JP5681703B2 - 電気化学素子用セパレータおよびそれを用いた電気化学素子、並びにその電気化学素子用セパレータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、耐熱性の高い層を有し、かつ生産性が良好な電気化学素子用セパレータ、その電気化学素子用セパレータを用いた電気化学素子、およびその電気化学素子用セパレータの製造方法に関するものである。

熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂多孔質膜は、リチウムイオン電池やポリマーリチウム電池、電気二重層キャパシタなどの電気化学素子の正極と負極とを隔離するためのセパレータとして一般的に用いられている。特に、ポリオレフィンを主成分とするセパレータは、リチウムイオン電池などの過酷な酸化還元雰囲気に対しても安定であり、かつ、構成樹脂であるポリオレフィンの融点付近で空孔が閉塞する、いわゆるシャットダウン特性を確保することが可能であることもあって、広く用いられている。

しかしながら、その一方で、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂多孔質膜からなるセパレータは、熱可塑性樹脂の融点以上の温度では、膜を維持する能力が不足していることから破膜が起こりやすく、電気化学素子内において、そのような破膜が発生した場合には、正極と負極とが直接接触する短絡現象が生じる虞がある。

このような樹脂多孔質膜からなるセパレータの耐熱安定性を高めるために、無機酸化物などの耐熱性の高い材料を含む層を、樹脂多孔質膜の表面に形成する手法が検討されている（例えば、特許文献１〜３）。

特許文献１〜３などに記載されている積層型のセパレータにおいては、基材となる樹脂多孔質膜と、無機酸化物などの耐熱性の高い材料を含む層との密着性が問題となることがある。また、前記の耐熱性の高い材料を含む層は、この耐熱性の高い材料を水などの媒体に分散させるなどして調製した組成物（塗料）を、樹脂多孔質膜の表面に塗布する工程を経て形成されることがあるが、この場合、樹脂多孔質膜と、耐熱性の高い材料を含む層を形成するための組成物との親和性が低いと、前記組成物が良好に塗布できず、耐熱性の高い材料を含む層の性状が悪くなる虞がある。こうしたことから、特許文献２や特許文献３に記載の技術では、樹脂多孔質膜の表面張力（濡れ指数）を４０ｍＮ／ｍ以上に調整して、耐熱性の高い材料を含む層を良好に形成できるようにしたり、耐熱性の高い材料を含む層と樹脂多孔質膜との密着性を高めたりしている。

特開２００８−１２３９９６号公報 特開２００８−１８６７２２号公報 特開２０１０−２１０３３号公報

ところで、例えばポリオレフィン製の多孔質膜の場合、その表面張力（濡れ指数）は４０ｍＮ／ｍに満たないため、特許文献２や特許文献３の技術では、ポリオレフィン製の多孔質膜の表面にコロナ放電処理、プラズマ処理などの親水化処理を施して、その表面張力（濡れ指数）を４０ｍＮ／ｍ以上に調整している。ところが、ポリオレフィン製の多孔質膜に前記の親水化処理を施すと、場合によっては局所的に樹脂が溶融するなどの熱的ダメージが加わることがある。また、前記の親水化処理によってポリオレフィン製の多孔質膜が帯電してしまい、この帯電した電荷が放電されるときの発熱によって、ポリオレフィン製の多孔質膜に溶融などの熱的ダメージが加わることもある。ポリオレフィン製の多孔質膜が受けた前記の熱的ダメージが、積層型のセパレータの不良の原因となったり、多孔質膜を構成するポリオレフィンの溶融によって目詰まりが生じ、負荷特性の低下や充放電サイクル特性の低下の原因となったりする。

こうしたことから、基材となる樹脂多孔質膜に親水化処理を施すことなく、良好な生産性で積層型のセパレータを製造し得る技術の開発要請もある。

一方、樹脂多孔質膜に親水化処理を施さずに、耐熱性の高い材料を含む層を良好に形成する手段として、耐熱性の高い材料を含む層を形成するための組成物の媒体にメチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、アルコールなどの有機溶媒を使用することも考えられる。この場合、ポリオレフィン製の多孔質膜のような表面張力（濡れ指数）の低い樹脂多孔質膜を、親水化処理せずに使用しても、樹脂多孔質膜に対する前記組成物の濡れ性を高め得るため、前記組成物を樹脂多孔質膜の表面に良好に塗布できる可能性がある。しかし、この場合、前記組成物が樹脂多孔質膜の塗布面の反対側の面にまで透過する、いわゆる「裏抜け」が起こり、前記組成物の塗布に用いられる塗工装置のガイドなどに使用されているローラーに、前記組成物やその媒体が付着して、前記組成物を樹脂多孔質膜の表面に良好に塗布できないことがある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、耐熱性の高い層を有し、かつ生産性が良好な電気化学素子用セパレータ、その電気化学素子用セパレータを用いた電気化学素子、およびその電気化学素子用セパレータの製造方法を提供する。

本発明の電気化学素子用セパレータは、熱可塑性樹脂を主成分とし親水化処理されていない樹脂多孔質膜の少なくとも片面に、耐熱性微粒子を主成分とし有機バインダを含む耐熱多孔質層を有する電気化学素子用セパレータであって、前記樹脂多孔質膜の表面張力（濡れ指数）Ａが、３５ｍＮ／ｍ以下であり、前記耐熱多孔質層が、水系の媒体を含み、かつ表面張力Ｂが２９ｍＮ／ｍ未満の耐熱多孔質層形成用組成物を乾燥させることにより形成されたものであり、前記耐熱多孔質層形成用組成物は、界面活性剤を含有しており、前記表面張力（濡れ指数）Ａと前記表面張力Ｂとの関係が、Ａ＞Ｂであり、前記樹脂多孔質膜と前記耐熱多孔質層との１８０°での剥離強度が、１．０Ｎ／ｃｍ以上であることを特徴とする。

また、本発明の電気化学素子は、正極、負極、セパレータおよび非水電解液を含む電気化学素子であって、前記セパレータが、前記本発明の電気化学素子用セパレータであることを特徴とする。

更に、本発明の電気化学素子用セパレータの製造方法は、熱可塑性樹脂を主成分とし親水化処理されていない樹脂多孔質膜の少なくとも片面に、耐熱性微粒子を主成分とし有機バインダを含む耐熱多孔質層を有する電気化学素子用セパレータを製造する方法であって、表面張力（濡れ指数）Ａが３５ｍＮ／ｍ以下の樹脂多孔質膜を準備する工程と、水系の媒体を含み、前記媒体１００質量部に対して０．０１〜１質量部の界面活性剤を含有し、かつ表面張力Ｂが２９ｍＮ／ｍ未満の耐熱多孔質層形成用組成物を、前記樹脂多孔質膜の表面に塗布し、乾燥して耐熱多孔質層を形成する工程とを含み、前記表面張力（濡れ指数）Ａと前記表面張力Ｂとの関係を、Ａ＞Ｂとすることを特徴とする。

本発明によれば、耐熱性の高い層を有し、かつ生産性が良好な電気化学素子用セパレータ、その電気化学素子用セパレータを用いた電気化学素子、およびその電気化学素子用セパレータの製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の電気化学素子用セパレータの製造に適用可能な塗工装置の一例を示す概略図である。 図２は、電気化学素子用セパレータの樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層との１８０°での剥離強度の測定方法を説明するための模式図である。

本発明の電気化学素子用セパレータ（以下、単に「セパレータ」という）は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂多孔質膜の少なくとも片面に、耐熱多孔質層を有している。

本発明のセパレータに係る樹脂多孔質膜は、セパレータの基材となり、例えば、本発明のセパレータが使用された電気化学素子が通常使用される状況下において、正極と負極とを隔離する役割を果たすものである。

一方、本発明のセパレータに係る耐熱多孔質層は、セパレータの耐熱性を高めるための層であり、例えば、本発明のセパレータが使用された電気化学素子の内部が、樹脂多孔質膜を構成する熱可塑性樹脂の融点以上の温度となった場合でも、耐熱多孔質層によって正極と負極との直接の接触による短絡が抑制される。また、セパレータに係る樹脂多孔質膜が熱収縮し得る場合でも、耐熱多孔質層によってセパレータ全体の熱収縮が抑制される。よって、本発明のセパレータを用いた電気化学素子は、高温下における安全性が優れたものとなる。

本発明のセパレータは、基材となる樹脂多孔質膜に、耐熱多孔質層の構成材料を含み、これを水系の媒体に分散または溶解させた耐熱多孔質層形成用組成物（塗料）を塗布し、乾燥して前記媒体を除去する工程を経て製造される。そして、その製造にあたり、３５ｍＮ／ｍ以下の表面張力（濡れ指数）Ａを有する樹脂多孔質膜と、２９ｍＮ／ｍ未満であり、かつ表面張力（濡れ指数）Ａよりも小さな表面張力Ｂ（すなわち、表面張力（濡れ指数）Ａと表面張力Ｂとの関係が、Ａ＞Ｂ）を有する耐熱多孔質層形成用組成物を使用する。このように、樹脂多孔質膜の表面張力（濡れ指数）Ａと、耐熱多孔質層形成用組成物の表面張力Ｂとを調整することで、樹脂多孔質膜の表面に、耐熱多孔質層形成用組成物を良好に塗布できるようにして、優れた性状の耐熱多孔質層の形成が可能となる。

また、樹脂多孔質膜の主成分となる熱可塑性樹脂としては、後述するようにポリオレフィンが好ましいが、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）は、表面張力（濡れ指数）Ａが３１ｍＮ／ｍ、ポリプロピレン（ＰＰ）は、表面張力（濡れ指数）Ａが２９ｍＮ／ｍである。よって、本発明のセパレータに係る樹脂多孔質膜の表面張力（濡れ指数）Ａは、その主成分となる熱可塑性樹脂の選択によって調整することができる。そのため、樹脂多孔質膜の表面張力（濡れ指数）の調整のためにコロナ放電処理やプラズマ処理などの親水化処理を施す必要がないことから、こうした親水化処理による樹脂多孔質膜の熱的ダメージを回避することができ、セパレータ製造時における不良部分の発生を抑制し得る。

本発明のセパレータでは、前記の各作用によって、生産性を高めている。

本発明において樹脂多孔質膜（基材）の表面張力（濡れ指数（ｍＮ／ｍ））Ａは、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ−６７６８に準拠する方法で測定するものとする。

耐熱多孔質層形成用組成物の表面張力Ｂは、プレート法、ペンダントドロップ法、最大泡圧法などの従来の方法によって測定することができる。

本発明のセパレータに係る樹脂多孔質膜は、熱可塑性樹脂を主成分とするものである。樹脂多孔質膜を構成する熱可塑性樹脂としては、セパレータを適用する電気化学素子において、セパレータ用の素材として一般的に用いられている３５ｍＮ／ｍ以下の表面張力（濡れ指数）を有する樹脂であれば特に制限はないが、例えば、電気化学素子がリチウムイオン電池やリチウムポリマー電池のように、電位が高く、非水電解液を用いる電気化学素子の場合には、素子内での安定性の面から、ポリオレフィンが好ましい。ポリオレフィンの表面張力（濡れ指数）の下限値は、２９ｍＮ／ｍ程度である。

樹脂多孔質膜に好適なポリオレフィンとしては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−プロピレン共重合体などが挙げられる。

また、本発明のセパレータは、その樹脂多孔質膜が前記熱可塑性樹脂を主成分としていることで、電気化学素子が高温に曝された場合に、熱可塑性樹脂が軟化して空孔が閉塞する、いわゆるシャットダウン機能を備えている。シャットダウンを起こす温度としては、通常想定される電気化学素子の使用温度範囲よりも高く、電気化学素子の異常時に予測される温度よりも低い温度、例えば、リチウムイオン電池における異常発熱温度よりも低い温度であることが求められる。よって、例えば、電気化学素子がリチウムイオン電池の場合には、セパレータに係る樹脂多孔質膜により生じるシャットダウンの温度が１００〜１４０℃であることが好ましい。

こうしたことから、セパレータに係る樹脂多孔質膜の主成分となる熱可塑性樹脂は、その融点、すなわち、ＪＩＳ Ｋ ７１２１の規定に準じて、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定される融解温度が、１００〜１４０℃のポリオレフィンであることが好ましく、ＰＥがより好ましい。

樹脂多孔質膜としては、例えば、従来から知られている電気化学素子（リチウムイオン電池など）などでセパレータとして使用されている前記例示の熱可塑性樹脂で構成された多孔質膜、すなわち、溶剤抽出法、乾式または湿式延伸(１軸延伸または２軸延伸）法などにより作製されたイオン透過性の多孔質膜（いわゆる微多孔膜）を用いることができる。

また、前記のとおり表面張力（濡れ指数）が３５ｍＮ／ｍ以下の熱可塑性樹脂を用いて樹脂多孔質膜を形成することで、樹脂多孔質膜の表面張力（濡れ指数）Ａを３５ｍＮ／ｍ以下とすることができる。

樹脂多孔質膜において、「熱可塑性樹脂を主成分とする」とは、樹脂多孔質膜を構成する成分のうち、主成分である熱可塑性樹脂が８０質量％以上であることを意味している。樹脂多孔質膜は、熱可塑性樹脂のみで構成されていてもよい。すなわち、樹脂多孔質膜における熱可塑性樹脂の割合が１００質量％であってもよい。

樹脂多孔質膜の孔径は、電気化学素子内でのイオンの良好な移動を可能とする観点から、０．００１μｍ以上であることが好ましく、０．０１μｍ以上であることがより好ましい。ただし、樹脂多孔質膜の孔径が大きすぎると、イオンの透過性が良好になる反面、セパレータの厚みに対する孔径の比が大きくなりすぎたり、電気化学素子の電極に使用する活物質の粒径に対する孔径の比が大きくなりすぎたりすることから、正極と負極とを隔離して短絡を防止する効果が小さくなる虞がある。そのため、樹脂多孔質膜の孔径は、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましい。

樹脂多孔質膜の有する孔は、樹脂多孔質膜の一方の面から他方の面まで繋がっている「連通孔」である必要があるが、孔の形態としては、樹脂多孔質膜の一方の面から他方の面まで直線的に繋がっている所謂「ストレート孔」よりも、樹脂多孔質膜内で孔が屈曲している形態であることが好ましい。樹脂多孔質膜の有する孔が屈曲性を持つことで、例えばリチウムイオン電池において、リチウムデンドライト形成による内部短絡のポテンシャルを下げることが可能となる。

本発明のセパレータに係る耐熱多孔質層は、耐熱性微粒子を主成分として含む層である。本明細書でいう耐熱性微粒子における「耐熱性」とは、少なくとも１５０℃において変形などの形状変化が目視で確認されないことを意味している。すなわち、「耐熱性」とは、変形などの形状変化が生じない耐熱温度が１５０℃以上であることをいう。耐熱性微粒子の耐熱温度は、２００℃以上であることが好ましく、３００℃以上であることがより好ましく、５００℃以上であることが更に好ましい。

耐熱性微粒子としては、電気絶縁性を有する無機微粒子であることが好ましく、具体的には、酸化鉄、シリカ（ＳｉＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ＴｉＯ₂、ＢａＴｉＯ₃、ＭｇＯなどの無機酸化物微粒子；窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの無機窒化物微粒子；フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結合性微粒子；シリコン、ダイヤモンドなどの共有結合性微粒子；モンモリロナイトなどの粘土微粒子；などが挙げられる。ここで、前記無機酸化物微粒子は、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、マイカなどの鉱物資源由来物質またはこれらの人造物などの微粒子であってもよい。また、無機微粒子は、金属、ＳｎＯ₂、スズ−インジウム酸化物（ＩＴＯ）などの導電性酸化物；カーボンブラック、グラファイトなどの炭素質材料；などで例示される導電性材料の表面を、電気絶縁性を有する材料、例えば、前記の無機酸化物などで被覆することにより電気絶縁性を持たせた粒子であってもよい。

耐熱性微粒子には、有機微粒子を用いることもできる。有機微粒子の具体例としては、ポリイミド、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、架橋ポリメチルメタクリレート（架橋ＰＭＭＡ）、架橋ポリスチレン（架橋ＰＳ）、ポリジビニルベンゼン（ＰＤＶＢ）、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物などの架橋高分子の微粒子；熱可塑性ポリイミドなどの耐熱性高分子の微粒子；が挙げられる。これらの有機微粒子を構成する有機樹脂（高分子）は、前記例示の材料の混合物、変性体、誘導体、共重合体（ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体）であってもよく、前記耐熱性高分子の場合はその架橋体であってもよい。

耐熱性微粒子は、前記例示のものを１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。前記例示の耐熱性微粒子の中でも、無機酸化物微粒子がより好ましく、アルミナ、シリカ、ベーマイトが更に好ましい。

耐熱性微粒子の粒径は、平均粒径で、０．００１μｍ以上であることが好ましく、０．１μｍ以上であることがより好ましく、また、１５μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましい。耐熱性微粒子の平均粒径は、例えば、レーザー散乱粒度分布計（例えば、ＨＯＲＩＢＡ社製「ＬＡ−９２０」）を用い、耐熱性微粒子を溶解しない媒体に分散させて測定した数平均粒子径として規定することができる。

耐熱性微粒子の形態としては、例えば、球状に近い形状を有していてもよく、板状の形状を有していてもよいが、短絡防止の点からは、板状の粒子や、一次粒子が凝集した二次粒子構造の粒子であることが好ましい。前記の板状粒子や二次粒子の代表的なものとしては、板状のアルミナや板状のベーマイト、二次粒子状のアルミナや二次粒子状のベーマイトなどが挙げられる。

板状粒子の形態としては、アスペクト比（板状粒子中の最大長さと板状粒子の厚みの比）が、５以上であることが好ましく、１０以上であることがより好ましく、また、１００以下であることが好ましく、５０以下であることがより好ましい。板状粒子におけるアスペクト比は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した画像を画像解析することにより求めることができる。

耐熱多孔質層は耐熱性微粒子を主成分として含むが、ここでいう「主成分として含む」とは、耐熱性微粒子を、耐熱多孔質層の構成成分の全体積中、７０体積％以上含むことを意味している。耐熱多孔質層における耐熱性微粒子の量は、耐熱多孔質層の構成成分の全体積中、８０体積％以上であることがより好ましく、９０体積％以上であることが更に好ましい。耐熱多孔質層中の耐熱性微粒子を前記のように高含有量とすることで、セパレータ全体の熱収縮を良好に抑制することができる。また、耐熱多孔質層には、耐熱性微粒子同士を結着したり耐熱多孔質層と樹脂多孔質膜とを結着したりするために有機バインダを含有させることが好ましく、このような観点から、耐熱多孔質層における耐熱性微粒子の含有量の好適な上限値は、例えば、耐熱多孔質層の構成成分の全体積中、９９体積％である。耐熱多孔質層における耐熱性微粒子の量を７０体積％未満とすると、例えば、耐熱多孔質層中の有機バインダ量を多くする必要が生じるが、その場合には耐熱多孔質層の空孔が有機バインダによって埋められてしまい、例えばセパレータとしての機能を喪失する虞があり、また、開孔剤などを用いて多孔質化した場合には、耐熱性微粒子同士の間隔が大きくなりすぎて、熱収縮を抑制する効果が低下する虞がある。

耐熱多孔質層に用いる有機バインダとしては、耐熱性微粒子同士や耐熱多孔質層と樹脂多孔質膜とを良好に接着でき、電気化学的に安定で、かつ電気化学素子の有する非水電解液に対して安定であれば特に制限はない。具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ、酢酸ビニル由来の構造単位が２０〜３５モル％のもの）、エチレン−エチルアクリレート共重合体などのエチレン−アクリル酸共重合体、フッ素樹脂［ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）など］、フッ素系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリＮ−ビニルアセトアミド、架橋アクリル樹脂、ポリウレタン、ナイロン、ポリエステル、ポリビニルアセタール、エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの有機バインダは１種単独で使用してもよく、２種以上を併用しても構わない。

前記例示の有機バインダの中でも、１５０℃以上の耐熱温度を有する耐熱樹脂が好ましく、特に、エチレン−アクリル酸共重合体、フッ素系ゴム、ＳＢＲなどの柔軟性の高い材料がより好ましい。これらの具体例としては、三井デュポンポリケミカル社製のＥＶＡ「エバフレックスシリーズ（商品名）」、日本ユニカー社製のＥＶＡ、三井デュポンポリケミカル社製のエチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）「エバフレックス−ＥＥＡシリーズ（商品名）」、日本ユニカー社製のＥＥＡ、ダイキン工業社製のフッ素ゴム「ダイエルラテックスシリーズ（商品名）」、ＪＳＲ社製のＳＢＲ「ＴＲＤ−２００１（商品名）」、日本ゼオン社製のＳＢＲ「ＢＭ−４００Ｂ（商品名）」などが挙げられる。また、アクリル酸ブチルを主成分とし、これを架橋した構造を有する低ガラス転移温度の架橋アクリル樹脂（自己架橋型アクリル樹脂）も好ましい。

セパレータに係る耐熱多孔質層は、前記の通り、耐熱多孔質層形成用組成物を樹脂多孔質膜の表面に塗布し、乾燥する工程を経て形成される。

耐熱多孔質層形成用組成物は、例えば前記の耐熱性微粒子や有機バインダなど、耐熱多孔質層の構成材料を含み、これらを媒体に分散または溶解させたものである。

耐熱多孔質層形成用組成物の媒体には、水系、すなわち、水を主成分とする媒体を使用する。水系の媒体は水のみでもよいが、例えば、エタノール、イソプロパノールなどの炭素数が６以下のアルコールなどのような水溶性の有機溶媒を含んでいてもよい。「水を主成分とする」とは、媒体の全重量に対して水を５０質量％以上含むことを意味している。

耐熱多孔質層形成用組成物の表面張力Ｂは、前記の通り、２９ｍＮ／ｍ未満であり、かつ樹脂多孔質膜の表面張力（濡れ指数）Ａよりも小さくする。耐熱多孔質層形成用組成物の表面張力Ｂを前記のように調整するには、耐熱多孔質層形成用組成物に界面活性剤を含有させることが好ましい。

界面活性剤としては、例えば、炭化水素系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などが挙げられる。炭化水素系界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩、コール酸塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤；テトラアルキルアンモニウム塩などのカチオン性界面活性剤；分子内にアニオン性部位とカチオン性部位の両者を有する両性界面活性剤；アルキルグルコシドなどのノニオン性界面活性剤；が挙げられる。フッ素系界面活性剤としては、例えば、疎水基に直鎖アルキル基、パーフルオロアルケニル基などを配したもの（パーフルオロオクタンスルフォン酸、パーフルオロカルボン酸など）が挙げられる。シリコーン系界面活性剤としては、例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリメチルアルキルシロキサンなどが挙げられる。界面活性剤は、前記例示のものを１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

耐熱多孔質層形成用組成物における界面活性剤の量は、耐熱多孔質層形成用組成物の表面張力Ｂを前記の値に調整できる量とすればよいが、具体的には、その媒体１００質量部に対して、０．０１質量部以上とすることが好ましく、０．０２質量部以上とすることがより好ましく、０．０５質量部以上とすることが更に好ましい。

ただし、耐熱多孔質層形成用組成物における界面活性剤の量が多いと、樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層との密着性が低下して、例えば、１８０°での剥離強度を好適値とすることが困難となる。セパレータにおける樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層との密着性が低下すると、基材である樹脂多孔質膜の熱収縮を抑制する作用が小さくなる虞がある。また、耐熱多孔質層形成用組成物における界面活性剤の量が多いと、耐熱多孔質層形成用組成物やその媒体が樹脂多孔質膜の空孔を通って反対側の面に抜けてしまう裏抜けが起こりやすくなり、前記組成物を塗布するための塗工装置のバックアップロールなどを濡らしてしまうなど、ハンドリングが低下したり、前記組成物を所望の塗布厚みに塗布することが困難となったりする虞がある。

よって、耐熱多孔質層形成用組成物における界面活性剤の量は、その媒体１００質量部に対して、２質量部以下とすることが好ましく、１質量部以下とすることがより好ましく、０．５質量部以下とすることが更に好ましい。

また、耐熱多孔質層形成用組成物を樹脂多孔質膜に塗布した際の前記の裏抜けを抑制する観点からは、耐熱多孔質層形成用組成物の表面張力Ｂを、１５ｍＮ／ｍ以上とすることが好ましい。

前記のように調整された耐熱多孔質層形成用組成物を用いることで、セパレータ製造時の前記裏抜けを抑制することができるが、具体的には、耐熱多孔質層形成用組成物由来の界面活性剤が、樹脂多孔質膜の、耐熱多孔質層が形成された面とは反対側の表面には存在していないセパレータとすることができる。

樹脂多孔質膜に耐熱多孔質層形成用組成物を塗布する方法としては、例えば、グラビアコーター、ナイフコーター、リバースロールコーター、ダイコーターなどの塗工装置を用いる方法が挙げられる。

図１に、本発明のセパレータの製造に適用できる塗工装置の一例の概略図を示す。図１に示す塗工装置を用いてセパレータを製造する場合、先ず、ロール状に巻き取られた樹脂多孔質膜１を引き出し、その表面に、ダイヘッド２により耐熱多孔質層形成用組成物を塗布する。この際、耐熱多孔質層形成用組成物における界面活性剤の量を調整しておくことで、耐熱多孔質層形成用組成物やその媒体の「裏抜け」によって、ダイヘッド２のバックロール４の表面や、塗布を終えた樹脂多孔質膜１を搬送するターンロール５の表面が汚染されることを防止することができ、耐熱多孔質層形成用組成物を均一に塗布することが可能となる。その後、樹脂多孔質膜１の表面の塗膜を乾燥ゾーン６において乾燥することで、樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層とを有するセパレータ（セパレータとして使用される多層多孔質膜）３が得られる。図１において、矢印６ａは、乾燥エアの吹き出し方向を示す。

図１では、樹脂多孔質膜１の片面にのみ耐熱多孔質層を形成したセパレータの製造例を示したが、本発明のセパレータは、このように耐熱多孔質層を樹脂多孔質膜の片面にのみ有する構成でもよく、耐熱多孔質層を樹脂多孔質膜の両面に有する構成でもよい。また、本発明のセパレータは、耐熱多孔質層のみならず、樹脂多孔質膜も複数有する構成でもよい。ただし、層数を増やすことでセパレータの厚みを増やすと、電気化学素子の内部抵抗の増加やエネルギー密度の低下を招く虞があるので、層数を多くしすぎることは好ましくなく、セパレータを構成する層（耐熱多孔質層および樹脂多孔質膜）の総数は５層以下であることが好ましく、より好ましくは２層の構成である。

樹脂多孔質膜の表面張力（濡れ指数）Ａおよび耐熱多孔質層形成用組成物の表面張力Ｂを前記の値に調整すると共に、表面張力（濡れ指数）Ａと表面張力Ｂとが前記の関係を満たすようにすることで、良好な性状の耐熱多孔質層を形成できる。具体的には、セパレータ製造時における耐熱多孔質層形成用組成物を塗布した樹脂多孔質膜の表面の領域の面積のうち、９５％以上において、耐熱多孔質層を形成することができる。また、耐熱多孔質層に存在する直径３ｍｍ以上のピンホールが、耐熱多孔質層の形成部分１００ｃｍ²あたり１個以下である耐熱多孔質層を形成することができる。

耐熱多孔質層形成用組成物を塗布した樹脂多孔質膜の表面の領域のうち、耐熱多孔質層が形成されている面積比率は、セパレータから耐熱多孔質層形成用組成物を塗布した部分を１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズで切り出したサンプルについて、塗布抜けや塗布ハジキ部などを除いて耐熱多孔質層が良好に形成されている面積を求め、サンプルの面積（すなわち、樹脂多孔質膜の面積）である１００ｃｍ²で除して百分率で表すことにより求められる値である。

また、耐熱多孔質層に存在する直径３ｍｍ以上のピンホールの、耐熱多孔質層の形成部分１００ｃｍ²あたりの個数は、セパレータから耐熱多孔質層を形成した部分を１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズで切り出したサンプルについて、耐熱多孔質層が直径３ｍｍ以上の大きさで抜けている箇所の個数をカウントすることにより求められる値である。

本発明のセパレータの厚み（総厚み）は、セパレータとして要求される機能（正極と負極とを良好に隔離する機能）を確保し、かつ電気化学素子のエネルギー密度の低下を抑える観点から、６〜５０μｍであることが好ましい。

また、セパレータに係る樹脂多孔質膜の厚みをＴａ（μｍ）、耐熱多孔質層の厚みをＴｂ（μｍ）としたとき、ＴａとＴｂとの比率Ｔａ／Ｔｂは、５以下であることが好ましく、４以下であることがより好ましく、また、１以上であることが好ましく、２以上であることがより好ましい。本発明のセパレータは、このように、樹脂多孔質膜の厚み比率を大きくし耐熱多孔質層を薄くしても、セパレータ全体の熱収縮を抑制することが可能であり、電気化学素子内において、セパレータの熱収縮による短絡の発生を高度に抑制することができる。セパレータにおいて、樹脂多孔質膜が複数存在する場合には、厚みＴａはその総厚みであり、耐熱多孔質層が複数存在する場合には、厚みＴｂはその総厚みである。

具体的な値で表現すると、樹脂多孔質膜の厚み（樹脂多孔質膜が複数存在する場合には、その総厚み）は、５μｍ以上であることが好ましく、また、３０μｍ以下であることが好ましい。そして、耐熱多孔質膜の厚み（耐熱多孔質層が複数存在する場合には、その総厚み）は、１μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上であることがより好ましく、４μｍ以上であることが更に好ましく、また、２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。樹脂多孔質膜が薄すぎると、特にシャットダウン特性を付与する場合には、かかる特性が弱くなる虞があり、厚すぎると、電気化学素子のエネルギー密度の低下を引き起こす虞があることに加えて、熱収縮しようとする力が大きくなり、セパレータ全体の熱収縮を抑える効果が小さくなる虞がある。また、耐熱多孔質層が薄すぎると、セパレータ全体の熱収縮を抑制する効果が小さくなる虞があり、厚すぎると、セパレータ全体の厚みの増大を引き起こしてしまう。

セパレータ全体の空孔率としては、電解液の保液量を確保してイオン透過性を良好にする観点から、乾燥した状態で、３０％以上であることが好ましい。一方、セパレータの強度の確保と内部短絡の防止の観点から、セパレータの空孔率は、乾燥した状態で、７０％以下であることが好ましい。多層多孔質膜の空孔率：Ｐ（％）は、多層多孔質膜の厚み、面積あたりの質量、構成成分の密度から、下記（１）式を用いて各成分ｉについての総和を求めることにより計算できる。

Ｐ＝１００−（Σａ_i／ρ_i）×（ｍ／ｔ） （１）

ここで、前記式中、ａ_i：質量％で表した成分ｉの比率、ρ_i：成分ｉの密度（ｇ／ｃｍ³）、ｍ：セパレータの単位面積あたりの質量（ｇ／ｃｍ²）、ｔ：セパレータの厚み（ｃｍ）である。

また、前記（１）式において、ｍを樹脂多孔質膜の単位面積あたりの質量（ｇ／ｃｍ²）とし、ｔを樹脂多孔質膜の厚み（ｃｍ）とすることで、前記（１）式を用いて樹脂多孔質膜の空孔率：Ｐａ（％）を求めることもできる。この方法により求められる樹脂多孔質膜の空孔率は、３０〜７０％であることが好ましい。

更に、前記（１）式において、ｍを耐熱多孔質層の単位面積あたりの質量（ｇ／ｃｍ²）とし、ｔを耐熱多孔質層の厚み（ｃｍ）とすることで、前記（１）式を用いて耐熱多孔質層の空孔率：Ｐｂ（％）を求めることもできる。この方法により求められる耐熱多孔質層の空孔率は、２０〜６０％であることが好ましい。

本発明のセパレータは、樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層との１８０°での剥離強度が、０．５Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましく、１．０Ｎ／ｃｍ以上であることがより好ましい。樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層との剥離強度が前記の値を満たす場合には、耐熱多孔質層の作用によるセパレータ全体の熱収縮を抑制する作用がより良好となり、このセパレータを用いた電気化学素子の安全性が更に向上する。樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層との１８０°での剥離強度の上限値は、通常、５Ｎ／ｃｍ程度である。

本明細書でいうセパレータにおける樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層との１８０°での剥離強度は、以下の方法により測定される値である。先ず、セパレータから長さ５ｃｍ×幅２ｃｍのサイズの試験片を切り出し、その耐熱多孔質層の表面の、片端から２ｃｍ×２ｃｍの領域に粘着テープを貼り付ける。粘着テープのサイズは、幅２ｃｍで、長さは５ｃｍ程度としておき、粘着テープの片端とセパレータの片端とが揃うように粘着テープを貼り付ける。その後、引張試験機を用い、粘着テープを貼り付けたセパレータ試験片の、セパレータの片端側（粘着テープを貼り付けた端側とは反対の端側）と、粘着テープの片端側（セパレータに貼り付けた端側とは反対の端側）とを把持して、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り、耐熱多孔質層が剥離したときの強度を測定する。図２に、引張試験機（図示しない）によって引っ張った状態のセパレータ試験片の側面の様子を模式的に示す。図２中、３がセパレータ、３ａが樹脂多孔質膜、３ｂが耐熱多孔質層、７が粘着テープであり、図２中の矢印が引張方向である。

セパレータにおける樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層との１８０°での剥離強度を前記の値とするには、樹脂多孔質膜の表面張力（濡れ指数）Ａおよび耐熱多孔質層形成用組成物の表面張力Ｂを前記の値とし、更に表面張力（濡れ指数）Ａと表面張力Ｂとが前記の関係を満たすように調整するとともに、耐熱多孔質層形成用組成物における界面活性剤の含有量を前記の値とすればよい。

次に、本発明の電気化学素子について説明する。本発明の電気化学素子は、本発明のセパレータを用いていれば、その他の構成および構造については特に制限はなく、従来から知られている非水電解液を有する各種電気化学素子、例えば、リチウムイオン電池（一次電池および二次電池）、ポリマーリチウム電池、電気二重層キャパシタなどとすることができる。特に、本発明の電気化学素子は、高温での安全性が要求される用途に好適に適用できる。

以下、本発明の電気化学素子の一例として、リチウムイオン二次電池への適用について詳述する。リチウムイオン二次電池の形態としては、スチール缶やアルミニウム缶などを外装缶として使用した角筒形や円筒形などの筒形電池などが挙げられる。また、金属を蒸着したラミネートフィルムを外装体としたソフトパッケージ電池とすることもできる。

正極としては、従来の非水電解質電池に用いられている正極であれば特に制限はない。正極は、例えば、正極活物質に導電助剤（カーボンブラックなどの炭素材料など）やＰＶＤＦなどのバインダなどを適宜添加した正極合剤を、正極集電体の両面に塗布して正極合剤層を形成することにより作製できる。

正極活物質としては、例えば、Ｌｉ_1+xＭＯ₂（−０．１＜ｘ＜０．１、Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎなど）で表されるリチウム含有遷移金属酸化物；ＬｉＭ_xＭｎ_2-xＯ₄（Ｍ：Ｌｉ、Ｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｒｕ、Ｒｈから選ばれる少なくとも１種、０．０１≦ｘ≦０．５）で表されるスピネル型リチウムマンガン複合酸化物；オリビン型ＬｉＭＰＯ₄（Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ）；ＬｉＭｎ_0.5Ｎｉ_0.5Ｏ₂；Ｌｉ_(1+a)Ｍｎ_xＮｉ_yＣｏ_(1-x-y)Ｏ₂（−０．１＜ａ＜０．１、０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５）；などを用いることができる。

正極集電体としては、アルミニウムなどの金属の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、厚みが１０〜３０μｍのアルミニウム箔が好適に用いられる。

正極側のリード部は、通常、正極作製時に、正極集電体の一部に正極合剤層を形成せずに正極集電体の露出部を残し、そこをリード部とすることによって設けられる。ただし、正極側のリード部は必ずしも当初から正極集電体と一体化されたものであることは要求されず、正極集電体にアルミニウム製の箔などを後から接続することによって設けても良い。

負極としては、従来の非水電解質電池に用いられている負極であれば特に制限はない。負極は、例えば、負極活物質に導電助剤（カーボンブラックなどの炭素材料など）やＰＶＤＦなどのバインダなどを適宜添加した負極合剤を、負極集電体の両面に塗布して負極合剤層を形成することにより作製できる。

負極活物質としては、例えば、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、炭素繊維などの、リチウムを吸蔵、放出可能な炭素系材料の１種または２種以上の混合物や、リチウム含有窒化物、またはリチウム酸化物などのリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物などを用いることができる。

また、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｉｎなどの元素およびその合金、またはリチウム金属やリチウム／アルミニウム合金も負極活物質として用いることができる。これらの各種合金やリチウム金属などの金属を負極活物質として用いる場合には、その金属の箔を単独で用いて負極を形成してもよく、また、その金属を負極集電体上に配置して負極を形成してもよい。

負極集電体を用いる場合には、負極集電体としては、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、銅箔が用いられる。この負極集電体は、高エネルギー密度の電池を得るために負極全体の厚みを薄くする場合、厚みの上限は３０μｍであることが好ましく、また、下限は５μｍであることが望ましい。

負極側のリード部も、正極側のリード部と同様に、通常、負極作製時に、負極集電体の一部に負極合剤層を形成せずに負極集電体の露出部を残し、そこをリード部とすることによって設けられる。ただし、この負極側のリード部は必ずしも当初から負極集電体と一体化されたものであることは要求されず、負極集電体に銅製の箔などを後から接続することによって設けてもよい。

電極は、前記の正極と前記の負極とを、本発明のセパレータを介して積層した積層電極体や、更にこれを巻回した巻回電極体の形態で用いることができる。

リチウムイオン二次電池に係る非水電解液としては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、プロピオン酸メチル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、エチレングリコールサルファイト、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、２−メチル−テトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどの１種のみからなる有機溶媒、または２種以上の混合溶媒に、例えば、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＳｂＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣＦ₃ＣＯ₂、Ｌｉ₂Ｃ₂Ｆ₄（ＳＯ₃）₂、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂、ＬｉＣ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃、ＬｉＣ_nＦ_2n+1ＳＯ₃（２≦ｎ≦７）、ＬｉＮ（ＲｆＯＳＯ₂）₂〔ここでＲｆはフルオロアルキル基〕などのリチウム塩から選ばれる少なくとも１種を溶解させることによって調製したものが使用される。このリチウム塩の非水電解液中の濃度としては、０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌとすることが好ましく、０．９〜１．２５ｍｏｌ／Ｌとすることがより好ましい。

また、前記の有機溶媒の代わりに、エチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、へプチル−トリメチルアンモニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、ピリジニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、グアジニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミドといった常温溶融塩を用いることもできる。

更に、前記の非水電解液にＰＶＤＦ、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体、主鎖あるいは側鎖にエチレンオキシド鎖を含む架橋ポリマー、架橋したポリ（メタ）アクリル酸エステルといったゲル電解質を形成可能なホストポリマーを用いてゲル化した電解質を用いることもできる。

本発明の電気化学素子は、従来から知られている非水電解液を有する電気化学素子が用いられている各種用途と同じ用途に適用することができる。

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。

以下の実施例および比較例における各測定は、以下のようにして行った。耐熱多孔質層形成用スラリー（耐熱多孔質層形成用組成物）の表面張力Ｂは、協和界面科学社製の全自動表面張力計「ＣＢＶＰ−Ｚ」を用いて測定した。樹脂多孔質膜の表面張力Ａ（濡れ指数（ｍＮ／ｍ））は、ＪＩＳ Ｋ−６７６８に準拠する方法で測定した。樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層との１８０°での剥離強度は、粘着テープに日東電工社製の両面接着テープ「Ｎｏ．５０１１Ｎ」を用いて、前記の方法により測定した。

また、セパレータの熱収縮率は、以下の方法により測定した。先ず、セパレータのＭＤ方向、ＴＤ方向をそれぞれ５ｃｍ、１０ｃｍとした短冊状のサンプル片を切り取った。ここで、ＭＤ方向とは樹脂多孔質膜の作製の際の機械方向であり、ＴＤ方向はＭＤ方向に垂直な方向である。このサンプルについて、ＭＤ方向、ＴＤ方向の中心で交差するように、ＭＤ方向、ＴＤ方向に平行にそれぞれ３ｃｍずつの直線を油性マジックでマークを付した。それぞれの直線の中心は、これらの直線の交差点とした。このサンプルを恒温槽に吊るし、槽内温度を５℃／分の割合で温度上昇させ、１５０℃に到達後、１５０℃で１時間温度を保ち、１５０℃で１時間経過後のＭＤ方向・ＴＤ方向のそれぞれのマークの長さを測定した。そして、加熱前と加熱後のそれぞれのマークの長さから、ＭＤ方向およびＴＤ方向の熱収縮率を測定した。

（実施例１）
有機バインダであるＳＢＲのエマルジョン（固形分比率４０質量％）：３００ｇと、水：４０００ｇとを容器に入れ、均一に分散するまで室温で攪拌した。この分散液に耐熱温度が１５０℃以上の耐熱性微粒子であるベーマイト粉末（板状、平均粒径１μｍ、アスペクト比１０）：４０００ｇを４回に分けて加え、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース水溶液（固形分として、耐熱性微粒子１００質量部に対して１質量部）を添加し、ディスパーにより２８００ｒｐｍで５時間攪拌して均一なスラリーを調製した。このスラリーにフッ素系界面活性剤であるパーフルオロオクタンスルフォン酸を、水１００質量部に対して０．１質量部添加して、耐熱多孔質層形成用スラリーを得た。この耐熱多孔質層形成用スラリーを、樹脂多孔質膜であるＰＥ製多孔質膜（厚み１２μｍ）上にグラビアコーターを用いて塗布した後、乾燥して、樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層との２層構造の厚み１６μｍのセパレータを得た。ここで、樹脂多孔質膜として使用したＰＥ製多孔質膜の表面張力（濡れ指数）Ａは３０ｍＮ／ｍであり、耐熱多孔質層形成用スラリーの表面張力Ｂは２１．５ｍＮ／ｍであった。

（実施例２）
界面活性剤をシリコーン系界面活性剤であるジメチルポリシロキサンポリオキシアルキレン共重合体に変更した以外は、実施例１と同様にして耐熱多孔質層形成用スラリーを調製し、このスラリーを用いた以外は実施例１と同様にしてセパレータを作製した。

（実施例３）
界面活性剤の添加量を水１００質量部に対して２．５質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして耐熱多孔質層形成用スラリーを調製し、このスラリーを用いた以外は実施例１と同様にしてセパレータを作製した。

（比較例１）
界面活性剤を使用しない以外は、実施例１と同様にして耐熱多孔質層形成用スラリーを調製し、このスラリーを用いた以外は実施例１と同様にしてセパレータを作製した。

（比較例２）
界面活性剤の添加量を水１００質量部に対して０．００５質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして耐熱多孔質層形成用スラリーを調製し、このスラリーを用いた以外は実施例１と同様にしてセパレータを作製した。

実施例１〜３および比較例１〜２のセパレータについて、その作製に使用した樹脂多孔質膜の表面張力（濡れ指数）Ａ、耐熱多孔質層形成用組成物の表面張力Ｂ、樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層との１８０°での剥離強度および熱収縮率を表１に示す。セパレータの熱収縮率は、ＭＤ方向の熱収縮率およびＴＤ方向の熱収縮率のうち、より大きい方の値を示している。また、表１には、前記の方法により測定した耐熱多孔質層形成用組成物を塗布した樹脂多孔質膜の表面の領域の面積のうち、耐熱多孔質層が形成されている面積比率（表１では「被覆率」と記載）、および耐熱多孔質層に存在する直径３ｍｍ以上のピンホールの、耐熱多孔質層の形成部分１００ｃｍ²あたりの個数（表１では「ピンホール個数」と記載）も併記する。

表１に示す通り、表面張力（濡れ指数）Ａおよび表面張力Ｂが適正値にあり、かつこれらの関係も適正な樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層形成用スラリーとを用いた実施例１〜３のセパレータは、耐熱多孔質層の被覆率が高く、ピンホールも認められず、耐熱多孔質層が良好に形成されている。

これに対し、表面張力Ｂが不適な耐熱多孔質層形成用スラリーを用いた比較例１〜２のセパレータでは、樹脂多孔質膜の表面に耐熱多孔質層形成用スラリーを塗布した際にハジキが発生して均一に塗布することができず、良好な性状の耐熱多孔質層を形成できていない。特に、界面活性剤を添加していない耐熱多孔質層形成用スラリーを用いて形成した比較例１のセパレータでは、ほとんど耐熱多孔質層が形成できず、剥離強度およびピンホール個数の測定はできなかった。

また、実施例１〜２のセパレータは、実施例３のセパレータに比べて剥離強度が大きい。これは、実施例１〜２のセパレータに使用した耐熱多孔質層形成用スラリーに添加した界面活性剤量が、実施例３のセパレータに使用したものよりも少ないためであると考えられる。また、実施例１〜２のセパレータは、実施例３のセパレータに比べて熱収縮率が小さいが、これは、樹脂多孔質膜と耐熱多孔質層との剥離強度が大きく、両層の密着性が高いために、樹脂多孔質膜の収縮が耐熱多孔質層によって良好に抑制されたためであると考えられる。

（実施例４）
＜正極の作製＞
正極活物質であるＬｉＣｏＯ₂：９０質量部、導電助剤であるアセチレンブラック：７質量部、およびバインダであるＰＶＤＦ：３質量部を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を溶剤として均一になるように混合して正極合剤含有ペーストを調製した。このペーストを、集電体となる厚さ１５μｍのアルミニウム箔の両面に、塗布長が表面２８０ｍｍ、裏面２１０ｍｍになるように間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、全厚が１５０μｍになるように正極合剤層の厚みを調整し、幅４３ｍｍになるように切断して正極を作製した。更に、この正極におけるアルミニウム箔の露出部に正極リード部を溶接した。

＜負極の作製＞
負極活物質である黒鉛：９５質量部と、バインダであるＰＶＤＦ：５質量部とを、ＮＭＰを溶剤として均一になるように混合して負極合剤含有ペーストを調製した。このペーストを、集電体となる厚さ１０μｍの銅箔の両面に、塗布長が表面２９０ｍｍ、裏面２３０ｍｍになるように間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、全厚が１４２μｍになるように負極合剤層の厚みを調整し、幅４５ｍｍになるように切断して負極を作製した。更に、この負極における銅箔の露出部に負極リード部を溶接した。

＜電池の組み立て＞
前記のようにして得た正極と負極とを、実施例１のセパレータを、その耐熱多孔質層が負極側に向くように介在させて重ね合わせ、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。得られた巻回電極体を押しつぶして扁平状にした後にラミネートフィルム製の外装体に入れ、非水電解液（エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートを体積比で１対２に混合した溶媒に、ＬｉＰＦ₆を濃度１．２ｍｏｌ／Ｌで溶解した溶液）を注入した後に、外装体の開口部を封止して電池を作製した。

（実施例５）
セパレータを実施例２のセパレータに変更した以外は、実施例４と同様にして電池を作製した。

（実施例６）
セパレータを実施例３のセパレータに変更した以外は、実施例４と同様にして電池を作製した。

（比較例３）
セパレータを比較例２のセパレータに変更した以外は、実施例４と同様にして電池を作製した。

実施例４〜６および比較例３の電池について、以下の充放電特性評価を行った。先ず、これらの電池について、２５℃、電流値１５０ｍＡで定電流充電し、電圧が４．２Ｖに達した時点で引き続き電圧４．２Ｖで定電圧充電する定電流／定電圧充電により初期充電を行った。充電の終止時間は１２時間とした。次に、充電後の各電池について、引き続き、電流値１５０ｍＡの定電流放電を行った。更に、その後の各電池について、−５℃で、電流値５００ｍＡで定電流充電し、電圧が４．２Ｖに達した時点で引き続き電圧４．２Ｖで定電圧充電する定電流／定電圧充電を行った。充電終止時間は２．５時間とした。

前記充電後の各電池を解体して負極表面を観察し、充電状態を判定したところ、実施例４〜６の電池ではリチウム金属の析出に由来する灰色の部分が殆ど無く、均一に充電できていたのに対し、比較例３の電池では、灰色の部分が多く見られ、セパレータに係る耐熱多孔質層の不均一さに起因して、充電状態が不均一であることが確認された。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上記以外の形態としても実施が可能である。本出願に開示された実施形態は一例であって、これらに限定はされない。本発明の範囲は、上述の明細書の記載よりも、添付されている請求の範囲の記載を優先して解釈され、請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更は、請求の範囲に含まれるものである。

１ 樹脂多孔質膜
２ ダイヘッド
３ セパレータ
３ａ 樹脂多孔質膜
３ｂ 耐熱多孔質層
４ バックロール
５ ターンロール
６ 乾燥ゾーン
７ 粘着テープ

Claims (14)

1. 熱可塑性樹脂を主成分とし親水化処理されていない樹脂多孔質膜の少なくとも片面に、耐熱性微粒子を主成分とし有機バインダを含む耐熱多孔質層を有する電気化学素子用セパレータであって、
   前記樹脂多孔質膜の表面張力（濡れ指数）Ａが、３５ｍＮ／ｍ以下であり、
   前記耐熱多孔質層が、水系の媒体を含み、かつ表面張力Ｂが２９ｍＮ／ｍ未満の耐熱多孔質層形成用組成物を乾燥させることにより形成されたものであり、
   前記耐熱多孔質層形成用組成物は、界面活性剤を含有しており、
   前記表面張力（濡れ指数）Ａと前記表面張力Ｂとの関係が、Ａ＞Ｂであり、前記樹脂多孔質膜と前記耐熱多孔質層との１８０°での剥離強度が、１．０Ｎ／ｃｍ以上であることを特徴とする電気化学素子用セパレータ。
2. 前記耐熱性微粒子の含有量が、前記耐熱多孔質層の構成成分の全体積中、８０体積％以上である請求項１に記載の電気化学素子用セパレータ。
3. 前記耐熱多孔質層形成用組成物は、前記媒体１００質量部に対して０．０１〜１質量部の界面活性剤を含有している請求項１に記載の電気化学素子用セパレータ。
4. 前記界面活性剤が、炭化水素系界面活性剤、フッ素系界面活性剤およびシリコーン系界面活性剤よりなる群から選択される少なくとも１種である請求項１または３に記載の電気化学素子用セパレータ。
5. 前記界面活性剤が、前記樹脂多孔質膜の、前記耐熱多孔質層が形成された面とは反対側の表面には存在していない請求項１、３または４に記載の電気化学素子用セパレータ。
6. 前記耐熱多孔質層形成用組成物を塗布した前記樹脂多孔質膜の表面の領域の面積のうち、９５％以上において前記耐熱多孔質層が形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータ。
7. 前記耐熱多孔質層に存在する直径３ｍｍ以上のピンホールが、前記耐熱多孔質層の形成部分１００ｃｍ²あたり１個以下である請求項１〜６のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータ。
8. 前記熱可塑性樹脂は、融点が１００〜１４０℃のポリオレフィンである請求項１〜７のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータ。
9. 正極、負極、セパレータおよび非水電解液を含む電気化学素子であって、
   前記セパレータが、請求項１〜８のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータであることを特徴とする電気化学素子。
10. 熱可塑性樹脂を主成分とし親水化処理されていない樹脂多孔質膜の少なくとも片面に、耐熱性微粒子を主成分とし有機バインダを含む耐熱多孔質層を有する電気化学素子用セパレータを製造する方法であって、
    表面張力（濡れ指数）Ａが３５ｍＮ／ｍ以下の樹脂多孔質膜を準備する工程と、
    水系の媒体を含み、前記媒体１００質量部に対して０．０１〜１質量部の界面活性剤を含有し、かつ表面張力Ｂが２９ｍＮ／ｍ未満の耐熱多孔質層形成用組成物を、前記樹脂多孔質膜の表面に塗布し、乾燥して耐熱多孔質層を形成する工程とを含み、
    前記表面張力（濡れ指数）Ａと前記表面張力Ｂとの関係を、Ａ＞Ｂとすることを特徴とする電気化学素子用セパレータの製造方法。
11. 前記耐熱多孔質層形成用組成物は、前記媒体１００質量部に対して０．５質量部以下の界面活性剤を含有している請求項１０に記載の電気化学素子用セパレータの製造方法。
12. 前記界面活性剤が、炭化水素系界面活性剤、フッ素系界面活性剤およびシリコーン系界面活性剤よりなる群から選択される少なくとも１種である請求項１０または１１に記載の電気化学素子用セパレータの製造方法。
13. 前記界面活性剤が、前記樹脂多孔質膜の、前記耐熱多孔質層が形成された面とは反対側の表面には存在していない請求項１０〜１２のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータの製造方法。
14. 前記熱可塑性樹脂は、融点が１００〜１４０℃のポリオレフィンである請求項１０〜１３のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータの製造方法。

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