JP5837437B2 - Nonaqueous secondary battery separator and nonaqueous secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は非水系二次電池用セパレータおよび非水系二次電池に関するものである。   The present invention relates to a separator for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery.

リチウムイオン二次電池に代表されるような非水系二次電池は、ノートパソコン、携帯電話、デジタルカメラ、カムコーダなどの携帯用電子機器の電源として広く用いられている。更に近年においてこれらの電池は高エネルギー密度を有するという特徴から自動車などへの適用も検討されている。   Non-aqueous secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are widely used as power sources for portable electronic devices such as notebook computers, mobile phones, digital cameras, and camcorders. Further, in recent years, these batteries have been studied for application to automobiles and the like because of their high energy density.

携帯用電子機器の小型化・軽量化に伴い、非水系二次電池の外装の簡素化がなされてきている。当初は外装としてステンレス製の電池缶が用いられていたが、アルミ缶製の外装が開発され、さらには現在ではアルミラミネートパック製のソフトパック外装も開発されている。アルミラミネート製のソフトパック外装の場合、外装が柔らかいため、充放電に伴って電極とセパレータとの間に隙間が形成される場合があり、サイクル寿命が悪くなるという技術的課題がある。この課題を解決するという観点から、電極とセパレータを接着する技術が重要であり、多くの技術的提案がなされている。   With the reduction in size and weight of portable electronic devices, the exterior of non-aqueous secondary batteries has been simplified. Initially, stainless steel battery cans were used as the exterior, but aluminum can exteriors have been developed, and now soft pack exteriors made of aluminum laminate packs have also been developed. In the case of an aluminum laminate-made soft pack exterior, since the exterior is soft, a gap may be formed between the electrode and the separator along with charge and discharge, and there is a technical problem that the cycle life is deteriorated. From the viewpoint of solving this problem, a technique for bonding an electrode and a separator is important, and many technical proposals have been made.

その1つの提案として、従来のセパレータであるポリオレフィン微多孔膜にポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる多孔質層(以下、接着性多孔質層ともいう)を成形したセパレータを用いる技術が知られている(例えば特許文献1参照)。接着性多孔質層は、電解液を含んだ状態で電極に重ねて熱プレスすると、電極とセパレータを良好に接合させることができ、接着剤として機能し得る。そのため、ソフトパック電池のサイクル寿命を改善することができる。   As one of the proposals, a technique is known that uses a separator in which a porous layer made of a polyvinylidene fluoride resin (hereinafter also referred to as an adhesive porous layer) is formed on a polyolefin microporous film, which is a conventional separator ( For example, see Patent Document 1). When the adhesive porous layer is hot-pressed over the electrode in a state containing the electrolytic solution, the electrode and the separator can be satisfactorily bonded and can function as an adhesive. Therefore, the cycle life of the soft pack battery can be improved.

また、従来の金属缶外装を用いて電池を作製する場合、電極とセパレータを重ね合わせた状態で捲回して電池素子を作製し、この素子を電解液と共に金属缶外装内に封入して、電池を作製する。一方、上述した特許文献1のようなセパレータを用いてソフトパック電池を作製する場合は、上記の金属缶外装の電池と同様にして電池素子を作製し、これを電解液と共にソフトパック外装内に封入して、最後に熱プレス工程を加えて、電池を作製する。よって、上記のような接着性多孔質層を有したセパレータを用いる場合、上記の金属缶外装の電池と同様にして電池素子を作製できるため、従来の金属缶外装電池の製造工程に対し大幅な変更を加える必要がない、というメリットもある。   Further, when a battery is manufactured using a conventional metal can exterior, a battery element is manufactured by winding the electrode and the separator in an overlapped state, and the element is enclosed in the metal can exterior together with an electrolytic solution. Is made. On the other hand, when producing a soft pack battery using the separator as in Patent Document 1 described above, a battery element is produced in the same manner as the battery with the above metal can, and this is put together with the electrolyte in the soft pack exterior. A battery is produced by encapsulating and finally adding a hot press process. Therefore, in the case of using the separator having the adhesive porous layer as described above, a battery element can be produced in the same manner as the battery with the above metal can outer case. There is also an advantage that no change is required.

例えば、特許文献1では十分な接着性の確保とイオン透過性の両立という観点からポリフッ化ビニリデン系樹脂層の多孔構造と厚みに着眼した技術提案がなされている。
別の提案として、網目状支持体を内包し、電解液に膨潤し該電解液を保持する有機高分子からなる多孔膜からなるセパレータを用いる技術が知られている(特許文献2及び3参照)。また、特許文献4〜6では、電極との接着性の改善等の観点から、2種類のポリフッ化ビニリデン系樹脂を組み合わせて接着性多孔質層を形成する技術が開示されている。
For example, Patent Document 1 proposes a technical proposal focusing on the porous structure and thickness of a polyvinylidene fluoride resin layer from the viewpoint of ensuring sufficient adhesiveness and ion permeability.
As another proposal, a technique using a separator made of a porous film made of an organic polymer that encloses a mesh-like support and swells in an electrolyte and holds the electrolyte (see Patent Documents 2 and 3) is known. . Patent Documents 4 to 6 disclose a technique for forming an adhesive porous layer by combining two types of polyvinylidene fluoride resins from the viewpoint of improving adhesion to an electrode.

特開2003−086162号公報JP 2003-086162 A 国際公開第01/067536号パンフレットInternational Publication No. 01/067536 Pamphlet 国際公開第04/019433号パンフレットInternational Publication No. 04/019433 Pamphlet 特開2005−019157号公報JP 2005-019157 A 特開2004−111160号公報JP 2004-111160 A 特開2005−056800号公報JP 2005-056800 A

ところで、一般的な非水系二次電池の正極あるいは負極は、集電体と、この集電体上に形成された電極活物質およびバインダー樹脂を含む活物質層から構成されている。そして、上述した接着性多孔質層は、熱プレスによって電極と接合させた場合、電極中のバインダー樹脂に対して接着する。そのため、より良好な接着性を確保するためには、電極内のバインダー樹脂の量は多い方が好ましい。   By the way, the positive electrode or negative electrode of a general non-aqueous secondary battery is comprised from the electrical power collector and the active material layer containing the electrode active material and binder resin which were formed on this electrical power collector. And the adhesive porous layer mentioned above adhere | attaches with respect to the binder resin in an electrode, when making it join with an electrode by hot press. Therefore, in order to ensure better adhesiveness, it is preferable that the amount of the binder resin in the electrode is large.

しかしながら、電池のエネルギー密度をより高めるためには、電極中の活物質の含有量を高める必要があり、バインダー樹脂の含有量は少ない方が好ましい。そのため、従来技術において十分な接着性を確保するためには、より高い温度や高い圧力といった厳しい条件で熱プレスを行う必要があった。そして、従来技術においては、そのような厳しい条件で熱プレスした場合、ポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる接着性多孔質層の多孔構造が潰れてしまう問題があった。そのため、熱プレス工程後のイオン透過性が十分でなくなり、良好な電池特性を得るのが困難であった。   However, in order to further increase the energy density of the battery, it is necessary to increase the content of the active material in the electrode, and it is preferable that the content of the binder resin is small. Therefore, in order to ensure sufficient adhesion in the prior art, it is necessary to perform hot pressing under severe conditions such as higher temperature and higher pressure. And in the prior art, when it hot-presses on such severe conditions, there existed a problem that the porous structure of the adhesive porous layer which consists of a polyvinylidene fluoride resin will be crushed. For this reason, the ion permeability after the hot pressing step is insufficient, and it is difficult to obtain good battery characteristics.

また、従来は電極に用いるバインダー樹脂はポリフッ化ビニリデン系樹脂が一般的だったのに対し、近年はスチレン−ブタジエンゴムを適用する場合も増えてきている。このようなスチレン−ブタジエンゴムを用いた電極に対しては、従来の接着性多孔質層を備えたセパレータでは、イオン透過性と接着性を両立して十分な電池特性を得ることが難しかった。   Conventionally, the binder resin used for the electrode is generally a polyvinylidene fluoride resin, but in recent years, the use of styrene-butadiene rubber has been increasing. For an electrode using such a styrene-butadiene rubber, it has been difficult to obtain sufficient battery characteristics while achieving both ion permeability and adhesiveness in a separator having a conventional adhesive porous layer.

例えば、特許文献1の構成ではポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる多孔質層の空孔率が50〜90%と非常に高い空孔率となっているが、このような構成は前述のような接着工程の厳しい接着条件に対して力学物性が不十分であるという課題がある。さらに表面構造は孔径0.05〜10μmの孔が点在している構成であるが、このような不均一な表面構造では、電極との接着性、イオン透過性、および電池のサイクル特性を両立させることが難しくなってきているのが現状である。   For example, in the configuration of Patent Document 1, the porosity of the porous layer made of polyvinylidene fluoride resin is as high as 50 to 90%. There is a problem that the mechanical properties are insufficient with respect to the severe bonding conditions of the process. Furthermore, the surface structure has a structure in which holes having a pore diameter of 0.05 to 10 μm are scattered. With such a non-uniform surface structure, compatibility with the electrode, ion permeability, and cycle characteristics of the battery are compatible. The current situation is that it is becoming difficult to make it happen.

また、特許文献2と3では、網目状支持体として耐熱性ポリマーからなる不織布を使用し、電解液に膨潤し、かつ電解液を保持する有機高分子としてポリフッ化ビニリデンを主体に使用したセパレータが記載されているが、接着性についての議論はない。
また、特許文献4〜6の構成では、接着性多孔質層の表面が緻密膜であり、同層の内部ではこれよりも大きな粗大孔が形成された、いわゆるフィンガースキン構造となっている。この構造の場合、接着性多孔質層の表面が緻密なので電極との接着性は確保できるが、表面部分でのイオンの移動が困難であり、また、多孔質層全体として不均一な孔構造であるためイオンの移動も不均一となり、電池の性能が十分に得られない場合がある。
In Patent Documents 2 and 3, there is a separator that uses a nonwoven fabric made of a heat-resistant polymer as a network support, swells in an electrolytic solution, and mainly uses polyvinylidene fluoride as an organic polymer that holds the electrolytic solution. Although described, there is no discussion of adhesion.
Moreover, in the structure of patent documents 4-6, the surface of the adhesive porous layer is a dense film | membrane, and it has what is called a finger skin structure in which the coarse pore larger than this was formed in the inside of the same layer. In the case of this structure, the surface of the adhesive porous layer is dense so that adhesion to the electrode can be ensured, but it is difficult for ions to move on the surface portion, and the entire porous layer has a non-uniform pore structure. Therefore, the movement of ions becomes non-uniform, and the battery performance may not be sufficiently obtained.

このような背景から、本発明は従来のものに比べて電極との接着性に優れ、電極と接着した後にも十分なイオン透過性を確保でき、さらに、熱プレスにも十分に耐え得る力学的物性と均一な多孔質構造を有する接着性多孔質層を備えた非水系二次電池用セパレータを提供することを目的とする。   From such a background, the present invention is superior in adhesion to the electrode compared to the conventional one, can secure sufficient ion permeability even after being bonded to the electrode, and can sufficiently withstand heat press. It aims at providing the separator for non-aqueous secondary batteries provided with the adhesive porous layer which has a physical property and a uniform porous structure.

本発明は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用する。
1. 不織布基材と、この基材の少なくとも表面に形成され、かつポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む接着性多孔質層と、を備えた非水系二次電池用セパレータであって、前記接着性多孔質層は、(1)フッ化ビニリデンおよびヘキサフロロプロピレンを共重合成分として含み、かつ、ヘキサフロロプロピレンの含有量が1.5mol%以下であるポリフッ化ビニリデン系樹脂Aと、(2)フッ化ビニリデンおよびヘキサフロロプロピレンを共重合成分として含み、かつ、ヘキサフロロプロピレンの含有量が1.5mol%超であるポリフッ化ビニリデン系樹脂Bと、を含み、前記セパレータは、空孔率が50〜70%であり、前記接着性多孔質層は、平均孔径が1〜200nmであることを特徴とする非水系二次電池用セパレータ。
2. 前記接着性多孔質層は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂Aが15〜85重量部とポリフッ化ビニリデン系樹脂Bが85〜15重量部とからなることを特徴とする上記1に記載の非水系二次電池用セパレータ。
3. 前記接着性多孔質層の重量が3〜10g/mであることを特徴とする上記1または2いずれかに記載の非水系二次電池用セパレータ。
4. 上記1〜3のいずれかに記載のセパレータを用いた非水系二次電池。
5. 電極とセパレータが接着されており、アルミラミネートフィルム外装となっていることを特徴とする上記4記載の非水系二次電池。
The present invention adopts the following configuration in order to solve the above problems.
1. A separator for a non-aqueous secondary battery, comprising: a nonwoven fabric substrate; and an adhesive porous layer formed on at least a surface of the substrate and containing a polyvinylidene fluoride resin, wherein the adhesive porous layer (1) a polyvinylidene fluoride resin A containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as a copolymerization component and having a hexafluoropropylene content of 1.5 mol% or less, and (2) vinylidene fluoride and And a polyvinylidene fluoride resin B containing hexafluoropropylene as a copolymerization component and having a hexafluoropropylene content of more than 1.5 mol%, and the separator has a porosity of 50 to 70%. The non-aqueous secondary battery separator is characterized in that the adhesive porous layer has an average pore diameter of 1 to 200 nm.
2. 2. The non-aqueous secondary layer according to 1, wherein the adhesive porous layer comprises 15 to 85 parts by weight of the polyvinylidene fluoride resin A and 85 to 15 parts by weight of the polyvinylidene fluoride resin B. 3. Battery separator.
3. 1 or 2 above nonaqueous secondary battery separator according to any one, characterized in that the weight of the adhesive porous layer is 3 to 10 g / m 2.
4). The non-aqueous secondary battery using the separator in any one of said 1-3.
5. 5. The nonaqueous secondary battery as described in 4 above, wherein the electrode and the separator are bonded to form an aluminum laminate film exterior.

本発明によれば、従来のものに比べて電極との接着性に優れ、電極と接着した後にも十分なイオン透過性を確保でき、さらに、熱プレスにも十分に耐え得る力学的物性と均一な多孔質構造を有する接着性多孔質層を備えた非水系二次電池用セパレータを提供することができる。このような本発明のセパレータを用いれば、エネルギー密度が高く、高性能なアルミラミネートパック外装の非水系二次電池を提供することが可能となる。   According to the present invention, the adhesion to the electrode is superior to that of the conventional one, sufficient ion permeability can be secured even after bonding with the electrode, and further, the mechanical properties and uniformity that can sufficiently withstand hot pressing. It is possible to provide a separator for a non-aqueous secondary battery including an adhesive porous layer having a simple porous structure. By using such a separator of the present invention, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery having a high energy density and a high performance aluminum laminate pack exterior.

本発明の非水系二次電池用セパレータは、不織布基材と、この基材の少なくとも表面に形成され、かつポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む接着性多孔質層と、を備えた非水系二次電池用セパレータであって、前記接着性多孔質層は、(1)フッ化ビニリデンおよびヘキサフロロプロピレンを共重合成分として含み、かつ、ヘキサフロロプロピレンの含有量が1.5mol%以下であるポリフッ化ビニリデン系樹脂Aと、(2)フッ化ビニリデンおよびヘキサフロロプロピレンを共重合成分として含み、かつ、ヘキサフロロプロピレンの含有量が1.5mol%超であるポリフッ化ビニリデン系樹脂Bと、を含み、前記セパレータは、空孔率が50〜70%であり、前記接着性多孔質層は、平均孔径が1〜200nmであることを特徴とする。以下、本発明について詳細に説明する。なお、以下において数値範囲で「〜」と示したものは、上限値および下限値を含む数値範囲であることを意味する。   A separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention is a non-aqueous secondary battery comprising a nonwoven fabric substrate and an adhesive porous layer formed on at least the surface of the substrate and containing a polyvinylidene fluoride resin. The adhesive porous layer comprises (1) polyvinylidene fluoride containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as copolymerization components, and the hexafluoropropylene content is 1.5 mol% or less. A resin A, and (2) a polyvinylidene fluoride resin B containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as copolymerization components, and having a hexafluoropropylene content of more than 1.5 mol%, The separator has a porosity of 50 to 70%, and the adhesive porous layer has an average pore diameter of 1 to 200 nm. Hereinafter, the present invention will be described in detail. In addition, what was shown as "-" in the numerical range below means that it is a numerical range including an upper limit value and a lower limit value.

[不織布基材]
本発明において、不織布基材を構成する材料はポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート等のポリエステル系材料、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系材料、ポリフェニレンスルフィド、芳香族ポリアミドやポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、及びポリエーテルイミド等の耐熱性高分子、あるいはこれらの混合物を使用することができる。特に、不織布としてはポリエステル系材料を主成分としたものが好ましい。ここで主成分とは、不織布基材においてポリエステル系材料が50重量%以上を占めることを意味し、残部としてポリオレフィン系材料等を混合して含ませることができる。中でも、ポリエチレンテレフタラート、またはポリエチレンテレフタラートとポリオレフィン系材料の混合が好適である。
[Nonwoven fabric substrate]
In the present invention, the material constituting the nonwoven fabric substrate is a polyester-based material such as polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate, a polyolefin-based material such as polyethylene or polypropylene, polyphenylene sulfide, aromatic polyamide or polyimide, polyethersulfone, polysulfone, Heat-resistant polymers such as polyether ketone and polyether imide, or a mixture thereof can be used. In particular, the nonwoven fabric is preferably composed mainly of a polyester material. Here, the main component means that the polyester-based material occupies 50% by weight or more in the nonwoven fabric substrate, and a polyolefin-based material or the like can be mixed and included as the balance. Among these, polyethylene terephthalate or a mixture of polyethylene terephthalate and a polyolefin-based material is preferable.

本発明においては、不織布基材として、不織布基材に機能層を積層した複合不織布基材を採用することもできる。このような複合不織布基材は、機能層によってさらなる機能付加が可能となる点で好ましい。機能層としては、例えば耐熱性を付与するという観点では、耐熱性樹脂からなる多孔質層や、耐熱性樹脂および無機フィラーからなる多孔質層を用いることができる。耐熱性樹脂としては、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、およびポリエーテルイミドから選ばれる1種または2種以上の耐熱性高分子が挙げられる。無機フィラーとしては、アルミナ等の金属酸化物や、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物等を好適に使用できる。なお、複合化の手法としては、多孔性シートに機能層をコーティングする方法、接着剤で接合する方法、熱圧着する方法等が挙げられる。   In this invention, the composite nonwoven fabric base material which laminated | stacked the functional layer on the nonwoven fabric base material can also be employ | adopted as a nonwoven fabric base material. Such a composite nonwoven fabric substrate is preferable in that a further function can be added by the functional layer. As the functional layer, for example, from the viewpoint of imparting heat resistance, a porous layer made of a heat resistant resin or a porous layer made of a heat resistant resin and an inorganic filler can be used. Examples of the heat resistant resin include one or more heat resistant polymers selected from aromatic polyamide, polyimide, polyethersulfone, polysulfone, polyetherketone, and polyetherimide. As the inorganic filler, a metal oxide such as alumina or a metal hydroxide such as magnesium hydroxide can be suitably used. Examples of the composite method include a method of coating a functional sheet on a porous sheet, a method of bonding with an adhesive, and a method of thermocompression bonding.

本発明において、不織布基材は、膜厚は5〜30μmの範囲が好適であり、10〜20μmがより好ましい。膜厚が5μmより薄いと十分な力学物性を得ることが困難となりハンドリング上の課題が生じる。膜厚が30μmより厚いと内部抵抗が高くなったりして電池性能の観点から好ましくない。イオン透過性の指標であるガーレ値(JIS P8117)は0〜500秒/100ccの範囲が好適である。500秒/100ccより大きいとイオン透過性が不十分で十分な電池特性が得られないことがある。また、突刺強度は50g以上のものが内部短絡防止、製造歩留まりの観点から適切である。   In the present invention, the nonwoven fabric substrate preferably has a film thickness in the range of 5 to 30 μm, more preferably 10 to 20 μm. If the film thickness is less than 5 μm, it will be difficult to obtain sufficient mechanical properties, causing problems in handling. If the film thickness is greater than 30 μm, the internal resistance increases, which is not preferable from the viewpoint of battery performance. The Gurley value (JIS P8117), which is an index of ion permeability, is preferably in the range of 0 to 500 seconds / 100 cc. If it exceeds 500 seconds / 100 cc, the ion permeability may be insufficient and sufficient battery characteristics may not be obtained. Further, a piercing strength of 50 g or more is appropriate from the viewpoint of preventing internal short circuit and manufacturing yield.

[ポリフッ化ビニリデン系樹脂]
本発明では、接着性多孔質層が、(1)フッ化ビニリデンおよびヘキサフロロプロピレンを共重合成分として含み、かつ、ヘキサフロロプロピレンの含有量が1.5mol%以下であるポリフッ化ビニリデン系樹脂Aと、(2)フッ化ビニリデンおよびヘキサフロロプロピレンを共重合成分として含み、かつ、ヘキサフロロプロピレンの含有量が1.5mol%超であるポリフッ化ビニリデン系樹脂Bと、を含むことが重要である。これら2種類のポリフッ化ビニリデン系樹脂を混合することによって、おのおの1種類のポリフッ化ビニリデン系樹脂を適用した場合に比べて、電極との接着性が格段に向上する。
[Polyvinylidene fluoride resin]
In the present invention, the adhesive porous layer comprises (1) a polyvinylidene fluoride resin A containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as a copolymerization component, and the hexafluoropropylene content is 1.5 mol% or less. And (2) a polyvinylidene fluoride-based resin B containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as a copolymerization component and having a hexafluoropropylene content of more than 1.5 mol%. . By mixing these two types of polyvinylidene fluoride resins, the adhesion to the electrodes is significantly improved compared to the case where one type of polyvinylidene fluoride resin is applied.

フッ化ビニリデンおよびヘキサフロロプロピレンを共重合成分として含むポリフッ化ビニリデン系樹脂において、ヘキサフロロプロピレンの共重合割合を増加させると電解液に膨潤しやすくなるから、前記ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bを用いた方が電極との接着性は向上する可能性が高い。しかしながら、ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bのみを適用した場合、電極との接着性は必ずしも高いものではなく、ヘキサフロロプロピレンの共重合割合を増加させるとむしろ接着性が低下する傾向も見受けられる。   In the polyvinylidene fluoride resin containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as a copolymerization component, if the copolymerization ratio of hexafluoropropylene is increased, the polyvinylidene fluoride resin B is used because it easily swells in the electrolyte. It is more likely that the adhesion with the electrode is improved. However, when only the polyvinylidene fluoride resin B is applied, the adhesiveness with the electrode is not necessarily high, and when the copolymerization ratio of hexafluoropropylene is increased, the adhesiveness tends to decrease.

ここで、セパレータの表面に存在する接着性多孔質層は電極と接着する層であるが、この接着性多孔質層の表面には、接着機能を有するポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる部分と、空孔の部分と、が存在する。ヘキサフロロプロピレン共重合割合が高いポリフッ化ビニリデン系樹脂Bのみで接着性多孔質層を形成した場合、空孔率が高く孔径も大きなモロホロジーが得られやすい。このように空孔率が高く孔径も大きな多孔質構造であると、ポリフッ化ビニリデン系樹脂部分の面積が減少し、かつ、接着箇所がまばらになる。これが、ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bのみでは十分な電極との接着機能が得られないことの要因であると考えられる。   Here, the adhesive porous layer present on the surface of the separator is a layer that adheres to the electrode. The surface of the adhesive porous layer includes a portion made of a polyvinylidene fluoride resin having an adhesive function, and an empty space. And a hole portion exists. When the adhesive porous layer is formed only with the polyvinylidene fluoride resin B having a high hexafluoropropylene copolymerization ratio, it is easy to obtain a morphology having a high porosity and a large pore diameter. When the porous structure has a high porosity and a large pore diameter as described above, the area of the polyvinylidene fluoride resin portion is reduced, and the bonded portions are sparse. This is considered to be a factor that only the polyvinylidene fluoride-based resin B cannot provide a sufficient adhesion function with the electrode.

逆にポリフッ化ビニリデン系樹脂Aのようにヘキサフロロプロピレンの共重合割合を少ない樹脂のみを用いた場合、イオン透過性を阻害しない程度で、空孔率や孔径が小さな多孔質構造を得ることができる。このような多孔質構造であれば、表面モロホロジーの観点からは電極との接着性が高くなるとも考えられる。しかしながら、この場合、ヘキサフロロプロピレンの共重合割合が少ないため電解液に対する膨潤性が乏しく、高い接着性を得ることは困難である。   Conversely, when only a resin having a small copolymerization ratio of hexafluoropropylene such as polyvinylidene fluoride resin A is used, a porous structure having a small porosity and a small pore diameter can be obtained without impairing ion permeability. it can. With such a porous structure, it is considered that the adhesion to the electrode is enhanced from the viewpoint of surface morphology. However, in this case, since the copolymerization ratio of hexafluoropropylene is small, the swelling property with respect to the electrolytic solution is poor, and it is difficult to obtain high adhesiveness.

そこで、本発明の場合は、ヘキサフロロプロピレンを1.5mol%超含む共重合割合が高いポリフッ化ビニリデン樹脂Bを含ませることで、電解液への膨潤性を確保することができる。そして、ヘキサフロロプロピレンが1.5mol%以下含まれる共重合割合が低いポリフッ化ビニリデン系樹脂Aを含ませることで、電極との接着に好適な表面モロホロジーを得ることが可能となる。そのような理由で、上述したポリフッ化ビニリデン系樹脂Aおよびポリフッ化ビニリデン系樹脂Bを混合して用いると、電極との接着性に相乗効果を生み、接着性を格段に高くすることが可能となる。   Therefore, in the case of the present invention, the swellability to the electrolytic solution can be ensured by including the polyvinylidene fluoride resin B having a high copolymerization ratio containing hexafluoropropylene exceeding 1.5 mol%. And it becomes possible to obtain the surface morphology suitable for adhesion | attachment with an electrode by including the polyvinylidene fluoride resin A with a low copolymerization ratio containing 1.5 mol% or less of hexafluoropropylene. For this reason, when the above-mentioned polyvinylidene fluoride resin A and polyvinylidene fluoride resin B are used in combination, a synergistic effect is produced in the adhesion to the electrode, and the adhesion can be remarkably increased. Become.

また、本発明では、ポリフッ化ビニリデン系樹脂Aはヘキサフロロプロピレンが1.5mol%以下含まれる必要がある。ポリフッ化ビニリデン系樹脂Aのヘキサフロロプロピレンの共重合割合が1.5mol%超となってしまうと、前述の表面モロホロジーを好適なものにすることが困難となり、十分な電極との接着性が得られない。なお、ポリフッ化ビニリデン系樹脂Aは、ヘキサフロロプロピレンの含有量が0%の場合、すなわちフッ化ビニリデン単独のホモポリマーであってもよい。   In the present invention, the polyvinylidene fluoride resin A needs to contain 1.5 mol% or less of hexafluoropropylene. When the copolymerization ratio of the hexafluoropropylene of the polyvinylidene fluoride resin A exceeds 1.5 mol%, it becomes difficult to make the aforementioned surface morphology suitable, and sufficient adhesion to the electrode is obtained. I can't. The polyvinylidene fluoride resin A may be a homopolymer of vinylidene fluoride alone when the content of hexafluoropropylene is 0%.

また、本発明では、ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bはヘキサフロロプロピレンが1.5mol%超含まれる必要がある。より好ましい範囲としては1.5〜50.0mol%である。ポリフッ化ビニリデン系樹脂Aのヘキサフロロプロピレンの共重合割合が1.5mol%より小さくなってしまうと、電解液に対する膨潤性が乏しく、高い接着性を得ることは困難である。ヘキサフロロプロピレンが50.0mol%超含まれる場合は、高接着性を発現させる表面モロホロジーを形成するために、ポリフッ化ビニリデン系樹脂Aの混合比が多いほうが好ましい。   In the present invention, the polyvinylidene fluoride resin B needs to contain more than 1.5 mol% of hexafluoropropylene. A more preferable range is 1.5 to 50.0 mol%. If the copolymerization ratio of the hexafluoropropylene of the polyvinylidene fluoride resin A is less than 1.5 mol%, the swelling property with respect to the electrolytic solution is poor, and it is difficult to obtain high adhesiveness. When hexafluoropropylene is contained in excess of 50.0 mol%, it is preferable that the mixing ratio of the polyvinylidene fluoride resin A is large in order to form a surface morphology that exhibits high adhesion.

本発明において、接着性多孔質層は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂Aが15〜85重量部とポリフッ化ビニリデン系樹脂Bが85〜15重量部とからなることが好ましい。ポリフッ化ビニリデン系樹脂Aが15重量部より少ないと、上述した好適な表面モロホロジーが得られ難い傾向にあり、電極との接着性が十分に得られない場合がある。また、ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bが15重量部より少ないと、上述した電解液へ膨潤性が低下し、電極との接着性が十分に得られない場合がある。   In the present invention, the adhesive porous layer preferably comprises 15 to 85 parts by weight of the polyvinylidene fluoride resin A and 85 to 15 parts by weight of the polyvinylidene fluoride resin B. When the amount of the polyvinylidene fluoride resin A is less than 15 parts by weight, the above-mentioned suitable surface morphology tends to be difficult to obtain, and the adhesion with the electrode may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the amount of the polyvinylidene fluoride resin B is less than 15 parts by weight, the swellability to the above-described electrolytic solution is lowered, and sufficient adhesion to the electrode may not be obtained.

本発明において、ポリフッ化ビニリデン系樹脂A,Bとしては、重量平均分子量が20万〜300万のものを好適に用いることができる。重量平均分子量が20万未満であると、電極との接着工程である熱プレスに耐えるだけの力学強度が得られない場合がある。また、重量平均分子量が300万を超えると、塗工液の粘度が高くなりすぎ成形性が著しく低下するので好ましくない。   In the present invention, as the polyvinylidene fluoride resins A and B, those having a weight average molecular weight of 200,000 to 3,000,000 can be suitably used. If the weight average molecular weight is less than 200,000, there may be a case where the mechanical strength sufficient to withstand the heat press that is the bonding process with the electrode may not be obtained. On the other hand, if the weight average molecular weight exceeds 3 million, the viscosity of the coating solution becomes too high, and the moldability is remarkably lowered.

また、本発明においては、ポリフッ化ビニリデン系樹脂A,Bとして、フッ化ビニリデンおよびヘキサフロロプロピレンのみからなる共重合体を用いることが好ましいが、これら以外の他のモノマー成分を含んだ共重合体を用いることもできる。このような他のモノマー成分としては、例えばテトラフロロエチレン、トリフロロエチレン、トリクロロエチレンあるいはフッ化ビニル等の一種類又は二種類以上を挙げることができる。
上記のような比較的分子量の高いポリフッ化ビニリデン系樹脂は、好ましくは乳化重合あるいは懸濁重合、特に好ましくは懸濁重合により得ることができる。
In the present invention, it is preferable to use a copolymer consisting only of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as the polyvinylidene fluoride resins A and B, but a copolymer containing other monomer components other than these. Can also be used. Examples of such other monomer components include one kind or two or more kinds such as tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, trichloroethylene, and vinyl fluoride.
The polyvinylidene fluoride resin having a relatively high molecular weight as described above can be preferably obtained by emulsion polymerization or suspension polymerization, particularly preferably suspension polymerization.

[接着性多孔質層]
本発明において、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む接着性多孔質層の多孔構造は重要な技術要素であり、その平均孔径は1〜200nmである。ここで、接着性多孔質層とは、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含んで構成されており、内部に多数の微細孔を有し、これら微細孔が連結された構造となっている層を意味する。このような接着性多孔質層は、不織布の少なくとも表面に形成されている、すなわち、接着性多孔質層は不織布の片面または両面に形成されているか、あるいは、さらに不織布の内部にも含まれて全体として不織布を内包した状態で形成されていてもよい。また、平均孔径は、多孔質層の表面を走査型電子顕微鏡により、倍率30000倍で撮影して得た写真から無作為に開孔20箇所を選んで直径を測定し、直径の平均値を求めて平均孔径とした。孔の形状は円形に限らず、楕円形や異形になることもありうる。この場合の孔の直径とは、該楕円形の長軸方向の長さと短軸方向の長さの平均をその孔径として算出する。また、孔の形状が円形でも楕円形でもないときには円または楕円に近似して直径を算出する。
[Adhesive porous layer]
In the present invention, the porous structure of the adhesive porous layer containing the polyvinylidene fluoride resin is an important technical element, and the average pore diameter is 1 to 200 nm. Here, the adhesive porous layer means a layer composed of a polyvinylidene fluoride resin, having a large number of micropores inside, and a structure in which these micropores are connected. . Such an adhesive porous layer is formed on at least the surface of the nonwoven fabric, that is, the adhesive porous layer is formed on one or both surfaces of the nonwoven fabric, or is further included in the nonwoven fabric. You may form in the state which included the nonwoven fabric as a whole. In addition, the average pore diameter is determined by randomly selecting 20 openings from a photograph obtained by photographing the surface of the porous layer with a scanning electron microscope at a magnification of 30000 times, and obtaining an average value of the diameters. Average pore diameter. The shape of the hole is not limited to a circle, and may be an ellipse or an irregular shape. The diameter of the hole in this case is calculated as an average of the length in the major axis direction and the length in the minor axis direction of the ellipse. Further, when the shape of the hole is neither a circle nor an ellipse, the diameter is calculated by approximating a circle or an ellipse.

接着性多孔質層の平均孔径は、1〜200nmの範囲である必要があり、20〜200nmであればより好ましい。平均孔径が200nmより大きくなると、孔の不均一性が増大し、接着点がまばらになるため、十分なサイクル特性を得るだけの接着性を確保することが困難となる。また、イオンの移動も不均一となる傾向にあり、そのような観点からも十分なサイクル特性を得ることが難しくなり、さらに負荷特性も悪くなる。また、平均孔径は均一性という観点では出来るだけ小さいことが好ましいが、1nmより小さい多孔構造を形成することは現実的に困難である。また、接着性多孔質層に電解液を含浸させた場合、該ポリフッ化ビニリデン系樹脂は膨潤するが、平均孔径が小さすぎると、膨潤により孔が閉塞し、イオン透過性が阻害されてしまう観点からも好ましくない。   The average pore size of the adhesive porous layer needs to be in the range of 1 to 200 nm, and more preferably 20 to 200 nm. When the average pore diameter is larger than 200 nm, the nonuniformity of the pores increases and the adhesion points become sparse, so that it is difficult to ensure sufficient adhesion to obtain sufficient cycle characteristics. Further, the movement of ions also tends to be non-uniform, and from this point of view, it becomes difficult to obtain sufficient cycle characteristics, and load characteristics also deteriorate. The average pore diameter is preferably as small as possible from the viewpoint of uniformity, but it is practically difficult to form a porous structure smaller than 1 nm. In addition, when the adhesive porous layer is impregnated with an electrolytic solution, the polyvinylidene fluoride resin swells, but if the average pore diameter is too small, the pores are blocked by swelling and the ion permeability is inhibited. Is also not preferable.

本発明における接着性多孔質層の多孔構造は、非水系二次電池用セパレータとして適当な空孔率を有しているにも関わらす、従来のものに比べその平均孔径が非常に小さいことが特徴的である。これは微細な多孔構造が発達していて、均一であることを意味する。このような多孔構造は前述したようにセパレータ電極界面におけるイオンの移動の均一性が良好であるため、均一な電極反応を可能とし、電池の負荷特性、サイクル特性を向上させる効果がある。また、接着に寄与する該ポリフッ化ビニリデン系樹脂部の面内分布の均一性も高いため良好な電極との接着が達成される。   Although the porous structure of the adhesive porous layer in the present invention has an appropriate porosity as a separator for a non-aqueous secondary battery, its average pore diameter is very small compared to the conventional one. It is characteristic. This means that a fine porous structure is developed and uniform. Since such a porous structure has good uniformity of ion movement at the separator electrode interface as described above, it has the effect of enabling a uniform electrode reaction and improving the load characteristics and cycle characteristics of the battery. Further, since the uniformity of the in-plane distribution of the polyvinylidene fluoride resin portion contributing to adhesion is high, good adhesion with the electrode is achieved.

さらに本発明のセパレータは不織布基材と接着性多孔質層との界面におけるイオン移動も良好にする。一般的に、積層型セパレータは層界面のイオン移動が目詰まりにより好ましくなく、そのため良好な電池特性を得るのが難しいことがある。しかし、本発明における接着性多孔質層は、微細な多孔構造が発達しており、均一でかつその孔の数が多い。また、不織布基材を使用するため目詰まりによるイオン移動抑制は発生しない。そのため、不織布基材の孔と接着性多孔質層の孔を良好に接続できる確率が高くなるから、目詰まりによる性能低下を著しく抑制することが可能となる。   Furthermore, the separator of this invention also makes the ion movement in the interface of a nonwoven fabric base material and an adhesive porous layer favorable. In general, the ion separator at the layer interface is not preferable due to clogging, and therefore it may be difficult to obtain good battery characteristics. However, the adhesive porous layer in the present invention has a fine porous structure, is uniform, and has a large number of pores. Moreover, since the nonwoven fabric base material is used, suppression of ion migration due to clogging does not occur. Therefore, since the probability that the holes of the nonwoven fabric substrate and the holes of the adhesive porous layer can be satisfactorily connected increases, it is possible to remarkably suppress the performance degradation due to clogging.

なお、接着性多孔質層には、本発明の効果を阻害しない範囲内で、無機物あるいは有機物からなるフィラーやその他添加物を混入することも可能である。このようなフィラーを混入させることで、セパレータの滑り性や耐熱性を改善させることが可能となる。無機フィラーとしては、例えばアルミナ等の金属酸化物や、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物等を用いることができる。有機フィラーとしては例えばアクリル樹脂等を用いることができる。   In addition, it is also possible to mix the filler which consists of an inorganic substance or an organic substance, and another additive in the adhesive porous layer in the range which does not inhibit the effect of this invention. By mixing such a filler, it is possible to improve the slipperiness and heat resistance of the separator. As the inorganic filler, for example, a metal oxide such as alumina or a metal hydroxide such as magnesium hydroxide can be used. As the organic filler, for example, an acrylic resin or the like can be used.

[非水系二次電池用セパレータ]
本発明の非水系二次電池用セパレータは、上述したように、不織布基材と、この基材の少なくとも表面に形成され、かつポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む接着性多孔質層と、を備えている。ここで、接着性多孔質層は、電解液を含んだ状態で熱プレスによって電極と接着する接着層であるため、セパレータの最外層として存在する必要がある。当然、正極および負極の両方とセパレータを接着させた方がサイクル寿命の観点から好ましいので、不織布基材の両面に接着性多孔質層を形成した方が好ましく、さらに不織布基材を接着性多孔質層中に完全に内包させた方が好ましい。
[Separator for non-aqueous secondary battery]
As described above, the non-aqueous secondary battery separator of the present invention includes a nonwoven fabric substrate and an adhesive porous layer formed on at least the surface of the substrate and containing a polyvinylidene fluoride resin. Yes. Here, since the adhesive porous layer is an adhesive layer that adheres to the electrode by hot pressing in a state containing the electrolytic solution, it needs to exist as the outermost layer of the separator. Of course, since it is preferable from the viewpoint of cycle life that both the positive electrode and the negative electrode are bonded to the separator, it is preferable to form an adhesive porous layer on both sides of the nonwoven fabric substrate, and the nonwoven fabric substrate is bonded to the adhesive porous material. It is preferable to completely enclose the layer.

本発明の非水系二次電池用セパレータの空孔率は50〜70%の範囲である必要があり、55〜70%の範囲であればより好ましい。空孔率が70%を超えると、電極と接着させるプレス工程に耐える力学物性を得るのが難しくなる。また、空孔率が70%より高いと表面開孔率が高くなり、接着機能を有するポリフッ化ビニリデン系樹脂が占める面積が減るため、十分な接着力を確保することが困難となり好ましくない。空孔率が50%より低くなると、イオン透過性が著しく低下し、十分な電池特性を得るのが困難となるため好ましくない。   The porosity of the separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention needs to be in the range of 50 to 70%, and more preferably in the range of 55 to 70%. When the porosity exceeds 70%, it becomes difficult to obtain mechanical properties that can withstand the pressing process for bonding to the electrode. On the other hand, if the porosity is higher than 70%, the surface porosity is increased, and the area occupied by the polyvinylidene fluoride resin having an adhesive function is reduced, so that it is difficult to secure a sufficient adhesive force, which is not preferable. When the porosity is lower than 50%, the ion permeability is remarkably lowered, and it becomes difficult to obtain sufficient battery characteristics.

本発明の非水系二次電池用セパレータのガーレ値は800秒/100cc以下の範囲が好適であり、より好ましくは100秒/100cc以下である。ガーレ値が800秒/100ccより高いと十分な電池性能が得られないことがある。
該ポリフッ化ビニリデン系樹脂の重量は3.0〜10.0g/mの範囲が好適である。3.0g/mより少ないと電極との接着性が十分でなくなることがある。また、10.0g/mより多いとイオンの透過性を阻害し電池の負荷特性が低下する傾向にあるので好ましくない。
The Gurley value of the separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention is preferably in the range of 800 seconds / 100 cc or less, more preferably 100 seconds / 100 cc or less. If the Gurley value is higher than 800 seconds / 100 cc, sufficient battery performance may not be obtained.
The weight of the polyvinylidene fluoride resin is preferably in the range of 3.0 to 10.0 g / m 2 . If it is less than 3.0 g / m 2 , the adhesion to the electrode may be insufficient. On the other hand, if it is more than 10.0 g / m 2 , the ion permeability is hindered and the load characteristics of the battery tend to be lowered.

非水系二次電池用セパレータの膜厚は、機械強度とエネルギー密度の観点から、5〜35μmが好ましい。接着性多孔質層の片面の膜厚としては、接着性と良好なイオン透過性を確保するという観点から、0.5〜5μmの範囲であることが好ましい。接着性多孔質層におけるポリフッ化ビニリデン系樹脂のフィブリル径は、サイクル特性の観点から、10〜1000nmの範囲であることが好ましい。非水系二次電池用セパレータの膜抵抗は、十分な電池の負荷特性を確保するという観点から、1〜10ohm・cmの範囲であることが好ましい。ここで膜抵抗とはセパレータに電解液を含浸させたときの抵抗値であり、交流法にて測定される。当然、電解液の種類、温度によって異なるが、上記の数値は電解液として1M LiBF プロピレンカーボネート/エチレンカーボネート(1/1重量比)を用い、20℃にて測定した数値である。 The film thickness of the non-aqueous secondary battery separator is preferably 5 to 35 μm from the viewpoint of mechanical strength and energy density. The film thickness on one side of the adhesive porous layer is preferably in the range of 0.5 to 5 μm from the viewpoint of ensuring adhesion and good ion permeability. The fibril diameter of the polyvinylidene fluoride resin in the adhesive porous layer is preferably in the range of 10 to 1000 nm from the viewpoint of cycle characteristics. The membrane resistance of the non-aqueous secondary battery separator is preferably in the range of 1 to 10 ohm · cm 2 from the viewpoint of securing sufficient battery load characteristics. Here, the membrane resistance is a resistance value when the separator is impregnated with the electrolytic solution, and is measured by an alternating current method. Of course, although depending on the type and temperature of the electrolytic solution, the above numerical values are values measured at 20 ° C. using 1M LiBF 4 propylene carbonate / ethylene carbonate (1/1 weight ratio) as the electrolytic solution.

[非水系二次電池用セパレータの製造方法]
上述した本発明の非水系二次電池用セパレータは、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む接着性多孔質層を形成し、さらにこれと不織布基材を複合化する必要があるが、例えば、これは以下のような方法によって達成される。
具体的に、まずポリフッ化ビニリデン系樹脂を溶媒に溶解して、塗工液を作製する。この塗工液を不織布基材上へ塗工し、適切な凝固液に浸漬する。これにより、相分離現象を誘発しながら、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を固化させる。この工程でポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる層は多孔構造となっている。その後、水洗することで凝固液を除去し、乾燥することで接着性多孔質層を不織布基材上に一体的に形成することができる。
[Method for producing separator for non-aqueous secondary battery]
The separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention described above needs to form an adhesive porous layer containing a polyvinylidene fluoride-based resin, and further to combine this with a nonwoven fabric substrate. It is achieved by a method such as
Specifically, first, a polyvinylidene fluoride resin is dissolved in a solvent to prepare a coating solution. This coating solution is applied onto a nonwoven fabric substrate and immersed in an appropriate coagulation solution. This solidifies the polyvinylidene fluoride resin while inducing a phase separation phenomenon. In this step, the layer made of polyvinylidene fluoride resin has a porous structure. Thereafter, the coagulating liquid is removed by washing with water, and the adhesive porous layer can be integrally formed on the nonwoven fabric substrate by drying.

上記の塗工液としては、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を溶解する良溶媒を用いることができる。このような良溶媒としては、例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルホルムアミドなどの極性アミド溶媒を好適に用いることができる。良好な多孔構造を形成するという観点においては、上記の良溶媒に加えて、相分離を誘発させる相分離剤を混合させる方が好ましい。このような相分離剤としては、水、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ブタンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、あるいはトリプロピレングリコールなどが挙げられる。このような相分離剤は、塗工に適切な粘度が確保できる範囲で添加することが好ましい。また、接着性多孔質層にフィラーやその他添加物を混入させる場合は、上記塗工液中に混合あるいは溶解させればよい。   As said coating liquid, the good solvent which melt | dissolves polyvinylidene fluoride resin can be used. As such a good solvent, for example, polar amide solvents such as N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylformamide, and dimethylformamide can be suitably used. From the viewpoint of forming a good porous structure, it is preferable to mix a phase separation agent that induces phase separation in addition to the good solvent. Examples of such a phase separation agent include water, methanol, ethanol, propyl alcohol, butyl alcohol, butanediol, ethylene glycol, propylene glycol, and tripropylene glycol. Such a phase separation agent is preferably added in a range that can ensure a viscosity suitable for coating. Moreover, what is necessary is just to mix or melt | dissolve in the said coating liquid, when mixing a filler and another additive in an adhesive porous layer.

塗工液の組成は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂が3〜15重量%の濃度で含まれていることが好ましい。溶媒としては、用いる溶媒の種類にもよるが、適切な多孔構造を形成する観点から、良溶媒を60重量%以上、相分離剤を10〜40重量%含む混合溶媒を用いることが好ましい。相分離剤の量が多いと孔が大きくなりすぎたり、塗工液がゲル化して流動性を失ったりという問題が生じる。また、相分離剤の量が少ないとフィンガースキン構造をとりやすく好ましくない。   The composition of the coating liquid preferably includes a polyvinylidene fluoride resin at a concentration of 3 to 15% by weight. Although depending on the type of solvent used, it is preferable to use a mixed solvent containing 60% by weight or more of a good solvent and 10 to 40% by weight of a phase separation agent, from the viewpoint of forming an appropriate porous structure. When the amount of the phase separation agent is large, there are problems that the pores become too large or the coating liquid is gelled and loses fluidity. Moreover, when the amount of the phase separation agent is small, it is not preferable because a finger skin structure is easily obtained.

凝固液は、本発明のような多孔構造を形成するためには、前記の溶媒、相分離剤、水から構成されるものを適用するのが好適である。溶媒と相分離剤の混合比はポリフッ化ビニリデン系樹脂の溶解に用いた混合溶媒の混合比に合わせた方が生産上好ましい。水の濃度は多孔構造の制御に重要な因子であり、相分離剤の種類、塗工液の構成にもよるが、概ね水の濃度は40〜80重量%であることが適切である。なお、水の濃度が高すぎるとフィンガースキン構造を形成しやすくなり不適切である。また水の濃度が低すぎると凝固が遅くなって孔が形成され難くなる。   In order to form a porous structure as in the present invention, it is preferable to apply a coagulating liquid composed of the solvent, the phase separation agent, and water. In terms of production, the mixing ratio of the solvent and the phase separation agent is preferably matched to the mixing ratio of the mixed solvent used for dissolving the polyvinylidene fluoride resin. The concentration of water is an important factor for controlling the porous structure, and depending on the type of phase separation agent and the composition of the coating liquid, it is appropriate that the concentration of water is generally 40 to 80% by weight. If the water concentration is too high, a finger skin structure is likely to be formed, which is inappropriate. On the other hand, if the water concentration is too low, solidification is delayed and pores are hardly formed.

凝固液の温度も多孔構造形成に重要な因子の1つである。本発明の場合、凝固液の温度は20〜50℃の範囲が好適である。凝固液の温度が低すぎるとフィンガースキン構造となり易く、温度が高いと孔が大きくなる傾向があり、それを踏まえて本発明の多孔構造を得るためには適正化しなければならない。   The temperature of the coagulation liquid is also an important factor for forming a porous structure. In the present invention, the temperature of the coagulation liquid is preferably in the range of 20 to 50 ° C. If the temperature of the coagulating liquid is too low, it tends to have a finger skin structure, and if the temperature is high, the pores tend to become large. In view of this, it is necessary to optimize the porous structure of the present invention.

不織布基材への塗工液の塗工は、マイヤーバー、ダイコーター、リバースロールコーター、グラビアコーターなどの従来の塗工方式を適用可能である。接着性多孔質層を不織布基材の両面に形成する場合、塗工液を片面ずつ塗工してから凝固、水洗および乾燥することも可能だが、塗工液を両面同時に不織布基材上に塗工してから凝固、水洗および乾燥する方が、生産性の観点から好適である。   Conventional coating methods such as a Meyer bar, a die coater, a reverse roll coater, and a gravure coater can be applied to the non-woven fabric substrate. When forming an adhesive porous layer on both sides of a nonwoven fabric substrate, it is possible to solidify, wash and dry after coating the coating solution one side at a time. From the viewpoint of productivity, it is preferable to solidify, wash and dry after the work.

なお、本発明のセパレータは、上述した湿式塗工法以外に、乾式塗工法でも製造することができる。ここで、乾式塗工法とは、ポリフッ化ビニリデン系樹脂と溶媒を含んだ塗工液を不織布基材上に塗工し、これを乾燥することで溶媒を揮発除去することにより、多孔膜を得る方法をいう。ただし、乾式塗工法の場合、湿式塗工法と比べて塗工膜が緻密膜になり易く、塗工液にフィラー等を添加しなければ多孔質層を得ることは殆ど不可能である。また、このようなフィラー等を添加したとしても、良好な多孔質構造は得られ難い。よって、このような観点からすれば、本発明では湿式塗工法を用いることが好ましい。   In addition, the separator of this invention can be manufactured also with the dry-type coating method besides the wet coating method mentioned above. Here, the dry coating method is a method in which a coating liquid containing a polyvinylidene fluoride resin and a solvent is applied onto a nonwoven fabric substrate, and the solvent is removed by volatilization by drying, thereby obtaining a porous film. Say the method. However, in the case of the dry coating method, the coating film tends to be a dense film compared to the wet coating method, and it is almost impossible to obtain a porous layer unless a filler or the like is added to the coating liquid. Moreover, even if such fillers are added, it is difficult to obtain a good porous structure. Therefore, from such a viewpoint, it is preferable to use a wet coating method in the present invention.

また、本発明のセパレータは、接着性多孔質層と不織布基材を別個に作製しておき、これらのシートを重ね合わせて、熱圧着や接着剤により複合化する方法等によっても製造できる。接着性多孔質層を独立したシートとして得る方法としては、塗工液を剥離シート上に塗工し、上述した湿式塗工法あるいは乾式塗工法を用いて接着性多孔質層を形成し、接着性多孔質層のみを剥離する方法等が挙げられる。   The separator of the present invention can also be produced by a method in which an adhesive porous layer and a nonwoven fabric substrate are prepared separately, and these sheets are superposed and combined by thermocompression bonding or an adhesive. As a method of obtaining the adhesive porous layer as an independent sheet, the coating liquid is applied onto the release sheet, and the adhesive porous layer is formed by using the wet coating method or the dry coating method described above. Examples include a method of peeling only the porous layer.

[非水系二次電池]
本発明の非水系二次電池は、上述した本発明のセパレータを用いたことを特徴とする。
本発明において、非水系二次電池は、正極および負極の間にセパレータが配置され、これらの電池素子が電解液と共に外装内に封入された構成となっている。非水系二次電池としてはリチウムイオン二次電池が好適である。
[Non-aqueous secondary battery]
The non-aqueous secondary battery of the present invention is characterized by using the separator of the present invention described above.
In the present invention, the non-aqueous secondary battery has a configuration in which a separator is disposed between a positive electrode and a negative electrode, and these battery elements are enclosed in an exterior together with an electrolytic solution. As the non-aqueous secondary battery, a lithium ion secondary battery is suitable.

正極としては、正極活物質、バインダー樹脂および導電助剤からなる電極層を、正極集電体上に形成した構成を採用できる。正極活物質としては、例えばコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、スピネル構造のマンガン酸リチウム、あるいはオリビン構造のリン酸鉄リチウムなどが挙げられる。本発明では、セパレータの接着性多孔質層を正極側に配置した場合、ポリフッ化ビニリデン系樹脂が耐酸化性に優れるため、4.2V以上の高電圧で作動可能なLiMn1/2Ni1/2、LiCo1/3Mn1/3Ni1/3といった正極活物質を適用しやすくなるという利点もある。バインダー樹脂としては例えばポリフッ化ビニリデン系樹脂などが挙げられる。導電助剤としては例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉末などが挙げられる。集電体としては例えば厚さ5〜20μmのアルミ箔などが挙げられる。 As a positive electrode, the structure which formed the electrode layer which consists of a positive electrode active material, binder resin, and a conductive support agent on a positive electrode collector can be employ | adopted. Examples of the positive electrode active material include lithium cobaltate, lithium nickelate, spinel structure lithium manganate, and olivine structure lithium iron phosphate. In the present invention, when the adhesive porous layer of the separator is disposed on the positive electrode side, since the polyvinylidene fluoride resin has excellent oxidation resistance, LiMn 1/2 Ni 1 1 that can operate at a high voltage of 4.2 V or higher. There is also an advantage that a positive electrode active material such as 2 O 2 or LiCo 1/3 Mn 1/3 Ni 1/3 O 2 can be easily applied. Examples of the binder resin include polyvinylidene fluoride resin. Examples of the conductive assistant include acetylene black, ketjen black, and graphite powder. Examples of the current collector include aluminum foil having a thickness of 5 to 20 μm.

負極としては、負極活物質、およびバインダー樹脂からなる電極層を、負極集電体上に形成した構成を採用でき、必要に応じて電極層中に導電助剤を添加してもよい。負極活物質としては、例えばリチウムを電気化学的に吸蔵することができる炭素材料や、シリコンあるいは錫などのリチウムと合金化する材料などを用いることができる。バインダー樹脂としては、例えばポリフッ化ビニリデン系樹脂やスチレン−ブタジエンゴムなどが挙げられる。本発明の非水系二次電池用セパレータの場合、接着性が良好であるため、負極バインダーとしてポリフッ化ビニリデン系樹脂だけでなくスチレン−ブタジエンゴムを用いた場合でも十分な接着性を確保できる。また、導電助剤としては例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉末などが挙げられる。集電体としては例えば厚さ5〜20μmの銅箔などが挙げられる。また、上記の負極に代えて、金属リチウム箔を負極として用いることも可能である。   As a negative electrode, the structure which formed the negative electrode active material and the electrode layer which consists of binder resin on the negative electrode electrical power collector can be employ | adopted, and you may add a conductive support agent in an electrode layer as needed. As the negative electrode active material, for example, a carbon material that can occlude lithium electrochemically, a material that forms an alloy with lithium such as silicon or tin, and the like can be used. Examples of the binder resin include polyvinylidene fluoride resin and styrene-butadiene rubber. In the case of the separator for a non-aqueous secondary battery according to the present invention, since the adhesiveness is good, sufficient adhesiveness can be secured even when not only polyvinylidene fluoride resin but also styrene-butadiene rubber is used as the negative electrode binder. Examples of the conductive assistant include acetylene black, ketjen black, and graphite powder. Examples of the current collector include copper foil having a thickness of 5 to 20 μm. Moreover, it can replace with said negative electrode and can also use metal lithium foil as a negative electrode.

電解液は、リチウム塩を適切な溶媒に溶かした構成となっている。リチウム塩としては、例えばLiPF、LiBF、LiClOなどが挙げられる。溶媒としては、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フロロエチレンカーボネート、ジフロロエチレンカーボネート等の環状カーボネートや、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびそのフッ素置換体等の鎖状カーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル、あるいは、これらの混合溶媒を好適に用いることができる。特に、環状カーボネート/鎖状カーボネート=20〜40/80〜60重量比の溶媒に、リチウム塩を0.5〜1.5M溶解したものが好適である。なお、従来の接着性多孔質層を備えたセパレータにおいては、使用する電解液の種類によって電極に対する接着性を発揮し難い場合もあったが、本発明のセパレータによれば、電解液の種類によらず良好な接着性を発揮し得る点にも大きな利点がある。 The electrolytic solution has a structure in which a lithium salt is dissolved in an appropriate solvent. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4, and the like. Examples of the solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and fluorine-substituted products thereof, γ-butyrolactone, γ -Cyclic esters such as valerolactone or a mixed solvent thereof can be suitably used. In particular, what melt | dissolved 0.5-1.5M lithium salts in the solvent of cyclic carbonate / chain carbonate = 20-40 / 80-60 weight ratio is suitable. In addition, in the separator provided with the conventional adhesive porous layer, it may be difficult to exhibit the adhesion to the electrode depending on the type of the electrolytic solution used, but according to the separator of the present invention, the type of the electrolytic solution However, there is a great advantage in that good adhesiveness can be exhibited.

本発明の非水系二次電池用セパレータは金属缶外装の電池にも適用可能であるが、電極との接着性が良好であるためアルミラミネートフィルム外装のソフトパック電池に好適に用いられる。このような電池を作製する方法は、前記正極および負極をセパレータを介して接合させ、これに電解液を含浸させアルミラミネートフィルム内に封入する。それを熱プレスすることで、非水系二次電池を得ることができる。このような本発明の構成であれば、電極とセパレータを良好に接着でき、サイクル寿命に優れた非水系二次電池を得ることができる。また、電極とセパレータの接着性が良好なため、安全性にも優れた電池となる。電極とセパレータの接合方法は電極とセパレータを積層させていくスタック方式、電極とセパレータを一緒に捲回する方式などがあり、本発明はいずれにも適用可能である。   Although the separator for non-aqueous secondary batteries of the present invention can be applied to a battery with a metal can exterior, it is suitably used for a soft pack battery with an aluminum laminate film exterior because of its good adhesion to the electrode. In the method of manufacturing such a battery, the positive electrode and the negative electrode are joined via a separator, impregnated with an electrolytic solution, and enclosed in an aluminum laminate film. A non-aqueous secondary battery can be obtained by hot-pressing it. With such a configuration of the present invention, an electrode and a separator can be bonded well, and a non-aqueous secondary battery excellent in cycle life can be obtained. In addition, since the adhesion between the electrode and the separator is good, the battery is excellent in safety. There are a stack method in which the electrode and the separator are laminated, a method in which the electrode and the separator are wound together, and the present invention is applicable to any method.

以下、本発明を実施例により説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[測定方法]
(ポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる多孔質層の平均孔径)
多孔質層の表面を走査型電子顕微鏡(キーエンス株式会社:商品名「VE8800」)により、倍率30000倍で撮影して得た写真から、無作為に開孔20箇所を選んで直径を測定し、すべての直径の平均値を求めて平均孔径とした。
[Measuring method]
(Average pore diameter of porous layer made of polyvinylidene fluoride resin)
From the photograph obtained by photographing the surface of the porous layer with a scanning electron microscope (Keyence Co., Ltd .: trade name “VE8800”) at a magnification of 30000 times, randomly select 20 openings and measure the diameter. The average value of all diameters was determined and used as the average pore size.

(膜厚)
接触式の厚み計(LITEMATIC ミツトヨ社製)を用いて測定した。測定端子は直径5mmの円柱状のものを用い、測定中には7gの荷重が印加されるように調整して行った。
(Film thickness)
It measured using the contact-type thickness meter (made by LITEMATIC Mitutoyo). The measurement terminal was a cylindrical one having a diameter of 5 mm, and was adjusted so that a load of 7 g was applied during the measurement.

(目付)
サンプルを10cm×10cmに切り出し、その重量を測定した。重量を面積で割ることで目付を求めた。
(Weight)
A sample was cut into 10 cm × 10 cm and its weight was measured. The basis weight was determined by dividing the weight by the area.

(ポリフッ化ビニリデン系樹脂の重量)
セパレータの目付から基材の目付を差し引くことでポリフッ化ビニリデン系樹脂の重量を求めた。
(Weight of polyvinylidene fluoride resin)
The weight of the polyvinylidene fluoride resin was determined by subtracting the basis weight of the base material from the basis weight of the separator.

(空孔率)
非水系二次電池用セパレータ及び基材の空孔率は、下記式1から求めた。
ε={1−Ws/(ds・t)}×100… (式1)
ここで、ε:空孔率(%)、Ws:目付(g/m)、ds:真密度(g/cm)、t:膜厚(μm)である。
具体的に、例えばPET不織布基材とポリフッ化ビニリデン系樹脂のみからなる多孔質層とを積層させた複合セパレータについては、当該複合セパレータの空孔率ε(%)は以下の式2から算出した。
ε={1−(Wa/1.38+Wb/1.78)/t}×100 … (式2)
ここで、WaはPET不織布基材の目付(g/m)、Wbはポリフッ化ビニリデン系樹脂の重量(g/m)、tは膜厚(μm)である。ポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる多孔質層の空孔率を算出する場合は、Wa=0(g/m)であり、tはポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる多孔質層の厚み、すなわちセパレータの膜厚から基材の膜厚を引いた値とすればよい。
(Porosity)
The porosity of the separator for a non-aqueous secondary battery and the base material was obtained from the following formula 1.
ε = {1-Ws / (ds · t)} × 100 (Formula 1)
Here, ε: porosity (%), Ws: basis weight (g / m 2 ), ds: true density (g / cm 3 ), and t: film thickness (μm).
Specifically, for example, for a composite separator in which a PET nonwoven fabric base material and a porous layer made only of a polyvinylidene fluoride resin are laminated, the porosity ε (%) of the composite separator was calculated from the following Equation 2. .
ε = {1- (Wa / 1.38 + Wb / 1.78) / t} × 100 (Formula 2)
Here, Wa is weight of the PET non-woven fabric substrate (g / m 2), Wb is weight of polyvinylidene fluoride resin (g / m 2), t represents the thickness ([mu] m). When calculating the porosity of the porous layer made of the polyvinylidene fluoride resin, Wa = 0 (g / m 2 ), and t is the thickness of the porous layer made of the polyvinylidene fluoride resin, that is, the separator A value obtained by subtracting the film thickness of the substrate from the film thickness may be used.

(ガーレ値)
JIS P8117に従い、ガーレ式デンソメータ(G−B2C 東洋精機社製)にて測定した。
(Gurre value)
According to JIS P8117, measurement was performed with a Gurley type densometer (G-B2C manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.).

[実施例1]
ポリフッ化ビニリデン系樹脂Aとして、クレハ化学社製のKFポリマー #9300(フッ化ビニリデン/ヘキサフロロプロピレン=98.9/1.1mol% 重量平均分子量195万)を用いた。ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bとして、ARKEM社製のKYNAR 2801(フッ化ビニリデン/ヘキサフロロプロピレン=95.2/4.8mol% 重量平均分子量47万)を用いた。ポリフッ化ビニリデン系樹脂A/ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bを80/20重量比として、該ポリフッ化ビニリデン系樹脂を5重量%でジメチルアセトアミド/トリプロピレングリコール=7/3重量比である混合溶媒に溶解し、塗工液を作製した。これを繊度0.2dtexの配向結晶化させたポリエチレンテレフタレート(PET)短繊維に繊度0.06dtexバインダー用PET短繊維をブレンドし、湿式抄造法により製膜、カレンダーロール掛けした不織布状シート(平均膜厚16μm、目付7g/m)の両面に等量塗工し、水/ジメチルアセトアミド/トリプロピレングリコール=57/30/13重量比の凝固液(40℃)に浸漬することで固化させた。これを水洗、乾燥することで本発明の非水系二次電池用セパレータを得た。このセパレータは、ポリエステルからなる不織布基材が、ポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる多孔質層中に内包された構造となっていた。
このセパレータについて、接着性多孔質層を構成する樹脂A,B中のヘキサフロロプロピレン(HFP)の含有量、両樹脂の混合比、セパレータの膜厚および目付け、接着性多孔質層の平均孔径、セパレータの空孔率、接着性多孔質層(PVDF樹脂)の重量、セパレータのガーレ値の測定結果を表1に示す。なお、以下の実施例および比較例のセパレータについても同様に表1にまとめて示す。
[Example 1]
As the polyvinylidene fluoride resin A, KF polymer # 9300 (vinylidene fluoride / hexafluoropropylene = 98.9 / 1.1 mol% weight average molecular weight 1.95 million) manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd. was used. As the polyvinylidene fluoride resin B, KYNAR 2801 (vinylidene fluoride / hexafluoropropylene = 95.2 / 4.8 mol% weight average molecular weight 470,000) manufactured by ARKEM was used. Polyvinylidene fluoride-based resin A / polyvinylidene fluoride-based resin B is 80/20 weight ratio, and the polyvinylidene fluoride-based resin is dissolved in a mixed solvent having a dimethylacetamide / tripropylene glycol = 7/3 weight ratio at 5% by weight. Then, a coating solution was prepared. A non-woven sheet (average film) obtained by blending PET short fibers for fineness 0.06 dtex binder with polyethylene terephthalate (PET) short fibers whose orientation is crystallized with a fineness of 0.2 dtex, and forming and calendering rolls by wet papermaking. An equal amount was applied to both sides of a thickness of 16 μm and a basis weight of 7 g / m 2 ), and solidified by immersing in a coagulating liquid (40 ° C.) of water / dimethylacetamide / tripropylene glycol = 57/30/13 weight ratio. This was washed with water and dried to obtain a separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention. This separator had a structure in which a nonwoven fabric substrate made of polyester was encapsulated in a porous layer made of a polyvinylidene fluoride resin.
About this separator, the content of hexafluoropropylene (HFP) in the resins A and B constituting the adhesive porous layer, the mixing ratio of both resins, the film thickness and basis weight of the separator, the average pore diameter of the adhesive porous layer, Table 1 shows the measurement results of the porosity of the separator, the weight of the adhesive porous layer (PVDF resin), and the Gurley value of the separator. The separators of the following examples and comparative examples are also collectively shown in Table 1.

[実施例2]
ポリフッ化ビニリデン系樹脂A/ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bを60/40重量比とした以外は実施例1と同様にして、本発明の非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 2]
A separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyvinylidene fluoride resin A / polyvinylidene fluoride resin B was changed to a 60/40 weight ratio.

[実施例3]
ポリフッ化ビニリデン系樹脂A/ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bを40/60重量比とした以外は実施例1と同様にして、本発明の非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 3]
A separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyvinylidene fluoride resin A / polyvinylidene fluoride resin B was changed to a 40/60 weight ratio.

[実施例4]
ポリフッ化ビニリデン系樹脂A/ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bを20/80重量比とした以外は実施例1と同様にして、本発明の非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 4]
A separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyvinylidene fluoride resin A / polyvinylidene fluoride resin B was changed to a 20/80 weight ratio.

[実施例5]
該ポリフッ化ビニリデン系樹脂を7.5重量%でジメチルアセトアミド/トリプロピレングリコール=7/3重量比である混合溶媒に溶解し、塗工液を作製した以外は、実施例4と同様にして、本発明の非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 5]
Except that the polyvinylidene fluoride resin was dissolved in a mixed solvent having a dimethylacetamide / tripropylene glycol = 7/3 weight ratio at 7.5% by weight and a coating solution was prepared, A separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention was obtained.

[実施例6]
該ポリフッ化ビニリデン系樹脂を10重量%でジメチルアセトアミド/トリプロピレングリコール=7/3重量比である混合溶媒に溶解し、塗工液を作製した以外は、実施例4と同様にして、本発明の非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 6]
The present invention was carried out in the same manner as in Example 4 except that the polyvinylidene fluoride resin was dissolved in a mixed solvent having a dimethylacetamide / tripropylene glycol = 7/3 weight ratio at 10% by weight to prepare a coating solution. The separator for non-aqueous secondary batteries was obtained.

[実施例7]
ポリフッ化ビニリデン系樹脂A/ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bを90/10重量比とした以外は実施例1と同様にして、本発明の非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 7]
A separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of polyvinylidene fluoride resin A / polyvinylidene fluoride resin B was 90/10.

[比較例1]
共重合組成がフッ化ビニリデン/ヘキサフロロプロピレン=98.0/2.0mol%となるようなポリフッ化ビニリデン系樹脂を懸濁重合にて作製した。これをポリフッ化ビニリデン系樹脂Aとして用いた以外は実施例2と同様にして、非水系二次電池用セパレータを得た。
[Comparative Example 1]
A polyvinylidene fluoride resin having a copolymer composition of vinylidene fluoride / hexafluoropropylene = 98.0 / 2.0 mol% was prepared by suspension polymerization. A separator for a non-aqueous secondary battery was obtained in the same manner as in Example 2 except that this was used as the polyvinylidene fluoride resin A.

[比較例2]
ポリフッ化ビニリデン系樹脂A/ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bを100/0重量比として塗工液を作製した。得られた塗工液を20℃にて24時間放置した。放置前後で塗工液の粘度をB型粘度計で測定したところ、放置後粘度の放置前粘度に対する比は、2.24であった。ここで測定温度は20℃とし、せん断速度は2.64s−1とした。この塗工液を使用した。それ以外は実施例1と同様にして、非水系二次電池用セパレータを得た。なお、使用した塗工液の保存安定性が悪く、均一に塗工することが困難であった。
[Comparative Example 2]
A coating solution was prepared with a polyvinylidene fluoride resin A / polyvinylidene fluoride resin B at a 100/0 weight ratio. The resulting coating solution was left at 20 ° C. for 24 hours. When the viscosity of the coating solution was measured with a B-type viscometer before and after standing, the ratio of the viscosity after standing to the viscosity before standing was 2.24. Here, the measurement temperature was 20 ° C., and the shear rate was 2.64 s −1 . This coating solution was used. Other than that was carried out similarly to Example 1, and obtained the separator for non-aqueous secondary batteries. In addition, the storage stability of the used coating liquid was bad, and it was difficult to apply uniformly.

[比較例3]
ポリフッ化ビニリデン系樹脂A/ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bを0/100重量比とした以外は実施例1と同様にして、非水系二次電池用セパレータを得た。
[Comparative Example 3]
A separator for a non-aqueous secondary battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyvinylidene fluoride resin A / polyvinylidene fluoride resin B was changed to a 0/100 weight ratio.

Figure 0005837437
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[非水系二次電池の作製]
(負極の作製)
負極活物質である人造黒鉛300g、バインダーであるスチレン−ブタジエン共重合体の変性体を40重量%含む水溶性分散液7.5g、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース3g、適量の水を双腕式混合機にて攪拌し、負極用スラリーを作製した。この負極用スラリーを負極集電体である厚さ10μmの銅箔に塗布し、得られた塗膜を乾燥し、プレスして負極活物質層を有する負極を作製した。
[Production of non-aqueous secondary battery]
(Preparation of negative electrode)
300 g of artificial graphite as negative electrode active material, 7.5 g of water-soluble dispersion containing 40% by weight of modified styrene-butadiene copolymer as binder, 3 g of carboxymethyl cellulose as thickener, and a suitable amount of water The mixture was stirred with a mixer to prepare a negative electrode slurry. This negative electrode slurry was applied to a 10 μm thick copper foil as a negative electrode current collector, and the obtained coating film was dried and pressed to prepare a negative electrode having a negative electrode active material layer.

(正極の作製)
正極活物質であるコバルト酸リチウム粉末を89.5g、導電助剤のアセチレンブラック4.5g、バインダーであるポリフッ化ビニリデン(KFポリマー W#1100 クレハ化学社製)を6重量%となるようにNMPに溶解した溶液をポリフッ化ビニリデンの重量が6重量%となるように双腕式混合機にて攪拌し、正極用スラリーを作製した。この正極用スラリーを正極集電体である厚さ20μmのアルミ箔に塗布し、得られた塗膜を乾燥し、プレスして正極活物質層を有する正極を作製した。
(Preparation of positive electrode)
NMP so that 89.5 g of lithium cobaltate powder as a positive electrode active material, 4.5 g of acetylene black as a conductive additive, and polyvinylidene fluoride as a binder (KF polymer W # 1100, manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) are 6 wt%. The solution dissolved in 1 was stirred with a double-arm mixer so that the weight of polyvinylidene fluoride was 6% by weight, and a positive electrode slurry was prepared. This positive electrode slurry was applied to a 20 μm thick aluminum foil as a positive electrode current collector, and the resulting coating film was dried and pressed to produce a positive electrode having a positive electrode active material layer.

(電池の作製)
上記のように作製した正極と負極にリードタブを溶接し、上記の実施例および比較例で作製したセパレータを正負極間に介してこれらを接合させ、電解液をしみ込ませてアルミパック中に真空シーラーを用いて封入した。ここで、電解液は1M LiPF エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート(3/7重量比)を用いた。これを熱プレス機により電極1cm当たり20kgの荷重をかけ、90℃、2分の熱プレスを行うことで電池を作製した。
(Production of battery)
A lead tab is welded to the positive electrode and negative electrode produced as described above, the separators produced in the above examples and comparative examples are joined via the positive and negative electrodes, and the electrolyte solution is impregnated into the vacuum sealer in the aluminum pack. It was enclosed using. Here, 1 M LiPF 6 ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate (3/7 weight ratio) was used as the electrolytic solution. A battery was produced by applying a load of 20 kg per 1 cm 2 of electrode with a hot press machine and performing hot pressing at 90 ° C. for 2 minutes.

[電解液を含浸させたときのセパレータの抵抗測定]
電解液に1M LiBF プロピレンカーボネート/エチレンカーボネート=1/1重量比を用い、この電解液を上記の実施例および比較例で作製したセパレータに含浸させた。これをリードタブ付きのアルミ箔電極に挟みアルミパックに封入して試験セルを作製した。この試験セルの抵抗を交流インピーダンス法(測定周波数:100kHz)により20℃にて測定した。結果を表2にまとめて示す。
[Measurement of resistance of separator when impregnated with electrolyte]
1 M LiBF 4 propylene carbonate / ethylene carbonate = 1/1 weight ratio was used as the electrolyte solution, and the electrolyte solution was impregnated in the separators prepared in the above-described Examples and Comparative Examples. This was sandwiched between aluminum foil electrodes with lead tabs and enclosed in an aluminum pack to produce a test cell. The resistance of this test cell was measured at 20 ° C. by the AC impedance method (measurement frequency: 100 kHz). The results are summarized in Table 2.

[電極との接着性テスト]
上記のようにして作製した非水系二次電池について、熱プレス後の電池を解体し剥離強度を測定することで、接着性を評価した。結果を表2にまとめて示す。なお、表2では、実施例1のセパレータについての正極と負極に対する剥離強度の平均値を100として、各セパレータについての正極と負極に対する剥離強度の平均値を相対的に評価した値を示した。
[Adhesion test with electrode]
About the non-aqueous secondary battery produced as mentioned above, the adhesiveness was evaluated by disassembling the battery after hot pressing and measuring the peel strength. The results are summarized in Table 2. In Table 2, the average value of the peel strength for the positive electrode and the negative electrode for the separator of Example 1 was set as 100, and the average value of the peel strength for the positive electrode and the negative electrode for each separator was relatively evaluated.

[電池サイクル試験]
上記のようにして作製した非水系二次電池について、25℃にてサイクル試験を実施した。充電条件は1C、4.2Vの定電流定電圧充電、放電条件は1C、2.75Vカットオフの定電流放電とした。ここでサイクル特性の指標は100サイクル後の容量維持率とした。結果を表2にまとめて示す。
[Battery cycle test]
About the non-aqueous secondary battery produced as mentioned above, the cycle test was implemented at 25 degreeC. The charging conditions were 1C and 4.2V constant current constant voltage charging, and the discharging conditions were 1C and 2.75V cut-off constant current discharging. Here, the index of the cycle characteristics was the capacity retention rate after 100 cycles. The results are summarized in Table 2.

[電池の負荷特性試験]
上記のようにして作製した非水系二次電池について、25℃にて0.2Cの放電容量を基準にした2Cの相対放電容量を測定した。結果を表2にまとめて示す。なお、電池の負荷特性試験の結果は、接着後のイオン透過性の指標にもなる。
[Battery load characteristics test]
With respect to the non-aqueous secondary battery produced as described above, a relative discharge capacity of 2C was measured at 25 ° C. based on a discharge capacity of 0.2C. The results are summarized in Table 2. In addition, the result of the load characteristic test of the battery also serves as an index of ion permeability after adhesion.

Figure 0005837437
Figure 0005837437

本発明の非水系二次電池セパレータは非水系二次電池に好適に用いることができ、特に電極との接合が重要なアルミラミネート外装の非水系二次電池に好適である。   The non-aqueous secondary battery separator of the present invention can be suitably used for a non-aqueous secondary battery, and is particularly suitable for a non-aqueous secondary battery having an aluminum laminate exterior, which is important for bonding with an electrode.

Claims (4)

不織布基材と、この基材の少なくとも表面に形成され、かつポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む接着性多孔質層と、を備えた非水系二次電池用セパレータであって、
前記接着性多孔質層は、
(1)フッ化ビニリデンおよびヘキサフロロプロピレンを共重合成分として含み、かつ、ヘキサフロロプロピレンの含有量が1.5mol%以下であるポリフッ化ビニリデン系樹脂Aと、
(2)フッ化ビニリデンおよびヘキサフロロプロピレンを共重合成分として含み、かつ、ヘキサフロロプロピレンの含有量が1.5mol%超であるポリフッ化ビニリデン系樹脂Bと、を含み、
前記接着性多孔質層は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂Aを15〜85重量部含み、ポリフッ化ビニリデン系樹脂Bを85〜15重量部含み、
前記セパレータは、空孔率が50〜70%であり、前記接着性多孔質層は、平均孔径が47〜150nmであることを特徴とする非水系二次電池用セパレータ。
A separator for a non-aqueous secondary battery comprising a nonwoven fabric substrate and an adhesive porous layer formed on at least the surface of the substrate and containing a polyvinylidene fluoride resin,
The adhesive porous layer is
(1) a polyvinylidene fluoride resin A containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as a copolymerization component and having a hexafluoropropylene content of 1.5 mol% or less;
(2) a polyvinylidene fluoride-based resin B containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as a copolymerization component and having a hexafluoropropylene content of more than 1.5 mol%,
The adhesive porous layer contains 15 to 85 parts by weight of polyvinylidene fluoride resin A, 85 to 15 parts by weight of polyvinylidene fluoride resin B,
The separator has a porosity of 50 to 70%, and the adhesive porous layer has an average pore diameter of 47 to 150 nm.
前記接着性多孔質層の重量が3〜10g/m  The weight of the adhesive porous layer is 3 to 10 g / m 2 であることを特徴とする請求項1記載の非水系二次電池用セパレータ。The separator for a non-aqueous secondary battery according to claim 1. 請求項1または請求項2に記載のセパレータを用いた非水系二次電池。  A non-aqueous secondary battery using the separator according to claim 1. 電極とセパレータが接着されており、アルミラミネートフィルム外装となっていることを特徴とする請求項3記載の非水系二次電池。  The non-aqueous secondary battery according to claim 3, wherein the electrode and the separator are bonded to form an aluminum laminate film exterior.
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