JP2022145553A - Separator, member for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Abstract

To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery separator enhanced in the effect of preventing short circuit by controlling the shape of dendrite.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte secondary battery separator according to an embodiment of the present invention is 0.20 or less in the coefficient of variation of ion resistances calculated from local ion resistances measured by a probe of 7 mm-length×250 μm-width at 10 points located at intervals of 800 μm in any region of 1.5 cm×1.5 cm in at least one surface of the separator.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、セパレータ、非水電解液二次電池用部材および非水電解液二次電池に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a separator, a non-aqueous electrolyte secondary battery member, and a non-aqueous electrolyte secondary battery.

非水電解液二次電池、特にリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いため、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末、車載用などに用いる電池として広く使用されている。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries, especially lithium ion secondary batteries, have high energy density and are widely used as batteries for personal computers, mobile phones, personal digital assistants, vehicles, and the like.

近年、高出力を有するリチウムイオン二次電池の需要が高くなっている。前記需要を満たすために、優れたイオン透過性を有するセパレータを備えたリチウムイオン二次電池の開発が進められている。 In recent years, the demand for lithium-ion secondary batteries with high output has increased. In order to satisfy the demand, development of lithium ion secondary batteries equipped with separators having excellent ion permeability is underway.

一方、前記リチウムイオン二次電池には、繊維状に成長したリチウム析出物により微小短絡が発生し、電圧低下を招き易いという問題が存在する。前記微小短絡は、電池の長期信頼性を低下させる一因となる。 On the other hand, the lithium ion secondary battery has a problem in that the fibrous lithium deposits tend to cause micro short circuits and voltage drop. The micro short circuit is one of the factors that reduce the long-term reliability of the battery.

これに関連して、特許文献1は、多孔質フィルムの少なくとも一方の表面に、特定の開孔率を有するスキン層を形成した多孔質フィルムを開示している。また、特許文献2は、パタンが形成されているパタン領域とパタンが形成されていない非パタン領域とを有しているセパレータを開示している。 In this regard, Patent Document 1 discloses a porous film in which a skin layer having a specific porosity is formed on at least one surface of the porous film. Further, Patent Literature 2 discloses a separator having a patterned area where a pattern is formed and a non-patterned area where no pattern is formed.

特開平10-055794号公報JP-A-10-055794 特開2020-068178号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-068178

しかし、リチウムイオン二次電池におけるデンドライトの成長の抑制方法には、さらなる開発の余地が残されていた。例えば、デンドライトの形状は、デンドライトの成長に伴い、繊維状に近くなることが知られており、当該形状が繊維状に近いほど、デンドライトはセパレータの孔中を伸長しやすくなる。したがって、デンドライトの成長による短絡を防止するためには、デンドライトの形状をも制御することが重要である。しかし、上述の先行技術文献には、デンドライトの形状を制御することについては考慮していない。 However, there is still room for further development of methods for suppressing the growth of dendrites in lithium-ion secondary batteries. For example, it is known that the shape of a dendrite becomes closer to a fibrous shape as the dendrite grows. Therefore, it is important to also control the shape of dendrites in order to prevent short circuits due to dendrite growth. However, the aforementioned prior art documents do not consider controlling the shape of dendrites.

本発明の一態様は、デンドライトの形状を制御し、短絡防止効果を高めた非水電解液二次電池用セパレータを提供することを目的とする。 An object of one aspect of the present invention is to provide a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which the shape of dendrites is controlled and the short-circuit prevention effect is enhanced.

本発明には、以下の態様が包含される。
<1>
非水電解液二次電池用セパレータであって、
上記セパレータの少なくとも一方の表面の任意の1.5cm×1.5cmの領域内において、長さ7mm×幅250μmのプローブを用いて800μm間隔にて測定した10点の局所イオン抵抗から算出されたイオン抵抗の変動係数が、0.20以下であるセパレータ。
<2>
多孔質層およびポリオレフィン多孔質フィルムを備えている積層セパレータである、<1>に記載のセパレータ。
<3>
上記多孔質層は、含窒素芳香族樹脂を含有している、<2>に記載のセパレータ。
<4>
上記含窒素芳香族樹脂は、アラミド樹脂である、<3>に記載のセパレータ。
<5>
厚み方向に対する圧縮弾性率が50MPa以上である、<1>~<4>のいずれかに記載のセパレータ。
<6>
正極と、<1>~<5>のいずれかに記載のセパレータと、負極と、がこの順に積層されている、非水電解液二次電池用部材。
<7>
<1>~<5>のいずれかに記載のセパレータまたは<6>に記載の非水電解液二次電池用部材を備えている、非水電解液二次電池。
The present invention includes the following aspects.
<1>
A separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery,
Ions calculated from the local ionic resistance of 10 points measured at intervals of 800 μm using a probe of length 7 mm × width 250 μm in an arbitrary 1.5 cm × 1.5 cm region on at least one surface of the separator A separator having a resistance variation coefficient of 0.20 or less.
<2>
The separator according to <1>, which is a laminated separator comprising a porous layer and a polyolefin porous film.
<3>
The separator according to <2>, wherein the porous layer contains a nitrogen-containing aromatic resin.
<4>
The separator according to <3>, wherein the nitrogen-containing aromatic resin is an aramid resin.
<5>
The separator according to any one of <1> to <4>, which has a compressive elastic modulus of 50 MPa or more in the thickness direction.
<6>
A member for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising a positive electrode, a separator according to any one of <1> to <5>, and a negative electrode, which are laminated in this order.
<7>
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the separator according to any one of <1> to <5> or the member for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to <6>.

本発明の一態様によれば、デンドライトの形状を制御し、短絡防止効果を高めた非水電解液二次電池用セパレータが提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which the shape of dendrites is controlled to enhance the short-circuit prevention effect.

イオン抵抗分布の測定に用いられる作用極の一例を示した模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a working electrode used for measuring ionic resistance distribution; イオン抵抗分布の測定方法の一例を示した模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a method for measuring ionic resistance distribution;

本発明の一実施形態に関して以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態に関しても本発明の技術的範囲に含まれる。なお、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上、B以下」を意味する。 An embodiment of the invention will be described below, but the invention is not limited thereto. The present invention is not limited to the configurations described below, and can be modified in various ways within the scope of the claims, by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. The resulting embodiment is also included in the technical scope of the present invention. In this specification, unless otherwise specified, "A to B" representing a numerical range means "A or more and B or less".

〔1.非水電解液二次電池用セパレータ〕
本発明者らが新たに見出したところによると、非水電解液二次電池に含まれているセパレータ表面のイオン抵抗分布、すなわちイオン抵抗のばらつきを制御することにより、負極表面で成長するデンドライトの形状を制御できる。すなわち、負極に面する側の表面のイオン抵抗のばらつきが小さいセパレータは、セパレータ内部を流れるイオン流が均一になるため、成長するデンドライトの形状を粒状または平板状に制御できる。このような形状のデンドライトは、たとえ発生したとしてもセパレータを貫通する可能性が低い。逆に、負極に面する側のイオン抵抗のばらつきが大きいセパレータは、セパレータ内部を流れるイオン流が不均一になるため、イオン流が密な部分に繊維状のデンドライトを成長させる。このような形状のデンドライトはセパレータを貫通する可能性が高い。
[1. Separator for non-aqueous electrolyte secondary battery]
The present inventors have newly discovered that by controlling the ionic resistance distribution on the surface of the separator contained in the non-aqueous electrolyte secondary battery, that is, the variation in ionic resistance, dendrite growth on the surface of the negative electrode can be controlled. You can control the shape. That is, a separator having a small variation in ionic resistance on the side facing the negative electrode has a uniform flow of ions flowing through the separator, so that the shape of growing dendrites can be controlled to be granular or flat. Such shaped dendrites are less likely to penetrate the separator, if at all. Conversely, in a separator with a large variation in ion resistance on the side facing the negative electrode, the flow of ions flowing inside the separator becomes non-uniform, causing fibrous dendrites to grow in areas where the flow of ions is dense. A dendrite with such a shape is likely to penetrate the separator.

本明細書においては、セパレータ表面のイオン抵抗のばらつきを、イオン抵抗の変動係数で表現する。本発明の一実施形態に係るセパレータは、上記セパレータの少なくとも一方の表面の任意の1.5cm×1.5cmの領域内において、長さ7mm×幅250μmのプローブを用いて800μm間隔にて測定した10点の局所イオン抵抗から算出されたイオン抵抗の変動係数が、0.20以下である。イオン抵抗の変動係数は、好ましくは0.17以下であり、より好ましくは0.15以下であり、さらに好ましくは0.13以下である。イオン抵抗の変動係数の下限値は特に限定されず、理想的には0(ゼロ)である。 In this specification, the variation in ionic resistance on the surface of the separator is expressed by the coefficient of variation of ionic resistance. The separator according to one embodiment of the present invention was measured at intervals of 800 μm using a probe of length 7 mm×width 250 μm in an arbitrary 1.5 cm×1.5 cm region on at least one surface of the separator. The variation coefficient of ionic resistance calculated from 10 points of local ionic resistance is 0.20 or less. The variation coefficient of ionic resistance is preferably 0.17 or less, more preferably 0.15 or less, and still more preferably 0.13 or less. The lower limit of the coefficient of variation of ionic resistance is not particularly limited, and is ideally 0 (zero).

イオン抵抗の変動係数は、10点の局所イオン抵抗の標準偏差を局所イオン抵抗の平均で除することにより算出される。本明細書において、局所イオン抵抗とは、長さ7mm×幅250μmのプローブを用いて測定された局所的なイオン抵抗を意味する。10点の局所イオン抵抗は例えば、10本のプローブ(長さ7mm×幅250μm)を800μm間隔で有する作用極を用いて測定できる。これにより、800μm間隔にて10点のイオン抵抗を測定できる。各測定点のイオン抵抗の値は、測定点1点ごとに測定された交流インピーダンスをナイキストプロットし、得られた曲線とX軸との交点の値として求めることができる。より具体的な測定方法については後述する。 The coefficient of variation of the ionic resistance is calculated by dividing the standard deviation of the 10-point local ionic resistance by the mean of the local ionic resistance. As used herein, local ionic resistance means local ionic resistance measured using a 7 mm long by 250 μm wide probe. The local ionic resistance at 10 points can be measured, for example, using a working electrode having 10 probes (length 7 mm×width 250 μm) at intervals of 800 μm. As a result, ionic resistance can be measured at 10 points at intervals of 800 μm. The value of the ionic resistance at each measurement point can be obtained as the value at the intersection of the curve obtained by Nyquist-plotting the AC impedance measured at each measurement point and the X-axis. A more specific measuring method will be described later.

セパレータのイオン抵抗分布を測定する方法として、2枚の金属板でセパレータを挟むことにより組み立てたコインセルの交流インピーダンスを測定し、ナイキストプロットから得られた曲線とX軸との交点の値を算出し、この値をセパレータのイオン抵抗とする方法は知られている。しかしながらこの方法では、2cm程度とある程度大きな面積中の平均的な孔構造に起因したイオン抵抗を測定していることになる。従って、従来の測定方法では孔構造分布、すなわち孔構造のばらつきを十分に反映できていなかった。本発明の一実施形態では、セパレータの局所的なイオン抵抗を複数の測定点で測定することにより、セパレータの孔構造分布に起因したイオン抵抗分布を測定することができる。 As a method for measuring the ionic resistance distribution of the separator, the AC impedance of the coin cell assembled by sandwiching the separator between two metal plates was measured, and the value at the intersection of the curve obtained from the Nyquist plot and the X axis was calculated. , and a method of using this value as the ionic resistance of the separator is known. However, in this method, the ionic resistance due to the average pore structure in a relatively large area of about 2 cm 2 is measured. Therefore, the conventional measurement method cannot sufficiently reflect the pore structure distribution, that is, the variation in the pore structure. In one embodiment of the present invention, the ionic resistance distribution resulting from the pore structure distribution of the separator can be measured by measuring the local ionic resistance of the separator at a plurality of measurement points.

本発明者らがさらに見出したところによると、セパレータの厚み方向における剛直性も、負極表面で成長するデンドライトの形状を制御する因子となる。セパレータの厚み方向における剛直性が高いセパレータは、厚み方向に変形しにくく、負極とセパレータとの間に空間を生じさせにくい。このような条件下では、成長するデンドライトの形状は、粒状または平板状になる傾向にある。このような形状のデンドライトは、たとえ発生したとしてもセパレータを貫通する可能性が低い。逆に、厚み方向の剛直性が低いセパレータは、厚み方向に変形しやすいため、負極とセパレータとの間に空間を生じさせやすい。それゆえ、繊維状のデンドライトを成長させる傾向にある。このような形状のデンドライトはセパレータを貫通する可能性が高い。 The present inventors have further discovered that the rigidity of the separator in the thickness direction is also a factor that controls the shape of dendrites growing on the surface of the negative electrode. A separator having high rigidity in the thickness direction is less likely to be deformed in the thickness direction and less likely to create a space between the negative electrode and the separator. Under such conditions, the shape of growing dendrites tends to be granular or tabular. Such shaped dendrites are less likely to penetrate the separator, if at all. On the contrary, a separator having low rigidity in the thickness direction is likely to be deformed in the thickness direction, and thus tends to create a space between the negative electrode and the separator. Therefore, it tends to grow fibrous dendrites. A dendrite with such a shape is likely to penetrate the separator.

本明細書においては、セパレータの厚み方向における剛直性を、セパレータの厚み方向に対する圧縮弾性率で表現する。一実施形態において、セパレータの厚み方向に対する圧縮弾性率は、50MPa以上が好ましく、55MPa以上がより好ましく、60MPa以上がさらに好ましく、75MPa以上が特に好ましい。セパレータの厚み方向に対する圧縮弾性率の上限値は、300MPa以下が好ましく、250MPa以下がより好ましく、175MPa以下がさらに好ましく、125MPa以下が特に好ましい。セパレータの厚み方向に対する圧縮弾性率の下限値および上限値の組合せの例としては、50~300MPa、55~250MPa、60~175MPa、75~125MPaが挙げられる。セパレータの厚み方向に対する圧縮弾性率は、微小圧縮試験機を使用して測定する。微小圧縮試験機としてはMCT-510(島津製作所製)などを使用する。 In this specification, the rigidity in the thickness direction of the separator is expressed by the compressive elastic modulus in the thickness direction of the separator. In one embodiment, the compressive elastic modulus of the separator in the thickness direction is preferably 50 MPa or more, more preferably 55 MPa or more, even more preferably 60 MPa or more, and particularly preferably 75 MPa or more. The upper limit of the compressive elastic modulus in the thickness direction of the separator is preferably 300 MPa or less, more preferably 250 MPa or less, still more preferably 175 MPa or less, and particularly preferably 125 MPa or less. Examples of combinations of the lower limit and upper limit of the compressive modulus in the thickness direction of the separator include 50 to 300 MPa, 55 to 250 MPa, 60 to 175 MPa, and 75 to 125 MPa. The compression elastic modulus in the thickness direction of the separator is measured using a microcompression tester. MCT-510 (manufactured by Shimadzu Corporation) or the like is used as a microcompression tester.

本明細書において、デンドライトの形状の判定は、5000倍のSEM画像に基づいて行う。本明細書において、デンドライトの形状は、デンドライトのアスペクト比(長径/短径の値)により分類する。アスペクト比が2未満であるデンドライトを、粒状と称する。粒状のデンドライトが複数つながったデンドライトを、平板状と称する。アスペクト比が13超であるデンドライトを、「繊維状」と称する。デンドライトを生成させるための試験方法は、本願実施例を参照されたい。デンドライト生成試験において生成するデンドライトの形状は、粒状が最も好ましく、平板状がその次に好ましい。繊維状のデンドライトは、セパレータを貫通する可能性があるため、好ましくない。 In this specification, the determination of the shape of the dendrite is based on the 5000x SEM image. In this specification, the shape of the dendrite is classified according to the aspect ratio (major axis/minor axis) of the dendrite. Dendrites with an aspect ratio of less than 2 are referred to as granular. A dendrite in which a plurality of granular dendrites are connected is called a tabular dendrite. Dendrites with aspect ratios greater than 13 are referred to as "fibrous". See the examples of the present application for the test method for generating dendrites. The shape of dendrites generated in the dendrite generation test is most preferably granular, followed by tabular. Fibrous dendrites are not preferred because they may penetrate the separator.

[1.1.積層セパレータ]
一実施形態において、セパレータは、多孔質層およびポリオレフィン多孔質フィルムを備えている積層セパレータである。積層セパレータは、ポリオレフィン多孔質フィルムの片面または両面に多孔質層を備えている。
[1.1. Laminated separator]
In one embodiment, the separator is a laminated separator comprising a porous layer and a polyolefin porous film. A laminated separator has a porous layer on one or both sides of a polyolefin porous film.

ポリオレフィン多孔質フィルムの片面に多孔質層が備わっている場合、上述のイオン抵抗の変動係数の条件を満たしている表面は、多孔質層側の表面であってもよいし、ポリオレフィン多孔質フィルム側の表面であってもよい。一実施形態において、上述のイオン抵抗の変動係数の条件を満たしている表面は、非水電解液二次電池に組立てたときに、負極と面している。 When a porous layer is provided on one side of the polyolefin porous film, the surface that satisfies the above conditions for the coefficient of variation of ionic resistance may be the surface on the side of the porous layer, or the surface on the side of the polyolefin porous film. may be the surface of In one embodiment, the surface that satisfies the aforementioned coefficient of variation of ionic resistance faces the negative electrode when assembled into a non-aqueous electrolyte secondary battery.

(1.1.1.多孔質層)
前記多孔質層は、本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用セパレータを構成する部材として、非水電解液二次電池において、ポリオレフィン多孔質フィルムと、正極および負極の少なくともいずれか一方との間に配置され得る。
(1.1.1. Porous layer)
The porous layer is a member constituting a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to one embodiment of the present invention. can be placed between either

前記多孔質層は、非水電解液二次電池において、正極および負極の少なくともいずれか一方の活物質層上に形成され得る。前記多孔質層は、前記ポリオレフィン多孔質フィルムと、正極および負極の少なくともいずれか一方との間に、これらと接するように配置されてもよい。あるいは、積層セパレータの態様ではないが、前記ポリオレフィン多孔質フィルムを含まない前記多孔質層自体が、非水電解液二次電池用セパレータの機能を果たしてもよい。前記多孔質層は、1層でもよく2層以上であってもよい。 The porous layer can be formed on the active material layer of at least one of the positive electrode and the negative electrode in the non-aqueous electrolyte secondary battery. The porous layer may be arranged between and in contact with the polyolefin porous film and at least one of the positive electrode and the negative electrode. Alternatively, although not in the form of a laminated separator, the porous layer itself that does not contain the polyolefin porous film may function as a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery. The porous layer may be one layer or two or more layers.

前記多孔質層は、樹脂を含む。前記多孔質層は、絶縁性の樹脂を含む絶縁性の多孔質層であることが好ましい。 The porous layer contains a resin. The porous layer is preferably an insulating porous layer containing an insulating resin.

前記ポリオレフィン多孔質フィルムの片面に前記多孔質層が積層される場合、当該多孔質層は、好ましくは、非水電解液二次電池において、前記ポリオレフィン多孔質フィルムが有する面のうち、負極と対向する面に積層される。より好ましくは、前記多孔質層は、非水電解液二次電池において、負極と接する面に積層される。 When the porous layer is laminated on one side of the polyolefin porous film, the porous layer preferably faces the negative electrode of the surface of the polyolefin porous film in the non-aqueous electrolyte secondary battery. Laminated on the surface to be covered. More preferably, the porous layer is laminated on a surface in contact with the negative electrode in the non-aqueous electrolyte secondary battery.

(樹脂)
前記樹脂は、電池の電解液に不溶であり、また、その電池の使用範囲において電気化学的に安定であることが好ましい。
(resin)
The resin is preferably insoluble in the electrolyte of the battery and electrochemically stable within the range of use of the battery.

前記樹脂としては、例えば、ポリオレフィン;(メタ)アクリレート系樹脂;含窒素芳香族樹脂;含フッ素樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリイミド系樹脂;ポリエステル系樹脂;ゴム類;融点またはガラス転移温度が180℃以上の樹脂;水溶性ポリマー;ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。 Examples of the resin include polyolefins; (meth)acrylate resins; nitrogen-containing aromatic resins; fluorine-containing resins; polyamide resins; polyimide resins; polyester resins; resin; water-soluble polymer; polycarbonate, polyacetal, polyetheretherketone and the like.

前述の樹脂のうち、ポリオレフィン、(メタ)アクリレート系樹脂、含フッ素樹脂、含窒素芳香族樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂および水溶性ポリマーからなる群より選ばれる1以上の樹脂が好ましい。 Among the aforementioned resins, one or more resins selected from the group consisting of polyolefins, (meth)acrylate resins, fluorine-containing resins, nitrogen-containing aromatic resins, polyamide resins, polyester resins and water-soluble polymers are preferred.

また、前記樹脂としては、含窒素芳香族樹脂であることが特に好ましい。前記含窒素芳香族樹脂は、アミド結合等の窒素を介した結合を備えるため、耐熱性に優れる。従って、前記樹脂が含窒素芳香族樹脂であることによって、前記多孔質層の耐熱性を好適に向上させることができる。その結果、前記多孔質層を含む非水電解液二次電池用セパレータの耐熱性を向上させられる。 Moreover, it is particularly preferable that the resin is a nitrogen-containing aromatic resin. The nitrogen-containing aromatic resin has a bond such as an amide bond via nitrogen, and thus has excellent heat resistance. Therefore, by using the nitrogen-containing aromatic resin as the resin, the heat resistance of the porous layer can be preferably improved. As a result, the heat resistance of the non-aqueous electrolyte secondary battery separator including the porous layer can be improved.

前記ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、及びエチレン-プロピレン共重合体等が好ましい。 As the polyolefin, polyethylene, polypropylene, polybutene, ethylene-propylene copolymer and the like are preferable.

前記含フッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-トリクロロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-フッ化ビニル共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体およびエチレン-テトラフルオロエチレン共重合体等、並びに、前記含フッ素樹脂の中でもガラス転移温度が23℃以下である含フッ素ゴムを挙げることができる。 Examples of the fluorine-containing resin include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer. Polymer, Vinylidene Fluoride-Tetrafluoroethylene Copolymer, Vinylidene Fluoride-Trifluoroethylene Copolymer, Vinylidene Fluoride-Trichlorethylene Copolymer, Vinylidene Fluoride-Vinyl Fluoride Copolymer, Vinylidene Fluoride-Hexa Fluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymers, ethylene-tetrafluoroethylene copolymers, etc., and among the fluorine-containing resins, fluorine-containing rubbers having a glass transition temperature of 23° C. or less can be mentioned.

前記ポリアミド系樹脂としては、含窒素芳香族樹脂に該当するポリアミド系樹脂であることが好ましく、芳香族ポリアミドおよび全芳香族ポリアミドなどのアラミド樹脂であることが特に好ましい。 The polyamide-based resin is preferably a polyamide-based resin corresponding to a nitrogen-containing aromatic resin, and particularly preferably an aramid resin such as an aromatic polyamide or a wholly aromatic polyamide.

前記アラミド樹脂としては、例えば、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)、ポリ(メタフェニレンイソフタルアミド)、ポリ(パラベンズアミド)、ポリ(メタベンズアミド)、ポリ(4,4’-ベンズアニリドテレフタルアミド)、ポリ(パラフェニレン-4,4’-ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(メタフェニレン-4,4’-ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(パラフェニレン-2,6-ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(メタフェニレン-2,6-ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(2-クロロパラフェニレンテレフタルアミド)、パラフェニレンテレフタルアミド/2,6-ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体、メタフェニレンテレフタルアミド/2,6-ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体等が挙げられる。このうち、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)がより好ましい。 Examples of the aramid resin include poly(paraphenylene terephthalamide), poly(metaphenylene isophthalamide), poly(parabenzamide), poly(methabenzamide), poly(4,4′-benzanilide terephthalamide), poly (paraphenylene-4,4'-biphenylenedicarboxylic acid amide), poly(metaphenylene-4,4'-biphenylenedicarboxylic acid amide), poly(paraphenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide), poly(metaphenylene -2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide), poly(2-chloro paraphenylene terephthalamide), paraphenylene terephthalamide/2,6-dichloro paraphenylene terephthalamide copolymer, metaphenylene terephthalamide/2,6-dichloro Examples include paraphenylene terephthalamide copolymers. Among these, poly(paraphenylene terephthalamide) is more preferable.

前記ポリエステル系樹脂としては、ポリアリレートなどの芳香族ポリエステルおよび液晶ポリエステルが好ましい。 As the polyester-based resin, aromatic polyester such as polyarylate and liquid crystal polyester are preferable.

前記ゴム類としては、スチレン-ブタジエン共重合体およびその水素化物、メタクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリ酢酸ビニル等を挙げることができる。 Examples of the rubbers include styrene-butadiene copolymer and its hydride, methacrylic acid ester copolymer, acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, ethylene propylene rubber, polyvinyl acetate, and the like. can be mentioned.

前記融点またはガラス転移温度が180℃以上の樹脂としては、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルアミド等を挙げることができる。 Examples of resins having a melting point or glass transition temperature of 180° C. or higher include polyphenylene ether, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamideimide, and polyetheramide.

前記水溶性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、セルロースエーテル、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸等を挙げることができる。 Examples of the water-soluble polymer include polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, cellulose ether, sodium alginate, polyacrylic acid, polyacrylamide, and polymethacrylic acid.

なお、前記樹脂としては、1種類の樹脂のみを用いてもよく、2種類以上の樹脂を組み合わせて用いてもよい。前記多孔質層における樹脂の含有率は、前記多孔質層の全重量を100重量%とすると、25~80重量%が好ましく、30~70重量%がより好ましい。 As the resin, only one kind of resin may be used, or two or more kinds of resin may be used in combination. The content of the resin in the porous layer is preferably 25 to 80% by weight, more preferably 30 to 70% by weight, when the total weight of the porous layer is 100% by weight.

(フィラー)
本発明の一実施形態において、前記多孔質層は、フィラーを含むことが好ましい。前記フィラーは、無機フィラーまたは有機フィラーであり得る。前記フィラーとしては、シリカ、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、マイカ、ゼオライト、水酸化アルミニウムおよびベーマイト等からなる群より選ばれる1以上の無機酸化物からなる無機フィラーがより好ましい。
(filler)
In one embodiment of the present invention, the porous layer preferably contains a filler. The filler may be an inorganic filler or an organic filler. The filler is more preferably an inorganic filler made of one or more inorganic oxides selected from the group consisting of silica, calcium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, alumina, mica, zeolite, aluminum hydroxide, boehmite, and the like.

なお、無機フィラーの吸水性を向上させるために、無機フィラー表面をシランカップリング剤等で親水化処理してもよい。 In addition, in order to improve the water absorbability of the inorganic filler, the surface of the inorganic filler may be hydrophilized with a silane coupling agent or the like.

前記多孔質層における前記フィラーの含有率の下限値は、前記多孔質層の全重量を100重量%とすると、20重量%以上が好ましく、30重量%以上がより好ましい。前記多孔質層における前記フィラーの含有率の上限値は、前記多孔質層の全重量を100重量%とすると、80重量%以下が好ましく、70重量%以下がより好ましい。フィラーの含有率の下限値および上限値の組合せの例としては、20~80重量%、30~70重量%が挙げられる。前記フィラーの含有率が前述の範囲である場合、充分なイオン透過性を備えた多孔質層を得ることが容易である。 Assuming that the total weight of the porous layer is 100% by weight, the lower limit of the content of the filler in the porous layer is preferably 20% by weight or more, more preferably 30% by weight or more. Assuming that the total weight of the porous layer is 100% by weight, the upper limit of the content of the filler in the porous layer is preferably 80% by weight or less, more preferably 70% by weight or less. Examples of combinations of the lower limit and upper limit of the filler content include 20 to 80% by weight and 30 to 70% by weight. When the content of the filler is within the above range, it is easy to obtain a porous layer with sufficient ion permeability.

前記多孔質層は、前記ポリオレフィン多孔質フィルムと負極が備える負極活物質層との間に配置されることが好ましい。下記説明における多孔質層の物性は、非水電解液二次電池を構成したときに、前記ポリオレフィン多孔質フィルムと負極が備える負極活物質層との間に配置された前記多孔質層の物性を少なくとも指す。 The porous layer is preferably arranged between the polyolefin porous film and a negative electrode active material layer of the negative electrode. The physical properties of the porous layer in the following description refer to the physical properties of the porous layer disposed between the polyolefin porous film and the negative electrode active material layer of the negative electrode when the non-aqueous electrolyte secondary battery is constructed. Point at least.

前記多孔質層の目付、すなわち単位面積当たりの重量は、前記多孔質層の強度、膜厚、重量およびハンドリング性を考慮して適宜決定することができる。前記多孔質層の目付は、前記多孔質層一層当たり、0.5~3.5g/mであることが好ましく、1.0~3.0g/mであることがより好ましい。 The basis weight of the porous layer, that is, the weight per unit area can be appropriately determined in consideration of the strength, film thickness, weight and handleability of the porous layer. The basis weight of the porous layer is preferably 0.5 to 3.5 g/m 2 and more preferably 1.0 to 3.0 g/m 2 per one porous layer.

前記多孔質層の目付をこれらの数値範囲とすることにより、前記多孔質層を備える非水電解液二次電池の重量エネルギー密度および体積エネルギー密度をより高くすることができる。前記多孔質層の目付が前記範囲を超える場合には、前記多孔質層を備える非水電解液二次電池が重くなる傾向がある。 By setting the basis weight of the porous layer within these numerical ranges, the weight energy density and the volume energy density of the non-aqueous electrolyte secondary battery including the porous layer can be further increased. If the basis weight of the porous layer exceeds the above range, the non-aqueous electrolyte secondary battery including the porous layer tends to be heavy.

前記多孔質層の空隙率は、充分なイオン透過性を得ることができるように、20~90体積%であることが好ましく、30~80体積%であることがより好ましい。 The porosity of the porous layer is preferably 20 to 90% by volume, more preferably 30 to 80% by volume, so as to obtain sufficient ion permeability.

また、前記多孔質層が有する細孔の孔径は、1.0μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましい。細孔の孔径をこれらのサイズとすることにより、前記多孔質層を備える非水電解液二次電池は、充分なイオン透過性を得ることができる。 Moreover, the pore size of the pores of the porous layer is preferably 1.0 μm or less, more preferably 0.5 μm or less. By setting the pore diameters of the pores to these sizes, the non-aqueous electrolyte secondary battery having the porous layer can obtain sufficient ion permeability.

前記多孔質層の透気度は、ガーレ値で30~80s/100mLであることが好ましく、40~75s/100mLであることがより好ましい。前記多孔質層の透気度が前述の範囲であれば、前記多孔質層が充分なイオン透過性を有していると言える。 The air permeability of the porous layer is preferably 30 to 80 s/100 mL, more preferably 40 to 75 s/100 mL in Gurley value. If the air permeability of the porous layer is within the above range, it can be said that the porous layer has sufficient ion permeability.

多孔質層の膜厚の下限値は、0.1μm以上が好ましく、0.3μm以上がより好ましく、0.5μm以上がさらに好ましい。多孔質層の膜厚の上限値は、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、5μm以下がさらに好ましい。多孔質層の膜厚の下限値および上限値の組合せの例としては、0.1~20μm、0.3~10μm、0.5~5μmが挙げられる。多孔質層の膜厚が上述の範囲内であれば、多孔質層の機能(耐熱性の付与など)を充分に発揮することができ、かつ、セパレータ全体の厚みを小さくできる。 The lower limit of the film thickness of the porous layer is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.3 μm or more, and even more preferably 0.5 μm or more. The upper limit of the film thickness of the porous layer is preferably 20 µm or less, more preferably 10 µm or less, and even more preferably 5 µm or less. Examples of combinations of the lower limit and upper limit of the thickness of the porous layer include 0.1 to 20 μm, 0.3 to 10 μm, and 0.5 to 5 μm. If the film thickness of the porous layer is within the above range, the function of the porous layer (imparting heat resistance, etc.) can be sufficiently exhibited, and the thickness of the entire separator can be reduced.

(樹脂およびフィラーの好ましい組合せ例)
一実施形態において、多孔質層に含まれている樹脂の固有粘度は1.4~4.0dL/gであり、かつ、フィラーの平均粒径は1μm以下である。このような組成の多孔質層を用いれば、薄型化、耐熱性およびイオン透過性を両立させた積層セパレータを作製できる。
(Preferred combination example of resin and filler)
In one embodiment, the resin contained in the porous layer has an intrinsic viscosity of 1.4 to 4.0 dL/g, and the filler has an average particle size of 1 μm or less. By using a porous layer having such a composition, it is possible to produce a laminated separator that achieves both thinness, heat resistance, and ion permeability.

多孔質層に含まれている樹脂は、固有粘度の下限値が1.4dL/g以上であることが好ましく、1.5dL/g以上であることがより好ましい。また、多孔質層に含まれている樹脂は、固有粘度の上限値が4.0dL/g以下であることが好ましく、3.0dL/g以下であることがより好ましく、2.0dL/g以下であることがさらに好ましい。固有粘度が1.4dL/g以上である樹脂を含んでいる多孔質層は、積層セパレータに充分な耐熱性を付与できる。固有粘度が4.0dL/g以下である樹脂を含んでいる多孔質層は、充分なイオン透過性を有している。固有粘度の測定方法は、本願実施例を参照されたい。 The lower limit of intrinsic viscosity of the resin contained in the porous layer is preferably 1.4 dL/g or more, more preferably 1.5 dL/g or more. The resin contained in the porous layer preferably has an upper limit of intrinsic viscosity of 4.0 dL/g or less, more preferably 3.0 dL/g or less, and 2.0 dL/g or less. is more preferable. A porous layer containing a resin having an intrinsic viscosity of 1.4 dL/g or more can impart sufficient heat resistance to the laminated separator. A porous layer containing a resin having an intrinsic viscosity of 4.0 dL/g or less has sufficient ion permeability. For the method of measuring the intrinsic viscosity, refer to Examples of the present application.

固有粘度が1.4~4.0dL/gである樹脂は、合成条件(モノマーの投入量、合成温度、合成時間など)を適宜設定することにより、樹脂の分子量分布を調節すれば合成できる。あるいは、固有粘度が1.4~4.0dL/gである市販の樹脂を使用してもよい。一実施形態において、固有粘度が1.4~4.0dL/gである樹脂は、アラミド樹脂である。 A resin having an intrinsic viscosity of 1.4 to 4.0 dL/g can be synthesized by adjusting the molecular weight distribution of the resin by appropriately setting the synthesis conditions (amount of monomer charged, synthesis temperature, synthesis time, etc.). Alternatively, commercially available resins with intrinsic viscosities between 1.4 and 4.0 dL/g may be used. In one embodiment, the resin with an intrinsic viscosity of 1.4-4.0 dL/g is an aramid resin.

多孔質層に含まれているフィラーの平均粒径は、1μm以下が好ましく、800nm以下がより好ましく、500nm以下がより好ましく、100nm以下がより好ましく、50nm以下がより好ましい。ここで、フィラーの平均粒径は、50個のフィラーの球換算粒径の平均値である。また、フィラーの球換算粒径は、透過型電子顕微鏡によって実測した値である。具体的な測定方法を例示すると、以下の通りである。
1.透過型電子顕微鏡(TEM;日本電子(株)、透過型電子顕微鏡JEM-2100F)を用いて、加速電圧200kV、撮影倍率はGatan Imaging Filterを使用し、10000倍で撮影する。
2.得られた画像について、画像解析ソフト(ImageJ)を用いて、粒子の輪郭をトレースし、フィラー粒子(一次粒子)の球換算粒径を測定する。
3.上記の測定を、無作為に抽出した50個のフィラー粒子について行う。50個のフィラー粒子の球換算粒径の算術平均を、粒子の平均粒径とする。
The average particle size of the filler contained in the porous layer is preferably 1 μm or less, more preferably 800 nm or less, more preferably 500 nm or less, more preferably 100 nm or less, and more preferably 50 nm or less. Here, the average particle diameter of the filler is the average value of the sphere-equivalent particle diameters of 50 fillers. Also, the spherical conversion particle size of the filler is a value actually measured by a transmission electron microscope. A specific measuring method is exemplified below.
1. Using a transmission electron microscope (TEM; JEOL Ltd., transmission electron microscope JEM-2100F), the acceleration voltage is 200 kV, and the magnification is 10000 using a Gatan Imaging Filter.
2. Using image analysis software (ImageJ), the contours of the particles are traced on the resulting image, and the sphere-converted particle diameter of the filler particles (primary particles) is measured.
3. The above measurements are performed on 50 randomly selected filler particles. Let the arithmetic mean of the spherical conversion particle diameter of 50 filler particles be an average particle diameter of particle|grains.

フィラーの平均粒径を1μm以下とすることにより、積層セパレータを薄型化することができる。フィラーの平均粒径の下限値は、特に限定されないが、例えば5nm以上とすることができる。 By setting the average particle diameter of the filler to 1 μm or less, the thickness of the laminated separator can be reduced. Although the lower limit of the average particle size of the filler is not particularly limited, it can be, for example, 5 nm or more.

(1.1.2.ポリオレフィン多孔質フィルム)
本発明の一実施形態に係る積層セパレータは、ポリオレフィン多孔質フィルムを含んでいる。あるいは、積層セパレータの態様ではないが、ポリオレフィン多孔質フィルムのみを本発明の一実施形態に係るセパレータとしてもよい。
(1.1.2. Polyolefin porous film)
A laminated separator according to one embodiment of the present invention includes a polyolefin porous film. Alternatively, only the polyolefin porous film may be used as the separator according to one embodiment of the present invention, although this is not the mode of the laminated separator.

ここで、「ポリオレフィン多孔質フィルム」とは、ポリオレフィン系樹脂を主成分とする多孔質フィルムである。また、「ポリオレフィン系樹脂を主成分とする」とは、多孔質フィルムに占めるポリオレフィン系樹脂の割合が、多孔質フィルムを構成する材料全体の50体積%以上、好ましくは90体積%以上であり、より好ましくは95体積%以上であることを意味する。 Here, the "polyolefin porous film" is a porous film containing a polyolefin resin as a main component. In addition, "mainly composed of a polyolefin resin" means that the ratio of the polyolefin resin in the porous film is 50% by volume or more, preferably 90% by volume or more, of the entire material constituting the porous film, It means that it is more preferably 95% by volume or more.

前記ポリオレフィン多孔質フィルムは、ポリオレフィン系樹脂を主成分とし、その内部に連結した細孔を多数有しており、一方の面から他方の面に気体および液体を通過させることが可能となっている。なお、以下、前記ポリオレフィン多孔質フィルムを、単に「多孔質フィルム」とも称する。 The polyolefin porous film is mainly composed of a polyolefin resin and has a large number of pores connected to its interior, allowing gas and liquid to pass from one surface to the other surface. . Hereinafter, the polyolefin porous film is also simply referred to as "porous film".

前記ポリオレフィンには、重量平均分子量が5×10~15×10である高分子量成分が含まれていることがより好ましい。特に、前記ポリオレフィンに重量平均分子量が100万以上の高分子量成分が含まれていると、本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用セパレータの強度が向上するため、より好ましい。 More preferably, the polyolefin contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 5×10 5 to 15×10 6 . In particular, when the polyolefin contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more, the strength of the non-aqueous electrolyte secondary battery separator according to the embodiment of the present invention is improved, which is more preferable.

前記ポリオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテンおよび1-ヘキセン等の単量体を重合してなる、単独重合体または共重合体が挙げられる。 Examples of the polyolefin include homopolymers and copolymers obtained by polymerizing monomers such as ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene and 1-hexene.

前記単独重合体としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンを挙げることができる。また、前記共重合体としては、例えばエチレン-プロピレン共重合体を挙げることができる。 Examples of the homopolymer include polyethylene, polypropylene, and polybutene. Further, examples of the copolymer include an ethylene-propylene copolymer.

このうち、過大電流が流れることをより低温で阻止することができるため、前記ポリオレフィンとしては、ポリエチレンがより好ましい。なお、この「過大電流が流れることを阻止すること」をシャットダウンともいう。 Among these, polyethylene is more preferable as the polyolefin because it can prevent the flow of excessive current at a lower temperature. This "preventing the flow of excessive current" is also called shutdown.

前記ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレン(エチレン-α-オレフィン共重合体)、重量平均分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレン等が挙げられる。このうち、前記ポリエチレンとしては、重量平均分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレンがさらに好ましい。 Examples of the polyethylene include low-density polyethylene, high-density polyethylene, linear polyethylene (ethylene-α-olefin copolymer), and ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more. Among these, ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more is more preferable as the polyethylene.

前記多孔質フィルムの目付は、強度、膜厚、重量およびハンドリング性を考慮して適宜決定することができる。ただし、非水電解液二次電池の重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を高くすることができるように、前記目付は、4~20g/mであることが好ましく、4~12g/mであることがより好ましく、5~10g/mであることがさらに好ましい。 The basis weight of the porous film can be appropriately determined in consideration of strength, film thickness, weight and handleability. However, the basis weight is preferably 4 to 20 g/m 2 and more preferably 4 to 12 g/m 2 so that the weight energy density and volume energy density of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be increased. more preferably 5 to 10 g/m 2 .

前記多孔質フィルムの透気度は、ガーレ値で30~500s/100mLであることが好ましく、50~300s/100mLであることがより好ましい。前記多孔質フィルムが前述の範囲内の透気度を有することにより、前記多孔質フィルムは充分なイオン透過性を得ることができる。 The air permeability of the porous film is preferably 30 to 500 s/100 mL, more preferably 50 to 300 s/100 mL in Gurley value. When the porous film has an air permeability within the above range, the porous film can obtain sufficient ion permeability.

前記多孔質フィルムの空隙率は、電解液の保持量を高めると共に、過大電流が流れることをより低温で確実に阻止する機能を得ることができるように、20~80体積%であることが好ましく、30~75体積%であることがより好ましい。 The porosity of the porous film is preferably 20 to 80% by volume so as to increase the holding amount of the electrolytic solution and to obtain the function of reliably preventing the flow of excessive current at a lower temperature. , more preferably 30 to 75% by volume.

また、前記多孔質フィルムが有する細孔の孔径は、充分なイオン透過性を得ることができ、かつ、正極および負極への粒子の入り込みを防止することができるように、0.3μm以下であることが好ましく、0.14μm以下であることがより好ましい。 In addition, the pore diameter of the pores of the porous film is 0.3 μm or less so that sufficient ion permeability can be obtained and particles can be prevented from entering the positive electrode and the negative electrode. is preferable, and 0.14 μm or less is more preferable.

積層セパレータは、ポリオレフィン多孔質フィルム以外に、接着層、耐熱層、保護層等のその他の層をさらに備えていてもよい。 The laminated separator may further include other layers such as an adhesive layer, a heat-resistant layer, and a protective layer in addition to the polyolefin porous film.

さらに、非水電解液二次電池用セパレータの膜厚は、前記微小短絡が発生するまでに必要なデンドライトの移動距離を十分に長くし、かつ、良好なイオン伝導性を保持しうる膜厚であることが好ましい。 Furthermore, the film thickness of the separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery is such that the dendrite migration distance necessary for the occurrence of the micro short circuit is sufficiently long and good ionic conductivity can be maintained. Preferably.

この観点から、ポリオレフィン多孔質フィルムの膜厚の下限値は、4μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましく、6μm以上がさらに好ましい。ポリオレフィン多孔質フィルムの膜厚の上限値は、29μm以下が好ましく、20μm以下がより好ましく、15μm以下がさらに好ましい。ポリオレフィン多孔質フィルムの膜厚の下限値および上限値の組合せの例としては、4~29μm、5~20μm、6~15μmが挙げられる。 From this point of view, the lower limit of the film thickness of the polyolefin porous film is preferably 4 µm or more, more preferably 5 µm or more, and even more preferably 6 µm or more. The upper limit of the film thickness of the polyolefin porous film is preferably 29 µm or less, more preferably 20 µm or less, and even more preferably 15 µm or less. Examples of combinations of the lower limit and upper limit of the film thickness of the polyolefin porous film include 4 to 29 μm, 5 to 20 μm and 6 to 15 μm.

〔2.非水電解液二次電池用セパレータの製造方法〕
[2.1.ポリオレフィン多孔質フィルムの製造方法]
前記多孔質フィルムの製造方法としては、例えば以下の方法を挙げることができる。すなわち、まず、ポリオレフィン系樹脂と、無機充填剤または可塑剤等の孔形成剤と、任意で酸化防止剤等とを混練してポリオレフィン系樹脂組成物を得る。その後、前記ポリオレフィン系樹脂組成物を押し出すことにより、シート状のポリオレフィン系樹脂組成物を作製する。そして、適当な溶媒にて孔形成剤をシート状のポリオレフィン系樹脂組成物から除去する。その後、当該孔形成剤が除去されたポリオレフィン系樹脂組成物を延伸することで、ポリオレフィン多孔質フィルムを製造することができる。
[2. Manufacturing method of separator for non-aqueous electrolyte secondary battery]
[2.1. Method for producing polyolefin porous film]
Examples of the method for producing the porous film include the following methods. That is, first, a polyolefin resin, a pore-forming agent such as an inorganic filler or a plasticizer, and optionally an antioxidant or the like are kneaded to obtain a polyolefin resin composition. Thereafter, the polyolefin resin composition is extruded to prepare a sheet-like polyolefin resin composition. Then, the pore-forming agent is removed from the sheet-like polyolefin resin composition with an appropriate solvent. Thereafter, by stretching the polyolefin-based resin composition from which the pore-forming agent has been removed, a polyolefin porous film can be produced.

前記無機充填剤としては、特に限定されるものではなく、無機フィラー、具体的には炭酸カルシウム等が挙げられる。前記可塑剤としては、特に限定されるものではなく、流動パラフィン等の低分子量の炭化水素が挙げられる。 The inorganic filler is not particularly limited, and includes inorganic fillers, specifically calcium carbonate and the like. The plasticizer is not particularly limited, and examples thereof include low-molecular-weight hydrocarbons such as liquid paraffin.

前記多孔質フィルムの製造方法として、例えば、以下に示す工程を含む方法を挙げることができる。 Examples of the method for producing the porous film include a method including the steps shown below.

(i)重量平均分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレンと、重量平均分子量が1万以下の低分子量ポリエチレンと、炭酸カルシウムまたは可塑剤等の孔形成剤と、酸化防止剤とを混練してポリオレフィン系樹脂組成物を得る工程。 (i) Ultra high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more, low molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 10,000 or less, a pore forming agent such as calcium carbonate or a plasticizer, and an antioxidant are kneaded. A step of obtaining a polyolefin resin composition.

(ii)得られたポリオレフィン系樹脂組成物を段階的に冷却し、シートを成形する工程。 (ii) step of cooling the obtained polyolefin resin composition in stages to form a sheet;

(iii)得られたシートの中から適当な溶媒にて孔形成剤を除去する工程。 (iii) removing the pore-forming agent from the obtained sheet with a suitable solvent;

(iv)孔形成剤が除去されたシートを適当な延伸倍率にて延伸する工程。 (iv) stretching the sheet from which the pore-forming agent has been removed at an appropriate stretching ratio;

[2.2.多孔質層の製造方法]
(樹脂)の項目にて説明した樹脂を溶媒に溶解または分散させた塗工液を用いて、多孔質層を形成することができる。また、前記樹脂を溶媒に溶解または分散させると共に、前記フィラーを分散させることにより得られた塗工液を用いて、前記樹脂および前記フィラーを含む多孔質層を形成することができる。
[2.2. Method for manufacturing porous layer]
A porous layer can be formed using a coating liquid in which the resin described in the section (Resin) is dissolved or dispersed in a solvent. A porous layer containing the resin and the filler can be formed using a coating liquid obtained by dissolving or dispersing the resin in a solvent and dispersing the filler.

なお、前記溶媒は、前記樹脂を溶解させる溶媒であり得る。また、前記溶媒は、前記樹脂または前記フィラーを分散させる分散媒であり得る。前記塗工液の形成方法としては、例えば、機械攪拌法、超音波分散法、高圧分散法、メディア分散法等が挙げられる。 The solvent may be a solvent that dissolves the resin. Also, the solvent may be a dispersion medium for dispersing the resin or the filler. Examples of the method for forming the coating liquid include a mechanical stirring method, an ultrasonic dispersion method, a high pressure dispersion method, a media dispersion method, and the like.

前記多孔質層の形成方法としては、例えば、前記塗工液を基材の表面に直接塗布した後、溶媒を除去する方法;前記塗工液を適当な支持体に塗布した後、前記溶媒を除去して前記多孔質層を形成し、前記多孔質層と前記基材とを圧着させ、次いで前記支持体を剥がす方法;前記塗工液を適当な支持体に塗布した後、塗布面に前記基材を圧着させ、次いで前記支持体を剥がした後に前記溶媒を除去する方法;および、前記塗工液中に基材を浸漬することによってディップコーティングを行った後に前記溶媒を除去する方法等が挙げられる。 Examples of the method for forming the porous layer include a method of directly applying the coating liquid to the surface of a substrate and then removing the solvent; A method of removing to form the porous layer, pressing the porous layer and the base material together, and then peeling off the support; A method of pressing a substrate and then removing the solvent after peeling off the support; and a method of performing dip coating by immersing the substrate in the coating solution and then removing the solvent. mentioned.

前記溶媒は基材に悪影響を及ぼさず、前記樹脂を均一かつ安定に溶解し、前記フィラーを均一かつ安定に分散させる溶媒であることが好ましい。前記溶媒としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、アセトンおよび水等からなる群より選ばれる1以上の溶媒が挙げられる。 The solvent is preferably a solvent that does not adversely affect the substrate, uniformly and stably dissolves the resin, and uniformly and stably disperses the filler. Examples of the solvent include one or more solvents selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, acetone and water.

前記塗工液は、前記樹脂および前記フィラー以外の成分として、分散剤、可塑剤、界面活性剤およびpH調整剤等を適宜含んでいてもよい。 The coating liquid may appropriately contain a dispersant, a plasticizer, a surfactant, a pH adjuster, and the like as components other than the resin and the filler.

なお、前記基材としては、前述のポリオレフィン多孔質フィルムの他に、その他のフィルム、正極および負極などを用いることができる。多孔質層を形成させる基材をポリオレフィン多孔質フィルムとすれば、本発明の一実施形態に係る積層セパレータを製造できる。 In addition to the polyolefin porous film described above, other films, positive and negative electrodes, and the like can be used as the substrate. A laminated separator according to an embodiment of the present invention can be produced by using a polyolefin porous film as a substrate for forming a porous layer.

前記塗工液の基材への塗布方法としては、従来公知の方法を採用することができ、具体的には、例えば、グラビアコーター法、ディップコーター法、バーコーター法およびダイコーター法等が挙げられる。 As a method for applying the coating liquid to the base material, a conventionally known method can be employed, and specific examples include a gravure coater method, a dip coater method, a bar coater method and a die coater method. be done.

前記塗工液がアラミド樹脂を含む場合、塗布面に湿度を与えることによってアラミド樹脂を析出させることができる。これにより、前記多孔質層を形成してもよい。 When the coating liquid contains an aramid resin, the aramid resin can be precipitated by moistening the coated surface. Thereby, the porous layer may be formed.

前記基材に塗工した塗工液から前記溶媒を除去する方法としては、例えば、通風乾燥および加熱乾燥等にて、前記塗工液の膜である塗工膜から前記溶媒を除去する方法を挙げることができる。 As a method of removing the solvent from the coating liquid applied to the substrate, for example, a method of removing the solvent from the coating film, which is the film of the coating liquid, by ventilation drying, heat drying, or the like. can be mentioned.

また、前記塗工液における前記溶媒の量を変化させることにより、得られる多孔質層の空隙率、平均孔径を調整することができる。 Moreover, the porosity and average pore size of the obtained porous layer can be adjusted by changing the amount of the solvent in the coating liquid.

前記塗工液の好適な固形分濃度は、フィラーの種類などによって変化し得るが、一般には、3重量%より大きく40重量%以下であることが好ましい。 A suitable solid content concentration of the coating liquid may vary depending on the type of filler and the like, but in general, it is preferably more than 3% by weight and 40% by weight or less.

前記塗工液を基材上に塗工する際の塗工せん断速度は、フィラーの種類などによって変化し得るが、一般には、2(1/s)以上であることが好ましく、4(1/s)~50(1/s)であることがより好ましい。 The coating shear rate at which the coating liquid is applied onto the substrate may vary depending on the type of filler, but is generally preferably 2 (1/s) or more, and 4 (1/s). s) to 50 (1/s) is more preferable.

(アラミド樹脂の調製方法)
アラミド樹脂の調製方法としては、特に限定されないが、パラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドの縮合重合法が挙げられる。その場合、得られるアラミド樹脂は、アミド結合が芳香族環のパラ位またはそれに準じた配向位で結合される繰り返し単位から実質的になる。パラ位に準じた配向位とは、例えば、4,4’-ビフェニレン、1,5-ナフタレン、2,6-ナフタレン等のような反対方向に同軸または平行に延びる配向位である。
(Method for preparing aramid resin)
The method for preparing the aramid resin is not particularly limited, but includes a condensation polymerization method of a para-oriented aromatic diamine and a para-oriented aromatic dicarboxylic acid halide. In that case, the resulting aramid resin consists essentially of repeating units in which the amide linkages are attached at the para-position of the aromatic ring or a corresponding orientation. Orientation according to the para-position is orientation that extends coaxially or parallel in opposite directions, such as 4,4′-biphenylene, 1,5-naphthalene, 2,6-naphthalene, and the like.

ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)の溶液を調製する具体的な方法として、例えば、以下の(I)~(IV)に示す工程を含む方法が挙げられる。 Specific methods for preparing a solution of poly(paraphenylene terephthalamide) include, for example, methods including the following steps (I) to (IV).

(I)乾燥したフラスコにN-メチル-2-ピロリドンを仕込み、200℃で2時間乾燥した塩化カルシウムを添加して100℃に昇温し、前記塩化カルシウムを完全に溶解させる。 (I) A dry flask is charged with N-methyl-2-pyrrolidone, calcium chloride dried at 200° C. for 2 hours is added, and the temperature is raised to 100° C. to completely dissolve the calcium chloride.

(II)工程(I)にて得られた溶液の温度を室温に戻した後、パラフェニレンジアミンを添加し、このパラフェニレンジアミンを完全に溶解させる。 (II) After returning the temperature of the solution obtained in step (I) to room temperature, paraphenylenediamine is added and completely dissolved.

(III)工程(II)にて得られた溶液の温度を20±2℃に保ったまま、テレフタル酸ジクロライドを10分割して約5分間おきに添加する。 (III) While maintaining the temperature of the solution obtained in step (II) at 20.+-.2.degree.

(IV)工程(III)にて得られた溶液の温度を20±2℃に保ったまま1時間熟成し、次いで減圧下にて30分間撹拌して気泡を抜くことにより、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)の溶液を得る。 (IV) The temperature of the solution obtained in step (III) was kept at 20±2° C. and aged for 1 hour. amide) is obtained.

[2.3.イオン抵抗分布の制御方法]
多孔質層表面のイオン抵抗分布を制御する因子の例として、塗工液の分散状態が挙げられる。充分に分散された状態の塗工液を基材に塗工すれば、イオン抵抗分布の条件を満たしたセパレータが得られやすい。
[2.3. Control method of ionic resistance distribution]
An example of a factor that controls the ionic resistance distribution on the surface of the porous layer is the state of dispersion of the coating liquid. By coating the base material with the coating liquid in a sufficiently dispersed state, it is easy to obtain a separator that satisfies the conditions for the ionic resistance distribution.

例えば、塗工液の調製には通常は攪拌を伴っており、攪拌が完了してから塗工液を塗工するまでの時間が短いと、充分に分散された状態の塗工液を基材に塗工できる。一実施形態において、塗工液の調製における最後の攪拌が完了してから当該塗工液を基材に塗工するまでの時間は、1時間未満が好ましく、30分以内がより好ましく、10分以内がさらに好ましい。 For example, the preparation of the coating liquid is usually accompanied by stirring, and if the time from the completion of stirring to the coating of the coating liquid is short, the coating liquid in a sufficiently dispersed state can be used as the base material. can be coated on In one embodiment, the time from the completion of the final stirring in the preparation of the coating solution to the application of the coating solution to the substrate is preferably less than 1 hour, more preferably within 30 minutes, and 10 minutes. Within is more preferable.

また、マイクロバブル処理した塗工液は、より長い間充分に分散された状態を保ちうる。マイクロバブル処理した塗工液の場合、塗工液の調製における最後の攪拌が完了してから当該塗工液を基材に塗工するまでの時間は、20日以内が好ましく、48時間以内がより好ましく、24時間以内がさらに好ましい。塗工液にマイクロバブル処理を施す時間は、30分間以上が好ましく、60分間以上がより好ましい。塗工液にマイクロバブル処理を施す時間の上限値は特に限定されないが、例えば72時間以下である。 Also, the microbubble-treated coating fluid can remain well dispersed for a longer period of time. In the case of a microbubble-treated coating liquid, the time from the completion of the final stirring in preparation of the coating liquid to the application of the coating liquid to the substrate is preferably within 20 days, and within 48 hours. More preferably, within 24 hours is even more preferable. The time for applying the microbubble treatment to the coating liquid is preferably 30 minutes or longer, more preferably 60 minutes or longer. The upper limit of the time for applying the microbubble treatment to the coating liquid is not particularly limited, but is, for example, 72 hours or less.

多孔質層表面のイオン抵抗分布を制御する因子の他の例として、フィラーの粒径および含有率が挙げられる。フィラーの粒径が大きすぎたり、フィラーの含有率が多すぎたりすると、多孔質層内部の孔構造が不均一になる傾向にある。フィラー粒子は凹凸が多く、多孔質層内部に大きな空隙を生じさせる傾向にあるためである。そのため、多孔質層内部を流れるイオン流が不均一になる傾向にある。その結果、イオン抵抗のばらつきが大きくなり得る。一方、樹脂はフィラーよりも柔軟性が高いため、多孔質層の樹脂の含有率が高くなると、多孔質層内部の孔構造は均一になる傾向にある。その結果、多孔質層内部のイオン流が均一になり、イオン抵抗のばらつきが小さくなり得る。好ましいフィラーの平均粒径(D50)および含有率は、上述した通りである。 Another example of factors controlling the ionic resistance distribution on the surface of the porous layer is the particle size and content of the filler. If the particle size of the filler is too large or the content of the filler is too high, the pore structure inside the porous layer tends to become uneven. This is because the filler particles have many irregularities and tend to generate large voids inside the porous layer. Therefore, the flow of ions flowing inside the porous layer tends to be uneven. As a result, variations in ionic resistance can increase. On the other hand, since the resin has higher flexibility than the filler, the pore structure inside the porous layer tends to become uniform when the content of the resin in the porous layer increases. As a result, the ion flow inside the porous layer becomes uniform, and variations in ion resistance can be reduced. The preferred average particle size (D50) and content of the filler are as described above.

ポリオレフィン多孔質フィルム表面のイオン抵抗分布を制御する因子の例として、塗工速度、塗工バーの平面性が挙げられる。具体的には、塗工速度を遅くすれば、イオン抵抗分布の条件を満たしたセパレータが得られやすい。 Examples of factors that control the ionic resistance distribution on the polyolefin porous film surface include the coating speed and the flatness of the coating bar. Specifically, if the coating speed is slowed down, it is easier to obtain a separator that satisfies the conditions for the ionic resistance distribution.

[2.4.厚み方向の圧縮弾性率の調節方法]
セパレータの厚み方向の圧縮弾性率は、例えば、多孔質層およびポリオレフィン多孔質フィルムの素材を適宜組合せることによって調節できる。
[2.4. Method for adjusting compression modulus in thickness direction]
The compressive elastic modulus of the separator in the thickness direction can be adjusted, for example, by appropriately combining materials for the porous layer and the polyolefin porous film.

〔3.非水電解液二次電池用部材および非水電解液二次電池〕
本発明の一態様に係る非水電解液二次電池用部材は、正極と、上述のセパレータと、負極とがこの順で配置されてなる。本発明の一態様に係る非水電解液二次電池は、上述のセパレータを備えている。非水電解液二次電池用部材および非水電解液二次電池において、セパレータは、負極に面した表面が上述のイオン抵抗の変動係数の条件を満たすように配置されている。
[3. Non-aqueous electrolyte secondary battery member and non-aqueous electrolyte secondary battery]
A non-aqueous electrolyte secondary battery member according to an aspect of the present invention includes a positive electrode, the separator described above, and a negative electrode arranged in this order. A non-aqueous electrolyte secondary battery according to an aspect of the present invention includes the separator described above. In the non-aqueous electrolyte secondary battery member and the non-aqueous electrolyte secondary battery, the separator is arranged such that the surface facing the negative electrode satisfies the above-described condition of the variation coefficient of ionic resistance.

前記非水電解液二次電池の形状は、特に限定されるものではなく、薄板(ペーパー)型、円盤型、円筒型、直方体等の角柱型等であってもよい。前記非水電解液二次電池は、例えば、リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る非水電解液二次電池であって、正極と、上述のセパレータと、負極とがこの順で積層されてなる非水電解液二次電池用部材を備える。なお、上述のセパレータ以外の非水電解液二次電池の構成要素は、下記説明の構成要素に限定されるものではない。 The shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited, and may be a thin plate (paper) type, a disc type, a cylindrical type, a prism type such as a rectangular parallelepiped, or the like. The non-aqueous electrolyte secondary battery is, for example, a non-aqueous electrolyte secondary battery that obtains an electromotive force by doping and dedoping lithium, in which a positive electrode, the above separator, and a negative electrode are laminated in this order. A member for a non-aqueous electrolyte secondary battery is provided. Components of the non-aqueous electrolyte secondary battery other than the separator described above are not limited to those described below.

前記非水電解液二次電池は、通常、負極と正極とが、上述のセパレータを介して対向した構造体に電解液が含浸された電池要素が、外装材内に封入された構造を有する。なお、ドープとは、吸蔵、担持、吸着、または挿入を意味し、正極等の電極の活物質にリチウムイオンが入る現象を意味する。 The non-aqueous electrolyte secondary battery generally has a structure in which a battery element, in which a negative electrode and a positive electrode are opposed to each other with the separator interposed therebetween and which is impregnated with an electrolyte, is enclosed in an exterior material. Doping means occluded, carried, adsorbed, or inserted, and means a phenomenon in which lithium ions enter an active material of an electrode such as a positive electrode.

前記非水電解液二次電池用部材は、上述のセパレータを備えているため、非水電解液二次電池に組み込まれた際に、当該非水電解液二次電池の微小短絡の発生を抑制し、その安全性を向上させることができる。また、前記非水電解液二次電池は、上述のセパレータを備えているため、微小短絡の発生が抑制され、安全性に優れる。 Since the non-aqueous electrolyte secondary battery member includes the separator described above, when it is incorporated in the non-aqueous electrolyte secondary battery, it suppresses the occurrence of micro short circuits in the non-aqueous electrolyte secondary battery. and improve its safety. In addition, since the non-aqueous electrolyte secondary battery includes the separator described above, the occurrence of micro short circuits is suppressed, and safety is excellent.

前記非水電解液二次電池の製造方法としては、従来公知の製造方法を採用することができる。例えば、正極、上述のセパレータおよび負極をこの順で配置することにより、前記非水電解液二次電池用部材を形成する。次いで、非水電解液二次電池の筐体となる容器に、当該非水電解液二次電池用部材を入れる。さらに、当該容器内を非水電解液で満たした後、減圧しつつ密閉する。これにより、前記非水電解液二次電池を製造することができる。 As a method for manufacturing the non-aqueous electrolyte secondary battery, a conventionally known manufacturing method can be adopted. For example, the non-aqueous electrolyte secondary battery member is formed by arranging the positive electrode, the separator, and the negative electrode in this order. Next, the non-aqueous electrolyte secondary battery member is placed in a container that serves as a housing for the non-aqueous electrolyte secondary battery. Further, after filling the inside of the container with the non-aqueous electrolyte, the container is sealed while reducing the pressure. Thereby, the non-aqueous electrolyte secondary battery can be manufactured.

[3.1.正極]
本発明の一実施形態における正極は、一般に非水電解液二次電池の正極として使用されるものであれば、特に限定されない。例えば、正極として、正極活物質および結着剤を含む活物質層が正極集電体上に成形された構造を備える正極シートを使用することができる。なお、前記活物質層は、更に、導電剤および/または結着剤を含んでもよい。
[3.1. positive electrode]
The positive electrode in one embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary batteries. For example, a positive electrode sheet having a structure in which an active material layer containing a positive electrode active material and a binder is formed on a positive electrode current collector can be used as the positive electrode. The active material layer may further contain a conductive agent and/or a binder.

前記正極活物質としては、例えば、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料が挙げられる。当該材料としては、具体的には、例えば、V、Mn、Fe、CoおよびNi等の遷移金属を少なくとも1種類含んでいるリチウム複合酸化物が挙げられる。 Examples of the positive electrode active material include materials capable of doping and dedoping lithium ions. Specific examples of such materials include lithium composite oxides containing at least one type of transition metal such as V, Mn, Fe, Co and Ni.

前記導電剤としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維および有機高分子化合物焼成体等の炭素質材料等が挙げられる。前記導電剤は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the conductive agent include natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers, and carbonaceous materials such as sintered organic polymer compounds. Only one type of the conductive agent may be used, or two or more types may be used in combination.

前記結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素系樹脂、アクリル樹脂、スチレンブタジエンゴムが挙げられる。なお、結着剤は、増粘剤としての機能も有している。 Examples of the binder include fluorine-based resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF), acrylic resins, and styrene-butadiene rubber. In addition, the binder also has a function as a thickener.

前記正極集電体としては、例えば、Al、Niおよびステンレス等の導電体が挙げられる。中でも、薄膜に加工し易く、安価であることから、Alがより好ましい。 Examples of the positive electrode current collector include conductors such as Al, Ni, and stainless steel. Among them, Al is more preferable because it is easy to process into a thin film and is inexpensive.

正極シートの製造方法としては、例えば、正極活物質、導電剤および結着剤を正極集電体上で加圧成型する方法;適当な有機溶剤を用いて正極活物質、導電剤および結着剤をペースト状にした後、当該ペーストを正極集電体に塗工し、乾燥した後に加圧して正極集電体に固着する方法;等が挙げられる。 Methods for producing the positive electrode sheet include, for example, a method of pressure-molding a positive electrode active material, a conductive agent and a binder on a positive electrode current collector; is made into a paste, the paste is applied to the positive electrode current collector, and after drying, pressure is applied to fix it to the positive electrode current collector;

[3.2.負極]
本発明の一実施形態における負極としては、一般に非水電解液二次電池の負極として使用されるものであれば、特に限定されない。例えば、負極として、負極活物質および結着剤を含む活物質層が負極集電体上に成形された構造を備える負極シートを使用することができる。なお、前記活物質層は、更に導電剤および/または結着剤を含んでもよい。
[3.2. negative electrode]
The negative electrode in one embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary batteries. For example, a negative electrode sheet having a structure in which an active material layer containing a negative electrode active material and a binder is formed on a negative electrode current collector can be used as the negative electrode. The active material layer may further contain a conductive agent and/or a binder.

前記負極活物質としては、例えば、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料が挙げられる。当該材料としては、例えば、炭素質材料等が挙げられる。炭素質材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラックおよび熱分解炭素類等が挙げられる。 Examples of the negative electrode active material include materials capable of doping and dedoping lithium ions. Examples of such materials include carbonaceous materials. Examples of carbonaceous materials include natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black and pyrolytic carbons.

前記負極集電体としては、例えば、Cu、Niおよびステンレス等が挙げられる。リチウムと合金を作り難く、かつ薄膜に加工し易いことから、Cuがより好ましい。 Examples of the negative electrode current collector include Cu, Ni, and stainless steel. Cu is more preferable because it is difficult to form an alloy with lithium and is easy to process into a thin film.

負極シートの製造方法としては、例えば、負極活物質を負極集電体上で加圧成型する方法;適当な有機溶剤を用いて負極活物質をペースト状にした後、当該ペーストを負極集電体に塗工し、乾燥した後に加圧して負極集電体に固着する方法;等が挙げられる。前記ペーストには、好ましくは前記導電剤および前記結着剤が含まれる。 Examples of the method for producing the negative electrode sheet include a method of pressure-molding a negative electrode active material on a negative electrode current collector; a method in which the coating is applied to the surface, dried, and then pressed to adhere to the negative electrode current collector; and the like. The paste preferably contains the conductive agent and the binder.

[3.3.非水電解液]
本発明の一実施形態における非水電解液は、一般にリチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池に使用される非水電解液であれば特に限定されない。前記非水電解液としては、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解してなる非水電解液を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、LiClO、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、Li10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩およびLiAlCl等が挙げられる。前記リチウム塩は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
[3.3. Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte in one embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it is a non-aqueous electrolyte generally used in non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries. As the non-aqueous electrolyte, for example, a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent can be used. Examples of lithium salts include LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , Li 2 B 10 Cl 10 , lower aliphatic carboxylic acid lithium salts and LiAlCl4 . Only one type of the lithium salt may be used, or two or more types may be used in combination.

非水電解液を構成する有機溶媒としては、例えば、カーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、アミド類、カーバメート類および含硫黄化合物、並びにこれらの有機溶媒にフッ素基が導入されてなる含フッ素有機溶媒等が挙げられる。前記有機溶媒は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Organic solvents constituting the non-aqueous electrolyte include, for example, carbonates, ethers, esters, nitriles, amides, carbamates, sulfur-containing compounds, and fluorine groups introduced into these organic solvents. Fluorinated organic solvents and the like are included. Only one type of the organic solvent may be used, or two or more types may be used in combination.

〔4.イオン抵抗分布の測定方法および測定装置〕
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用セパレータのイオン抵抗分布の測定方法は、非水電解液二次電池用セパレータの少なくとも一方の表面の任意の1.5cm×1.5cmの領域内において、長さ7mm×幅250μmのプローブを用いて800μm間隔にて10点の局所イオン抵抗を測定する工程を含む。これにより、得られた10点の局所イオン抵抗からイオン抵抗分布、すなわちイオン抵抗のばらつきを測定できる。上記測定方法は、得られた10点の局所イオン抵抗からイオン抵抗の変動係数を算出する工程を含んでいてもよい。
[4. Method and apparatus for measuring ionic resistance distribution]
A method for measuring the ionic resistance distribution of a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention is an arbitrary 1.5 cm × 1.5 cm of at least one surface of the separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery. A step of measuring the local ionic resistance at 10 points at 800 μm intervals using a probe of length 7 mm×width 250 μm in the area of . As a result, the ionic resistance distribution, that is, the variation in ionic resistance, can be measured from the local ionic resistance obtained at 10 points. The measuring method may include a step of calculating a coefficient of variation of ionic resistance from the obtained 10 points of local ionic resistance.

局所イオン抵抗は、例えば800μm間隔にて配置された長さ7mm×幅250μmの10本のプローブを有する作用極を用いて測定できる。図1は、イオン抵抗分布の測定に用いられる作用極の一例を示した模式図である。作用極10は、基板1と、基板1上に配置されたプローブ2とを備える。基板1としては、ガラスエポキシ基板、ガラス基板、エポキシ基板、ベーク基板、紙基材フェノール樹脂積層基板、ポリカーボネート基板、ABS樹脂基板等が用いられる。プローブ2は、例えば金属配線であり得る。金属配線の材料としては、金、銅等が挙げられる。基板1には、端子3も設けられている。プローブ2は、端子3に接続されている。当該端子3は、交流インピーダンス測定装置と接続され得る。プローブ2と端子3とを接続する配線を含む領域は、絶縁材料4によって被覆することにより後述の対極11、電解液および電解液が含浸したセパレータ12とは絶縁されている。絶縁材料4としては、ポリテトラフルオロエチレン、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、PP(ポリプロピレン)等が挙げられる。 Local ionic resistance can be measured, for example, using a working electrode with ten probes of 7 mm length×250 μm width arranged at 800 μm intervals. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a working electrode used for measuring ionic resistance distribution. A working electrode 10 comprises a substrate 1 and a probe 2 arranged on the substrate 1 . As the substrate 1, a glass epoxy substrate, a glass substrate, an epoxy substrate, a baked substrate, a paper-based phenol resin laminated substrate, a polycarbonate substrate, an ABS resin substrate, or the like is used. The probes 2 can be metal wires, for example. Materials for the metal wiring include gold and copper. Terminals 3 are also provided on the substrate 1 . A probe 2 is connected to a terminal 3 . The terminal 3 can be connected with an AC impedance measuring device. A region including wiring connecting the probe 2 and the terminal 3 is covered with an insulating material 4 to be insulated from a later-described counter electrode 11, an electrolytic solution, and a separator 12 impregnated with the electrolytic solution. Examples of the insulating material 4 include polytetrafluoroethylene, PEEK (polyetheretherketone), phenol resin, silicone resin, and PP (polypropylene).

本明細書において、プローブ2の長さとは、測定対象となるセパレータの面と接触する部分の長さを意味する。すなわち、図1において、プローブ2の絶縁材料4から露出している部分の長さが7mmである。 In this specification, the length of the probe 2 means the length of the portion that contacts the surface of the separator to be measured. That is, in FIG. 1, the length of the portion of the probe 2 exposed from the insulating material 4 is 7 mm.

また、基板1上にはプローブ2が10本以上配置されていてもよい。また、端子3も10個以上配置されていてもよい。図1ではプローブ2が24本、端子3が12個配置されている。プローブ2は1本おきに端子3と接続されている。このうちの少なくとも10本のプローブ2を測定に用いればよい。換言すれば基板1上の全てのプローブ2を用いなくてもよい。例えば複数本配置されたうちの両端のプローブ2にてイレギュラーな測定値が得られる場合は、この両端のプローブ2を測定に用いなくてもよい。測定に用いられないプローブ2は後述のセパレータ12を固定するために有用である場合もある。 Also, ten or more probes 2 may be arranged on the substrate 1 . Also, ten or more terminals 3 may be arranged. In FIG. 1, 24 probes 2 and 12 terminals 3 are arranged. Every other probe 2 is connected to a terminal 3 . At least ten of these probes 2 may be used for measurement. In other words, not all probes 2 on substrate 1 need to be used. For example, if irregular measurement values are obtained with the probes 2 at both ends of the plurality of arranged probes 2, the probes 2 at both ends may not be used for the measurement. A probe 2 not used for measurement may be useful for fixing a separator 12, which will be described later.

また、本明細書において「800μm間隔にて10点」とは、測定に用いられるプローブ2の中央線間の距離(ピッチ)が800μmであることを意味している。例えば図1においてプローブ2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2i、2jを測定に用いる場合、これら10本のプローブ2の中央線間の距離が800μmであることを意味している。 Further, in this specification, "10 points at intervals of 800 µm" means that the distance (pitch) between the center lines of the probes 2 used for measurement is 800 µm. For example, when probes 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, and 2j are used for measurement in FIG. ing.

図2は、イオン抵抗分布の測定方法の一例を示した模式図である。上述の作用極10と金属製の対極11との間に測定対象のセパレータ12を挟み込む。なお、作用極10は図1と同じ構成であるが、図2では便宜的に簡略化して図示している。ここで、セパレータ12のイオン抵抗分布の測定対象となる面を作用極10のプローブ2を有する面と接触させる。なお、図2では便宜的に作用極10、セパレータ12および対極11は離れて配置されているが、実際のイオン抵抗分布の測定時には作用極10および対極11はセパレータ12に密着していることが好ましい。また、作用極10および対極11がセパレータ12に接触した状態を保つために、作用極10および対極11に対して加圧してもよい。この場合、セパレータ12の面に圧力が均一にかかるように加圧することが好ましい。対極11の材料としては、金、銀、白金等の貴金属、Ni、Cu等の遷移金属、SUS等の金属等が挙げられる。対極の材料および作用極のプローブの材料は同じ種類の材料であることが望ましい。作用極10、セパレータ12および対極11を容器13に収納し、当該容器13に電解液を注液することによりイオン抵抗測定セル100を作製する。作用極10および対極11は、交流インピーダンス測定装置101に接続される。なお、図2では便宜的に作用極10が1本の線で交流インピーダンス測定装置101と接続されているが、実際には測定に用いられる端子3のそれぞれが交流インピーダンス測定装置101に接続される。 FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a method for measuring the ionic resistance distribution. A separator 12 to be measured is sandwiched between the working electrode 10 and the counter electrode 11 made of metal. Although the working electrode 10 has the same configuration as in FIG. 1, it is simplified and illustrated in FIG. 2 for convenience. Here, the surface of the separator 12 to be measured for the ionic resistance distribution is brought into contact with the surface of the working electrode 10 having the probe 2 . In FIG. 2, the working electrode 10, the separator 12 and the counter electrode 11 are arranged separately for the sake of convenience. preferable. In order to keep the working electrode 10 and the counter electrode 11 in contact with the separator 12, the working electrode 10 and the counter electrode 11 may be pressurized. In this case, it is preferable to pressurize the surface of the separator 12 so that the pressure is applied uniformly. Materials for the counter electrode 11 include noble metals such as gold, silver and platinum, transition metals such as Ni and Cu, and metals such as SUS. The material of the counter electrode and the material of the working electrode probe are preferably of the same type. The working electrode 10 , the separator 12 and the counter electrode 11 are placed in a container 13 , and an electrolytic solution is injected into the container 13 to fabricate an ionic resistance measurement cell 100 . The working electrode 10 and counter electrode 11 are connected to an AC impedance measuring device 101 . In FIG. 2, the working electrode 10 is connected to the AC impedance measuring device 101 by one line for convenience, but actually each of the terminals 3 used for measurement is connected to the AC impedance measuring device 101. .

作用極10上には10本のプローブ2があるので、10箇所の測定点における交流インピーダンスを測定できる。各測定点の局所イオン抵抗の値は、測定点1点ごとに測定された交流インピーダンスをナイキストプロットし、得られた曲線とX軸との交点の値として求めることができる。プローブ2および/または作用極10は1個のセパレータ12を測定するごとに交換してもよい。 Since there are 10 probes 2 on the working electrode 10, AC impedance can be measured at 10 measurement points. The value of the local ionic resistance at each measurement point can be obtained as the value at the intersection of the curve obtained by Nyquist-plotting the AC impedance measured at each measurement point and the X-axis. The probe 2 and/or the working electrode 10 may be replaced each time one separator 12 is measured.

また、本発明の一実施形態には、セパレータのスクリーニング方法も包含される。本発明の一実施形態に係るセパレータのスクリーニング方法は、上述の測定方法によってセパレータのイオン抵抗の変動係数を測定する工程と、イオン抵抗の変動係数が0.20以下であるセパレータを選抜する工程を含む。これにより、デンドライトの形状が粒状または平板状に制御されたセパレータを判別することができる。 An embodiment of the invention also includes a method of screening a separator. A separator screening method according to an embodiment of the present invention includes the steps of measuring the coefficient of variation of ionic resistance of a separator by the above-described measurement method, and selecting a separator having a coefficient of variation of ionic resistance of 0.20 or less. include. As a result, separators in which the shape of dendrites is controlled to be granular or tabular can be identified.

本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用セパレータのイオン抵抗分布の測定装置は、800μm間隔にて配置された長さ7mm×幅250μmの10本のプローブを備える。当該測定装置は、例えば上述の10本のプローブを有する作用極を備える。また、当該測定装置は、上述の対極を備えていてもよい。さらに当該測定装置は、上述の交流インピーダンス測定装置を備えていてもよい。 An apparatus for measuring the ionic resistance distribution of a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to one embodiment of the present invention comprises ten probes of length 7 mm×width 250 μm arranged at intervals of 800 μm. The measuring device includes a working electrode having, for example, ten probes as described above. The measuring device may also comprise the counter electrode described above. Furthermore, the measuring device may comprise the AC impedance measuring device described above.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention.

以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

〔物性の測定〕
実施例および比較例において、非水電解液二次電池用セパレータおよびポリオレフィン多孔質フィルムの物性等を、以下の方法で測定した。
[Measurement of physical properties]
In Examples and Comparative Examples, the physical properties and the like of the non-aqueous electrolyte secondary battery separator and the polyolefin porous film were measured by the following methods.

(1)膜厚
高精度デジタル測長機(株式会社ミツトヨ製)を用いて、非水電解液二次電池用セパレータの膜厚を測定した。具体的には、非水電解液二次電池用セパレータのそれぞれを一辺の長さが8cmの正方形に切り、その正方形の中の5箇所において測定を行い、平均値を膜厚とした。
(1) Film thickness The film thickness of the separator for non-aqueous electrolyte secondary batteries was measured using a high-precision digital length measuring machine (manufactured by Mitutoyo Corporation). Specifically, each of the separators for non-aqueous electrolyte secondary batteries was cut into squares each having a side length of 8 cm, measurements were performed at five points in each square, and the average value was taken as the film thickness.

(2)イオン抵抗の変動係数
(測定準備)
上述の図1に示す作用極10を準備した。基板1としてガラスエポキシ基板を用いた。プローブ2として250μm幅の金配線24本を基板1上に配置した。また、端子12個を基板1上に配置した。プローブ2を1本おきに12個の端子と接続した。24本のプローブ2のうち両端2本ずつ(計4本)および12個の端子3のうち両端1個ずつ(計2個)はエッジ効果によりイレギュラーな測定値が得られるおそれがあるため、測定には使用しなかった。測定に用いるプローブ2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2i、2jの中央線間の距離を800μmとした。絶縁材料4としてポリテトラフルオロエチレンを用いた。金配線の絶縁材料4から露出した部分の長さを7mmとした。
(2) Coefficient of variation of ionic resistance (measurement preparation)
A working electrode 10 shown in FIG. 1 was prepared. A glass epoxy substrate was used as the substrate 1 . As probes 2 , 24 gold wirings with a width of 250 μm were arranged on substrate 1 . Also, 12 terminals are arranged on the substrate 1 . Every other probe 2 was connected to 12 terminals. There is a possibility that irregular measurement values may be obtained due to the edge effect of 2 terminals at each end (4 in total) out of 24 probes 2 and 1 terminal at each end (2 terminals in total) out of 12 terminals 3. Not used for measurements. The distance between the center lines of the probes 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, and 2j used for measurement was 800 µm. Polytetrafluoroethylene was used as the insulating material 4 . The length of the portion of the gold wiring exposed from the insulating material 4 was set to 7 mm.

積層セパレータの多孔質層を作用極の金配線に密着させた。また、対極(1cmの金板電極)を積層セパレータのポリエチレン多孔質フィルムに密着させた。これにより、作用極と対極との間に積層セパレータを挟み込んだ。作用極と対極との距離は一定とした。測定対象となる多孔質層の面全体に圧力が均一にかかるように対極側と作用極側の両側からガラス板で挟み込んだ。 The porous layer of the laminated separator was adhered to the gold wire of the working electrode. A counter electrode (metal plate electrode of 1 cm 2 ) was brought into close contact with the polyethylene porous film of the laminated separator. As a result, the laminated separator was sandwiched between the working electrode and the counter electrode. The distance between the working electrode and the counter electrode was kept constant. The porous layer to be measured was sandwiched between glass plates from both the counter electrode side and the working electrode side so that pressure was uniformly applied to the entire surface of the porous layer.

(イオン抵抗分布)
上述した作用極を用いて、イオン抵抗測定セルをアルゴン雰囲気のグローブボックス中で組み立てた。具体的には、作用極と対極との間にセパレータを挟み込んだ状態でこれらを容器に入れ、容器内に電解液を注液した。電解液には、LiClOの炭酸エチレン/炭酸ジエチル(1/1=vol/vol、富山薬品工業製)溶液(1M)を使用した。容器はアルゴン雰囲気下で密閉した。このようにしてイオン抵抗測定セルを得た。イオン抵抗測定セルは、注液から測定までに電解液をしみ込ませる目的で、セル組み立て後、4時間静置した。Bio-Logic社製の交流インピーダンス測定装置を用いて、振幅10mV、周波数100MHz~0.1Hzの範囲で交流インピーダンスを測定した。交流インピーダンス測定装置は、作用極および対極に接続した。測定温度は25℃とした。10点の測定点を1点ずつ測定した。1点ずつの測定間隔を5分以上あけた。
(ion resistance distribution)
Using the working electrode described above, an ionic resistance measurement cell was assembled in an argon atmosphere glove box. Specifically, the working electrode and the counter electrode with the separator interposed therebetween were placed in a container, and the electrolytic solution was injected into the container. A solution (1 M) of LiClO 4 in ethylene carbonate/diethyl carbonate (1/1=vol/vol, manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.) was used as the electrolyte. The vessel was sealed under an argon atmosphere. Thus, an ionic resistance measuring cell was obtained. The ionic resistance measurement cell was allowed to stand still for 4 hours after the cell was assembled for the purpose of impregnating the electrolyte with the electrolyte before measurement. Using an AC impedance measuring device manufactured by Bio-Logic, AC impedance was measured at an amplitude of 10 mV and a frequency range of 100 MHz to 0.1 Hz. An AC impedance measuring device was connected to the working electrode and the counter electrode. The measurement temperature was 25°C. Ten measurement points were measured one by one. An interval of 5 minutes or more was provided between each measurement.

測定点1点ごとに交流インピーダンスをナイキストプロットし、得られた曲線とX軸との交点をその局所的なセパレータの測定点でのイオン抵抗とした。図1における測定に用いる10本のプローブ2を作用極の端部から順に、プローブ2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2i、2jとすると、測定はプローブ2a、2j、2b、2i、2c、2h、2d、2g、2e、2fの順に行った。この測定方法により、他の部分のイオン流の影響を最小限に抑えた。得られた10点における局所イオン抵抗から局所イオン抵抗の標準偏差および平均を算出した。また、式:変動係数=標準偏差/平均から変動係数を算出した。作用極は、1個の積層セパレータを測定するごとに交換した。 The AC impedance was Nyquist-plotted for each measurement point, and the intersection of the obtained curve and the X-axis was defined as the ionic resistance at the local measurement point of the separator. The ten probes 2 used for the measurement in FIG. 2b, 2i, 2c, 2h, 2d, 2g, 2e, 2f were performed in this order. This measurement method minimizes the influence of ion currents in other parts. The standard deviation and average of the local ionic resistance were calculated from the obtained local ionic resistance at 10 points. Also, the coefficient of variation was calculated from the formula: coefficient of variation=standard deviation/average. The working electrode was replaced each time one laminated separator was measured.

(3)圧縮弾性率
微小圧縮試験機(MCT-510、島津製作所製)を用いて、積層セパレータの圧縮特性から変位率を測定した。測定モードは、押し込み深さ設定負荷-除荷試験モードとした。具体的にはあらかじめセパレータ膜厚を測定しセパレータを1cm四方に切り出し、測定ステージ上に貼り付け、平面圧子(50μm径)を用いて負荷速度0.45mN/secにて荷重20mNとなるまで圧縮試験を行った。得られた変位-荷重曲線の5mN~15mNの範囲で線形近似を行い、傾き[N/μm]を得た。下記式により圧縮弾性率を算出した。
圧縮弾性率[P]=傾き[N/μm]×膜厚[μm]/圧子面積[m
(4)デンドライトの形状
下記構成のCR2032型コインセルをアルゴングローブボックス中で組み立てた。電解液には、LiClOの炭酸エチレン/炭酸ジエチル(1/1=vol/vol、富山薬品工業製)溶液(1M)を使用した。
・作用極:黒鉛合剤電極およびCu箔
・実施例または比較例で作製した積層セパレータ(多孔質層を黒鉛合剤電極側に配置)
・対極:Li(厚み:200μm、本城金属製)。
(3) Compressive Modulus Using a microcompression tester (MCT-510, manufactured by Shimadzu Corporation), the displacement rate was measured from the compression characteristics of the laminated separator. The measurement mode was set indentation depth load-unload test mode. Specifically, the thickness of the separator was measured in advance, the separator was cut into 1 cm squares, attached on the measurement stage, and a compression test was performed using a flat indenter (50 μm diameter) at a load rate of 0.45 mN/sec until the load reached 20 mN. did The obtained displacement-load curve was linearly approximated in the range of 5 mN to 15 mN to obtain the slope [N/μm]. The compression elastic modulus was calculated by the following formula.
Compressive elastic modulus [P]=slope [N/μm]×film thickness [μm]/indenter area [m 2 ]
(4) Shape of Dendrite A CR2032 type coin cell having the following configuration was assembled in an argon glove box. A solution (1 M) of LiClO 4 in ethylene carbonate/diethyl carbonate (1/1=vol/vol, manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.) was used as the electrolyte.
・Working electrode: graphite mixture electrode and Cu foil ・Laminated separator prepared in Example or Comparative Example (Porous layer placed on the graphite mixture electrode side)
- Counter electrode: Li (thickness: 200 μm, manufactured by Honjo Metal).

組立てたコインセルに、以下の工程を施した。
1.4時間静置して電解液を含浸させた。
2.室温にて、電流密度:0.2mA/cm、電圧範囲:3V~0.005Vで1サイクル充放電した。
3.電流密度:0.2mA/cmにて、0.005Vまで満充電した。
4.電流密度:6mA/cmにて、333秒間過充電した。これにより、黒鉛合剤電極上にLiを析出させた。
5.アルゴングローブボックス内にて、黒鉛合剤電極の上に付着した電解液を炭酸ジエチルで洗浄した。
6.アルゴン密封状態を保ったまま、取り出したサンプルを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。
The assembled coin cell was subjected to the following steps.
It was left standing for 1.4 hours to impregnate with the electrolytic solution.
2. At room temperature, one cycle of charging and discharging was performed at a current density of 0.2 mA/cm 2 and a voltage range of 3V to 0.005V.
3. Current density: Fully charged to 0.005 V at 0.2 mA/cm 2 .
4. Overcharged for 333 seconds at a current density of 6 mA/cm 2 . As a result, Li was deposited on the graphite mixture electrode.
5. In an argon glove box, the electrolyte adhering to the graphite mixture electrode was washed with diethyl carbonate.
6. While maintaining the argon-sealed state, the sample taken out was observed with a scanning electron microscope (SEM).

形状が粒状および/または平板状であるデンドライトは、セパレータの厚み方向に成長していないので、短絡防止効果が大きいと判断した。形状が繊維状であるデンドライトは、セパレータの厚み方向に成長しており、セパレータを貫通する可能性が高いため、短絡防止効果が小さいと判断した。 Granular and/or tabular dendrites did not grow in the thickness direction of the separator, so it was determined that the short-circuit prevention effect was great. Dendrites having a fibrous shape grow in the thickness direction of the separator and are highly likely to penetrate the separator.

(5)固有粘度
(i)100mLの濃硫酸(96~98%)に、0.5gのアラミド樹脂を溶解させた溶液、および、(ii)樹脂を溶解させていない濃硫酸(96~98%)について、ウベローデ型毛細管粘度計により流動時間を測定した。測定時の温度は30℃とした。求められた流動時間から、下記式により固有粘度を求めた。
固有粘度=ln(T/T)/C (単位:dL/g)
T:アラミド樹脂の濃硫酸溶液の流動時間
:濃硫酸の流動時間
C:アラミド樹脂の濃硫酸溶液におけるアラミド樹脂の濃度(g/dL)。
(5) Intrinsic viscosity (i) A solution of 0.5 g of aramid resin dissolved in 100 mL of concentrated sulfuric acid (96-98%), and (ii) Concentrated sulfuric acid (96-98%) without dissolving the resin ), the flow time was measured with an Ubbelohde capillary viscometer. The temperature at the time of measurement was 30°C. From the flow time obtained, the intrinsic viscosity was obtained by the following formula.
Intrinsic viscosity = ln (T/T 0 )/C (unit: dL/g)
T: Flow time of concentrated sulfuric acid solution of aramid resin T 0 : Flow time of concentrated sulfuric acid C: Concentration of aramid resin in concentrated sulfuric acid solution of aramid resin (g/dL).

〔合成例1〕
以下の手順によりポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)を合成した。
1.攪拌翼、温度計、窒素流入管および粉体添加口を有するセパラブルフラスコ(容量:3L)を用意した。
2.セパラブルフラスコを充分に乾燥させ、2200gのN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を仕込んだ。
3.151.07gの塩化カルシウム粉末(200℃にて2時間真空乾燥させたもの)を添加し、100℃に昇温させて、塩化カルシウム粉末を完全に溶解させた。
4.得られた塩化カルシウムのNMP溶液を室温に戻した。
5.68.23gのパラフェニレンジアミンを添加し、完全に溶解させた。
6.得られた溶液を20℃±2℃に保ったまま、124.61gのテレフタル酸ジクロライドを10分割して、約5分おきに溶液に加えた。
7.得られた溶液を20℃±2℃に保ったまま、攪拌しながら1時間熟成した。
8.1500メッシュのステンレス金網を用いて、熟成した溶液を濾過した。このようにして、アラミド重合液1を得た。
[Synthesis Example 1]
Poly(paraphenylene terephthalamide) was synthesized by the following procedure.
1. A separable flask (capacity: 3 L) having a stirring blade, a thermometer, a nitrogen inlet tube and a powder addition port was prepared.
2. The separable flask was thoroughly dried and charged with 2200 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).
3. Add 151.07 g of calcium chloride powder (vacuum dried at 200° C. for 2 hours) and raise the temperature to 100° C. to completely dissolve the calcium chloride powder.
4. The resulting NMP solution of calcium chloride was allowed to cool to room temperature.
5.68.23 g of paraphenylenediamine was added and completely dissolved.
6. While the resulting solution was maintained at 20°C ± 2°C, 124.61 g of terephthaloyl dichloride was added in 10 portions to the solution about every 5 minutes.
7. The resulting solution was aged for 1 hour while being stirred while being kept at 20°C ± 2°C.
8. The aged solution was filtered using a 1500 mesh stainless wire mesh. Thus, an aramid polymerization liquid 1 was obtained.

アラミド重合液1に含まれているポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)の固有粘度は、1.7g/dLであった。 The intrinsic viscosity of poly(paraphenylene terephthalamide) contained in the aramid polymerization liquid 1 was 1.7 g/dL.

〔合成例2〕
テレフタル酸ジクロライドの添加量を124.48gに変更したことを除き、合成例1と同様の手順により、アラミド重合液2を得た。アラミド重合液2に含まれているポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)の固有粘度は、1.6g/dLであった。
[Synthesis Example 2]
Aramid polymer solution 2 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, except that the amount of terephthalic acid dichloride added was changed to 124.48 g. The intrinsic viscosity of poly(paraphenylene terephthalamide) contained in the aramid polymerization liquid 2 was 1.6 g/dL.

〔実施例1〕
100gのアラミド重合液1をフラスコに秤取し、6.0gのアルミナC(日本アエロジル社製、平均粒径0.013μm)および6.0gのAKP-3000(住友化学社製、平均粒径0.7μm)を加えた。このとき、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)とアルミナの全量との重量比は、33:67であった。次に、固形分が6.0重量%となるようにNMPを加えて、240分間攪拌した。ここで言う「固形分」とは、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)とアルミナとの総重量のことである。次に、0.73gの炭酸カルシウムを加えて240分間攪拌することにより、溶液を中和させ、スラリー状の塗工液1を調製した。
[Example 1]
100 g of aramid polymerization liquid 1 was weighed into a flask, 6.0 g of alumina C (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., average particle size 0.013 μm) and 6.0 g of AKP-3000 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., average particle size 0 .7 μm) was added. At this time, the weight ratio of poly(paraphenylene terephthalamide) to the total amount of alumina was 33:67. Next, NMP was added so that the solid content was 6.0% by weight, and the mixture was stirred for 240 minutes. As used herein, "solids" refers to the total weight of poly(paraphenylene terephthalamide) and alumina. Next, 0.73 g of calcium carbonate was added and stirred for 240 minutes to neutralize the solution and prepare a slurry-like coating liquid 1 .

塗工液1を8分間静置した。その後、塗工液1を、ポリエチレンからなるポリオレフィン多孔質フィルム(厚さ:12μm)上に、ドクターブレード法により塗布した。得られた塗布物1を、50℃、相対湿度70%の空気中に1分間静置して、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)を析出させた。次に、塗布物1をイオン交換水に浸漬させて、塩化カルシウムおよび溶媒を除去した。次に、塗布物1を70℃のオーブンで乾燥させて、積層セパレータ1を得た。積層セパレータ1の各物性を表1に示す。 The coating liquid 1 was allowed to stand for 8 minutes. After that, the coating liquid 1 was applied onto a polyolefin porous film (thickness: 12 μm) made of polyethylene by a doctor blade method. The resulting coated material 1 was allowed to stand in air at 50° C. and a relative humidity of 70% for 1 minute to precipitate poly(paraphenylene terephthalamide). Next, the coated article 1 was immersed in ion-exchanged water to remove calcium chloride and the solvent. Next, the coated material 1 was dried in an oven at 70° C. to obtain a laminated separator 1 . Table 1 shows the physical properties of Laminated Separator 1.

〔実施例2〕
中和させた溶液を30分間マイクロバブル処理した以外は、実施例1と同様にして、スラリー状の塗工液2を得た。マイクロバブル処理は、スリーワンモータ(新東工業製)を用いて攪拌棒および攪拌子で塗工液を攪拌し、攪拌子近傍の配管から窒素を供給することにより行った。3分間静置した塗工液2を使用した以外は、実施例1と同様にして、積層セパレータ2を得た。積層セパレータ2の各物性を表1に示す。
[Example 2]
A slurry-like coating liquid 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the neutralized solution was subjected to microbubble treatment for 30 minutes. The microbubble treatment was performed by stirring the coating liquid with a stirring rod and a stirrer using a three-one motor (manufactured by Sintokogyo Co., Ltd.) and supplying nitrogen from a pipe near the stirrer. A laminated separator 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the coating liquid 2 that had been allowed to stand for 3 minutes was used. Table 1 shows the physical properties of the laminated separator 2 .

〔実施例3〕
100gのアラミド重合液2をフラスコに秤取し、6.0gのアルミナC(日本アエロジル社製、平均粒径0.013μm)を加えた。このとき、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)とアルミナの全量との重量比は、1:1であった。次に、固形分が4.5重量%となるようにNMPを加えて、240分間攪拌した。ここで言う「固形分」とは、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)とアルミナとの総重量のことである。次に、0.73gの炭酸カルシウムを加えて240分間攪拌することにより、溶液を中和させ、スラリー状の塗工液3を調製した。8分間静置した塗工液3を使用した以外は、実施例1と同様にして、積層セパレータ3を得た。積層セパレータ3の各物性を表1に示す。
[Example 3]
100 g of aramid polymerization liquid 2 was weighed into a flask, and 6.0 g of alumina C (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., average particle size 0.013 μm) was added. At this time, the weight ratio of poly(paraphenylene terephthalamide) to the total amount of alumina was 1:1. Next, NMP was added so that the solid content was 4.5% by weight, and the mixture was stirred for 240 minutes. As used herein, "solids" refers to the total weight of poly(paraphenylene terephthalamide) and alumina. Next, 0.73 g of calcium carbonate was added and the mixture was stirred for 240 minutes to neutralize the solution and prepare a coating liquid 3 in the form of a slurry. A laminated separator 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the coating liquid 3 that had been allowed to stand for 8 minutes was used. Table 1 shows the physical properties of the laminated separator 3 .

〔実施例4〕
中和させた溶液を30分間マイクロバブル処理した以外は、実施例3と同様にして、スラリー状の塗工液4を得た。マイクロバブル処理は、スリーワンモータ(新東工業製)を用いて攪拌棒および攪拌子で塗工液を攪拌し、攪拌子近傍の配管から窒素を供給することにより行った。3分間静置した塗工液4を使用した以外は、実施例3と同様にして、積層セパレータ4を得た。積層セパレータ4の各物性を表1に示す。
[Example 4]
A slurry coating liquid 4 was obtained in the same manner as in Example 3, except that the neutralized solution was subjected to microbubble treatment for 30 minutes. The microbubble treatment was performed by stirring the coating liquid with a stirring rod and a stirrer using a three-one motor (manufactured by Sintokogyo Co., Ltd.) and supplying nitrogen from a pipe near the stirrer. A laminated separator 4 was obtained in the same manner as in Example 3, except that the coating liquid 4 that had been allowed to stand for 3 minutes was used. Table 1 shows the physical properties of the laminated separator 4 .

〔比較例1〕
9gのポリフッ化ビニリデン樹脂、0.8gの平均粒径500nmのアルミナ、および0.2gの平均粒径50nmのアルミナを混合して、比較塗工液1を調製した。8分間静置した比較塗工液1を、ポリエチレンフィルム(厚さ:12μm)の片面に塗布して、比較積層セパレータ1を得た。
[Comparative Example 1]
Comparative coating liquid 1 was prepared by mixing 9 g of polyvinylidene fluoride resin, 0.8 g of alumina with an average particle size of 500 nm, and 0.2 g of alumina with an average particle size of 50 nm. The comparative coating solution 1 was allowed to stand for 8 minutes and then applied to one side of a polyethylene film (thickness: 12 μm) to obtain a comparative laminated separator 1 .

〔比較例2〕
塗工液1を1時間50分静置してから塗工した以外は、実施例1と同様にして、比較積層セパレータ2を得た。比較積層セパレータ2の各物性を表1に示す。
[Comparative Example 2]
A comparative laminated separator 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the coating liquid 1 was allowed to stand for 1 hour and 50 minutes before being applied. Table 1 shows the physical properties of Comparative Laminated Separator 2.

〔比較例3〕
塗工液1を72時間静置してから塗工した以外は、実施例1と同様にして、比較積層セパレータ3を得た。比較積層セパレータ3の各物性を表1に示す。
[Comparative Example 3]
A comparative laminated separator 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the coating liquid 1 was allowed to stand for 72 hours before being applied. Table 1 shows the physical properties of Comparative Laminated Separator 3.

Figure 2022145553000002
Figure 2022145553000002

表1中、「max-min」は、10点で測定されたイオン抵抗のうちの最大値と最小値との差を表す。 In Table 1, "max-min" represents the difference between the maximum and minimum values of ionic resistance measured at 10 points.

〔結果〕
積層セパレータ1~4は、イオン抵抗の変動係数が0.20以下であった。その結果、過充電により生成したデンドライトは、粒状または平板状に成長した。つまり、積層セパレータ1~4は、短絡防止効果の大きいセパレータであると言える。これは、塗工液を調製後すぐに塗工したり、塗工液をマイクロバブル処理したりしたことにより、塗工液に微細な気泡が残った状態で多孔質層が形成されたためであると考えられる。
〔result〕
Laminated separators 1 to 4 had coefficients of variation of ionic resistance of 0.20 or less. As a result, dendrites generated by overcharging grew in granular or tabular form. In other words, it can be said that the laminated separators 1 to 4 are separators having a large short-circuit prevention effect. This is because the porous layer was formed with fine air bubbles remaining in the coating liquid by applying the coating liquid immediately after preparation or by subjecting the coating liquid to microbubble treatment. it is conceivable that.

比較積層セパレータ1~3は、イオン抵抗の変動係数が0.20超であった。その結果、過充電により生成したデンドライトは、繊維状に成長した。つまり、比較積層セパレータ1~3は、短絡防止効果の小さいセパレータであると言える。 Comparative laminated separators 1 to 3 had coefficients of variation of ionic resistance exceeding 0.20. As a result, dendrites generated by overcharging grew in fibrous form. In other words, it can be said that the comparative laminated separators 1 to 3 are separators having a small short-circuit prevention effect.

また、積層セパレータ1~4は、いずれも厚み方向に対する圧縮弾性率が65MPa以上であった。つまり、積層セパレータ1~4は厚み方向の剛直性を充分に有しており、負極とセパレータとの境界に空隙が生じにくい。この点においても、積層セパレータ1~4は、短絡防止効果が大きいと言える。 Moreover, all of the laminated separators 1 to 4 had a compressive elastic modulus of 65 MPa or more in the thickness direction. That is, the laminated separators 1 to 4 have sufficient rigidity in the thickness direction, and voids are less likely to occur at the boundary between the negative electrode and the separator. In this respect as well, it can be said that the laminated separators 1 to 4 have a large short circuit prevention effect.

本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用セパレータは、充放電を行った際の微小短絡の発生が抑制され、安全性に優れる非水電解液二次電池の製造に利用することができる。 A non-aqueous electrolyte secondary battery separator according to one embodiment of the present invention is used for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery that suppresses the occurrence of micro short circuits during charging and discharging and has excellent safety. be able to.

1 基板
2 プローブ
3 端子
4 絶縁材料
10 作用極
11 対極
12 セパレータ
13 容器
100 イオン抵抗測定セル
101 交流インピーダンス測定装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 substrate 2 probe 3 terminal 4 insulating material 10 working electrode 11 counter electrode 12 separator 13 container 100 ionic resistance measuring cell 101 AC impedance measuring device

Claims (7)

非水電解液二次電池用セパレータであって、
上記セパレータの少なくとも一方の表面の任意の1.5cm×1.5cmの領域内において、長さ7mm×幅250μmのプローブを用いて800μm間隔にて測定した10点の局所イオン抵抗から算出されたイオン抵抗の変動係数が、0.20以下であるセパレータ。
A separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery,
Ions calculated from the local ionic resistance of 10 points measured at intervals of 800 μm using a probe of length 7 mm × width 250 μm in an arbitrary 1.5 cm × 1.5 cm region on at least one surface of the separator A separator having a resistance variation coefficient of 0.20 or less.
多孔質層およびポリオレフィン多孔質フィルムを備えている積層セパレータである、請求項1に記載のセパレータ。 2. The separator of claim 1, which is a laminated separator comprising a porous layer and a polyolefin porous film. 上記多孔質層は、含窒素芳香族樹脂を含有している、請求項2に記載のセパレータ。 3. The separator according to claim 2, wherein said porous layer contains a nitrogen-containing aromatic resin. 上記含窒素芳香族樹脂は、アラミド樹脂である、請求項3に記載のセパレータ。 4. The separator according to claim 3, wherein said nitrogen-containing aromatic resin is an aramid resin. 厚み方向に対する圧縮弾性率が50MPa以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載のセパレータ。 The separator according to any one of claims 1 to 4, which has a compressive elastic modulus of 50 MPa or more in the thickness direction. 正極と、請求項1~5のいずれか1項に記載のセパレータと、負極と、がこの順に積層されている、非水電解液二次電池用部材。 A member for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising a positive electrode, a separator according to any one of claims 1 to 5, and a negative electrode, which are laminated in this order. 請求項1~5のいずれか1項に記載のセパレータまたは請求項6に記載の非水電解液二次電池用部材を備えている、非水電解液二次電池。 A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the separator according to any one of claims 1 to 5 or the non-aqueous electrolyte secondary battery member according to claim 6.
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