JP6337900B2 - Porous membrane slurry composition for secondary battery, separator for secondary battery, electrode for secondary battery, and secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池用多孔膜スラリー組成物、並びに、それを用いて製造された二次電池用セパレータ、二次電池用電極及び二次電池に関する。 The present invention relates to a porous membrane slurry composition for a secondary battery, and a secondary battery separator, a secondary battery electrode and a secondary battery produced using the same.
近年、ノート型パソコン、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)などの携帯端末の普及が著しい。これら携帯端末の電源として用いられている電源としては、リチウムイオン二次電池等の二次電池が多用されている。 In recent years, portable terminals such as notebook computers, mobile phones, and PDAs (Personal Digital Assistants) have been widely used. As a power source used as a power source for these portable terminals, a secondary battery such as a lithium ion secondary battery is frequently used.
二次電池では、一般に、正極と負極との間の短絡を防ぐために、セパレータが設けられる。また、このセパレータには、必要に応じて、多孔膜が設けられることがある。セパレータに多孔膜を設けることにより、異物によるセパレータの破損を防止でき、二次電池の安全性を高めることができる。
また、前記の多孔膜を、電極の極板上に設けることも提案されている。電極が多孔膜を備える場合、電極から脱落した電極活物質が異物となってセパレータを破損することを防止できる(特許文献1参照)。In secondary batteries, a separator is generally provided to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode. Further, the separator may be provided with a porous film as necessary. By providing a porous film on the separator, the separator can be prevented from being damaged by a foreign substance, and the safety of the secondary battery can be improved.
It has also been proposed to provide the porous film on an electrode plate. When an electrode is provided with a porous film, it can prevent that the electrode active material which fell from the electrode becomes a foreign material, and damages a separator (refer patent document 1).
リチウムイオン二次電池等の二次電池については、その電池性能の向上のため、サイクル特性及びレート特性を向上させられる技術の開発が求められている。
本発明は前記の課題に鑑みて創案されたもので、サイクル特性及びレート特性の両方に優れた二次電池を製造しうる二次電池用多孔膜スラリー組成物、二次電池用セパレータ及び二次電池用電極、並びに、サイクル特性及びレート特性の両方に優れた二次電池を提供することを目的とする。For secondary batteries such as lithium ion secondary batteries, development of technology capable of improving cycle characteristics and rate characteristics is required in order to improve battery performance.
The present invention was devised in view of the above problems, and can provide a secondary battery porous membrane slurry composition, a secondary battery separator, and a secondary battery capable of producing a secondary battery excellent in both cycle characteristics and rate characteristics. An object of the present invention is to provide a battery electrode and a secondary battery excellent in both cycle characteristics and rate characteristics.
本発明者は前記課題を解決するべく鋭意検討した結果、非導電性粒子、カルボン酸1級アミド単量体単位を所定の割合で含む粒子状重合体、重金属を捕捉可能な官能基を1分子当たり所定の個数以上有し且つSP値が所定の範囲にある化合物、及び、水を含むスラリー組成物を用いて形成した多孔膜を備える二次電池が、サイクル特性及びレート特性の両方に優れた電池特性を示すことを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の通りである。As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that non-conductive particles, a particulate polymer containing carboxylic acid primary amide monomer units at a predetermined ratio, and one molecule of functional group capable of capturing heavy metals. A secondary battery comprising a porous film formed using a slurry composition containing a compound having a predetermined number or more per unit and an SP value in a predetermined range and water, is excellent in both cycle characteristics and rate characteristics. The inventors have found that battery characteristics are exhibited, and completed the present invention.
That is, the present invention is as follows.
〔1〕 非導電性粒子、カルボン酸1級アミド単量体単位を0.1重量%〜10重量%含む粒子状重合体、重金属を捕捉可能な官能基を1分子当たり3個以上有し且つSP値が12(cal/cm3)1/2〜15(cal/cm3)1/2である化合物、及び、水を含む、二次電池用多孔膜スラリー組成物。
〔2〕 前記粒子状重合体100重量部に対する前記化合物の量が、0.1重量部〜10重量部である、〔1〕記載の二次電池用多孔膜スラリー組成物。
〔3〕 前記官能基が、アミノ基及び酸性基からなる群より選ばれる少なくとも1種類の基である、〔1〕又は〔2〕記載の二次電池用多孔膜スラリー組成物。
〔4〕 前記酸性基が、カルボン酸基又はホスホン酸基である、〔3〕記載の二次電池用多孔膜スラリー組成物。
〔5〕 更に、酸性基含有単量体単位を20重量%〜80重量%含有する水溶性重合体を含む、〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の二次電池用多孔膜スラリー組成物。
〔6〕 セパレータ基材と、
前記セパレータ基材上に〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の二次電池用多孔膜スラリー組成物を塗布し乾燥して得られる多孔膜とを備える、二次電池用セパレータ。
〔7〕 極板と、
前記極板上に〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の二次電池用多孔膜スラリー組成物を塗布し乾燥して得られる多孔膜とを備える、二次電池用電極。
〔8〕 正極、負極、電解液及びセパレータを備える二次電池であって、
前記セパレータが、〔6〕記載の二次電池用セパレータである、二次電池。
〔9〕 正極、負極及び電解液を備える二次電池であって、
前記正極及び前記負極の少なくとも一方が、〔7〕記載の二次電池用電極である、二次電池。[1] Non-conductive particles, a particulate polymer containing 0.1% to 10% by weight of a carboxylic acid primary amide monomer unit, 3 or more functional groups capable of capturing heavy metals per molecule, and A porous membrane slurry composition for a secondary battery, comprising a compound having an SP value of 12 (cal / cm 3 ) 1/2 to 15 (cal / cm 3 ) 1/2 and water.
[2] The porous membrane slurry composition for a secondary battery according to [1], wherein the amount of the compound with respect to 100 parts by weight of the particulate polymer is 0.1 to 10 parts by weight.
[3] The porous membrane slurry composition for a secondary battery according to [1] or [2], wherein the functional group is at least one group selected from the group consisting of an amino group and an acidic group.
[4] The porous membrane slurry composition for a secondary battery according to [3], wherein the acidic group is a carboxylic acid group or a phosphonic acid group.
[5] The porous membrane for a secondary battery according to any one of [1] to [4], further comprising a water-soluble polymer containing 20% by weight to 80% by weight of the acidic group-containing monomer unit. Slurry composition.
[6] a separator substrate;
The separator for secondary batteries provided with the porous film obtained by apply | coating and drying the porous film slurry composition for secondary batteries as described in any one of [1]-[5] on the said separator base material.
[7] An electrode plate;
An electrode for a secondary battery, comprising: a porous film obtained by applying and drying the porous film slurry composition for a secondary battery according to any one of [1] to [5] on the electrode plate.
[8] A secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution and a separator,
The secondary battery whose said separator is a separator for secondary batteries as described in [6].
[9] A secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte solution,
A secondary battery, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is a secondary battery electrode according to [7].
本発明の二次電池用多孔膜スラリー組成物、二次電池用セパレータ及び二次電池用電極によれば、サイクル特性及びレート特性の両方に優れた二次電池を製造しうる。
本発明の二次電池は、サイクル特性及びレート特性の両方に優れる。According to the porous membrane slurry composition for a secondary battery, the separator for a secondary battery, and the electrode for a secondary battery of the present invention, a secondary battery excellent in both cycle characteristics and rate characteristics can be produced.
The secondary battery of the present invention is excellent in both cycle characteristics and rate characteristics.
以下、本発明について実施形態及び例示物を示して詳細に説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施形態及び例示物に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施しうる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the embodiments and examples described below, and can be implemented with any modifications without departing from the scope of the claims of the present invention and its equivalents.
以下の説明において、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸及びメタクリル酸を含む。また、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及びメタクリレートを含む。さらに、(メタ)アクリロニトリルとは、アクリロニトリル及びメタクリロニトリルを含む。 In the following description, (meth) acrylic acid includes acrylic acid and methacrylic acid. The (meth) acrylate includes acrylate and methacrylate. Furthermore, (meth) acrylonitrile includes acrylonitrile and methacrylonitrile.
さらに、ある物質が水溶性であるとは、25℃において、その物質0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が0重量%以上0.5重量%未満であることをいう。また、ある物質が非水溶性であるとは、25℃において、その物質0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が90重量%以上100重量%以下であることをいう。 Furthermore, that a certain substance is water-soluble means that when 0.5 g of the substance is dissolved in 100 g of water at 25 ° C., the insoluble content is 0 wt% or more and less than 0.5 wt%. Further, that a certain substance is water-insoluble means that an insoluble content is 90% by weight or more and 100% by weight or less when 0.5 g of the substance is dissolved in 100 g of water at 25 ° C.
また、複数種類の単量体を共重合して製造される重合体において、ある単量体を重合して形成される構造単位の前記重合体における割合は、別に断らない限り、通常は、その重合体の重合に用いる全単量体に占める当該ある単量体の比率(仕込み比)と一致する。 In addition, in a polymer produced by copolymerizing a plurality of types of monomers, the proportion of the structural unit formed by polymerizing a certain monomer in the polymer is usually that unless otherwise specified. This coincides with the ratio (preparation ratio) of the certain monomer in the total monomers used for polymerization of the polymer.
さらに、「極板」とは、剛性のある板状部材だけでなく、可撓性のあるシート及びフィルムも含む。 Further, the “electrode plate” includes not only a rigid plate member but also a flexible sheet and film.
[1.二次電池用多孔膜スラリー組成物]
本発明の二次電池用多孔膜スラリー組成物(以下、適宜「多孔膜スラリー組成物」ということがある。)は、非導電性粒子、粒子状重合体、重金属を捕捉可能な官能基を1分子当たり所定数以上有し且つSP値が所定の範囲にある化合物(以下、適宜「捕捉剤」ということがある。)、及び、水を含む。[1. Porous membrane slurry composition for secondary battery]
The porous membrane slurry composition for secondary batteries of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “porous membrane slurry composition” as appropriate) has 1 functional group capable of capturing non-conductive particles, particulate polymers, and heavy metals. A compound having a predetermined number or more per molecule and having an SP value in a predetermined range (hereinafter sometimes referred to as “capturing agent” as appropriate) and water are included.
〔1.1.非導電性粒子〕
非導電性粒子は、多孔膜に充填される成分であり、この非導電性粒子同士の隙間が多孔膜の孔を形成しうる。非導電性粒子が非導電性を有するので、多孔膜を絶縁性にでき、そのため、二次電池における短絡を防止することができる。また、通常、非導電性粒子は高い剛性を有し、これにより、多孔膜の機械的強度を高めることができる。そのため、熱によってセパレータ基材に収縮しようとする応力が生じた場合でも、多孔膜がその応力に抗することができるので、セパレータ基材の収縮による短絡の発生を防止することが可能である。
非導電性粒子としては、無機粒子を用いてもよく、有機粒子を用いてもよい。[1.1. Non-conductive particles
Non-conductive particles are components filled in the porous film, and the gaps between the non-conductive particles can form pores of the porous film. Since the non-conductive particles have non-conductivity, the porous film can be made insulative, and therefore a short circuit in the secondary battery can be prevented. In general, non-conductive particles have high rigidity, which can increase the mechanical strength of the porous membrane. For this reason, even when a stress that causes the separator base material to shrink due to heat is generated, the porous film can withstand the stress, and therefore it is possible to prevent the occurrence of a short circuit due to the shrinkage of the separator base material.
As the non-conductive particles, inorganic particles or organic particles may be used.
無機粒子は、通常、水中での分散安定性に優れ、多孔膜スラリー組成物において沈降し難く、均一なスラリー状態を長時間維持することができる。また、無機粒子を用いると、通常は多孔膜の耐熱性を高くできる。 Inorganic particles are usually excellent in dispersion stability in water, hardly settled in the porous membrane slurry composition, and can maintain a uniform slurry state for a long time. In addition, when inorganic particles are used, the heat resistance of the porous film can usually be increased.
非導電性粒子の材料としては、電気化学的に安定な材料が好ましい。このような観点から、非導電性粒子の無機材料として好ましい例を挙げると、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化アルミニウムの水和物(ベーマイト(AlOOH)、ギブサイト(Al(OH)3)、酸化ケイ素、酸化マグネシウム(マグネシア)、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン(チタニア)、BaTiO3、ZrO、アルミナ−シリカ複合酸化物等の酸化物粒子;窒化アルミニウム、窒化硼素等の窒化物粒子;シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶粒子;硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性イオン結晶粒子;タルク、モンモリロナイト等の粘土微粒子;などが挙げられる。As the material for the non-conductive particles, an electrochemically stable material is preferable. From this point of view, preferable examples of inorganic materials for non-conductive particles include aluminum oxide (alumina), aluminum oxide hydrate (boehmite (AlOOH), gibbsite (Al (OH) 3 ), silicon oxide, Oxide particles such as magnesium oxide (magnesia), magnesium hydroxide, calcium oxide, titanium oxide (titania), BaTiO 3 , ZrO, alumina-silica composite oxide; nitride particles such as aluminum nitride and boron nitride; silicon, diamond And the like; Covalent crystal particles such as barium sulfate, calcium fluoride, barium fluoride, and the like; Clay fine particles such as talc and montmorillonite;
これらの中でも、電解液中での安定性と電位安定性の観点から酸化物粒子が好ましく、中でも吸水性が低く耐熱性(例えば180℃以上の高温に対する耐性)に優れる観点から酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムの水和物、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムがより好ましく、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムの水和物、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムが更に好ましく、酸化アルミニウムが特に好ましい。 Among these, oxide particles are preferable from the viewpoints of stability in an electrolytic solution and potential stability, and titanium oxide and aluminum oxide are particularly preferable from the viewpoint of low water absorption and excellent heat resistance (for example, resistance to high temperature of 180 ° C. or higher). More preferred are aluminum oxide hydrate, magnesium oxide and magnesium hydroxide, more preferred are aluminum oxide, aluminum oxide hydrate, magnesium oxide and magnesium hydroxide, and particularly preferred is aluminum oxide.
有機粒子としては、通常は重合体の粒子を用いる。有機粒子は、当該有機粒子の表面の官能基の種類及び量を調整することにより、水に対する親和性を制御でき、ひいては多孔膜に含まれる水分量を制御できる。また有機粒子は、通常は金属イオンの溶出が少ない点で、優れる。 As the organic particles, polymer particles are usually used. The organic particles can control the affinity for water by adjusting the type and amount of the functional group on the surface of the organic particles, and thus can control the amount of water contained in the porous film. Organic particles are excellent in that they usually have less metal ion elution.
非導電性粒子を形成する重合体としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の各種高分子化合物などが挙げられる。粒子を形成する上記高分子化合物は、例えば、混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体、架橋体等であっても使用しうる。有機粒子は、2種以上の高分子化合物の混合物により形成されていてもよい。 Examples of the polymer forming the non-conductive particles include various polymer compounds such as polystyrene, polyethylene, melamine resin, and phenol resin. The polymer compound forming the particles may be used, for example, as a mixture, a modified product, a derivative, a random copolymer, an alternating copolymer, a graft copolymer, a block copolymer, a crosslinked product, or the like. The organic particles may be formed of a mixture of two or more polymer compounds.
非導電性粒子として有機粒子を用いる場合、当該有機粒子はガラス転移温度を持たなくてもよいが、当該有機粒子を形成する重合体がガラス転移温度を有する場合、そのガラス転移温度は、好ましくは150℃以上、より好ましくは200℃以上、特に好ましくは250℃以上である。有機粒子を形成する重合体のガラス転移温度の上限は任意であるが、通常500℃以下である。 When organic particles are used as non-conductive particles, the organic particles may not have a glass transition temperature, but when the polymer forming the organic particles has a glass transition temperature, the glass transition temperature is preferably It is 150 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher, particularly preferably 250 ° C. or higher. The upper limit of the glass transition temperature of the polymer forming the organic particles is arbitrary, but is usually 500 ° C. or lower.
非導電性粒子としての有機粒子の製造方法は特に限定はされず、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などの、いずれの方法を用いてもよい。中でも、水中で重合をすることができ、そのまま多孔膜スラリー組成物の材料として使用できるので、乳化重合法および懸濁重合法が好ましい。また、有機粒子を製造する際、その反応系には分散剤を含ませることが好ましい。有機粒子は、通常、実質的に当該有機粒子を構成する重合体からなるが、重合に際して添加した添加剤等の任意の成分を同伴していてもよい。 The method for producing the organic particles as the non-conductive particles is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, or an emulsion polymerization method may be used. Among these, the emulsion polymerization method and the suspension polymerization method are preferable because they can be polymerized in water and used as they are as the material for the porous membrane slurry composition. Moreover, when manufacturing organic particles, it is preferable to include a dispersant in the reaction system. The organic particles are generally composed of a polymer that substantially constitutes the organic particles, but may be accompanied by any component such as an additive added during the polymerization.
非導電性粒子は、必要に応じて、例えば元素置換、表面処理、固溶体化等が施されていてもよい。また、非導電性粒子は、1つの粒子の中に、前記の材料のうち1種類を単独で含むものであってもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて含むものであってもよい。さらに、非導電性粒子は、異なる材料で形成された2種類以上の粒子を組み合わせて用いてもよい。 The non-conductive particles may be subjected to, for example, element substitution, surface treatment, solid solution, or the like as necessary. Further, the non-conductive particles may include one kind of the above materials alone in one particle, or may contain two or more kinds in combination at an arbitrary ratio. . Further, the non-conductive particles may be used in combination of two or more kinds of particles formed of different materials.
非導電性粒子の形状は、例えば、球状、楕円球状、多角形状、テトラポッド(登録商標)状、板状、鱗片状などが挙げられる。中でも、多孔膜の空隙率を高くして多孔膜によるイオン伝導度の低下を抑制する観点では、テトラポッド(登録商標)状、板状、鱗片状が好ましい。 Examples of the shape of the nonconductive particles include a spherical shape, an elliptical spherical shape, a polygonal shape, a tetrapod (registered trademark) shape, a plate shape, and a scale shape. Among these, from the viewpoint of increasing the porosity of the porous film and suppressing the decrease in ionic conductivity due to the porous film, a tetrapod (registered trademark) shape, a plate shape, and a scale shape are preferable.
非導電性粒子の体積平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.2μm以上であり、好ましくは5μm以下、より好ましくは1μm以下である。非導電性粒子の体積平均粒子径を前記範囲の下限値以上にすることにより、多孔膜における非導電性粒子の分散性を高めることができるので、均一性に優れた多孔膜を得ることができる。また、上限値以下にすることにより、耐久性に優れた多孔膜を得ることができる。ここで、粒子の体積平均粒子径とは、レーザー回折法で測定された粒子径分布において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径を表す。 The volume average particle diameter of the non-conductive particles is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.2 μm or more, preferably 5 μm or less, more preferably 1 μm or less. By making the volume average particle diameter of the non-conductive particles equal to or more than the lower limit of the above range, the dispersibility of the non-conductive particles in the porous film can be improved, and thus a porous film having excellent uniformity can be obtained. . Moreover, the porous film excellent in durability can be obtained by making it into an upper limit or less. Here, the volume average particle diameter of the particles represents a particle diameter at which the cumulative volume calculated from the small diameter side becomes 50% in the particle diameter distribution measured by the laser diffraction method.
非導電性粒子のBET比表面積は、例えば0.9m2/g以上、さらには1.5m2/g以上であることが好ましい。また、非導電性粒子の凝集を抑制し、多孔膜スラリー組成物の流動性を好適化する観点から、BET比表面積は大き過ぎないことが好ましく、例えば150m2/g以下であることが好ましい。The BET specific surface area of the non-conductive particles is, for example, preferably 0.9 m 2 / g or more, more preferably 1.5 m 2 / g or more. Further, from the viewpoint of suppressing aggregation of non-conductive particles and optimizing the fluidity of the porous membrane slurry composition, the BET specific surface area is preferably not too large, for example, 150 m 2 / g or less.
多孔膜における非導電性粒子の量は、好ましくは60重量%以上、より好ましくは65重量%以上であり、好ましくは95重量%以下である。多孔膜における非導電性粒子の量をこの範囲内とすることにより、非導電性粒子同士が接触部を有しつつ、イオンの移動が阻害されない程度に、非導電性粒子同士の隙間を形成できる。したがって、非導電性粒子の量を前記範囲に納めることで、多孔膜の強度を向上させ、二次電池の短絡を安定して防止することができる。 The amount of non-conductive particles in the porous membrane is preferably 60% by weight or more, more preferably 65% by weight or more, and preferably 95% by weight or less. By setting the amount of the non-conductive particles in the porous film within this range, the gap between the non-conductive particles can be formed to the extent that the non-conductive particles have contact portions and the movement of ions is not hindered. . Therefore, the intensity | strength of a porous film can be improved and the short circuit of a secondary battery can be prevented stably by keeping the quantity of nonelectroconductive particle in the said range.
〔1.2.粒子状重合体〕
粒子状重合体は、重合体の粒子である。この粒子状重合体は、カルボン酸1級アミド単量体単位を所定の割合で含む。ここで、カルボン酸1級アミド単量体単位とは、カルボン酸1級アミド単量体を重合して形成される構造を有する構造単位をいう。また、カルボン酸1級アミド単量体とは、カルボン酸と第1級アミドとが縮合して形成される構造を有する化合物をいう。粒子状重合体がカルボン酸1級アミド単量体単位を所定の割合で含むことにより、本発明の多孔膜スラリー組成物を用いて形成される多孔膜を備える二次電池において、ガスの発生を抑制することができる。[1.2. (Particulate polymer)
The particulate polymer is a polymer particle. This particulate polymer contains carboxylic acid primary amide monomer units in a predetermined ratio. Here, the carboxylic acid primary amide monomer unit refers to a structural unit having a structure formed by polymerizing a carboxylic acid primary amide monomer. Further, the carboxylic acid primary amide monomer means a compound having a structure formed by condensation of carboxylic acid and primary amide. In the secondary battery including the porous film formed using the porous film slurry composition of the present invention, the particulate polymer contains a carboxylic acid primary amide monomer unit at a predetermined ratio. Can be suppressed.
このようにガスの発生を抑制できる理由は必ずしも定かではないが、本発明者の検討によれば、以下のように推察される。ただし、本発明は、以下に説明する理由によって制限されるものではない。
一般に、ハロゲン化物イオンが二次電池に含まれていると、充放電に伴って電解液及びSEI(層間固体電解質界面)が分解され、ガスが生じることがありえる。これに対し、前記の粒子状重合体を含む多孔膜は、電解液中のハロゲン化物イオンをトラップできる。そのため、ハロゲン化物イオンを原因としたガスの発生が抑制されているものと推察される。Thus, although the reason which can suppress generation | occurrence | production of gas is not necessarily certain, according to examination of this inventor, it estimates as follows. However, this invention is not restrict | limited by the reason demonstrated below.
In general, when halide ions are contained in a secondary battery, the electrolyte solution and SEI (interlayer solid electrolyte interface) may be decomposed along with charge and discharge, and gas may be generated. On the other hand, the porous film containing the particulate polymer can trap halide ions in the electrolytic solution. For this reason, it is presumed that the generation of gas due to halide ions is suppressed.
また、本発明の多孔膜スラリー組成物が粒子状重合体を含むことにより、通常は、以下のような利点を得られる。即ち、多孔膜の結着性が向上し、捲回時、運搬時等の取扱い時に本発明の二次電池用セパレータ(以下、適宜「セパレータ」ということがある。)又は二次電池用電極(以下、適宜「電極」ということがある。)にかかる機械的な力に対する強度を向上させることができる。また、粒子状重合体は、その形状が粒子状であるので、多孔膜において非導電性粒子に対して面ではなく点で結着しうる。このため、多孔膜における孔を大きくできるので、二次電池の内部抵抗を小さくできる。 Moreover, when the porous membrane slurry composition of this invention contains a particulate polymer, the following advantages are usually obtained. That is, the binding property of the porous membrane is improved, and the secondary battery separator of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “separator”) or the secondary battery electrode (hereinafter also referred to as “separator” as appropriate) during handling such as winding and transportation. Hereinafter, the strength against the mechanical force applied to the electrode may be improved. Further, since the shape of the particulate polymer is particulate, the particulate polymer can be bound to the non-conductive particles by a point instead of a surface. For this reason, since the hole in a porous film can be enlarged, the internal resistance of a secondary battery can be made small.
カルボン酸1級アミド単量体としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、α−クロロアクリルアミド、クロトン酸アミド、マレイン酸ジアミド、フマル酸ジアミド等の、不飽和カルボン酸1級アミド化合物などが挙げられる。中でも、(メタ)アクリルアミドが好ましい。
また、カルボン酸1級アミド単量体及びカルボン酸1級アミド単量体単位は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。Examples of the carboxylic acid primary amide monomer include unsaturated carboxylic acid primary amide compounds such as (meth) acrylamide, α-chloroacrylamide, crotonic acid amide, maleic acid diamide, and fumaric acid diamide. Of these, (meth) acrylamide is preferred.
Moreover, a carboxylic acid primary amide monomer and a carboxylic acid primary amide monomer unit may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
粒子状重合体におけるカルボン酸1級アミド単量体単位の割合は、通常0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは1.0重量%以上であり、通常10重量%以下、好ましくは7重量%以下、より好ましくは5重量%以下である。粒子状重合体におけるカルボン酸1級アミド単量体単位の割合を前記範囲の下限値以上にすることにより、電解液中のハロゲン化物イオンを粒子状重合体によって効果的に捕捉できる。また、上限値以下にすることにより、二次電池のレート特性を改善することができる。 The proportion of the carboxylic acid primary amide monomer unit in the particulate polymer is usually 0.1% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more, more preferably 1.0% by weight or more, and usually 10% by weight. % Or less, preferably 7% by weight or less, more preferably 5% by weight or less. By setting the ratio of the carboxylic acid primary amide monomer unit in the particulate polymer to be equal to or higher than the lower limit of the above range, halide ions in the electrolytic solution can be effectively captured by the particulate polymer. Moreover, the rate characteristic of a secondary battery can be improved by making it below an upper limit.
また、粒子状重合体は、酸性基含有単量体単位を含みうる。ここで、酸性基含有単量体単位とは、酸性基含有単量体を重合して形成される構造を有する構造単位を示す。また、酸性基含有単量体とは、酸性基を含む単量体を示す。したがって、酸性基含有単量体単位を有する粒子状重合体は、酸性基を含む。極性の大きい酸性基を有するために粒子状重合体の結着性が高くなっているので、多孔膜とセパレータ基材との結着性並びに多孔膜と極板との結着性を高めることができる。 Further, the particulate polymer can contain an acidic group-containing monomer unit. Here, the acidic group-containing monomer unit refers to a structural unit having a structure formed by polymerizing an acidic group-containing monomer. Moreover, an acidic group containing monomer shows the monomer containing an acidic group. Therefore, the particulate polymer having an acidic group-containing monomer unit contains an acidic group. Since the binding property of the particulate polymer is high because it has an acidic group having a large polarity, it is possible to improve the binding property between the porous membrane and the separator substrate and the binding property between the porous membrane and the electrode plate. it can.
酸性基としては、例えば、−COOH基(カルボン酸基);−SO3H基(スルホン酸基);−PO3H2基及び−PO(OH)(OR)基(Rは炭化水素基を表す)等のホスホン酸基;などが挙げられる。したがって、酸性基含有単量体としては、例えば、これらの酸性基を有する単量体が挙げられる。また、例えば、加水分解により前記の酸性基を生成しうる単量体も、酸性基含有単量体として挙げられる。そのような酸性基含有単量体の具体例を挙げると、加水分解によりカルボン酸基を生成しうる酸無水物などが挙げられる。As the acidic group, for example, —COOH group (carboxylic acid group); —SO 3 H group (sulfonic acid group); —PO 3 H 2 group and —PO (OH) (OR) group (R represents a hydrocarbon group) Phosphonic acid groups; and the like. Therefore, as an acidic group containing monomer, the monomer which has these acidic groups is mentioned, for example. Further, for example, a monomer capable of generating the acidic group by hydrolysis is also exemplified as the acidic group-containing monomer. Specific examples of such acidic group-containing monomers include acid anhydrides that can generate carboxylic acid groups by hydrolysis.
カルボン酸基を有する単量体(カルボン酸単量体)としては、例えば、モノカルボン酸、ジカルボン酸、ジカルボン酸の無水物、及びこれらの誘導体などが挙げられる。モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、2−エチルアクリル酸、イソクロトン酸などが挙げられる。ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、メチルマレイン酸などが挙げられる。ジカルボン酸の酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、アクリル酸無水物、メチル無水マレイン酸、ジメチル無水マレイン酸などが挙げられる。これらの中でもモノカルボン酸が好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸がより好ましい。 Examples of the monomer having a carboxylic acid group (carboxylic acid monomer) include monocarboxylic acids, dicarboxylic acids, dicarboxylic acid anhydrides, and derivatives thereof. Examples of the monocarboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, 2-ethylacrylic acid, and isocrotonic acid. Examples of the dicarboxylic acid include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, and methylmaleic acid. Examples of the acid anhydride of dicarboxylic acid include maleic anhydride, acrylic anhydride, methyl maleic anhydride, dimethyl maleic anhydride and the like. Among these, monocarboxylic acid is preferable, and acrylic acid and methacrylic acid are more preferable.
スルホン酸基を有する単量体(スルホン酸単量体)としては、例えば、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、(メタ)アクリル酸−2−スルホン酸エチル、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、2−(N−アクリロイル)アミノ−2−メチル−1,3−プロパン−ジスルホン酸などが挙げられる。これらの中でも、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸が好ましい。 Examples of the monomer having a sulfonic acid group (sulfonic acid monomer) include vinyl sulfonic acid, methyl vinyl sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, and (meth) acrylic acid-2-sulfonic acid. Examples include ethyl, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, 2- (N-acryloyl) amino-2-methyl-1,3-propane-disulfonic acid, and the like. Among these, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is preferable.
ホスホン酸基を有する単量体(ホスホン酸単量体)としては、例えば、リン酸−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸メチル−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸エチル−(メタ)アクリロイルオキシエチルなどが挙げられる。 Examples of the monomer having a phosphonic acid group (phosphonic acid monomer) include phosphoric acid-2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, methyl-2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, ethyl phosphate- ( And (meth) acryloyloxyethyl.
また、上述した単量体の塩を、酸性基含有単量体として用いてもよい。このような塩としては、例えば、p−スチレンスルホン酸等のスチレンスルホン酸のナトリウム塩などが挙げられる。
また、酸性基含有単量体及び酸性基含有単量体単位は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。Moreover, you may use the salt of the monomer mentioned above as an acidic group containing monomer. Examples of such a salt include a sodium salt of styrene sulfonic acid such as p-styrene sulfonic acid.
Moreover, an acidic group containing monomer and an acidic group containing monomer unit may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
粒子状重合体における酸性基含有単量体単位の割合は、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.2重量%以上、特に好ましくは0.5重量%以上であり、好ましくは50重量%以下、より好ましくは45重量%以下、特に好ましくは40重量%以下である。粒子状重合体における酸性基含有単量体単位の割合を前記範囲の下限値以上にすることにより、多孔膜とセパレータ基材との結着性並びに多孔膜と極板との結着性を効果的に高めることができる。また、上限値以下にすることにより、多孔膜の耐久性を高めることができる。 The ratio of the acidic group-containing monomer unit in the particulate polymer is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.2% by weight or more, particularly preferably 0.5% by weight or more, preferably 50%. % By weight or less, more preferably 45% by weight or less, particularly preferably 40% by weight or less. By making the ratio of the acidic group-containing monomer unit in the particulate polymer at least the lower limit of the above range, the binding property between the porous membrane and the separator substrate and the binding property between the porous membrane and the electrode plate are effective. Can be enhanced. Moreover, durability of a porous film can be improved by making it into an upper limit or less.
また、粒子状重合体は、架橋性単量体単位を含みうる。ここで、架橋性単量体単位とは、架橋性単量体を重合して得られる構造を有する構造単位である。また、架橋性単量体とは、加熱又はエネルギー線の照射により、重合中又は重合後に架橋構造を形成しうる単量体である。架橋性単量体単位を含むことにより、粒子状重合体を架橋させることができるので、多孔膜の強度及び安定性を高めることができる。これにより、粒子状重合体による作用を安定して発揮させることが可能となる。また、電解液による粒子状重合体の膨潤度が過度に高くならないようにできるので、通常は、二次電池の出力特性を良好にできる。 The particulate polymer may contain a crosslinkable monomer unit. Here, the crosslinkable monomer unit is a structural unit having a structure obtained by polymerizing a crosslinkable monomer. The crosslinkable monomer is a monomer that can form a crosslinked structure during or after polymerization by heating or irradiation with energy rays. By including a crosslinkable monomer unit, the particulate polymer can be crosslinked, so that the strength and stability of the porous film can be increased. Thereby, it becomes possible to exhibit the effect | action by a particulate polymer stably. In addition, since the degree of swelling of the particulate polymer by the electrolytic solution can be prevented from becoming excessively high, normally the output characteristics of the secondary battery can be improved.
架橋性単量体としては、重合した際に架橋構造を形成しうる単量体を用いうる。架橋性単量体の例としては、1分子あたり2以上の反応性基を有する単量体を挙げることができる。より具体的には、熱架橋性の架橋性基及び1分子あたり1つのオレフィン性二重結合を有する単官能性単量体、及び1分子あたり2つ以上のオレフィン性二重結合を有する多官能性単量体が挙げられる。 As the crosslinkable monomer, a monomer capable of forming a crosslinked structure upon polymerization can be used. Examples of the crosslinkable monomer include monomers having two or more reactive groups per molecule. More specifically, a monofunctional monomer having a heat-crosslinkable crosslinkable group and one olefinic double bond per molecule, and a polyfunctional having two or more olefinic double bonds per molecule. Ionic monomers.
単官能性単量体に含まれる熱架橋性の架橋性基の例としては、N−メチロールアミド基、エポキシ基、オキセタニル基、オキサゾリン基、及びこれらの組み合わせが挙げられる。これらの中でも、エポキシ基が、架橋及び架橋密度の調節が容易な点でより好ましい。 Examples of the thermally crosslinkable group contained in the monofunctional monomer include an N-methylolamide group, an epoxy group, an oxetanyl group, an oxazoline group, and combinations thereof. Among these, an epoxy group is more preferable in terms of easy adjustment of crosslinking and crosslinking density.
熱架橋性の架橋性基としてN−メチロールアミド基を有し、且つオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等のメチロール基を有する(メタ)アクリルアミド類が挙げられる。 Examples of the crosslinkable monomer having an N-methylolamide group as a thermally crosslinkable group and having an olefinic double bond have a methylol group such as N-methylol (meth) acrylamide (meta ) Acrylamides.
熱架橋性の架橋性基としてエポキシ基を有し、且つオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、o−アリルフェニルグリシジルエーテル等の不飽和グリシジルエーテル;ブタジエンモノエポキシド、クロロプレンモノエポキシド、4,5−エポキシ−2−ペンテン、3,4−エポキシ−1−ビニルシクロヘキセン、1,2−エポキシ−5,9−シクロドデカジエン等のジエンまたはポリエンのモノエポキシド;3,4−エポキシ−1−ブテン、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−9−デセン等のアルケニルエポキシド;並びにグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルクロトネート、グリシジル−4−ヘプテノエート、グリシジルソルベート、グリシジルリノレート、グリシジル−4−メチル−3−ペンテノエート、3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、4−メチル−3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル等の不飽和カルボン酸のグリシジルエステル化合物;などが挙げられる。 Examples of the crosslinkable monomer having an epoxy group as a thermally crosslinkable group and having an olefinic double bond include vinyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, butenyl glycidyl ether, o-allylphenyl glycidyl. Unsaturated glycidyl ethers such as ether; butadiene monoepoxide, chloroprene monoepoxide, 4,5-epoxy-2-pentene, 3,4-epoxy-1-vinylcyclohexene, 1,2-epoxy-5,9-cyclododecadiene Monoepoxides of dienes or polyenes such as; alkenyl epoxides such as 3,4-epoxy-1-butene, 1,2-epoxy-5-hexene, 1,2-epoxy-9-decene; and glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, Glycidyl crotonate, glycidyl Unsaturated carboxylic acids such as -4-heptenoate, glycidyl sorbate, glycidyl linoleate, glycidyl-4-methyl-3-pentenoate, glycidyl ester of 3-cyclohexene carboxylic acid, glycidyl ester of 4-methyl-3-cyclohexene carboxylic acid Glycidyl ester compounds; and the like.
熱架橋性の架橋性基としてオキセタニル基を有し、且つオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、2−((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、及び2−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−4−トリフロロメチルオキセタンなどが挙げられる。 Examples of the crosslinkable monomer having an oxetanyl group as a heat crosslinkable group and having an olefinic double bond include 3-((meth) acryloyloxymethyl) oxetane, 3-((meth) Acryloyloxymethyl) -2-trifluoromethyloxetane, 3-((meth) acryloyloxymethyl) -2-phenyloxetane, 2-((meth) acryloyloxymethyl) oxetane, and 2-((meth) acryloyloxymethyl ) -4-trifluoromethyloxetane.
熱架橋性の架橋性基としてオキサゾリン基を有し、且つオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−メチル−2−オキサゾリン、及び2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリンなどが挙げられる。 Examples of the crosslinkable monomer having an oxazoline group as a thermally crosslinkable group and having an olefinic double bond include 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2- Oxazoline, 2-vinyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-methyl-2-oxazoline, and And 2-isopropenyl-5-ethyl-2-oxazoline.
2つ以上のオレフィン性二重結合を有する多官能性単量体の例としては、アリル(メタ)アクリレート、エチレンジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン−トリ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジアリルエーテル、ポリグリコールジアリルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ヒドロキノンジアリルエーテル、テトラアリルオキシエタン、トリメチロールプロパン−ジアリルエーテル、前記以外の多官能性アルコールのアリルまたはビニルエーテル、トリアリルアミン、及びジビニルベンゼンなどが挙げられる。 Examples of multifunctional monomers having two or more olefinic double bonds include allyl (meth) acrylate, ethylene di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, Tetraethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane-tri (meth) acrylate, dipropylene glycol diallyl ether, polyglycol diallyl ether, triethylene glycol divinyl ether, hydroquinone diallyl ether, tetraallyloxyethane, trimethylolpropane-diallyl Examples include ethers, allyls or vinyl ethers of polyfunctional alcohols other than those described above, triallylamine, and divinylbenzene.
中でも特に、架橋性単量体としては、N−メチロールアクリルアミド、アリルメタクリレート、エチレンジメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、及びエチレングリコールジメタクリレートが好ましく、N−メチロールアクリルアミド、アリルメタクリレート、エチレンジメタクリレート、アリルグリシジルエーテル及びグリシジルメタクリレートがより好ましい。
また、架橋性単量体及び架橋性単量体単位は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。Among these, as the crosslinkable monomer, N-methylol acrylamide, allyl methacrylate, ethylene dimethacrylate, allyl glycidyl ether, glycidyl methacrylate, and ethylene glycol dimethacrylate are preferable, and N-methylol acrylamide, allyl methacrylate, ethylene dimethacrylate, Allyl glycidyl ether and glycidyl methacrylate are more preferred.
Moreover, a crosslinking | crosslinked monomer and a crosslinking | crosslinked monomer unit may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
粒子状重合体における架橋性単量体単位の割合は、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.15重量%以上、特に好ましくは0.2重量%以上であり、好ましくは2.0重量%以下、より好ましくは1.5重量%以下、特に好ましくは1.0重量%以下である。粒子状重合体における架橋性単量体単位の割合を前記範囲の下限値以上にすることにより、粒子状重合体の機械的強度を強くできるので、多孔膜とセパレータ基材との結着性並びに多孔膜と極板との結着性を高めることができる。また、上限値以下にすることにより、多孔膜の耐久性を高めることができる。 The proportion of the crosslinkable monomer unit in the particulate polymer is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.15% by weight or more, particularly preferably 0.2% by weight or more, preferably 2. It is 0 wt% or less, more preferably 1.5 wt% or less, and particularly preferably 1.0 wt% or less. By making the ratio of the crosslinkable monomer unit in the particulate polymer at least the lower limit of the above range, the mechanical strength of the particulate polymer can be increased, so that the binding property between the porous membrane and the separator substrate and The binding property between the porous membrane and the electrode plate can be enhanced. Moreover, durability of a porous film can be improved by making it into an upper limit or less.
また、粒子状合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含みうる。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位は、(メタ)アクリル酸エステル単量体を重合して形成される構造を有する構造単位である。ただし、(メタ)アクリル酸エステル単量体の中でもフッ素を含有するものは、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体として(メタ)アクリル酸エステル単量体とは区別する。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位は強度が高いので、粒子状重合体の分子を安定化させることができる。 The particulate coalescence may contain (meth) acrylic acid ester monomer units. The (meth) acrylic acid ester monomer unit is a structural unit having a structure formed by polymerizing a (meth) acrylic acid ester monomer. However, among the (meth) acrylate monomers, those containing fluorine are distinguished from (meth) acrylate monomers as fluorine-containing (meth) acrylate monomers. Since the (meth) acrylic acid ester monomer unit has high strength, the molecules of the particulate polymer can be stabilized.
(メタ)アクリル酸エステル単量体の例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、n−テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレート等のアクリル酸アルキルエステル;並びにメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、n−テトラデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート等のメタクリル酸アルキルエステルが挙げられる。また、(メタ)アクリル酸エステル単量体及び(メタ)アクリル酸エステル単量体単位は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 Examples of (meth) acrylic acid ester monomers include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, pentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, Acrylic acid alkyl esters such as 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, n-tetradecyl acrylate, stearyl acrylate; and methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t -Butyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, heptyl Methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, nonyl methacrylate, decyl methacrylate, lauryl methacrylate, n- tetradecyl methacrylate, methacrylic acid alkyl esters such as stearyl methacrylate. Moreover, a (meth) acrylic acid ester monomer and a (meth) acrylic acid ester monomer unit may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
粒子状重合体における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の割合は、好ましくは50重量%以上、より好ましくは55重量%以上、特に好ましくは58重量%以上であり、好ましくは98重量%以下、より好ましくは97重量%以下、特に好ましくは96重量%以下である。粒子状重合体における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の割合を上記範囲の下限値以上にすることにより、多孔膜のセパレータ基材又は極板への結着性を高くすることができる。また、上限値以下にすることにより、多孔膜の柔軟性を高めることができる。 The proportion of the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the particulate polymer is preferably 50% by weight or more, more preferably 55% by weight or more, particularly preferably 58% by weight or more, and preferably 98% by weight or less. More preferably, it is 97% by weight or less, particularly preferably 96% by weight or less. By setting the ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the particulate polymer to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the binding property of the porous membrane to the separator substrate or electrode plate can be increased. Moreover, the softness | flexibility of a porous film can be improved by making it into an upper limit or less.
さらに、粒子状重合体は、上述した構造単位以外に任意の構造単位を含みうる。粒子状重合体が含みうる任意の構造単位の例としては、下記の単量体を重合して形成される構造を有する構造単位が挙げられる。即ち、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン等の肪族共役ジエン単量体;スチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、ビニル安息香酸、ビニル安息香酸メチル、ビニルナフタレン、クロロメチルスチレン、ヒドロキシメチルスチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のα,β−不飽和ニトリル化合物単量体;エチレン、プロピレン等のオレフィン単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル単量体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル単量体;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン単量体;並びに、N−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物単量体;の1以上を重合して形成される構造を有する構造単位が挙げられる。また、これらは1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 Furthermore, the particulate polymer may contain an arbitrary structural unit in addition to the above-described structural unit. Examples of arbitrary structural units that can be included in the particulate polymer include structural units having a structure formed by polymerizing the following monomers. That is, aliphatic conjugated diene monomers such as 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene; styrene Aromatic vinyl monomers such as chlorostyrene, vinyl toluene, t-butyl styrene, vinyl benzoic acid, methyl vinyl benzoate, vinyl naphthalene, chloromethyl styrene, hydroxymethyl styrene, α-methyl styrene, divinyl benzene; Α, β-unsaturated nitrile compound monomers such as methacrylonitrile; olefin monomers such as ethylene and propylene; halogen atom-containing monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride; vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl butyrate , Vinyl ester monomers such as vinyl benzoate; methyl vinyl ether, ethyl vinyl Vinyl ether monomers such as ether and butyl vinyl ether; vinyl ketone monomers such as methyl vinyl ketone, ethyl vinyl ketone, butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone and isopropenyl vinyl ketone; and N-vinyl pyrrolidone, vinyl pyridine and vinyl imidazole And a structural unit having a structure formed by polymerizing one or more of the following heterocyclic ring-containing vinyl compound monomers. Moreover, these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
また、粒子状重合体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 Moreover, a particulate polymer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
粒子状重合体を構成する重合体の重量平均分子量は、好ましくは10,000以上、より好ましくは20,000以上であり、好ましくは1,000,000以下、より好ましくは500,000以下である。粒子状重合体を構成する重合体の重量平均分子量を上記範囲に収めることにより、多孔膜の強度及び非導電性粒子の分散性を良好にし易い。ここで、粒子状重合体を構成する重合体の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって、テトラヒドロフランを展開溶媒としたポリスチレン換算の値として求めうる。 The weight average molecular weight of the polymer constituting the particulate polymer is preferably 10,000 or more, more preferably 20,000 or more, preferably 1,000,000 or less, more preferably 500,000 or less. . By keeping the weight average molecular weight of the polymer constituting the particulate polymer in the above range, the strength of the porous film and the dispersibility of the non-conductive particles can be easily improved. Here, the weight average molecular weight of the polymer constituting the particulate polymer can be determined by gel permeation chromatography (GPC) as a value in terms of polystyrene using tetrahydrofuran as a developing solvent.
粒子状重合体のガラス転移温度は、好ましくは−75℃以上、より好ましくは−55℃以上、特に好ましくは−35℃以上であり、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下、さらにより好ましくは20℃以下、特に好ましくは15℃以下である。粒子状重合体のガラス転移温度を上記範囲に収めることにより、多孔膜を備えたセパレータ及び電極の柔軟性及び捲回性、並びに多孔膜の結着性などの特性が高度にバランスされ、好適である。ここで、多孔膜の結着性には、多孔膜とセパレータ基材との結着性、及び、多孔膜と極板との結着性が含まれる。また、粒子状重合体のガラス転移温度は、例えば、様々な単量体を組み合わせることによって調整可能である。 The glass transition temperature of the particulate polymer is preferably −75 ° C. or higher, more preferably −55 ° C. or higher, particularly preferably −35 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower, and even more. Preferably it is 20 degrees C or less, Most preferably, it is 15 degrees C or less. By keeping the glass transition temperature of the particulate polymer within the above range, the properties such as the flexibility and winding property of the separator and the electrode provided with the porous membrane, and the binding property of the porous membrane are highly balanced. is there. Here, the binding property of the porous film includes the binding property between the porous film and the separator substrate, and the binding property between the porous film and the electrode plate. Moreover, the glass transition temperature of a particulate polymer can be adjusted by combining various monomers, for example.
粒子状重合体の体積平均粒径は、好ましくは50nm以上、より好ましくは70nm以上であり、好ましくは500nm以下、より好ましくは400nm以下である。粒子状重合体の体積平均粒径を上記範囲に収めることにより、多孔膜の強度及び柔軟性を良好にできる。 The volume average particle size of the particulate polymer is preferably 50 nm or more, more preferably 70 nm or more, preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less. By keeping the volume average particle diameter of the particulate polymer in the above range, the strength and flexibility of the porous film can be improved.
粒子状重合体の量は、非導電性粒子100重量部に対して、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.2重量部以上であり、好ましくは10重量部以下、より好ましくは8重量部以下である。粒子状重合体の量を前記範囲の下限値以上にすることにより、多孔膜の強度を高くすることができる。また、上限値以下にすることにより、二次電池のレート特性を良好にすることができる。また、粒子状重合体の量を前記の範囲とすることは、通常、非導電性粒子同士の結着性、多孔膜とセパレータ基材との結着性、及び、多孔膜と極板との結着性を高くできる点、多孔膜の柔軟性を高くできる点、並びに、多孔膜のイオン伝導性を高くできる点でも意義がある。 The amount of the particulate polymer is preferably 0.1 parts by weight or more, more preferably 0.2 parts by weight or more, preferably 10 parts by weight or less, more preferably 100 parts by weight of non-conductive particles. 8 parts by weight or less. By setting the amount of the particulate polymer to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the strength of the porous film can be increased. Moreover, the rate characteristic of a secondary battery can be made favorable by making it below an upper limit. In addition, the amount of the particulate polymer within the above range usually means the binding property between the non-conductive particles, the binding property between the porous film and the separator substrate, and between the porous film and the electrode plate. It is also significant in that the binding property can be increased, the flexibility of the porous membrane can be increased, and the ion conductivity of the porous membrane can be increased.
粒子状重合体の製造方法は特に限定はされず、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などの、いずれの方法を用いてもよい。中でも、水中で重合をすることができ、そのまま多孔膜スラリー組成物の材料として使用できるので、乳化重合法および懸濁重合法が好ましい。また、粒子状重合体を製造する際、その反応系には分散剤を含ませることが好ましい。粒子状重合体は、通常、実質的にそれを構成する重合体からなるが、重合に際して添加した添加剤等の任意の成分を同伴していてもよい。 The production method of the particulate polymer is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, or an emulsion polymerization method may be used. Among these, the emulsion polymerization method and the suspension polymerization method are preferable because they can be polymerized in water and used as they are as the material for the porous membrane slurry composition. Moreover, when manufacturing a particulate polymer, it is preferable to include a dispersing agent in the reaction system. The particulate polymer is usually composed of a polymer substantially constituting it, but may be accompanied by any component such as an additive added during the polymerization.
〔1.3.捕捉剤〕
捕捉剤は、重金属を捕捉可能な官能基を有する。ここで重金属とは、比重が4.0g/cm3以上の金属を指す。重金属の比重の上限は任意であるが、通常23g/cm3以下である。また、官能基としては、重金属のうち少なくとも1種類の金属の原子又はイオンを捕捉可能な基を用いうる。多孔膜が捕捉剤を含むことにより、その多孔膜が電解液中の重金属を捕捉できるので、二次電池の充放電に伴う負極での重金属の析出を抑制することができる。[1.3. (Capturing agent)
The scavenger has a functional group capable of capturing heavy metals. Here, the heavy metal refers to a metal having a specific gravity of 4.0 g / cm 3 or more. The upper limit of the specific gravity of the heavy metal is arbitrary, but is usually 23 g / cm 3 or less. In addition, as the functional group, a group capable of capturing an atom or ion of at least one kind of metal among heavy metals can be used. When the porous film contains the scavenger, the porous film can capture the heavy metal in the electrolytic solution, so that it is possible to suppress the precipitation of the heavy metal on the negative electrode accompanying the charge / discharge of the secondary battery.
前記の官能基は、重金属の中でも、二次電池内において析出が生じやすい金属を捕捉可能であることが好ましい。具体的には、前記の官能基は、Co、Mn、Ni及びFeからなる群より選ばれる少なくとも1種類の金属を捕捉可能であることが好ましい。これにより、負極における金属の析出を効果的に抑制することが可能である。 Among the heavy metals, the functional group is preferably capable of capturing a metal that easily precipitates in the secondary battery. Specifically, it is preferable that the functional group can capture at least one kind of metal selected from the group consisting of Co, Mn, Ni and Fe. Thereby, it is possible to effectively suppress the metal deposition in the negative electrode.
また、前記の官能基が重金属を捕捉する場合、通常は、官能基と重金属の原子又はイオンとの間に例えば化学的又は電気的な作用を生じることにより、官能基と重金属とが結合を生じる。このような結合としては、例えば、配位結合が挙げられる。この場合、前記の官能基を含む捕捉剤は重金属に配位しうる配位子となりうる。 In addition, when the functional group captures a heavy metal, the functional group and the heavy metal are usually bonded to each other by, for example, a chemical or electrical action between the functional group and the heavy metal atom or ion. . An example of such a bond is a coordination bond. In this case, the scavenger containing the functional group can be a ligand capable of coordinating with a heavy metal.
捕捉剤は、前記の官能基を、捕捉剤1分子あたり3個以上有する。このように1分子あたり3個以上の官能基を有することにより、捕捉剤が重金属を捕捉する能力を高めることができるので、電解液中において効果的に重金属を捕捉することが可能である。例えば、前記の官能基が重金属との間に配位結合を形成しうる場合、通常は、複数個の官能基が一つの重金属原子又は重金属イオンに配位して、その重金属を効果的に捕捉できる。この場合、捕捉剤は多座配位子として機能しうる。捕捉剤1分子あたりの前記官能基の個数の上限は任意であるが、通常10個以下である。 The capturing agent has 3 or more of the above functional groups per molecule of the capturing agent. By having three or more functional groups per molecule as described above, the ability of the capture agent to capture heavy metals can be enhanced, so that it is possible to effectively capture heavy metals in the electrolytic solution. For example, when the functional group can form a coordination bond with a heavy metal, usually, a plurality of functional groups coordinate to one heavy metal atom or heavy metal ion to effectively capture the heavy metal. it can. In this case, the scavenger can function as a multidentate ligand. The upper limit of the number of functional groups per molecule of scavenger is arbitrary, but is usually 10 or less.
前記の官能基の好適な例としては、アミノ基及び酸性基が挙げられる。したがって、捕捉剤としては、アミノ基及び酸性基からなる群より選ばれる少なくとも1種類の基を、1分子あたり3個以上有する化合物を用いることが好ましい。また、前記の酸性基のうち好適な例としては、カルボン酸基及びホスホン酸基が挙げられる。したがって、捕捉剤は、酸性基としてカルボン酸基又はホスホン酸基を有することが好ましい。官能基としてこれらの好適な基を用いることにより、捕捉剤の分散性を向上させることができるので、捕捉剤が多孔膜スラリー組成物中で安定に存在することができる。中でも、捕捉剤の分散性を効果的に高める観点から、捕捉剤は官能基としてアミノ基及び酸性基の両方を含むことが特に好ましい。ここで、前記の官能基は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 Preferable examples of the functional group include an amino group and an acidic group. Therefore, as the scavenger, it is preferable to use a compound having three or more groups per molecule selected from the group consisting of an amino group and an acidic group. Moreover, as a suitable example among the said acidic groups, a carboxylic acid group and a phosphonic acid group are mentioned. Therefore, the scavenger preferably has a carboxylic acid group or a phosphonic acid group as an acidic group. By using these suitable groups as functional groups, the dispersibility of the scavenger can be improved, so that the scavenger can be stably present in the porous membrane slurry composition. Among these, from the viewpoint of effectively increasing the dispersibility of the scavenger, it is particularly preferable that the scavenger contains both an amino group and an acidic group as functional groups. Here, one kind of the functional group may be used alone, or two or more kinds may be used in combination at any ratio.
また、捕捉剤のSP値は、通常12(cal/cm3)1/2以上であり、通常15(cal/cm3)1/2以下、好ましくは14.5(cal/cm3)1/2以下、より好ましくは14(cal/cm3)1/2以下である。捕捉剤のSP値を前記範囲の下限値以上にすることにより、捕捉剤が電解液に過度に溶け出すことを防止できるので、二次電池のレート特性を良好にできる。また、上限値以下にすることにより、多孔膜スラリー組成物において捕捉剤を水に溶け難くできるので、粒子状重合体の不安定化を防ぎ、結着力を高く保つことができる。そのため、多孔膜とセパレータ基材との結着性並びに多孔膜と極板との結着性を高くできる。The SP value of the scavenger is usually 12 (cal / cm 3 ) 1/2 or more, usually 15 (cal / cm 3 ) 1/2 or less, preferably 14.5 (cal / cm 3 ) 1/2. 2 or less, more preferably 14 (cal / cm 3 ) 1/2 or less. By making the SP value of the scavenger greater than or equal to the lower limit of the above range, it is possible to prevent the scavenger from being excessively dissolved in the electrolytic solution, so that the rate characteristics of the secondary battery can be improved. Moreover, by making it below the upper limit value, the scavenger can be hardly dissolved in water in the porous membrane slurry composition, so that the destabilization of the particulate polymer can be prevented and the binding force can be kept high. Therefore, the binding property between the porous membrane and the separator substrate and the binding property between the porous membrane and the electrode plate can be increased.
ここでSP値とは、溶解度パラメーターのことを意味する。SP値は、Hansen Solubility Parameters A User’s Handbook,2ndEd(CRCPress)で紹介される方法を用いて算出することができる。また、有機化合物のSP値は、その有機化合物の分子構造から推算することが可能である。具体的には、SMILEの式からSP値を計算できるシミュレーションソフトウェア(例えば「HSPiP」(http=//www.hansen−solubility.com))を用いて計算しうる。また、このシミュレーションソフトウェアでは、Hansen SOLUBILITY PARAMETERS A User’s Handbook SecondEdition、Charles M.Hansenに記載の理論に基づき、求められている。 Here, the SP value means a solubility parameter. The SP value can be calculated using the method introduced in Hansen Solubility Parameters A User's Handbook, 2ndEd (CRCPless). The SP value of an organic compound can be estimated from the molecular structure of the organic compound. Specifically, it can be calculated using simulation software (for example, “HSPiP” (http://www.hansen-solubility.com)) that can calculate the SP value from the SMILE equation. The simulation software also includes Hansen SOLUBILITY PARAMETERS A User's Handbook Second Edition, Charles M. Based on the theory described in Hansen.
捕捉剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、1,3−ジアミノ−2−ヒドロキシプロパン四酢酸及びニトロトリス(メチレンホスホン酸)、ニトリロ三酢酸、トランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン四酢酸、ジエチレン−トリアミン五酢酸、並びにそれらの塩等のキレート剤などが挙げられる。また、捕捉剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 Examples of the scavenger include ethylenediaminetetraacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, 1,3-diamino-2-hydroxypropanetetraacetic acid and nitrotris (methylenephosphonic acid), nitrilotriacetic acid, trans-1,2-diaminocyclohexanetetra Examples include acetic acid, diethylene-triaminepentaacetic acid, and chelating agents such as salts thereof. Moreover, a capture | acquisition agent may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
捕捉剤の量は、粒子状重合体100重量部に対して、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.5重量部以上であり、好ましくは10重量部以下、より好ましくは5重量部以下、特に好ましくは3重量部以下である。捕捉剤の量を前記範囲の下限値以上にすることにより、電解液中の重金属を捕捉剤が効果的に捕捉できるので、二次電池のサイクル特性を向上させることができる。また、上限値以下にすることにより、二次電池のレート特性を良好にできる。 The amount of the scavenger is preferably 0.1 parts by weight or more, more preferably 0.5 parts by weight or more, preferably 10 parts by weight or less, more preferably 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the particulate polymer. Part or less, particularly preferably 3 parts by weight or less. By making the amount of the scavenger greater than or equal to the lower limit of the above range, the scavenger can effectively capture the heavy metal in the electrolytic solution, so that the cycle characteristics of the secondary battery can be improved. Moreover, the rate characteristic of a secondary battery can be made favorable by making it below an upper limit.
〔1.4.水溶性重合体〕
本発明の多孔膜スラリー組成物は、水溶性重合体を含むことが好ましい。多孔膜スラリー組成物において、水溶性重合体の一部は水中に遊離しているが、別の一部は非導電性粒子の表面に吸着して非導電性粒子を覆う安定した層を形成して、非導電性粒子の分散性及び分散安定性を高める作用を奏しうる。また、水溶性重合体は、多孔膜において非導電性粒子同士の間に介在することにより非導電性粒子同士を結着する作用、非導電性粒子とセパレータ基材との間に介在することにより多孔膜とセパレータ基材とを結着する作用、並びに、非導電性粒子と極板との間に介在することにより多孔膜と極板とを結着する作用を奏しうる。[1.4. Water-soluble polymer)
The porous membrane slurry composition of the present invention preferably contains a water-soluble polymer. In the porous membrane slurry composition, a part of the water-soluble polymer is released in water, while another part is adsorbed on the surface of the non-conductive particles to form a stable layer covering the non-conductive particles. Thus, it is possible to enhance the dispersibility and dispersion stability of the non-conductive particles. In addition, the water-soluble polymer acts to bind the non-conductive particles by interposing between the non-conductive particles in the porous film, and by interposing between the non-conductive particles and the separator substrate. An effect of binding the porous film and the separator substrate and an effect of binding the porous film and the electrode plate by interposing between the non-conductive particles and the electrode plate can be achieved.
前記の水溶性重合体は、酸性基含有単量体単位を含むことが好ましい。酸性基含有単量体単位を有する水溶性重合体は、酸性基を含む。この酸性基の作用により水溶性重合体の水に対する親和性が高くなっているので、水溶性重合体を水に可溶にできる。また、極性の大きい酸性基を有するために水溶性重合体の非導電性粒子に対する吸着性は高くなっているので、酸性基含有単量体単位を含む水溶性重合体は、その水溶性重合体の一部が前記のように非導電性粒子の表面に安定な層を形成しやすくなっている。そのため、多孔膜スラリー組成物において、非導電性粒子の分散性を効果的に高めることが可能である。 The water-soluble polymer preferably includes an acidic group-containing monomer unit. The water-soluble polymer having an acidic group-containing monomer unit contains an acidic group. Since the affinity of the water-soluble polymer to water is increased by the action of the acidic group, the water-soluble polymer can be made soluble in water. In addition, since the water-soluble polymer has a high adsorptivity to non-conductive particles because it has a highly polar acidic group, the water-soluble polymer containing an acid group-containing monomer unit is a water-soluble polymer. As described above, a part of the layer easily forms a stable layer on the surface of the non-conductive particles. Therefore, in the porous membrane slurry composition, it is possible to effectively increase the dispersibility of the nonconductive particles.
酸性基、酸性基含有単量体単位及び酸性基含有単量体としては、例えば、粒子状重合体の項において例示したものと同様の例が挙げられる。中でも、酸性基含有単量体単位が、カルボン酸基及びスルホン酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種類の基を有することが好ましい。これにより、水溶性重合体の非導電性粒子に対する吸着性を効果的に向上させて、非導電性粒子の分散性をより高めることができる。
また、酸性基含有単量体及び酸性基含有単量体単位は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。Examples of the acidic group, the acidic group-containing monomer unit, and the acidic group-containing monomer include the same examples as those exemplified in the section of the particulate polymer. Especially, it is preferable that an acidic group containing monomer unit has at least 1 type of group chosen from the group which consists of a carboxylic acid group and a sulfonic acid group. Thereby, the adsorptivity with respect to the nonelectroconductive particle of a water-soluble polymer can be improved effectively, and the dispersibility of a nonelectroconductive particle can be improved more.
Moreover, an acidic group containing monomer and an acidic group containing monomer unit may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
水溶性重合体における酸性基含有単量体単位の割合は、好ましくは20重量%以上であり、好ましくは80重量%以下、より好ましくは60重量%以下、特に好ましくは40重量%以下である。水溶性重合体における酸性基含有単量体単位の割合を前記範囲の下限値以上にすることにより、多孔膜とセパレータ基材との結着性並びに多孔膜と極板との結着性を高めることができる。また、上限値以下にすることにより、多孔膜スラリー組成物の粘度が過度に高くなることを防止できる。そのため、多孔膜スラリー組成物の塗布性を良好にできるので、二次電池のレート特性を良好にできる。 The ratio of the acidic group-containing monomer unit in the water-soluble polymer is preferably 20% by weight or more, preferably 80% by weight or less, more preferably 60% by weight or less, and particularly preferably 40% by weight or less. By increasing the ratio of the acidic group-containing monomer unit in the water-soluble polymer to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the binding property between the porous membrane and the separator substrate and the binding property between the porous membrane and the electrode plate are improved be able to. Moreover, it can prevent that the viscosity of a porous membrane slurry composition becomes high too much by setting it as an upper limit or less. Therefore, since the applicability | paintability of a porous film slurry composition can be made favorable, the rate characteristic of a secondary battery can be made favorable.
水溶性重合体は、フッ素含有単量体単位を含みうる。フッ素含有単量体単位とは、フッ素含有単量体を重合して形成される構造を有する構造単位である。フッ素含有単量体単位は、通常、高いイオン伝導性を有するので、水溶性重合体のイオン伝導性を高めて二次電池の内部抵抗を小さくすることができる。 The water-soluble polymer can contain a fluorine-containing monomer unit. The fluorine-containing monomer unit is a structural unit having a structure formed by polymerizing a fluorine-containing monomer. Since the fluorine-containing monomer unit usually has high ionic conductivity, the ionic conductivity of the water-soluble polymer can be increased to reduce the internal resistance of the secondary battery.
フッ素含有単量体としては、例えば、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体、フッ素含有芳香族ジエン単量体などが挙げられ、中でもフッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体が好ましい。 Examples of the fluorine-containing monomer include a fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer and a fluorine-containing aromatic diene monomer, and among them, a fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer is preferable.
フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば、下記の式(I)で表される単量体が挙げられる。 Examples of the fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer include monomers represented by the following formula (I).
前記の式(I)において、R1は、水素原子またはメチル基を表す。
前記の式(I)において、R2は、フッ素原子を含有する炭化水素基を表す。炭化水素基の炭素数は、好ましくは1以上であり、好ましくは18以下である。また、R2が含有するフッ素原子の数は、1個でもよく、2個以上でもよい。In the above formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
In the above formula (I), R 2 represents a hydrocarbon group containing a fluorine atom. The carbon number of the hydrocarbon group is preferably 1 or more, and preferably 18 or less. Moreover, the number of fluorine atoms contained in R 2 may be one or two or more.
式(I)で表されるフッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体の例としては、(メタ)アクリル酸フッ化アルキル、(メタ)アクリル酸フッ化アリール、及び(メタ)アクリル酸フッ化アラルキルが挙げられる。なかでも(メタ)アクリル酸フッ化アルキルが好ましい。このような単量体の具体例としては、(メタ)アクリル酸2,2,2−トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸β−(パーフルオロオクチル)エチル、(メタ)アクリル酸2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、(メタ)アクリル酸2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブチル、(メタ)アクリル酸1H,1H,9H−パーフルオロ−1−ノニル、(メタ)アクリル酸1H,1H,11H−パーフルオロウンデシル、(メタ)アクリル酸パーフルオロオクチル、(メタ)アクリル酸パーフルオロエチル、(メタ)アクリル酸トリフルオロメチル、(メタ)アクリル酸3[4〔1−トリフルオロメチル−2、2−ビス〔ビス(トリフルオロメチル)フルオロメチル〕エチニルオキシ〕ベンゾオキシ]2−ヒドロキシプロピル等の(メタ)アクリル酸パーフルオロアルキルエステルが挙げられる。
また、フッ素含有単量体及びフッ素含有単量体単位は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。Examples of fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomers represented by formula (I) include (meth) acrylic acid alkyl fluoride, (meth) acrylic acid fluoride aryl, and (meth) acrylic acid fluoride. Aralkyl is mentioned. Of these, alkyl fluoride (meth) acrylate is preferable. Specific examples of such monomers include 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, β- (perfluorooctyl) ethyl (meth) acrylate, 2,2, (meth) acrylic acid. 3,3-tetrafluoropropyl, (meth) acrylic acid 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyl, (meth) acrylic acid 1H, 1H, 9H-perfluoro-1-nonyl, (meth) 1H, 1H, 11H-perfluoroundecyl acrylate, perfluorooctyl (meth) acrylate, perfluoroethyl (meth) acrylate, trifluoromethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 3 [4 [1 -Trifluoromethyl-2,2-bis [bis (trifluoromethyl) fluoromethyl] ethynyloxy] benzooxy] 2-hydroxypropyl etc. ) Acrylic acid perfluoroalkyl ester.
Moreover, a fluorine-containing monomer and a fluorine-containing monomer unit may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
水溶性重合体におけるフッ素含有単量体単位の割合は、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは1重量%以上であり、好ましくは30重量%以下、より好ましくは25重量%以下である。水溶性重合体におけるフッ素含有単量体単位の割合を前記範囲の下限値以上にすることにより、二次電池のサイクル特性を高めることができる。また、上限値以下にすることにより、多孔膜とセパレータ基材との結着性並びに多孔膜と極板との結着性を高めることができる。 The proportion of fluorine-containing monomer units in the water-soluble polymer is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, preferably 30% by weight or less, more preferably 25% by weight or less. . By setting the ratio of the fluorine-containing monomer unit in the water-soluble polymer to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the cycle characteristics of the secondary battery can be improved. Moreover, by making it into below an upper limit, the binding property of a porous film and a separator base material and the binding property of a porous film and an electrode plate can be improved.
水溶性重合体は、架橋性単量体単位を含みうる。架橋性単量体単位を含むことにより、水溶性重合体を架橋させることができるので、多孔膜の強度及び安定性を高めることができる。これにより、水溶性重合体による作用を安定して発揮させることが可能となる。また、電解液による水溶性重合体の膨潤度が過度に高くならないようにできるので、通常は、二次電池の低温出力特性を良好にできる。 The water-soluble polymer can contain a crosslinkable monomer unit. By including a crosslinkable monomer unit, the water-soluble polymer can be crosslinked, so that the strength and stability of the porous membrane can be increased. Thereby, it is possible to stably exhibit the action of the water-soluble polymer. In addition, since the degree of swelling of the water-soluble polymer by the electrolytic solution can be prevented from becoming excessively high, normally, the low-temperature output characteristics of the secondary battery can be improved.
架橋性単量体としては、例えば、粒子状重合体の項において例示したものと同様の例が挙げられる。
また、架橋性単量体及び架橋性単量体単位は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。Examples of the crosslinkable monomer include the same examples as those exemplified in the section of the particulate polymer.
Moreover, a crosslinking | crosslinked monomer and a crosslinking | crosslinked monomer unit may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
水溶性重合体における架橋性単量体単位の割合は、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.15重量%以上、特に好ましくは0.2重量%以上であり、好ましくは2.0重量%以下、より好ましくは1.5重量%以下、特に好ましくは1.0重量%以下である。水溶性重合体における架橋性単量体単位の割合を前記範囲の下限値以上にすることにより、水溶性重合体の機械的強度を強くできるので、多孔膜とセパレータ基材との結着性並びに多孔膜と極板との結着性を高めることができる。また、上限値以下にすることにより、多孔膜の耐久性を高めることができる。 The proportion of the crosslinkable monomer unit in the water-soluble polymer is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.15% by weight or more, particularly preferably 0.2% by weight or more, preferably 2. It is 0 wt% or less, more preferably 1.5 wt% or less, and particularly preferably 1.0 wt% or less. By making the ratio of the crosslinkable monomer unit in the water-soluble polymer more than the lower limit of the above range, the mechanical strength of the water-soluble polymer can be increased, so that the binding property between the porous membrane and the separator substrate and The binding property between the porous membrane and the electrode plate can be enhanced. Moreover, durability of a porous film can be improved by making it into an upper limit or less.
水溶性重合体は、反応性界面活性剤単位を含みうる。反応性界面活性剤単位は、反応性界面活性剤を重合して形成される構造を有する構造単位である。反応性界面活性剤単位は、水溶性重合体の一部を構成し、且つ界面活性剤として機能しうる。 The water-soluble polymer can contain reactive surfactant units. The reactive surfactant unit is a structural unit having a structure formed by polymerizing a reactive surfactant. The reactive surfactant unit forms part of the water-soluble polymer and can function as a surfactant.
反応性界面活性剤は、他の単量体と共重合できる重合性の基を有し、且つ、界面活性基(親水性基及び疎水性基)を有する単量体である。通常、反応性界面活性剤は重合性不飽和基を有し、この基が重合後に疎水性基としても作用する。反応性界面活性剤が有する重合性不飽和基の例としては、ビニル基、アリル基、ビニリデン基、プロペニル基、イソプロペニル基、及びイソブチリデン基が挙げられる。かかる重合性不飽和基の種類は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 The reactive surfactant is a monomer having a polymerizable group that can be copolymerized with another monomer and having a surface active group (hydrophilic group and hydrophobic group). Usually, the reactive surfactant has a polymerizable unsaturated group, and this group also acts as a hydrophobic group after polymerization. Examples of the polymerizable unsaturated group that the reactive surfactant has include a vinyl group, an allyl group, a vinylidene group, a propenyl group, an isopropenyl group, and an isobutylidene group. One kind of the polymerizable unsaturated group may be used alone, or two or more kinds may be used in combination at any ratio.
反応性界面活性剤は、親水性を発現する部分として、通常は親水性基を有する。反応性界面活性剤は、親水性基の種類により、アニオン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤に分類される。 The reactive surfactant usually has a hydrophilic group as a portion that exhibits hydrophilicity. Reactive surfactants are classified into anionic, cationic and nonionic surfactants depending on the type of hydrophilic group.
アニオン系の親水性基の例としては、−SO3M、−COOM、及び−PO(OM)2が挙げられる。ここでMは、水素原子又はカチオンを示す。カチオンの例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属イオン;カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属イオン;アンモニウムイオン;モノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、トリエチルアミン等のアルキルアミンのアンモニウムイオン;並びにモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミンのアンモニウムイオン;などが挙げられる。
カチオン系の親水基の例としては、−NH2HXなどの第1級アミン塩、−NHCH3HXなどの第2級アミン塩、−N(CH3)2HXなどの第3級アミン塩、−N+(CH3)3X−などの第4級アミン塩、などが挙げられる。ここでXは、ハロゲン基を表す。
ノニオン系の親水基の例としては、−OHが挙げられる。Examples of the anionic hydrophilic group include —SO 3 M, —COOM, and —PO (OM) 2 . Here, M represents a hydrogen atom or a cation. Examples of cations include alkali metal ions such as lithium, sodium and potassium; alkaline earth metal ions such as calcium and magnesium; ammonium ions; ammonium ions of alkylamines such as monomethylamine, dimethylamine, monoethylamine and triethylamine; and And ammonium ions of alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine.
Examples of cationic hydrophilic groups include primary amine salts such as —NH 2 HX, secondary amine salts such as —NHCH 3 HX, tertiary amine salts such as —N (CH 3 ) 2 HX, A quaternary amine salt such as —N + (CH 3 ) 3 X — ; Here, X represents a halogen group.
-OH is mentioned as an example of a nonionic hydrophilic group.
好適な反応性界面活性剤の例としては、下記の式(II)で表される化合物が挙げられる。 Examples of suitable reactive surfactants include compounds represented by the following formula (II).
式(II)において、Rは2価の結合基を表す。Rの例としては、−Si−O−基、メチレン基及びフェニレン基が挙げられる。
式(II)において、R3は親水性基を表す。R3の例としては、−SO3NH4が挙げられる。
式(II)において、nは1以上100以下の整数を表す。In the formula (II), R represents a divalent linking group. Examples of R include -Si-O- group, methylene group and phenylene group.
In the formula (II), R 3 represents a hydrophilic group. An example of R 3 includes —SO 3 NH 4 .
In the formula (II), n represents an integer of 1 to 100.
好適な反応性界面活性剤の別の例としては、エチレンオキシドを重合して形成される構造を有する構造単位及びブチレンオキシドを重合して形成される構造を有する構造単位を有し、さらに末端に、末端二重結合を有するアルケニル基及び−SO3NH4を有する化合物を挙げることができる。このような反応性界面活性剤の具体例としては、花王株式会社製の商品名「ラテムルPD−104」及び「ラテムルPD−105」が挙げられる。
反応性界面活性剤及び反応性界面活性剤単位は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。Another example of a suitable reactive surfactant has a structural unit having a structure formed by polymerizing ethylene oxide and a structural unit having a structure formed by polymerizing butylene oxide. Mention may be made of compounds having an alkenyl group having a terminal double bond and —SO 3 NH 4 . Specific examples of such reactive surfactants include trade names “Latemul PD-104” and “Latemul PD-105” manufactured by Kao Corporation.
As the reactive surfactant and the reactive surfactant unit, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination at any ratio.
水溶性重合体における反応性界面活性剤単位の割合は、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.2重量%以上、特に好ましくは0.5重量%以上であり、また、好ましくは5重量%以下、より好ましくは4重量%以下、特に好ましくは2重量%以下である。水溶性重合体における反応性界面活性剤単位の割合を前記範囲の下限値以上とすることにより、多孔膜スラリー組成物の分散性を向上させることができる。また、上限値以下とすることにより、多孔膜の耐久性を向上させることができる。 The ratio of the reactive surfactant unit in the water-soluble polymer is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.2% by weight or more, particularly preferably 0.5% by weight or more, and preferably It is 5% by weight or less, more preferably 4% by weight or less, and particularly preferably 2% by weight or less. The dispersibility of the porous membrane slurry composition can be improved by setting the ratio of the reactive surfactant unit in the water-soluble polymer to be equal to or higher than the lower limit of the above range. Moreover, durability of a porous film can be improved by setting it as an upper limit or less.
また、水溶性重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含みうる。(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば、粒子状重合体の項において例示したものと同様の例が挙げられる。また、(メタ)アクリル酸エステル単量体及び(メタ)アクリル酸エステル単量体単位は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 The water-soluble polymer can contain a (meth) acrylic acid ester monomer unit. Examples of the (meth) acrylic acid ester monomer include the same examples as those exemplified in the section of the particulate polymer. Moreover, a (meth) acrylic acid ester monomer and a (meth) acrylic acid ester monomer unit may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
水溶性重合体における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の割合は、好ましくは25重量%以上、より好ましくは30重量%以上、特に好ましくは35重量%以上であり、また、好ましくは75重量%以下、より好ましくは70重量%以下、特に好ましくは65重量%以下である。水溶性重合体における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の量を上記範囲の下限値以上にすることにより、多孔膜とセパレータ基材との結着性並びに多孔膜と極板との結着性を高くすることができる。また、上限値以下にすることにより、多孔膜の柔軟性を高めることができる。 The proportion of the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the water-soluble polymer is preferably 25% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, particularly preferably 35% by weight or more, and preferably 75% by weight. % Or less, more preferably 70% by weight or less, and particularly preferably 65% by weight or less. By making the amount of the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the water-soluble polymer equal to or higher than the lower limit of the above range, the binding property between the porous membrane and the separator substrate and the binding between the porous membrane and the electrode plate Sexuality can be increased. Moreover, the softness | flexibility of a porous film can be improved by making it into an upper limit or less.
水溶性重合体は、上述した構造単位以外に、任意の構造単位を含みうる。水溶性重合体が含みうる任意の構造単位の例としては、粒子状重合体が含みうる構造単位として例示したものと同様の例が挙げられる。また、これらは1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 The water-soluble polymer can contain any structural unit in addition to the structural units described above. Examples of arbitrary structural units that can be contained in the water-soluble polymer include the same examples as those exemplified as the structural units that can be contained in the particulate polymer. Moreover, these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
水溶性重合体の重量平均分子量は、好ましくは5,000以上、より好ましくは10,000以上、特に好ましくは20,000以上であり、好ましくは1,000,000以下、より好ましくは750,000以下、特に好ましくは500,000以下である。水溶性重合体の重量平均分子量を上記範囲の下限値以上とすることにより、多孔膜とセパレータ基材との結着性並びに多孔膜と極板との結着性を高めることができる。また、上限値以下にすることにより、二次電池のサイクル特性を高めることができる。ここで、水溶性重合体の重量平均分子量は、GPCによって、ジメチルホルムアミドの10体積%水溶液に0.85g/mlの硝酸ナトリウムを溶解させた溶液を展開溶媒としたポリスチレン換算の値として求めうる。 The weight average molecular weight of the water-soluble polymer is preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, particularly preferably 20,000 or more, preferably 1,000,000 or less, more preferably 750,000. Hereinafter, it is particularly preferably 500,000 or less. By setting the weight average molecular weight of the water-soluble polymer to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the binding property between the porous membrane and the separator substrate and the binding property between the porous membrane and the electrode plate can be improved. Moreover, the cycle characteristic of a secondary battery can be improved by making it below an upper limit. Here, the weight average molecular weight of the water-soluble polymer can be determined by GPC as a value in terms of polystyrene using, as a developing solvent, a solution obtained by dissolving 0.85 g / ml sodium nitrate in a 10% by volume aqueous solution of dimethylformamide.
粒子状重合体と水溶性重合体との重量比は、粒子状重合体/水溶性重合体で、好ましくは50/50以上、より好ましくは70/30以上、特に好ましくは90/10以上であり、好ましくは99/1以下である。粒子状重合体と水溶性重合体との重量比を前記範囲の下限値以上にすることにより、多孔膜の結着性を高めることができる。また、上限値以下にすることにより、多孔膜スラリー組成物の安定性を高くでき、また、多孔膜スラリー組成物の塗布時に均一な塗布が可能となる。そのため、二次電池のレート特性を良好にできる。 The weight ratio of the particulate polymer to the water-soluble polymer is particulate polymer / water-soluble polymer, preferably 50/50 or more, more preferably 70/30 or more, and particularly preferably 90/10 or more. , Preferably 99/1 or less. By setting the weight ratio of the particulate polymer to the water-soluble polymer to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the binding property of the porous film can be enhanced. Moreover, by making it below an upper limit, stability of a porous membrane slurry composition can be made high, and uniform application | coating becomes possible at the time of application | coating of a porous membrane slurry composition. Therefore, the rate characteristic of the secondary battery can be improved.
水溶性重合体は、例えば、上述した単量体を含む単量体組成物を、水系溶媒中で重合して、製造しうる。この際、単量体組成物中の各単量体の比率は、通常、水溶性重合体における構造単位の比率と同様にする。 The water-soluble polymer can be produced, for example, by polymerizing a monomer composition containing the above-described monomer in an aqueous solvent. At this time, the ratio of each monomer in the monomer composition is usually the same as the ratio of structural units in the water-soluble polymer.
水系溶媒としては、水溶性重合体の分散が可能なものを用いうる。通常、常圧における沸点が、好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上であり、且つ、好ましくは350℃以下、より好ましくは300℃以下の水系溶媒から選ばれる。以下、その水系溶媒の例を挙げる。以下の例示において、溶媒名の後のカッコ内の数字は常圧での沸点(単位℃)であり、小数点以下は四捨五入または切り捨てられた値である。
水系溶媒の例としては、水(100);ダイアセトンアルコール(169)、γ−ブチロラクトン(204)等のケトン化合物;エチルアルコール(78)、イソプロピルアルコール(82)、ノルマルプロピルアルコール(97)等のアルコール化合物;プロピレングリコールモノメチルエーテル(120)、メチルセロソルブ(124)、エチルセロソルブ(136)、エチレングリコールターシャリーブチルエーテル(152)、ブチルセロソルブ(171)、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール(174)、エチレングリコールモノプロピルエーテル(150)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(230)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(271)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(188)等のグリコールエーテル化合物;並びに1,3−ジオキソラン(75)、1,4−ジオキソラン(101)、テトラヒドロフラン(66)等のエーテル化合物が挙げられる。中でも水は可燃性がなく、重合体の分散体が容易に得られやすいという観点から特に好ましい。また、主溶媒として水を使用して、重合体の分散状態が確保可能な範囲において上記記載の水以外の水系溶媒を混合して用いてもよい。As the aqueous solvent, a solvent capable of dispersing a water-soluble polymer can be used. Usually, the boiling point at normal pressure is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, and preferably 350 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower. Examples of the aqueous solvent will be given below. In the following examples, the number in parentheses after the solvent name is the boiling point (unit: ° C) at normal pressure, and the value after the decimal point is a value rounded off or rounded down.
Examples of aqueous solvents include water (100); ketone compounds such as diacetone alcohol (169) and γ-butyrolactone (204); ethyl alcohol (78), isopropyl alcohol (82), normal propyl alcohol (97) and the like. Alcohol compounds; propylene glycol monomethyl ether (120), methyl cellosolve (124), ethyl cellosolve (136), ethylene glycol tertiary butyl ether (152), butyl cellosolve (171), 3-methoxy-3-methyl-1-butanol (174) ), Ethylene glycol monopropyl ether (150), diethylene glycol monobutyl ether (230), triethylene glycol monobutyl ether (271), dipropylene glycol monomethyl ether ( 88) glycol ether compounds and the like; and 1,3-dioxolane (75), 1,4-dioxolane (101) include ether compounds such as tetrahydrofuran (66). Among these, water is particularly preferable from the viewpoint that it is not flammable and a polymer dispersion can be easily obtained. Further, water may be used as the main solvent, and an aqueous solvent other than the above-described water may be mixed and used within a range in which the dispersion state of the polymer can be ensured.
重合方法は、特に限定されず、例えば溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法も用いうる。重合方法としては、例えばイオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などいずれの方法も用いうる。高分子量体が得やすいこと、並びに、重合物がそのまま水に分散した状態で得られるので再分散化の処理が不要であり、そのまま多孔膜スラリー組成物の製造に供することができることなど、製造効率の観点から、中でも乳化重合法が特に好ましい。 The polymerization method is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method can be used. As the polymerization method, any method such as ion polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used. Manufacturing efficiency, such as easy to obtain a high molecular weight, and no need for redispersion treatment because the polymer is obtained in a state of being dispersed in water as it is, and can be used for the production of a porous membrane slurry composition. From the viewpoint of the above, the emulsion polymerization method is particularly preferable.
乳化重合法は、通常は常法により行う。例えば、「実験化学講座」第28巻、(発行元:丸善(株)、日本化学会編)に記載された方法で行う。すなわち、攪拌機および加熱装置付きの密閉容器に、水と、分散剤、乳化剤、架橋剤などの添加剤と、重合開始剤と、単量体とを所定の組成になるように加え、容器中の組成物を攪拌して単量体等を水に乳化させ、攪拌しながら温度を上昇させて重合を開始する方法である。あるいは、上記組成物を乳化させた後に密閉容器に入れ、同様に反応を開始させる方法である。 The emulsion polymerization method is usually performed by a conventional method. For example, the method is described in “Experimental Chemistry Course” Vol. 28, (Publisher: Maruzen Co., Ltd., edited by The Chemical Society of Japan). That is, water, an additive such as a dispersant, an emulsifier, a crosslinking agent, a polymerization initiator, and a monomer are added to a sealed container equipped with a stirrer and a heating device so as to have a predetermined composition. In this method, the composition is stirred to emulsify monomers and the like in water, and the temperature is increased while stirring to initiate polymerization. Or after emulsifying the said composition, it is the method of putting into a sealed container and starting reaction similarly.
重合開始剤の例としては、過酸化ラウロイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシピバレート、3,3,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド等の有機過酸化物;α,α’−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物;過硫酸アンモニウム;並びに過硫酸カリウムが挙げられる。重合開始剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 Examples of polymerization initiators include organic compounds such as lauroyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxypivalate, 3,3,5-trimethylhexanoyl peroxide, and the like. Peroxides; azo compounds such as α, α′-azobisisobutyronitrile; ammonium persulfate; and potassium persulfate. A polymerization initiator may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
乳化剤、分散剤、重合開始剤などの添加剤は、これらの重合法において一般的に用いられるものであり、通常はその使用量も一般に使用される量とする。 Additives such as emulsifiers, dispersants, polymerization initiators and the like are generally used in these polymerization methods, and the amount of the additives used is also generally used.
重合温度および重合時間は、重合方法及び重合開始剤の種類などにより任意に選択しうる。通常、重合温度は約30℃以上、重合時間は0.5時間〜30時間程度である。
また、アミンなどの添加剤を重合助剤として用いてもよい。The polymerization temperature and polymerization time can be arbitrarily selected depending on the polymerization method and the type of polymerization initiator. Usually, the polymerization temperature is about 30 ° C. or more, and the polymerization time is about 0.5 to 30 hours.
Further, an additive such as amine may be used as a polymerization aid.
重合により、通常は水溶性重合体を含む反応液が得られる。得られた反応液は通常は酸性であり、水溶性重合体は水系溶媒に分散していることが多い。このように水溶性溶媒に分散した水溶性重合体は、通常、その反応液のpHを、例えば7〜13に調整にすることにより、水系溶媒に可溶にできる。こうして得られた反応液から水溶性重合体を取り出してもよい。しかし、通常は、水系媒体として水を用い、この水に溶解した状態の水溶性重合体を用いて本発明の多孔膜スラリー組成物を製造する。 A reaction solution containing a water-soluble polymer is usually obtained by polymerization. The obtained reaction solution is usually acidic, and the water-soluble polymer is often dispersed in an aqueous solvent. The water-soluble polymer dispersed in the water-soluble solvent as described above can be usually made soluble in an aqueous solvent by adjusting the pH of the reaction solution to, for example, 7 to 13. You may take out a water-soluble polymer from the reaction liquid obtained in this way. However, usually, water is used as an aqueous medium, and the porous membrane slurry composition of the present invention is produced using a water-soluble polymer dissolved in water.
反応液をpH7〜pH13にアルカリ化する方法としては、例えば、水酸化リチウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等のアルカリ金属水溶液;水酸化カルシウム水溶液、水酸化マグネシウム水溶液等のアルカリ土類金属水溶液;アンモニア水溶液などのアルカリ水溶液を混合する方法が挙げられる。前記のアルカリ水溶液は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 Examples of the method for alkalizing the reaction solution to pH 7 to pH 13 include alkali metal aqueous solutions such as lithium hydroxide aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution and potassium hydroxide aqueous solution; alkaline earth such as calcium hydroxide aqueous solution and magnesium hydroxide aqueous solution. Metal aqueous solution: A method of mixing an alkaline aqueous solution such as an aqueous ammonia solution. One kind of the alkaline aqueous solution may be used alone, or two or more kinds may be used in combination at any ratio.
〔1.5.水〕
本発明の多孔膜スラリー組成物は、水を含む。水は、多孔膜スラリー組成物において溶媒又は分散媒として機能する。通常、多孔膜スラリー組成物では、粒子状重合体及び捕捉剤は水に分散しており、水溶性重合体は水に溶解している。[1.5. water〕
The porous membrane slurry composition of the present invention contains water. Water functions as a solvent or dispersion medium in the porous membrane slurry composition. Usually, in the porous membrane slurry composition, the particulate polymer and the scavenger are dispersed in water, and the water-soluble polymer is dissolved in water.
また、溶媒として、水以外の溶媒を水とを組み合わせて用いてもよい。水と組み合わせて用いうる溶媒としては、例えば、シクロペンタン、シクロヘキサン等の環状脂肪族炭化水素化合物;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素化合物;エチルメチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン化合物;酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトン等のエステル化合物;アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル化合物;テトラヒドロフラン、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル化合物:メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール化合物;N−メチルピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド化合物;などが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 Further, as the solvent, a solvent other than water may be used in combination with water. Examples of solvents that can be used in combination with water include cycloaliphatic hydrocarbon compounds such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbon compounds such as toluene and xylene; ketone compounds such as ethyl methyl ketone and cyclohexanone; ethyl acetate and acetic acid Ester compounds such as butyl, γ-butyrolactone, ε-caprolactone; nitrile compounds such as acetonitrile and propionitrile; ether compounds such as tetrahydrofuran and ethylene glycol diethyl ether: methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, and the like And alcohol compounds; amide compounds such as N-methylpyrrolidone (NMP) and N, N-dimethylformamide; One of these may be used alone, or two or more of these may be used in combination at any ratio.
多孔膜スラリー組成物における溶媒の量は、多孔膜スラリー組成物の固形分濃度が所望の範囲に収まるように設定することが好ましい。具体的な多孔膜スラリー組成物の固形分濃度は、好ましくは10重量%以上、より好ましくは15重量%以上、特に好ましくは20重量%以上であり、好ましくは80重量%以下、より好ましくは75重量%以下、特に好ましくは70重量%以下である。ここで、組成物の固形分とは、その組成物の乾燥を経て残留する物質のことをいう。 The amount of the solvent in the porous membrane slurry composition is preferably set so that the solid content concentration of the porous membrane slurry composition falls within a desired range. The solid content concentration of the specific porous membrane slurry composition is preferably 10% by weight or more, more preferably 15% by weight or more, particularly preferably 20% by weight or more, preferably 80% by weight or less, more preferably 75%. % By weight or less, particularly preferably 70% by weight or less. Here, the solid content of the composition means a substance remaining after the composition is dried.
〔1.6.任意の成分〕
多孔膜スラリー組成物は、上述した非導電性粒子、粒子状重合体、捕捉剤、水溶性重合体及び水以外に、任意の成分を含みうる。このような任意の成分としては、電池反応に過度に好ましくない影響を及ぼさないものを用いうる。任意の成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。[1.6. (Optional ingredients)
The porous membrane slurry composition may contain an optional component in addition to the non-conductive particles, the particulate polymer, the scavenger, the water-soluble polymer and water described above. As such optional components, those which do not exert an excessively unfavorable influence on the battery reaction can be used. Arbitrary components may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
例えば、多孔膜スラリー組成物は、カルボキシメチルセルロース塩を含むことが好ましい。カルボキシメチルセルロース塩は多孔膜スラリー組成物において増粘剤として作用する。そのため、カルボキシメチルセルロース塩により、多孔膜スラリー組成物の粘度を高めることができるので、多孔膜スラリー組成物の塗布性を良好にすることができる。また、カルボキシメチルセルロース塩により、通常は、多孔膜スラリー組成物における非導電性粒子の分散安定性を高めたり、多孔膜とセパレータ基材との結着性を高めたり、多孔膜と極板との結着性を高めたりすることができる。カルボキシメチルセルロース塩としては、例えば、ナトリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられる。また、カルボキシメチルセルロース塩は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 For example, the porous membrane slurry composition preferably contains a carboxymethyl cellulose salt. Carboxymethylcellulose salt acts as a thickener in the porous membrane slurry composition. Therefore, since the viscosity of the porous membrane slurry composition can be increased by the carboxymethyl cellulose salt, the applicability of the porous membrane slurry composition can be improved. In addition, the carboxymethyl cellulose salt usually increases the dispersion stability of the non-conductive particles in the porous membrane slurry composition, improves the binding property between the porous membrane and the separator substrate, or between the porous membrane and the electrode plate. The binding property can be increased. Examples of the carboxymethyl cellulose salt include a sodium salt and an ammonium salt. Moreover, carboxymethylcellulose salt may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
カルボキシメチルセルロース塩の量は、非導電性粒子100重量部に対して、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.2重量部以上であり、好ましくは10重量部以下、より好ましくは7重量部以下、特に好ましくは5重量部以下である。カルボキシメチルセルロース塩の量を前記の範囲にすることにより、多孔膜スラリー組成物の粘度を取り扱い易い好適な範囲にすることができる。また、通常、カルボキシメチルセルロース塩は多孔膜にも含まれることになる。ここで、カルボキシメチルセルロース塩の量を前記範囲の下限値以上にすることにより、多孔膜の強度を高くすることができる。また、上限値以下にすることにより、多孔膜の柔軟性を良好にすることができる。 The amount of the carboxymethyl cellulose salt is preferably 0.1 parts by weight or more, more preferably 0.2 parts by weight or more, preferably 10 parts by weight or less, more preferably 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the non-conductive particles. It is at most 5 parts by weight, particularly preferably at most 5 parts by weight. By setting the amount of the carboxymethyl cellulose salt in the above range, the viscosity of the porous membrane slurry composition can be adjusted to a suitable range that is easy to handle. Usually, the carboxymethylcellulose salt is also contained in the porous membrane. Here, the intensity | strength of a porous film can be made high by making the quantity of a carboxymethylcellulose salt more than the lower limit of the said range. Moreover, the softness | flexibility of a porous film can be made favorable by setting it as below an upper limit.
また、多孔膜スラリー組成物は、例えば、イソチアゾリン系化合物、ピリチオン化合物、分散剤、レベリング剤、酸化防止剤、増粘剤、消泡剤、湿潤剤、及び、電解液分解抑制の機能を有する電解液添加剤などを含んでいてもよい。 In addition, the porous membrane slurry composition includes, for example, an isothiazoline compound, a pyrithione compound, a dispersant, a leveling agent, an antioxidant, a thickener, an antifoaming agent, a wetting agent, and an electrolyte having a function of suppressing decomposition of an electrolytic solution. It may contain a liquid additive.
〔1.7.多孔膜スラリー組成物の物性〕
本発明の多孔膜スラリー組成物は、通常、当該組成物に含まれる各成分の分散性に優れる。そのため、本発明の多孔膜スラリー組成物の粘度は、通常、容易に低くできる。多孔膜スラリー組成物の具体的な粘度は、多孔膜を製造する際の塗布性を良好にする観点から、10mPa・s〜2000mPa・sが好ましい。ここで、前記の粘度は、E型粘度計を用いて25℃、回転数60rpmで測定した時の値である。[1.7. Properties of porous membrane slurry composition]
The porous membrane slurry composition of the present invention is usually excellent in dispersibility of each component contained in the composition. Therefore, the viscosity of the porous membrane slurry composition of the present invention can usually be easily lowered. The specific viscosity of the porous membrane slurry composition is preferably 10 mPa · s to 2000 mPa · s from the viewpoint of improving the applicability when producing the porous membrane. Here, the said viscosity is a value when it measures at 25 degreeC and rotation speed 60rpm using an E-type viscosity meter.
また、本発明の多孔膜スラリー組成物は、通常、分散安定性に優れる。ここで多孔膜スラリー組成物の分散安定性とは、その組成物の分散性が経時的に変化し難いことを表し、具体的には時間が経過しても組成物の粘度が変化し難いことを表す。そのため、長期間保存した多孔膜スラリー組成物を用いた場合でも、高品質の多孔膜を得ることができる。 Moreover, the porous membrane slurry composition of the present invention is usually excellent in dispersion stability. Here, the dispersion stability of the porous membrane slurry composition means that the dispersibility of the composition does not easily change over time, and specifically, the viscosity of the composition does not easily change over time. Represents. Therefore, even when a porous membrane slurry composition stored for a long time is used, a high-quality porous membrane can be obtained.
〔1.8.多孔膜スラリー組成物の製造方法〕
多孔膜スラリー組成物の製造方法は、特に限定はされないが、通常は、上述した各成分を混合して得られる。混合順序には特に制限は無い。また、混合方法にも特に制限は無い。通常は、非導電性粒子を速やかに分散させるため、混合装置として分散機を用いて混合を行う。[1.8. Method for producing porous membrane slurry composition]
Although the manufacturing method of a porous film slurry composition is not specifically limited, Usually, each component mentioned above is mixed and obtained. There is no particular limitation on the mixing order. There is no particular limitation on the mixing method. Usually, in order to disperse non-conductive particles quickly, mixing is performed using a disperser as a mixing device.
分散機は、上記成分を均一に分散及び混合できる装置が好ましい。分散機の例を挙げると、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサーなどが挙げられる。中でも、高い分散シェアを加えることができることから、ビーズミル、ロールミル、フィルミックス等の高分散装置が特に好ましい。 The disperser is preferably an apparatus capable of uniformly dispersing and mixing the above components. Examples of the disperser include a ball mill, a sand mill, a pigment disperser, a crusher, an ultrasonic disperser, a homogenizer, and a planetary mixer. Among them, a high dispersion apparatus such as a bead mill, a roll mill, or a fill mix is particularly preferable because a high dispersion share can be added.
[2.多孔膜]
本発明の多孔膜スラリー組成物を適切な基材上に塗布し乾燥することにより、多孔膜スラリー組成物の固形分により形成された膜として、多孔膜を製造することができる。すなわち、多孔膜スラリー組成物を基材上に塗布して当該多孔膜スラリー組成物の膜を得る工程と、その膜から乾燥によって水等の溶媒を除去する工程とを含む製造方法により、多孔膜を製造できる。この多孔膜は、当該多孔膜を含む二次電池においてガスの発生及び金属の析出を抑制する作用を有する。[2. Porous membrane]
By applying the porous membrane slurry composition of the present invention on a suitable substrate and drying, a porous membrane can be produced as a membrane formed by the solid content of the porous membrane slurry composition. That is, a porous membrane is produced by a production method including a step of applying a porous membrane slurry composition onto a substrate to obtain a membrane of the porous membrane slurry composition, and a step of removing a solvent such as water from the membrane by drying. Can be manufactured. This porous film has an action of suppressing gas generation and metal deposition in a secondary battery including the porous film.
基材は、多孔膜スラリー組成物の膜を形成する対象となる部材である。基材に制限は無く、例えば剥離フィルムの表面に多孔膜スラリー組成物の膜を形成し、その膜から溶媒を除去して多孔膜を形成し、剥離フィルムから多孔膜を剥がしてもよい。しかし、通常は、多孔膜を剥がす工程を省略して製造効率を高める観点から、基材として電池の構成要素を用いる。このような電池の構成要素の例としては、セパレータ基材及び極板などが挙げられる。 A base material is a member used as the object which forms the film | membrane of a porous membrane slurry composition. There is no restriction | limiting in a base material, For example, the film | membrane of a porous film slurry composition is formed in the surface of a peeling film, a solvent is removed from the film | membrane, a porous film may be formed, and a porous film may be peeled from a peeling film. However, normally, from the viewpoint of improving the production efficiency by omitting the step of peeling the porous film, the constituent elements of the battery are used as the base material. Examples of such battery components include separator substrates and electrode plates.
塗布法としては、例えば、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などの方法が挙げられる。中でも、均一な多孔膜が得られる点で、ディップ法及びグラビア法が好ましい。 Examples of the coating method include a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, and a brush coating method. Among these, the dip method and the gravure method are preferable in that a uniform porous film can be obtained.
また、乾燥方法としては、例えば、温風、熱風、低湿風等の風による乾燥;真空乾燥;赤外線、遠赤外線、及び電子線などの照射による乾燥法;などが挙げられる。 Examples of the drying method include drying with warm air, hot air, low-humidity air, and the like; vacuum drying; drying method by irradiation with infrared rays, far infrared rays, and electron beams.
乾燥の際の温度は、好ましくは40℃以上、より好ましくは45℃以上、特に好ましくは50℃以上であり、好ましくは90℃以下、より好ましくは80℃以下、特に好ましくは70℃以下である。乾燥温度を前記範囲の下限以上にすることにより多孔膜スラリー組成物からの溶媒及び低分子化合物を効率よく除去できる。また、上限以下とすることにより基材の熱による変形を抑えることができる。 The temperature during drying is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 45 ° C. or higher, particularly preferably 50 ° C. or higher, preferably 90 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower, particularly preferably 70 ° C. or lower. . By setting the drying temperature to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the solvent and the low-molecular compound from the porous membrane slurry composition can be efficiently removed. Moreover, the deformation | transformation by the heat | fever of a base material can be suppressed by setting it as below an upper limit.
乾燥時間は、好ましくは5秒以上、より好ましくは10秒以上、特に好ましくは15秒以上であり、好ましくは3分以下、より好ましくは2分以下、特に好ましくは1分以下である。乾燥時間を前記範囲の下限以上にすることにより、多孔膜スラリー組成物から溶媒を十分に除去できるので、電池の出力特性を向上させることができる。また、上限値以下とすることにより、製造効率を高めることができる。 The drying time is preferably 5 seconds or more, more preferably 10 seconds or more, particularly preferably 15 seconds or more, preferably 3 minutes or less, more preferably 2 minutes or less, and particularly preferably 1 minute or less. By setting the drying time to be not less than the lower limit of the above range, the solvent can be sufficiently removed from the porous membrane slurry composition, so that the output characteristics of the battery can be improved. Moreover, manufacturing efficiency can be improved by setting it as an upper limit or less.
多孔膜の製造方法においては、上述した以外の任意の操作を行ってもよい。
例えば、金型プレス及びロールプレス等のプレス方法によって、多孔膜に加圧処理を施してもよい。加圧処理を施すことにより、基材と多孔膜との結着性を向上させることができる。ただし、多孔膜の空隙率を好ましい範囲に保つ観点では、圧力および加圧時間が過度に大きくならないように適切に制御することが好ましい。
また、残留水分除去のため、例えば真空乾燥やドライルーム内で乾燥することが好ましい。
さらに、例えば加熱処理することも好ましく、これにより重合体成分に含まれる熱架橋基を架橋させて、結着力を高めることができる。In the method for producing a porous membrane, any operation other than those described above may be performed.
For example, the porous film may be subjected to pressure treatment by a pressing method such as a mold press and a roll press. By performing the pressure treatment, the binding property between the substrate and the porous film can be improved. However, from the viewpoint of keeping the porosity of the porous film within a preferable range, it is preferable to appropriately control the pressure and the pressurization time so as not to become excessively large.
In order to remove residual moisture, it is preferable to dry in, for example, vacuum drying or a dry room.
Further, for example, heat treatment is also preferable, whereby the thermal crosslinking group contained in the polymer component can be crosslinked to increase the binding force.
多孔膜の厚みは、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.2μm以上、特に好ましくは0.3μm以上であり、好ましくは20μm以下、より好ましくは15μm以下、特に好ましくは10μm以下である。多孔膜の厚みを前記範囲の下限値以上とすることにより、多孔膜の耐熱性を高くすることができる。また上限値以下とすることにより、多孔膜によるイオン伝導性の低下を抑制することができる。 The thickness of the porous membrane is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.2 μm or more, particularly preferably 0.3 μm or more, preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, and particularly preferably 10 μm or less. By setting the thickness of the porous film to be equal to or more than the lower limit of the above range, the heat resistance of the porous film can be increased. Moreover, the fall of the ionic conductivity by a porous film can be suppressed by setting it as an upper limit or less.
また、単位面積当たりの多孔膜の重量は、好ましくは0.3mg/cm2以上、より好ましくは0.45mg/cm2以上、特に好ましくは0.6mg/cm2以上であり、好ましくは0.95mg/cm2以下、より好ましくは0.8mg/cm2以下、特に好ましくは0.7mg/cm2以下である。単位面積当たりの多孔膜の重量を前記範囲の下限値以上とすることにより、多孔膜の耐熱性を高くすることができる。また上限値以下とすることにより、多孔膜によるイオン伝導性の低下を抑制することができる。Further, the weight of the porous membrane per unit area is preferably 0.3 mg / cm 2 or more, more preferably 0.45 mg / cm 2 or more, particularly preferably 0.6 mg / cm 2 or more, preferably 0. It is 95 mg / cm 2 or less, more preferably 0.8 mg / cm 2 or less, and particularly preferably 0.7 mg / cm 2 or less. By setting the weight of the porous membrane per unit area to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the heat resistance of the porous membrane can be increased. Moreover, the fall of the ionic conductivity by a porous film can be suppressed by setting it as an upper limit or less.
[3.二次電池用セパレータ]
本発明のセパレータは、セパレータ基材と多孔膜とを備える。本発明のセパレータでは、多孔膜が設けられていることにより、異物によるセパレータ基材の破損、並びに、熱によるセパレータ基材の収縮を防止できる。したがって、このセパレータを備える二次電池の内部短絡を防止して、電池の安全性を高めることができる。また、本発明のセパレータが本発明の多孔膜スラリー組成物を用いて製造された多孔膜を備えるので、当該セパレータを備える二次電池においてはガスの発生及び金属の析出を抑制することができる。[3. Secondary battery separator]
The separator of the present invention includes a separator substrate and a porous film. In the separator of the present invention, by providing the porous film, it is possible to prevent the separator base material from being damaged by foreign substances and the separator base material from being contracted by heat. Therefore, the internal short circuit of a secondary battery provided with this separator can be prevented, and the safety of the battery can be improved. Moreover, since the separator of this invention is equipped with the porous film manufactured using the porous film slurry composition of this invention, generation | occurrence | production of gas and metal precipitation can be suppressed in a secondary battery provided with the said separator.
〔3.1.セパレータ基材〕
セパレータ基材としては、例えば、微細な孔を有する多孔性基材を用いうる。このようなセパレータ基材を用いることにより、二次電池において電池の充放電を妨げることなく短絡を防止することができる。セパレータ基材の具体例を挙げると、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂などを含む微孔膜または不織布などが挙げられる。[3.1. (Separator substrate)
As the separator substrate, for example, a porous substrate having fine pores can be used. By using such a separator base material, a short circuit can be prevented in the secondary battery without hindering charging / discharging of the battery. Specific examples of the separator substrate include a microporous film or a nonwoven fabric containing a polyolefin resin such as polyethylene resin and polypropylene resin, an aromatic polyamide resin, and the like.
セパレータ基材の厚みは、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上であり、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下、特に好ましくは10μm以下である。この範囲であると二次電池内でのセパレータ基材による抵抗が小さくなり、また、電池製造時の作業性に優れる。 The thickness of the separator substrate is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, and particularly preferably 10 μm or less. Within this range, the resistance due to the separator substrate in the secondary battery is reduced, and the workability during battery production is excellent.
〔3.2.二次電池用セパレータが備える多孔膜〕
本発明のセパレータは、セパレータ基材上に上述した多孔膜を備える。すなわち、本発明のセパレータは、セパレータ基材と、前記セパレータ基材上に本発明の多孔膜スラリー組成物を塗布し乾燥して得られる多孔膜とを備える。このようなセパレータは、例えば、基材としてセパレータ基材を用いて上述した多孔膜の製造方法を行うことにより、製造することができる。この際、多孔膜は、セパレータ基材の片方の面だけに設けられていてもよく、両方の面に設けられていてもよい。[3.2. Porous membrane with secondary battery separator]
The separator of this invention is equipped with the porous film mentioned above on the separator base material. That is, the separator of this invention is equipped with a separator base material and the porous membrane obtained by apply | coating the porous membrane slurry composition of this invention on the said separator base material, and drying. Such a separator can be manufactured, for example, by performing the porous film manufacturing method described above using a separator base material as a base material. At this time, the porous film may be provided only on one side of the separator base material, or may be provided on both sides.
[4.二次電池用電極]
本発明の電極は、極板と多孔膜とを備える。また、極板は、通常、集電体及び電極活物質層を備える。本発明の電極では、多孔膜が設けられていることにより、電極活物質層からの電極活物質等の粒子の脱離、電極活物質層の集電体からの剥離、並びに電池の内部短絡を防止することができる。また、本発明の電極が本発明の多孔膜スラリー組成物を用いて製造された多孔膜を備えるので、当該電極を備える二次電池においてガスの発生及び金属の析出を抑制することができる。[4. Secondary battery electrode]
The electrode of the present invention includes an electrode plate and a porous film. Further, the electrode plate usually includes a current collector and an electrode active material layer. In the electrode of the present invention, the provision of the porous film prevents detachment of particles such as electrode active material from the electrode active material layer, separation of the electrode active material layer from the current collector, and internal short circuit of the battery. Can be prevented. Moreover, since the electrode of this invention is equipped with the porous film manufactured using the porous film slurry composition of this invention, generation | occurrence | production of gas and metal precipitation can be suppressed in a secondary battery provided with the said electrode.
〔4.1.集電体〕
集電体は、電気導電性を有し、且つ、電気化学的に耐久性のある材料を用いうる。通常、この集電体の材料としては、金属材料を用いる。その例を挙げると、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などが挙げられる。中でも、正極に用いる集電体としてはアルミニウムが好ましく、負極に用いる集電体としては銅が好ましい。また、前記の材料は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。[4.1. Current collector]
The current collector may be made of a material having electrical conductivity and electrochemical durability. Usually, a metal material is used as the material of the current collector. Examples thereof include iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, platinum and the like. Among them, the current collector used for the positive electrode is preferably aluminum, and the current collector used for the negative electrode is preferably copper. Moreover, the said material may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
集電体の形状は特に制限されないが、厚さ0.001mm〜0.5mm程度のシート状のものが好ましい。 The shape of the current collector is not particularly limited, but a sheet shape having a thickness of about 0.001 mm to 0.5 mm is preferable.
集電体は、電極活物質層との密着強度を高めるため、表面に予め粗面化処理して使用することが好ましい。粗面化方法としては、例えば、機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法などが挙げられる。機械的研磨法においては、例えば、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシ等が使用される。また、電極活物質層の密着強度や導電性を高めるために、集電体の表面に中間層を形成してもよい。 In order to increase the adhesion strength with the electrode active material layer, the current collector is preferably used after roughening the surface in advance. Examples of the roughening method include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method. In the mechanical polishing method, for example, an abrasive cloth paper to which abrasive particles are fixed, a grindstone, an emery buff, a wire brush provided with a steel wire, or the like is used. In order to increase the adhesion strength and conductivity of the electrode active material layer, an intermediate layer may be formed on the surface of the current collector.
〔4.2.電極活物質層〕
電極活物質層は、集電体上に設けられた層であり、電極活物質を含む。電極活物質の種類は二次電池の種類に応じて様々であり、ここでは、特にリチウムイオン二次電池用の電極活物質について説明する。ただし、電極活物質は以下で挙げるものに限定されない。[4.2. Electrode active material layer
The electrode active material layer is a layer provided on the current collector and includes an electrode active material. There are various types of electrode active materials depending on the types of secondary batteries. Here, electrode active materials for lithium ion secondary batteries will be described in particular. However, the electrode active material is not limited to those listed below.
リチウムイオン二次電池の電極活物質は、電解液中で電位をかけることにより可逆的にリチウムイオンを挿入又は放出できるものを用いうる。電極活物質は、無機化合物を用いてもよく、有機化合物を用いてもよい。 As the electrode active material of the lithium ion secondary battery, a material capable of reversibly inserting or releasing lithium ions by applying a potential in an electrolytic solution can be used. As the electrode active material, an inorganic compound or an organic compound may be used.
正極活物質は、無機化合物からなるものと有機化合物からなるものとに大別される。無機化合物からなる正極活物質としては、例えば、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属硫化物などが挙げられる。上記の遷移金属としては、例えば、Fe、Co、Ni、Mn等が使用される。正極活物質に使用される無機化合物の具体例としては、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiFePO4、LiFeVO4等のリチウム含有複合金属酸化物;TiS2、TiS3、非晶質MoS2等の遷移金属硫化物;Cu2V2O3、非晶質V2O−P2O5、MoO3、V2O5、V6O13等の遷移金属酸化物などが挙げられる。一方、有機化合物からなる正極活物質としては、例えば、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレンなどの導電性重合体が挙げられる。The positive electrode active material is roughly classified into those made of inorganic compounds and those made of organic compounds. Examples of the positive electrode active material made of an inorganic compound include transition metal oxides, composite oxides of lithium and transition metals, and transition metal sulfides. Examples of the transition metal include Fe, Co, Ni, and Mn. Specific examples of the inorganic compound used for the positive electrode active material include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiFeVO 4 and other lithium-containing composite metal oxides; TiS 2 , TiS 3 , non- Transition metal sulfides such as crystalline MoS 2 ; transition metal oxides such as Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O—P 2 O 5 , MoO 3 , V 2 O 5 , V 6 O 13, etc. Can be mentioned. On the other hand, examples of the positive electrode active material made of an organic compound include conductive polymers such as polyacetylene and poly-p-phenylene.
さらに、無機化合物及び有機化合物を組み合わせた複合材料からなる正極活物質を用いてもよい。
また、例えば、鉄系酸化物を炭素源物質の存在下において還元焼成することで、炭素材料で覆われた複合材料を作製し、この複合材料を正極活物質として用いてもよい。鉄系酸化物は電気伝導性に乏しい傾向があるが、前記のような複合材料にすることにより、高性能な正極活物質として使用できる。
さらに、前記の化合物を部分的に元素置換したものを正極活物質として用いてもよい。
これらの正極活物質は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。また、前述の無機化合物と有機化合物との混合物を正極活物質として用いてもよい。Furthermore, you may use the positive electrode active material which consists of a composite material which combined the inorganic compound and the organic compound.
Alternatively, for example, a composite material covered with a carbon material may be produced by reducing and firing an iron-based oxide in the presence of a carbon source material, and the composite material may be used as a positive electrode active material. Iron-based oxides tend to have poor electrical conductivity, but can be used as a high-performance positive electrode active material by using a composite material as described above.
Furthermore, you may use as a positive electrode active material what carried out the element substitution of the said compound partially.
These positive electrode active materials may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios. Moreover, you may use the mixture of the above-mentioned inorganic compound and organic compound as a positive electrode active material.
正極活物質の粒子径は、二次電池の他の構成要件との兼ね合いで選択されうる。負荷特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点から、正極活物質の体積平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1μm以上であり、好ましくは50μm以下、より好ましくは20μm以下である。正極活物質の体積平均粒子径がこの範囲であると、充放電容量が大きい電池を得ることができ、かつ電極スラリー組成物および電極を製造する際の取扱いが容易である。 The particle diameter of the positive electrode active material can be selected in consideration of other constituent elements of the secondary battery. From the viewpoint of improving battery characteristics such as load characteristics and cycle characteristics, the volume average particle diameter of the positive electrode active material is preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more, preferably 50 μm or less, more preferably 20 μm or less. It is. When the volume average particle diameter of the positive electrode active material is within this range, a battery having a large charge / discharge capacity can be obtained, and handling of the electrode slurry composition and the electrode is easy.
電極活物質層における正極活物質の割合は、好ましくは90重量%以上、より好ましくは95重量%以上であり、また、好ましくは99.9重量%以下、より好ましくは99重量%以下である。正極活物質の量を上記範囲とすることにより、二次電池の容量を高くでき、また、正極の柔軟性並びに集電体と正極活物質層との結着性を向上させることができる。 The ratio of the positive electrode active material in the electrode active material layer is preferably 90% by weight or more, more preferably 95% by weight or more, and preferably 99.9% by weight or less, more preferably 99% by weight or less. By setting the amount of the positive electrode active material in the above range, the capacity of the secondary battery can be increased, and the flexibility of the positive electrode and the binding property between the current collector and the positive electrode active material layer can be improved.
負極活物質は、例えば、アモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、メゾカーボンマイクロビーズ、ピッチ系炭素繊維等の炭素質材料;ポリアセン等の導電性重合体;などが挙げられる。また、ケイ素、錫、亜鉛、マンガン、鉄およびニッケル等の金属並びにこれらの合金;前記金属又は合金の酸化物;前記金属又は合金の硫酸塩;なども挙げられる。また、金属リチウム;Li−Al、Li−Bi−Cd、Li−Sn−Cd等のリチウム合金;リチウム遷移金属窒化物;シリコン等を使用してもよい。さらに、電極活物質は、機械的改質法により表面に導電材を付着させたものを使用してもよい。これらの負極活物質は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 Examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials such as amorphous carbon, graphite, natural graphite, mesocarbon microbeads, and pitch-based carbon fibers; and conductive polymers such as polyacene. Further, metals such as silicon, tin, zinc, manganese, iron and nickel, and alloys thereof; oxides of the metals or alloys; sulfates of the metals or alloys; Further, metallic lithium; lithium alloys such as Li—Al, Li—Bi—Cd, and Li—Sn—Cd; lithium transition metal nitride; silicon and the like may be used. Furthermore, an electrode active material having a conductive material attached to the surface by a mechanical modification method may be used. These negative electrode active materials may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
負極活物質の粒子径は、二次電池の他の構成要件との兼ね合いで適宜選択される。初期効率、負荷特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点から、負極活物質の体積平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは5μm以上であり、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下、さらに好ましくは20μm以下である。 The particle diameter of the negative electrode active material is appropriately selected in consideration of other constituent requirements of the secondary battery. From the viewpoint of improving battery characteristics such as initial efficiency, load characteristics, and cycle characteristics, the volume average particle diameter of the negative electrode active material is preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more, and even more preferably 5 μm or more. Is 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, and still more preferably 20 μm or less.
負極活物質の比表面積は、出力密度向上の観点から、好ましくは2m2/g以上、より好ましくは3m2/g以上、さらに好ましくは5m2/g以上であり、また、好ましくは20m2/g以下、より好ましくは15m2/g以下、さらに好ましくは10m2/g以下である。負極活物質の比表面積は、例えばBET法により測定しうる。The specific surface area of the negative electrode active material, the output from the viewpoint of improving the density, preferably 2m 2 / g or more, more preferably 3m 2 / g or more, more preferably 5 m 2 / g or more, and preferably 20 m 2 / g or less, more preferably 15 m 2 / g or less, and further preferably 10 m 2 / g or less. The specific surface area of the negative electrode active material can be measured by, for example, the BET method.
電極活物質層における負極活物質の割合は、好ましくは85重量%以上、より好ましくは88重量%以上であり、また、好ましくは99重量%以下、より好ましくは97重量%以下である。負極活物質の量を上記範囲とすることにより、高い容量を示しながらも優れた柔軟性及び結着性を示す負極を実現できる。 The ratio of the negative electrode active material in the electrode active material layer is preferably 85% by weight or more, more preferably 88% by weight or more, and preferably 99% by weight or less, more preferably 97% by weight or less. By setting the amount of the negative electrode active material in the above range, it is possible to realize a negative electrode that exhibits excellent flexibility and binding properties while exhibiting high capacity.
電極活物質層は、電極活物質の他に、電極用バインダーを含むことが好ましい。電極用バインダーを含むことにより、電極活物質層の結着性が向上し、電極の撒回時等の工程においてかかる機械的な力に対する強度が上がる。また、電極活物質層が集電体及び多孔膜から剥がれにくくなることから、剥れた脱離物による短絡の危険性が小さくなる。 The electrode active material layer preferably contains an electrode binder in addition to the electrode active material. By including the binder for the electrode, the binding property of the electrode active material layer is improved, and the strength against the mechanical force applied in the process of winding the electrode is increased. In addition, since the electrode active material layer is less likely to be peeled off from the current collector and the porous film, the risk of short-circuiting due to the detached desorbed material is reduced.
電極用バインダーとしては、例えば重合体を用いうる。電極用バインダーとして用いうる重合体としては、例えば、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリアクリル酸誘導体、ポリアクリロニトリル誘導体などを用いてもよい。 As the electrode binder, for example, a polymer can be used. Examples of the polymer that can be used as an electrode binder include polyethylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polyacrylic acid derivatives, poly An acrylonitrile derivative or the like may be used.
さらに、以下に例示する軟質重合体の粒子を、粒子状重合体として使用してもよい。軟質重合体としては、例えば、
(i)ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、ブチルアクリレート・スチレン共重合体、ブチルアクリレート・アクリロニトリル共重合体、ブチルアクリレート・アクリロニトリル・グリシジルメタクリレート共重合体などの、アクリル酸またはメタクリル酸誘導体の単独重合体またはそれと共重合可能な単量体との共重合体である、アクリル系軟質重合体;
(ii)ポリイソブチレン、イソブチレン・イソプレンゴム、イソブチレン・スチレン共重合体などのイソブチレン系軟質重合体;
(iii)ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブタジエン・スチレンランダム共重合体、イソプレン・スチレンランダム共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、ブタジエン・スチレン・ブロック共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレン・ブロック共重合体、イソプレン・スチレン・ブロック共重合体、スチレン・イソプレン・スチレン・ブロック共重合体などジエン系軟質重合体;
(iv)ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、ジヒドロキシポリシロキサンなどのケイ素含有軟質重合体;
(v)液状ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、エチレン・α−オレフィン共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体(EPDM)、エチレン・プロピレン・スチレン共重合体などのオレフィン系軟質重合体;
(vi)ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリステアリン酸ビニル、酢酸ビニル・スチレン共重合体などビニル系軟質重合体;
(vii)ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エピクロルヒドリンゴムなどのエポキシ系軟質重合体;
(viii)フッ化ビニリデン系ゴム、四フッ化エチレン−プロピレンゴムなどのフッ素含有軟質重合体;
(ix)天然ゴム、ポリペプチド、蛋白質、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどのその他の軟質重合体;などが挙げられる。これらの軟質重合体は、架橋構造を有したものであってもよく、変性により官能基を導入したものであってもよい。
また、前記の重合体は、粒子状であってもよく、非粒子状であってもよい。
さらに、電極用バインダーは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。Furthermore, the soft polymer particles exemplified below may be used as the particulate polymer. As a soft polymer, for example,
(I) Polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polyhydroxyethyl methacrylate, polyacrylamide, polyacrylonitrile, butyl acrylate / styrene copolymer, butyl acrylate / acrylonitrile copolymer, butyl acrylate / acrylonitrile / glycidyl methacrylate copolymer, etc. An acrylic soft polymer which is a homopolymer of acrylic acid or a methacrylic acid derivative or a copolymer thereof with a monomer copolymerizable therewith;
(Ii) isobutylene-based soft polymers such as polyisobutylene, isobutylene-isoprene rubber, isobutylene-styrene copolymer;
(Iii) Polybutadiene, polyisoprene, butadiene / styrene random copolymer, isoprene / styrene random copolymer, acrylonitrile / butadiene copolymer, acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer, butadiene / styrene / block copolymer, styrene・ Diene-based soft polymers such as butadiene, styrene, block copolymers, isoprene, styrene, block copolymers, styrene, isoprene, styrene, block copolymers;
(Iv) silicon-containing soft polymers such as dimethylpolysiloxane, diphenylpolysiloxane, dihydroxypolysiloxane;
(V) Liquid polyethylene, polypropylene, poly-1-butene, ethylene / α-olefin copolymer, propylene / α-olefin copolymer, ethylene / propylene / diene copolymer (EPDM), ethylene / propylene / styrene copolymer Olefinic soft polymers such as polymers;
(Vi) Vinyl-based soft polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyvinyl stearate, vinyl acetate / styrene copolymer;
(Vii) epoxy-based soft polymers such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, epichlorohydrin rubber;
(Viii) Fluorine-containing soft polymers such as vinylidene fluoride rubber and tetrafluoroethylene-propylene rubber;
(Ix) Other soft polymers such as natural rubber, polypeptide, protein, polyester thermoplastic elastomer, vinyl chloride thermoplastic elastomer, polyamide thermoplastic elastomer, and the like. These soft polymers may have a cross-linked structure or may have a functional group introduced by modification.
The polymer may be in the form of particles or non-particulates.
Furthermore, the binder for electrodes may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
これらの重合体の中でも、ハロゲン化物イオンの発生源となりうるバインダーを用いると、ガスの発生を抑制できるという本発明の利点を有効に活用できるため、好ましい。例えば、バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを用いることが好ましく、中でも水に分散させたラテックス状のポリフッ化ビニリデン(以下、適宜「水系PVdF」ということがある。)を用いることがより好ましい。
環境負荷の軽減のためには、水を溶媒として含む電極スラリー組成物を用いて電極を製造することが望まれる。そのため、電極用バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを用いる場合には、そのポリフッ化ビニリデンとして水系PVdFを使用することが求められる。ところが、水系PVdFは、二次電池内でフッ化物イオンの発生源となりうる。二次電池内でフッ化物イオンが生じるとガスが発生するため、従来は、水系PVdFを使用することは困難であった。これに対し、本発明の電極において電極用バインダーとして水系PVdFを用いても、二次電池においてガスの発生を抑制でき、電池特性の低下を防止できる。Among these polymers, it is preferable to use a binder that can be a source of halide ions because the advantage of the present invention that gas generation can be suppressed can be effectively utilized. For example, it is preferable to use polyvinylidene fluoride as a binder, and it is more preferable to use latex-like polyvinylidene fluoride dispersed in water (hereinafter sometimes referred to as “aqueous PVdF” as appropriate).
In order to reduce environmental burden, it is desired to produce an electrode using an electrode slurry composition containing water as a solvent. Therefore, when using polyvinylidene fluoride as a binder for electrodes, it is required to use water-based PVdF as the polyvinylidene fluoride. However, water-based PVdF can be a source of fluoride ions in the secondary battery. Conventionally, it has been difficult to use water-based PVdF because gas is generated when fluoride ions are generated in the secondary battery. On the other hand, even when water-based PVdF is used as the electrode binder in the electrode of the present invention, gas generation can be suppressed in the secondary battery, and deterioration of battery characteristics can be prevented.
電極活物質層における電極用バインダーの量は、電極活物質100重量部に対して、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.2重量部以上、特に好ましくは0.5重量部以上であり、好ましくは5重量部以下、より好ましくは3重量部以下である。電極用バインダーの量が前記範囲であることにより、電池反応を阻害せずに、電極から電極活物質が脱落するのを防ぐことができる。 The amount of the binder for the electrode in the electrode active material layer is preferably 0.1 parts by weight or more, more preferably 0.2 parts by weight or more, particularly preferably 0.5 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. It is preferably 5 parts by weight or less, more preferably 3 parts by weight or less. When the amount of the electrode binder is within the above range, it is possible to prevent the electrode active material from dropping from the electrode without inhibiting the battery reaction.
電極活物質層には、本発明の効果を著しく損なわない限り、電極活物質及び電極用バインダー以外にも、任意の成分が含まれていてもよい。その例を挙げると、導電材、補強材などが挙げられる。また、任意の成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 The electrode active material layer may contain any component other than the electrode active material and the electrode binder as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Examples thereof include a conductive material and a reinforcing material. Moreover, arbitrary components may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
導電材としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラック、グラファイト、気相成長カーボン繊維、カーボンナノチューブ等の導電性カーボン;黒鉛等の炭素粉末;各種金属のファイバー及び箔;などが挙げられる。導電材を用いることにより、電極活物質同士の電気的接触を向上させることができ、サイクル特性等の電池特性を改善できる。 Examples of the conductive material include conductive carbon such as acetylene black, ketjen black, carbon black, graphite, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotube; carbon powder such as graphite; fibers and foils of various metals; . By using a conductive material, electrical contact between electrode active materials can be improved, and battery characteristics such as cycle characteristics can be improved.
導電材の比表面積は、好ましくは50m2/g以上、より好ましくは60m2/g以上、特に好ましくは70m2/g以上であり、好ましくは1500m2/g以下、より好ましくは1200m2/g以下、特に好ましくは1000m2/g以下である。導電材の比表面積を前記範囲の下限値以上にすることにより、二次電池の低温出力特性を向上させることができる。また、上限値以下にすることにより、電極活物質層と集電体との結着性を高めることができる。The specific surface area of the conductive material is preferably 50 m 2 / g or more, more preferably 60 m 2 / g or more, particularly preferably 70 m 2 / g or more, preferably 1500 m 2 / g or less, more preferably 1200 m 2 / g. Hereinafter, it is particularly preferably 1000 m 2 / g or less. By setting the specific surface area of the conductive material to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the low-temperature output characteristics of the secondary battery can be improved. Moreover, the binding property of an electrode active material layer and an electrical power collector can be improved by setting it as an upper limit or less.
補強材としては、例えば、各種の無機および有機の球状、板状、棒状または繊維状のフィラーが使用できる。補強材を用いることにより、強靭で柔軟な電極を得ることができ、優れた長期サイクル特性を得ることができる。 As the reinforcing material, for example, various inorganic and organic spherical, plate-like, rod-like or fibrous fillers can be used. By using the reinforcing material, a tough and flexible electrode can be obtained, and excellent long-term cycle characteristics can be obtained.
導電材及び補強剤の使用量は、電極活物質100重量部に対して、それぞれ、通常0重量部以上、好ましくは1重量部以上であり、好ましくは20重量部以下、より好ましくは10重量部以下である。 The amount of the conductive material and the reinforcing agent used is usually 0 part by weight or more, preferably 1 part by weight or more, preferably 20 parts by weight or less, more preferably 10 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. It is as follows.
電極活物質層の厚みは、正極及び負極のいずれも、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上であり、好ましくは300μm以下、より好ましくは250μm以下である。 The thickness of the electrode active material layer is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, preferably 300 μm or less, more preferably 250 μm or less for both the positive electrode and the negative electrode.
電極活物質層の製造方法は特に制限されない。電極活物質層は、例えば、電極活物質及び溶媒、並びに、必要に応じて電極用バインダー及び任意の成分を含む電極スラリー組成物を集電体上に塗布し、乾燥させて製造しうる。溶媒としては、水及び有機溶媒のいずれも使用しうる。 The method for producing the electrode active material layer is not particularly limited. The electrode active material layer can be produced by, for example, applying an electrode active material and a solvent, and, if necessary, an electrode slurry composition containing an electrode binder and optional components onto a current collector and drying it. As the solvent, either water or an organic solvent can be used.
〔4.3.二次電池用電極が備える多孔膜〕
本発明の電極は、前記の極板上に、上述した多孔膜を備える。すなわち、本発明の電極は、極板と、極板上に本発明の多孔膜スラリー組成物を塗布し乾燥して得られる多孔膜とを備える。このような電極は、例えば、基材として極板を用いて上述した多孔膜の製造方法を行うことにより、製造することができる。この際、多孔膜は、極板の片方の面だけに設けられていてもよく、両方の面に設けられていてもよい。ただし、通常は、多孔膜が電極活物質層上に設けられるので、本発明の電極は、集電体、電極活物質層及び多孔膜をこの順に備える。[4.3. (Porous membrane provided in electrode for secondary battery)
The electrode of the present invention includes the porous film described above on the electrode plate. That is, the electrode of the present invention includes an electrode plate, and a porous film obtained by applying and drying the porous film slurry composition of the present invention on the electrode plate. Such an electrode can be manufactured, for example, by performing the above-described porous film manufacturing method using an electrode plate as a substrate. At this time, the porous film may be provided on only one surface of the electrode plate, or may be provided on both surfaces. However, since the porous film is usually provided on the electrode active material layer, the electrode of the present invention includes a current collector, an electrode active material layer, and a porous film in this order.
[5.二次電池]
本発明の二次電池は、正極、負極及び電解液を備える。また、本発明の二次電池は、下記の要件(A)を満たすか、要件(B)を満たすか、要件(A)及び(B)の両方を満たす。
(A)本発明の二次電池の正極及び負極の少なくとも一方が、本発明の電極である。
(B)本発明の二次電池がセパレータを備え、且つ、そのセパレータが本発明のセパレータである。[5. Secondary battery]
The secondary battery of this invention is equipped with a positive electrode, a negative electrode, and electrolyte solution. In addition, the secondary battery of the present invention satisfies the following requirement (A), satisfies the requirement (B), or satisfies both the requirements (A) and (B).
(A) At least one of the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery of the present invention is the electrode of the present invention.
(B) The secondary battery of the present invention includes a separator, and the separator is the separator of the present invention.
本発明の二次電池は、サイクル特性とレート特性の両方に優れる。このような効果が得られる理由は必ずしも定かではないか、本発明者の検討によれば、以下のように推察される。ただし、本発明は、以下の説明する理由によっては制限されない。
本発明の二次電池は、本発明の電極又はセパレータを備える。これらの本発明の電極及びセパレータは、本発明の多孔膜スラリー用組成物を用いて製造された多孔膜を備える。前記の多孔膜を備えるので、本発明の二次電池においては、ガスの発生及び金属の析出を抑制できる。ガス及び析出金属は、例えば、電極の破壊の原因、電解液中のイオンの移動の妨げなどになりうる。これに対し、本発明の二次電池では、前記のようにガスの発生及び金属の析出を抑制できるので、サイクル特性及びレート特性の両方に優れているものと推察される。The secondary battery of the present invention is excellent in both cycle characteristics and rate characteristics. The reason why such an effect is obtained is not necessarily clear, and according to the study of the present inventor, it is assumed as follows. However, this invention is not restrict | limited for the reason demonstrated below.
The secondary battery of the present invention includes the electrode or separator of the present invention. These electrode and separator of this invention are equipped with the porous membrane manufactured using the composition for porous membrane slurries of this invention. Since the porous film is provided, generation of gas and metal deposition can be suppressed in the secondary battery of the present invention. The gas and the deposited metal can cause, for example, the destruction of the electrode and the movement of ions in the electrolytic solution. On the other hand, the secondary battery of the present invention can suppress gas generation and metal deposition as described above, and thus is presumed to be excellent in both cycle characteristics and rate characteristics.
〔5.1.電極〕
本発明の二次電池は、原則として、正極及び負極の一方又は両方として、本発明の電極を備える。ただし、本発明の二次電池がセパレータとして本発明のセパレータを備える場合には、正極及び負極の両方として本発明の電極以外の電極を備えていてもよい。[5.1. electrode〕
In principle, the secondary battery of the present invention includes the electrode of the present invention as one or both of a positive electrode and a negative electrode. However, when the secondary battery of the present invention includes the separator of the present invention as a separator, an electrode other than the electrode of the present invention may be provided as both the positive electrode and the negative electrode.
〔5.2.セパレータ〕
本発明の二次電池は、原則として、セパレータとして本発明のセパレータを備える。ただし、本発明の二次電池が正極及び負極の少なくとも一方として本発明の電極を備える場合には、セパレータとして本発明のセパレータ以外のセパレータを備えていてもよい。また、本発明の電極が備える多孔膜はセパレータとしての機能を有するので、本発明の電極を備える二次電池においてはセパレータを省略してもよい。[5.2. (Separator)
In principle, the secondary battery of the present invention includes the separator of the present invention as a separator. However, when the secondary battery of the present invention includes the electrode of the present invention as at least one of a positive electrode and a negative electrode, a separator other than the separator of the present invention may be provided as a separator. Moreover, since the porous film with which the electrode of this invention is provided has a function as a separator, you may abbreviate | omit a separator in the secondary battery provided with the electrode of this invention.
〔5.3.電解液〕
電解液としては、例えば、非水系の溶媒に支持電解質としてリチウム塩を溶解したものを使用しうる。リチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlCl4、LiClO4、CF3SO3Li、C4F9SO3Li、CF3COOLi、(CF3CO)2NLi、(CF3SO2)2NLi、(C2F5SO2)NLiなどが挙げられる。特に溶媒に溶けやすく高い解離度を示すLiPF6、LiClO4、CF3SO3Liは好適に用いられる。これらは1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。[5.3. Electrolyte)
As the electrolytic solution, for example, a solution obtained by dissolving a lithium salt as a supporting electrolyte in a non-aqueous solvent can be used. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, and the like. In particular, LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li that are easily soluble in a solvent and exhibit a high degree of dissociation are preferably used. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in combination at any ratio.
支持電解質の量は、電解液における濃度として、好ましくは1重量%以上、より好ましくは5重量%以上であり、好ましくは30重量%以下、より好ましくは20重量%以下である。支持電解質の量をこの範囲に収めることにより、イオン伝導度を高くして、二次電池の充電特性及び放電特性を良好にできる。 The amount of the supporting electrolyte is preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, preferably 30% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, as the concentration in the electrolytic solution. By keeping the amount of the supporting electrolyte within this range, the ion conductivity can be increased and the charging characteristics and discharging characteristics of the secondary battery can be improved.
電解液に使用する溶媒としては、支持電解質を溶解させうるものを用いうる。このような溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、メチルエチルカーボネート(MEC)等のアルキルカーボネート化合物;γ−ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル化合物;1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル化合物;スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物;などが用いられる。特に高いイオン伝導性が得易く、使用温度範囲が広いため、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びメチルエチルカーボネートが好ましい。溶媒は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 As a solvent used for the electrolytic solution, a solvent capable of dissolving the supporting electrolyte can be used. Examples of such a solvent include alkyl carbonate compounds such as dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), and methyl ethyl carbonate (MEC). Ester compounds such as γ-butyrolactone and methyl formate; ether compounds such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; sulfur-containing compounds such as sulfolane and dimethyl sulfoxide; In particular, dimethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate are preferred because high ion conductivity is easily obtained and the use temperature range is wide. A solvent may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
また、電解液は必要に応じて添加剤を含みうる。添加剤としては、例えばビニレンカーボネート(VC)などのカーボネート系の化合物が好ましい。添加剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 Moreover, electrolyte solution may contain an additive as needed. As the additive, for example, carbonate compounds such as vinylene carbonate (VC) are preferable. An additive may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
また、電解液には、多孔膜から捕捉剤が溶出していることがありえる。この場合でも、電解液中の捕捉剤の濃度は、小さいことが好ましい。電解液中の捕捉剤の具体的な濃度は、好ましくは0.1重量%以下、より好ましくは0.07重量%以下、特に好ましくは0.05重量%以下である。電解液中の捕捉剤の濃度を前記の範囲に納めることにより、捕捉剤の析出を防止して、二次電池のレート特性を良好にできる。また、電解液中の捕捉剤の濃度の下限値に制限は無く、例えば0.01重量%以上であってもよい。 In the electrolytic solution, the capture agent may be eluted from the porous membrane. Even in this case, the concentration of the scavenger in the electrolytic solution is preferably small. The specific concentration of the scavenger in the electrolytic solution is preferably 0.1% by weight or less, more preferably 0.07% by weight or less, and particularly preferably 0.05% by weight or less. By keeping the concentration of the scavenger in the electrolytic solution within the above range, the precipitation of the scavenger can be prevented and the rate characteristics of the secondary battery can be improved. Moreover, there is no restriction | limiting in the lower limit of the density | concentration of the scavenger in electrolyte solution, For example, 0.01 weight% or more may be sufficient.
〔5.3.ハロゲン化物イオンの発生源〕
上述したように、本発明の二次電池では、粒子状重合体がハロゲン化物イオンをトラップすることによりガスの発生が抑制されていると考えられる。このようなハロゲン化物イオンの発生源と考えられる成分としては、例えば、次のようなものが挙げられる。[5.3. Source of halide ions)
As described above, in the secondary battery of the present invention, it is considered that the generation of gas is suppressed by trapping halide ions by the particulate polymer. Examples of components considered to be a source of such halide ions include the following.
例えば、フッ化物イオンの発生源としては、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、CF3SO3Li、C4F9SO3Li、CF3COOLi、(CF3CO)2NLi、(CF3SO2)2NLi、(C2F5SO2)NLi等の電解液の支持電解質;ポリフッ化ビニリデン等の電極のバインダーなどが挙げられる。
また、例えば、塩化物イオンの発生源としては、LiAlCl4、LiClO4等の電解液の支持電解質;カルボキシメチルセルロース塩等の添加剤;電極活物質の残留HClなどが挙げられる。For example, the sources of fluoride ions include LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi, ( Examples include supporting electrolytes for electrolytic solutions such as CF 3 SO 2 ) 2 NLi and (C 2 F 5 SO 2 ) NLi; binders for electrodes such as polyvinylidene fluoride.
Further, for example, as a source of chloride ions, there may be mentioned a supporting electrolyte of an electrolytic solution such as LiAlCl 4 and LiClO 4 ; an additive such as a carboxymethyl cellulose salt; a residual HCl of an electrode active material, and the like.
本発明の二次電池は、前記のようなハロゲン化物イオンを生じうる成分を含む構成であっても、そのハロゲン化物イオンによる電池の性能低下を抑制できる。したがって、本発明の二次電池は、電池性能の低下を招くと考えられていた前記のような成分を二次電池に適用できるようにした点で、意義がある。 Even if the secondary battery of the present invention is configured to include a component capable of generating halide ions as described above, it is possible to suppress deterioration in battery performance due to the halide ions. Therefore, the secondary battery of the present invention is significant in that the above-described components that are considered to cause a decrease in battery performance can be applied to the secondary battery.
〔5.4.二次電池の製造方法〕
本発明の二次電池の製造方法は、特に限定されない。例えば、上述した負極と正極とをセパレータを介して重ね合わせ、これを電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口してもよい。さらに、必要に応じてエキスパンドメタル;ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子;リード板などを入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防止をしてもよい。電池の形状は、例えば、ラミネートセル型、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型などいずれであってもよい。[5.4. Secondary battery manufacturing method)
The manufacturing method of the secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, the above-described negative electrode and positive electrode may be overlapped via a separator, and this may be wound or folded according to the shape of the battery and placed in the battery container, and the electrolyte may be injected into the battery container and sealed. Furthermore, if necessary, an expanded metal; an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element; a lead plate or the like may be inserted to prevent an increase in pressure inside the battery or overcharge / discharge. The shape of the battery may be any of, for example, a laminate cell type, a coin type, a button type, a sheet type, a cylindrical type, a square type, and a flat type.
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施しうる。
以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、別に断らない限り重量基準である。また、以下に説明する操作は、別に断らない限り、常温及び常圧の条件において行った。Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and can be implemented with any modifications without departing from the scope of the claims of the present invention and the equivalents thereof.
In the following description, “%” and “part” representing amounts are based on weight unless otherwise specified. In addition, the operations described below were performed under normal temperature and normal pressure conditions unless otherwise specified.
[評価方法]
〔セパレータ基材と多孔膜とのピール強度の測定方法〕
セパレータを長さ100mm、幅10mmの長方形に切り出して、試験片を得た。この試験片を、多孔膜の表面を下にして、多孔膜の表面にセロハンテープ(JIS Z1522に規定されるもの)を貼り付けた。この際、セロハンテープは水平な試験台に上向きに固定しておいた。その後、セパレータ基材の一端を、重力方向上向きに引張り速度50mm/分で引っ張って剥がしたときの応力を測定した。この測定を3回行い、応力の平均値を求めて、当該平均値をピール強度とした。測定されたピール強度を、下記の基準にて評価した。このピール強度が大きいほど、多孔膜とセパレータ基材との結着性が大きいこと、すなわち密着強度が大きいことを示す。[Evaluation method]
[Method for measuring peel strength between separator substrate and porous membrane]
The separator was cut into a rectangle with a length of 100 mm and a width of 10 mm to obtain a test piece. A cellophane tape (as defined in JIS Z1522) was affixed to the surface of the porous membrane with the test piece facing down. At this time, the cellophane tape was fixed upward on a horizontal test bench. Thereafter, the stress was measured when one end of the separator substrate was pulled upward in the direction of gravity at a pulling speed of 50 mm / min. This measurement was performed 3 times, the average value of stress was calculated | required, and the said average value was made into peel strength. The measured peel strength was evaluated according to the following criteria. The higher the peel strength, the greater the binding property between the porous membrane and the separator substrate, that is, the higher the adhesion strength.
(評価基準)
A:ピール強度が、150N/m以上である。
B:ピール強度が、100N/m以上150N/m未満である。
C:ピール強度が、50N/m以上100N/m未満である。
D:ピール強度が、50N/m未満である。(Evaluation criteria)
A: The peel strength is 150 N / m or more.
B: The peel strength is 100 N / m or more and less than 150 N / m.
C: The peel strength is 50 N / m or more and less than 100 N / m.
D: The peel strength is less than 50 N / m.
〔二次電池のレート特性の評価方法〕
実施例及び比較例で製造した800mAh捲回型のリチウムイオン二次電池を、25℃の環境下で24時間静置した。その後、0.1Cの充放電レートにて、4.35Vまで充電し、放電電圧2.75Vまで放電する第一の充放電の操作を行った。[Method of evaluating rate characteristics of secondary battery]
The 800 mAh wound type lithium ion secondary battery manufactured in Examples and Comparative Examples was allowed to stand in an environment of 25 ° C. for 24 hours. Then, the charge / discharge rate of 0.1 C was charged to 4.35 V, and the first charge / discharge operation for discharging to a discharge voltage of 2.75 V was performed.
第一の充放電の操作の後、25℃で、0.1Cの充電レートで4.35Vまで充電し、1.0Cの放電レートで3.0Vまで放電する第二の充放電の操作を行った。そして、この第二の充放電の操作において、電池容量(以下、適宜「1.0Cにおける電池容量」ということがある。)を求めた。 After the first charging / discharging operation, the second charging / discharging operation is performed at 25 ° C., charging to 4.35 V at a charging rate of 0.1 C, and discharging to 3.0 V at a discharging rate of 1.0 C. It was. In the second charging / discharging operation, the battery capacity (hereinafter sometimes referred to as “battery capacity at 1.0 C” as appropriate) was obtained.
また、第一の充放電の操作の後に、第二の充放電の操作とは別に、25℃で、0.1Cの充電レートで4.35Vまで充電し、3.0Cの放電レートで2.75Vまで放電する第三の充放電の操作を行った。そして、この第三の充放電の操作において、電池容量(以下、適宜「3.0Cにおける電池容量」ということがある。)を求めた。 Further, after the first charge / discharge operation, the battery is charged to 4.35 V at a charge rate of 0.1 C at 25 ° C. and 2.30 at a discharge rate of 3.0 C, separately from the second charge / discharge operation. A third charging / discharging operation for discharging to 75 V was performed. In this third charging / discharging operation, the battery capacity (hereinafter sometimes referred to as “battery capacity at 3.0 C” as appropriate) was determined.
1.0Cにおける電池容量に対する3.0Cにおける電池容量の割合を百分率で計算して、充放電レート特性(=「3.0Cにおける電池容量」/「1.0Cにおける電池容量」)とした。この充放電レート特性を、下記の基準で評価した。充放電レート特性の値が高いほど、その二次電池の内部抵抗が小さく、高速充放電が可能であることを示す。 The ratio of the battery capacity at 3.0 C to the battery capacity at 1.0 C was calculated as a percentage, and the charge / discharge rate characteristic (= “battery capacity at 3.0 C” / “battery capacity at 1.0 C”) was obtained. The charge / discharge rate characteristics were evaluated according to the following criteria. The higher the value of the charge / discharge rate characteristic, the smaller the internal resistance of the secondary battery, indicating that high-speed charge / discharge is possible.
(評価基準)
A:充放電レート特性が、80%以上である。
B:充放電レート特性が、70%以上80%未満である。
C:充放電レート特性が、60%以上70%未満である。
D:充放電レート特性が、60%未満である。(Evaluation criteria)
A: The charge / discharge rate characteristic is 80% or more.
B: The charge / discharge rate characteristics are 70% or more and less than 80%.
C: The charge / discharge rate characteristics are 60% or more and less than 70%.
D: Charge / discharge rate characteristics are less than 60%.
〔二次電池の高温サイクル特性の評価試験〕
実施例及び比較例で製造した800mAh捲回型のリチウムイオン二次電池を、25℃の環境下で24時間静置した。その後、25℃の環境下で、0.1Cの充電レートで4.35Vまで充電し0.1C放電レートで2.75Vまで放電する充放電の操作を行い、初期容量C0を測定した。[Evaluation test of high-temperature cycle characteristics of secondary batteries]
The 800 mAh wound type lithium ion secondary battery manufactured in Examples and Comparative Examples was allowed to stand in an environment of 25 ° C. for 24 hours. Thereafter, under an environment of 25 ° C., a charge / discharge operation of charging to 4.35 V at a charge rate of 0.1 C and discharging to 2.75 V at a 0.1 C discharge rate was performed, and an initial capacity C0 was measured.
その後、60℃の環境下で、0.1Cの充電レートで4.35Vまで充電し0.1C放電レートで2.75Vまで放電する充放電の操作を1000回(1000サイクル)繰り返し、1000サイクル後の容量C1を測定した。
容量維持率ΔCを、「ΔC=C1/C0×100(%)」にて計算した。この容量維持率ΔCを、下記の基準で評価した。この容量維持率ΔCの値が高いほど、二次電池の高温サイクル特性が優れ、電池が長寿命であることを示す。
(評価基準)
A:容量維持率ΔCが、70%以上である。
B:容量維持率ΔCが、60%以上70%未満である。
C:容量維持率ΔCが、50%以上60%未満である。
D:容量維持率ΔCが、50%未満である。Thereafter, in an environment of 60 ° C., a charge / discharge operation of charging to 4.35 V at a charge rate of 0.1 C and discharging to 2.75 V at a 0.1 C discharge rate was repeated 1000 times (1000 cycles), and after 1000 cycles The capacity C1 was measured.
The capacity retention ratio ΔC was calculated by “ΔC = C1 / C0 × 100 (%)”. This capacity retention rate ΔC was evaluated according to the following criteria. The higher the capacity retention ratio ΔC, the better the high-temperature cycle characteristics of the secondary battery and the longer the battery life.
(Evaluation criteria)
A: The capacity maintenance ratio ΔC is 70% or more.
B: The capacity maintenance ratio ΔC is 60% or more and less than 70%.
C: The capacity retention ratio ΔC is 50% or more and less than 60%.
D: The capacity maintenance ratio ΔC is less than 50%.
〔セルの体積変化率の測定方法〕
実施例および比較例で製造した800mAh捲回型のリチウムイオン二次電池を、25℃の環境下で24時間静置した。その後、25℃の環境下で、0.1Cの充電レートで4.35Vまで充電し0.1Cの放電レートで2.75Vまで放電する充放電の操作を行った。その後、電池のセルを流動パラフィンに浸漬し、その体積V0を測定した。[Measurement method of cell volume change rate]
The 800 mAh wound type lithium ion secondary batteries manufactured in the examples and comparative examples were allowed to stand in an environment at 25 ° C. for 24 hours. Thereafter, in a 25 ° C. environment, a charge / discharge operation was performed in which the battery was charged to 4.35V at a charge rate of 0.1C and discharged to 2.75V at a discharge rate of 0.1C. Then, the battery cell was immersed in liquid paraffin, and the volume V0 was measured.
さらに、60℃環境下で、0.1Cの充電レートで4.35Vまで充電し0.1Cの放電レートで2.75Vまで放電する充放電の操作を1000サイクル繰り返した。1000サイクルの充放電を行った後の電池のセルを流動パラフィンに浸漬し、その体積V1を測定した。 Furthermore, in a 60 ° C. environment, a charging / discharging operation of charging to 4.35 V at a charging rate of 0.1 C and discharging to 2.75 V at a discharging rate of 0.1 C was repeated 1000 cycles. The battery cell after 1000 cycles of charge and discharge was immersed in liquid paraffin, and its volume V1 was measured.
充放電を1000サイクル繰り返す前後での電池のセルの体積変化率ΔVを、「ΔV(%)=(V1−V0)/V0×100」にて計算した。この体積変化率ΔVを、下記の基準で評価した。この体積変化率ΔVの値が小さいほど、ガスの発生を抑制する能力に優れていることを示す。 The volume change rate ΔV of the battery cell before and after repeating charge and discharge for 1000 cycles was calculated by “ΔV (%) = (V1−V0) / V0 × 100”. This volume change rate ΔV was evaluated according to the following criteria. It shows that it is excellent in the capability to suppress generation | occurrence | production of gas, so that the value of this volume change rate (DELTA) V is small.
(評価基準)
A:体積変化率ΔVが、20%未満である。
B:体積変化率ΔVが、20%以上30%未満である。
C:体積変化率ΔVが、30%以上40%未満である。
D:体積変化率ΔVが、40%以上である。(Evaluation criteria)
A: Volume change rate ΔV is less than 20%.
B: Volume change rate ΔV is 20% or more and less than 30%.
C: Volume change rate ΔV is 30% or more and less than 40%.
D: Volume change rate ΔV is 40% or more.
〔電解液中の捕捉剤の濃度の測定方法〕
実施例および比較例で製造した800mAh捲回型のリチウムイオン二次電池を、25℃の環境下で24時間静置した。
その後、25℃の環境下で、0.1Cの充電レートで4.35Vまで充電し0.1Cの放電レートで2.75Vまで放電する充放電の操作を行った。
その後、60℃環境下で、0.1Cの充電レートで4.35Vまで充電し0.1Cの放電レートで2.75Vまで放電する充放電の操作を1000サイクル繰り返した。
その後、電池のセルを解体して電解液を取り出し、取り出した電解液をガスクロマトグラフ質量分析(GC/MS分析)により分析した。GC/MS分析の結果得られたクロマトグラムより、電解液成分と捕捉剤とのピーク面積比から電解液中に溶出した捕捉剤の量を定量し、電解液中の捕捉剤の濃度を測定した。電解液中の捕捉剤の濃度が低いほど、電解液中のリチウムイオンの移動を円滑にできるので、二次電池のレート特性の向上が見込まれる。[Measurement method of concentration of scavenger in electrolyte]
The 800 mAh wound type lithium ion secondary batteries manufactured in the examples and comparative examples were allowed to stand in an environment at 25 ° C. for 24 hours.
Thereafter, in a 25 ° C. environment, a charge / discharge operation was performed in which the battery was charged to 4.35V at a charge rate of 0.1C and discharged to 2.75V at a discharge rate of 0.1C.
Thereafter, in a 60 ° C. environment, a charge / discharge operation of charging to 4.35 V at a charge rate of 0.1 C and discharging to 2.75 V at a discharge rate of 0.1 C was repeated 1000 cycles.
Thereafter, the battery cells were disassembled to take out the electrolytic solution, and the taken-out electrolytic solution was analyzed by gas chromatography mass spectrometry (GC / MS analysis). From the chromatogram obtained as a result of GC / MS analysis, the amount of the capture agent eluted in the electrolyte was quantified from the peak area ratio of the electrolyte component and the capture agent, and the concentration of the capture agent in the electrolyte was measured. . The lower the concentration of the scavenger in the electrolytic solution, the smoother the movement of lithium ions in the electrolytic solution can be, so the rate characteristics of the secondary battery can be improved.
[実施例1]
(1−1.水溶性重合体の製造)
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、メタクリル酸(酸性基含有単量体)32.5部、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート(フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体)7.5部、エチルアクリレート(任意の単量体)58部、エチレンジメタクリレート(架橋性単量体)1.0部、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム(反応性界面活性剤)1.0部、t−ドデシルメルカプタン0.6部、イオン交換水150部、及び過硫酸カリウム(重合開始剤)1.0部を入れ、十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し、反応を停止して、水溶性重合体を含む混合物を得た。この水溶性重合体を含む混合物に10%アンモニア水を添加してpH8に調整し、所望の水溶性重合体を含む水溶液を得た。[Example 1]
(1-1. Production of water-soluble polymer)
In a 5 MPa pressure vessel with a stirrer, 32.5 parts of methacrylic acid (acidic group-containing monomer), 7.5 parts of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer), 58 parts of ethyl acrylate (arbitrary monomer), 1.0 part of ethylene dimethacrylate (crosslinkable monomer), 1.0 part of polyoxyalkylene alkenyl ether ammonium sulfate (reactive surfactant), 0 t-dodecyl mercaptan .6 parts, 150 parts of ion-exchanged water, and 1.0 part of potassium persulfate (polymerization initiator) were added and sufficiently stirred, and then heated to 60 ° C. to initiate polymerization. When the polymerization conversion rate reached 96%, the mixture was cooled and the reaction was stopped to obtain a mixture containing a water-soluble polymer. 10% aqueous ammonia was added to the mixture containing the water-soluble polymer to adjust the pH to 8 to obtain an aqueous solution containing the desired water-soluble polymer.
(1−2.粒子状重合体の製造)
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、ブチルアクリレート93.8部、アクリロニトリル2部、メタクリル酸2部、アリルメタクリレート0.2部、アクリルアミド2部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4部、イオン交換水150部及び重合開始剤として過硫酸カリウム0.3部を入れ、十分に攪拌した後、50℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状重合体を含む混合物を得た。上記粒子状重合体を含む混合物に5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pH7に調整した。その後、この混合物から加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った後、30℃以下まで冷却し、所望の粒子状重合体を含む水分散液を得た。(1-2. Production of particulate polymer)
In a 5 MPa pressure vessel with a stirrer, 93.8 parts of butyl acrylate, 2 parts of acrylonitrile, 2 parts of methacrylic acid, 0.2 part of allyl methacrylate, 2 parts of acrylamide, 0.4 part of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, 150 ion-exchanged water After adding 0.3 part of potassium persulfate as a part and a polymerization initiator, and stirring sufficiently, it heated at 50 degreeC and started superposition | polymerization. When the polymerization conversion rate reached 96%, the reaction was stopped by cooling to obtain a mixture containing a particulate polymer. A 5% aqueous sodium hydroxide solution was added to the mixture containing the particulate polymer to adjust the pH to 7. Thereafter, unreacted monomers were removed from the mixture by distillation under reduced pressure, and then the mixture was cooled to 30 ° C. or lower to obtain an aqueous dispersion containing a desired particulate polymer.
(1−3.多孔膜スラリー組成物の製造)
自転・公転ミキサーに、非導電性粒子としてアルミナ粒子(体積平均粒子径0.5μm、BET比表面積5.0m2/g)を100部、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩(ダイセル社製「1220」)2部、エチレンジアミン四酢酸(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid)0.06重量部、前記にて製造した水溶性重合体を含む水溶液を固形分相当で0.32部、及び、前記にて製造した粒子状重合体を含む水分散液を固形分相当で6部を加えて混合し、更に水を混合して固形分濃度が40重量%になるように調整して、多孔膜スラリー組成物を製造した。(1-3. Production of porous membrane slurry composition)
100 parts of alumina particles (volume average particle diameter of 0.5 μm, BET specific surface area of 5.0 m 2 / g) as non-conductive particles, 2 parts of carboxymethyl cellulose sodium salt (“1220” manufactured by Daicel) as non-conductive particles. 0.06 part by weight of ethylenediaminetetraacetic acid, 0.32 part of an aqueous solution containing the water-soluble polymer prepared above, corresponding to the solid content, and the particulate polymer produced above 6 parts of the aqueous dispersion containing the mixture was added and mixed, and water was further mixed to adjust the solid content concentration to 40% by weight to produce a porous membrane slurry composition.
(1−4.多孔膜を備えるセパレータの製造)
ポリエチレン製のセパレータ基材(厚み16μm、ガーレー値210s/100cc)の片面に、前記にて製造した多孔膜スラリー組成物を、グラビアコーターで、乾燥後の塗布量が6mg/cm2となるように塗布し、50℃で1分間乾燥させた。これにより、セパレータ基材と厚みが4μmの多孔膜とを備えるセパレータを得た。
このセパレータについて、上述した方法により、セパレータ基材と多孔膜とのピール強度を測定した。(1-4. Manufacture of separator with porous membrane)
The porous membrane slurry composition prepared above is applied to one side of a polyethylene separator substrate (thickness 16 μm, Gurley value 210 s / 100 cc) with a gravure coater so that the coating amount after drying is 6 mg / cm 2. It was applied and dried at 50 ° C. for 1 minute. Thereby, a separator provided with a separator base material and a porous film having a thickness of 4 μm was obtained.
About this separator, the peeling strength of a separator base material and a porous membrane was measured by the method mentioned above.
(1−5.負極用の粒子状バインダーの製造)
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、1,3−ブタジエン33.5部、イタコン酸3.5部、スチレン62部、2−ヒドロキシエチルアクリレート1部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4部、イオン交換水150部、及び、重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、50℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状バインダー(SBR)を含む混合物を得た。上記粒子状バインダーを含む混合物に、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pH8に調整した。その後、この混合物から加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った後、30℃以下まで冷却し、所望の粒子状バインダーを含む水分散液を得た。(1-5. Production of particulate binder for negative electrode)
In a 5 MPa pressure vessel with a stirrer, 33.5 parts of 1,3-butadiene, 3.5 parts of itaconic acid, 62 parts of styrene, 1 part of 2-hydroxyethyl acrylate, 0.4 part of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, ion exchange 150 parts of water and 0.5 part of potassium persulfate as a polymerization initiator were added and sufficiently stirred, and then heated to 50 ° C. to initiate polymerization. When the polymerization conversion rate reached 96%, the reaction was stopped by cooling to obtain a mixture containing a particulate binder (SBR). A 5% aqueous sodium hydroxide solution was added to the mixture containing the particulate binder to adjust the pH to 8. Thereafter, unreacted monomers were removed from the mixture by distillation under reduced pressure under heating, and then cooled to 30 ° C. or lower to obtain an aqueous dispersion containing a desired particulate binder.
(1−6.負極スラリー組成物の製造)
プラネタリーミキサーに、人造黒鉛(体積平均粒子径15.6μm)100部、及び、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウム塩(日本製紙社製「MAC350HC」)の2%水溶液を固形分相当で1部加えて混合し、さらにイオン交換水を加えて固形分濃度を68%に調整した後、25℃で60分間混合した。さらにイオン交換水を加えて固形分濃度を62%に調整した後、さらに25℃で15分間混合した。こうして得られた混合液に、前記にて製造した粒子状バインダーを含む水分散液を固形分相当で1.5部加え、更にイオン交換水を入れて最終の固形分濃度を52%に調整し、さらに10分間混合した。これを減圧下で脱泡処理して、流動性の良い負極スラリー組成物を得た。(1-6. Production of negative electrode slurry composition)
To a planetary mixer, 100 parts of artificial graphite (volume average particle diameter 15.6 μm) and 1 part of a 2% aqueous solution of carboxymethylcellulose sodium salt (“MAC350HC” manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) as a thickener are added. The mixture was further mixed with ion exchange water to adjust the solid content concentration to 68%, and then mixed at 25 ° C. for 60 minutes. Further, ion exchange water was added to adjust the solid content concentration to 62%, and the mixture was further mixed at 25 ° C. for 15 minutes. To the resulting mixture, 1.5 parts of the aqueous dispersion containing the particulate binder produced above is added in an amount corresponding to the solid content, and ion exchange water is further added to adjust the final solid content concentration to 52%. For an additional 10 minutes. This was defoamed under reduced pressure to obtain a negative electrode slurry composition having good fluidity.
(1−7.負極の製造)
前記の負極スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmの銅箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、銅箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、プレス前の負極原反を得た。このプレス前の負極原反をロールプレスで圧延して、負極活物質層の厚みが80μmの負極を得た。(1-7. Production of negative electrode)
The negative electrode slurry composition was applied on a copper foil having a thickness of 20 μm as a current collector by a comma coater so that the film thickness after drying was about 150 μm and dried. This drying was performed by conveying the copper foil in an oven at 60 ° C. at a speed of 0.5 m / min for 2 minutes. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a negative electrode raw material before pressing. The negative electrode raw material before pressing was rolled with a roll press to obtain a negative electrode having a negative electrode active material layer thickness of 80 μm.
(1−8.正極スラリー組成物の製造)
正極活物質として体積平均粒子径12μmのLiCoO2を100部、導電材としてアセチレンブラック(電気化学工業社製「HS−100」)を2部、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(日本製紙ケミカル社製「MAC−350HC」)を固形分相当で1部、及びバインダーとしてポリフッ化ビニリデンの水分散体を固形分相当で2部混合し、更に水を加えて全固形分濃度を65%に調整した。これらをプラネタリーミキサーにより混合し、正極スラリー組成物を調製した。(1-8. Production of positive electrode slurry composition)
100 parts of LiCoO 2 having a volume average particle size of 12 μm as a positive electrode active material, 2 parts of acetylene black (“HS-100” manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive material, and carboxymethyl cellulose (manufactured by Nippon Paper Chemical Co., Ltd. “ MAC-350HC ") was mixed with 1 part of solid content, and 2 parts of a polyvinylidene fluoride aqueous dispersion as a binder was mixed with solid content, and further water was added to adjust the total solid content concentration to 65%. These were mixed by a planetary mixer to prepare a positive electrode slurry composition.
(1−9.正極の製造)
前記の正極スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、アルミニウム箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、プレス前の正極原反を得た。このプレス前の正極原反をロールプレスで圧延して、正極活物質層の厚みが80μmの正極を得た。(1-9. Production of positive electrode)
The positive electrode slurry composition was applied with a comma coater onto an aluminum foil having a thickness of 20 μm as a current collector so that the film thickness after drying was about 150 μm and dried. This drying was performed by conveying the aluminum foil in an oven at 60 ° C. at a speed of 0.5 m / min for 2 minutes. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a positive electrode raw material before pressing. The positive electrode raw material before pressing was rolled by a roll press to obtain a positive electrode having a positive electrode active material layer thickness of 80 μm.
(1−10.リチウムイオン二次電池)
上述したようにして製造した多孔膜を備えるセパレータを55×5.5cm2に、負極を50×5.2cm2に、正極を49×5cm2に、それぞれ切り出した。切り出した正極、セパレータ及び負極を重ね、捲回機により捲回して、捲回体を得た。この際、正極の正極活物質層とセパレータの多孔膜とが対向し、負極の負極活物質層とセパレータのセパレータ基材とが対向するようにした。(1-10. Lithium ion secondary battery)
The separator provided with the porous membrane manufactured as described above was cut out to 55 × 5.5 cm 2 , the negative electrode was cut to 50 × 5.2 cm 2 , and the positive electrode was cut to 49 × 5 cm 2 . The cut out positive electrode, separator, and negative electrode were stacked and wound with a winding machine to obtain a wound body. At this time, the positive electrode active material layer of the positive electrode and the porous film of the separator face each other, and the negative electrode active material layer of the negative electrode and the separator base material of the separator face each other.
得られた捲回体を60℃、0.5MPaでプレスし、扁平体を得た。この扁平体を、電池の外装としてのアルミニウム包材外装で包み、アルミニウム包材外装に電解液(溶媒:EC/DEC/VC=68.5/30/1.5体積比、電解質:濃度1MのLiPF6)を空気が残らないように注入した。さらに、アルミニウム包材外装の開口を密封するために、150℃のヒートシールをしてアルミニウム包材外装を閉口し、800mAhの捲回型のリチウムイオン二次電池を製造した。
このリチウムイオン二次電池について、上述した方法により、充放電レート特性、容量維持率ΔC、セルの体積変化率ΔV、及び、電解液中の捕捉剤の濃度を測定した。The obtained wound body was pressed at 60 ° C. and 0.5 MPa to obtain a flat body. This flat body is wrapped with an aluminum packaging material exterior as a battery exterior, and an electrolytic solution (solvent: EC / DEC / VC = 68.5 / 30 / 1.5 volume ratio, electrolyte: concentration 1M) is coated on the aluminum packaging exterior. LiPF 6 ) was injected so that no air remained. Further, in order to seal the opening of the aluminum packaging material exterior, heat sealing at 150 ° C. was performed to close the aluminum packaging material exterior, and an 800 mAh wound type lithium ion secondary battery was manufactured.
With respect to this lithium ion secondary battery, the charge / discharge rate characteristics, the capacity retention rate ΔC, the cell volume change rate ΔV, and the concentration of the scavenger in the electrolytic solution were measured by the methods described above.
[実施例2]
前記工程(1−2)において、ブチルアクリレートの量を95.6部に変更し、アクリルアミドの量を0.2部に変更した。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Example 2]
In the step (1-2), the amount of butyl acrylate was changed to 95.6 parts, and the amount of acrylamide was changed to 0.2 parts.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[実施例3]
前記工程(1−2)において、ブチルアクリレートの量を86.3部に変更し、アクリルアミドの量を9.5部に変更した。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Example 3]
In the step (1-2), the amount of butyl acrylate was changed to 86.3 parts, and the amount of acrylamide was changed to 9.5 parts.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[実施例4]
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、スチレン62部、1,3−ブタジエン31.5部、イタコン酸3.5部、2−ヒドロキシエチルアクリレート1部、アクリルアミド2部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4部、イオン交換水150部、及び、重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、50℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状重合体を含む混合物を得た。上記粒子状重合体を含む混合物に、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pH8に調整した。その後、この混合物から加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った後、30℃以下まで冷却し、所望の粒子状重合体を含む水分散液を得た。[Example 4]
In a 5 MPa pressure vessel with a stirrer, 62 parts of styrene, 31.5 parts of 1,3-butadiene, 3.5 parts of itaconic acid, 1 part of 2-hydroxyethyl acrylate, 2 parts of acrylamide, and sodium dodecylbenzenesulfonate 0.4 as an emulsifier Part, 150 parts of ion-exchanged water and 0.5 part of potassium persulfate as a polymerization initiator were stirred sufficiently, and then heated to 50 ° C. to initiate polymerization. When the polymerization conversion rate reached 96%, the reaction was stopped by cooling to obtain a mixture containing a particulate polymer. A 5% aqueous sodium hydroxide solution was added to the mixture containing the particulate polymer to adjust the pH to 8. Thereafter, unreacted monomers were removed from the mixture by distillation under reduced pressure, and then the mixture was cooled to 30 ° C. or lower to obtain an aqueous dispersion containing a desired particulate polymer.
前記工程(1−3)において、粒子状重合体を含む水分散液として、実施例1で製造したものの代わりに実施例4で製造したものを用いた。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。In the step (1-3), as the aqueous dispersion containing the particulate polymer, the one prepared in Example 4 was used instead of the one prepared in Example 1.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[実施例5]
前記工程(1−2)においてアクリルアミドの代わりにメタクリルアミドを用いた。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Example 5]
In the step (1-2), methacrylamide was used instead of acrylamide.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[実施例6]
前記工程(1−3)において、アルミナ粒子100部に対するエチレンジアミン四酢酸の量を0.0018部(粒子状重合体100部に対するエチレンジアミン四酢酸の量は0.03部)に変更した。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Example 6]
In the step (1-3), the amount of ethylenediaminetetraacetic acid with respect to 100 parts of alumina particles was changed to 0.0018 part (the amount of ethylenediaminetetraacetic acid with respect to 100 parts of particulate polymer was 0.03 part).
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[実施例7]
前記工程(1−3)において、アルミナ粒子100部に対するエチレンジアミン四酢酸の量を0.48部(粒子状重合体100部に対するエチレンジアミン四酢酸の量は8部)に変更した。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Example 7]
In the step (1-3), the amount of ethylenediaminetetraacetic acid relative to 100 parts of alumina particles was changed to 0.48 parts (the amount of ethylenediaminetetraacetic acid relative to 100 parts of the particulate polymer was 8 parts).
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[実施例8]
前記工程(1−3)において、エチレンジアミン四酢酸の代わりにグリコールエーテルジアミン四酢酸(Glycol Ether Diamine Tetraacetic Acid)を用いた。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Example 8]
In the step (1-3), glycol ether diamine tetraacetic acid was used instead of ethylenediaminetetraacetic acid.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[実施例9]
前記工程(1−3)において、エチレンジアミン四酢酸の代わりに1,3−ジアミノ−2−ヒドロキシプロパン四酢酸(1,3−Diamino−2−hydroxypropane Tetraacetic Acid)を用いた。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Example 9]
In the step (1-3), 1,3-diamino-2-hydroxypropane tetraacetic acid was used instead of ethylenediaminetetraacetic acid.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[実施例10]
前記工程(1−3)において、エチレンジアミン四酢酸の代わりにニトロトリス(メチレンホスホン酸)(Nitrilotris (Methylene Phosphonic Acid))を用いた。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Example 10]
In the step (1-3), nitrotris (methylenephosphonic acid) (Nitrilotis (Methylene Phosphonic Acid)) was used instead of ethylenediaminetetraacetic acid.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[実施例11]
前記工程(1−9)で製造したプレス後の正極の正極活物質層上に、前記工程(1−3)で得た多孔膜スラリー組成物を、グラビアコーターで、乾燥後の塗布量が6mg/cm2となるように塗布し、50℃で1分間乾燥させた。これにより、集電体及び正極活物質層を備える極板と厚み4μmの多孔膜とを備える正極を得た。[Example 11]
On the positive electrode active material layer of the positive electrode after the press produced in the step (1-9), the porous film slurry composition obtained in the step (1-3) is applied with a gravure coater and the coating amount after drying is 6 mg. / Cm 2, and applied at 50 ° C. for 1 minute. This obtained the positive electrode provided with the electrode plate provided with an electrical power collector and a positive electrode active material layer, and the porous film of thickness 4 micrometers.
前記工程(1−10)において、多孔膜を備えるセパレータの代わりに多孔膜を備えないポリエチレン製セパレータ(厚み16μm、ガーレー値210s/100cc)を用い、更に、正極として実施例11で製造した極板及び多孔膜を備える正極を用いた。この際、正極の多孔膜とセパレータとが対向するようにした。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。In the step (1-10), a polyethylene separator (thickness 16 μm, Gurley value 210 s / 100 cc) not having a porous film was used instead of the separator having a porous film, and the electrode plate produced in Example 11 as a positive electrode And the positive electrode provided with a porous film was used. At this time, the positive electrode porous film and the separator were opposed to each other.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[実施例12]
正極活物質として体積平均粒子径12μmのLiCoO2を100部、導電材としてアセチレンブラック(電気化学工業社製「HS−100」)を2部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(クレハ社製、#7208)のN−メチルピロリドン溶液を固形分相当で2部混合し、更にN−メチルピロリドンを加えて全固形分濃度が70%となるように調整した。これらをプラネタリーミキサーにより混合し、正極スラリー組成物を調製した。[Example 12]
100 parts of LiCoO 2 having a volume average particle diameter of 12 μm as the positive electrode active material, 2 parts of acetylene black (“HS-100” manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as the conductive material, and polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., # 7208) as the binder The N-methylpyrrolidone solution was mixed with 2 parts corresponding to the solid content, and N-methylpyrrolidone was further added to adjust the total solid content concentration to 70%. These were mixed by a planetary mixer to prepare a positive electrode slurry composition.
前記工程(1−9)において、正極スラリー組成物として、実施例1で製造したものの代わりに実施例12で製造したものを用いた。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。In the said process (1-9), what was manufactured in Example 12 was used instead of what was manufactured in Example 1 as a positive electrode slurry composition.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[比較例1]
前記工程(1−3)において、エチレンジアミン四酢酸を使用しなかった。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Comparative Example 1]
In the step (1-3), ethylenediaminetetraacetic acid was not used.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[比較例2]
前記工程(1−3)において、エチレンジアミン四酢酸の代わりにヒドロキシエチリデン二ホスホン酸(Hydroxyethylidene Diphosphonic Acid)を用いた。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Comparative Example 2]
In the step (1-3), hydroxyethylidene diphosphonic acid was used instead of ethylenediaminetetraacetic acid.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[比較例3]
前記工程(1−3)において、エチレンジアミン四酢酸の代わりにクエン酸を用いた。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Comparative Example 3]
In the step (1-3), citric acid was used instead of ethylenediaminetetraacetic acid.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[比較例4]
前記工程(1−2)において、ブチルアクリレートの量を95.8部に変更し、アクリルアミドを使用しなかった。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Comparative Example 4]
In the step (1-2), the amount of butyl acrylate was changed to 95.8 parts, and acrylamide was not used.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[比較例5]
前記工程(1−2)において、ブチルアクリレートの量を80.8部に変更し、アクリルアミドの量を15部に変更した。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Comparative Example 5]
In the step (1-2), the amount of butyl acrylate was changed to 80.8 parts, and the amount of acrylamide was changed to 15 parts.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[比較例6]
前記工程(1−2)において、アクリルアミドの代わりにN−メチロールアクリルアミドを用いた。
以上の事項以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造し評価した。[Comparative Example 6]
In the step (1-2), N-methylolacrylamide was used instead of acrylamide.
A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above items.
[結果]
実施例及び比較例の結果を、下記の表に示す。下記の表において、単量体の欄において単量体を示す略称の横の数値は、全単量体中に占めるその単量体の量を示す。
また、下記の表において、略称の意味は、以下の通りである。
「BA」:ブチルアクリレート
「AN」:アクリロニトリル
「MAA」:メタクリル酸
「AMA」:アリルメタクリレート
「ST」:スチレン
「BD」:1,3−ブタジエン
「IA」:イタコン酸
「β−HEA」:2−ヒドロキシエチルアクリレート
「AAm」:アクリルアミド
「MAAm」:メタクリルアミド
「NMA」:N−メチロールアクリルアミド
「アミドの分類」:アミド単量体の分類
「1級」:カルボン酸第1級アミド単量体
「2級」:カルボン酸第2級アミド単量体
「EA」:エチルアクリレート
「F−ACL」:2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート
「EDMA」:エチレンジメタクリレート
「PD−104」:ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム
「粒:水」:粒子状重合体と水溶性重合体との重量比
「EDTA」:エチレンジアミン四酢酸
「GEDTA」:グリコールエーテルジアミン四酢酸
「DPDA−OH」:1,3−ジアミノ−2−ヒドロキシプロパン四酢酸
「NTMP」:ニトロトリス(メチレンホスホン酸)
「HEDP」:ヒドロキシエチリデン二ホスホン酸
「官能基数」:捕捉剤の1分子が有する、重金属を捕捉可能な官能基の数
「粒子状重合体に対する量」:粒子状重合体100重量部に対する捕捉剤の量
「電解液中の濃度」:電解液中の捕捉剤の濃度
「CMC塩」:カルボキシメチルセルロースの塩
「セパ」:セパレータ基材
「LCO」:LiCoO2
「水系PVdF」:水に分散していたポリフッ化ビニリデン
「PVdF」:ポリフッ化ビニリデン[result]
The results of Examples and Comparative Examples are shown in the following table. In the table below, the numerical value next to the abbreviation indicating a monomer in the monomer column indicates the amount of the monomer in all the monomers.
In the table below, the meanings of the abbreviations are as follows.
“BA”: butyl acrylate “AN”: acrylonitrile “MAA”: methacrylic acid “AMA”: allyl methacrylate “ST”: styrene “BD”: 1,3-butadiene “IA”: itaconic acid “β-HEA”: 2 -Hydroxyethyl acrylate "AAm": Acrylamide "MAAm": Methacrylamide "NMA": N-methylolacrylamide "Classification of amide": Classification of amide monomer "Primary": Carboxylic acid primary amide monomer " “Secondary”: secondary amide monomer of carboxylic acid “EA”: ethyl acrylate “F-ACL”: 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate “EDMA”: ethylene dimethacrylate “PD-104”: polyoxy Ammonium alkenyl ether ammonium sulfate “grain: water”: particulate polymer Weight ratio with water-soluble polymer “EDTA”: ethylenediaminetetraacetic acid “GEDTA”: glycol etherdiaminetetraacetic acid “DPDA-OH”: 1,3-diamino-2-hydroxypropanetetraacetic acid “NTMP”: nitrotris (methylenephosphone) acid)
“HEDP”: hydroxyethylidene diphosphonic acid “number of functional groups”: number of functional groups capable of capturing heavy metal possessed by one molecule of scavenger “amount relative to particulate polymer”: scavenger for 100 parts by weight of particulate polymer “Concentration in electrolytic solution”: Concentration of scavenger in electrolytic solution “CMC salt”: Salt of carboxymethyl cellulose “Sepa”: Separator substrate “LCO”: LiCoO 2
“Water-based PVdF”: Polyvinylidene fluoride dispersed in water “PVdF”: Polyvinylidene fluoride
[検討]
前記のように、実施例においてはいずれもサイクル特性及びレート特性の両方において優れた結果が得られている。また、実施例においては、いずれも体積変化率は小さい。これらのことから、本発明により、充放電によるガスの発生を抑制でき、サイクル特性及びレート特性の両方に優れた二次電池を実現できることが確認された。[Consideration]
As described above, in the examples, excellent results are obtained in both cycle characteristics and rate characteristics. In the examples, the volume change rate is small. From these facts, it was confirmed that the present invention can suppress the generation of gas due to charge and discharge and realize a secondary battery excellent in both cycle characteristics and rate characteristics.
Claims (9)
前記セパレータ基材上に請求項1〜5のいずれか一項に記載の二次電池用多孔膜スラリー組成物を塗布し乾燥して得られる多孔膜とを備える、二次電池用セパレータ。A separator substrate;
The separator for secondary batteries provided with the porous film obtained by apply | coating and drying the porous film slurry composition for secondary batteries as described in any one of Claims 1-5 on the said separator base material.
前記極板上に請求項1〜5のいずれか一項に記載の二次電池用多孔膜スラリー組成物を塗布し乾燥して得られる多孔膜とを備える、二次電池用電極。An electrode plate,
An electrode for a secondary battery, comprising: a porous film obtained by applying and drying the porous film slurry composition for a secondary battery according to any one of claims 1 to 5 on the electrode plate.
前記セパレータが、請求項6記載の二次電池用セパレータである、二次電池。A secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte and a separator,
A secondary battery, wherein the separator is a secondary battery separator according to claim 6.
前記正極及び前記負極の少なくとも一方が、請求項7記載の二次電池用電極である、二次電池。A secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte solution,
A secondary battery, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is an electrode for a secondary battery according to claim 7.
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