obtained by forming the porous layer of the present invention on an electrode mixture layer (positive electrode mixture layer or negative electrode mixture layer). The electrode of the present invention is used for a positive electrode or a negative electrode of a nonaqueous battery. In addition, as a battery in which the electrode of the present invention is used, there are a non-aqueous primary battery and a non-aqueous secondary battery. Hereinafter, the main non-aqueous secondary battery is used as a battery in which the electrode of the present invention is used. Details of the electrode having a configuration suitable for the above will be described.

非水電池の正極に使用される場合の本発明の電極としては、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを含有する電極合剤層(正極合剤層)を、集電体の片面または両面に有し、かつこれらの電極合剤層上に、本発明の多孔質層が形成された構造のものが挙げられる。   As an electrode of the present invention when used for a positive electrode of a nonaqueous battery, for example, an electrode mixture layer (positive electrode mixture layer) containing a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, and the like is used. Alternatively, a structure having a structure in which the porous layer of the present invention is formed on both electrode mixture layers on both surfaces is exemplified.

正極活物質としては、例えば、LiCoOなどのリチウムコバルト酸化物;LiMnO、LiMnOなどのリチウムマンガン酸化物;LiNiOなどのリチウムニッケル酸化物;LiMn、Li4/3Ti5/3などのスピネル構造のリチウム含有複合酸化物;LiFePOなどのオリビン構造のリチウム含有複合酸化物;前記の酸化物を基本組成とし各種元素で置換した酸化物;などが挙げられ、これらのうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the positive electrode active material include lithium cobalt oxides such as LiCoO 2 ; lithium manganese oxides such as LiMnO 2 and Li 2 MnO 3 ; lithium nickel oxides such as LiNiO 2 ; LiMn 2 O 4 and Li 4/3 Ti 5/3 O 4 and other spinel-structured lithium-containing composite oxides; LiFePO 4 and other olivine-structured lithium-containing composite oxides; oxides obtained by substituting the above-mentioned oxides with various elements; Only one of these may be used, or two or more may be used in combination.

正極合剤層に係る導電助剤には、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛などのグラファイト類;アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカ−ボンブラック類;炭素繊維;などの炭素材料を用いることが好ましく、また、金属繊維などの導電性繊維類;フッ化カーボン;アルミニウムなどの金属粉末類;酸化亜鉛;チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー類;酸化チタンなどの導電性金属酸化物;ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料;などを用いることもできる。   Examples of the conductive auxiliary agent related to the positive electrode mixture layer include graphites such as natural graphite (flaky graphite, etc.) and artificial graphite; acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, etc. It is preferable to use carbon materials such as carbon blacks; carbon fibers; and conductive fibers such as metal fibers; carbon fluorides; metal powders such as aluminum; zinc oxide; Conductive whiskers; conductive metal oxides such as titanium oxide; organic conductive materials such as polyphenylene derivatives; and the like can also be used.

正極合剤層に係るバインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルピロリドン(PVP)などが挙げられる。   Examples of the binder related to the positive electrode mixture layer include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), and polyvinylpyrrolidone (PVP).

正極は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを含有する正極合剤を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)や水などの溶剤に分散させてペースト状やスラリー状の正極合剤含有組成物を調製し(ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい)、これを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダー処理を施し、更にこの正極を基材として、その正極合剤層上に、前記の方法で本発明の多孔質層を形成する工程を経て製造することができる。ただし、正極は、前記の方法で製造されたものに限定される訳ではなく、他の方法で製造したものであってもよい。   For example, the positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, and the like is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or water to form a paste-like or slurry-like positive electrode mixture. An agent-containing composition is prepared (however, the binder may be dissolved in a solvent), applied to one or both sides of the current collector, dried, and then subjected to a calender treatment as necessary. Using the positive electrode as a base material, it can be produced through the step of forming the porous layer of the present invention on the positive electrode mixture layer by the method described above. However, the positive electrode is not limited to those manufactured by the above method, and may be manufactured by other methods.

正極集電体には、アルミニウム製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、アルミニウム箔が用いられる。正極集電体の厚みは、10〜30μmであることが好ましい。   As the positive electrode current collector, an aluminum foil, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used, but an aluminum foil is usually used. The thickness of the positive electrode current collector is preferably 10 to 30 μm.

また、正極には、必要に応じて、非水電池内の他の部材と電気的に接続するためのリード体を、常法に従って形成してもよい。   Moreover, you may form the lead body for electrically connecting with the other member in a non-aqueous battery according to a conventional method as needed.

正極合剤層の組成としては、例えば、正極活物質の含有量が80.0〜99.8質量%であることが好ましく、導電助剤の含有量が0.1〜10質量%であることが好ましく、バインダの含有量が0.1〜10質量%であることが好ましい。また、正極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり、1〜100μmであることが好ましい。   As composition of a positive mix layer, it is preferable that content of a positive electrode active material is 80.0-99.8 mass%, for example, and content of a conductive support agent is 0.1-10 mass%. It is preferable that the binder content is 0.1 to 10% by mass. Moreover, it is preferable that the thickness of a positive mix layer is 1-100 micrometers per single side | surface of a collector.

非水電池の負極に使用される場合の本発明の電極としては、例えば、負極活物質およびバインダ、更には必要に応じて導電助剤などを含有する電極合剤層(負極合剤層)を、集電体の片面または両面に有し、かつこれらの電極合剤層上に、本発明の多孔質層が形成された構造のものが挙げられる。   As an electrode of the present invention when used for a negative electrode of a nonaqueous battery, for example, an electrode mixture layer (a negative electrode mixture layer) containing a negative electrode active material and a binder, and further, if necessary, a conductive additive, etc. And a structure in which the porous layer of the present invention is formed on one or both surfaces of the current collector and on the electrode mixture layer.

負極活物質としては、リチウムイオンをドープ・脱ドープできるものであればよく、例えば、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、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、活性炭などの炭素質材料が挙げられる。また、リチウムまたはリチウム含有化合物なども負極活物質として使用することができる。前記のリチウム含有化合物としては、例えば、錫酸化物、ケイ素酸化物、ニッケル−ケイ素系合金、マグネシウム−ケイ素系合金、タングステン酸化物、リチウム鉄複合酸化物などの他、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−インジウム、リチウム−ガリウム、リチウム−インジウム−ガリウム、などのリチウム合金が挙げられる。これら例示の負極活物質の中には、製造時にはリチウムを含んでいないものもあるが、充電時にはリチウムを含んだ状態になる。   The negative electrode active material may be any material that can be doped / undoped with lithium ions. For example, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbon, fired organic polymer compound, mesocarbon microbeads, carbon Examples thereof include carbonaceous materials such as fibers and activated carbon. Moreover, lithium or a lithium-containing compound can also be used as the negative electrode active material. Examples of the lithium-containing compound include tin oxide, silicon oxide, nickel-silicon alloy, magnesium-silicon alloy, tungsten oxide, lithium iron composite oxide, lithium-aluminum, and lithium-lead. , Lithium-indium, lithium-gallium, lithium-indium-gallium, and other lithium alloys. Some of these exemplary negative electrode active materials do not contain lithium at the time of manufacture, but are in a state containing lithium at the time of charging.

負極合剤層に係るバインダには、正極合剤層に係るバインダとして先に例示した各種のバインダと同じものを使用することができる。   As the binder relating to the negative electrode mixture layer, the same binders as those exemplified above as the binder relating to the positive electrode mixture layer can be used.

負極合剤層に導電助剤を含有させる場合、その導電助剤には、正極合剤層に係る導電助剤として先に例示した各種の導電助剤と同じものを使用することができる。   When the conductive additive is contained in the negative electrode mixture layer, the same conductive assistants as those exemplified above as the conductive auxiliary agent related to the positive electrode mixture layer can be used.

負極は、例えば、負極活物質およびバインダ、更には必要に応じて導電助剤などを含有する負極合剤を、NMPや水などの溶剤に分散させてペースト状やスラリー状の負極合剤含有組成物を調製し(ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい)、これを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダー処理を施し、更にこの負極を基材として、その負極合剤層上に、前記の方法で本発明の多孔質層を形成する工程を経て製造することができる。ただし、負極は、前記の方法で製造されたものに限定される訳ではなく、他の方法で製造したものであってもよい。   The negative electrode includes, for example, a negative electrode active material, a binder, and a negative electrode mixture containing a conductive auxiliary agent, if necessary, in a solvent such as NMP or water, and a paste-like or slurry-like negative electrode mixture-containing composition (However, the binder may be dissolved in a solvent.) This is applied to one or both sides of the current collector, dried, and then calendered as necessary. As a material, it can manufacture through the process of forming the porous layer of this invention on the negative mix layer by the said method. However, the negative electrode is not limited to those manufactured by the above method, and may be manufactured by other methods.

負極の集電体には、例えば、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはそれらの合金などからなる箔、パンチドメタル、エキスパンドメタル、網などを用い得るが、通常、厚みが5〜30μmの銅箔が好適に用いられる。   The negative electrode current collector may be, for example, a foil, punched metal, expanded metal, net, or the like made of copper, stainless steel, nickel, titanium, or an alloy thereof. Usually, copper having a thickness of 5 to 30 μm is used. A foil is preferably used.

また、負極には、必要に応じて、非水電池内の他の部材と電気的に接続するためのリード体を、常法に従って形成してもよい。   Moreover, you may form the lead body for electrically connecting with the other member in a nonaqueous battery according to a conventional method as needed.

負極合剤層においては、例えば、負極活物質の含有量が70〜99質量%であることが好ましく、バインダの含有量が1〜30質量%であることが好ましい。また、導電助剤を使用する場合には、負極合剤層における導電助剤の含有量は、1〜20質量%であることが好ましい。更に、負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり、1〜100μmであることが好ましい。   In the negative electrode mixture layer, for example, the content of the negative electrode active material is preferably 70 to 99% by mass, and the content of the binder is preferably 1 to 30% by mass. Moreover, when using a conductive support agent, it is preferable that content of the conductive support agent in a negative mix layer is 1-20 mass%. Furthermore, the thickness of the negative electrode mixture layer is preferably 1 to 100 μm per one side of the current collector.

本発明の非水電池は、正極、負極、セパレータおよび非水電解質を有しており、セパレータが本発明のセパレータであるか、または正極、負極および非水電解質を有しており、正極および負極のうちの少なくとも一方が本発明の電極であればよく、その他の構成および構造については特に制限はなく、従来から知られている非水電池(リチウム二次電池のなどの非水二次電池や、非水一次電池)で採用されている各種構成および構造を適用することができる。   The nonaqueous battery of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte, and the separator is the separator of the present invention, or has a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte, and the positive electrode and the negative electrode It is sufficient that at least one of the electrodes is the electrode of the present invention, and there is no particular limitation on the other configuration and structure. Conventionally known non-aqueous batteries (non-aqueous secondary batteries such as lithium secondary batteries and the like) Various configurations and structures employed in non-aqueous primary batteries) can be applied.

本発明の非水電池において、本発明のセパレータを使用しない場合には、本発明の電極に係る多孔質層(本発明の多孔質層)がセパレータの役割を担うが、別途セパレータを使用してもよく、その場合のセパレータには、セパレータを構成するための前記多孔質樹脂フィルムを使用することができる。また、本発明の非水電池において、本発明の電極を正極に使用しない場合には、その正極には、本発明の多孔質層を有することを除いて本発明の電極と同じ構成の正極を使用することができる。更に、本発明の非水電池において、本発明の電極を負極に使用しない場合には、その正極には、本発明の多孔質層を有することを除いて本発明の電極と同じ構成の負極を使用することができる。   In the nonaqueous battery of the present invention, when the separator of the present invention is not used, the porous layer (the porous layer of the present invention) according to the electrode of the present invention plays the role of a separator, but a separate separator is used. The porous resin film for constituting the separator can be used as the separator in that case. In addition, in the nonaqueous battery of the present invention, when the electrode of the present invention is not used as a positive electrode, the positive electrode has the same configuration as the electrode of the present invention except that it has the porous layer of the present invention. Can be used. Furthermore, in the non-aqueous battery of the present invention, when the electrode of the present invention is not used as a negative electrode, the negative electrode having the same configuration as that of the electrode of the present invention is used except that the positive electrode has the porous layer of the present invention. Can be used.

本発明の非水電池において、正極と負極とは、セパレータを介在させて積層するか、または、少なくとも一方の電極合剤層上に形成した多孔質層が間になるように積層して構成した積層体(積層電極体)や、この積層体を渦巻状に巻回した巻回体(巻回電極体)の形態で使用される。   In the nonaqueous battery of the present invention, the positive electrode and the negative electrode are laminated with a separator interposed therebetween, or are laminated so that a porous layer formed on at least one electrode mixture layer is interposed therebetween. It is used in the form of a laminated body (laminated electrode body) or a wound body (wound electrode body) obtained by winding this laminated body in a spiral shape.

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

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

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

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

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

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

本発明の非水電池は、従来から知られているリチウム二次電池などの非水二次電池や、非水一次電池と同じ用途に適用することができる。   The nonaqueous battery of the present invention can be applied to the same applications as conventionally known nonaqueous secondary batteries such as lithium secondary batteries and nonaqueous primary batteries.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.

実施例1
<正極の作製>
正極活物質であるLiCoO:90質量部に、導電助剤であるカーボンブラック:5質量部を加えて混合し、この混合物にバインダであるPVDF:5質量部をNMPに溶解させた溶液を加えて混合して正極合剤含有スラリーとし、70メッシュの網を通過させて粒径が大きいものを取り除いた。この正極合剤含有スラリーを、厚みが15μmのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に均一に塗布して乾燥し、その後ロールプレス機によって圧縮成形して総厚みを105μmにした後、切断し、集電体の露出部にアルミニウム製のリード体を溶接して、帯状の正極を作製した。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
LiCoO 2 as a positive electrode active material: 90 parts by mass, carbon black as a conductive auxiliary agent: 5 parts by mass are added and mixed, and a solution in which 5 parts by mass of PVDF as a binder is dissolved in NMP is added to this mixture. The mixture was mixed to obtain a positive electrode mixture-containing slurry, which was passed through a 70-mesh net to remove a large particle size. This positive electrode mixture-containing slurry is uniformly applied to both sides of a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and then compression-molded by a roll press machine to a total thickness of 105 μm, followed by cutting. Then, an aluminum lead body was welded to the exposed portion of the current collector to produce a strip-like positive electrode.

<負極の作製>
負極活物質である人造黒鉛:95質量部と、バインダであるPVDF:5質量部とを混合し、更にNMPを加えて混合して負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを、厚みが10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に均一に塗布して乾燥し、その後ロールプレス機によって圧縮成形して総厚みを100μmにした後、切断し、集電体の露出部にニッケル製のリード体を溶接して、帯状の負極を作製した。
<Production of negative electrode>
Artificial graphite as a negative electrode active material: 95 parts by mass and PVDF as a binder: 5 parts by mass were mixed, and NMP was further added and mixed to prepare a negative electrode mixture-containing paste. This negative electrode mixture-containing paste is uniformly coated on both sides of a negative electrode current collector made of copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and then compression-molded by a roll press machine to a total thickness of 100 μm, followed by cutting. Then, a nickel lead body was welded to the exposed portion of the current collector to produce a strip-shaped negative electrode.

<非水電解液の調製>
エチレンカーボネート、メチルエチルカーボネートおよびジエチルカーボネートの体積比10:10:30の混合溶媒にLiPFを1.0mol/lの濃度で溶解させたものに、ビニレンカーボネートを、非水電解液の全量に対して2.5質量%となるように添加して、非水電解液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
In a solvent mixture of ethylene carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate having a volume ratio of 10:10:30, LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l, and vinylene carbonate was added to the total amount of the non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte was prepared by adding 2.5% by mass.

<セパレータの作製>
耐熱温度が150℃以上の微粒子であるベーマイト粉末(板状、平均粒径:1μm、アスペクト比:10、比表面積:8m/g):4000gを、水:4000gに4回に分けて加え、ディスパーにより2800rpmで5時間攪拌して均一なスラリーを調製した。このスラリーに、バインダであるSBR(固形分50%):400gと増粘剤であるポリアクリル酸のナトリウム部分中和物〔昭和電工製「ビスコメートNP−800」(商品名)、中和度:35%〕の1.5%濃度の水溶液:267gとを加え、更に水を加えて均一に分散するまで室温で攪拌し、固形分濃度が35質量%の多孔質層形成用スラリー(塗工液)を調製した。
<Preparation of separator>
Boehmite powder (plate shape, average particle size: 1 μm, aspect ratio: 10, specific surface area: 8 m 2 / g): 4000 g, fine particles having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher, are added to water: 4000 g in four portions, A uniform slurry was prepared by stirring at 2800 rpm for 5 hours with a disper. To this slurry, 400 g of binder SBR (solid content 50%) and sodium partially neutralized polyacrylic acid as a thickener [“Viscomate NP-800” (trade name) manufactured by Showa Denko, neutralization degree: 35%] of 1.5% strength aqueous solution: 267 g, and further added water, stirred at room temperature until uniformly dispersed, and a slurry for forming a porous layer having a solid content concentration of 35% by weight (coating solution) ) Was prepared.

片面をコロナ放電処理したPE製微多孔膜(厚み:16μm、空孔率:40%、PEの融点:135℃)の処理面上に、前記の多孔質層形成用スラリーをマイクログラビアコーターによって塗布し、乾燥して多孔質層を形成することで、厚みが20μmのセパレータを得た。   The slurry for forming a porous layer is applied by a microgravure coater on a treated surface of a PE microporous membrane (thickness: 16 μm, porosity: 40%, PE melting point: 135 ° C.) subjected to corona discharge treatment on one side. And drying to form a porous layer, thereby obtaining a separator having a thickness of 20 μm.

<電池の組み立て>
前記のようにして得たセパレータを、多孔質層が正極側に向くように前記正極と前記負極との間に介在させつつ重ね、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。得られた巻回電極体を、径:18mm、高さ:65mmの鉄製外装缶(電池ケース)に入れ、非水電解液を注入した後に封止を行って、図1に示す構造の非水二次電池を作製した。
<Battery assembly>
The separator obtained as described above was laminated while being interposed between the positive electrode and the negative electrode so that the porous layer was directed to the positive electrode side, and wound into a spiral shape to produce a wound electrode body. The obtained wound electrode body is put into an iron outer can (battery case) having a diameter of 18 mm and a height of 65 mm, and after sealing with a nonaqueous electrolyte, sealing is performed, and the nonaqueous water having the structure shown in FIG. A secondary battery was produced.

ここで、図1に示す電池について説明すると、図1に示す非水二次電池では、正極1と負極2とがセパレータ3を介して渦巻状に巻回され、巻回電極体として非水電解液4と共に電池ケース5内に収容されている。なお、図1では、繁雑化を避けるため、正極1や負極2の作製にあたって使用した集電体などは図示しておらず、セパレータの各層も示していない。   Here, the battery shown in FIG. 1 will be described. In the nonaqueous secondary battery shown in FIG. 1, the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are spirally wound via the separator 3, and nonaqueous electrolysis is used as a wound electrode body. It is accommodated in the battery case 5 together with the liquid 4. In FIG. 1, in order to avoid complication, the current collectors used for manufacturing the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are not shown, and each layer of the separator is not shown.

電池ケース5はステンレス鋼製で、その底部には前記巻回電極体の挿入に先立って、PPからなる絶縁体6が配置されている。封口板7は、アルミニウム製で円板状をしていて、その中央部に薄肉部7aが設けられ、かつ前記薄肉部7aの周囲に電池内圧を防爆弁9に作用させるための圧力導入口7bとしての孔が設けられている。そして、この薄肉部7aの上面に防爆弁9の突出部9aが溶接され、溶接部分11を構成している。なお、前記の封口板7に設けた薄肉部7aや防爆弁9の突出部9aなどは、図面上での理解がしやすいように、切断面のみを図示しており、切断面後方の輪郭は図示を省略している。また、封口板7の薄肉部7aと防爆弁9の突出部9aの溶接部分11も、図面上での理解が容易なように、実際よりは誇張した状態に図示している。   The battery case 5 is made of stainless steel, and an insulator 6 made of PP is disposed at the bottom of the battery case 5 prior to the insertion of the wound electrode body. The sealing plate 7 is made of aluminum and has a disk shape. A thin portion 7a is provided at the center of the sealing plate 7, and a pressure introduction port 7b for allowing the battery internal pressure to act on the explosion-proof valve 9 around the thin portion 7a. As a hole. And the protrusion part 9a of the explosion-proof valve 9 is welded to the upper surface of this thin part 7a, and the welding part 11 is comprised. The thin-walled portion 7a provided on the sealing plate 7 and the protruding portion 9a of the explosion-proof valve 9 are shown only on the cut surface for easy understanding on the drawing, and the contour behind the cut surface is The illustration is omitted. In addition, the welded portion 11 of the thin-walled portion 7a of the sealing plate 7 and the protruding portion 9a of the explosion-proof valve 9 is also illustrated in an exaggerated state so as to facilitate understanding on the drawing.

端子板8は、圧延鋼製で表面にニッケルメッキが施され、周縁部が鍔状になった帽子状をしており、この端子板8にはガス排出口8aが設けられている。防爆弁9は、アルミニウム製で円板状をしており、その中央部には発電要素側(図1では、下側)に先端部を有する突出部9aが設けられ、かつ薄肉部9bが設けられ、前記突出部9aの下面が、前記のように、封口板7の薄肉部7aの上面に溶接され、溶接部分11を構成している。絶縁パッキング10は、PP製で環状をしており、封口板7の周縁部の上部に配置され、その上部に防爆弁9が配置していて、封口板7と防爆弁9とを絶縁するとともに、両者の間から非水電解液が漏れないように両者の間隙を封止している。環状ガスケット12はPP製で、リード体13はアルミニウム製で、前記封口板7と正極1とを接続し、巻回電極体の上部には絶縁体14が配置され、負極2と電池ケース5の底部とはニッケル製のリード体15で接続されている。   The terminal plate 8 is made of rolled steel, has a nickel plating on the surface, and has a hat shape with a peripheral edge portion having a hook shape. The terminal plate 8 is provided with a gas discharge port 8a. The explosion-proof valve 9 is made of aluminum and has a disk shape, and a central portion is provided with a protruding portion 9a having a tip portion on the power generation element side (lower side in FIG. 1) and a thin portion 9b. As described above, the lower surface of the protruding portion 9a is welded to the upper surface of the thin portion 7a of the sealing plate 7 to constitute the welded portion 11. The insulating packing 10 is made of PP and has an annular shape. The insulating packing 10 is arranged at the upper part of the peripheral portion of the sealing plate 7. The explosion-proof valve 9 is arranged at the upper part of the insulating packing 10. The gap between the two is sealed so that the non-aqueous electrolyte does not leak between the two. The annular gasket 12 is made of PP, the lead body 13 is made of aluminum, the sealing plate 7 and the positive electrode 1 are connected, an insulator 14 is disposed on the upper part of the wound electrode body, and the negative electrode 2 and the battery case 5 The bottom is connected by a lead body 15 made of nickel.

この非水二次電池においては、封口板7の薄肉部7aと防爆弁9の突出部9aとが溶接部分11で接触し、防爆弁9の周縁部と端子板8の周縁部とが接触し、正極1と封口板7とは正極側のリード体13で接続されているので、通常の状態では、正極1と端子板8とはリード体13、封口板7、防爆弁9およびそれらの溶接部分11によって電気的接続が得られ、電路として正常に機能する。   In this non-aqueous secondary battery, the thin-walled portion 7a of the sealing plate 7 and the protruding portion 9a of the explosion-proof valve 9 are in contact with each other at the welded portion 11, and the peripheral portion of the explosion-proof valve 9 and the peripheral portion of the terminal plate 8 are in contact. Since the positive electrode 1 and the sealing plate 7 are connected by the lead body 13 on the positive electrode side, in the normal state, the positive electrode 1 and the terminal plate 8 are connected to the lead body 13, the sealing plate 7, the explosion-proof valve 9 and their welding. The portion 11 provides an electrical connection and functions normally as an electrical circuit.

そして、電池が高温に曝されるなど、電池に異常事態が起こり、電池内部にガスが発生して電池の内圧が上昇した場合には、その内圧上昇により、防爆弁9の中央部が内圧方向(図1では、上側の方向)に変形し、それに伴って溶接部分11で一体化されている薄肉部7aに剪断力が働いて該薄肉部7aが破断するか、または防爆弁9の突出部9aと封口板7の薄肉部7aとの溶接部分11が剥離した後、この防爆弁9に設けられている薄肉部9bが開裂してガスを端子板8のガス排出口8aから電池外部に排出させて電池の破裂を防止することができるように設計されている。   When the battery is exposed to a high temperature and an abnormal situation occurs, gas is generated inside the battery and the internal pressure of the battery rises, the internal pressure rises and the central portion of the explosion-proof valve 9 is moved in the internal pressure direction. (The upper direction in FIG. 1) is deformed, and accordingly, the thin portion 7a integrated with the welded portion 11 is subjected to a shearing force to break the thin portion 7a, or the protruding portion of the explosion-proof valve 9 After the welded part 11 between 9a and the thin part 7a of the sealing plate 7 is peeled off, the thin part 9b provided in the explosion-proof valve 9 is cleaved and the gas is discharged from the gas outlet 8a of the terminal plate 8 to the outside of the battery. It is designed to prevent the battery from bursting.

本実施例の非水二次電池は、4.2Vまで充電した場合(正極の電位がLi基準で4.3V)の設計電気容量は、1400mAhである(後記の全ての実施例および比較例の電池も同様である)。   The non-aqueous secondary battery of this example has a design electric capacity of 1400 mAh when charged to 4.2 V (the positive electrode potential is 4.3 V with respect to Li) (for all examples and comparative examples described later). The same applies to the battery).

実施例2
多孔質層形成用スラリーの調製において、ポリアクリル酸のナトリウム部分中和物の1.5%濃度の水溶液を800g加えた以外は、実施例1と同様にして厚みが20μmのセパレータを作製した。そして、前記のセパレータを用いた以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。
Example 2
In the preparation of the slurry for forming the porous layer, a separator having a thickness of 20 μm was prepared in the same manner as in Example 1 except that 800 g of a 1.5% strength aqueous solution of sodium partially neutralized polyacrylic acid was added. And the non-aqueous secondary battery was produced like Example 1 except having used the said separator.

実施例3
多孔質層形成用スラリーの調製において、増粘剤を、中和度が50%のポリアクリル酸のナトリウム部分中和物〔昭和電工製「ビスコメートNP−700」(商品名)〕に変更した以外は、実施例2と同様にして厚みが20μmのセパレータを作製した。そして、前記のセパレータを用いた以外は、実施例2と同様にして非水二次電池を作製した。
Example 3
In the preparation of the slurry for forming the porous layer, the thickener was changed to a partially neutralized polyacrylic acid sodium (“Viscomate NP-700” (trade name) manufactured by Showa Denko) with a neutralization degree of 50%. Produced a separator having a thickness of 20 μm in the same manner as in Example 2. And the non-aqueous secondary battery was produced like Example 2 except having used the said separator.

実施例4
PE製微多孔膜に代えて、PP層とPE層とを、PP/PE/PPの順に3層積層した微多孔膜(厚み:16μm、空孔率:45%、各層の厚み;PP層:5μm/PE層:6μm/PP層:5μm)を用いた以外は、実施例1と同様にして厚みが20μmのセパレータを作製した。そして、前記のセパレータを用いた以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。
Example 4
Instead of the PE microporous membrane, a microporous membrane in which three layers of PP layer and PE layer are laminated in the order of PP / PE / PP (thickness: 16 μm, porosity: 45%, thickness of each layer; PP layer: A separator having a thickness of 20 μm was produced in the same manner as in Example 1 except that 5 μm / PE layer: 6 μm / PP layer: 5 μm) was used. And the non-aqueous secondary battery was produced like Example 1 except having used the said separator.

比較例1
多孔質層形成用スラリーの調製において、ポリアクリル酸のナトリウム部分中和物の1.5%濃度の水溶液に代えて、CMC(ダイセル製「2200」)の2%濃度の水溶液:2000gを加えた以外は、実施例1と同様にして厚みが20μmのセパレータを作製した。そして、前記のセパレータを用いた以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。
Comparative Example 1
In the preparation of the slurry for forming the porous layer, 2000 g of a 2% aqueous solution of CMC (“2200” manufactured by Daicel) was added in place of the 1.5% aqueous solution of polyacrylic acid sodium partially neutralized product. Except for the above, a separator having a thickness of 20 μm was produced in the same manner as in Example 1. And the non-aqueous secondary battery was produced like Example 1 except having used the said separator.

比較例2
多孔質層形成用スラリーの調製において、ポリアクリル酸のナトリウム部分中和物の1.5%濃度の水溶液を1333g加えた以外は、実施例1と同様にして厚みが20μmのセパレータを作製した。そして、前記のセパレータを用いた以外は実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。
Comparative Example 2
In the preparation of the slurry for forming the porous layer, a separator having a thickness of 20 μm was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1333 g of a 1.5% strength aqueous solution of sodium partially neutralized polyacrylic acid was added. And the non-aqueous secondary battery was produced like Example 1 except having used the said separator.

比較例3
多孔質層形成用スラリーの調製において、ポリアクリル酸のナトリウム部分中和物の1.5%濃度の水溶液を80g加えた以外は、実施例1と同様にして多孔質層形成用スラリーを調製し、PE製微多孔膜上に塗布したところ、スラリーの粘度が低く、均質なセパレータを作製することができなかった。このため、前記セパレータおよび前記セパレータを用いた非水二次電池についての評価を行わなかった。
Comparative Example 3
In the preparation of the slurry for forming the porous layer, a slurry for forming the porous layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that 80 g of a 1.5% aqueous solution of sodium partially neutralized polyacrylic acid was added. When applied on a PE microporous film, the slurry had a low viscosity, and a homogeneous separator could not be produced. For this reason, the separator and the non-aqueous secondary battery using the separator were not evaluated.

比較例4
多孔質層形成用スラリーの調製において、増粘剤を、ポリアクリル酸のナトリウム完全中和物〔(昭和電工製「ビスコメートF480SS」(商品名)〕に変更した以外は、実施例1と同様にして厚みが20μmのセパレータを作製した。そして、前記のセパレータを用いた以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。
Comparative Example 4
In the preparation of the slurry for forming the porous layer, the same procedure as in Example 1 was performed except that the thickener was changed to a completely neutralized polyacrylic acid sodium (“Viscomate F480SS” (trade name) manufactured by Showa Denko). A separator having a thickness of 20 μm was produced, and a nonaqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator was used.

比較例5
多孔質層形成用スラリーの調製において、増粘剤を、ポリアクリル酸のホモポリマー(中和されていない重合体)に変更した以外は、実施例1と同様にして多孔質層形成用スラリーを調製し、PE製微多孔膜上に塗布したところ、スラリーの粘度が低く、均質なセパレータを作製することができなかった。このため、前記セパレータおよび前記セパレータを用いた非水二次電池についての評価を行わなかった。
Comparative Example 5
In the preparation of the slurry for forming the porous layer, the slurry for forming the porous layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickener was changed to a homopolymer of polyacrylic acid (an unneutralized polymer). When prepared and applied onto a PE microporous membrane, the slurry had a low viscosity, and a homogeneous separator could not be produced. For this reason, the separator and the non-aqueous secondary battery using the separator were not evaluated.

実施例1〜4および比較例1〜5において調製した多孔質層形成用スラリーについて、以下の条件で粘度の測定を行った。   About the slurry for porous layer formation prepared in Examples 1-4 and Comparative Examples 1-5, the viscosity was measured on condition of the following.

(多孔質層形成用スラリーの粘度測定)
各多孔質層形成用スラリーの粘度を、東京計器製のE型粘度計(VISCONIC ED形)を用い、25℃の環境下で、1°34′のコーンで回転数 1R.P.M.(ずり速度3.83s−1)にて測定した。
(Measurement of viscosity of slurry for forming porous layer)
The viscosity of each slurry for forming a porous layer was measured using a cone of 1 ° 34 ′ in an environment of 25 ° C. using an E-type viscometer (VISCONIC ED type) manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd. P. M.M. Measurement was performed at (shear rate 3.83 s −1 ).

また、実施例1〜4、比較例1、2および4において作製したセパレータについて、以下の条件で水分量の測定を行った。   Moreover, about the separator produced in Examples 1-4 and Comparative Examples 1, 2, and 4, the moisture content was measured on condition of the following.

(セパレータの水分量測定)
各セパレータを露点−50℃のグローブボックス中に12時間以上静置した後、窒素ガスをフローした150℃の加熱炉に測定サンプルを入れ1分間保持した。その後の各セパレータを、フローした窒素ガスをカールフィッシャー水分計の測定セルに導入し、水分量を測定した。水分量測定は露点−50℃のグローブボックス中で行い、滴定終点までの積算値を含有水分量(質量基準)として、上記測定値をセパレータサンプルの質量で割ることによって各セパレータの水分量を算出した。
(Measurement of moisture content in separator)
Each separator was allowed to stand in a glove box having a dew point of −50 ° C. for 12 hours or more, and then a measurement sample was placed in a 150 ° C. heating furnace in which nitrogen gas was flowed and held for 1 minute. The nitrogen gas which flowed through each separator after that was introduce | transduced into the measurement cell of the Karl Fischer moisture meter, and the moisture content was measured. The moisture content is measured in a glove box with a dew point of -50 ° C. The integrated value up to the end of titration is taken as the moisture content (mass standard), and the moisture content of each separator is calculated by dividing the measured value by the mass of the separator sample. did.

更に、実施例1〜4、比較例1、2および4において作製した非水二次電池について、以下の条件で充放電特性の評価を行った。   Furthermore, the charge / discharge characteristics of the nonaqueous secondary batteries produced in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1, 2, and 4 were evaluated under the following conditions.

(非水二次電池の充放電特性評価)
各非水二次電池について、0.2Cの電流値で電池電圧が4.2Vになるまで定電流充電を行い、次いで、4.2Vでの定電圧充電を行う定電流−定電圧充電を行った。充電終了までの総充電時間は15時間とした。そして、そのときの各電池の充電容量を測定した。次に、充電後の各電池について、0.2Cの放電電流で電池電圧が3.0Vになるまで放電を行って放電容量を測定した。そして、各電池について、充電容量に対する放電容量の割合を百分率で表して、充放電効率を求めた。
(Evaluation of charge / discharge characteristics of non-aqueous secondary battery)
For each non-aqueous secondary battery, constant current charging is performed until the battery voltage reaches 4.2 V at a current value of 0.2 C, and then constant current-constant voltage charging is performed to perform constant voltage charging at 4.2 V. It was. The total charging time until the end of charging was 15 hours. And the charge capacity of each battery at that time was measured. Next, each battery after charging was discharged at a discharge current of 0.2 C until the battery voltage reached 3.0 V, and the discharge capacity was measured. And about each battery, the ratio of the discharge capacity with respect to charge capacity was represented by the percentage, and charge / discharge efficiency was calculated | required.

実施例1〜4および比較例1〜5において調製した多孔質層形成用スラリーに使用した増粘剤の構成を表1に示す。また、前記の各測定・評価結果を表2に示す。   Table 1 shows the constitution of the thickener used in the slurry for forming a porous layer prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5. Table 2 shows the measurement and evaluation results.

Figure 2019133747
Figure 2019133747

Figure 2019133747
Figure 2019133747

表1および表2に示す通り、前記アクリル酸系ポリマーを増粘剤に使用した多孔質層形成用スラリーを使用し、前記アクリル酸系ポリマーの多孔質層における含有量が適正なセパレータを用いた実施例1〜4の非水二次電池は、セパレータの水分量が低く抑えられているため、充放電効率が100%に非常に近く、電池として良好に作動することが確認できた。   As shown in Table 1 and Table 2, a slurry for forming a porous layer using the acrylic acid polymer as a thickener was used, and a separator having an appropriate content in the porous layer of the acrylic acid polymer was used. In the non-aqueous secondary batteries of Examples 1 to 4, since the water content of the separator was kept low, the charge / discharge efficiency was very close to 100%, and it was confirmed that the batteries operated well.

これに対し、比較例1、2および4の電池は、多孔質層に含まれる増粘剤に起因して含有水分量が多くなったセパレータを用いたため、充放電効率が低くなり、また、水分の影響によるガス発生も顕著に認められた。   On the other hand, the batteries of Comparative Examples 1, 2 and 4 used a separator having a higher water content due to the thickener contained in the porous layer, so the charge / discharge efficiency was lowered, and the water content was The generation of gas due to the effect of was also noticeable.

1 正極
2 負極
3 セパレータ
4 非水電解質
1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator 4 Nonaqueous electrolyte

Claims (12)

有機材料または無機材料で構成された微粒子と水溶性樹脂とを含有する多孔質層であって、
前記微粒子の含有量が50質量%以上であり、
前記水溶性樹脂として、(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマーを含有し、
前記アクリル酸系ポリマーの含有量が0.05〜0.45質量%であり、
更にバインダ成分を含有することを特徴とする非水電池用多孔質層。
A porous layer containing fine particles composed of an organic material or an inorganic material and a water-soluble resin,
The content of the fine particles is 50% by mass or more,
As the water-soluble resin, an acrylic acid polymer containing a structural unit based on (meth) acrylic acid and a structural unit based on (meth) acrylate is contained,
The content of the acrylic acid polymer is 0.05 to 0.45% by mass,
Furthermore, the porous layer for nonaqueous batteries characterized by containing a binder component.
前記(メタ)アクリル酸塩が、アルカリ金属塩である請求項1に記載の非水電池用多孔質層。   The porous layer for a non-aqueous battery according to claim 1, wherein the (meth) acrylate is an alkali metal salt. 前記アクリル酸系ポリマーは、前記(メタ)アクリル酸に基づく構成単位および前記(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位のモル数をそれぞれaおよびbとしたとき、下記式より求められる中和度が30%以上70%以下である請求項1または2に記載の非水電池用多孔質層。
中和度(%) = b÷(a+b)×100
When the number of moles of the structural unit based on the (meth) acrylic acid and the structural unit based on the (meth) acrylic acid salt is a and b, the acrylic acid polymer has a neutralization degree calculated from the following formula: The porous layer for a nonaqueous battery according to claim 1 or 2, wherein the porous layer is 30% or more and 70% or less.
Degree of neutralization (%) = b ÷ (a + b) × 100
前記アクリル酸系ポリマーが、ポリアクリル酸の部分中和物である請求項1〜3のいずれかに記載の非水電池用多孔質層。   The porous layer for a nonaqueous battery according to claim 1, wherein the acrylic acid polymer is a partially neutralized product of polyacrylic acid. 前記微粒子が、酸化物または水酸化物の微粒子である請求項1〜4のいずれかに記載の非水電池用多孔質層。   The porous layer for a non-aqueous battery according to claim 1, wherein the fine particles are oxide or hydroxide fine particles. 前記バインダの含有量が、0.5〜10質量%である請求項1〜5のいずれかに記載の非水電池用多孔質層。   Content of the said binder is 0.5-10 mass%, The porous layer for non-aqueous batteries in any one of Claims 1-5. 請求項1〜6のいずれかに記載の非水電池用多孔質層の製造方法であって、
有機材料または無機材料で構成された微粒子と、(メタ)アクリル酸に基づく構成単位と(メタ)アクリル酸塩に基づく構成単位とを含むアクリル酸系ポリマーと、バインダ成分と、溶媒とを含有する塗工液を、基材表面に塗布し乾燥する工程を有することを特徴とする非水電池用多孔質層の製造方法。
It is a manufacturing method of the porous layer for nonaqueous batteries in any one of Claims 1-6,
It contains an acrylic acid polymer including fine particles composed of an organic material or an inorganic material, a structural unit based on (meth) acrylic acid and a structural unit based on (meth) acrylate, a binder component, and a solvent. The manufacturing method of the porous layer for non-aqueous batteries characterized by having the process of apply | coating a coating liquid to the base-material surface, and drying.
請求項1〜6のいずれかに記載の非水電池用多孔質層が、多孔質樹脂シートと一体化されていることを特徴とする非水電池用セパレータ。   A nonaqueous battery separator, wherein the porous layer for a nonaqueous battery according to any one of claims 1 to 6 is integrated with a porous resin sheet. 前記多孔質樹脂シートが、ポリオレフィン微多孔膜である請求項8に記載の非水電池用セパレータ。   The separator for a nonaqueous battery according to claim 8, wherein the porous resin sheet is a polyolefin microporous membrane. 活物質を含む電極合剤層を有し、請求項1〜6のいずれかに記載の非水電池用多孔質層を、前記電極合剤層上に有することを特徴とする非水電池用電極。   A nonaqueous battery electrode comprising an electrode mixture layer containing an active material and the porous layer for a nonaqueous battery according to any one of claims 1 to 6 on the electrode mixture layer. . 正極、負極、セパレータおよび非水電解質を有しており、前記セパレータが請求項8または9に記載の非水電池用セパレータであることを特徴とする非水電池。   A nonaqueous battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte, wherein the separator is the separator for a nonaqueous battery according to claim 8 or 9. 正極、負極、および非水電解質を有しており、前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、請求項10に記載の非水電池用電極であることを特徴とする非水電池。   A nonaqueous battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is the electrode for a nonaqueous battery according to claim 10.
JP2018012205A 2018-01-29 2018-01-29 Porous layer for non-water batteries, its manufacturing method, separator for non-water batteries, electrodes for non-water batteries and non-water batteries Active JP7037946B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018012205A JP7037946B2 (en) 2018-01-29 2018-01-29 Porous layer for non-water batteries, its manufacturing method, separator for non-water batteries, electrodes for non-water batteries and non-water batteries

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018012205A JP7037946B2 (en) 2018-01-29 2018-01-29 Porous layer for non-water batteries, its manufacturing method, separator for non-water batteries, electrodes for non-water batteries and non-water batteries

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019133747A true JP2019133747A (en) 2019-08-08
JP7037946B2 JP7037946B2 (en) 2022-03-17

Family

ID=67547572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018012205A Active JP7037946B2 (en) 2018-01-29 2018-01-29 Porous layer for non-water batteries, its manufacturing method, separator for non-water batteries, electrodes for non-water batteries and non-water batteries

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7037946B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010192127A (en) * 2009-02-16 2010-09-02 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery, and method of manufacturing the same
JP2014072129A (en) * 2012-10-01 2014-04-21 Nitto Denko Corp Electrode for power storage device and power storage device using the same
JP2014120453A (en) * 2012-12-19 2014-06-30 Nitto Denko Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2017045567A (en) * 2015-08-25 2017-03-02 トヨタ自動車株式会社 Lithium ion secondary battery and manufacturing method therefor
JP2017208343A (en) * 2016-05-17 2017-11-24 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co., Ltd. Separation membrane for secondary battery and lithium secondary battery including the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010192127A (en) * 2009-02-16 2010-09-02 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery, and method of manufacturing the same
JP2014072129A (en) * 2012-10-01 2014-04-21 Nitto Denko Corp Electrode for power storage device and power storage device using the same
JP2014120453A (en) * 2012-12-19 2014-06-30 Nitto Denko Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2017045567A (en) * 2015-08-25 2017-03-02 トヨタ自動車株式会社 Lithium ion secondary battery and manufacturing method therefor
JP2017208343A (en) * 2016-05-17 2017-11-24 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co., Ltd. Separation membrane for secondary battery and lithium secondary battery including the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP7037946B2 (en) 2022-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5805160B2 (en) Battery separator, battery separator manufacturing method, and lithium secondary battery
JP5095121B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery separator and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP4724223B2 (en) Manufacturing method of battery separator
CA2586062C (en) Separator for electrochemical device, and electrochemical device
JP5588437B2 (en) Electrochemical element separator and electrochemical element using the same
JP5937776B2 (en) Battery separator and battery
JP4994054B2 (en) Battery separator and lithium secondary battery
JP5576740B2 (en) Electrochemical element
JP2018106879A (en) Insulator layer-attached negative electrode
WO2013051079A1 (en) Heat resistant porous membrane, separator for nonaqueous cell, and nonaqueous cell
WO2015046126A1 (en) Porous layer for nonaqueous batteries, separator for nonaqueous batteries, electrode for nonaqueous batteries, and nonaqueous battery
WO2017047576A1 (en) Separator for electrochemical elements, method for producing same, and method for manufacturing electrochemical element
JP2009277597A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5429811B2 (en) Lithium ion secondary battery separator and lithium ion secondary battery
JPWO2010104127A1 (en) Battery separator and non-aqueous electrolyte battery using the same
JP2009272153A (en) Lithium secondary battery
JP7025963B2 (en) Porous layer for non-water batteries, its manufacturing method, separator for non-water batteries, electrodes for non-water batteries and non-water batteries
WO2010053058A1 (en) Electrochemical element
JP2010135313A (en) Electrochemical element
JP4992203B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP2017073328A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2012009150A (en) Nonaqueous secondary battery
WO2012005152A1 (en) Separator for non-aqueous battery, and non-aqueous battery
JP2017073330A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6417270B2 (en) Electrochemical element separator and method for producing electrochemical element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201027

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210922

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211004

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20211130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220131

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220222

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220307

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7037946

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150