JP6343468B2 - Electrochemical element separator and electrochemical element - Google Patents

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Description

本発明は、安全性に優れた電気化学素子を構成でき、かつ透気抵抗度の増大を抑え得る電気化学素子用セパレータと、前記電気化学素子用セパレータを有する電気化学素子に関するものである。   The present invention relates to a separator for an electrochemical element that can constitute an electrochemical element excellent in safety and can suppress an increase in air permeability resistance, and an electrochemical element having the separator for an electrochemical element.

リチウムイオン二次電池などの電気化学素子は、携帯電話、ノートパソコン、電気自動車、電源用大型蓄電池などの種々の用途で利用されているが、電源供給時間の長時間化や出力増大の必要から、その高容量化、高エネルギー密度化、高電圧化などが要請されている。また、電気化学素子では、高エネルギー密度化などに伴って、異常発熱などの熱暴走の危険性が高まることから、安全対策も強く求められている。   Electrochemical elements such as lithium ion secondary batteries are used in various applications such as mobile phones, notebook computers, electric vehicles, large storage batteries for power supplies, etc., due to the need for longer power supply time and increased output. There are demands for higher capacity, higher energy density, higher voltage, and the like. Electrochemical elements also have a strong demand for safety measures because the risk of thermal runaway such as abnormal heat generation increases with increasing energy density.

例えば、電気化学素子では、主要部材として正極、負極、セパレータおよび非水電解液を有しており、セパレータは、絶縁性の多孔質膜からなり、正極と負極との間に配置され、これらを隔てることで電池の内部短絡を防止しつつ、その貫通孔を通じて非水電解液中のイオンを透過させるといった役割を担っている。   For example, an electrochemical device has a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte as main members, and the separator is made of an insulating porous film and is disposed between the positive electrode and the negative electrode. By separating, it prevents the internal short circuit of the battery, and plays a role of allowing ions in the non-aqueous electrolyte to permeate through the through hole.

電気化学素子の熱暴走の殆どは、電池の内部短絡をトリガーとして発生していることから、セパレータへの機能付与が電気化学素子の安全対策において重要な位置を占めているといえる。電気化学素子の安全性を考慮したセパレータへの機能付与としては、これまで、電池が発熱した際に、セパレータが、その素材であるポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂の融点を超えると融解して貫通孔を閉じ、電流を遮断することにより、素子の更なる発熱を抑制するといったシャットダウン機能の付与が一般的であった。   Since most of the thermal runaway of the electrochemical element is triggered by an internal short circuit of the battery, it can be said that the functional addition to the separator occupies an important position in the safety measures of the electrochemical element. As a function to the separator considering the safety of the electrochemical element, until now, when the battery generates heat, the separator melts when it exceeds the melting point of the thermoplastic resin such as polyolefin, which is a through hole. It is common to provide a shutdown function that suppresses further heat generation of the device by closing and closing the current.

セパレータがシャットダウン機能を発揮する温度は、シャットダウン温度と呼ばれる。電池の温度上昇によりシャットダウン温度に到達すると、シャットダウン機能により電流を遮断する。しかし、電気化学素子が安全に停止する場合であっても、シャットダウン温度到達後にすぐに温度低下に転じるわけではなく、シャットダウン温度をある程度越えてから、温度低下に入る。   The temperature at which the separator performs the shutdown function is called the shutdown temperature. When the shutdown temperature is reached due to the battery temperature rise, the current is cut off by the shutdown function. However, even when the electrochemical device is safely stopped, the temperature does not immediately turn down after the shutdown temperature is reached, but the temperature starts to fall after the shutdown temperature is exceeded to some extent.

リチウムイオン二次電池などの電気化学素子に用いられるセパレータは、通常、熱可塑性樹脂製の微多孔性の膜(微多孔膜)であり、多孔性と強度向上のために、一軸延伸や二軸延伸が施されている。この延伸のために微多孔膜にはひずみが生じており、これが原因となって、素子の温度上昇時の熱収縮によって破膜が起こることがある。この破膜は、シャットダウン温度よりは高いものの、非常に近い温度域で生じ得る。   Separators used in electrochemical elements such as lithium ion secondary batteries are usually microporous membranes (microporous membranes) made of thermoplastic resin, and are uniaxially stretched or biaxially to improve porosity and strength. Stretching has been performed. Due to this stretching, the microporous film is distorted, and this may cause film breakage due to thermal contraction when the temperature of the element rises. This film breakage can occur in a very close temperature range, although it is higher than the shutdown temperature.

前記のような微多孔膜のみを用いたセパレータは、素子の温度上昇によってシャットダウン温度に到達した後、シャットダウン機能を発揮して電流を遮断する。しかし、前記の事情により、素子の温度は、速度が小さくなりつつも上昇を続ける。そして、熱収縮によってセパレータが破膜する温度に到達すると、この破膜が生じてしまい、正極と負極の接触による内部短絡を引き起こす虞がある。   The separator using only the microporous film as described above exhibits a shutdown function and cuts off the current after reaching the shutdown temperature due to the temperature rise of the element. However, due to the above circumstances, the temperature of the element continues to rise while the speed decreases. When the temperature at which the separator breaks due to thermal contraction is reached, this breakage occurs, which may cause an internal short circuit due to contact between the positive electrode and the negative electrode.

こうしたことから、セパレータにより高い機能を持たせて、リチウムイオン二次電池などの電気化学素子の安全性を更に向上させる試みもなされている。例えば、特許文献1には、熱可塑性樹脂を主体とした微多孔膜からなる基材層(I)と、無機フィラーを主体として含むフィラー層(II)と、低融点樹脂の粒子を主体として含む樹脂層(III)とを有し、基材層(I)の一方の面にフィラー層(II)が、他方の面に樹脂層(III)が配置されているセパレータを備えたリチウムイオン二次電池が提案されている。   For this reason, attempts have been made to further improve the safety of electrochemical elements such as lithium ion secondary batteries by imparting higher functions to the separator. For example, Patent Document 1 mainly includes a base material layer (I) composed of a microporous film mainly composed of a thermoplastic resin, a filler layer (II) mainly composed of an inorganic filler, and particles of a low melting point resin. A lithium ion secondary comprising a separator having a resin layer (III), a filler layer (II) disposed on one surface of the substrate layer (I), and a resin layer (III) disposed on the other surface Batteries have been proposed.

特許文献1に記載のリチウムイオン二次電池は、そのセパレータにおいて、例えば、基材層(I)の構成樹脂にポリオレフィンを用いてシャットダウン機能を確保した場合、耐熱性をフィラー層(II)で補うことに加えて、樹脂層(III)がシャットダウン機能のマージンとして役立つため、高い安全性を有するものとなる。   In the lithium ion secondary battery described in Patent Document 1, in the separator, for example, when a shutdown function is ensured by using polyolefin as a constituent resin of the base material layer (I), the heat resistance is supplemented by the filler layer (II). In addition, since the resin layer (III) serves as a margin for the shutdown function, it has high safety.

特開2011−198532号公報JP 2011-198532 A

ところが、特許文献1に記載されているように、低融点樹脂の粒子を含有する層をセパレータに設けると、その透気抵抗度が増大しやすく、このようなセパレータを用いた電気化学素子では、セパレータのイオン透過性が低下する虞があり、かかる点において特許文献1に記載の技術は、未だ改善の余地を残している。   However, as described in Patent Document 1, when a layer containing particles of a low melting point resin is provided on the separator, the air resistance is likely to increase. In an electrochemical device using such a separator, There is a possibility that the ion permeability of the separator is lowered, and in this respect, the technique described in Patent Document 1 still has room for improvement.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、安全性に優れた電気化学素子を構成でき、かつ透気抵抗度の増大を抑制し得る電気化学素子用セパレータと、前記電気化学素子用セパレータを有する電気化学素子とを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electrochemical element separator capable of constituting an electrochemical element excellent in safety and capable of suppressing an increase in air resistance, It is to provide an electrochemical element having a separator for an electrochemical element.

前記目的を達成し得た本発明の電気化学素子用セパレータは、熱可塑性樹脂(A)を主体とする微多孔性の第1セパレータ層、および前記熱可塑性樹脂(A)よりも低い温度で溶融する熱可塑性樹脂(B)と、前記熱可塑性樹脂(B)以外の樹脂(C)とを含む複合粒子を含有する第2セパレータ層を有することを特徴とするものである。   The separator for an electrochemical element of the present invention that can achieve the above object is a microporous first separator layer mainly composed of a thermoplastic resin (A) and melted at a temperature lower than that of the thermoplastic resin (A). It has the 2nd separator layer containing the composite particle containing the thermoplastic resin (B) to perform and resin (C) other than the said thermoplastic resin (B), It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明の電気化学素子は、正極、負極、セパレータおよび非水電解液を有するものであって、前記セパレータが本発明の電気化学素子用セパレータであることを特徴とするものである。   The electrochemical device of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte, and the separator is the electrochemical device separator of the present invention.

本発明によれば、安全性に優れた電気化学素子を構成でき、かつ透気抵抗度の増大を抑制し得る電気化学素子用セパレータと、前記電気化学素子用セパレータを有する電気化学素子とを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrochemical element which can comprise the electrochemical element excellent in safety | security and can suppress the increase in an air permeability resistance, and the electrochemical element which has the said separator for electrochemical elements are provided. can do.

本発明の電気化学素子用セパレータの一例を模式的に表す断面図である。It is sectional drawing which represents typically an example of the separator for electrochemical elements of this invention. 本発明の電気化学素子用セパレータの他の例を模式的に表す断面図である。It is sectional drawing which represents typically the other example of the separator for electrochemical elements of this invention. 本発明の電気化学素子用セパレータの他の例を模式的に表す断面図である。It is sectional drawing which represents typically the other example of the separator for electrochemical elements of this invention. 実施例a2の電気化学素子用セパレータの抵抗変化の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the resistance change of the separator for electrochemical elements of Example a2. 比較例b3の電気化学素子用セパレータの抵抗変化の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the resistance change of the separator for electrochemical elements of comparative example b3. 本発明の電気化学素子(リチウムイオン二次電池)の一例を模式的に表す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which represents typically an example of the electrochemical element (lithium ion secondary battery) of this invention.

<電気化学素子用セパレータ>
本発明の電気化学素子用セパレータ(以下、単に「セパレータ」という場合がある)は、少なくとも第1セパレータ層と第2セパレータ層とを有する多層構造である。
<Electrochemical element separator>
The separator for electrochemical elements of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “separator”) has a multilayer structure having at least a first separator layer and a second separator layer.

<第1セパレータ層>
第1セパレータ層は、本発明のセパレータの基材となるものであり、主に第1セパレータ層によって電気化学素子の有する正極と負極とが隔離される。
<First separator layer>
A 1st separator layer becomes a base material of the separator of this invention, and the positive electrode and negative electrode which an electrochemical element has are mainly isolated by the 1st separator layer.

第1セパレータ層は微多孔性で、一方の面側から他方の面側に向かう空孔(連通孔)を多数有している。そして、本発明のセパレータを用いた電気化学素子の内部温度が、第1セパレータ層を構成する熱可塑性樹脂(A)の融点以上になった際には、熱可塑性樹脂(A)が溶融して第1セパレータの空孔を塞ぎ、電気化学反応の進行を抑制するシャットダウンが生じる。   The first separator layer is microporous and has many holes (communication holes) from one surface side to the other surface side. When the internal temperature of the electrochemical element using the separator of the present invention is equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin (A) constituting the first separator layer, the thermoplastic resin (A) is melted. Shutdown that blocks the pores of the first separator and suppresses the progress of the electrochemical reaction occurs.

第1セパレータ層は、熱可塑性樹脂(A)を主体としている。熱可塑性樹脂(A)としては、電気絶縁性を有し、電気絶縁性を有し、電気化学素子内に保持される非水電解液に対して安定であり、更に電気化学素子の作動電圧範囲において酸化還元され難く、電気化学的に安定な材料が好ましい。このような熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレン〔低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、変性ポリエチレン(変性PE)など〕、ポリプロピレン(PP)、パラフィン、蝋、共重合ポリオレフィン、ポリオレフィン誘導体(塩素化ポリエチレンなど)、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂などのポリオレフィン;ポリビニルアルコール;ポリイミド;アラミドなどが挙げられる。また、共重合ポリオレフィンとしては、エチレン−ビニルモノマー共重合体(EVA)、より具体的には、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体などが挙げられる。第1セパレータ層には、前記例示の各熱可塑性樹脂のうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The first separator layer is mainly composed of the thermoplastic resin (A). The thermoplastic resin (A) has an electrical insulation property, an electrical insulation property, is stable with respect to the non-aqueous electrolyte held in the electrochemical device, and further has an operating voltage range of the electrochemical device. It is preferable to use an electrochemically stable material that is hardly oxidized and reduced. Specific examples of such thermoplastic resins include, for example, polyethylene (low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), modified polyethylene (modified PE), etc.), polypropylene (PP), paraffin, wax, and copolymerization. Polyolefins such as polyolefins, polyolefin derivatives (such as chlorinated polyethylene), polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride and fluororesins; polyvinyl alcohols; polyimides; aramids and the like. Further, as the copolymer polyolefin, ethylene-vinyl monomer copolymer (EVA), more specifically, ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene- Acrylic acid copolymers, ethylene-methacrylic acid copolymers, ethylene-vinyl alcohol copolymers, and the like can be mentioned. For the first separator layer, only one of the above-exemplified thermoplastic resins may be used, or two or more of them may be used in combination.

熱可塑性樹脂(A)には、前記例示の各熱可塑性樹脂の中でも、融点が125℃以上170℃以下の樹脂を使用することが好ましい。この場合には、セパレータにおけるシャットダウンがより好ましい条件で発現するようになる。本明細書でいう樹脂の融点は、JISK7121の規定に準じて示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度を意味している。   As the thermoplastic resin (A), it is preferable to use a resin having a melting point of 125 ° C. or higher and 170 ° C. or lower among the thermoplastic resins exemplified above. In this case, the shutdown in the separator appears under more preferable conditions. The melting point of the resin as used herein means a melting temperature measured using a differential scanning calorimeter (DSC) in accordance with JISK7121.

また、熱可塑性樹脂(A)には、融点が異なる2種以上の熱可塑性樹脂を併用すること、より具体的には、例えば、融点が低い熱可塑性樹脂(A1)と、熱可塑性樹脂(A1)よりも融点が高い熱可塑性樹脂(A2)とを併用することが好ましい。熱可塑性樹脂(A1)と熱可塑性樹脂(A2)とを含有する第1セパレータ層の場合には、熱可塑性樹脂(A1)の溶融によってシャットダウンが生じた後、熱可塑性樹脂(A2)の融点に至るまでの間、第1セパレータ層の形状(セパレータの形状)を保ち得るようにできる。よって、シャットダウンの発現後に電気化学素子の温度の上昇が継続していた場合でも、正極と負極とを隔離した状態を維持することができ、電気化学素子の安全性をより高めることができる。また、電気化学素子内の温度が熱可塑性樹脂(A2)の融点を上回った場合には、熱可塑性樹脂(A2)も溶融し、溶融後の熱可塑性樹脂(A1)と熱可塑性樹脂(A2)とで形成される厚い層が形成されることで、シャットダウン機能が増強される。   Further, two or more thermoplastic resins having different melting points are used in combination with the thermoplastic resin (A). More specifically, for example, a thermoplastic resin (A1) having a low melting point and a thermoplastic resin (A1). It is preferable to use in combination with a thermoplastic resin (A2) having a higher melting point than In the case of the first separator layer containing the thermoplastic resin (A1) and the thermoplastic resin (A2), after the shutdown occurs due to the melting of the thermoplastic resin (A1), the melting point of the thermoplastic resin (A2) is reached. Until then, the shape of the first separator layer (the shape of the separator) can be maintained. Therefore, even when the temperature of the electrochemical device continues to rise after the occurrence of shutdown, the state where the positive electrode and the negative electrode are isolated can be maintained, and the safety of the electrochemical device can be further improved. When the temperature in the electrochemical element exceeds the melting point of the thermoplastic resin (A2), the thermoplastic resin (A2) also melts, and the thermoplastic resin (A1) and the thermoplastic resin (A2) after melting. The shutdown function is enhanced by the formation of a thick layer formed by.

熱可塑性樹脂(A)として、熱可塑性樹脂(A1)と熱可塑性樹脂(A2)とを併用する場合、熱可塑性樹脂(A1)には、前記例示の熱可塑性樹脂の中の、融点が125℃以上170℃以下のものを使用し、熱可塑性樹脂(A2)には例示の熱可塑性樹脂の中の、融点が130℃以上200℃以下のもの〔ただし、併用する熱可塑性樹脂(A1)よりも融点が高いもの〕を使用することが好ましい。なお、熱可塑性樹脂(A2)の融点は、熱可塑性樹脂(A1)よりも高ければよいが、例えば、熱可塑性樹脂(A1)の融点よりも10℃以上高いことが好ましい。   When the thermoplastic resin (A1) and the thermoplastic resin (A2) are used in combination as the thermoplastic resin (A), the thermoplastic resin (A1) has a melting point of 125 ° C. in the exemplified thermoplastic resin. A thermoplastic resin (A2) having a melting point of 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower is used as the thermoplastic resin (A2). However, the thermoplastic resin (A2) has a melting point of 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. It is preferable to use those having a high melting point. The melting point of the thermoplastic resin (A2) may be higher than that of the thermoplastic resin (A1), but for example, it is preferably higher by 10 ° C. than the melting point of the thermoplastic resin (A1).

熱可塑性樹脂(A1)には、例えば、前記の融点を有する熱可塑性樹脂を1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、熱可塑性樹脂(A2)には、前記の融点〔ただし、併用する熱可塑性樹脂(A1)の融点より高い融点〕を有する熱可塑性樹脂を1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   For the thermoplastic resin (A1), for example, one kind of thermoplastic resin having the above melting point may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. The thermoplastic resin (A2) may be a single thermoplastic resin having the above melting point [however, a melting point higher than the melting point of the thermoplastic resin (A1) used in combination]. May be used in combination.

第1セパレータ層において、熱可塑性樹脂(A1)と熱可塑性樹脂(A2)とを併用する場合には、例えば、熱可塑性樹脂(A1)で構成された層〔例えば、ポリエチレン(PE)層〕と熱可塑性樹脂(A2)で構成された層(例えばPP層)との2層構造や、熱可塑性樹脂(A1)で構成された層(例えばPE層)の両面に熱可塑性樹脂(A2)で構成された層(例えばPP層)を有していたり、熱可塑性樹脂(A2)で構成された層(例えばPP層)の両面に熱可塑性樹脂(A1)で構成された層(例えばPE層)を有していたりする3層構造などの多層構造とすることが好ましい。この場合には、熱可塑性樹脂(A1)と熱可塑性樹脂(A2)とを併用することによる前記の効果を、より良好に確保することができる。   In the first separator layer, when the thermoplastic resin (A1) and the thermoplastic resin (A2) are used in combination, for example, a layer composed of the thermoplastic resin (A1) [for example, a polyethylene (PE) layer] and It is composed of a thermoplastic resin (A2) on both sides of a layer composed of a thermoplastic resin (A2) (for example, a PP layer) and a layer composed of a thermoplastic resin (A1) (for example, a PE layer). A layer made of thermoplastic resin (A1) on both sides of a layer made of thermoplastic resin (A2) (eg PP layer) or a layer made of thermoplastic resin (A1) (eg PE layer) It is preferable to have a multilayer structure such as a three-layer structure. In this case, the above-mentioned effect by using the thermoplastic resin (A1) and the thermoplastic resin (A2) in combination can be ensured better.

第1セパレータ層は、熱可塑性樹脂(A)を主体としており、熱可塑性樹脂(A)の含有率〔熱可塑性樹脂(A)として複数種の樹脂を使用する場合は、それらの合計含有率。第1セパレータ層における熱可塑性樹脂(A)の含有率について、以下同じ。〕は、第1セパレータ層の構成成分の全体積(空孔部分を除く全体積。セパレータの各層の構成成分の含有率について、以下同じ。)中、50体積%以上であり、70体積%以上であることが好ましく、100体積%、すなわち、熱可塑性樹脂のみで構成されていてもよい。   The first separator layer is mainly composed of the thermoplastic resin (A), and the content of the thermoplastic resin (A) [when a plurality of types of resins are used as the thermoplastic resin (A), the total content thereof. The same applies to the content of the thermoplastic resin (A) in the first separator layer. ] Is 50% by volume or more and 70% by volume or more in the total volume of the constituent components of the first separator layer (the total volume excluding the void portion. The same applies to the contents of the constituent components of the separator layers). It is preferable that it is 100 volume%, that is, it may be composed of only a thermoplastic resin.

第1セパレータ層は、熱可塑性樹脂(A)以外に、フィラー(例えば、後述する第3セパレータ層が含有する無機フィラー)や、繊維状物(例えば、後述する第2セパレータ層に使用し得る繊維状物)などを含有していてもよい。   In addition to the thermoplastic resin (A), the first separator layer is a filler (for example, an inorganic filler contained in a third separator layer to be described later) or a fibrous material (for example, a fiber that can be used for a second separator layer to be described later). Or the like).

第1セパレータ層には、通常のリチウムイオン二次電池などの電気化学素子でセパレータとして使用されている熱可塑性樹脂製の微多孔膜、例えば、ポリオレフィン製微多孔膜を用いることができる。   For the first separator layer, a microporous film made of a thermoplastic resin used as a separator in an electrochemical element such as a normal lithium ion secondary battery, for example, a microporous film made of polyolefin can be used.

前記の微多孔膜には、例えば延伸法によって製造したものを使用することができる。すなわち、前記の微多孔膜は、無機フィラーなどを混合した熱可塑性樹脂(A)を用いて形成したフィルムやシートに一軸または二軸延伸を施して微細な空孔を形成した後、必要に応じて無機フィラーを除去することで製造したものであってもよい。   As the microporous film, for example, one produced by a stretching method can be used. That is, the microporous film is formed as follows: after forming a fine pore by uniaxially or biaxially stretching a film or sheet formed using a thermoplastic resin (A) mixed with an inorganic filler or the like. It may be manufactured by removing the inorganic filler.

また、前記の微多孔膜には、溶媒を用いた下記空孔形成法によって製造したものを使用することもできる。すなわち、前記の微多孔膜は、熱可塑性樹脂(A)と、他の樹脂やパラフィンとを混合してフィルムやシートとし、その後、前記他の樹脂やパラフィンのみを溶解する溶媒中に、これらのフィルムやシートを浸漬して、前記他の樹脂やパラフィンのみを溶解させて空孔を形成して製造したものであってもよい。   Moreover, what was manufactured by the following void | hole formation method using a solvent can also be used for the said microporous film. That is, the microporous membrane is a film or sheet obtained by mixing the thermoplastic resin (A) with another resin or paraffin, and then, in a solvent that dissolves only the other resin or paraffin, It may be manufactured by dipping a film or sheet and dissolving only the other resin or paraffin to form pores.

更に、前記微多孔膜には、前記の延伸法と前記の溶媒を用いた空孔形成法とを組み合わせた方法によって製造されたものを使用することもできる。   Furthermore, what was manufactured by the method which combined the said extending | stretching method and the void | hole formation method using the said solvent can also be used for the said microporous film.

第1セパレータ層の多孔性の程度は空孔率として表せる。空孔率は、第1セパレータ層の厚み(t)×幅(w)×長さ(l)から求められる見かけ上の体積(V)と、第1セパレータ層の全構成成分が実際に占める実体積(v)とを用いて、(V−v)/Vで表すことができる。第1セパレータ層の各構成成分の比重が既知の場合は、切り出したセパレータから第1セパレータ層の質量を測定し、比重から実体積(v)を求めることができる。見かけ上の体積(V)を求める場合、第1セパレータ層の厚みについては、例えば、ミツトヨ製デジマチックインジケーター「547−401」を用いて測定することができる。また、空孔率を実測で求める際は、ウルトラピクノメーターや水銀ポロシメーターを用いればよい。   The degree of porosity of the first separator layer can be expressed as porosity. The porosity is an apparent volume (V) obtained from the thickness (t) × width (w) × length (l) of the first separator layer, and the actual occupancy of all components of the first separator layer. Using volume (v), it can be expressed as (V−v) / V. When the specific gravity of each component of the first separator layer is known, the mass of the first separator layer can be measured from the cut-out separator, and the actual volume (v) can be obtained from the specific gravity. When obtaining the apparent volume (V), the thickness of the first separator layer can be measured using, for example, a Mitutoyo Digimatic Indicator “547-401”. Moreover, when calculating | requiring a porosity by actual measurement, what is necessary is just to use an ultra pycnometer and a mercury porosimeter.

第1セパレータ層の空孔率は、セパレータの透気抵抗度の増大をより良好に抑えて(すなわちイオン透過性をより良好に高めて)、これを用いた電気化学素子の出力を高く維持できるようにする観点から、30%以上であることが好ましく、35%以上であることがより好ましい。また、第1セパレータ層の空孔率を制限することで、このセパレータを用いた電気化学素子における内部短絡の発生をより良好に抑制し得ることから、第1セパレータの空孔率は、90%以下であることが好ましく、80%以下であることがより好ましい。   The porosity of the first separator layer can suppress the increase in the air permeability resistance of the separator more favorably (that is, improve the ion permeability better), and can maintain the output of the electrochemical device using the same. From the viewpoint of doing so, it is preferably 30% or more, and more preferably 35% or more. Further, by limiting the porosity of the first separator layer, it is possible to better suppress the occurrence of internal short circuit in the electrochemical device using this separator, so the porosity of the first separator is 90%. Or less, more preferably 80% or less.

<第2セパレータ層>
本発明のセパレータに係る第2セパレータ層は、熱可塑性樹脂(A)よりも低い温度で溶融する熱可塑性樹脂(B)と、熱可塑性樹脂(B)以外の樹脂(C)とを含む複合粒子を含有しており、多孔質で、イオン透過性を有している。
<Second separator layer>
The second separator layer according to the separator of the present invention is a composite particle containing a thermoplastic resin (B) that melts at a temperature lower than that of the thermoplastic resin (A) and a resin (C) other than the thermoplastic resin (B). It is porous and has ion permeability.

第2セパレータ層が含有する前記複合粒子に係る熱可塑性樹脂(B)は、第1セパレータ層に係る熱可塑性樹脂(A)よりも低い温度で溶融するため、本発明のセパレータを用いた電気化学素子の内部温度が上昇すると、まず熱可塑性樹脂(B)が溶融してセパレータの空孔を塞ぐシャットダウンが生じて電気化学素子の更なる温度上昇を抑制する。そして、熱可塑性樹脂(B)のシャットダウンによる電気化学素子の温度上昇の抑制が十分でない場合には、第1セパレータ層に係る熱可塑性樹脂(A)が溶融してシャットダウンが生じることで、電気化学素子の更なる温度上昇を抑制する。   Since the thermoplastic resin (B) related to the composite particles contained in the second separator layer melts at a temperature lower than that of the thermoplastic resin (A) related to the first separator layer, electrochemical using the separator of the present invention When the internal temperature of the element rises, first, the thermoplastic resin (B) melts and shuts down the pores of the separator, thereby suppressing further temperature rise of the electrochemical element. And when the suppression of the temperature rise of the electrochemical element due to the shutdown of the thermoplastic resin (B) is not sufficient, the thermoplastic resin (A) according to the first separator layer is melted to cause the shutdown, thereby causing the electrochemical Suppresses further temperature rise of the device.

このように、本発明のセパレータを用いた電気化学素子では、シャットダウンが複数の段階で生じ、その温度上昇を複数の段階で抑制できるため、第1セパレータ層の熱可塑性樹脂(A)の溶融によるシャットダウンが十分に進む前に電気化学素子の内部温度が上昇しすぎてセパレータ全体が熱収縮・破膜することによる正極と負極との接触を防止することができる。   As described above, in the electrochemical device using the separator of the present invention, shutdown occurs in a plurality of stages, and the temperature rise can be suppressed in a plurality of stages. Therefore, due to the melting of the thermoplastic resin (A) in the first separator layer. It is possible to prevent contact between the positive electrode and the negative electrode due to the internal temperature of the electrochemical element rising excessively before the shutdown sufficiently proceeds and the entire separator thermally contracts and breaks.

また、セパレータによるシャットダウン機能を、例えば熱可塑性樹脂(B)のみで確保しようとすると、電気化学素子内での温度上昇によって熱可塑性樹脂(B)が溶融してシャットダウンが生じても、素子内の温度上昇が更に継続してしまうと、セパレータの空孔内を塞いだ熱可塑性樹脂(B)の、空孔からの流出が生じてシャットダウン状態を良好に継続し得ないことがある。しかしながら、本発明のセパレータであれば、第2セパレータ層が含有する複合粒子に係る熱可塑性樹脂(B)の溶融によるシャットダウンの発現後に、素子内の温度上昇が継続しても、第1セパレータ層が含有する熱可塑性樹脂(A)の溶融によって再度シャットダウンが起こる。   Further, if the shutdown function by the separator is to be ensured only by the thermoplastic resin (B), for example, even if the thermoplastic resin (B) melts due to the temperature rise in the electrochemical element and the shutdown occurs, If the temperature rise continues further, the thermoplastic resin (B) closing the pores of the separator may flow out of the pores, and the shutdown state may not be continued well. However, in the case of the separator of the present invention, even if the temperature rise in the device continues after the onset of shutdown due to the melting of the thermoplastic resin (B) related to the composite particles contained in the second separator layer, the first separator layer Shutdown occurs again due to the melting of the thermoplastic resin (A) contained in.

よって、本発明のセパレータによれば、安全性が非常に優れた電気化学素子を構成することができる。   Therefore, according to the separator of the present invention, it is possible to constitute an electrochemical element with extremely excellent safety.

ところが、第2セパレータ層が含有する樹脂粒子を、熱可塑性樹脂(A)よりも低い温度で溶融する熱可塑性樹脂(B)のみで構成した場合には、セパレータの透気抵抗度が増大しやすく、このようなセパレータを用いると、電気化学素子内でのセパレータのイオン透過性が低下して、例えば電気化学素子の出力特性を高く維持し得ない虞がある。   However, when the resin particles contained in the second separator layer are composed only of the thermoplastic resin (B) that melts at a lower temperature than the thermoplastic resin (A), the air resistance of the separator is likely to increase. If such a separator is used, there is a possibility that the ion permeability of the separator in the electrochemical element is lowered, and for example, the output characteristics of the electrochemical element cannot be maintained high.

しかしながら、本発明のセパレータでは、第2セパレータ層が含有する樹脂粒子を、熱可塑性樹脂(B)と、熱可塑性樹脂(B)以外の樹脂(C)とを含有する複合粒子としており、これにより、セパレータの透気抵抗度の増大抑制を可能としている。   However, in the separator of the present invention, the resin particles contained in the second separator layer are composite particles containing the thermoplastic resin (B) and the resin (C) other than the thermoplastic resin (B). The increase in the air resistance of the separator can be suppressed.

その理由は定かではないが、低い温度で溶融する熱可塑性樹脂のみで構成された粒子を用いてセパレータ層を形成した場合、これらの粒子が凝集してセパレータ層の空孔が不均一となり、セパレータに部分的に透気抵抗度が高い箇所が生じてしまうのに対し、前記の複合粒子を用いて第2セパレータ層を形成した場合には、これらの粒子同士の凝集が良好に抑制でき、セパレータ層の全体にわたって高い均質性で空孔を形成することが可能となるからではないかと考えている。   The reason for this is not clear, but when the separator layer is formed using particles composed only of a thermoplastic resin that melts at a low temperature, these particles aggregate to make the pores of the separator layer non-uniform. However, when the second separator layer is formed using the composite particles, the aggregation of these particles can be satisfactorily suppressed. It is thought that it is possible to form pores with high homogeneity throughout the layer.

第2セパレータ層に係る前記の複合粒子は、熱可塑性樹脂(B)と樹脂(C)とを含有しており可塑性樹脂(B)および樹脂(C)のうちのいずれか一方がコアを形成し、他方がシェルを形成しているコアシェル構造形態を取る The composite particles according to the second separator layer contains a thermoplastic resin (B) and the resin (C), either core of the thermoplastic resin (B) and resin (C) It takes the form of a core-shell structure that is formed and the other forms a shell .

熱可塑性樹脂(B)および樹脂(C)は、電気絶縁性を有し、電気化学素子内に保持される非水電解液に対して安定であり、更に電気化学素子の作動電圧範囲において酸化還元され難く、電気化学的に安定な材料が好ましい。   The thermoplastic resin (B) and the resin (C) have electrical insulation properties, are stable with respect to the non-aqueous electrolyte held in the electrochemical element, and are oxidized and reduced within the operating voltage range of the electrochemical element. An electrochemically stable material is preferred.

第1セパレータ層に係る熱可塑性樹脂(A)として、融点が125〜170℃のものを使用する場合、第2セパレータ層が含有する複合粒子に係る熱可塑性樹脂(B)には、融点が80〜140℃のものを使用することが好ましく、また、樹脂(C)には、融点が100〜170℃のものを使用することが好ましい。熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)および樹脂(C)に前記のような特性のものを組み合わせて使用することで、セパレータの透気抵抗度の増大をより良好に抑制しつつ、電気化学素子の安全性を高める作用をより向上させることができる。   When the thermoplastic resin (A) related to the first separator layer is one having a melting point of 125 to 170 ° C., the thermoplastic resin (B) related to the composite particles contained in the second separator layer has a melting point of 80. It is preferable to use a resin having a melting point of 100 to 170 ° C. It is preferable to use a resin having a melting point of 100 to 170 ° C. By using the thermoplastic resin (A), the thermoplastic resin (B) and the resin (C) in combination with the above-mentioned characteristics, while suppressing the increase in the air resistance of the separator more favorably, The effect | action which improves the safety | security of an electrochemical element can be improved more.

熱可塑性樹脂(B)の具体例としては、LDPE、低分子量PE、変性PE〔(無水)マレイン酸変性PEなど〕、アイオノマー樹脂などが挙げられ、これらのうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Specific examples of the thermoplastic resin (B) include LDPE, low molecular weight PE, modified PE (such as (anhydrous) maleic acid modified PE), ionomer resin, etc., and only one of them may be used. Two or more kinds may be used in combination.

熱可塑性樹脂(B)は、140℃での溶融粘度が、5mPa・s以上であることが好ましく、8mPa・s以上であることがより好ましい。このように、熱可塑性樹脂(B)として溶融粘度がある程度高いものを使用することで、シャットダウンが生じた際に熱可塑性樹脂(B)がセパレータの空孔外に流れ出すことを抑制して、熱可塑性樹脂(B)によるシャットダウン作用をより良好に引き出すことが可能となる。ただし、熱可塑性樹脂(B)の溶融粘度が高すぎると、熱可塑性樹脂(B)の溶融時の流動性が低いために、シャットダウンが生じた際に、熱可塑性樹脂(B)がセパレータの空孔を塞ぐ作用が小さくなる虞がある。よって、熱可塑性樹脂(B)の140℃の溶融粘度は、100000mPa・s以下であることが好ましく、2000mPa・s以下であることがより好ましく、1000mPa・s未満であることが更に好ましい。   The thermoplastic resin (B) has a melt viscosity at 140 ° C. of preferably 5 mPa · s or more, and more preferably 8 mPa · s or more. In this way, by using a thermoplastic resin (B) having a somewhat high melt viscosity, when the shutdown occurs, the thermoplastic resin (B) is prevented from flowing out of the pores of the separator. It becomes possible to draw out the shutdown action by the plastic resin (B) more satisfactorily. However, if the melt viscosity of the thermoplastic resin (B) is too high, the fluidity at the time of melting of the thermoplastic resin (B) is low, so that when the shutdown occurs, the thermoplastic resin (B) becomes empty in the separator. There is a possibility that the action of closing the hole is reduced. Therefore, the melt viscosity at 140 ° C. of the thermoplastic resin (B) is preferably 100000 mPa · s or less, more preferably 2000 mPa · s or less, and still more preferably less than 1000 mPa · s.

なお、熱可塑性樹脂(B)の溶融粘度は、第1セパレータ層を構成する熱可塑性樹脂(A)の溶融粘度よりも低いことが好ましく、この場合には、塗布性と、シャットダウン性能の両方の性能向上を図ることが可能となる。   In addition, it is preferable that the melt viscosity of the thermoplastic resin (B) is lower than the melt viscosity of the thermoplastic resin (A) constituting the first separator layer. It becomes possible to improve performance.

樹脂(C)の具体例としては、熱可塑性樹脂(A)として例示した各種の熱可塑性樹脂(A)のうち、熱可塑性樹脂(B)よりも高い温度で溶融するもの(すなわち、融点が高いもの)や、変性PP〔(無水)マレイン酸変性PPなど〕が挙げられ、これらのうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   As a specific example of the resin (C), among the various thermoplastic resins (A) exemplified as the thermoplastic resin (A), those that melt at a higher temperature than the thermoplastic resin (B) (that is, the melting point is high). And modified PP [(anhydrous) maleic acid modified PP etc.], and only one of them may be used, or two or more may be used in combination.

前記複合粒子を構成する熱可塑性樹脂(B)と樹脂(C)の組み合わせとしては、熱可塑性樹脂(B)にPEまたは変性PEを使用し、樹脂(C)にPPまたは変性PPを使用することがより好ましい。   As a combination of the thermoplastic resin (B) and the resin (C) constituting the composite particle, PE or modified PE is used for the thermoplastic resin (B), and PP or modified PP is used for the resin (C). Is more preferable.

前記複合粒子の形状については特に制限はなく、略球状(真球状を含む)や楕円体状、板状など、いずれの形状であってもよい。また、前記複合粒子の平均粒子径は、セパレータの透気抵抗度の増大をより良好に抑制する観点から、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以下であることがより好ましい。ただし、前記複合粒子の粒径が大き過ぎると、第2セパレータ層を形成させた場合、セパレータが厚くなり、電池を作製した場合にセパレータの占有部分が大きくなり、体積エネルギー密度が低下する。よって、前記複合粒子の平均粒子径は、15μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。   There is no restriction | limiting in particular about the shape of the said composite particle, Any shapes, such as substantially spherical shape (a spherical shape is included), an ellipsoid shape, and plate shape, may be sufficient. Moreover, the average particle diameter of the composite particles is preferably 0.01 μm or more, and more preferably 0.1 μm or less, from the viewpoint of better suppressing the increase in the air permeability resistance of the separator. However, when the particle size of the composite particles is too large, when the second separator layer is formed, the separator becomes thick, and when a battery is manufactured, the occupied portion of the separator becomes large, and the volume energy density decreases. Therefore, the average particle size of the composite particles is preferably 15 μm or less, and more preferably 5 μm or less.

本明細書でいう粒子(前記複合粒子、および後記の第3セパレータ層に係る無機フィラー)の平均粒子径は、例えば、粒子の水分散体を用意し、大塚電子社製の濃厚系粒径アナライザー「FPAR−1000」を使用して、動的光散乱により測定されるD50(体積累積頻度が50%なる粒径)として規定することができる(後記の実施例に記載の値は、この方法によって測定したものである)。また、水などに分散させていない状態での粒子の平均粒子径を測定する場合には、例えば走査型電子顕微鏡で観察して粒子20個の個々の粒子径を求め、これらの合計値から平均粒子径を求めればよい。 The average particle size of the particles referred to in the present specification (the composite particles and the inorganic filler according to the third separator layer described later) is, for example, an aqueous dispersion of particles, and a concentrated particle size analyzer manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. Using “FPAR-1000”, it can be defined as D 50 (particle size with 50% volume cumulative frequency) measured by dynamic light scattering. Measured by: Further, when measuring the average particle diameter of the particles not dispersed in water or the like, for example, the individual particle diameters of 20 particles are obtained by observing with a scanning electron microscope, and the average is obtained from these total values. What is necessary is just to obtain | require a particle diameter.

前記複合粒子においては、熱可塑性樹脂(B)の含有量が、1質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、また、99質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましい。そして、前記複合粒子においては、樹脂(C)の含有量が、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、また、99質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましい。熱可塑性樹脂(B)および樹脂(C)を前記の量で含有させて構成した複合粒子であれば、セパレータの透気抵抗度の増大を抑制する作用と、電気化学素子の安全性を高める作用がより向上する。   In the composite particles, the content of the thermoplastic resin (B) is preferably 1% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and preferably 99% by mass or less. More preferably, it is 95 mass% or less. In the composite particles, the content of the resin (C) is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and preferably 99% by mass or less. More preferably, it is 50 mass% or less. If it is a composite particle comprising the thermoplastic resin (B) and the resin (C) in the above amounts, the effect of suppressing the increase in the air permeability resistance of the separator and the effect of improving the safety of the electrochemical element Will be improved.

前記複合粒子は、熱可塑性樹脂(B)および樹脂(C)のみで構成してもよく、また、例えば、熱可塑性樹脂(B)および樹脂(C)の相溶性を高めるなどの目的で、1種または2種以上の他の樹脂を更に含有させてもかまわない。樹脂(C)には、例えば、熱可塑性樹脂(B)と相溶性の低い樹脂(C1)と、熱可塑性樹脂(B)および樹脂(C1)と相溶性が高い樹脂(C2)とを併用するなどのように、要求特性に応じて複数の樹脂を併用することもできる。   The composite particles may be composed of only the thermoplastic resin (B) and the resin (C). For example, for the purpose of increasing the compatibility of the thermoplastic resin (B) and the resin (C), 1 A seed or two or more other resins may be further contained. For the resin (C), for example, a resin (C1) having a low compatibility with the thermoplastic resin (B) and a resin (C2) having a high compatibility with the thermoplastic resin (B) and the resin (C1) are used in combination. As described above, a plurality of resins can be used in combination according to required characteristics.

第2セパレータ層における前記複合粒子の含有率は、第2セパレータ層の構成成分の全体積中、50体積%以上であることが好ましく、70体積%以上であることがより好ましく、100体積%、すなわち、第2セパレータ層が前記複合粒子のみで構成されていてもよい。なお、第2セパレータ層には、有機バインダを含有させることもでき、この場合の第2セパレータ層における前記複合粒子の含有率は、99.8体積%以下であることが好ましい。   The content of the composite particles in the second separator layer is preferably 50% by volume or more, more preferably 70% by volume or more, in the total volume of the constituent components of the second separator layer, 100% by volume, That is, the second separator layer may be composed only of the composite particles. In addition, an organic binder can also be contained in the 2nd separator layer, and it is preferable that the content rate of the said composite particle in the 2nd separator layer in this case is 99.8 volume% or less.

前記の通り、第2セパレータ層には、前記複合粒子同士を結着したり、第2セパレータ層と他の層(第1セパレータ層など)とを接着したりするために、有機バインダを含有させることができる。   As described above, the second separator layer contains an organic binder in order to bind the composite particles to each other or to bond the second separator layer and another layer (such as the first separator layer). be able to.

有機バインダの具体例としては、例えば、EVA(酢酸ビニル由来の構造単位が20〜35モル%のもの)、エチレン−エチルアクリレート共重合体(EEA)などのエチレン−アクリル酸共重合体、フッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリエチレンオキサイド(PEO)、ポリ−N−ビニルアセトアミド(PNVA)、ブチルアクリレート−アクリル酸共重合体、架橋アクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが挙げられる。有機バインダは、前記例示のものを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Specific examples of the organic binder include, for example, EVA (with a structural unit derived from vinyl acetate of 20 to 35 mol%), an ethylene-acrylic acid copolymer such as an ethylene-ethyl acrylate copolymer (EEA), and a fluorine-based binder. Rubber, styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyethylene oxide (PEO), poly-N-vinyl Examples include acetamide (PNVA), butyl acrylate-acrylic acid copolymer, cross-linked acrylic resin, polyurethane, and epoxy resin. As the organic binder, those exemplified above may be used singly or in combination of two or more.

上で例示した有機バインダの中でも、EVA、エチレン−アクリル酸共重合体、フッ素系ゴム、SBR、ブチルアクリレート−アクリル酸共重合体、PVP、CMC、PNVAなどの柔軟性の高いバインダが好ましい。このような柔軟性の高い有機バインダの具体例としては、三井デュポンポリケミカル社の「エバフレックスシリーズ(EVA)」、日本ユニカー社のEVA、三井デュポンポリケミカル社の「エバフレックス−EEAシリーズ(エチレン−アクリル酸共重合体)」、日本ユニカー社のEEA、ダイキン工業社の「ダイエルラテックスシリーズ(フッ素ゴム)」、JSR社の「TRD−2001(SBR)」、日本ゼオン社の「BM−400B(SBR)」などが挙げられる。   Among the organic binders exemplified above, highly flexible binders such as EVA, ethylene-acrylic acid copolymer, fluorine rubber, SBR, butyl acrylate-acrylic acid copolymer, PVP, CMC, and PNVA are preferable. Specific examples of such highly flexible organic binders include Mitsui DuPont Polychemical's “Evaflex Series (EVA)”, Nihon Unicar's EVA, Mitsui DuPont Polychemical's “Evaflex-EAA Series (Ethylene). -Acrylic acid copolymer) ", Nippon Unicar EEA, Daikin Industries" DAI-EL Latex Series (Fluororubber) ", JSR" TRD-2001 (SBR) ", Nippon Zeon" BM-400B " (SBR) ".

前記の有機バインダを使用する場合には、後述する第2セパレータ層形成用の組成物の溶媒に溶解させるか、または分散させたエマルジョンの状態で用いればよい。   When the organic binder is used, it may be used in the state of an emulsion dissolved or dispersed in a solvent of a composition for forming a second separator layer described later.

第2セパレータ層に有機バインダを含有させる場合には、有機バインダによる効果をより良好に確保する観点から、その含有率は、第2セパレータ層の構成成分の全体積中、0.2体積%以上であることが好ましく、0.5体積%以上であることがより好ましい。ただし、第2セパレータ層における有機バインダの量が多すぎると、他の成分の量が少なくなりすぎて、それらによる効果が十分に確保し得ない虞があることから、第2セパレータ層における有機バインダの含有率は、第2セパレータ層の構成成分の全体積中、20体積%以下であることが好ましく、10体積%以下であることがより好ましい。   In the case where an organic binder is contained in the second separator layer, the content is 0.2% by volume or more in the total volume of the constituent components of the second separator layer, from the viewpoint of ensuring better effects of the organic binder. It is preferable that it is 0.5 volume% or more. However, if the amount of the organic binder in the second separator layer is too large, the amount of other components becomes too small, and there is a possibility that the effects of them cannot be sufficiently secured. The content of is preferably 20% by volume or less, and more preferably 10% by volume or less, in the total volume of the constituent components of the second separator layer.

第2セパレータ層には、セパレータの形状安定性や柔軟性を確保するために繊維状物を含有させてもよい。繊維状物は、耐熱温度が150℃以上であることが好ましい。   The second separator layer may contain a fibrous material in order to ensure the shape stability and flexibility of the separator. The fibrous material preferably has a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher.

繊維状物としては、電気絶縁性を有しており、電気化学的に安定で、電気化学素子が有する非水電解液や、セパレータ製造の際に使用する溶媒に安定であり、好ましくは上記の耐熱温度を有していれば、特に材質に制限はない。   As the fibrous material, it has electrical insulation, is electrochemically stable, is stable to the non-aqueous electrolyte solution of the electrochemical element, and the solvent used in the production of the separator, preferably the above-mentioned The material is not particularly limited as long as it has a heat resistant temperature.

繊維状物の具体的な構成材料としては、例えば、セルロースおよびその変成体〔カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)など〕、ポリオレフィン(PP、プロピレンの共重合体など)、ポリエステル〔ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)など〕、ポリアクリロニトリル(PAN)、アラミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどの樹脂;ガラス、アルミナ、ジルコニア、シリカなどの無機酸化物;などを挙げることができ、これらの構成材料を2種以上併用して繊維状物を構成してもよい。また、繊維状物は、必要に応じて、各種添加剤、例えば、繊維状物が樹脂である場合には酸化防止剤などを含有していても構わない。   Specific constituent materials of the fibrous material include, for example, cellulose and its modified products (carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropyl cellulose (HPC), etc.), polyolefin (PP, propylene copolymer, etc.), polyester [polyethylene, etc. Resins such as terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBT), polyacrylonitrile (PAN), aramid, polyamideimide, polyimide; inorganic oxides such as glass, alumina, zirconia, silica; A fibrous material may be formed by using two or more of these constituent materials in combination. Further, the fibrous material may contain various additives, for example, an antioxidant when the fibrous material is a resin, as necessary.

繊維状物の形状としては、例えば、平均径が0.01〜20μmであることが好ましく、平均長が0.1〜50000μmであることが好ましい。   As the shape of the fibrous material, for example, the average diameter is preferably 0.01 to 20 μm, and the average length is preferably 0.1 to 50000 μm.

第2セパレータ層に繊維状物を含有させる場合には、第2セパレータ層の構成成分の全体積中の繊維状物の含有率は、0.1〜50体積%であることが好ましい。   When the fibrous material is contained in the second separator layer, the content of the fibrous material in the entire volume of the constituent components of the second separator layer is preferably 0.1 to 50% by volume.

第2セパレータ層は、その構成成分が高温で溶融したときの体積(溶融体積)が第1セパレータ層の空孔体積に占める割合(溶融充填率)が、所定範囲となるように設定することが好ましい。例えば、第2セパレータ層の、第1セパレータ層に対する140℃での溶融充填率は、第2セパレータ層を形成することによるシャットダウン効果をより良好に確保する観点から、3%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましいまた、セパレータが抵抗成分となって生じる電気化学素子の出力低下を良好に抑制する観点から、第2セパレータ層の、第1セパレータ層に対する140℃での溶融充填率は、200%以下であることが好ましく、150%以下であることがより好ましい。   The second separator layer may be set such that the proportion (melting filling rate) of the volume (melting volume) when the constituent components are melted at a high temperature to the pore volume of the first separator layer falls within a predetermined range. preferable. For example, the melt filling rate at 140 ° C. of the second separator layer with respect to the first separator layer is preferably 3% or more from the viewpoint of ensuring a better shutdown effect by forming the second separator layer. More preferably, it is 10% or more. Also, from the viewpoint of satisfactorily suppressing the decrease in output of the electrochemical element caused by the separator as a resistance component, the second separator layer is melted at 140 ° C. with respect to the first separator layer. The filling rate is preferably 200% or less, and more preferably 150% or less.

前記の溶融充填率は、下記式(1)で表される。   The melt filling rate is represented by the following formula (1).

前記式(1)中、
w:第1セパレータ層1m2当たりに形成された第3セパレータ層の質量、
d:第2セパレータ層の比重(真密度)、
β:第2セパレータ層の体積膨張率(第2セパレータ層の線膨張率をαとしたときに、β=3α)、
T:シャットダウン温度、
t:室温、
V:第1セパレータ層の1m2当たりの見かけ上の体積、
v:第1セパレータ層の1m2当たりの実体積、
である。なお、前記式(1)の分子は、第2セパレータ層の溶融体積に該当する。
In the formula (1),
w: the mass of the third separator layer formed per 1 m 2 of the first separator layer,
d: specific gravity (true density) of the second separator layer,
β: Volume expansion coefficient of the second separator layer (β = 3α, where α is the linear expansion coefficient of the second separator layer),
T: shutdown temperature,
t: room temperature,
V: apparent volume per 1 m 2 of the first separator layer,
v: actual volume per 1 m 2 of the first separator layer,
It is. In addition, the molecule | numerator of said Formula (1) corresponds to the molten volume of a 2nd separator layer.

また、第2セパレータ層の比重(真密度)は、例えば、乾燥品をウルトラピクノメーターで測定することにより求めることができる。   The specific gravity (true density) of the second separator layer can be determined, for example, by measuring a dried product with an ultra pycnometer.

また、第2セパレータ層における前記複合粒子の量は、第1セパレータ層の空孔部分の体積の、3〜200体積%であることが好ましく、5〜100体積%であることがより好ましい。このようにすることで、第2セパレータ層の、第1セパレータ層に対する140℃での溶融充填率を、前記の値に調整することができる。   In addition, the amount of the composite particles in the second separator layer is preferably 3 to 200% by volume, more preferably 5 to 100% by volume, based on the volume of the pores of the first separator layer. By doing in this way, the melt filling rate in 140 degreeC with respect to the 1st separator layer of a 2nd separator layer can be adjusted to the said value.

本発明のセパレータは第2セパレータ層を2層以上含有していてもよい。この場合、複数の第2セパレータ層の層毎に、前記複合粒子が含有する熱可塑性樹脂(B)に融点の異なるものを使用し、シャットダウンをより多数の段階で生じるようにすることができる。   The separator of the present invention may contain two or more second separator layers. In this case, for each layer of the plurality of second separator layers, the thermoplastic resin (B) contained in the composite particles may have a different melting point so that shutdown can occur in more stages.

<第3セパレータ層>
本発明のセパレータは、第1セパレータ層および第2セパレータ層のみから構成されていてもよいが、更に第3セパレータ層として、第1セパレータ層および第2セパレータ層よりも高い耐熱温度を有する層を含有していてもよい。第3セパレータ層は、多孔質で、イオン透過性を有するものである。
<Third separator layer>
The separator of the present invention may be composed of only the first separator layer and the second separator layer, and further, as the third separator layer, a layer having a higher heat resistance temperature than the first separator layer and the second separator layer. You may contain. The third separator layer is porous and has ion permeability.

耐熱温度が高い第3セパレータ層を含むセパレータは、電気化学素子内が第1セパレータ層が収縮するような温度になっても、無機フィラーの作用によって第1セパレータ層の収縮や破膜を抑制することができる。また、第1セパレータ層が破膜しても、耐熱温度が高い第3セパレータ層が正極と負極とを仕切るスペーサーとして作用するため、電気化学素子の内部短絡を抑制する効果が期待できる。そのため、本発明のセパレータに第3セパレータ層も含有させることで、電気化学素子の安全性をより一層高めることができる。   The separator including the third separator layer having a high heat-resistant temperature suppresses shrinkage and film breakage of the first separator layer due to the action of the inorganic filler even when the temperature in the electrochemical element is such that the first separator layer shrinks. be able to. Even if the first separator layer breaks, the third separator layer having a high heat resistance acts as a spacer for partitioning the positive electrode and the negative electrode, so that an effect of suppressing an internal short circuit of the electrochemical element can be expected. Therefore, the safety | security of an electrochemical element can be improved further by making a separator of this invention also contain a 3rd separator layer.

本明細書でいう「耐熱温度」とは、その層やフィラー(後述する)について、目視で形状変形が認められない温度のことをいう。   The “heat-resistant temperature” in the present specification refers to a temperature at which no shape deformation is visually observed with respect to the layer or filler (described later).

第3セパレータ層は、耐熱性が高い無機フィラーを含有していることが好ましく、より具体的には、無機フィラーのみで構成されていてもよく、無機フィラーと有機バインダとを含有し、無機フィラー同士が有機バインダで結着された構造を有していてもよい。   The third separator layer preferably contains an inorganic filler having high heat resistance. More specifically, the third separator layer may be composed of only an inorganic filler, contains an inorganic filler and an organic binder, and contains an inorganic filler. They may have a structure in which they are bound with an organic binder.

無機フィラーは、耐熱温度が150℃以上であることが好ましい。このような耐熱温度を有する無機フィラーの構成材料の具体例としては、例えば、酸化鉄、SiO(シリカ)、Al(アルミナ)、TiO、BaTiO、ZrOなどの無機酸化物;Al(OH)(水酸化アルミニウム)などの無機水酸化物;窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの無機窒化物;フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶;シリコン、ダイヤモンドなどの共有結合性結晶;モンモリロナイトなどの粘土;などが挙げられる。ここで、無機酸化物は、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、マイカなどの鉱物資源由来物質またはこれらの人造物でなどであってもよい。また、金属;SnO、スズ−インジウム酸化物(ITO)などの導電性酸化物;カーボンブラック、グラファイトなどの炭素質材料;などで例示される導電性材料の表面を、電気絶縁性を有する材料、例えば、前記の無機酸化物などで被覆することにより電気絶縁性を持たせた粒子であってもよい。無機フィラーには、上で例示の材料で構成された微粒子のうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The inorganic filler preferably has a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher. Specific examples of the constituent material of the inorganic filler having such heat-resistant temperature include, for example, inorganic oxides such as iron oxide, SiO 2 (silica), Al 2 O 3 (alumina), TiO 2 , BaTiO 2 , and ZrO 2 . Inorganic hydroxides such as Al (OH) 3 (aluminum hydroxide); inorganic nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride; sparingly soluble ionic crystals such as calcium fluoride, barium fluoride and barium sulfate; silicon and diamond Covalent crystals such as; clays such as montmorillonite; Here, the inorganic oxide may be a material derived from mineral resources such as boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, mica, or these artificial products. In addition, the surface of a conductive material exemplified by a metal; a conductive oxide such as SnO 2 or tin-indium oxide (ITO); a carbonaceous material such as carbon black or graphite; For example, the particles may be particles that have been electrically insulated by coating with the above-described inorganic oxide or the like. As the inorganic filler, only one kind of fine particles composed of the materials exemplified above may be used, or two or more kinds may be used in combination.

上で例示した無機フィラーの中でも、アルミナ、シリカ、水酸化アルミニウム、ベーマイトがより好ましく、その中でもベーマイトが更に好ましい。ベーマイトの中でも、粒径や形状を制御しやすく、電気化学素子の特性に悪影響を与えるイオン性の不純物を低減できる合成ベーマイトが特に好ましい。   Among the inorganic fillers exemplified above, alumina, silica, aluminum hydroxide, and boehmite are more preferable, and boehmite is more preferable among them. Among boehmite, synthetic boehmite that can easily control the particle size and shape and can reduce ionic impurities that adversely affect the characteristics of the electrochemical element is particularly preferable.

無機フィラーの形状については特に制限はなく、略球状(真球状を含む)や楕円体状、板状など、いずれの形状であってもよい。無機フィラーの粒径は、平均粒径で、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましく、また、20μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。   There is no restriction | limiting in particular about the shape of an inorganic filler, Any shapes, such as substantially spherical shape (a spherical shape is included), an ellipsoid shape, and plate shape, may be sufficient. The average particle size of the inorganic filler is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, more preferably 20 μm or less, and more preferably 5 μm or less. preferable.

第3セパレータ層に有機バインダを含有させる場合、その有機バインダには、第2セパレータ層に使用し得るものとして先に例示した各種の有機バインダと同じものを用いることができる。第3セパレータ層に有機バインダーを使用する場合には、後述する第3セパレータ層形成用の組成物の溶媒に溶解させるか、または分散させたエマルジョンの状態で用いればよい。第3セパレータ層にも、第2セパレータ層と同様に繊維状物を含有させてもよい。   When an organic binder is contained in the third separator layer, the same organic binders as those exemplified above as those that can be used for the second separator layer can be used as the organic binder. When an organic binder is used for the third separator layer, it may be used in the state of an emulsion dissolved or dispersed in a solvent for a composition for forming a third separator layer described later. The third separator layer may contain a fibrous material as in the second separator layer.

第3セパレータ層に無機フィラーを使用する場合には、無機フィラーによる前記の効果をより良好に確保する観点から、その含有率は、第3セパレータ層の構成成分の全体積中、10体積%以上であることが好ましく、40体積%以上であることがより好ましい。ただし、第3セパレータ層における無機フィラーの量が多すぎると、他の成分の量が少なくなりすぎて、それらによる効果が十分に確保し得ない虞があることから、第3セパレータ層における無機フィラーの含有率は、第3セパレータ層の構成成分の全体積中、99体積%以下であることが好ましく、95体積%以下であることがより好ましい。   In the case of using an inorganic filler for the third separator layer, the content is 10% by volume or more in the total volume of the constituent components of the third separator layer, from the viewpoint of ensuring the above-mentioned effect by the inorganic filler better. It is preferable that it is 40 volume% or more. However, if the amount of the inorganic filler in the third separator layer is too large, the amount of the other components becomes too small, and there is a possibility that the effect by them cannot be sufficiently secured. The content of is preferably 99% by volume or less and more preferably 95% by volume or less in the total volume of the constituent components of the third separator layer.

また、第3セパレータ層に有機バインダを使用する場合には、有機バインダによる効果(無機フィラー同士を結着したり、第3セパレータ層と他の層とを接着したりする効果)をより良好に確保する観点から、その含有率は、第3セパレータ層の構成成分の全体積中、0.2体積%以上であることが好ましく、0.5体積%以上であることがより好ましい。ただし、第3セパレータ層における有機バインダの量が多すぎると、他の成分の量が少なくなりすぎて、それらによる効果が十分に確保し得ない虞があることから、第3セパレータ層における有機バインダの含有率は、第3セパレータ層の構成成分の全体積中、20体積%以下であることが好ましく、10体積%以下であることがより好ましい。   In addition, when an organic binder is used for the third separator layer, the effect of the organic binder (an effect of binding inorganic fillers or bonding the third separator layer to another layer) is improved. From the viewpoint of ensuring, the content is preferably 0.2% by volume or more, and more preferably 0.5% by volume or more in the total volume of the constituent components of the third separator layer. However, if the amount of the organic binder in the third separator layer is too large, the amount of other components becomes too small, and there is a possibility that the effects of these components cannot be sufficiently ensured. The content of is preferably 20% by volume or less, more preferably 10% by volume or less, in the total volume of the constituent components of the third separator layer.

更に、第3セパレータ層に繊維状物を使用する場合には、繊維状物による効果(セパレータの形状安定性や柔軟性を高める効果)をより良好に確保する観点から、その含有率は、第3セパレータ層の構成成分の全体積中、5体積%以上であることが好ましく、10体積%以上であることがより好ましい。ただし、第3セパレータ層における繊維状物の量が多すぎると、他の成分の量が少なくなりすぎて、それらによる効果が十分に確保し得ない虞があることから、第3セパレータ層における繊維状物の含有率は、第3セパレータ層の構成成分の全体積中、90体積%以下であることが好ましく、60体積%以下であることがより好ましい。   Furthermore, when using a fibrous material for the third separator layer, from the viewpoint of better ensuring the effect of the fibrous material (an effect of increasing the shape stability and flexibility of the separator), the content is The total volume of the constituent components of the three separator layers is preferably 5% by volume or more, and more preferably 10% by volume or more. However, if the amount of the fibrous material in the third separator layer is too large, the amount of other components becomes too small, and there is a possibility that the effect of them cannot be sufficiently secured. The content of the material is preferably 90% by volume or less and more preferably 60% by volume or less in the total volume of the constituent components of the third separator layer.

<セパレータの積層構成>
図1に本発明のセパレータの一例を模式的に表す断面図を示す。図1に示すセパレータは、第1セパレータ層10および第2セパレータ層20から構成されるものである。
<Laminated structure of separator>
FIG. 1 is a sectional view schematically showing an example of the separator of the present invention. The separator shown in FIG. 1 is composed of a first separator layer 10 and a second separator layer 20.

図1では、第1セパレータ層10を単一の層として表しているが、第1セパレータ層10は、前記の通り、2層構造や3層構造などの多層構造であってもよい。また、第2セパレータ層も、層毎に融点の異なる熱可塑性樹脂(B)を用いた複合粒子を含有する多層構造とすることができる。   In FIG. 1, the first separator layer 10 is represented as a single layer, but the first separator layer 10 may have a multilayer structure such as a two-layer structure or a three-layer structure as described above. The second separator layer can also have a multilayer structure containing composite particles using thermoplastic resins (B) having different melting points for each layer.

図2に本発明のセパレータの他の例を模式的に表す断面図を示す。図2のセパレータは、 第1セパレータ層10および第2セパレータ層20に加えて第3セパレータ層30も有するものである。   FIG. 2 is a sectional view schematically showing another example of the separator of the present invention. The separator in FIG. 2 has a third separator layer 30 in addition to the first separator layer 10 and the second separator layer 20.

セパレータが第3セパレータ層を有する場合、例えば、第2セパレータ層を第1セパレータ層の一方の面側に配置し、第3セパレータ層を第1セパレータ層の他方の面側に配置することができる他、第1セパレータ層と第3セパレータ層との間に第2セパレータ層が介在するような配置とすることも可能であるが、図2に示すように、第2セパレータ層20を第1セパレータ層10の一方の面側に配置し、第3セパレータ層30を第1セパレータ層10の他方の面側に配置することが好ましい。このような配置のセパレータとすることで、第2セパレータ層による、より低温度でシャットダウンが生じる作用と、第3セパレータによるセパレータ全体の熱収縮抑制作用とが、より良好に発現する。   When the separator has a third separator layer, for example, the second separator layer can be disposed on one surface side of the first separator layer, and the third separator layer can be disposed on the other surface side of the first separator layer. In addition, it is possible to arrange the second separator layer between the first separator layer and the third separator layer. However, as shown in FIG. It is preferable to arrange on the one surface side of the layer 10 and arrange the third separator layer 30 on the other surface side of the first separator layer 10. By setting it as the separator of such arrangement | positioning, the effect | action which a shutdown occurs by lower temperature by the 2nd separator layer, and the heat shrinkage suppression effect | action of the whole separator by a 3rd separator express more favorably.

なお、第1セパレータ層の熱収縮がそれほど、顕著に起こらない温度でシャットダウンが完了したり、セパレータが摩擦や固定などで収縮しないように、電極(正極または負極)とセパレータとを一体化したりした場合は、第3セパレータ層を形成せずに第1セパレータ層と第2セパレータ層との2層構造のセパレータとしても、電気化学素子の安全性を十分に高めることができる。   In addition, the shutdown was completed at a temperature where the thermal contraction of the first separator layer does not occur so significantly, or the electrode (positive electrode or negative electrode) and the separator were integrated so that the separator did not contract due to friction or fixation. In this case, the safety of the electrochemical device can be sufficiently enhanced even when a separator having a two-layer structure of the first separator layer and the second separator layer is formed without forming the third separator layer.

<セパレータの厚み>
電気化学素子における短絡防止効果をより高め、セパレータの強度を確保して取り扱い性を良好にする観点から、本発明のセパレータの厚みは、3μm以上であることが好ましく、5μm以上であることがより好ましい。他方、電気化学素子のエネルギー密度をより高める観点からは、本発明のセパレータの厚みは、45μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましい。
<Separator thickness>
From the viewpoint of further improving the short-circuit preventing effect in the electrochemical element, ensuring the strength of the separator and improving the handleability, the thickness of the separator of the present invention is preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more. preferable. On the other hand, from the viewpoint of further increasing the energy density of the electrochemical element, the thickness of the separator of the present invention is preferably 45 μm or less, and more preferably 30 μm or less.

第1セパレータ層の厚みは、2μm以上であることが好ましく、4μm以上であって、好ましくは30μm以下、より好ましくは20μm以下である。第2セパレータ層の厚みは、好ましくは1μm以上、より好ましくは3μm以上であって、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下である。第3セパレータ層の厚みは、好ましくは1μm以上、より好ましくは3μm以上であって、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下である。   The thickness of the first separator layer is preferably 2 μm or more, preferably 4 μm or more, preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less. The thickness of the second separator layer is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less. The thickness of the third separator layer is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less.

<セパレータの透気抵抗度>
本発明のセパレータの透気抵抗度は、JIS P 8117に準拠した方法で行われ、100mLの空気が膜を透過する秒数で示されるガーレー値で、10〜500secであることが望ましい。透気抵抗度が大きすぎると、イオン透過性が小さくなり、他方、小さすぎると、セパレータの強度が小さくなることがある。これまで説明してきた構成のセパレータとすることで、このような透気度を確保することができる。
<Air permeability resistance of separator>
The air permeation resistance of the separator of the present invention is a Gurley value represented by the number of seconds that 100 mL of air passes through the membrane, and is preferably 10 to 500 sec. If the air permeation resistance is too large, the ion permeability decreases, whereas if it is too small, the strength of the separator may decrease. By using the separator having the configuration described so far, such air permeability can be ensured.

<セパレータの強度>
セパレータの強度としては、直径1mmのニードルを用いた突き刺し強度で50g以上であることが望ましい。かかる突き刺し強度が小さすぎると、リチウムのデンドライト結晶が発生した場合に、セパレータの突き破れによる短絡が発生する場合がある。例えば、無機フィラーを含有する第3セパレータ層も有するセパレータとすることで、このような強度を確保することができる。
<Strength of separator>
The strength of the separator is desirably 50 g or more in terms of piercing strength using a needle having a diameter of 1 mm. If the piercing strength is too small, a short circuit may occur due to the piercing of the separator when lithium dendrite crystals are generated. For example, such a strength can be ensured by using a separator having a third separator layer containing an inorganic filler.

<セパレータの製造方法>
本発明のセパレータは、例えば、第1セパレータ層を構成する熱可塑性樹脂製の微多孔膜などに、第2セパレータ層形成用組成物(スラリー、ペーストなど)を塗布し、所定の温度で乾燥して第2セパレータ層を形成することにより製造することができる。
<Manufacturing method of separator>
In the separator of the present invention, for example, a composition for forming a second separator layer (slurry, paste, etc.) is applied to a microporous film made of a thermoplastic resin constituting the first separator layer, and dried at a predetermined temperature. Thus, the second separator layer can be formed.

また、第3セパレータ層も有するセパレータの場合には、第1セパレータ層の第2セパレータ層形成面(第2セパレータ層形成予定面)とは異なる面に第3セパレータ層形成用組成物(スラリー、ペーストなど)を塗布したり、第1セパレータ層の少なくとも一方の面に形成した第2セパレータ層上に、第3セパレータ層形成用組成物を塗布したりした後、所定の温度で乾燥して第3セパレータ層を形成することにより製造することができる。   In the case of a separator that also has a third separator layer, a composition for forming a third separator layer (slurry,) on a surface different from the second separator layer forming surface (second separator layer forming planned surface) of the first separator layer. Or a third separator layer forming composition on the second separator layer formed on at least one surface of the first separator layer, followed by drying at a predetermined temperature. It can be manufactured by forming a three separator layer.

なお、この場合、第2セパレータ層形成用組成物や第3セパレータ層形成用組成物の塗布前に、第1セパレータ層や第2セパレータ層(その表面に第3セパレータ層を形成する場合)に表面処理(コロナ処理、オゾン処理、電子線処理、プライマー処理など)を施してもよい。   In this case, before applying the second separator layer forming composition or the third separator layer forming composition, the first separator layer or the second separator layer (when the third separator layer is formed on the surface) Surface treatment (corona treatment, ozone treatment, electron beam treatment, primer treatment, etc.) may be applied.

第2セパレータ層形成用組成物は、前記複合粒子や必要に応じて有機バインダ、繊維状物などを溶媒に分散させて調製することができる(ただし、有機バインダは溶媒に溶解していてもよい)。   The composition for forming the second separator layer can be prepared by dispersing the composite particles and, if necessary, an organic binder, a fibrous material, etc. in a solvent (however, the organic binder may be dissolved in the solvent). ).

なお、第2セパレータ層形成用組成物中に分散している前記複合粒子は、その形状について特に制限はなく、略球状(真球状を含む)や楕円体状、板状など、いずれの形状であってもよい。また、第2セパレータ層形成用組成物中の前記複合粒子の平均粒子径は、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましく、また、20μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。   The composite particles dispersed in the composition for forming the second separator layer are not particularly limited in shape, and may be any shape such as a substantially spherical shape (including a true spherical shape), an ellipsoid shape, and a plate shape. There may be. The average particle diameter of the composite particles in the second separator layer forming composition is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and 20 μm or less. Preferably, it is 5 μm or less.

第2セパレータ層形成用組成物に用いられる溶媒は、前記複合材料や必要に応じて使用される繊維状物などを均一に分散でき、かつ有機バインダを均一に溶解または分散できるものであればよいが、例えば、トルエンなどの芳香族炭化水素、テトラヒドロフランなどのフラン類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類など、一般に有機溶媒が好適に用いられる。これらの溶媒に、界面張力を制御する目的で、アルコール(エチレングリコール、プロピレングリコールなど)、または、モノメチルアセテートなどの各種プロピレンオキサイド系グリコールエーテルなどを適宜添加してもよい。また、有機バインダが水溶性である場合、エマルジョンとして使用する場合などでは、水を溶媒としてもよく、この際にもアルコール類(メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)を適宜加えて界面張力を制御することもできる。   The solvent used in the composition for forming the second separator layer may be any solvent that can uniformly disperse the composite material and the fibrous material used as necessary, and can uniformly dissolve or disperse the organic binder. However, organic solvents such as aromatic hydrocarbons such as toluene, furans such as tetrahydrofuran, and ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone are generally preferably used. For the purpose of controlling the interfacial tension, alcohols (ethylene glycol, propylene glycol, etc.) or various propylene oxide glycol ethers such as monomethyl acetate may be appropriately added to these solvents. In addition, when the organic binder is water-soluble or used as an emulsion, water may be used as a solvent. In this case, alcohols (methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.) are appropriately added. It is also possible to control the interfacial tension.

なお、例えば、熱可塑性樹脂(B)および樹脂(C)などに溶媒(水、有機溶媒、これらの混合溶媒など)を加え、樹脂(C)の融点以上の温度で一定時間撹拌してから冷却することで、前記複合粒子を含有する分散液(エマルション)を調製することができる。よって、第2セパレータ層形成用組成物の調製に際しては、前記複合粒子を含有する前記の分散液を用いてもよい。   In addition, for example, a solvent (water, organic solvent, mixed solvent thereof or the like) is added to the thermoplastic resin (B) and the resin (C), and the mixture is stirred for a certain time at a temperature equal to or higher than the melting point of the resin (C) and then cooled. By doing so, a dispersion (emulsion) containing the composite particles can be prepared. Therefore, when preparing the composition for forming the second separator layer, the dispersion containing the composite particles may be used.

ここで、前記複合粒子を含有する分散液を調製するための前記撹拌は、耐熱耐圧容器中で行ってもよく、また、その際には、系内に相溶化剤や界面活性剤などを加えてもよい。   Here, the stirring for preparing the dispersion containing the composite particles may be performed in a heat and pressure resistant container, and in that case, a compatibilizing agent or a surfactant is added to the system. May be.

第3セパレータ層形成用組成物は、無機フィラーや必要に応じて有機バインダ、繊維状物などを溶媒に分散させて調製することができる(ただし、有機バインダは溶媒に溶解していてもよい)。   The composition for forming the third separator layer can be prepared by dispersing an inorganic filler and, if necessary, an organic binder, a fibrous material, etc. in a solvent (however, the organic binder may be dissolved in the solvent). .

第3セパレータ層形成用組成物に使用する溶媒には、第2セパレータ層形成用組成物に使用し得るものとして先に例示した各種溶媒と同じものを用いることができる。   As the solvent used for the composition for forming the third separator layer, the same solvents as those exemplified above as those that can be used for the composition for forming the second separator layer can be used.

また、第2セパレータ層形成用組成物および第3セパレータ層形成用組成物には、必要に応じて界面活性剤を加えてもよい。   Moreover, you may add surfactant to the composition for 2nd separator layer formation, and the composition for 3rd separator layer formation as needed.

第2セパレータ層形成用組成物および第3セパレータ層形成用組成物における固形分含量(溶媒を除く全成分の合計含量)は、例えば、5〜40質量%とすることが好ましい。   The solid content (total content of all components excluding the solvent) in the second separator layer forming composition and the third separator layer forming composition is preferably 5 to 40% by mass, for example.

<電気化学素子>
本発明の電気化学素子は、正極、負極、セパレータおよび非水電解液を有しており、セパレータが本発明の電気化学素子用セパレータであればよく、その他の構成および構造については特に制限はなく、従来から知られているリチウムイオン二次電池などの電気化学素子で採用されている各種構成および構造を適用することができる。
<Electrochemical element>
The electrochemical element of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte, and the separator may be the separator for electrochemical elements of the present invention, and there are no particular restrictions on the other configurations and structures. Various configurations and structures employed in electrochemical devices such as conventionally known lithium ion secondary batteries can be applied.

本発明の電気化学素子には、リチウムイオン一次電池、リチウムイオン二次電池、スーパーキャパシタなどの、非水電解液を有する電気化学素子が包含されるが、以下には、本発明の電気化学素子の代表的な態様であるリチウムイオン二次電池について詳述する。   The electrochemical element of the present invention includes an electrochemical element having a non-aqueous electrolyte, such as a lithium ion primary battery, a lithium ion secondary battery, and a supercapacitor. A lithium ion secondary battery which is a typical embodiment of will be described in detail.

正極には、例えば、正極活物質であるリチウム含有遷移金属酸化物、バインダおよび導電助剤などを含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有する構造のものが使用できる。   As the positive electrode, for example, a structure having a positive electrode mixture layer containing a lithium-containing transition metal oxide, which is a positive electrode active material, a binder, a conductive additive and the like, on one side or both sides of a current collector can be used.

正極活物質としては、従来のリチウムイオン二次電池に用いられている活物質、すなわち、Liイオンを吸蔵放出可能な活物質であれば特に制限はない。具体的には、例えば、Li1+xMO(−0.1<x<0.1、M:Co、Ni、Mn、Al、Mgなど)で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、LiMnやその元素の一部を他元素で置換したスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、LiMPO(M:Co、Ni、Mn、Feなど)で表されるオリビン型化合物などを用いることが可能である。上記層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、LiCoOやLiNi1−xCox−yAl(0.1≦x≦0.3、0.01≦y≦0.2)などのほか、少なくともCo、NiおよびMnを含む酸化物(LiMn1/3Ni1/3Co1/3、LiMn5/12Ni5/12Co1/6、LiNi3/5Mn1/5Co1/5など)などを例示することができる。 The positive electrode active material is not particularly limited as long as it is an active material used in a conventional lithium ion secondary battery, that is, an active material capable of occluding and releasing Li ions. Specifically, for example, a lithium-containing transition metal oxide having a layered structure represented by Li 1 + x MO 2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, Al, Mg, etc.), It is possible to use LiMn 2 O 4 , a spinel-structure lithium manganese oxide obtained by substituting some of its elements with other elements, or an olivine type compound represented by LiMPO 4 (M: Co, Ni, Mn, Fe, etc.). Is possible. Specific examples of the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure include LiCoO 2 and LiNi 1-x Co xy Al y O 2 (0.1 ≦ x ≦ 0.3, 0.01 ≦ y ≦ 0. 2) and other oxides containing at least Co, Ni and Mn (LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 , LiMn 5/12 Ni 5/12 Co 1/6 O 2 , LiNi 3 / 5 Mn 1/5 Co 1/5 O 2 etc.).

正極のバインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などフッ素樹脂などが、また、正極の導電助剤としては、例えば、カーボンブラックなどの炭素材料などが使用される。   As the binder for the positive electrode, for example, a fluororesin such as polyvinylidene fluoride (PVDF) is used, and as the conductive additive for the positive electrode, for example, a carbon material such as carbon black is used.

正極は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダを含む正極合剤を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの溶剤に分散させて正極合剤含有組成物(スラリー、ペーストなど)を調製し、これを集電体に塗布し乾燥し、更に必要に応じてカレンダー処理などのプレス処理を施す工程を経て製造することができる。ただし、正極の製造方法は、前記の方法に限定される訳ではなく、他の方法で製造してもよい。   For the positive electrode, for example, a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive additive and a binder is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and a positive electrode mixture-containing composition (slurry, paste, etc.) Can be produced by applying it to a current collector, drying it, and then subjecting it to press treatment such as calendering if necessary. However, the manufacturing method of a positive electrode is not necessarily limited to the said method, You may manufacture by another method.

正極の集電体としては、アルミニウムなどの金属の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、厚みが10〜30μmのアルミニウム箔が好適に用いられる。   As the current collector of the positive electrode, a metal foil such as aluminum, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used. Usually, an aluminum foil having a thickness of 10 to 30 μm is preferably used.

正極側のリード部は、通常、正極作製時に、集電体の一部に正極合剤層を形成せずに集電体の露出部を残し、そこをリード部とすることによって設けられる。ただし、リード部は必ずしも当初から集電体と一体化されたものであることは要求されず、集電体にアルミニウム製の箔などを後から接続することによって設けてもよい。   The lead portion on the positive electrode side is normally provided by leaving the exposed portion of the current collector without forming the positive electrode mixture layer on a part of the current collector and forming the lead portion at the time of producing the positive electrode. However, the lead portion is not necessarily integrated with the current collector from the beginning, and may be provided by connecting an aluminum foil or the like to the current collector later.

負極には、従来のリチウムイオン二次電池に用いられている負極、すなわち、Liイオンを吸蔵放出可能な活物質を含有する負極であれば特に制限はない。例えば、負極活物質として、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソフェーズカーボンマイクロビーズ(MCMB)、炭素繊維などの、リチウムを吸蔵、放出可能な炭素系材料の1種または2種以上の混合物が用いられる。また、Si、Sn、Ge、Bi、Sb、Inなどの元素およびその合金、リチウム含有窒化物、またはリチウム含有酸化物などのリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物、もしくはリチウム金属やリチウム/アルミニウム合金も負極活物質として用いることができる。これらの負極活物質に導電助剤(カーボンブラックなどの炭素材料など)やPVDFなどのバインダなどを適宜添加した負極合剤を、集電体を芯材として成形体(負極合剤層)に仕上げたもの、または上記各種合金やリチウム金属の箔を単独、もしくは集電体上に積層したものなどが負極として用いられる。   The negative electrode is not particularly limited as long as it is a negative electrode used in a conventional lithium ion secondary battery, that is, a negative electrode containing an active material capable of occluding and releasing Li ions. For example, it can occlude and release lithium such as graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, fired organic polymer compounds, mesophase carbon microbeads (MCMB), carbon fibers, etc., as the negative electrode active material One type or a mixture of two or more types of carbon-based materials are used. In addition, elements such as Si, Sn, Ge, Bi, Sb, In and alloys thereof, lithium-containing nitrides, compounds that can be charged and discharged at a low voltage close to lithium metal such as lithium-containing oxides, or lithium metal or lithium / An aluminum alloy can also be used as the negative electrode active material. A negative electrode mixture in which a conductive additive (carbon material such as carbon black) or a binder such as PVDF is appropriately added to these negative electrode active materials is finished into a molded body (negative electrode mixture layer) using the current collector as a core material. Or a laminate of the above various alloys and lithium metal foil alone or on a current collector is used as the negative electrode.

負極合剤層を有する負極の場合、例えば、負極活物質およびバインダ、更には必要に応じて導電助剤などを含む負極合剤を、NMPや水などの溶剤に分散させて負極合剤含有組成物(スラリー、ペーストなど)を調製し、これを集電体に塗布し乾燥し、更に必要に応じてカレンダー処理などのプレス処理を施す工程を経て製造することができる。ただし、負極合剤層を有する負極の製造方法は、前記の方法に限定される訳ではなく、他の方法で製造してもよい。   In the case of a negative electrode having a negative electrode mixture layer, for example, a negative electrode mixture containing a negative electrode active material, a binder, and a negative electrode mixture containing a conductive auxiliary agent, if necessary, in a solvent such as NMP or water. An article (slurry, paste, etc.) is prepared, applied to a current collector, dried, and further subjected to a press treatment such as a calendar treatment as necessary. However, the manufacturing method of the negative electrode having the negative electrode mixture layer is not limited to the above method, and may be manufactured by other methods.

負極に集電体を用いる場合には、集電体としては、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、銅箔が用いられる。この負極集電体は、高エネルギー密度の電池を得るために負極全体の厚みを薄くする場合、厚みの上限は30μmであることが好ましく、下限は5μmであることが望ましい。また、負極側のリード部は、正極側のリード部と同様にして形成すればよい。   When a current collector is used for the negative electrode, a copper or nickel foil, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used as the current collector, but a copper foil is usually used. In the negative electrode current collector, when the thickness of the entire negative electrode is reduced in order to obtain a battery having a high energy density, the upper limit of the thickness is preferably 30 μm, and the lower limit is preferably 5 μm. Further, the lead portion on the negative electrode side may be formed in the same manner as the lead portion on the positive electrode side.

正極と負極は、本発明のセパレータを介して積層した積層体や、更にこれを巻回した巻回体などの電極体の形態で用いることができる。なお、前記電極体においては、セパレータの第2セパレータ層が負極と対向するようにセパレータを配置することが好ましい。この場合、第2セパレータ層によってシャットダウンが生じる時間がより短くなり、リチウムイオン二次電池(電気化学素子)の安全性がより向上する。また、セパレータが無機フィラーを含有する第3セパレータ層も含有している場合には、前記電極体において、第3セパレータ層が正極と対向するようにセパレータを配置することで、セパレータの酸化劣化を抑制することができる。   The positive electrode and the negative electrode can be used in the form of an electrode body such as a laminated body laminated via the separator of the present invention or a wound body obtained by winding the laminated body. In addition, in the said electrode body, it is preferable to arrange | position a separator so that the 2nd separator layer of a separator may oppose a negative electrode. In this case, the time at which the second separator layer is shut down becomes shorter, and the safety of the lithium ion secondary battery (electrochemical element) is further improved. Further, when the separator also contains a third separator layer containing an inorganic filler, in the electrode body, the separator is disposed so that the third separator layer faces the positive electrode, thereby oxidative degradation of the separator. Can be suppressed.

電極体においては、セパレータは、正極および負極のうちの少なくとも一方と一体化されていてもよい。このようにすることで、セパレータと正極や負極との位置ずれを防止でき、正極と負極との接触を抑制する作用がより良好となる。セパレータを正極と一体化するには、例えば、正極合剤含有組成物を集電体に塗布して塗膜を形成し、乾燥する前のこの塗膜上にセパレータを重ねる方法などが採用できる。また、セパレータを負極と一体化する場合にも、例えば、負極合剤含有組成物を集電体に塗布して塗膜を形成し、乾燥する前のこの塗膜上にセパレータを重ねる方法などが採用できる。   In the electrode body, the separator may be integrated with at least one of the positive electrode and the negative electrode. By doing in this way, position shift with a separator, a positive electrode, and a negative electrode can be prevented, and the effect | action which suppresses the contact with a positive electrode and a negative electrode becomes more favorable. In order to integrate the separator with the positive electrode, for example, a method of applying a positive electrode mixture-containing composition to a current collector to form a coating film, and stacking the separator on this coating film before drying can be employed. In addition, when the separator is integrated with the negative electrode, for example, there is a method in which the negative electrode mixture-containing composition is applied to a current collector to form a coating film, and the separator is stacked on this coating film before drying. Can be adopted.

非水電解液としては、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液が用いられる。リチウム塩としては、溶媒中で解離してLiイオンを形成し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こしにくいものであれば特に制限は無い。例えば、LiClO、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbFなどの無機リチウム塩;LiCFSO、LiCFCO、Li(SO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiC2n+1SO(2≦n≦5)、LiN(RfOSO〔ここでRfはフルオロアルキル基〕などの有機リチウム塩などを用いることができる。 As the non-aqueous electrolyte, a solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent is used. The lithium salt is not particularly limited as long as it dissociates in a solvent to form Li + ions and hardly causes side reactions such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, inorganic lithium salts such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 ; LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li 2 C 2 F 4 (SO 3 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (2 ≦ n ≦ 5), LiN (RfOSO 2 ) 2 [where Rf is a fluoroalkyl group] or the like is used. Can do.

非水電解液に用いる有機溶媒としては、前記のリチウム塩を溶解し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート;プロピオン酸メチルなどの鎖状エステル、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル;ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、1,3−ジオキソラン、ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどの鎖状エーテル;ジオキサン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル;アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリルなどのニトリル類;エチレングリコールサルファイトなどの亜硫酸エステル類;などが挙げられ、これらは2種以上混合して用いることもできる。より良好な特性の電池とするためには、エチレンカーボネートと鎖状カーボネートとの混合溶媒など、高い導電率を得ることができる組み合わせで用いることが望ましい。   The organic solvent used for the non-aqueous electrolyte is not particularly limited as long as it dissolves the lithium salt and does not cause a side reaction such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate; chain esters such as methyl propionate; cyclic esters such as γ-butyrolactone; Chain ethers such as dimethoxyethane, diethyl ether, 1,3-dioxolane, diglyme, triglyme and tetraglyme; cyclic ethers such as dioxane, tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; nitriles such as acetonitrile, propionitrile and methoxypropionitrile Sulfites such as ethylene glycol sulfite; etc., and these should be used as a mixture of two or more. It can be. In order to obtain a battery with better characteristics, it is desirable to use a combination that can obtain high conductivity, such as a mixed solvent of ethylene carbonate and chain carbonate.

また、これらの非水電解液に安全性や充放電サイクル性、高温貯蔵性といった特性を向上させる目的で、ビニレンカーボネート類、1,3−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、フルオロベンゼン、t−ブチルベンゼンなどの添加剤を適宜加えることもできる。   In addition, vinylene carbonates, 1,3-propane sultone, diphenyl disulfide, cyclohexylbenzene, biphenyl, and fluorobenzene are used for the purpose of improving safety, charge / discharge cycleability, and high-temperature storage properties of these non-aqueous electrolytes. An additive such as t-butylbenzene may be added as appropriate.

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

また、非水電解液には、公知のポリマーなどのゲル化剤を用いてゲル状としたもの(ゲル状電解質)を用いることもできる。   Moreover, what was gelatinized using gelling agents, such as a well-known polymer (gel electrolyte), can also be used for a non-aqueous electrolyte.

リチウムイオン二次電池の形態としては、スチール缶やアルミニウム缶などを外装缶として使用した筒形(角筒形や円筒形など)などが挙げられる。また、金属を蒸着したラミネートフィルムを外装体としたソフトパッケージ電池とすることもできる。   Examples of the form of the lithium ion secondary battery include a cylindrical shape (such as a rectangular tube shape or a cylindrical shape) using a steel can or an aluminum can as an outer can. Moreover, it can also be set as the soft package battery which used the laminated film which vapor-deposited the metal as an exterior body.

本発明の電気化学素子は、従来から知られているリチウムイオン二次電池などの電気化学素子と同様の用途に適用することができる。   The electrochemical device of the present invention can be applied to the same use as a conventionally known electrochemical device such as a lithium ion secondary battery.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。なお、後述する比較例の各セパレータでは、第2セパレータ層に代えて、複合粒子ではなく単一の樹脂で構成された樹脂粒子を含有する層を形成したものがあるが、これらのセパレータにおける樹脂粒子含有層も、便宜上、第2セパレータ層という。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention. In addition, in each separator of the comparative example to be described later, instead of the second separator layer, there is one in which a layer containing resin particles composed of a single resin is formed instead of composite particles. The particle-containing layer is also referred to as a second separator layer for convenience.

また、本実施例で使用した熱可塑性樹脂の140℃での溶融粘度は、東洋精機社製「キャピログラフ」を使用し、長さ(L):10mm、直径(D):1.0mmのノズルを用いて、せん断速度を100s−1として測定した値である。更に、本実施例で使用した微多孔膜の空孔率は、ウルトラピクノメーターを用いて測定した値である。 In addition, the melt viscosity at 140 ° C. of the thermoplastic resin used in this example is “Capillograph” manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., and a nozzle with a length (L) of 10 mm and a diameter (D) of 1.0 mm is used. It is a value measured using a shear rate of 100 s −1 . Furthermore, the porosity of the microporous membrane used in this example is a value measured using an ultra pycnometer.

<複合粒子の製造>
製造例1
LDPE(融点:113℃、140℃での溶融粘度:20mPa・s):28質量部、無水マレイン酸変性PP(融点:135℃):12質量部、および水:60質量部を混合し、密閉容器中で、150℃で加熱撹拌後、冷却して、変性PPの含有量が30質量%の複合粒子Pを固形分濃度40%で含有する分散液を得た。複合粒子Pの切片を四酸化オスミウム染色したサンプルを透過型電子顕微鏡(TME)観察したところ、染色度合いが大きく色が濃いコアと染色度合いが小さく色が薄いシェルとを有するコアシェル構造を有していた。前記の観察結果から、複合粒子Pは、LDPEがコアを構成し、変性PPがシェルを構成していると推測される。
<Production of composite particles>
Production Example 1
LDPE (melting point: 113 ° C., melt viscosity at 140 ° C .: 20 mPa · s): 28 parts by mass, maleic anhydride-modified PP (melting point: 135 ° C.): 12 parts by mass, and water: 60 parts by mass are mixed and sealed In a container, after heating and stirring at 150 ° C., the mixture was cooled to obtain a dispersion containing composite particles P having a modified PP content of 30% by mass at a solid content concentration of 40%. When the sample of the composite particle P sliced with osmium tetroxide is observed with a transmission electron microscope (TME), it has a core-shell structure having a core with a high degree of staining and a dark core and a shell with a low degree of staining and a light color. It was. From the above observation results, it is presumed that in the composite particles P, LDPE constitutes a core and modified PP constitutes a shell.

製造例2
LDPE(融点:120℃、140℃での溶融粘度:20000mPa・s):13.5質量部、無水マレイン酸変性PP(融点:135℃):1.5質量部、および水:85質量部を混合し、密閉容器中、150℃で加熱撹拌後、冷却して、変性PPの含有量が10質量%の複合粒子Qを固形分濃度15%で含有する分散液を得た。複合粒子Qの切片を四酸化オスミウム染色したサンプルを透過型電子顕微鏡(TME)観察したところ、染色度合いが大きく色が濃いコアと染色度合いが小さく色が薄いシェルとを有するコアシェル構造を有していた。前記の観察結果から、複合粒子Qも複合粒子Pと同様に、LDPEがコアを構成し、変性PPがシェルを構成するコアシェル構造を有していると推測される。
Production Example 2
LDPE (melting point: 120 ° C., melt viscosity at 140 ° C .: 20000 mPa · s): 13.5 parts by mass, maleic anhydride-modified PP (melting point: 135 ° C.): 1.5 parts by mass, and water: 85 parts by mass The mixture was mixed, heated and stirred at 150 ° C. in an airtight container, and then cooled to obtain a dispersion containing composite particles Q having a modified PP content of 10 mass% at a solid content concentration of 15%. When the sample of the composite particle Q sliced with osmium tetroxide is observed with a transmission electron microscope (TME), it has a core-shell structure having a core with a high degree of staining and a dark core and a shell with a low degree of staining and a light color. It was. From the above observation results, it is presumed that the composite particle Q also has a core-shell structure in which LDPE constitutes the core and modified PP constitutes the shell, similarly to the composite particle P.

<セパレータの作製例>
実施例a1
ベーマイト微粒子:97質量部、および有機バインダであるアクリレート共重合体(モノマー成分としてブチルアクリレートを主成分とする市販のアクリレート共重合体):3質量部に、溶媒である水を加えて分散させて、固形分含量が22質量%の第3セパレータ層形成用スラリーを調製した。
<Example of separator production>
Example a1
Boehmite fine particles: 97 parts by mass, and acrylate copolymer as an organic binder (commercially available acrylate copolymer having butyl acrylate as a main component as a monomer component): 3 parts by mass of water as a solvent are added and dispersed. A slurry for forming a third separator layer having a solid content of 22% by mass was prepared.

PP層/HDPE層/PP層が順次積層された3層構造の微多孔膜(第1セパレータ層、厚み:16μm、空孔率:49%)の両面にコロナ放電処理を施し、その片面に、前記の第3セパレータ層形成用スラリーを塗布し、乾燥して、第1セパレータ層の片面に厚みが3.5μmの第3セパレータ層を有する積層体を得た。   Corona discharge treatment was performed on both sides of a microporous membrane (first separator layer, thickness: 16 μm, porosity: 49%) having a three-layer structure in which a PP layer / HDPE layer / PP layer were sequentially laminated, The slurry for forming the third separator layer was applied and dried to obtain a laminate having a third separator layer having a thickness of 3.5 μm on one side of the first separator layer.

複合粒子Pの分散液と、バインダ(第3セパレータ層に使用したものと同じアクリレート共重合体)と、溶媒である水とを混合して、固形分含量が35質量%の第2セパレータ層形成用スラリーを調製した。この第2セパレータ層形成用スラリーにおいては、複合粒子の量が97質量部で、バインダが3質量部となるようにした。   A dispersion of composite particles P, a binder (the same acrylate copolymer used for the third separator layer), and water as a solvent are mixed to form a second separator layer having a solid content of 35% by mass. A slurry was prepared. In this second separator layer forming slurry, the amount of the composite particles was 97 parts by mass, and the binder was 3 parts by mass.

この第2セパレータ層形成用スラリーを、第1セパレータ層と第3セパレータ層との前記積層体の第1セパレータ層の表面に塗布し、乾燥して、厚みが1μmの第2セパレータ層を形成して、第1セパレータ層の片面に第2セパレータ層を有し、他面に第3セパレータ層を有するセパレータa1を得た。このセパレータa1の溶融充填率を計算した結果、11.6%であった。また、第2セパレータ層においては、複合粒子Pの含有率が97体積%であり、有機バインダの含有率が3体積%であった。更に、第3セパレータ層においては、ベーマイトの含有率が91.5体積%であり、バインダの含有率が8.5体積%であった。   This second separator layer forming slurry is applied to the surface of the first separator layer of the laminate of the first separator layer and the third separator layer and dried to form a second separator layer having a thickness of 1 μm. Thus, a separator a1 having a second separator layer on one side of the first separator layer and a third separator layer on the other side was obtained. As a result of calculating the melt filling rate of this separator a1, it was 11.6%. Moreover, in the 2nd separator layer, the content rate of the composite particle P was 97 volume%, and the content rate of the organic binder was 3 volume%. Furthermore, in the third separator layer, the boehmite content was 91.5% by volume, and the binder content was 8.5% by volume.

このセパレータa1の断面を模式的に表す断面図を図3に示す。セパレータa1は、PP層11/HDPE層12/PP層11の3層構造の微多孔膜からなる第1セパレータ層10の片面に、複合粒子Pを含有する第2セパレータ層20を有し、他面に、無機フィラーであるベーマイトを含有する第3セパレータ層30を有している。   A cross-sectional view schematically showing a cross section of the separator a1 is shown in FIG. The separator a1 has a second separator layer 20 containing composite particles P on one side of a first separator layer 10 made of a microporous film having a three-layer structure of PP layer 11 / HDPE layer 12 / PP layer 11; It has the 3rd separator layer 30 containing the boehmite which is an inorganic filler in the surface.

実施例a2
第2セパレータ層の厚みを2μmに変更した以外は実施例a1と同様にして、PP層/HDPE層/PP層の3層構造の微多孔膜からなる第1セパレータ層の片面に、複合粒子Pを含有する第2セパレータ層を有し、他面に、無機フィラーであるベーマイトを含有する第3セパレータ層を有するセパレータa2を作製した。このセパレータa2の溶融充填率を計算した結果、17.7%であった。
Example a2
Except for changing the thickness of the second separator layer to 2 μm, in the same manner as in Example a1, composite particles P were formed on one side of the first separator layer composed of a microporous film having a three-layer structure of PP layer / HDPE layer / PP layer. The separator a2 which has the 2nd separator layer containing this and has the 3rd separator layer containing the boehmite which is an inorganic filler on the other surface was produced. As a result of calculating the melt filling rate of this separator a2, it was 17.7%.

実施例a3
第2セパレータ層の厚みを4μmに変更した以外は実施例a1と同様にして、PP層/HDPE層/PP層の3層構造の微多孔膜からなる第1セパレータ層の片面に、複合粒子Pを含有する第2セパレータ層を有し、他面に、無機フィラーであるベーマイトを含有する第3セパレータ層を有するセパレータa3を作製した。このセパレータa3の溶融充填率を計算した結果、35.6%であった。
Example a3
Except for changing the thickness of the second separator layer to 4 μm, in the same manner as in Example a1, composite particles P were formed on one side of the first separator layer composed of a microporous film having a three-layer structure of PP layer / HDPE layer / PP layer. The separator a3 which has the 2nd separator layer containing this and has the 3rd separator layer containing the boehmite which is an inorganic filler on the other surface was produced. As a result of calculating the melt filling rate of this separator a3, it was 35.6%.

実施例a4
複合粒子Pの分散液に代えて複合粒子Qの分散液を用いた以外は実施例1と同様にして、固形分含量が7質量%の第2セパレータ層形成用スラリーを調製した。
Example a4
A slurry for forming a second separator layer having a solid content of 7% by mass was prepared in the same manner as in Example 1 except that the dispersion of composite particles Q was used instead of the dispersion of composite particles P.

そして、実施例a1で作製したものと同じ第1セパレータ層と第3セパレータ層との積層体の、第1セパレータ層の表面に、前記の第2セパレータ層形成用スラリーを塗布し、乾燥して、厚みが3μmの第2セパレータ層を形成して、PP層/HDPE層/PP層の3層構造の微多孔膜からなる第1セパレータ層の片面に、複合粒子Qを含有する第2セパレータ層を有し、他面に、無機フィラーであるベーマイトを含有する第3セパレータ層を有するセパレータa4を得た。このセパレータa4の溶融充填率を計算した結果、16.3%であった。また、第2セパレータ層においては、複合粒子Qの含有率が97体積%であり、有機バインダの含有率が3体積%であった。   And the said 2nd separator layer formation slurry is apply | coated to the surface of the 1st separator layer of the laminated body of the same 1st separator layer and 3rd separator layer as what was produced in Example a1, and it dries. And a second separator layer containing composite particles Q on one side of the first separator layer formed of a microporous film having a three-layer structure of PP layer / HDPE layer / PP layer by forming a second separator layer having a thickness of 3 μm A separator a4 having a third separator layer containing boehmite as an inorganic filler on the other surface was obtained. As a result of calculating the melt filling rate of this separator a4, it was 16.3%. In the second separator layer, the content of the composite particles Q was 97% by volume, and the content of the organic binder was 3% by volume.

比較例b1
固形分含量を30質量%に変更した以外は、実施例a1と同様にして第3セパレータ層形成用スラリーを調製した。
Comparative Example b1
A third separator layer forming slurry was prepared in the same manner as in Example a1, except that the solid content was changed to 30% by mass.

実施例a1で用いたものと同じPP層/HDPE層/PP層の3層構造の微多孔膜の片面にコロナ放電処理を施した。そして、この微多孔膜を第1セパレータ層として、そのコロナ放電処理面に前記の第3セパレータ層形成用スラリーを塗布し、乾燥して、厚みが5μmの第3セパレータ層を形成して、PP層/HDPE層/PP層の3層構造の微多孔膜からなる第1セパレータ層の片面に、無機フィラーであるベーマイトを含有する第3セパレータ層を有するセパレータb1を作製した。   A corona discharge treatment was performed on one side of a microporous film having the same three-layer structure of PP layer / HDPE layer / PP layer as used in Example a1. Then, using the microporous membrane as a first separator layer, the third separator layer forming slurry is applied to the corona discharge treatment surface and dried to form a third separator layer having a thickness of 5 μm. A separator b1 having a third separator layer containing boehmite as an inorganic filler on one surface of a first separator layer composed of a microporous film having a three-layer structure of layer / HDPE layer / PP layer was produced.

比較例b2
固形分含量を25質量%に変更した以外は、実施例a1と同様にして第3セパレータ層形成用スラリーを調製した。
Comparative Example b2
A third separator layer forming slurry was prepared in the same manner as in Example a1, except that the solid content was changed to 25% by mass.

PP層/HDPE層/PP層が順次積層された3層構造の微多孔膜(第1セパレータ層、厚み:20μm、空孔率:52%)の片面にコロナ放電処理を施し、その処理面に、前記の第3セパレータ層形成用スラリーを塗布し、乾燥して、PP層/HDPE層/PP層の3層構造の微多孔膜からなる第1セパレータ層の片面に、無機フィラーであるベーマイトを含有し、厚みが5μmの第3セパレータ層を有するセパレータb2を作製した。   A corona discharge treatment is applied to one side of a microporous membrane (first separator layer, thickness: 20 μm, porosity: 52%) having a three-layer structure in which a PP layer / HDPE layer / PP layer are sequentially laminated. The third separator layer forming slurry is applied, dried, and boehmite, which is an inorganic filler, is applied to one side of the first separator layer made of a microporous film having a three-layer structure of PP layer / HDPE layer / PP layer. A separator b2 containing a third separator layer containing 5 μm in thickness was produced.

比較例b3
実施例a1で第1セパレータ層として使用したPP層/HDPE層/PP層が順次積層された3層構造の微多孔膜を、セパレータb3とした。
Comparative Example b3
The microporous membrane having a three-layer structure in which the PP layer / HDPE layer / PP layer used as the first separator layer in Example a1 was sequentially laminated was designated as a separator b3.

比較例b4
比較例b2で第1セパレータ層として使用したPP層/HDPE層/PP層が順次積層された3層構造の微多孔膜を、セパレータb4とした。
Comparative Example b4
A microporous membrane having a three-layer structure in which the PP layer / HDPE layer / PP layer used as the first separator layer in Comparative Example b2 was sequentially laminated was designated as a separator b4.

比較例b5
HDPE製の微多孔膜(単層の微多孔膜、厚み:16μm、空孔率:45%)を、セパレータb5とした。
Comparative Example b5
A HDPE microporous membrane (single-layer microporous membrane, thickness: 16 μm, porosity: 45%) was designated as separator b5.

比較例b6
第3セパレータ層の厚みを3μmに変更した以外は、実施例a1と同様にして第1セパレータ層と第3セパレータ層との積層体を作製した。
Comparative Example b6
Except having changed the thickness of the 3rd separator layer into 3 micrometers, it carried out similarly to Example a1, and produced the laminated body of the 1st separator layer and the 3rd separator layer.

無水マレイン酸変性PE(融点:113℃、140℃での溶融粘度:20mPa・s):97質量部と、バインダ(第3セパレータ層に使用したものと同じアクリレート共重合体):3質量部と、溶媒である水とを混合して、固形分含量が35質量%の第2セパレータ層形成用スラリーを調製した。   Maleic anhydride-modified PE (melting point: 113 ° C., melt viscosity at 140 ° C .: 20 mPa · s): 97 parts by mass, binder (the same acrylate copolymer used for the third separator layer): 3 parts by mass Then, water as a solvent was mixed to prepare a second separator layer forming slurry having a solid content of 35% by mass.

この第2セパレータ層形成用スラリーを、第1セパレータ層と第3セパレータ層との前記積層体の第1セパレータ層の表面に塗布し、乾燥して、厚みが2μmの第2セパレータ層を形成して、PP層/HDPE層/PP層の3層構造の微多孔膜からなる第1セパレータ層の片面に、変性PE粒子を含有する第2セパレータ層を有し、他面に、無機フィラーであるベーマイトを含有する第3セパレータ層を有するセパレータb6を得た。このセパレータb6の溶融充填率を計算した結果、10.2%であった。   This second separator layer forming slurry is applied to the surface of the first separator layer of the laminate of the first separator layer and the third separator layer and dried to form a second separator layer having a thickness of 2 μm. And having a second separator layer containing modified PE particles on one side of the first separator layer composed of a microporous film having a three-layer structure of PP layer / HDPE layer / PP layer, and an inorganic filler on the other side. A separator b6 having a third separator layer containing boehmite was obtained. As a result of calculating the melt filling rate of this separator b6, it was 10.2%.

比較例b7
第2セパレータ層の厚みを4μmに変更した以外は比較例b6と同様にして、PP層/HDPE層/PP層の3層構造の微多孔膜からなる第1セパレータ層の片面に、変性PE粒子を含有する第2セパレータ層を有し、他面に、無機フィラーであるベーマイトを含有する第3セパレータ層を有するセパレータb7を得た。このセパレータb7の溶融充填率を計算した結果、27.9%であった。
Comparative Example b7
Modified PE particles on one side of the first separator layer composed of a microporous film having a three-layer structure of PP layer / HDPE layer / PP layer in the same manner as in Comparative Example b6 except that the thickness of the second separator layer was changed to 4 μm. The separator b7 which has the 2nd separator layer containing this and has the 3rd separator layer containing the boehmite which is an inorganic filler on the other surface was obtained. As a result of calculating the melt filling rate of this separator b7, it was 27.9%.

比較例b8
固形分含量を30質量%に変更した以外は、実施例a1と同様にして第3セパレータ層形成用スラリーを調製した。
Comparative Example b8
A third separator layer forming slurry was prepared in the same manner as in Example a1, except that the solid content was changed to 30% by mass.

HDPE製の微多孔膜(第1セパレータ層、単層の微多孔膜、厚み:16μm、空孔率:45%)の両面にコロナ放電処理を施し、その片面に、前記の第3セパレータ層形成用スラリーを塗布し、乾燥して、第1セパレータ層の片面に厚みが3.5μmの第3セパレータ層を有する積層体を作製した。   The HDPE microporous membrane (first separator layer, single-layer microporous membrane, thickness: 16 μm, porosity: 45%) is subjected to corona discharge treatment, and the third separator layer is formed on one side. The slurry for coating was applied and dried to prepare a laminate having a third separator layer having a thickness of 3.5 μm on one side of the first separator layer.

無水マレイン酸変性PE(融点:120℃、140℃での溶融粘度:20000mPa・s):97質量部と、バインダ(第3セパレータ層に使用したものと同じアクリレート共重合体):3質量部と、溶媒である水とを混合して、固形分含量が25質量%の第2セパレータ層形成用スラリーを調製した。   Maleic anhydride-modified PE (melting point: 120 ° C., melt viscosity at 140 ° C .: 20000 mPa · s): 97 parts by mass, binder (the same acrylate copolymer used for the third separator layer): 3 parts by mass Then, water as a solvent was mixed to prepare a slurry for forming a second separator layer having a solid content of 25% by mass.

この第2セパレータ層形成用スラリーを、第1セパレータ層と第3セパレータ層との前記積層体の第1セパレータ層の表面に塗布し、乾燥して、厚みが3μmの第2セパレータ層を形成して、PP層/HDPE層/PP層の3層構造の微多孔膜からなる第1セパレータ層の片面に、変性PE粒子を含有する第2セパレータ層を有し、他面に、無機フィラーであるベーマイトを含有する第3セパレータ層を有するセパレータb8を得た。このセパレータb8の溶融充填率を計算した結果、24.8%であった。   This second separator layer forming slurry is applied to the surface of the first separator layer of the laminate of the first separator layer and the third separator layer and dried to form a second separator layer having a thickness of 3 μm. And having a second separator layer containing modified PE particles on one side of the first separator layer composed of a microporous film having a three-layer structure of PP layer / HDPE layer / PP layer, and an inorganic filler on the other side. A separator b8 having a third separator layer containing boehmite was obtained. As a result of calculating the melt filling rate of this separator b8, it was 24.8%.

実施例および比較例の各セパレータについて、下記の透気抵抗度測定および熱収縮率測定を行った。   About each separator of an Example and a comparative example, the following air permeability resistance measurement and the heat shrinkage rate measurement were performed.

(セパレータの透気抵抗度測定)
実施例および比較例の各セパレータについて、室温で保持したままの透気抵抗度(室温での透気抵抗度)と、110℃で30分保管した後に室温に戻した状態での透気抵抗度(110℃・30分保管後の透気抵抗度)とを測定した。これらの透気抵抗度は、前記の通り、JISP 8117に準拠した方法で測定した。
(Measurement of air resistance of separator)
About each separator of an Example and a comparative example, air permeability resistance (air permeability resistance at room temperature) kept at room temperature, and air resistance in a state where it was returned to room temperature after being stored at 110 ° C. for 30 minutes (Air permeability resistance after storage at 110 ° C. for 30 minutes) was measured. These air resistances were measured by a method based on JISP 8117 as described above.

(セパレータの熱収縮率測定)
実施例および比較例の各セパレータを、10cm×5cmのサイズに切り出して試験片を作製した。なお、この試験片では、10cmとする方向(長手方向)を、セパレータに係る微多孔膜の長手方向(微多孔膜の製造時の延伸方向)と平行にした。各試験片を150℃に調整した恒温槽内に入れ、30分後に取り出して熱収縮の度合いを測定した。
(Measurement of thermal shrinkage of separator)
Each separator of the example and the comparative example was cut into a size of 10 cm × 5 cm to prepare a test piece. In this test piece, the direction of 10 cm (longitudinal direction) was made parallel to the longitudinal direction of the microporous membrane according to the separator (stretching direction during the production of the microporous membrane). Each test piece was put in a thermostat adjusted to 150 ° C., taken out after 30 minutes, and the degree of heat shrinkage was measured.

また、実施例a2および比較例b3の各セパレータについて、電極で挟んで非水電解液に浸漬した状態で加熱した際の抵抗変化の測定を、下記の方法で行った。   Moreover, about each separator of Example a2 and Comparative Example b3, the resistance change at the time of heating in the state immersed in the non-aqueous electrolyte between electrodes was performed by the following method.

(セパレータの抵抗変化の測定)
電極としてアルミニウム箔と銅箔とを使用し、これらの間に各セパレータを挟んだ積層体を耐圧容器(10気圧)の中に入れ、非水電解液(エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートとの体積比2:4:4の混合溶媒に、LiPFを1.2mol/lの濃度で溶解させた溶液)を耐圧容器に満たして密閉した。また、内側の電極に接続した端子を耐圧容器の外側に引き出して、電極間の抵抗を測定できるようにし、更に、セパレータの箇所に熱電対の先端が配置されるように温度計を設置した。そして、耐圧容器を恒温槽の中に入れ、1時間当たり100℃の速度で昇温させて、電極に挟まれたセパレータの抵抗値と温度とをモニタリングした。
(Measurement of resistance change of separator)
Aluminum foil and copper foil are used as electrodes, and a laminate with each separator sandwiched between them is placed in a pressure vessel (10 atm), and a non-aqueous electrolyte (ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate and A solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1.2 mol / l in a mixed solvent having a volume ratio of 2: 4: 4 was filled in a pressure vessel and sealed. A terminal connected to the inner electrode was pulled out of the pressure vessel so that the resistance between the electrodes could be measured, and a thermometer was installed so that the tip of the thermocouple was placed at the separator. Then, the pressure vessel was placed in a thermostatic bath, the temperature was raised at a rate of 100 ° C. per hour, and the resistance value and temperature of the separator sandwiched between the electrodes were monitored.

実施例および比較例の各セパレータの構成を表1に示し、各セパレータの透気抵抗度測定および熱収縮率測定の結果を表2に示す。表1における「溶融粘度」は、140℃での溶融粘度を意味している。また、表2の「110℃・30分保管後の透気抵抗度」の欄における「測定不能」とは、セパレータを装置に設置して測定を開始しても、内筒が殆ど動かず、計測が開始されなかったことを意味している。   Table 1 shows the configuration of each separator in Examples and Comparative Examples, and Table 2 shows the results of measurement of air resistance and thermal shrinkage of each separator. The “melt viscosity” in Table 1 means the melt viscosity at 140 ° C. In addition, in Table 2, “Impossible to measure” in the column of “Air resistance after storage at 110 ° C. for 30 minutes” means that even when the separator is installed in the apparatus and measurement is started, the inner cylinder hardly moves. This means that measurement has not started.

表2に示す通り、熱可塑性樹脂(A)を主体とする第1セパレータ層と、熱可塑性樹脂(B)および樹脂(C)を含む複合粒子を含有する第2セパレータ層とを有する実施例a1〜a4のセパレータは、室温での透気抵抗度に比べて、110℃・30分保管後の透気抵抗度が増大しており、110℃といった比較的低い温度でシャットダウンが開始していることが判明した。特に、実施例a3のセパレータでは、110℃・30分保管後の透気抵抗度が測定不能であり、セパレータの空孔の閉塞がかなり進行して、シャットダウンが良好に発現したことが分かる。   As shown in Table 2, Example a1 having a first separator layer mainly composed of the thermoplastic resin (A) and a second separator layer containing composite particles containing the thermoplastic resin (B) and the resin (C). The separator of ~ a4 has an increase in air resistance after storage at 110 ° C for 30 minutes compared to the air resistance at room temperature, and shutdown has started at a relatively low temperature such as 110 ° C. There was found. In particular, in the separator of Example a3, the air permeability resistance after storage at 110 ° C. for 30 minutes is not measurable, and it can be seen that the closure of the pores of the separator has progressed considerably and the shutdown has been well developed.

一方、第2セパレータ層を有しない比較例b1〜b5のセパレータは、室温での透気抵抗度と110℃・30分保管後の透気抵抗度の差が小さく、シャットダウンの開始が殆ど認められなかった。   On the other hand, in the separators of Comparative Examples b1 to b5 having no second separator layer, the difference between the air resistance at room temperature and the air resistance after storage at 110 ° C. for 30 minutes is small, and the start of shutdown is almost recognized. There wasn't.

また、第2セパレータ層を有するもののうち、特に、実施例a1〜a3のセパレータと、これらのセパレータが含有する複合粒子に係る熱可塑性樹脂(B)と同じ溶融粘度の熱可塑性樹脂で構成された樹脂粒子を含有する比較例b6および比較例b7のセパレータとを比較すると、実施例a1〜a3のセパレータの方が、比較例b6および比較例b7のセパレータよりも室温での透気抵抗度が小さく、樹脂粒子を含有するセパレータ層の形成による透気抵抗度の増大を、複合粒子の使用によって抑制できていた。   In addition, among those having the second separator layer, the separators of Examples a1 to a3 and the thermoplastic resin having the same melt viscosity as the thermoplastic resin (B) related to the composite particles contained in these separators were used. When the separators of Comparative Examples b6 and b7 containing resin particles are compared, the separators of Examples a1 to a3 have lower air resistance at room temperature than the separators of Comparative Examples b6 and b7. The increase in the air resistance due to the formation of the separator layer containing the resin particles could be suppressed by using the composite particles.

なお、実施例a4のセパレータと、これらのセパレータが含有する複合粒子に係る熱可塑性樹脂(B)と同じ種類(溶融粘度)で構成された樹脂粒子を含有する比較例b8のセパレータとを比較した場合でも、実施例a4のセパレータの方が、比較例b8のセパレータよりも室温での透気抵抗度が小さかった。よって、実施例a4のセパレータにおいても、実施例a1〜a3のセパレータと同様に、樹脂粒子を含有するセパレータ層の形成による透気抵抗度の増大を、複合粒子の使用によって抑制できていた。   In addition, the separator of Example a4 was compared with the separator of Comparative Example b8 containing resin particles composed of the same type (melt viscosity) as the thermoplastic resin (B) related to the composite particles contained in these separators. Even in the case, the separator of Example a4 had a lower air resistance at room temperature than the separator of Comparative Example b8. Therefore, also in the separator of Example a4, like the separators of Examples a1 to a3, the increase in the air resistance due to the formation of the separator layer containing the resin particles could be suppressed by using the composite particles.

また、実施例a1〜a4のセパレータは、耐熱温度が高い第3セパレータ層も有しており、これにより、150℃での熱収縮率が小さかった。よって、これらのセパレータであれば、内部温度が上昇しても、正極と負極との接触による内部短絡が生じ難く、より安全性に優れた電気化学素子を構成できるといえる。   Moreover, the separator of Examples a1-a4 also has the 3rd separator layer with high heat-resistant temperature, and, thereby, the thermal contraction rate in 150 degreeC was small. Therefore, with these separators, it can be said that even if the internal temperature rises, an internal short circuit due to contact between the positive electrode and the negative electrode hardly occurs, and an electrochemical device with higher safety can be configured.

更に、実施例a2および比較例b3の各セパレータにおける抵抗変化の測定結果を表すグラフを、それぞれ、図4および図5に示す。これらのグラフでは、横軸に温度を、縦軸に抵抗値を、それぞれ示している。   Furthermore, the graph showing the measurement result of the resistance change in each separator of Example a2 and Comparative Example b3 is shown in FIGS. 4 and 5, respectively. In these graphs, the horizontal axis represents temperature, and the vertical axis represents resistance value.

図4に示すように、実施例a2のセパレータa2では、シャットダウンに相当する抵抗値の上昇が100℃付近で始まり、110℃付近で一段階目の抵抗値上昇が飽和に達していた。そして、二段階目の抵抗値上昇が120℃付近で始まり、130℃付近で飽和に達していた。   As shown in FIG. 4, in the separator a <b> 2 of Example a <b> 2, the resistance value increase corresponding to the shutdown started near 100 ° C., and the first-stage resistance value increase reached saturation near 110 ° C. The second-stage resistance value increase started at around 120 ° C. and reached saturation at around 130 ° C.

これに対し、図5に示すように、第2セパレータ層(および第3セパレータ層)を有しない比較例b3のセパレータb3では、抵抗値の上昇が飽和した温度が128℃付近であり、実施例a2のセパレータa2における一段階目の抵抗値上昇の飽和温度(シャットダウン温度)よりも上回っていた。   On the other hand, as shown in FIG. 5, in the separator b3 of the comparative example b3 that does not have the second separator layer (and the third separator layer), the temperature at which the increase in the resistance value is saturated is around 128 ° C. It was higher than the saturation temperature (shutdown temperature) of the first-stage resistance increase in the separator a2 of a2.

これらの結果からも、熱可塑性樹脂(B)と樹脂(C)とを含む複合粒子を含有する第2セパレータ層を有する実施例a2のセパレータa2は、第2セパレータ層を有しない比較例b3のセパレータb3に比べて低温でのシャットダウンが可能であることが判明した。   Also from these results, the separator a2 of Example a2 having the second separator layer containing the composite particles containing the thermoplastic resin (B) and the resin (C) is the same as that of Comparative Example b3 having no second separator layer. It was found that shutdown at a lower temperature is possible compared to the separator b3.

<リチウムイオン二次電池(電気化学素子)の作製例>
実施例A1
負極活物質である黒鉛:95質量部と、バインダであるPVDF:5質量部とを、NMPを溶剤として均一になるように混合して負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを、集電体となる厚さ10μmの銅箔の両面に、塗布長が630mmになるように間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、全厚が131μmになるように負極合剤層の厚みを調整し、幅56mmになるように切断して、長さ650mm、幅56mmの負極を作製した。更に、この負極の銅箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
<Example of production of lithium ion secondary battery (electrochemical element)>
Example A1
A negative electrode mixture-containing paste was prepared by mixing 95 parts by mass of graphite as a negative electrode active material and 5 parts by mass of PVDF as a binder so as to be uniform using NMP as a solvent. This negative electrode mixture-containing paste is intermittently applied on both sides of a 10 μm thick copper foil serving as a current collector to a coating length of 630 mm, dried, and calendered to a total thickness of 131 μm. The thickness of the negative electrode mixture layer was adjusted so that the width was 56 mm, and a negative electrode having a length of 650 mm and a width of 56 mm was produced. Further, a tab was welded to the exposed portion of the copper foil of the negative electrode to form a lead portion.

正極活物質であるLiCoO:85質量部、導電助剤であるアセチレンブラック:10質量部、およびバインダであるPVDF:5質量部を、NMPを溶剤として均一になるように混合して、正極合剤含有ペーストを調製した。このペーストを、集電体となる厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、全厚が125μmになるように正極合剤層の厚みを調整し、幅54mmになるように切断して、長さ610mm、幅54mmの正極を作製した。更に、この正極のアルミニウム箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。 The positive electrode active material LiCoO 2 : 85 parts by mass, the conductive auxiliary agent acetylene black: 10 parts by mass, and the binder PVDF: 5 parts by mass are mixed uniformly using NMP as a solvent. An agent-containing paste was prepared. This paste was applied to both sides of a 20 μm thick aluminum foil serving as a current collector, dried, and then subjected to calendering to adjust the thickness of the positive electrode mixture layer so that the total thickness was 125 μm. A positive electrode having a length of 610 mm and a width of 54 mm was produced by cutting to 54 mm. Further, a tab was welded to the exposed portion of the aluminum foil of the positive electrode to form a lead portion.

前記の正極と前記の負極とを、実施例a1で作製したセパレータa1を介在させつつ重ね、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。なお、この巻回電極体では、セパレータの第2セパレータ層が負極と対向するようにした。この巻回電極体を18650仕様の電池容器内に装填した。また、非水電解液(エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートを体積比3:7で混合した溶媒にLiPFを1mol/Lの濃度で溶解させた溶液)を電池容器内に注入した後、封止を行って、図6に示す構造のリチウムイオン二次電池A1を得た。 The positive electrode and the negative electrode were overlapped with the separator a1 prepared in Example a1 interposed, and wound in a spiral shape to prepare a wound electrode body. In this wound electrode body, the second separator layer of the separator was made to face the negative electrode. This wound electrode body was loaded into a battery container of 18650 specifications. Further, after injecting a nonaqueous electrolytic solution (a solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L in a solvent in which ethylene carbonate and propylene carbonate are mixed at a volume ratio of 3: 7) into a battery container, sealing is performed. Thus, a lithium ion secondary battery A1 having the structure shown in FIG. 6 was obtained.

ここで、図6に示す電池について説明すると、図6に示すリチウムイオン二次電池では、正極101と負極102とがセパレータ103を介して渦巻状に巻回され、巻回電極体として非水電解液104と共に電池容器105内に収容されている。なお、図6では、繁雑化を避けるため、正極101や負極102の作製にあたって使用した集電体などは図示しておらず、セパレータの各層も示していない。   Here, the battery shown in FIG. 6 will be described. In the lithium ion secondary battery shown in FIG. 6, the positive electrode 101 and the negative electrode 102 are spirally wound via the separator 103, and non-aqueous electrolysis is used as the wound electrode body. It is accommodated in the battery container 105 together with the liquid 104. Note that in FIG. 6, in order to avoid complication, the current collectors used for manufacturing the positive electrode 101 and the negative electrode 102 are not illustrated, and each layer of the separator is not illustrated.

電池容器105はステンレス鋼製で、その底部には前記巻回電極体の挿入に先立って、PPからなる絶縁体106が配置されている。封口板107は、アルミニウム製で円板状をしていて、その中央部に薄肉部107aが設けられ、かつ前記薄肉部107aの周囲に電池内圧を防爆弁109に作用させるための圧力導入口107bとしての孔が設けられている。そして、この薄肉部107aの上面に防爆弁109の突出部109aが溶接され、溶接部分111を構成している。なお、前記の封口板107に設けた薄肉部107aや防爆弁109の突出部109aなどは、図面上での理解がしやすいように、切断面のみを図示しており、切断面後方の輪郭は図示を省略している。また、封口板107の薄肉部107aと防爆弁109の突出部109aの溶接部分111も、図面上での理解が容易なように、実際よりは誇張した状態に図示している。   The battery container 105 is made of stainless steel, and an insulator 106 made of PP is disposed at the bottom of the battery container 105 prior to the insertion of the wound electrode body. The sealing plate 107 is made of aluminum and has a disk shape. A thin portion 107a is provided at the center of the sealing plate 107, and a pressure introduction port 107b for allowing the internal pressure of the battery to act on the explosion-proof valve 109 around the thin portion 107a. As a hole. And the protrusion part 109a of the explosion-proof valve 109 is welded to the upper surface of this thin part 107a, and the welding part 111 is comprised. The thin-walled portion 107a provided on the sealing plate 107, the protruding portion 109a of the explosion-proof valve 109, etc., only show a cut surface for easy understanding on the drawing, and the contour behind the cut surface is The illustration is omitted. In addition, the welded portion 111 of the thin-walled portion 107a of the sealing plate 107 and the protruding portion 109a of the explosion-proof valve 109 is also shown in an exaggerated state for the sake of easy understanding on the drawing.

端子板108は、圧延鋼製で表面にニッケルメッキが施され、周縁部が鍔状になった帽子状をしており、この端子板108にはガス排出口108aが設けられている。防爆弁109は、アルミニウム製で円板状をしており、その中央部には発電要素側(図7では、下側)に先端部を有する突出部109aが設けられ、かつ薄肉部109bが設けられ、前記突出部109aの下面が、前記のように、封口板107の薄肉部107aの上面に溶接され、溶接部分111を構成している。絶縁パッキング110は、PP製で環状をしており、封口板107の周縁部の上部に配置され、その上部に防爆弁109が配置していて、封口板107と防爆弁109とを絶縁するとともに、両者の間から非水電解液が漏れないように両者の間隙を封止している。環状ガスケット112はPP製で、リード体113はアルミニウム製で、前記封口板107と正極101とを接続し、巻回電極体の上部には絶縁体114が配置され、負極102と電池容器105の底部とはニッケル製のリード体115で接続されている。   The terminal plate 108 is made of rolled steel, has a nickel-plated surface, and has a hat shape with a peripheral edge portion. The terminal plate 108 is provided with a gas discharge port 108a. The explosion-proof valve 109 is made of aluminum and has a disk shape. A projection 109a having a tip portion is provided on the power generation element side (lower side in FIG. 7) at the center thereof, and a thin-walled portion 109b is provided. As described above, the lower surface of the protruding portion 109a is welded to the upper surface of the thin portion 107a of the sealing plate 107 to constitute the welded portion 111. The insulating packing 110 is made of PP and has an annular shape. The insulating packing 110 is disposed at the upper portion of the peripheral edge of the sealing plate 107, and the explosion-proof valve 109 is disposed on the upper portion thereof, and insulates the sealing plate 107 and the explosion-proof valve 109. The gap between the two is sealed so that the non-aqueous electrolyte does not leak between the two. The annular gasket 112 is made of PP, the lead body 113 is made of aluminum, the sealing plate 107 and the positive electrode 101 are connected to each other, an insulator 114 is disposed on the upper part of the wound electrode body, and the negative electrode 102 and the battery container 105 are The bottom is connected by a lead body 115 made of nickel.

このリチウムイオン二次電池においては、封口板107の薄肉部107aと防爆弁109の突出部109aとが溶接部分111で接触し、防爆弁109の周縁部と端子板108の周縁部とが接触し、正極101と封口板107とは正極側のリード体113で接続されているので、通常の状態では、正極101と端子板108とはリード体113、封口板107、防爆弁109およびそれらの溶接部分111によって電気的接続が得られ、電路として正常に機能する。   In this lithium ion secondary battery, the thin portion 107a of the sealing plate 107 and the protruding portion 109a of the explosion-proof valve 109 are in contact with each other at the welded portion 111, and the peripheral portion of the explosion-proof valve 109 and the peripheral portion of the terminal plate 108 are in contact. Since the positive electrode 101 and the sealing plate 107 are connected by the positive electrode side lead body 113, in the normal state, the positive electrode 101 and the terminal plate 108 are the lead body 113, the sealing plate 107, the explosion-proof valve 109, and their welding. An electrical connection is obtained by the portion 111 and functions normally as an electric circuit.

そして、電池が高温に曝されるなど、電池に異常事態が起こり、電池内部にガスが発生して電池の内圧が上昇した場合には、その内圧上昇により、防爆弁109の中央部が内圧方向(図7では、上側の方向)に変形し、それに伴って溶接部分111で一体化されている薄肉部107aに剪断力が働いて該薄肉部107aが破断するか、または防爆弁109の突出部109aと封口板107の薄肉部107aとの溶接部分111が剥離した後、この防爆弁109に設けられている薄肉部109bが開裂してガスを端子板108のガス排出口108aから電池外部に排出させて電池の破裂を防止することができるように設計されている。   When an abnormal situation occurs in the battery, such as exposure of the battery to a high temperature, and gas is generated inside the battery and the internal pressure of the battery increases, the central portion of the explosion-proof valve 109 increases in the internal pressure direction due to the increase in internal pressure. (The upper direction in FIG. 7) is deformed, and accordingly, the thin portion 107a integrated with the welded portion 111 is subjected to a shearing force to break the thin portion 107a, or the protruding portion of the explosion-proof valve 109. After the welded portion 111 between the 109a and the thin portion 107a of the sealing plate 107 is peeled off, the thin portion 109b provided on the explosion-proof valve 109 is cleaved to discharge the gas from the gas discharge port 108a of the terminal plate 108 to the outside of the battery. It is designed to prevent the battery from bursting.

実施例A2
セパレータを実施例a2で作製したセパレータa2に変更した以外は、実施例A1と同様にしてリチウムイオン二次電池A2を作製した。
Example A2
A lithium ion secondary battery A2 was produced in the same manner as in Example A1, except that the separator was changed to the separator a2 produced in Example a2.

実施例A3
セパレータを実施例a3で作製したセパレータa3に変更した以外は、実施例A1と同様にしてリチウムイオン二次電池A3を作製した。
Example A3
A lithium ion secondary battery A3 was produced in the same manner as in Example A1, except that the separator was changed to the separator a3 produced in Example a3.

実施例A4
セパレータを実施例a4で作製したセパレータa4に変更した以外は、実施例A1と同様にしてリチウムイオン二次電池A4を作製した。
Example A4
A lithium ion secondary battery A4 was produced in the same manner as in Example A1, except that the separator was changed to the separator a4 produced in Example a4.

比較例B1
セパレータを比較例b1で作製したセパレータb1に変更した以外は、実施例A1と同様にしてリチウムイオン二次電池B1を作製した。
Comparative Example B1
A lithium ion secondary battery B1 was produced in the same manner as in Example A1, except that the separator was changed to the separator b1 produced in Comparative Example b1.

比較例B2
セパレータを比較例b2で作製したセパレータb2に変更した以外は、実施例A1と同様にしてリチウムイオン二次電池B2を作製した。
Comparative Example B2
A lithium ion secondary battery B2 was produced in the same manner as in Example A1, except that the separator was changed to the separator b2 produced in Comparative Example b2.

比較例B3
セパレータを比較例b3で作製したセパレータb3に変更した以外は、実施例A1と同様にしてリチウムイオン二次電池B3を作製した。
Comparative Example B3
A lithium ion secondary battery B3 was produced in the same manner as in Example A1, except that the separator was changed to the separator b3 produced in Comparative Example b3.

比較例B4
セパレータを比較例b4で作製したセパレータb4に変更した以外は、実施例A1と同様にしてリチウムイオン二次電池B4を作製した。
Comparative Example B4
A lithium ion secondary battery B4 was produced in the same manner as in Example A1, except that the separator was changed to the separator b4 produced in Comparative Example b4.

比較例B5
セパレータを比較例b5で作製したセパレータb5に変更した以外は、実施例A1と同様にしてリチウムイオン二次電池B5を作製した。
Comparative Example B5
A lithium ion secondary battery B5 was produced in the same manner as in Example A1, except that the separator was changed to the separator b5 produced in Comparative Example b5.

比較例B6
セパレータを比較例b6で作製したセパレータb6に変更した以外は、実施例A1と同様にしてリチウムイオン二次電池B6を作製した。
Comparative Example B6
A lithium ion secondary battery B6 was produced in the same manner as in Example A1, except that the separator was changed to the separator b6 produced in Comparative Example b6.

比較例B7
セパレータを比較例b7で作製したセパレータb7に変更した以外は、実施例A1と同様にしてリチウムイオン二次電池B7を作製した。
Comparative Example B7
A lithium ion secondary battery B7 was produced in the same manner as in Example A1, except that the separator was changed to the separator b7 produced in Comparative Example b7.

比較例B8
セパレータを比較例b8で作製したセパレータb8に変更した以外は、実施例A1と同様にしてリチウムイオン二次電池B8を作製した。
Comparative Example B8
A lithium ion secondary battery B8 was produced in the same manner as in Example A1, except that the separator was changed to the separator b8 produced in Comparative Example b8.

実施例および比較例の各リチウムイオン二次電池について、下記の過充電試験を行った。この結果を表3に示す。   The following overcharge tests were conducted on the lithium ion secondary batteries of Examples and Comparative Examples. The results are shown in Table 3.

(過充電試験)
実施例および比較例の各リチウムイオン二次電池について、1Cの電流値で4.2Vになるまで定電流充電し、引き続いて4.2Vで電流値が0.05Cになるまで定電圧充電を行って、満充電状態とした。その後の各電池について、2Cの電流値で8.4Vになるまで定電流充電し、引き続いて8.4Vで定電圧充電を行って、過充電状態とした。この過充電状態とする過程での各電池の外部温度をモニタリングして、最高値(ピーク温度)を測定した。
(Overcharge test)
About each lithium ion secondary battery of an Example and a comparative example, it carried out constant current charge until it became 4.2V with the electric current value of 1C, and then performed constant voltage charging until the electric current value became 0.05C with 4.2V. And fully charged. Each of the batteries thereafter was charged at a constant current until the current value of 2C reached 8.4 V, and then charged at a constant voltage of 8.4 V to obtain an overcharged state. The maximum temperature (peak temperature) was measured by monitoring the external temperature of each battery in the process of overcharging.

過充電試験によって電池の外部温度は徐々に上昇するが、表3に示す通り、熱可塑性樹脂(B)と樹脂(C)とを含む複合粒子を含有する第2セパレータ層を有するセパレータを使用した実施例A1〜A4のリチウムイオン二次電池は、熱可塑性樹脂(B)のみで構成された樹脂粒子を含有するセパレータ層を有するセパレータを使用した比較例B6〜B8の電池と同様に、第2セパレータ層を有しないセパレータを使用した比較例B1〜B5の電池よりもピーク温度が低く、更なる発熱が抑制されており、良好な安全性を有していた。   Although the external temperature of the battery gradually increased by the overcharge test, as shown in Table 3, a separator having a second separator layer containing composite particles containing the thermoplastic resin (B) and the resin (C) was used. The lithium ion secondary batteries of Examples A1 to A4 are the same as the batteries of Comparative Examples B6 to B8 using separators having separator layers containing resin particles composed only of the thermoplastic resin (B). The peak temperature was lower than the batteries of Comparative Examples B1 to B5 using a separator having no separator layer, further heat generation was suppressed, and the battery had good safety.

10 第1セパレータ層
11 ポリプロピレン層
12 ポリエチレン層
20 第2セパレータ層
30 第3セパレータ層
101 正極
102 負極
103 セパレータ
104 非水電解液
105 電池容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 1st separator layer 11 Polypropylene layer 12 Polyethylene layer 20 2nd separator layer 30 3rd separator layer 101 Positive electrode 102 Negative electrode 103 Separator 104 Non-aqueous electrolyte 105 Battery container

Claims (11)

融点が125〜170℃の熱可塑性樹脂(A)を主体とする微多孔性の第1セパレータ層、
融点が80〜140℃であって、前記熱可塑性樹脂(A)よりも低い温度で溶融する熱可塑性樹脂(B)と、融点が100〜170℃であって、前記熱可塑性樹脂(B)よりも高い温度で溶融する樹脂(C)とを含む複合粒子を含有する第2セパレータ層、並びに
前記第1セパレータ層および前記第2セパレータ層よりも高い耐熱温度を有する第3セパレータ層を有し、
前記複合粒子が、前記熱可塑性樹脂(B)および前記樹脂(C)のうちのいずれか一方がコアを形成し、他方がシェルを形成しているコアシェル構造を有することを特徴とする電気化学素子用セパレータ。
A microporous first separator layer mainly composed of a thermoplastic resin (A) having a melting point of 125 to 170 ° C. ,
A thermoplastic resin (B) that has a melting point of 80 to 140 ° C. and melts at a temperature lower than that of the thermoplastic resin (A), and a melting point of 100 to 170 ° C., which is higher than the thermoplastic resin (B). second separator layer containing composite particles comprising a resin which melts (C) even at high temperatures, as well as
Have a third separator layer having a higher heat resistance temperature than the first separator layer and the second separator layer,
The composite particles, electrochemical, characterized in that either one of the thermoplastic resin (B) and the resin (C) forms a core and the other to have a core-shell structure forming the shell Element separator.
前記熱可塑性樹脂(B)の140℃における溶融粘度が、5〜100000mPa・sである請求項1に記載の電気化学素子用セパレータ。   The separator for an electrochemical element according to claim 1, wherein the thermoplastic resin (B) has a melt viscosity at 140 ° C. of 5 to 100,000 mPa · s. 前記第1セパレータ層の一方の面に前記第2セパレータ層が配置され、他方の面に前記第3セパレータ層が配置されている請求項1または2に記載の電気化学素子用セパレータ。 The separator for an electrochemical element according to claim 1 or 2 , wherein the second separator layer is disposed on one surface of the first separator layer, and the third separator layer is disposed on the other surface. 前記第2セパレータ層の、前記第1セパレータ層に対する140℃での溶融充填率が、3〜200%である請求項1〜3のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータ。 The separator for an electrochemical element according to any one of claims 1 to 3 , wherein a melt filling rate of the second separator layer at 140 ° C with respect to the first separator layer is 3 to 200%. 前記第1セパレータ層は、前記熱可塑性樹脂(A)として、融点が異なる2種以上の熱可塑性樹脂を含有している請求項1〜のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータ。 The said 1st separator layer is a separator for electrochemical elements in any one of Claims 1-4 containing 2 or more types of thermoplastic resins from which melting | fusing point differs as said thermoplastic resin (A). 前記第2セパレータ層が有する前記複合粒子は、前記熱可塑性樹脂(B)として、ポリエチレンまたは変性ポリエチレンを含有し、かつ前記樹脂(C)として、ポリプロピレンまたは変性ポリプロピレンを含有している請求項1〜のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータ。 The composite particles of the second separator layer contain polyethylene or modified polyethylene as the thermoplastic resin (B), and contain polypropylene or modified polypropylene as the resin (C). The separator for electrochemical elements according to any one of 5 . 前記第3セパレータ層は、無機フィラーを含有している請求項1〜6のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータ。 The separator for an electrochemical element according to any one of claims 1 to 6, wherein the third separator layer contains an inorganic filler. 前記第3セパレータ層は、前記無機フィラーとして、水酸化アルミニウム、ベーマイト、アルミナおよびシリカよりなる群から選択される少なくとも1種を含有している請求項に記載の電気化学素子用セパレータ。 The separator for an electrochemical element according to claim 7 , wherein the third separator layer contains at least one selected from the group consisting of aluminum hydroxide, boehmite, alumina, and silica as the inorganic filler. 正極、負極、セパレータおよび非水電解液を有する電気化学素子であって、
前記セパレータが、請求項1〜のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータであることを特徴とする電気化学素子。
An electrochemical element having a positive electrode, a negative electrode, a separator and a non-aqueous electrolyte,
The said separator is an electrochemical element separator in any one of Claims 1-8 , The electrochemical element characterized by the above-mentioned.
前記セパレータにおける前記第2セパレータ層が、前記負極と対向している請求項に記載の電気化学素子。 The electrochemical device according to claim 9 , wherein the second separator layer in the separator faces the negative electrode. 前記セパレータが、前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方と一体化している請求項または1に記載の電気化学素子。
The separator, the positive electrode and at least one electrochemical device according to claim 9 or 1 0 is integral of the negative electrode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6834127B2 (en) * 2015-11-30 2021-02-24 日本ゼオン株式会社 A method for forming a functional layer for a non-aqueous secondary battery and a method for manufacturing a non-aqueous secondary battery
JP2017212040A (en) * 2016-05-23 2017-11-30 オートモーティブエナジーサプライ株式会社 Lithium ion secondary battery
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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4827117B2 (en) * 2004-11-11 2011-11-30 日立マクセルエナジー株式会社 Nonaqueous battery and manufacturing method thereof
JP2006331759A (en) * 2005-05-25 2006-12-07 Tomoegawa Paper Co Ltd Separator for electronic component and method of manufacturing the same
EP1965454B1 (en) * 2005-12-08 2019-12-25 Maxell Holdings, Ltd. Separator for electrochemical device and method for producing same, and electrochemical device and method for manufacturing same
JP5611505B2 (en) * 2006-03-29 2014-10-22 日立マクセル株式会社 Battery separator and lithium secondary battery
KR20120025619A (en) * 2007-05-10 2012-03-15 히다치 막셀 에너지 가부시키가이샤 Electrochemical element
JP5225173B2 (en) * 2009-03-30 2013-07-03 三菱製紙株式会社 Separator for lithium ion secondary battery

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