JPWO2010134501A1 - Porous membrane and secondary battery - Google Patents

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Abstract

本発明は、非導電性粒子及びグラフトポリマーを含んでなる多孔膜、及び非導電性粒子、グラフトポリマー及び溶媒を含む多孔膜スラリー、並びに結着剤及び電極活物質を含んでなる電極合剤層が、集電体に付着してなり、かつ電極合剤層の表面に前記多孔膜が積層されてなる二次電池用電極である。本発明によって、電気的短絡の防止及び熱的収縮抑制効果を高度に保ちつつ、非導電性粒子の高い分散性と適度な電解液保持性を有し多孔膜層導入による高い高温特性と高いレート特性を示す多孔膜が提供される。The present invention relates to a porous film comprising non-conductive particles and a graft polymer, and a porous film slurry comprising non-conductive particles, a graft polymer and a solvent, and an electrode mixture layer comprising a binder and an electrode active material Is an electrode for a secondary battery that is attached to a current collector and in which the porous film is laminated on the surface of the electrode mixture layer. The present invention has a high dispersibility of non-conductive particles and moderate electrolyte retention while maintaining a high level of electrical short-circuit prevention and thermal shrinkage suppression effects, and high temperature characteristics and a high rate by introducing a porous membrane layer. A porous membrane exhibiting properties is provided.

Description

本発明は、多孔膜に関し、さらに詳しくはリチウムイオン二次電池などに用いられる、高いレート特性を有する多孔膜に関する。また本発明は、かかる多孔膜を有する二次電池に関する。   The present invention relates to a porous membrane, and more particularly to a porous membrane having high rate characteristics used for a lithium ion secondary battery or the like. The present invention also relates to a secondary battery having such a porous film.

実用化されている電池の中でも、リチウムイオン二次電池は最も高いエネルギー密度を示し、特に小型エレクトロニクス用に多く使用されている。また、小型用途に加えて自動車用途への展開も期待されている。その中で、リチウムイオン二次電池の高容量化・長寿命化と、安全性のさらなる向上が要望されている。   Among batteries in practical use, lithium ion secondary batteries exhibit the highest energy density, and are often used particularly for small electronics. In addition to small-sized applications, it is also expected to expand to automotive applications. Among them, there is a demand for higher capacity and longer life of lithium ion secondary batteries and further improvement of safety.

リチウムイオン二次電池には、一般に正極と負極との間の短絡を防ぐ為にポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系の有機セパレーターが用いられている。ポリオレフィン系の有機セパレーターは200℃以下で溶融する物性を有している為、内部及びまたは外部の刺激により電池が高温になる場合、収縮や溶融などの体積変化がおこり、その結果、正極及び負極の短絡、電気エネルギーの放出などにより爆発などが起こる恐れがある。   Lithium ion secondary batteries generally use polyolefin-based organic separators such as polyethylene and polypropylene in order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode. Since polyolefin-based organic separators have physical properties that melt at 200 ° C. or lower, volume changes such as shrinkage and melting occur when the battery becomes hot due to internal and / or external stimuli. As a result, positive and negative electrodes There is a risk of explosion due to short circuit of the battery or release of electrical energy.

そこで、このような問題を解決するため、ポリエチレン系有機セパレーター上又は電極上に無機粒子などの非導電性粒子を含有する層を積層することが提案されている。
例えば、特許文献1では、無機粒子であるBaTiO粉末を、結着剤であるポリビニリデンフルオライドークロロトリフルオロエチレン共重合体高分子化合物(PVDF−CTFE)とともに分散媒に分散してスラリー化し、これを有機セパレーターであるポリエチレンテレフタレート製の多孔性基材上に塗布・乾燥する方法が開示されている。この方法の場合、無機粒子を含有させることにより150℃以上の熱による有機セパレーターの熱収縮を抑えることはできるが、無機粒子を脱落しないように有機セパレーター表面上に塗工すると、前記高分子化合物が有機セパレーター表面を被覆することによりリチウムの移動が阻害されレート特性が低下する。
また、特許文献2では、電極上にアルミナやシリカ、ポリエチレン樹脂などの微粒子とを含む微粒子スラリーを用いて形成されてなる多孔性保護膜が開示されている。
さらに、特許文献3では、結着剤と、平均粒径が0.2〜1.5μmの範囲の各種粒子径の無機粒子とを含む層を多孔膜層として電極上に形成し、該多孔膜層の表面側及び電極側に存在する無機粒子の粒子径をそれぞれ変えることにより、細孔径状態を制御し、リチウムの移動を制御する検討もされている。
しかしながら、特許文献2や3の場合も、特許文献1と同様に無機粒子を脱落させずに電極表面上に塗工する際、結着剤が電極表面を被覆してしまい、それによりリチウムの移動が阻害されレート特性が低下する。
Therefore, in order to solve such problems, it has been proposed to laminate a layer containing non-conductive particles such as inorganic particles on a polyethylene organic separator or on an electrode.
For example, in Patent Document 1, BaTiO 3 powder that is inorganic particles is dispersed in a dispersion medium and slurried together with a polyvinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer polymer compound (PVDF-CTFE) that is a binder, A method of applying and drying this on a porous substrate made of polyethylene terephthalate, which is an organic separator, is disclosed. In the case of this method, the thermal contraction of the organic separator due to heat of 150 ° C. or more can be suppressed by containing inorganic particles. However, when the coating is applied on the surface of the organic separator so as not to drop the inorganic particles, the polymer compound However, by covering the surface of the organic separator, lithium migration is inhibited and the rate characteristics are lowered.
Patent Document 2 discloses a porous protective film formed using a fine particle slurry containing fine particles such as alumina, silica, and polyethylene resin on an electrode.
Further, in Patent Document 3, a layer containing a binder and inorganic particles having various particle diameters in the range of 0.2 to 1.5 μm in average particle diameter is formed on the electrode as a porous film layer. Studies have also been made to control the movement of lithium by controlling the pore diameter state by changing the particle diameters of the inorganic particles present on the surface side and electrode side of the layer.
However, in the case of Patent Documents 2 and 3, as in Patent Document 1, when coating on the electrode surface without dropping off the inorganic particles, the binder covers the electrode surface, thereby causing lithium migration. Is inhibited and the rate characteristics are lowered.

このように特許文献1〜3によれば、無機粒子などの非導電性粒子を含む多孔膜を形成することにより電気的短絡の防止及び熱的な収縮の抑制を果たすことはできるが、多孔膜層導入によるレート特性の低下は防げないという問題がある。   Thus, according to Patent Documents 1 to 3, it is possible to prevent electrical short circuit and suppress thermal contraction by forming a porous film containing non-conductive particles such as inorganic particles. There is a problem that the deterioration of the rate characteristic due to the layer introduction cannot be prevented.

特表2008−503049号公報(対応米国特許第7704641号明細書)Japanese translation of PCT publication No. 2008-503049 (corresponding US Pat. No. 7,704,641) 特開平7−220759号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-220759 特許2005−294139号公報Japanese Patent No. 2005-294139

従って、本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであって、リチウムイオン二次電池などにおいて、電気的短絡の防止及び熱的収縮抑制効果を高度に保ちつつ、レート特性に寄与しうる結着剤を有する多孔膜を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention has been made in view of the above prior art, and in lithium ion secondary batteries and the like, while maintaining a high level of electrical short-circuit prevention and thermal shrinkage suppression effects, rate characteristics are achieved. It aims at providing the porous membrane which has the binder which can contribute.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、前記無機粒子などの非導電性粒子を含む多孔膜に、特定の結着剤を含有させることにより、電気的短絡の防止及び熱的収縮抑制効果を高度に保ちつつ、非導電性粒子の高い分散性と適度な電解液保持性を有し多孔膜層導入によるレート特性の低下が抑えられることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have made a porous film containing non-conductive particles such as inorganic particles contain a specific binder, thereby preventing electrical short circuit and heat. In order to complete the present invention, it has been found that the deterioration of rate characteristics due to the introduction of a porous membrane layer can be suppressed with high dispersibility of non-conductive particles and moderate electrolyte solution retention while maintaining a high degree of mechanical shrinkage suppression effect. It came.

上記課題を解決する本発明は、下記事項を要旨として含む。
(1)非導電性粒子及びグラフトポリマーを含んでなる多孔膜。
(2)前記グラフトポリマーの電解液に対する膨潤度が、100%以上300%以下の範囲にある前記(1)に記載の多孔膜。
(3)前記グラフトポリマーが、電解液に対する膨潤性を示す成分と電解液に対する膨潤性を示さない成分から構成されてなる前記(1)又は(2)に記載の多孔膜。
(4)前記グラフトポリマーの重量平均分子量が1,000〜500,000の範囲にある前記(1)〜(3)のいずれかに記載の多孔膜。
(5)非導電性粒子、グラフトポリマー及び溶媒を含む多孔膜用スラリー。
(6)前記(5)に記載の多孔膜用スラリーを基材に塗布し、次いで乾燥する工程を含む多孔膜の製造方法。
(7)結着剤及び電極活物質を含んでなる電極合剤層が、集電体に付着してなり、かつ電極合剤層の表面に、前記(1)〜(4)のいずれかに記載の多孔膜が積層されてなる二次電池用電極。
(8)有機セパレーター上に、前記(1)〜(4)のいずれかに記載の多孔膜が積層されてなる二次電池用セパレーター。
(9)正極、負極、セパレーター及び電解液を含む二次電池であって、正極、負極及びセパレーターの少なくともいずれかに、前記(1)〜(4)のいずれかに記載の多孔膜が積層されてなる、二次電池。
特に、本発明において、多孔膜は、前記非導電性粒子50〜99重量%及び前記グラフトポリマー0.1〜10重量%を含み、前記グラフトポリマーの、電解液に対する膨潤度が100%以上300%以下である。また、多孔膜用スラリーは、その固形分全量中、前記非導電性粒子50〜99重量%及び前記グラフトポリマー0.1〜10重量%を含み、前記グラフトポリマーの、電解液に対する膨潤度が100%以上300%以下である。
本発明の好ましい態様において、前記非導電性粒子は、有機粒子である。
別の好ましい態様において、前記非導電性粒子の粒子径分布は、0.5〜40%の範囲にある。
The present invention for solving the above-mentioned problems includes the following matters as a gist.
(1) A porous film comprising non-conductive particles and a graft polymer.
(2) The porous membrane according to (1), wherein the degree of swelling of the graft polymer with respect to the electrolytic solution is in the range of 100% to 300%.
(3) The porous membrane according to the above (1) or (2), wherein the graft polymer is composed of a component exhibiting swellability with respect to an electrolytic solution and a component not exhibiting swellability with respect to the electrolytic solution.
(4) The porous membrane according to any one of (1) to (3), wherein the graft polymer has a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 500,000.
(5) A slurry for a porous membrane containing non-conductive particles, a graft polymer and a solvent.
(6) A method for producing a porous membrane, comprising a step of applying the slurry for porous membrane according to (5) above to a substrate and then drying.
(7) An electrode mixture layer comprising a binder and an electrode active material is attached to the current collector, and on the surface of the electrode mixture layer, any one of (1) to (4) The electrode for secondary batteries formed by laminating | stacking the porous film of description.
(8) A separator for a secondary battery in which the porous film according to any one of (1) to (4) is laminated on an organic separator.
(9) A secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution, wherein the porous film according to any one of (1) to (4) is laminated on at least one of the positive electrode, the negative electrode, and the separator. Secondary battery.
In particular, in the present invention, the porous film contains 50 to 99% by weight of the non-conductive particles and 0.1 to 10% by weight of the graft polymer, and the degree of swelling of the graft polymer with respect to the electrolytic solution is 100% to 300%. It is as follows. Further, the slurry for the porous membrane contains 50 to 99% by weight of the non-conductive particles and 0.1 to 10% by weight of the graft polymer in the total solid content, and the degree of swelling of the graft polymer with respect to the electrolytic solution is 100. % Or more and 300% or less.
In a preferred embodiment of the present invention, the non-conductive particles are organic particles.
In another preferred embodiment, the particle size distribution of the non-conductive particles is in the range of 0.5 to 40%.

本発明によれば、電気的短絡の防止及び熱的収縮抑制効果を高度に保ちつつ、非導電性粒子の高い分散性と適度な電解液保持性を有し多孔膜層導入による高い高温特性と高いレート特性を示す多孔膜が提供される。かかる多孔膜は、特定の結着剤を含有しており低い電解液膨潤性を示しながらも高いレート特性を発現し、更に高い高温特性を発現することができる。   According to the present invention, while maintaining a high level of electrical short-circuit prevention and thermal shrinkage suppression effects, it has high dispersibility of non-conductive particles and moderate electrolyte solution retention, and high temperature characteristics by introducing a porous membrane layer. A porous membrane exhibiting high rate characteristics is provided. Such a porous film contains a specific binder and exhibits high rate characteristics while exhibiting low electrolyte swellability, and can also exhibit higher high temperature characteristics.

以下に本発明を詳述する。
本発明の多孔膜は、非導電性粒子及びグラフトポリマーを含む。
The present invention is described in detail below.
The porous film of the present invention includes non-conductive particles and a graft polymer.

(非導電性粒子)
本発明に用いる非導電性粒子は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などの使用環境下で安定に存在し、電気化学的にも安定であることが望まれる。例えば各種の無機粒子や有機粒子を使用することができる。電池の性能に悪影響を及ぼす金属のコンタミネーションが少ない粒子を低コストで製造できる点からは、有機粒子が好ましい。
無機粒子としては、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化チタン、BaTiO、ZrO、アルミナ−シリカ複合酸化物等の酸化物粒子;窒化アルミニウム、窒化硼素等の窒化物粒子;シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶粒子;硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性イオン結晶粒子;タルク、モンモリロナイトなどの粘土微粒子等が用いられる。これらの粒子は必要に応じて元素置換、表面処理、固溶体化等されていてもよく、また単独でも2種以上の組合せからなるものでもよい。これらの中でも電解液中での安定性と電位安定性の観点から酸化物粒子であることが好ましい。
有機粒子としては、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋ポリスチレン、架橋ポリジビニルベンゼン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体架橋物、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物などの各種架橋高分子粒子や、ポリスルフォン、ポリアクリロニトリル、ポリアラミド、ポリアセタール、熱可塑性ポリイミドなどの耐熱性高分子粒子などが例示できる。また、これらの有機粒子を構成する有機樹脂(高分子)は、前記例示の材料の混合物、変性体、誘導体、共重合体(ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体)、架橋体(前記の耐熱性高分子の場合)であってもよい。
また、カーボンブラック、グラファイト、SnO、ITO、金属粉末などの導電性金属及び導電性を有する化合物や酸化物の微粉末の表面を、非電気伝導性の物質で表面処理することによって、電気絶縁性を持たせて使用することも可能である。これらの非電気伝導性粒子は、2種以上併用して用いてもよい。
(Non-conductive particles)
It is desired that the non-conductive particles used in the present invention are stably present in a use environment such as a lithium ion secondary battery or a nickel hydride secondary battery, and are electrochemically stable. For example, various inorganic particles and organic particles can be used. Organic particles are preferable from the viewpoint of producing particles with low metal contamination that adversely affect battery performance at low cost.
Examples of inorganic particles include oxide particles such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, titanium oxide, BaTiO 2 , ZrO, and alumina-silica composite oxide; nitride particles such as aluminum nitride and boron nitride; silicon, diamond, and the like Covalent crystal particles; poorly soluble ion crystal particles such as barium sulfate, calcium fluoride, and barium fluoride; clay fine particles such as talc and montmorillonite are used. These particles may be subjected to element substitution, surface treatment, solid solution, or the like, if necessary, or may be a single or a combination of two or more. Among these, oxide particles are preferable from the viewpoints of stability in an electrolytic solution and potential stability.
Examples of organic particles include cross-linked polymethyl methacrylate, cross-linked polystyrene, cross-linked polydivinylbenzene, styrene-divinylbenzene copolymer cross-linked product, polyimide, polyamide, polyamideimide, melamine resin, phenol resin, benzoguanamine-formaldehyde condensate, etc. Examples thereof include crosslinked polymer particles, heat-resistant polymer particles such as polysulfone, polyacrylonitrile, polyaramid, polyacetal, and thermoplastic polyimide. The organic resin (polymer) constituting these organic particles is a mixture, modified body, derivative, or copolymer (random copolymer, alternating copolymer, block copolymer, graft copolymer) of the materials exemplified above. Polymer) or a crosslinked product (in the case of the above-mentioned heat-resistant polymer).
In addition, by electrically treating the surface of conductive metal such as carbon black, graphite, SnO 2 , ITO, metal powder and fine powders of conductive compounds and oxides with a non-electrically conductive material, electrical insulation is achieved. It is also possible to use it with a certain character. These non-electrically conductive particles may be used in combination of two or more.

本発明においては、非導電性粒子として、金属異物の含有量が100ppm以下のものを用いることが好ましい。金属異物または金属イオンが多く含まれる非導電性粒子を用いると、後述する多孔膜用スラリー中において、前記金属異物又は金属イオンが溶出し、これが多孔膜用スラリー中のポリマーとイオン架橋を起こし、多孔膜用スラリーが凝集し結果として多孔膜の多孔性が下がりレート特性が悪化する恐れがある。前記金属としては、特にイオン化しやすいFe、NiおよびCr等の含有が最も好ましくない。従って、非導電性粒子中の金属含有量としては好ましくは100ppm以下、更に好ましくは50ppm以下である。上記含有量が少ないほど電池特性の劣化が起こりにくくなる。ここでいう「金属異物」とは、非導電性粒子以外の金属単体を意味する。非導電性粒子中の金属異物の含有量は、ICP(Inductively Coupled Plasma)を用いて測定することができる。   In the present invention, it is preferable to use non-conductive particles having a foreign metal content of 100 ppm or less. When non-conductive particles containing a large amount of metal foreign matter or metal ions are used, in the slurry for porous film described later, the metal foreign matter or metal ion is eluted, which causes ionic crosslinking with the polymer in the slurry for porous film, There is a risk that the slurry for the porous film aggregates, resulting in a decrease in the porosity of the porous film and deterioration of the rate characteristics. As the metal, it is most preferable to contain Fe, Ni, Cr and the like which are particularly easily ionized. Accordingly, the metal content in the non-conductive particles is preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less. The smaller the content, the less likely the battery characteristics will deteriorate. The term “metal foreign matter” as used herein means a simple metal other than non-conductive particles. The content of metal foreign matter in the non-conductive particles can be measured using ICP (Inductively Coupled Plasma).

本発明に用いる非導電性粒子の平均粒子径(体積平均のD50平均粒子径)の下限は、好ましくは5nm以上であり、より好ましくは10nm以上であり、さらにより好ましくは100nm以上である。一方その上限は、好ましくは10μm以下であり、より好ましくは5μm以下である。非導電性粒子の平均粒子径を前記範囲とすることにより、分散状態の制御と均質な所定の厚みの膜が得られ易くなる。例えば、非導電性粒子の平均粒子径を前記下限以上とすることにより、粒子充填率が所望以上の範囲に高くなることを抑制することができ、ひいてはイオン伝導性が低下することを抑制することができる。一方、非導電性粒子の平均粒子径を前記上限以下とすることにより、多孔膜を薄くすることができ、イオン伝導性の低下を抑制することができる。非導電性粒子の平均粒子径を、50nm以上2μm以下の範囲にすると、分散、塗布の容易さ、空隙のコントロール性に優れるので特に好ましい。
また、これらの粒子のBET比表面積は、粒子の凝集を抑制し、後述する多孔膜用スラリーの流動性を好適化する観点から具体的には、0.9〜200m/gであることが好ましく、1.5〜150m/gであることがより好ましい。
非導電性粒子が有機粒子である場合、該有機微粒子は高い耐熱性を有することが、多孔膜に耐熱性を賦与し電池の安定性を向上させる観点から好ましい。具体的には、熱天秤分析において昇温速度10℃/分で加熱したときに10重量%減量する温度が、好ましくは250℃以上、より好ましくは300℃以上、さらにより好ましくは350℃以上である。一方当該温度の上限は特に制限されないが、例えば450℃以下とすることができる。
非導電性粒子の粒子径分布(CV値)の下限は好ましくは0.5%以上であり、その上限は好ましくは40%以下であり、より好ましくは30%以下であり、さらにより好ましくは20%以下である。当該範囲内とすることにより、非導電性粒子層の空隙を埋めず、リチウムの移動を阻害し抵抗が増大することを抑制することができる。
The lower limit of the average particle size (volume average D50 average particle size) of the non-conductive particles used in the present invention is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, and even more preferably 100 nm or more. On the other hand, the upper limit is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less. By controlling the average particle diameter of the non-conductive particles within the above range, it becomes easy to obtain a film having a predetermined thickness that is uniform in controlling the dispersion state. For example, by setting the average particle diameter of the non-conductive particles to be equal to or greater than the lower limit, it is possible to suppress the particle filling rate from becoming higher than desired, and thus to suppress the decrease in ionic conductivity. Can do. On the other hand, by setting the average particle diameter of the non-conductive particles to the upper limit or less, the porous film can be thinned, and the decrease in ion conductivity can be suppressed. It is particularly preferable that the average particle diameter of the non-conductive particles be in the range of 50 nm or more and 2 μm or less because the dispersion, the ease of coating, and the controllability of voids are excellent.
In addition, the BET specific surface area of these particles is specifically 0.9 to 200 m 2 / g from the viewpoint of suppressing aggregation of the particles and optimizing the fluidity of the slurry for a porous film described later. Preferably, it is 1.5-150 m < 2 > / g.
When the non-conductive particles are organic particles, the organic fine particles preferably have high heat resistance from the viewpoint of imparting heat resistance to the porous film and improving the stability of the battery. Specifically, the temperature at which the weight is reduced by 10% by weight when heated at a heating rate of 10 ° C./min in thermobalance analysis is preferably 250 ° C. or higher, more preferably 300 ° C. or higher, and even more preferably 350 ° C. or higher. is there. On the other hand, the upper limit of the temperature is not particularly limited, but can be, for example, 450 ° C. or less.
The lower limit of the particle size distribution (CV value) of the non-conductive particles is preferably 0.5% or more, and the upper limit is preferably 40% or less, more preferably 30% or less, and even more preferably 20 % Or less. By setting it within the range, it is possible to suppress the increase in resistance by inhibiting the movement of lithium without filling the voids of the non-conductive particle layer.

本発明に用いる非導電性粉子の形状は、球状、針状、棒状、紡錘状、板状等特に限定されないが、球状、針状、紡錘状が好ましい。また、非導電性粒子として、多孔性粒子を使用することもできる。多孔膜中における非導電性粒子の含有量の下限は、50重量%であり、好ましくは60重量%であり、より好ましくは70重量%である。一方その上限は99重量%であり、好ましくは98重量%である。多孔膜中における非導電性粒子の含有量を、前記範囲とすることにより、高い熱安定性と強度を示す多孔膜を得ることができる。例えば、非導電性粒子の含有量を上記下限以上とすることにより、耐熱性を高めることができる。非導電性粒子の含有量を上記上限以下とすることにより、非導電性粒子の脱離を抑制することができる。   The shape of the nonconductive powder used in the present invention is not particularly limited, such as a spherical shape, a needle shape, a rod shape, a spindle shape, and a plate shape, but a spherical shape, a needle shape, and a spindle shape are preferable. Moreover, porous particles can also be used as the non-conductive particles. The lower limit of the content of nonconductive particles in the porous film is 50% by weight, preferably 60% by weight, and more preferably 70% by weight. On the other hand, the upper limit is 99% by weight, preferably 98% by weight. By setting the content of non-conductive particles in the porous film within the above range, a porous film exhibiting high thermal stability and strength can be obtained. For example, heat resistance can be improved by making content of nonelectroconductive particle more than the said minimum. By making the content of the nonconductive particles not more than the above upper limit, the detachment of the nonconductive particles can be suppressed.

(グラフトポリマー)
本発明に用いるグラフトポリマーは、二つのセグメント(第一セグメント、第二セグメント)を備え、前記第一セグメント又は第二セグメントのうち、一方が主鎖を構成し、他方がグラフト部分(側鎖)を構成する分岐型ポリマーである。
グラフトポリマーは、第一セグメント及び第二セグメントを備えるのに加え、さらに1以上の任意のセグメントを備えうる。また、第一セグメント及び第二セグメントのそれぞれは、一種類のみの重合単位に基づくセグメントであってもよく、二種類以上の重合単位に基づくセグメントであってもよい。
(Graft polymer)
The graft polymer used in the present invention comprises two segments (a first segment and a second segment), and one of the first segment and the second segment constitutes a main chain, and the other is a graft portion (side chain). Is a branched polymer.
In addition to comprising a first segment and a second segment, the graft polymer may further comprise one or more optional segments. Further, each of the first segment and the second segment may be a segment based on only one type of polymerization unit, or may be a segment based on two or more types of polymerization units.

本発明に用いるグラフトポリマーの構造は、電解液への膨潤度を所定の範囲内に制御しつつ高いレート特性を有することが可能となるように、二つのセグメントのうち、第一セグメントが電解液に対する膨潤性を示す成分からなり、かつ第二セグメントが電解液に対する膨潤性を示さない成分からなることが好ましい。グラフトポリマーが、電解液に対する膨潤性を示す成分と電解液に対する膨潤性を示さない成分から構成されることにより、グラフトポリマーを含んでなる多孔膜を電池内部で使用した時に、第一セグメントと第二セグメントとにより海島構造を形成し、それによってグラフトポリマーが、電解液への適度な膨潤性を示し、過度な膨潤による多孔膜の電解液中での剥がれを起こさずに電解液を保持し高いリチウム伝導性を示すことが出来る。
本発明に用いるグラフトポリマーは、前記第一セグメントが主鎖を構成し、第二セグメントがグラフト部分(側鎖)を構成する場合もあるし、第二セグメントが主鎖を構成し、第一セグメントがグラフト部分(側鎖)を構成する場合もある。
The structure of the graft polymer used in the present invention is such that the first segment of the two segments is an electrolyte solution so that it has a high rate characteristic while controlling the degree of swelling into the electrolyte solution within a predetermined range. It is preferable that the second segment is composed of a component that does not exhibit swelling with respect to the electrolyte solution. When the graft polymer is composed of a component exhibiting swellability with respect to the electrolytic solution and a component that does not exhibit swellability with respect to the electrolytic solution, the first segment and the second segment are formed when the porous membrane containing the graft polymer is used inside the battery. The two islands form a sea-island structure, whereby the graft polymer shows moderate swelling to the electrolyte and retains the electrolyte without causing the porous membrane to peel off due to excessive swelling. Lithium conductivity can be exhibited.
In the graft polymer used in the present invention, the first segment may constitute the main chain, the second segment may constitute the graft portion (side chain), or the second segment may constitute the main chain, May constitute a graft portion (side chain).

電解液に対する膨潤性を示す成分(第一セグメント)としては、溶解度パラメーター(SP)が8.0以上11未満である単量体成分を有するもの、または−OH基(水酸基)、−COOH基(カルボン酸基)、−SOH基(リン酸基)、−PO基、−PO(OH)(OR)基(Rは炭化水素基を表す)、及び低級ポリオキシアルキレン基からなる群から選ばれる少なくとも一つの親水性基を有する単量体成分を有するものから構成されることが好ましい。As the component (first segment) exhibiting swellability with respect to the electrolytic solution, one having a monomer component having a solubility parameter (SP) of 8.0 or more and less than 11, or -OH group (hydroxyl group), -COOH group ( A carboxylic acid group), a —SO 3 H group (phosphoric acid group), a —PO 3 H 2 group, a —PO (OH) (OR) group (R represents a hydrocarbon group), and a lower polyoxyalkylene group. It is preferably composed of a monomer component having at least one hydrophilic group selected from the group.

上記溶解度パラメーターが8.0以上11未満である単量体としては、エチレンやプロピレンなどのアルケン類;ブチルメタクリレートなどのメタクリル酸アルキルエステル;ブチルアクリレートなどのアクリル酸アルキルエステルなどがあげられる。これらの中でも、アクリル酸アルキルエステルやメタクリル酸アルキルエステルが好ましく、電解液へ膨潤、小粒径の分散においてポリマーによる橋架け凝集を起こしにくいことから、非カルボニル性酸素原子に結合するアルキル基の炭素数が1〜5である、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルがより好ましい。   Examples of the monomer having the solubility parameter of 8.0 or more and less than 11 include alkenes such as ethylene and propylene; methacrylic acid alkyl esters such as butyl methacrylate; acrylic acid alkyl esters such as butyl acrylate, and the like. Among these, alkyl acrylates and alkyl methacrylates are preferred, and since they swell in the electrolyte and are less likely to cause bridging aggregation due to the polymer when dispersed with a small particle size, the carbon of the alkyl group that binds to non-carbonyl oxygen atoms. Acrylic acid alkyl ester or methacrylic acid alkyl ester having a number of 1 to 5 is more preferred.

非カルボニル性酸素原子に結合するアルキル基の炭素数が1〜5であるアクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、およびアクリル酸t−ブチルなどのアクリル酸アルキルエステル;アクリル酸2−(パーフルオロブチル)エチル、アクリル酸2−(パーフルオロペンチル)エチルなどのアクリル酸2−(パーフルオロアルキル)エチル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、およびメタクリル酸t−ブチルなどのメタクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸2−(パーフルオロブチル)エチル、メタクリル酸2−(パーフルオロペンチル)エチルメタクリル酸2−(パーフルオロアルキル)エチルなどのメタクリル酸2−(パーフルオロアルキル)エチル;が挙げられる。   Examples of the alkyl acrylate ester or methacrylic acid alkyl ester in which the alkyl group bonded to the non-carbonyl oxygen atom has 1 to 5 carbon atoms include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, acrylic Acrylic acid alkyl esters such as n-butyl acid and t-butyl acrylate; 2- (perfluoroalkyl) acrylic acid such as 2- (perfluorobutyl) ethyl acrylate and 2- (perfluoropentyl) ethyl acrylate Ethyl; methacrylates such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, and t-butyl methacrylate; 2- (perfluorobutyl) ethyl methacrylate; Me Methacrylate 2- (perfluoroalkyl) ethyl, such as acrylic acid 2- (perfluorobutyl) ethyl methacrylate 2- (perfluoroalkyl) ethyl; and the like.

電解液に対する膨潤性を示す成分(第一セグメント)が、溶解度パラメーター(SP)が8.0以上11未満である単量体成分を有するものである場合における、第一セグメント中の溶解度パラメーター(SP)が8.0以上11未満である単量体成分の含有量は、単量体全量100重量%に対して好ましくは30重量%以上、更に好ましくは50〜90重量%の範囲である。第一セグメント中の溶解度パラメーター(SP)が8.0以上11未満である単量体成分の含有量は、グラフトポリマー製造時の単量体仕込み比により制御できる。溶解度パラメーター(SP)が8.0以上11未満である単量体成分の含有量が適切な範囲にあることで、電解液への膨潤性を示しつつも溶解せず、電池内部での溶出を起こさず、高い高温特性を示す。   The solubility parameter (SP) in the first segment when the component (first segment) exhibiting swellability with respect to the electrolytic solution has a monomer component having a solubility parameter (SP) of 8.0 or more and less than 11. The content of the monomer component in which) is 8.0 or more and less than 11 is preferably 30% by weight or more, more preferably 50 to 90% by weight with respect to 100% by weight of the total amount of monomers. The content of the monomer component having a solubility parameter (SP) in the first segment of 8.0 or more and less than 11 can be controlled by the monomer charge ratio at the time of producing the graft polymer. The content of the monomer component having a solubility parameter (SP) of 8.0 or more and less than 11 is in an appropriate range, so that it does not dissolve but exhibits elution inside the battery while exhibiting swelling property to the electrolyte. It does not occur and exhibits high temperature characteristics.

ポリマーの溶解度パラメータは、Polymer Handbookに記載される方法に従って求めることができるが、この刊行物に記載のないものについてはSmallが提案した「分子引力定数法」に従って求めることができる。この方法は、化合物分子を構成する官能基(原子団)の特性値、すなわち、分子引力定数(G)の統計と分子容とから次式に従ってSP値(δ)((cal/cm1/2)を求める方法である。
δ=ΣG/V=dΣG/M
ΣG:分子引力定数Gの総計
V:比容
M:分子量
d:比重
The solubility parameter of the polymer can be determined according to the method described in Polymer Handbook, but those not described in this publication can be determined according to the “molecular attractive constant method” proposed by Small. In this method, the SP value (δ) ((cal / cm 3 ) 1 according to the following equation is obtained from the characteristic value of the functional group (atomic group) constituting the compound molecule, that is, the statistics of the molecular attraction constant (G) and the molecular volume. / 2 ).
δ = ΣG / V = dΣG / M
ΣG: Total of molecular attractive constant G V: Specific volume M: Molecular weight d: Specific gravity

カルボン酸基を有する単量体としては、モノカルボン酸及びその誘導体やジカルボン酸、その酸無水物、及びこれらの誘導体などが挙げられる。モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などが挙げられる。モノカルボン酸誘導体としては、2−エチルアクリル酸、2−エチルアクリル酸、イソクロトン酸、α−アセトキシアクリル酸、β−trans−アリールオキシアクリル酸、α−クロロ−β−E−メトキシアクリル酸、β−ジアミノアクリル酸などが挙げられる。ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。ジカルボン酸の酸無水物としては、無水マレイン酸、アクリル酸無水物、メチル無水マレイン酸、ジメチル無水マレイン酸などが挙げられる。
ジカルボン酸誘導体としては、メチルマレイン酸、ジメチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸などマレイン酸メチルアリル、マレイン酸ジフェニル、マレイン酸ノニル、マレイン酸デシル、マレイン酸ドデシル、マレイン酸オクタデシル、マレイン酸フルオロアルキルなどのマレイン酸エステル;が挙げられる。
Examples of the monomer having a carboxylic acid group include monocarboxylic acid and derivatives thereof, dicarboxylic acid, acid anhydrides thereof, and derivatives thereof. Examples of monocarboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid. Monocarboxylic acid derivatives include 2-ethylacrylic acid, 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, α-acetoxyacrylic acid, β-trans-aryloxyacrylic acid, α-chloro-β-E-methoxyacrylic acid, β -Diamino acrylic acid etc. are mentioned. Examples of the dicarboxylic acid include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like. Examples of the acid anhydride of dicarboxylic acid include maleic anhydride, acrylic anhydride, methyl maleic anhydride, and dimethyl maleic anhydride.
Dicarboxylic acid derivatives include methyl maleic acid, dimethyl maleic acid, phenyl maleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, fluoromaleic acid and the like methyl allyl maleate, diphenyl maleate, nonyl maleate, decyl maleate, dodecyl maleate, And maleate esters such as octadecyl maleate and fluoroalkyl maleate.

水酸基を有する単量体としては、(メタ)アリルアルコール、3−ブテン−1−オール、5−ヘキセン−1−オールなどのエチレン性不飽和アルコール;アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、マレイン酸−ジ−2−ヒドロキシエチル、マレイン酸ジ−4−ヒドロキシブチル、イタコン酸ジ−2−ヒドロキシプロピルなどのエチレン性不飽和カルボン酸のアルカノールエステル類;一般式CH=CR−COO−(CnHnO)m−H(mは2ないし9の整数、nは2ないし4の整数、R1は水素またはメチル基を表す)で表されるポリアルキレングリコールと(メタ)アクリル酸とのエステル類;2−ヒドロキシエチル−2’−(メタ)アクリロイルオキシフタレート、2−ヒドロキシエチル−2’−(メタ)アクリロイルオキシサクシネートなどのジカルボン酸のジヒドロキシエステルのモノ(メタ)アクリル酸エステル類;2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、2−ヒドロキシプロピルビニルエーテルなどのビニルエーテル類;(メタ)アリル−2−ヒドロキシエチルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−3−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−3−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−4−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−6−ヒドロキシヘキシルエーテルなどのアルキレングリコールのモノ(メタ)アリルエーテル類;ジエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル、ジプロピレングリコールモノ(メタ)アリルエーテルなどのポリオキシアルキレングリコール(メタ)モノアリルエーテル類;グリセリンモノ(メタ)アリルエーテル、(メタ)アリル−2−クロロ−3−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシ−3−クロロプロピルエーテルなどの、(ポリ)アルキレングリコールのハロゲン及びヒドロキシ置換体のモノ(メタ)アリルエーテル;オイゲノール、イソオイゲノールなどの多価フェノールのモノ(メタ)アリルエーテル及びそのハロゲン置換体;(メタ)アリル−2−ヒドロキシエチルチオエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシプロピルチオエーテルなどのアルキレングリコールの(メタ)アリルチオエーテル類;などが挙げられる。Examples of the monomer having a hydroxyl group include ethylenically unsaturated alcohols such as (meth) allyl alcohol, 3-buten-1-ol, 5-hexen-1-ol; 2-hydroxyethyl acrylate, acrylic acid-2 Ethylene such as hydroxypropyl, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, di-2-hydroxyethyl maleate, di-4-hydroxybutyl maleate, di-2-hydroxypropyl itaconate alkanol esters of sexual unsaturated carboxylic acids; formula CH 2 = CR 1 -COO- (CnH 2 nO) m-H (m is 2 to 9 integer, n represents 2 to 4 integer, R1 is hydrogen or methyl An ester of a polyalkylene glycol represented by (meth) acrylic acid represented by 2-hydroxy; Mono (meth) acrylic acid esters of dihydroxy esters of dicarboxylic acids such as ethyl-2 ′-(meth) acryloyloxyphthalate, 2-hydroxyethyl-2 ′-(meth) acryloyloxysuccinate; 2-hydroxyethyl vinyl ether; Vinyl ethers such as 2-hydroxypropyl vinyl ether; (meth) allyl-2-hydroxyethyl ether, (meth) allyl-2-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-3-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-2- Mono (meth) allylate of alkylene glycol such as hydroxybutyl ether, (meth) allyl-3-hydroxybutyl ether, (meth) allyl-4-hydroxybutyl ether, (meth) allyl-6-hydroxyhexyl ether Polyoxyalkylene glycol (meth) monoallyl ethers such as diethylene glycol mono (meth) allyl ether and dipropylene glycol mono (meth) allyl ether; glycerin mono (meth) allyl ether, (meth) allyl-2-chloro Mono (meth) allyl ethers of halogen and hydroxy-substituted products of (poly) alkylene glycols such as -3-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-2-hydroxy-3-chloropropyl ether; eugenol, isoeugenol Mono (meth) allyl ether of monohydric phenol and its halogen-substituted product; (meth) allylthiol of alkylene glycol such as (meth) allyl-2-hydroxyethylthioether, (meth) allyl-2-hydroxypropylthioether Ethers; and the like.

また、スルホン酸基を有する単量体としては、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、(メタ)アクリル酸−2−スルホン酸エチル、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸などが挙げられる。   Examples of the monomer having a sulfonic acid group include vinyl sulfonic acid, methyl vinyl sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, (meth) acrylic acid-2-ethyl sulfonate, 2-acrylamide-2. -Methylpropanesulfonic acid, 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid and the like.

−PO基及び/又は−PO(OH)(OR)基(Rは炭化水素基を表す)を有する単量体としては、リン酸−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸メチル−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸エチル−(メタ)アクリロイルオキシエチルなどが挙げられる。
低級ポリオキシアルキレン基含基を含有する単量体としては、ポリ(エチレンオキシド)等のポリ(アルキレンオキシド)などが挙げられる。
As a monomer having a —PO 3 H 2 group and / or —PO (OH) (OR) group (R represents a hydrocarbon group), 2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, methyl phosphate -2- (meth) acryloyloxyethyl, ethyl phosphate- (meth) acryloyloxyethyl, and the like.
Examples of the monomer containing a lower polyoxyalkylene group-containing group include poly (alkylene oxide) such as poly (ethylene oxide).

電解液に対する膨潤性を示す成分(第一セグメント)として、前記親水性基を有する単量体成分を有するものから構成される場合において、これらの親水性基を有する単量体の中でも、非導電性粒子の分散性をさらに向上する観点から、カルボン酸基を有する単量体が好ましい。   In the case where the component (first segment) exhibiting swellability with respect to the electrolytic solution is composed of those having the monomer component having the hydrophilic group, among these monomers having the hydrophilic group, non-conductive From the viewpoint of further improving the dispersibility of the conductive particles, a monomer having a carboxylic acid group is preferred.

電解液に対する膨潤性を示す成分(第一セグメント)が、前記親水性基を有する単量体成分を有するものから構成される場合における、第一セグメント中の親水性基を有する単量体の含有量は、重合時の前記親水性基を有する単量体量として単量体全量100重量%に対して好ましくは0.5〜40重量%、更に好ましくは3〜20重量%の範囲である。第一セグメント中の親水性基を有する単量体の含有量は、グラフトポリマー製造時の単量体仕込み比により制御できる。第一セグメント中の親水性基を有する単量体の含有量が少なすぎると電解液への膨潤性を示すことができない場合がある。逆に、第一セグメント中の親水性基の含有量が多すぎると電解液への溶解性が高くなり、電池内部での溶出が懸念される場合がある。   Including a monomer having a hydrophilic group in the first segment when the component (first segment) exhibiting swellability with respect to the electrolytic solution is composed of a monomer component having the hydrophilic group The amount is preferably in the range of 0.5 to 40% by weight, more preferably 3 to 20% by weight, based on 100% by weight of the total amount of monomers having the hydrophilic group during polymerization. The content of the monomer having a hydrophilic group in the first segment can be controlled by the monomer charging ratio at the time of producing the graft polymer. If the content of the monomer having a hydrophilic group in the first segment is too small, the swelling property to the electrolytic solution may not be exhibited. On the other hand, if the content of the hydrophilic group in the first segment is too large, the solubility in the electrolytic solution is increased, and the elution inside the battery may be a concern.

電解液に対する膨潤性を示さない第二セグメントとしては、溶解度パラメーターが8.0未満あるいは11以上である単量体成分を含むもの、または疎水性部を有する単量体成分から構成されることが望ましい。   The second segment that does not exhibit swellability with respect to the electrolytic solution includes a monomer component having a solubility parameter of less than 8.0 or 11 or more, or a monomer component having a hydrophobic portion. desirable.

溶解度パラメーターが8.0未満あるいは11以上である単量体成分としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのα,β−不飽和ニトリル化合物;などが挙げられる。   Examples of the monomer component having a solubility parameter of less than 8.0 or 11 or more include α, β-unsaturated nitrile compounds such as acrylonitrile and methacrylonitrile.

第二セグメントが、溶解度パラメーター(SP)が8.0未満あるいは11以上である単量体成分を含むものである場合の、第二セグメント中の溶解度パラメーターが8.0未満あるいは11以上である単量体成分の含有量は、単量体全量100重量%に対して好ましくは30重量%以上100重量%以下、更に好ましくは50重量%以上100重量%以下の範囲である。第二セグメント中の溶解度パラメーター(SP)が8.0未満あるいは11以上である単量体成分の含有量は、グラフトポリマー製造時の単量体仕込み比により制御できる。第二セグメント中の、溶解度パラメーター(SP)が8.0未満、11以上である単量体成分の含有割合が、上記範囲にあることにより、より高い耐電解液性及び高温特性を示す。   Monomer having a solubility parameter (SP) of less than 8.0 or 11 or more when the second segment contains a monomer component having a solubility parameter (SP) of less than 8.0 or 11 or more The content of the components is preferably in the range of 30% to 100% by weight, more preferably 50% to 100% by weight, based on 100% by weight of the total amount of monomers. The content of the monomer component whose solubility parameter (SP) in the second segment is less than 8.0 or 11 or more can be controlled by the monomer charge ratio at the time of graft polymer production. When the content ratio of the monomer component having a solubility parameter (SP) of less than 8.0 and 11 or more in the second segment is in the above range, higher electrolyte solution resistance and high temperature characteristics are exhibited.

疎水性部を有する単量体成分としては、アクリル酸−2−エチルヘキシル、ベンジルアクリレート等の非カルボニル性酸素原子に結合するアルキル基の炭素数が6以上のアクリル酸エステル;メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリル、ベンジルメタクリレート等の非カルボニル性酸素原子(エステル結合上のもの)に結合するアルキル基の炭素数が6以上のメタクリル酸エステル;スチレン、α−スチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレンビニル安息香酸メチル、ビニルナフタレン、クロロメチルスチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物が挙げられる。
本発明においては、疎水性部を有する単量体成分としては、電解液への膨潤性を全く示さないことから芳香族ビニル化合物が好ましい。
Examples of the monomer component having a hydrophobic part include acrylic acid ester having 6 or more carbon atoms of an alkyl group bonded to a noncarbonyl oxygen atom such as -2-ethylhexyl acrylate and benzyl acrylate; -2-ethylhexyl methacrylate Methacrylic acid ester having 6 or more carbon atoms of alkyl group bonded to non-carbonyl oxygen atom (on ester bond) such as lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate, stearyl methacrylate, benzyl methacrylate, etc .; styrene, α-styrene And aromatic vinyl compounds such as chlorostyrene, vinyl toluene, methyl t-butylstyrene vinyl benzoate, vinyl naphthalene, chloromethyl styrene, α-methyl styrene, and divinyl benzene.
In the present invention, the monomer component having a hydrophobic portion is preferably an aromatic vinyl compound because it does not show any swellability to an electrolytic solution.

第二セグメントが、疎水性部を有する単量体成分から構成される場合における、第二セグメント中の疎水性部を有する単量体成分の含有量は、重合時の疎水性部を有する単量体量として単量体全量100重量%に対して好ましくは10重量%以上100重量%以下、更に好ましくは20重量%以上100重量%以下である。第二セグメント中の疎水性部を有する単量体成分の含有量は、グラフトポリマー製造時の単量体仕込み比により制御できる。第二セグメント中の疎水性部を有する単量体成分の含有量が上記範囲にあることにより、より高い耐電解液性及び高温特性を示す。   When the second segment is composed of a monomer component having a hydrophobic portion, the content of the monomer component having the hydrophobic portion in the second segment is a single amount having the hydrophobic portion at the time of polymerization. The body weight is preferably 10% by weight or more and 100% by weight or less, more preferably 20% by weight or more and 100% by weight or less, with respect to 100% by weight of the total amount of monomers. The content of the monomer component having a hydrophobic portion in the second segment can be controlled by the monomer charge ratio at the time of producing the graft polymer. When the content of the monomer component having the hydrophobic portion in the second segment is in the above range, higher resistance to electrolytic solution and high temperature characteristics are exhibited.

グラフトポリマーにおける第一セグメントと第二セグメントの割合は、電解液への膨潤度を所定の範囲内に制御しつつも、高いレート特性を有する為に、その組成、架橋度などにより異なるが、グラフトポリマーが第一セグメントと第二セグメント以外の共重合成分を有さない場合では、第一セグメントの割合:第二セグメントの割合が、重量比で10:90〜90:10、更に好ましくは30:70〜70:30である。特に、第一セグメント及び第二セグメントとして、それぞれアクリル及びスチレンの材料を用いた場合、これらの割合を上記範囲とした場合、膨潤度及びレート特性等の特性のいずれをも良好な範囲とすることができる。   The ratio of the first segment to the second segment in the graft polymer varies depending on the composition, the degree of crosslinking, etc. in order to have high rate characteristics while controlling the degree of swelling into the electrolyte within a predetermined range. In the case where the polymer does not have a copolymer component other than the first segment and the second segment, the ratio of the first segment: the ratio of the second segment is 10:90 to 90:10, more preferably 30: 70-70: 30. In particular, when acrylic and styrene materials are used as the first segment and the second segment, respectively, when these ratios are in the above range, the characteristics such as the degree of swelling and the rate characteristics should be in a good range. Can do.

本発明において、グラフトポリマーの電解液に対する膨潤度は100%以上300%以下の範囲にあり、100%以上200%以下の範囲にあることが好ましい。グラフトポリマーの電解液に対する膨潤度が、前記範囲であることにより、電池作製時に多孔膜層内の結着性を示しつつも電解液への膨潤度を示し、かつ非導電性粒子の脱落を起こさずにレート特性を発現することができる。   In the present invention, the degree of swelling of the graft polymer with respect to the electrolytic solution is in the range of 100% to 300%, and preferably in the range of 100% to 200%. When the degree of swelling of the graft polymer with respect to the electrolyte solution is in the above-described range, the degree of swelling in the electrolyte solution is exhibited while exhibiting the binding property in the porous membrane layer at the time of battery production, and non-conductive particles are dropped off. Rate characteristics can be developed without any problem.

本発明において、前記膨潤度は以下の方法で測定して得られる値である。
グラフトポリマーを約0.1mm厚のフィルムに成形し、これを約2センチ角に切り取って重量(浸漬前重量)を測定する。その後、温度60℃の電解液中で72時間浸漬する。浸漬したフィルムを引き上げ、電解液をふき取った直後の重量(浸漬後重量)を測定し、(浸漬後重量)/(浸漬前重量)×100(%)の値を前記膨潤度とする。
電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とをEC:DEC=1:2(容積比、ただしECは40℃での容積、DECは20℃での容積)で混合してなる混合溶媒にLiPFを1モル/リットルの濃度で溶解させた溶液を用いる。
In the present invention, the degree of swelling is a value obtained by measurement by the following method.
The graft polymer is formed into a film having a thickness of about 0.1 mm, and the film is cut into about 2 cm square and the weight (weight before immersion) is measured. Thereafter, it is immersed in an electrolytic solution at a temperature of 60 ° C. for 72 hours. The soaked film is pulled up, the weight immediately after wiping off the electrolytic solution (weight after soaking) is measured, and the value of (weight after soaking) / (weight before soaking) × 100 (%) is defined as the degree of swelling.
As an electrolytic solution, ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are mixed at EC: DEC = 1: 2 (volume ratio, where EC is a volume at 40 ° C., DEC is a volume at 20 ° C.). A solution prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / liter in a mixed solvent is used.

グラフトポリマーの電解液に対する膨潤度は、前述のグラフトポリマー組成や分子量、架橋度を制御することで調整できる。
グラフトポリマーの電解液に対する膨潤度は、分子量が小さいほど大きくなり、分子量が大きいほど小さくなる傾向にある。従って、好適な膨潤度とするためのグラフトポリマーの重量平均分子量の範囲は、その構造、架橋度などにより異なるが、例えば、テトラヒドロフラン(THF)を展開溶媒としたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーで測定した標準ポリスチレン換算値で1,000〜500,000、更に好ましくは2,000〜100,000である。重量平均分子量は、より好ましくは5,000〜500,000であり、さらにより好ましくは10,000〜400,000であり、それよりさらにより好ましくは30,000〜300,000である。グラフトポリマーの重量平均分子量が上記範囲にあることにより、非導電性粒子へのポリマーの吸着安定性が高くポリマーによる橋かけ凝集も起こらず、優れた分散性を示す。例えば、重量平均分子量が上記下限以上であることにより、非導電性粒子の脱離を低減することができる。重量平均分子量が上記上限以下であることにより、膜厚を均一にすることができ、ひいてはレート特性を良好な範囲に保つことができる。
The degree of swelling of the graft polymer with respect to the electrolytic solution can be adjusted by controlling the above-described graft polymer composition, molecular weight, and degree of crosslinking.
The degree of swelling of the graft polymer with respect to the electrolytic solution tends to increase as the molecular weight decreases and decrease as the molecular weight increases. Therefore, the range of the weight average molecular weight of the graft polymer for obtaining a suitable degree of swelling varies depending on the structure and the degree of crosslinking, but is measured by, for example, gel permeation chromatography using tetrahydrofuran (THF) as a developing solvent. The standard polystyrene conversion value is 1,000 to 500,000, more preferably 2,000 to 100,000. The weight average molecular weight is more preferably 5,000 to 500,000, still more preferably 10,000 to 400,000, and even more preferably 30,000 to 300,000. When the weight average molecular weight of the graft polymer is within the above range, the adsorption stability of the polymer to the non-conductive particles is high, and the polymer does not cause cross-linking and aggregation, and exhibits excellent dispersibility. For example, when the weight average molecular weight is equal to or more than the above lower limit, desorption of non-conductive particles can be reduced. When the weight average molecular weight is not more than the above upper limit, the film thickness can be made uniform, and as a result, the rate characteristics can be kept in a favorable range.

前記膨潤度を、グラフトポリマーの架橋度で制御する場合は、好適な架橋度の範囲は、その構造、分子量などにより異なるが、例えば、テトラヒドロフラン等の極性溶剤に24時間浸漬した時、溶解または400%以上に膨潤する程度の架橋度が好ましい。
グラフトポリマーの架橋方法としては、加熱またはエネルギー線照射により架橋させる方法が挙げられる。加熱またはエネルギー線照射により架橋可能なグラフトポリマーを架橋して用いることで、加熱条件やエネルギー線照射の照射条件(強度など)により架橋度を調節できる。また、架橋度が高いほど膨潤度が小さくなる傾向にあるので、架橋度を変えることにより膨潤度を調節することができる。
加熱またはエネルギー線照射により架橋可能なグラフトポリマーとする方法としては、グラフトポリマー中に架橋性基を導入する方法や、架橋剤を併用する方法が挙げられる。
When the degree of swelling is controlled by the degree of crosslinking of the graft polymer, the preferred range of the degree of crosslinking varies depending on the structure, molecular weight, etc., but for example, when immersed in a polar solvent such as tetrahydrofuran for 24 hours, A degree of cross-linking that swells to at least% is preferred.
Examples of the crosslinking method of the graft polymer include a method of crosslinking by heating or energy ray irradiation. By using a graft polymer that can be crosslinked by heating or irradiation with energy rays, the degree of crosslinking can be adjusted by heating conditions or irradiation conditions (intensity, etc.) of irradiation with energy rays. Further, since the degree of swelling tends to decrease as the degree of crosslinking increases, the degree of swelling can be adjusted by changing the degree of crosslinking.
Examples of the method for obtaining a graft polymer that can be crosslinked by heating or energy ray irradiation include a method of introducing a crosslinkable group into the graft polymer and a method of using a crosslinking agent in combination.

前記グラフトポリマー中に架橋性基を導入する方法としては、グラフトポリマー中に光架橋性の架橋性基を導入する方法や熱架橋性の架橋性基を導入する方法が挙げられる。これら中でも、グラフトポリマー中に熱架橋性の架橋性基を導入する方法は、多孔膜形成後に多孔膜に加熱処理を行うことにより、多孔膜を架橋させることができ、さらに電解液への溶解を抑制でき、強靱で柔軟な多孔膜が得られるので好ましい。グラフトポリマー中に熱架橋性の架橋性基を導入する場合において、熱架橋性の架橋性基としては、エポキシ基、ヒドロキシル基、N−メチロールアミド基、オキセタニル基、及びオキサゾリン基からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、エポキシ基が架橋及び架橋密度の調節が容易な点でより好ましい。   Examples of the method for introducing a crosslinkable group into the graft polymer include a method for introducing a photocrosslinkable crosslinkable group into the graft polymer and a method for introducing a heat crosslinkable crosslinkable group. Among these methods, the method of introducing a heat-crosslinkable crosslinkable group into the graft polymer can crosslink the porous film by performing a heat treatment on the porous film after forming the porous film, and further dissolve in the electrolyte solution. It can be suppressed, and a tough and flexible porous membrane is obtained, which is preferable. In the case of introducing a thermally crosslinkable group into the graft polymer, the thermally crosslinkable group is selected from the group consisting of an epoxy group, a hydroxyl group, an N-methylolamide group, an oxetanyl group, and an oxazoline group. At least one selected from the group consisting of epoxy groups is preferable, and an epoxy group is more preferable in terms of easy crosslinking and adjustment of the crosslinking density.

エポキシ基を含有する単量体としては、炭素−炭素二重結合およびエポキシ基を含有する単量体とハロゲン原子およびエポキシ基を含有する単量体が挙げられる。
炭素−炭素二重結合およびエポキシ基を含有する単量体としては、たとえば、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、o−アリルフェニルグリシジルエーテルなどの不飽和グリシジルエーテル;ブタジエンモノエポキシド、クロロプレンモノエポキシド、4,5−エポキシ−2−ペンテン、3,4−エポキシ−1−ビニルシクロヘキセン、1,2−エポキシ−5,9−シクロドデカジエンなどのジエンまたはポリエンのモノエポキシド;3,4−エポキシ−1−ブテン、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−9−デセンなどのアルケニルエポキシド;グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルクロトネート、グリシジル−4−ヘプテノエート、グリシジルソルベート、グリシジルリノレート、グリシジル−4−メチル−3−ペンテノエート、3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、4−メチル−3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステルなどの不飽和カルボン酸のグリシジルエステル類;が挙げられる。
Examples of the monomer containing an epoxy group include a monomer containing a carbon-carbon double bond and an epoxy group, and a monomer containing a halogen atom and an epoxy group.
Examples of the monomer containing a carbon-carbon double bond and an epoxy group include unsaturated glycidyl ethers such as vinyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, butenyl glycidyl ether, o-allylphenyl glycidyl ether; butadiene monoepoxide, Diene or polyene monoepoxides such as chloroprene monoepoxide, 4,5-epoxy-2-pentene, 3,4-epoxy-1-vinylcyclohexene, 1,2-epoxy-5,9-cyclododecadiene; Alkenyl epoxides such as epoxy-1-butene, 1,2-epoxy-5-hexene, 1,2-epoxy-9-decene; glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl crotonate, glycidyl-4-heptenoate, glycy Glycidyl esters of unsaturated carboxylic acids such as rubsorbate, glycidyl linoleate, glycidyl-4-methyl-3-pentenoate, glycidyl ester of 3-cyclohexene carboxylic acid, glycidyl ester of 4-methyl-3-cyclohexene carboxylic acid; It is done.

ハロゲン原子およびエポキシ基を有する単量体としては、たとえば、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、エピヨードヒドリン、エピフルオロヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリンなどのエピハロヒドリン;p−クロロスチレンオキシド;ジブロモフェニルグリシジルエーテル;が挙げられる。   Examples of the monomer having a halogen atom and an epoxy group include epihalohydrins such as epichlorohydrin, epibromohydrin, epiiodohydrin, epifluorohydrin, β-methylepichlorohydrin; p-chlorostyrene oxide; dibromo Phenyl glycidyl ether;

ヒドロキシル基を含有する単量体としては、(メタ)アリルアルコール、3−ブテン−1−オール、5−ヘキセン−1−オールなどの不飽和アルコール;アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、マレイン酸ジ−2−ヒドロキシエチル、マレイン酸ジ−4−ヒドロキシブチル、イタコン酸ジ−2−ヒドロキシプロピルなどの不飽和カルボン酸のアルカノールエステル類;一般式CH=CR−COO−(C2nO)m−H(mは2ないし9の整数、nは2ないし4の整数、Rは水素またはメチル基を表す)で表されるポリアルキレングリコールと(メタ)アクリル酸とのエステル類;2−ヒドロキシエチル−2’−(メタ)アクリロイルオキシフタレート、2−ヒドロキシエチル−2’−(メタ)アクリロイルオキシサクシネートなどのジカルボン酸のジヒドロキシエステルのモノ(メタ)アクリル酸エステル類;2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、2−ヒドロキシプロピルビニルエーテルなどのビニルエーテル類;(メタ)アリル−2−ヒドロキシエチルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−3−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−3−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−4−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−6−ヒドロキシヘキシルエーテルなどのアルキレングリコールのモノ(メタ)アリルエーテル類;ジエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル、ジプロピレングリコールモノ(メタ)アリルエーテルなどのポリオキシアルキレングリコール(メタ)モノアリルエーテル類;グリセリンモノ(メタ)アリルエーテル、(メタ)アリル−2−クロロ−3−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシ−3−クロロプロピルエーテルなどの、(ポリ)アルキレングリコールのハロゲンおよびヒドロキシ置換体のモノ(メタ)アリルエーテル;オイゲノール、イソオイゲノールなどの多価フェノールのモノ(メタ)アリルエーテルおよびそのハロゲン置換体;(メタ)アリル−2−ヒドロキシエチルチオエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシプロピルチオエーテルなどのアルキレングリコールの(メタ)アリルチオエーテル類;などが挙げられる。Examples of the monomer containing a hydroxyl group include unsaturated alcohols such as (meth) allyl alcohol, 3-buten-1-ol, 5-hexen-1-ol; -2-hydroxyethyl acrylate, acrylate-2 -Unsaturation such as hydroxypropyl, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, di-2-hydroxyethyl maleate, di-4-hydroxybutyl maleate, di-2-hydroxypropyl itaconate alkanol esters of carboxylic acids; formula CH 2 = CR 1 -COO- (C n H 2n O) m-H (m is 2 to 9 integer, n represents 2 to 4 integer, R 1 is hydrogen or methyl 2-hydroxyethyl- ester of polyalkylene glycol and (meth) acrylic acid represented by Mono (meth) acrylic acid esters of dihydroxy esters of dicarboxylic acids such as '-(meth) acryloyloxyphthalate, 2-hydroxyethyl-2'-(meth) acryloyloxysuccinate; 2-hydroxyethyl vinyl ether, 2-hydroxy Vinyl ethers such as propyl vinyl ether; (meth) allyl-2-hydroxyethyl ether, (meth) allyl-2-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-3-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-2-hydroxybutyl ether, Mono (meth) allyl ethers of alkylene glycols such as (meth) allyl-3-hydroxybutyl ether, (meth) allyl-4-hydroxybutyl ether, (meth) allyl-6-hydroxyhexyl ether; Polyoxyalkylene glycol (meth) monoallyl ethers such as tylene glycol mono (meth) allyl ether and dipropylene glycol mono (meth) allyl ether; glycerin mono (meth) allyl ether, (meth) allyl-2-chloro-3 -Mono (meth) allyl ethers of halogen and hydroxy-substituted products of (poly) alkylene glycols, such as hydroxypropyl ether, (meth) allyl-2-hydroxy-3-chloropropyl ether; polyphenols such as eugenol, isoeugenol Mono (meth) allyl ether and its halogen-substituted product; (meth) allylthioether of alkylene glycol such as (meth) allyl-2-hydroxyethylthioether and (meth) allyl-2-hydroxypropylthioether Le acids; and the like.

N−メチロールアミド基を含有する単量体としては、N−メチロール(メタ)アクリルアミドなどのメチロール基を有する(メタ)アクリルアミド類が挙げられる。   Examples of the monomer containing an N-methylolamide group include (meth) acrylamides having a methylol group such as N-methylol (meth) acrylamide.

オキセタニル基を含有する単量体としては、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、2−((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、2−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−4−トリフロロメチルオキセタンなどが挙げられる。   Examples of the monomer containing an oxetanyl group include 3-((meth) acryloyloxymethyl) oxetane, 3-((meth) acryloyloxymethyl) -2-trifluoromethyloxetane, and 3-((meth) acryloyloxymethyl. ) -2-phenyloxetane, 2-((meth) acryloyloxymethyl) oxetane, 2-((meth) acryloyloxymethyl) -4-trifluoromethyloxetane, and the like.

オキサゾリン基を含有する単量体としては、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリン等が挙げられる。   Examples of the monomer containing an oxazoline group include 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-2- Examples include oxazoline, 2-isopropenyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-methyl-2-oxazoline, and 2-isopropenyl-5-ethyl-2-oxazoline.

グラフトポリマー中の熱架橋性の架橋性基の含有割合は、重合時の熱架橋性の架橋性基を含有する単量体量として、単量体全量100重量%に対して、好ましくは0.1〜10重量%、更に好ましくは0.1〜5重量%の範囲である。グラフトポリマー中の熱架橋性の架橋性基の含有割合は、グラフトポリマーを製造する時の単量体仕込み比により制御できる。グラフトポリマー中の熱架橋性の架橋基の含有割合が、上記範囲内にあることで電解液への溶出を抑制し、優れた多孔膜強度と長期サイクル特性を示すことができる。   The content of the heat-crosslinkable crosslinkable group in the graft polymer is preferably 0.1% with respect to 100% by weight of the total amount of monomers as the amount of the monomer containing the heat-crosslinkable crosslinkable group at the time of polymerization. It is in the range of 1 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight. The content ratio of the heat-crosslinkable crosslinkable group in the graft polymer can be controlled by the monomer charge ratio when the graft polymer is produced. When the content of the heat-crosslinkable crosslinking group in the graft polymer is within the above range, elution into the electrolytic solution can be suppressed, and excellent porous film strength and long-term cycle characteristics can be exhibited.

熱架橋性の架橋性基は、前記グラフトポリマーを製造する際に、上述の単量体に加えて熱架橋性の架橋基を含有する単量体、並びに/又はこれらと共重合可能な他の単量体とを共重合することでグラフトポリマー中に導入することができる。   In the production of the graft polymer, the heat-crosslinkable crosslinkable group is a monomer containing a heat-crosslinkable crosslinkable group in addition to the above-mentioned monomer, and / or other copolymerizable with these monomers. It can introduce | transduce in a graft polymer by copolymerizing with a monomer.

本発明に用いるグラフトポリマーは、上述した単量体成分以外に、これらと共重合可能な単量体を含んでいてもよい。これらと共重合可能な単量体としては、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビエルエーテル等のビニルエーテル類;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン類;N−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物;アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドなどのアミド系単量体;が挙げられる。これらの単量体を、適宜の手法により、グラフト共重合させることにより、前記構成のグラフトポリマーが得られる。   The graft polymer used for this invention may contain the monomer copolymerizable with these other than the monomer component mentioned above. Monomers copolymerizable with these include halogen atom-containing monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride; vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl butyrate; methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl Vinyl ethers such as ether; Vinyl ketones such as methyl vinyl ketone, ethyl vinyl ketone, butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone, and isopropenyl vinyl ketone; Heterocycle-containing vinyl compounds such as N-vinylpyrrolidone, vinylpyridine, and vinylimidazole; Acrylamide And amide monomers such as N-methylolacrylamide. By graft copolymerizing these monomers by an appropriate technique, the graft polymer having the above-described structure can be obtained.

本発明において、グラフトポリマーのガラス転移温度は、室温において多孔膜に柔軟性を与えることができ、多孔膜のロール巻き取り時や捲回時のひびや、多孔膜層の欠け等を抑制することができる観点より、好ましくは20℃以下、さらに好ましくは0℃以下である。グラフトポリマーのガラス転移温度は、構成する単量体の使用割合などを変更することによって調製可能である。   In the present invention, the glass transition temperature of the graft polymer can impart flexibility to the porous film at room temperature, and suppress cracks during winding and winding of the porous film, chipping of the porous film layer, and the like. From the viewpoint of being able to reduce the temperature, it is preferably 20 ° C or lower, more preferably 0 ° C or lower. The glass transition temperature of the graft polymer can be adjusted by changing the use ratio of the constituent monomers.

本発明に用いるグラフトポリマーは、1)分岐構造を構成するように共重合させる方法や、2)得られたポリマーを変性して分岐構造を生成させる方法により合成される。その中でも一つの工程で目的の構造を得ることができるので、前記1)の方法が好ましい。
前記1)分岐構造を構成するように共重合させる方法としては、例えば、幹ポリマーの存在下にグラフトモノマーを公知の重合法により重合することで連鎖移動反応によりグラフトポリマーを得ることができる。また、幹ポリマー中にラジカルやイオンを発生できる官能基を導入し、該官能基からグラフトモノマーの重合反応を開始させることによりグラフトポリマーを得ることもできる。そのほか、重合時に分岐構造を形成しうるグラフトモノマーを公知の重合法により重合して得た枝ポリマーを、ラジカル付加反応などにより幹ポリマーに付加させてもよい。この場合は、枝ポリマーの一部がグラフトされていない状態で残存していても、そのままグラフトポリマーとして用いることができる。具体的には、特公平6−51767号公報などに記載された方法によってグラフトポリマーを製造することができる。
これらの中でも、特に重合時に分岐構造を形成しうるグラフトモノマーを公知の重合法により重合して得た枝ポリマーを、ラジカル付加反応などにより幹ポリマーに付加させる方法が最も構造制御が容易であり、後述する多孔膜用スラリーを安定化し易いので好ましい。具体的には枝ポリマーとしてマクロモノマーを用いて共重合させる方法があげられる。
The graft polymer used in the present invention is synthesized by 1) a method of copolymerizing to form a branched structure, or 2) a method of modifying the obtained polymer to generate a branched structure. Among them, the method 1) is preferable because the desired structure can be obtained in one step.
As a method of copolymerizing so as to constitute 1) the branched structure, for example, a graft polymer can be obtained by a chain transfer reaction by polymerizing a graft monomer in the presence of a trunk polymer by a known polymerization method. Also, a graft polymer can be obtained by introducing a functional group capable of generating radicals and ions into the trunk polymer and initiating a polymerization reaction of the graft monomer from the functional group. In addition, a branch polymer obtained by polymerizing a graft monomer capable of forming a branched structure at the time of polymerization by a known polymerization method may be added to the trunk polymer by a radical addition reaction or the like. In this case, even if a part of the branch polymer remains ungrafted, it can be used as it is as a graft polymer. Specifically, the graft polymer can be produced by a method described in JP-B-6-51767.
Among these, the structure control is most easily controlled by a method in which a branched polymer obtained by polymerizing a graft monomer capable of forming a branched structure at the time of polymerization by a known polymerization method is added to a trunk polymer by a radical addition reaction or the like. This is preferable because the slurry for a porous film described later is easily stabilized. Specifically, a method of copolymerizing using a macromonomer as a branch polymer can be mentioned.

前記マクロモノマーとしては、ポリマーの片末端に(メタ)アクリロイル基を有する、例えば、片末端メタクリロイル化ポリスチレンオリゴマー(東亜合成化学工業社製、「AS−6」、Mn=6000)、片末端メタクリロイル化ポリメタクリル酸メチルオリゴマー(東亜合成化学工業社製、「AA−6」、Mn=6000)、片末端メタクリロイル化ポリアクリル酸ブチルオリゴマー(東亜合成化学工業社製、「AB−6」、Mn=6000)、片末端メタクリロイル化ポリスチレン−アクリロニトリルオリゴマー(東亜合成化学工業社製、「AN−6S」等があげられる。   The macromonomer has a (meth) acryloyl group at one end of the polymer, for example, one-end methacryloylated polystyrene oligomer (manufactured by Toa Gosei Chemical Co., Ltd., “AS-6”, Mn = 6000), one-end methacryloylation. Polymethyl methacrylate oligomer (manufactured by Toa Gosei Chemical Co., Ltd., “AA-6”, Mn = 6000), one-end methacryloylated polybutyl acrylate oligomer (manufactured by Toa Gosei Chemical Co., Ltd., “AB-6”, Mn = 6000) ), One-end methacryloylated polystyrene-acrylonitrile oligomer (manufactured by Toagosei Chemical Industry Co., Ltd., “AN-6S”).

また、ポリオキシエチレンモノメチルエーテルのような片末端に水酸基等の官能基を有する重合体に、イソシアネートエチルメタクリレート、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸クロライド、グリシジル(メタ)アクリレート等のような官能基を有するエチレン性不飽和モノマーを反応させることによっても、各種マクロモノマーを得ることもできる。これらマクロモノマーとその他のエチレン性不飽和モノマーとを共重合させることによってグラフトポリマーを得ることができる。   In addition, a polymer having a functional group such as a hydroxyl group at one end such as polyoxyethylene monomethyl ether may be used such as isocyanate ethyl methacrylate, (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid chloride, glycidyl (meth) acrylate, etc. Various macromonomers can also be obtained by reacting an ethylenically unsaturated monomer having a functional group. A graft polymer can be obtained by copolymerizing these macromonomers and other ethylenically unsaturated monomers.

上記グラフトポリマーの重合法は特に限定はされず、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法も用いることができる。重合方法としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などいずれの方法も用いることができる。重合に用いる重合開始剤としては、たとえば過酸化ラウロイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシピバレート、3,3,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイドなどの有機過酸化物、α,α’−アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、または過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどがあげられる。   The polymerization method of the graft polymer is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method can be used. As the polymerization method, any method such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used. Examples of the polymerization initiator used for polymerization include lauroyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxypivalate, 3,3,5-trimethylhexanoyl peroxide, and the like. Organic peroxides, azo compounds such as α, α′-azobisisobutyronitrile, ammonium persulfate, potassium persulfate, and the like.

本発明に用いるグラフトポリマーは、グラフトポリマーの製造工程において、ポリマー溶液もしくはポリマー分散液に含まれる粒子状の金属を除去する粒子状金属除去工程を経て得られたものであることが好ましい。グラフトポリマー組成物に含まれる粒子状金属成分の含有量が10ppm以下であることにより、後述する多孔膜用スラリー中のポリマー間の経時での金属イオン架橋を防止し、粘度上昇を防ぐことができる。さらに二次電池の内部短絡や充電時の溶解・析出による自己放電増大の懸念が少なく、電池のサイクル特性や安全性が向上する。
前記粒子状金属除去工程におけるポリマー溶液もしくはポリマー分散液から粒子状の金属成分を除去する方法は特に限定されず、例えば、濾過フィルターによる濾過により除去する方法、振動ふるいによる除去する方法、遠心分離により除去する方法、磁力により除去する方法等が挙げられる。中でも、除去対象が金属成分であるため磁力により除去する方法が好ましい。磁力により除去する方法としては、金属成分が除去できる方法であれば特に限定はされないが、生産性および除去効率を考慮すると、好ましくはグラフトポリマーの製造ライン中に磁気フィルターを配置することで行われる。
The graft polymer used in the present invention is preferably obtained through a particulate metal removal step of removing particulate metal contained in the polymer solution or polymer dispersion in the graft polymer production step. When the content of the particulate metal component contained in the graft polymer composition is 10 ppm or less, it is possible to prevent metal ion cross-linking between polymers in the porous membrane slurry described later and to prevent an increase in viscosity. . Furthermore, there is little concern about self-discharge increase due to internal short circuit of the secondary battery or dissolution / precipitation during charging, and the cycle characteristics and safety of the battery are improved.
The method for removing the particulate metal component from the polymer solution or polymer dispersion in the particulate metal removal step is not particularly limited. For example, the removal method by filtration using a filtration filter, the removal method using a vibrating screen, or centrifugation. Examples thereof include a removal method and a removal method using magnetic force. Especially, since the removal object is a metal component, the method of removing by magnetic force is preferable. The method for removing by magnetic force is not particularly limited as long as it is a method capable of removing a metal component, but in consideration of productivity and removal efficiency, it is preferably performed by placing a magnetic filter in the graft polymer production line. .

多孔膜中のグラフトポリマーの含有割合は、0.1〜10重量%であり、好ましくは0.5〜5重量%であり、さらに好ましくは0.5〜3重量%である。多孔膜中の結着剤の含有割合が、前記範囲にあることで、非導電性粒子同士の結着性、並びに、電極又はセパレーターへの結着性を維持しながらも、リチウムの移動を阻害し抵抗が増大することを抑制することができる。   The content ratio of the graft polymer in the porous membrane is 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight, and more preferably 0.5 to 3% by weight. When the content ratio of the binder in the porous film is in the above range, the migration of lithium is inhibited while maintaining the binding property between the non-conductive particles and the binding property to the electrode or the separator. And it can suppress that resistance increases.

多孔膜には、上記成分のほかに、さらに任意の成分が含まれていてもよい。かかる任意の成分としては、分散剤、レベリング剤、酸化防止剤、グラフトポリマー以外の結着剤、増粘剤、消泡剤や、電解液分解抑制等の機能を有する電解液添加剤等の成分を挙げることができる。これらは電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られない。   In addition to the above components, the porous membrane may further contain an arbitrary component. Such optional components include components such as dispersants, leveling agents, antioxidants, binders other than graft polymers, thickeners, antifoaming agents, and electrolyte additives having functions such as electrolyte decomposition inhibition. Can be mentioned. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.

分散剤としてはアニオン性化合物、カチオン性化合物、非イオン性化合物、高分子化合物が例示される。分散剤は用いる非導電性粒子に応じて選択される。多孔膜中の分散剤の含有割合は、電池特性に影響が及ばない範囲が好ましく、具体的には10重量%以下である。   Examples of the dispersant include an anionic compound, a cationic compound, a nonionic compound, and a polymer compound. A dispersing agent is selected according to the nonelectroconductive particle to be used. The content ratio of the dispersing agent in the porous film is preferably within a range that does not affect the battery characteristics, and specifically 10% by weight or less.

レベリング剤としてはアルキル系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、金属系界面活性剤などの界面活性剤が挙げられる。前記界面活性剤を混合することにより、塗工時に発生するはじきを防止したり、電極の平滑性を向上させることができる。   Examples of the leveling agent include surfactants such as alkyl surfactants, silicon surfactants, fluorine surfactants, and metal surfactants. By mixing the surfactant, it is possible to prevent the repelling that occurs during coating or to improve the smoothness of the electrode.

酸化防止剤としてはフェノール化合物、ハイドロキノン化合物、有機リン化合物、硫黄化合物、フェニレンジアミン化合物、ポリマー型フェノール化合物等が挙げられる。ポリマー型フェノール化合物は、分子内にフェノール構造を有する重合体であり、重量平均分子量が200〜1000、好ましくは600〜700のポリマー型フェノール化合物が好ましく用いられる。   Examples of the antioxidant include a phenol compound, a hydroquinone compound, an organic phosphorus compound, a sulfur compound, a phenylenediamine compound, and a polymer type phenol compound. The polymer type phenol compound is a polymer having a phenol structure in the molecule, and a polymer type phenol compound having a weight average molecular weight of 200 to 1000, preferably 600 to 700 is preferably used.

結着剤としては後述の電極用結着剤に使用されるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリアクリル酸誘導体、ポリアクリロニトリル誘導体、軟質重合体などを用いることができる。   As the binder, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), a polyacrylic acid derivative, a polyacrylonitrile derivative, a soft polymer, or the like used for the electrode binder described later can be used.

増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース系ポリマーおよびこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩;(変性)ポリ(メタ)アクリル酸およびこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩;(変性)ポリビニルアルコール、アクリル酸又はアクリル酸塩とビニルアルコールの共重合体、無水マレイン酸又はマレイン酸もしくはフマル酸とビニルアルコールの共重合体などのポリビニルアルコール類;ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、変性ポリアクリル酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体水素化物などが挙げられる。増粘剤の使用量がこの範囲であると、塗工性や、電極合剤層や有機セパレーターとの密着性が良好である。本発明において、「(変性)ポリ」は「未変性ポリ」又は「変性ポリ」を意味し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」又は「メタアクリル」を意味する。   Examples of thickeners include cellulosic polymers such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, and ammonium salts and alkali metal salts thereof; (modified) poly (meth) acrylic acid and ammonium salts and alkali metal salts thereof; ) Polyvinyl alcohols such as polyvinyl alcohol, copolymers of acrylic acid or acrylate and vinyl alcohol, maleic anhydride or copolymers of maleic acid or fumaric acid and vinyl alcohol; polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, modified Examples include polyacrylic acid, oxidized starch, phosphoric acid starch, casein, various modified starches, acrylonitrile-butadiene copolymer hydride, and the like. When the use amount of the thickener is within this range, the coating property and the adhesion with the electrode mixture layer and the organic separator are good. In the present invention, “(modified) poly” means “unmodified poly” or “modified poly”, and “(meth) acryl” means “acryl” or “methacryl”.

その他には、フュームドシリカやフュームドアルミナなどのナノ微粒子:アルキル系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、金属系界面活性剤などの界面活性剤が挙げられる。前記ナノ微粒子を混合することにより多孔膜形成用スラリーのチキソ性をコントロールすることができ、さらにそれにより得られる多孔膜のレベリング性を向上させることができる。   Other examples include nano-particles such as fumed silica and fumed alumina: surfactants such as alkyl surfactants, silicon surfactants, fluorine surfactants, and metal surfactants. By mixing the nanoparticles, the thixotropy of the slurry for forming a porous film can be controlled, and the leveling property of the porous film obtained thereby can be improved.

前記任意の成分の多孔膜中の含有割合は、電池特性に影響が及ばない範囲が好ましく、具体的には各成分10重量%以下であり、任意の成分の含有割合の合計が、40重量%以下、より好ましくは20重量%以下である。ただし、非導電性粒子、前記所定のグラフトポリマー、及び任意の成分(但し結着剤を除く)の合計が100重量%に満たない場合は、任意成分としての結着剤の含有割合を適宜増量し、組成物を得ることができる。   The content ratio of the optional component in the porous film is preferably within a range that does not affect the battery characteristics. Specifically, each component is 10% by weight or less, and the total content of the optional components is 40% by weight. Below, more preferably 20% by weight or less. However, if the total of the non-conductive particles, the predetermined graft polymer, and any component (excluding the binder) is less than 100% by weight, the content of the binder as the optional component is increased appropriately. And a composition can be obtained.

(多孔膜の製造方法)
本発明の多孔膜を製造する方法としては、1)非導電性粒子、グラフトポリマー及び溶媒を含む多孔膜用スラリーを所定の基材上に塗布し、次いで乾燥する方法;2)非導電性粒子、グラフトポリマー及び溶媒を含む多孔膜用スラリーを基材を浸漬後、これを乾燥する方法;3)非導電性粒子、グラフトポリマー及び溶媒を含む多孔膜用スラリーを、剥離フィルム上に塗布、成膜し、得られた多孔膜を所定の基材上に転写する方法;が挙げられる。この中でも、1)多孔膜用スラリーを基材に塗布し、次いで乾燥する方法が、多孔膜の膜厚を制御しやすいことから最も好ましい。
(Method for producing porous membrane)
As a method for producing the porous membrane of the present invention, 1) a method of applying a slurry for porous membrane containing non-conductive particles, a graft polymer and a solvent on a predetermined substrate and then drying; 2) non-conductive particles A method for drying a slurry for a porous membrane containing a graft polymer and a solvent after immersing the substrate; 3) applying a slurry for a porous membrane containing non-conductive particles, a graft polymer and a solvent on a release film; And a method of transferring the obtained porous film onto a predetermined substrate. Among these, 1) The method of applying the slurry for porous film to the substrate and then drying is most preferable because the film thickness of the porous film can be easily controlled.

本発明の多孔膜の製造方法は、上記多孔膜用スラリーを基材に塗布し、次いで乾燥することを特徴とする。
(多孔膜用スラリー)
本発明の多孔膜用スラリーは、非導電性粒子、グラフトポリマー、及び溶媒を含む。非導電性粒子、グラフトポリマーとしては、多孔膜で説明したものと同様のものが挙げられる。
The porous membrane production method of the present invention is characterized in that the porous membrane slurry is applied to a substrate and then dried.
(Porous membrane slurry)
The slurry for a porous membrane of the present invention contains non-conductive particles, a graft polymer, and a solvent. Examples of the non-conductive particles and the graft polymer include the same as those described for the porous film.

溶媒としては、上記固形分(非導電性粒子、グラフトポリマー及び前記任意の成分)、を均一に分散し得るものであれば特に制限されない。
多孔膜用スラリーに用いる溶媒としては、水および有機溶媒のいずれも使用できる。有機溶媒としては、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの環状脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類;アセトン、エチルメチルケトン、ジイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなどのケトン類;メチレンクロライド、クロロホルム、四塩化炭素など塩素系脂肪族炭化水素;芳酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、プロピオニトリルなどのアシロニトリル類;テトラヒドロフラン、エチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル類:メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテルなどのアルコール類;N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド類があげられる。
これらの溶媒は、単独で使用しても、これらを2種以上混合して混合溶媒として使用してもよい。これらの中でも特に、非導電性粒子の分散性にすぐれ、沸点が低く揮発性が高い溶媒が、短時間でかつ低温で除去できるので好ましい。具体的には、アセトン、トルエン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサン、キシレン、水、若しくはN−メチルピロリドン、またはこれらの混合溶媒が好ましい。
The solvent is not particularly limited as long as it can uniformly disperse the solid content (non-conductive particles, graft polymer and the optional component).
As the solvent used for the slurry for the porous membrane, either water or an organic solvent can be used. Examples of organic solvents include cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene; ketones such as acetone, ethylmethylketone, diisopropylketone, cyclohexanone, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane. Chlorinated aliphatic hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform and carbon tetrachloride; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, γ-butyrolactone and ε-caprolactone; acylonitriles such as acetonitrile and propionitrile; tetrahydrofuran; Ethers such as ethylene glycol diethyl ether: alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether; N-methyl Amides such as lupyrrolidone and N, N-dimethylformamide are exemplified.
These solvents may be used alone, or two or more of these may be mixed and used as a mixed solvent. Among these, a solvent having excellent dispersibility of non-conductive particles and having a low boiling point and high volatility is preferable because it can be removed in a short time and at a low temperature. Specifically, acetone, toluene, cyclohexanone, cyclopentane, tetrahydrofuran, cyclohexane, xylene, water, N-methylpyrrolidone, or a mixed solvent thereof is preferable.

多孔膜用スラリーの固形分濃度は、該スラリーの塗布、浸漬が可能な程度でかつ、流動性を有する粘度になる限り特に限定はされないが、一般的には10〜50重量%程度である。
固形分以外の成分は、乾燥の工程により揮発する成分であり、前記溶媒に加え、例えば、非導電性粒子及びグラフトポリマーの調製及び添加に際しこれらを溶解または分散させていた媒質をも含む。
本発明の多孔膜用スラリーは、本発明の多孔膜を形成するためのものであるので、多孔膜用スラリーの固形分全量中の、非導電性粒子及びグラフトポリマーの含有割合は、当然ながら、本発明の多孔膜について上述した通りとされる。即ち、非導電性粒子の含有割合は50〜99重量%、グラフトポリマーの含有割合は0.1〜10重量%である。
The solid content concentration of the slurry for the porous membrane is not particularly limited as long as the slurry can be applied and immersed, and has a fluid viscosity, but is generally about 10 to 50% by weight.
Components other than solid components are components that volatilize in the drying process, and include, in addition to the solvent, for example, a medium in which these are dissolved or dispersed during preparation and addition of non-conductive particles and graft polymer.
Since the slurry for the porous membrane of the present invention is for forming the porous membrane of the present invention, the content ratio of the non-conductive particles and the graft polymer in the total solid content of the slurry for the porous membrane is, of course, The porous membrane of the present invention is as described above. That is, the content ratio of the non-conductive particles is 50 to 99% by weight, and the content ratio of the graft polymer is 0.1 to 10% by weight.

また、多孔膜用スラリーには、非導電性粒子、グラフトポリマー及び溶媒のほかに、さらに分散剤や電解液分解抑制等の機能を有する電解液添加剤等の任意の成分が含まれていてもよい。これらは電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られない。   Moreover, the slurry for the porous film may contain any component such as a dispersant and an electrolyte additive having a function of inhibiting the decomposition of the electrolyte, in addition to the nonconductive particles, the graft polymer, and the solvent. Good. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.

(多孔膜用スラリー製法)
多孔膜用スラリーの製法は、特に限定はされず、上記非導電性粒子、グラフトポリマー、及び溶媒と必要に応じ添加される任意の成分を混合して得られる。
本発明においては上記成分を用いることにより混合方法や混合順序にかかわらず、非導電性粒子が高度に分散された多孔膜用スラリーを得ることができる。混合装置は、上記成分を均一に混合できる装置であれば特に限定されず、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサーなどを使用することができるが、中でも高い分散シェアを加えることができる、ビーズミル、ロールミル、フィルミックス等の高分散装置を使用することが特に好ましい。
多孔膜用スラリーの粘度は、均一塗工性、スラリー経時安定性の観点から、好ましくは10mPa・S〜10,000mPa・S、更に好ましくは50〜500mPa・sである。前記粘度は、B型粘度計を用いて25℃、回転数60rpmで測定した時の値である。
(Porous membrane slurry manufacturing method)
The manufacturing method of the slurry for porous membranes is not particularly limited, and can be obtained by mixing the non-conductive particles, the graft polymer, and the solvent and optional components added as necessary.
In the present invention, a porous film slurry in which non-conductive particles are highly dispersed can be obtained by using the above components, regardless of the mixing method and mixing order. The mixing device is not particularly limited as long as it can uniformly mix the above components, and a ball mill, a sand mill, a pigment disperser, a crusher, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, and the like can be used. In particular, it is particularly preferable to use a high dispersion apparatus such as a bead mill, a roll mill, or a fill mix that can add a high dispersion share.
The viscosity of the slurry for the porous membrane is preferably 10 mPa · S to 10,000 mPa · S, more preferably 50 to 500 mPa · s, from the viewpoints of uniform coatability and slurry aging stability. The viscosity is a value measured using a B-type viscometer at 25 ° C. and a rotation speed of 60 rpm.

本発明の多孔膜の製造方法において、基材は、特に限定はされないが、本発明の多孔膜は、特に二次電池用の電極上もしくは有機セパレーター上に形成されることが好ましい。その中でも、特に二次電池用の電極表面に形成されることがより好ましい。本発明の多孔膜を電極表面上に形成することにより、有機セパレーターが熱による収縮を起こしても、正極・負極間の短絡を起こすことがなく高い安全性が保たれる。加えて、本発明の多孔膜を電極表面上に形成することにより、有機セパレーターがなくても、多孔膜がセパレーターとしての機能を果たすことができ、低コストでの電池作製が可能になる。また、有機セパレーターを用いた場合においても、有機セパレーター表面に形成されている孔を埋めることがなく、より高いレート特性を発現することができる。
本発明の多孔膜の製造方法においては、電極や有機セパレーター以外の基材上に形成してもよい。本発明の多孔膜を、電極や有機セパレーター以外の基材上に形成した場合は、多孔膜を基材から剥離し、直接電池を組み立てる時に、電極上や有機セパレーター上に積層することにより使用することが出来る。
In the method for producing a porous membrane of the present invention, the substrate is not particularly limited, but the porous membrane of the present invention is particularly preferably formed on an electrode for a secondary battery or an organic separator. Among these, it is more preferable to form on the electrode surface for secondary batteries. By forming the porous film of the present invention on the electrode surface, high safety is maintained without causing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode even when the organic separator shrinks due to heat. In addition, by forming the porous film of the present invention on the electrode surface, the porous film can function as a separator without an organic separator, and a battery can be manufactured at low cost. Even when an organic separator is used, higher rate characteristics can be expressed without filling the holes formed on the surface of the organic separator.
In the manufacturing method of the porous film of this invention, you may form on base materials other than an electrode and an organic separator. When the porous membrane of the present invention is formed on a substrate other than an electrode or an organic separator, it is used by peeling the porous membrane from the substrate and directly laminating it on the electrode or the organic separator when assembling the battery. I can do it.

多孔膜用スラリーを基材上へ塗布する方法は特に制限されない。例えば、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などの方法が挙げられる。中でも、均一な多孔膜が得られる点でディップ法やグラビア法が好ましい。
乾燥方法としては例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。乾燥温度は、使用する溶媒の種類によってかえることができる。溶媒を完全に除去するために、例えば、N−メチルピロリドン等の揮発性の低い溶媒を用いる場合には送風式の乾燥機で120℃以上の高温で乾燥させることが好ましい。逆に揮発性の高い溶媒を用いる場合には100℃以下の低温において乾燥させることもできる。多孔膜を後述する有機セパレーター上に形成する際は、有機セパレーターの収縮を起こさずに乾燥させることが必要の為、100℃以下の低温での乾燥が好ましい。
The method for applying the slurry for the porous film onto the substrate is not particularly limited. Examples thereof include a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, and a brush coating method. Among them, the dip method and the gravure method are preferable in that a uniform porous film can be obtained.
Examples of the drying method include drying by warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, and drying by irradiation with (far) infrared rays or electron beams. The drying temperature can be changed depending on the type of solvent used. In order to completely remove the solvent, for example, when a low-volatility solvent such as N-methylpyrrolidone is used, it is preferably dried at a high temperature of 120 ° C. or higher with a blower-type dryer. Conversely, when a highly volatile solvent is used, it can be dried at a low temperature of 100 ° C. or lower. When forming a porous film on the organic separator mentioned later, since it is necessary to dry without causing shrinkage of the organic separator, drying at a low temperature of 100 ° C. or lower is preferable.

次いで、必要に応じ、金型プレスやロールプレスなどを用い、加圧処理により電極合剤層と多孔膜との密着性を向上させることもできる。ただし、この際、過度に加圧処理を行うと、多孔膜の空隙率が損なわれることがあるため、圧力および加圧時間を適宜に制御する。   Next, if necessary, the adhesion between the electrode mixture layer and the porous film can be improved by pressure treatment using a mold press or a roll press. However, at this time, if the pressure treatment is excessively performed, the porosity of the porous film may be impaired, so the pressure and the pressure time are controlled appropriately.

多孔膜の膜厚は、特に限定はされず、多孔膜の用途あるいは適用分野に応じて適宜に設定されるが、薄すぎると均一な膜を形成できず、逆に厚すぎると電池内での体積(重量)あたりの容量(capacity)が減ることから、0.5〜50μmが好ましく、0.5〜10μmがより好ましい。   The film thickness of the porous film is not particularly limited and is appropriately set according to the use or application field of the porous film. However, if the film is too thin, a uniform film cannot be formed. Since the capacity per volume (weight) decreases, 0.5 to 50 μm is preferable, and 0.5 to 10 μm is more preferable.

本発明の多孔膜は、二次電池電極の電極合剤層または有機セパレーターの表面に成膜され、電極合剤層の保護膜あるいはセパレーターとして特に好ましく用いられる。多孔膜が成膜される二次電池電極は特に限定はされず、各種の構成の電極に対して、本発明の多孔膜は成膜されうる。また、多孔膜は、二次電池の正極、負極の何れの表面に成膜されてもよく、正極、負極の両者に成膜されてもよい。   The porous membrane of the present invention is formed on the surface of the electrode mixture layer or organic separator of the secondary battery electrode, and is particularly preferably used as a protective film or separator for the electrode mixture layer. The secondary battery electrode on which the porous film is formed is not particularly limited, and the porous film of the present invention can be formed on electrodes having various configurations. Moreover, the porous film may be formed on any surface of the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery, or may be formed on both the positive electrode and the negative electrode.

(二次電池用電極)
本発明の二次電池用電極は、結着剤及び電極活物質を含んでなる電極合剤層が、集電体に付着してなり、かつ電極合剤層の表面に、前記多孔膜が積層されてなる。即ち、本発明の二次電池用電極は、集電体;結着剤及び電極活物質を含み、前記集電体上に付着する電極合剤層;並びに前記電極合剤層の表面に積層された前記本発明の多孔膜を有する。
(Electrode for secondary battery)
In the secondary battery electrode of the present invention, an electrode mixture layer containing a binder and an electrode active material is attached to a current collector, and the porous film is laminated on the surface of the electrode mixture layer. Being done. That is, the electrode for a secondary battery of the present invention includes a current collector; an electrode mixture layer that includes a binder and an electrode active material and adheres to the current collector; and is laminated on a surface of the electrode mixture layer. The porous membrane of the present invention is also included.

(電極活物質)
本発明の二次電池用電極に用いられる電極活物質は、電極が利用される二次電池に応じて選択すればよい。前記二次電池としては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池が挙げられる。
(Electrode active material)
What is necessary is just to select the electrode active material used for the electrode for secondary batteries of this invention according to the secondary battery in which an electrode is utilized. Examples of the secondary battery include a lithium ion secondary battery and a nickel hydride secondary battery.

本発明の二次電池用電極を、リチウムイオン二次電池正極用に用いる場合、リチウムイオン二次電池正極用の電極活物質(正極活物質)は、無機化合物からなるものと有機化合物からなるものとに大別される。
無機化合物からなる正極活物質としては、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属硫化物などが挙げられる。上記の遷移金属としては、Fe、Co、Ni、Mn等が使用される。正極活物質に使用される無機化合物の具体例としては、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn、LiFePO、LiFeVOなどのリチウム含有複合金属酸化物;TiS、TiS、非晶質MoS等の遷移金属硫化物;Cu、非晶質VO−P、MoO、V、V13などの遷移金属酸化物が挙げられる。これらの化合物は、部分的に元素置換したものであってもよい。有機化合物からなる正極活物質としては、例えば、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレンなどの導電性高分子化合物を用いることもできる。電気伝導性に乏しい、鉄系酸化物は、還元焼成時に炭素源物質を存在させることで、炭素材料で覆われた電極活物質として用いてもよい。また、これら化合物は、部分的に元素置換したものであってもよい。
When the secondary battery electrode of the present invention is used for a lithium ion secondary battery positive electrode, the electrode active material (positive electrode active material) for the lithium ion secondary battery positive electrode is composed of an inorganic compound and an organic compound. It is roughly divided into
Examples of the positive electrode active material made of an inorganic compound include transition metal oxides, composite oxides of lithium and transition metals, and transition metal sulfides. As the transition metal, Fe, Co, Ni, Mn and the like are used. Specific examples of the inorganic compound used for the positive electrode active material include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiFeVO 4, and other lithium-containing composite metal oxides; TiS 2 , TiS 3 , non- Transition metal sulfides such as crystalline MoS 2 ; transition metal oxides such as Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O—P 2 O 5 , MoO 3 , V 2 O 5 , V 6 O 13 It is done. These compounds may be partially element-substituted. As the positive electrode active material made of an organic compound, for example, a conductive polymer compound such as polyacetylene or poly-p-phenylene can be used. An iron-based oxide having poor electrical conductivity may be used as an electrode active material covered with a carbon material by allowing a carbon source material to be present during reduction firing. These compounds may be partially element-substituted.

リチウムイオン二次電池用の正極活物質は、上記の無機化合物と有機化合物の混合物であってもよい。正極活物質の粒子径は、電池の任意の構成要件との兼ね合いで適宜選択されるが、レート特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点から、50%体積累積径が、通常0.1〜50μm、好ましくは1〜20μmである。50%体積累積径がこの範囲であると、充放電容量が大きい二次電池を得ることができ、かつ電極用スラリーおよび電極を製造する際の取扱いが容易である。50%体積累積径は、レーザー回折で粒度分布を測定することにより求めることができる。   The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery may be a mixture of the above inorganic compound and organic compound. The particle diameter of the positive electrode active material is appropriately selected in consideration of the arbitrary constituent requirements of the battery. From the viewpoint of improving battery characteristics such as rate characteristics and cycle characteristics, the 50% volume cumulative diameter is usually 0.1. -50 μm, preferably 1-20 μm. When the 50% volume cumulative diameter is within this range, a secondary battery having a large charge / discharge capacity can be obtained, and handling of the slurry for electrodes and the electrodes is easy. The 50% volume cumulative diameter can be determined by measuring the particle size distribution by laser diffraction.

本発明の二次電池用電極を、リチウムイオン二次電池負極用に用いる場合、リチウムイオン二次電池負極用の電極活物質(負極活物質)としては、たとえば、アモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、メゾカーボンマイクロビーズ、ピッチ系炭素繊維などの炭素質材料、ポリアセン等の導電性高分子化合物などがあげられる。また、負極活物質としては、ケイ素、錫、亜鉛、マンガン、鉄、ニッケル等の金属やこれらの合金、前記金属又は合金の酸化物や硫酸塩が用いられる。加えて、金属リチウム、Li−Al、Li−Bi−Cd、Li−Sn−Cd等のリチウム合金、リチウム遷移金属窒化物、シリコン等を使用できる。電極活物質は、機械的改質法により表面に導電付与材を付着させたものも使用できる。負極活物質の粒径は、電池の他の構成要件との兼ね合いで適宜選択されるが、初期効率、レート特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点から、50%体積累積径が、通常1〜50μm、好ましくは15〜30μmである。   When the secondary battery electrode of the present invention is used for a lithium ion secondary battery negative electrode, examples of the electrode active material (negative electrode active material) for the lithium ion secondary battery negative electrode include amorphous carbon, graphite, natural graphite, Examples thereof include carbonaceous materials such as mesocarbon microbeads and pitch-based carbon fibers, and conductive polymer compounds such as polyacene. In addition, as the negative electrode active material, metals such as silicon, tin, zinc, manganese, iron, nickel, alloys thereof, oxides or sulfates of the metals or alloys are used. In addition, lithium alloys such as lithium metal, Li—Al, Li—Bi—Cd, and Li—Sn—Cd, lithium transition metal nitride, silicon, and the like can be used. As the electrode active material, a material obtained by attaching a conductivity imparting material to the surface by a mechanical modification method can also be used. The particle size of the negative electrode active material is appropriately selected in consideration of other constituent elements of the battery. From the viewpoint of improving battery characteristics such as initial efficiency, rate characteristics, and cycle characteristics, a 50% volume cumulative diameter is usually The thickness is 1 to 50 μm, preferably 15 to 30 μm.

本発明の二次電池用電極を、ニッケル水素二次電池正極用に用いる場合、ニッケル水素二次電池正極用の電極活物質(正極活物質)としては、水酸化ニッケル粒子が挙げられる。水酸化ニッケル粒子は、コバルト、亜鉛、カドミウム等を固溶していてもよく、あるいは表面がアルカリ熱処理されたコバルト化合物で被覆されていてもよい。また、水酸化ニッケル粒子には、酸化イットリウムの他に、酸化コバルト、金属コバルト、水酸化コバルト等のコバルト化合物、金属亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛等の亜鉛化合物、酸化エルビウム等の希土類化合物等の添加剤が含まれていてもよい。   When the secondary battery electrode of the present invention is used for a nickel metal hydride secondary battery positive electrode, the electrode active material (positive electrode active material) for the nickel metal hydride secondary battery positive electrode includes nickel hydroxide particles. The nickel hydroxide particles may be dissolved in cobalt, zinc, cadmium, or the like, or may be coated with a cobalt compound whose surface is subjected to an alkali heat treatment. In addition to yttrium oxide, nickel hydroxide particles include cobalt compounds such as cobalt oxide, metal cobalt and cobalt hydroxide, zinc compounds such as metal zinc, zinc oxide and zinc hydroxide, and rare earth compounds such as erbium oxide. The additive may be contained.

本発明の二次電池用電極を、ニッケル水素二次電池負極用に用いる場合、ニッケル水素二次電池負極用の電極活物質(負極活物質)としては、水素吸蔵合金粒子は、電池の充電時にアルカリ電解液中で電気化学的に発生させた水素を吸蔵でき、なおかつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出できるものであればよく、特に限定はされないが、AB5型系、TiNi系及びTiFe系の水素吸蔵合金からなる粒子が好ましい。具体的には、例えば、LaNi5、MmNi5(Mmはミッシュメタル)、LmNi5(LmはLaを含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種)及びこれらの合金のNiの一部をAl,Mn,Co,Ti,Cu,Zn,Zr,Cr及びB等から選択される1種以上の元素で置換した多元素系の水素吸蔵合金粒子を用いることができる。特に、一般式:LmNiwCoxMnyAlz(原子比w,x,y,zの合計値は4.80≦w+x+y+z≦5.40である)で表される組成を有する水素吸蔵合金粒子は、充放電サイクルの進行に伴う微粉化が抑制されて充放電サイクル寿命が向上するので好適である。   When the secondary battery electrode of the present invention is used for a negative electrode of a nickel metal hydride secondary battery, as an electrode active material (negative electrode active material) for the negative electrode of a nickel metal hydride secondary battery, the hydrogen storage alloy particles are used when charging the battery. There is no particular limitation as long as it can occlude electrochemically generated hydrogen in an alkaline electrolyte and can easily release the occluded hydrogen during discharge, and is not particularly limited. Particles made of a hydrogen storage alloy are preferred. Specifically, for example, LaNi5, MmNi5 (Mm is a misch metal), LmNi5 (Lm is at least one selected from rare earth elements including La), and a part of Ni of these alloys may be Al, Mn, Co, Ti, Multi-element hydrogen storage alloy particles substituted with one or more elements selected from Cu, Zn, Zr, Cr, and B can be used. In particular, hydrogen storage alloy particles having a composition represented by the general formula: LmNiwCoxMnyAlz (the total value of atomic ratios w, x, y, z is 4.80 ≦ w + x + y + z ≦ 5.40) This is suitable because the pulverization associated with is suppressed and the charge / discharge cycle life is improved.

(結着剤)
本発明において、電極合剤層は、電極活物質の他に、結着剤を含む。結着剤を含むことにより電極中の電極合剤層の結着性が向上し、電極の撒回時等の工程上においてかかる機械的な力に対する強度が上がり、また電極中の電極合剤層が脱離しにくくなることから、脱離物による短絡等の危険性が小さくなる。
(Binder)
In the present invention, the electrode mixture layer contains a binder in addition to the electrode active material. By including the binder, the binding property of the electrode mixture layer in the electrode is improved, the strength against mechanical force applied during the process of winding the electrode is increased, and the electrode mixture layer in the electrode Since it becomes difficult to detach | desorb, danger, such as a short circuit by detachment | desorption material, becomes small.

結着剤としては様々な樹脂成分を用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリアクリル酸誘導体、ポリアクリロニトリル誘導体などを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Various resin components can be used as the binder. For example, polyethylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polyacrylic acid derivatives, polyacrylonitrile derivatives, and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

更に、下に例示する軟質重合体も結着剤として使用することができる。
ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、ブチルアクリレート・スチレン共重合体、ブチルアクリレート・アクリロニトリル共重合体、ブチルアクリレート・アクリロニトリル・グリシジルメタクリレート共重合体などの、アクリル酸またはメタクリル酸誘導体の単独重合体またはそれと共重合可能な単量体との共重合体である、アクリル系軟質重合体;
ポリイソブチレン、イソブチレン・イソプレンゴム、イソブチレン・スチレン共重合体などのイソブチレン系軟質重合体;
ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブタジエン・スチレンランダム共重合体、イソプレン・スチレンランダム共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、ブタジエン・スチレン・ブロック共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレン・ブロック共重合体、イソプレン・スチレン・ブロック共重合体、スチレン・イソプレン・スチレン・ブロック共重合体などジエン系軟質重合体;
ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、ジヒドロキシポリシロキサンなどのケイ素含有軟質重合体;
液状ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、エチレン・α−オレフィン共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体(EPDM)、エチレン・プロピレン・スチレン共重合体などのオレフィン系軟質重合体;
ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリステアリン酸ビニル、酢酸ビニル・スチレン共重合体などビニル系軟質重合体;
ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エピクロルヒドリンゴムなどのエポキシ系軟質重合体;
フッ化ビニリデン系ゴム、四フッ化エチレン−プロピレンゴムなどのフッ素含有軟質重合体;
天然ゴム、ポリペプチド、蛋白質、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどのその他の軟質重合体などが挙げられる。これらの軟質重合体は、架橋構造を有したものであってもよく、また、変性により官能基を導入したものであってもよい。
Furthermore, the soft polymer illustrated below can also be used as a binder.
Acrylic acid such as polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polyhydroxyethyl methacrylate, polyacrylamide, polyacrylonitrile, butyl acrylate / styrene copolymer, butyl acrylate / acrylonitrile copolymer, butyl acrylate / acrylonitrile / glycidyl methacrylate copolymer Or an acrylic soft polymer which is a homopolymer of a methacrylic acid derivative or a copolymer with a monomer copolymerizable therewith;
Isobutylene-based soft polymers such as polyisobutylene, isobutylene-isoprene rubber, isobutylene-styrene copolymer;
Polybutadiene, polyisoprene, butadiene / styrene random copolymer, isoprene / styrene random copolymer, acrylonitrile / butadiene copolymer, acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer, butadiene / styrene / block copolymer, styrene / butadiene / Diene-based soft polymers such as styrene block copolymer, isoprene / styrene block copolymer, styrene / isoprene / styrene block copolymer;
Silicon-containing soft polymers such as dimethylpolysiloxane, diphenylpolysiloxane, dihydroxypolysiloxane;
Liquid polyethylene, polypropylene, poly-1-butene, ethylene / α-olefin copolymer, propylene / α-olefin copolymer, ethylene / propylene / diene copolymer (EPDM), ethylene / propylene / styrene copolymer, etc. Olefinic soft polymers of
Vinyl-based soft polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyvinyl stearate, vinyl acetate / styrene copolymer;
Epoxy-based soft polymers such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, epichlorohydrin rubber;
Fluorine-containing soft polymers such as vinylidene fluoride rubber and tetrafluoroethylene-propylene rubber;
Examples thereof include other soft polymers such as natural rubber, polypeptide, protein, polyester-based thermoplastic elastomer, vinyl chloride-based thermoplastic elastomer, and polyamide-based thermoplastic elastomer. These soft polymers may have a cross-linked structure or may have a functional group introduced by modification.

電極合剤層における結着剤の量は、電極活物質100重量部に対して、好ましくは0.1〜5重量部、より好ましくは0.2〜4重量部、特に好ましくは0.5〜3重量部である。結着剤量が前記範囲であることにより、電池反応を阻害せずに、電極から活物質が脱落するのを防ぐことができる。   The amount of the binder in the electrode mixture layer is preferably 0.1 to 5 parts by weight, more preferably 0.2 to 4 parts by weight, particularly preferably 0.5 to 100 parts by weight of the electrode active material. 3 parts by weight. When the amount of the binder is within the above range, it is possible to prevent the active material from dropping from the electrode without inhibiting the battery reaction.

結着剤は、電極を作製するために溶液もしくは分散液として調製される。その時の粘度は、通常1mPa・S〜300,000mPa・Sの範囲、好ましくは50mPa・S〜10,000mPa・Sである。前記粘度は、B型粘度計を用いて25℃、回転数60rpmで測定した時の値である。   The binder is prepared as a solution or dispersion to produce an electrode. The viscosity at that time is usually in the range of 1 mPa · S to 300,000 mPa · S, preferably 50 mPa · S to 10,000 mPa · S. The viscosity is a value measured using a B-type viscometer at 25 ° C. and a rotation speed of 60 rpm.

本発明において、電極合剤層には、導電性付与材や補強材を含有していてもよい。導電付与材としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラック、グラファイト、気相成長カーボン繊維、カーボンナノチューブ等の導電性カーボンを使用することができる。黒鉛などの炭素粉末、各種金属のファイバーや箔などが挙げられる。補強材としては、各種の無機および有機の球状、板状、棒状または繊維状のフィラーが使用できる。導電性付与材を用いることにより電極活物質同士の電気的接触を向上させることができ、特にリチウムイオン二次電池に用いる場合に放電レート特性を改善したりすることができる。導電性付与材や補強剤の使用量は、電極活物質100重量部に対して通常0〜20重量部、好ましくは1〜10重量部である。   In the present invention, the electrode mixture layer may contain a conductivity imparting material or a reinforcing material. As the conductivity-imparting material, conductive carbon such as acetylene black, ketjen black, carbon black, graphite, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotube can be used. Examples thereof include carbon powders such as graphite, and fibers and foils of various metals. As the reinforcing material, various inorganic and organic spherical, plate-like, rod-like or fibrous fillers can be used. By using the conductivity imparting material, the electrical contact between the electrode active materials can be improved. In particular, when used in a lithium ion secondary battery, the discharge rate characteristics can be improved. The usage-amount of an electroconductivity imparting material or a reinforcing agent is 0-20 weight part normally with respect to 100 weight part of electrode active materials, Preferably it is 1-10 weight part.

電極合剤層は、結着剤、電極活物質及び溶媒を含むスラリー(以下、「電極合剤層形成用スラリー」と呼ぶことがある。)を集電体に付着させて形成することができる。   The electrode mixture layer can be formed by adhering a slurry containing a binder, an electrode active material, and a solvent (hereinafter sometimes referred to as “electrode mixture layer forming slurry”) to a current collector. .

溶媒としては、前記結着剤を溶解または粒子状に分散するものであればよいが、溶解するものが好ましい。結着剤を溶解する溶媒を用いると、結着剤が表面に吸着することにより電極活物質などの分散が安定化する。   Any solvent may be used as long as it dissolves or disperses the binder in the form of particles. When a solvent that dissolves the binder is used, the binder is adsorbed on the surface, thereby stabilizing the dispersion of the electrode active material and the like.

電極合剤層形成用スラリーに用いる溶媒としては、水および有機溶媒のいずれも使用できる。有機溶媒としては、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの環状脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;エチルメチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、プロピオニトリルなどのアシロニトリル類;テトラヒドロフラン、エチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル類:メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテルなどのアルコール類;N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド類があげられる。これらの溶媒は、単独または2種以上を混合して、乾燥速度や環境上の観点から適宜選択して用いることができる。   As the solvent used for the electrode mixture layer forming slurry, either water or an organic solvent can be used. Examples of the organic solvent include cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ketones such as ethyl methyl ketone and cyclohexanone; ethyl acetate, butyl acetate, γ-butyrolactone, ε -Esters such as caprolactone; Acylonitriles such as acetonitrile and propionitrile; Ethers such as tetrahydrofuran and ethylene glycol diethyl ether: Alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol and ethylene glycol monomethyl ether; N-methyl Amides such as pyrrolidone and N, N-dimethylformamide are exemplified. These solvents may be used alone or in admixture of two or more and appropriately selected from the viewpoint of drying speed and environment.

電極合剤層形成用スラリーは、増粘剤を含有してもよい。電極合剤層形成用スラリーに用いる溶媒に可溶な重合体が用いられる。増粘剤としては、本発明の多孔膜で例示した増粘剤を用いることができる。増粘剤の使用量は、電極活物質100重量部に対して、0.5〜1.5重量部が好ましい。増粘剤の使用量がこの範囲であると、塗工性、集電体との密着性が良好である。   The electrode mixture layer forming slurry may contain a thickener. A polymer soluble in the solvent used for the slurry for forming the electrode mixture layer is used. As the thickener, the thickener exemplified in the porous film of the present invention can be used. As for the usage-amount of a thickener, 0.5-1.5 weight part is preferable with respect to 100 weight part of electrode active materials. When the use amount of the thickener is within this range, the coating property and the adhesion with the current collector are good.

さらに、電極合剤層形成用スラリーには、上記成分の他に、電池の安定性や寿命を高めるため、トリフルオロプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、カテコールカーボネート、1,6−ジオキサスピロ[4,4]ノナン−2,7−ジオン、12−クラウン−4−エーテル等が使用できる。また、これらは後述する電解液に含有せしめて用いてもよい。   Further, in addition to the above components, the electrode mixture layer forming slurry includes trifluoropropylene carbonate, vinylene carbonate, catechol carbonate, 1,6-dioxaspiro [4,4] nonane in order to increase the stability and life of the battery. -2,7-dione, 12-crown-4-ether and the like can be used. These may be used by being contained in an electrolyte solution described later.

電極合剤層形成用スラリーにおける溶媒の量は、電極活物質や結着剤などの種類に応じ、塗工に好適な粘度になるように調整して用いる。具体的には、電極合剤層形成用スラリー中の、電極活物質、結着剤および導電性付与材などの任意の添加剤を合わせた固形分の濃度が、好ましくは30〜90重量%、より好ましくは40〜80重量%となる量に調整して用いられる。   The amount of the solvent in the electrode mixture layer forming slurry is adjusted so as to have a viscosity suitable for coating according to the type of the electrode active material, the binder and the like. Specifically, in the slurry for forming an electrode mixture layer, the solid content concentration of any additive such as an electrode active material, a binder and a conductivity imparting agent is preferably 30 to 90% by weight, More preferably, it is used by adjusting to an amount of 40 to 80% by weight.

電極合剤層形成用スラリーは、電極活物質、結着剤、必要に応じ添加される導電性付与材などの任意の添加剤、および溶媒を、混合機を用いて混合して得られる。混合は、上記の各成分を一括して混合機に供給し、混合してもよい。電極合剤層形成用スラリーの構成成分として、電極活物質、結着剤、導電性付与材及び増粘剤を用いる場合には、導電性付与材および増粘剤を溶媒中で混合して導電付与材を微粒子状に分散させ、次いで結着剤、電極活物質を添加してさらに混合することが、得られるスラリーの分散性が向上できるので好ましい。混合機としては、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、ホバートミキサーなどを用いることができるが、ボールミルを用いると導電性付与材や電極活物質の凝集を抑制できるので好ましい。   The slurry for forming an electrode mixture layer is obtained by mixing an electrode active material, a binder, an optional additive such as a conductivity-imparting material added as necessary, and a solvent using a mixer. Mixing may be performed by supplying the above components all at once to a mixer. When an electrode active material, a binder, a conductivity-imparting material, and a thickener are used as constituents of the electrode mixture layer forming slurry, the conductivity-imparting material and the thickener are mixed in a solvent to conduct electricity. It is preferable to disperse the imparting material in the form of fine particles, and then add a binder and an electrode active material and further mix, since the dispersibility of the resulting slurry can be improved. As the mixer, a ball mill, sand mill, pigment disperser, crusher, ultrasonic disperser, homogenizer, planetary mixer, Hobart mixer, etc. can be used. It is preferable because aggregation of the resin can be suppressed.

電極合剤層形成用スラリーの粒度は、好ましくは35μm以下であり、さらに好ましくは25μm以下である。スラリーの粒度が上記範囲にあると、導電材の分散性が高く、均質な電極が得られる。   The particle size of the electrode mixture layer forming slurry is preferably 35 μm or less, and more preferably 25 μm or less. When the particle size of the slurry is in the above range, the conductive material is highly dispersible and a homogeneous electrode can be obtained.

集電体は、電気導電性を有しかつ電気化学的に耐久性のある材料であれば特に制限されないが、耐熱性を有するとの観点から、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などの金属材料が好ましい。中でも、リチウムイオン二次電池の正極用としてはアルミニウムが特に好ましく、リチウムイオン二次電池の負極用としては銅が特に好ましい。集電体の形状は特に制限されないが、厚さ0.001〜0.5mm程度のシート状のものが好ましい。集電体は、電極合剤層の接着強度を高めるため、予め粗面化処理して使用するのが好ましい。粗面化方法としては、機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法などが挙げられる。機械的研磨法においては、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシ等が使用される。
また、電極合剤層の接着強度や導電性を高めるために、集電体表面に中間層を形成してもよい。
The current collector is not particularly limited as long as it is an electrically conductive and electrochemically durable material. From the viewpoint of having heat resistance, for example, iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, etc. Metal materials such as titanium, tantalum, gold, and platinum are preferable. Among these, aluminum is particularly preferable for the positive electrode of the lithium ion secondary battery, and copper is particularly preferable for the negative electrode of the lithium ion secondary battery. The shape of the current collector is not particularly limited, but a sheet shape having a thickness of about 0.001 to 0.5 mm is preferable. In order to increase the adhesive strength of the electrode mixture layer, the current collector is preferably used after being roughened. Examples of the roughening method include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method. In the mechanical polishing method, an abrasive cloth paper with a fixed abrasive particle, a grindstone, an emery buff, a wire brush provided with a steel wire or the like is used.
Further, an intermediate layer may be formed on the current collector surface in order to increase the adhesive strength and conductivity of the electrode mixture layer.

電極合剤層の製造方法は、前記集電体の少なくとも片面、好ましくは両面に電極合剤層を層状に結着させる方法であればよい。例えば、前記電極合剤層形成用スラリーを集電体に塗布、乾燥し、次いで、120℃以上で1時間以上加熱処理して電極合剤層を形成する。電極合剤層形成用スラリーを集電体へ塗布する方法は特に制限されない。例えば、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などの方法が挙げられる。乾燥方法としては例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。   The method for producing the electrode mixture layer may be any method in which the electrode mixture layer is bound in layers on at least one side, preferably both sides of the current collector. For example, the electrode mixture layer forming slurry is applied to a current collector, dried, and then heated at 120 ° C. or higher for 1 hour or longer to form an electrode mixture layer. The method for applying the electrode mixture layer forming slurry to the current collector is not particularly limited. Examples thereof include a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, and a brush coating method. Examples of the drying method include drying by warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, and drying by irradiation with (far) infrared rays or electron beams.

次いで、金型プレスやロールプレスなどを用い、加圧処理により電極の電極合剤層の空隙率を低くすることが好ましい。空隙率の好ましい範囲は5%〜15%、より好ましくは7%〜13%である。空隙率が高すぎると充電効率や放電効率が悪化する。空隙率が低すぎる場合は、高い体積容量が得難かったり、電極合剤層が剥がれ易く不良を発生し易いといった問題を生じる。さらに、硬化性の重合体を用いる場合は、硬化させることが好ましい。   Next, it is preferable to lower the porosity of the electrode mixture layer of the electrode by pressure treatment using a mold press or a roll press. The preferable range of the porosity is 5% to 15%, more preferably 7% to 13%. If the porosity is too high, charging efficiency and discharging efficiency are deteriorated. When the porosity is too low, there are problems that it is difficult to obtain a high volume capacity or that the electrode mixture layer is easily peeled off and a defect is likely to occur. Further, when a curable polymer is used, it is preferably cured.

電極合剤層の厚みは、正極、負極とも、通常5〜300μmであり、好ましくは10〜250μmである。   The thickness of the electrode mixture layer is usually 5 to 300 μm, preferably 10 to 250 μm, for both the positive electrode and the negative electrode.

(二次電池用セパレーター)
本発明の二次電池用セパレーターは、有機セパレーター層上に、前記多孔膜が積層されてなる。即ち、本発明の二次電池用セパレーターは、有機セパレーター層、及び前記有機セパレーター層上に積層された前記本発明の多孔膜を有する。
(Separator for secondary battery)
The separator for a secondary battery of the present invention is formed by laminating the porous film on an organic separator layer. That is, the separator for secondary batteries of this invention has an organic separator layer and the porous film of this invention laminated | stacked on the said organic separator layer.

有機セパレーター層としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂や芳香族ポリアミド樹脂を含んでなるセパレーターなどの公知のものが用いられる。
本発明に用いる有機セパレーター層としては、電子伝導性がなくイオン伝導性があり、有機溶媒の耐性が高い、孔径の微細な多孔質膜が用いられ、例えばポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)、及びこれらの混合物あるいは共重合体等の樹脂からなる微多孔膜、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン、ポリエーテルスルフォン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアラミド、ポリシクロオレフィン、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂からなる微多孔膜またはポリオレフィン系の繊維を織ったもの、またはその不織布、絶縁性物質粒子の集合体等が挙げられる。これらの中でも、前述の多孔膜用スラリーの塗工性が優れ、セパレーター全体の膜厚を薄くし電池内の活物質比率を上げて体積あたりの容量を上げることができるため、ポリオレフィン系の樹脂からなる微多孔膜が好ましい。
有機セパレーター層の厚さは、通常0.5〜40μm、好ましくは1〜30μm、更に好ましくは1〜10μmである。この範囲であると電池内でのセパレーターによる抵抗が小さくなり、また有機セパレーター層への塗工時の作業性が良い。
As the organic separator layer, a known one such as a separator containing a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene or an aromatic polyamide resin is used.
As the organic separator layer used in the present invention, a porous membrane having a fine pore size and having no electron conductivity and ionic conductivity and high resistance to organic solvents is used. For example, polyolefin-based (polyethylene, polypropylene, polybutene, poly (Vinyl chloride), and microporous membranes made of resins such as mixtures or copolymers thereof, polyethylene terephthalate, polycycloolefin, polyether sulfone, polyamide, polyimide, polyimide amide, polyaramid, polycycloolefin, nylon, polytetrafluoro Examples thereof include a microporous membrane made of a resin such as ethylene or a woven polyolefin-based fiber, a nonwoven fabric thereof, an aggregate of insulating substance particles, or the like. Among these, since the coating properties of the aforementioned slurry for porous membranes are excellent, the thickness of the entire separator can be reduced, the active material ratio in the battery can be increased, and the capacity per volume can be increased. A microporous membrane is preferred.
The thickness of the organic separator layer is usually 0.5 to 40 μm, preferably 1 to 30 μm, more preferably 1 to 10 μm. Within this range, the resistance due to the separator in the battery is reduced, and the workability at the time of coating on the organic separator layer is good.

本発明において、有機セパレーター層の材料として用いるポリオレフィン系の樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のホモポリマー、コポリマー、更にはこれらの混合物が挙げられる。ポリエチレンとしては、低密度、中密度、高密度のポリエチレンが挙げられ、突き刺し強度や機械的な強度の観点から、高密度のポリエチレンが好ましい。また、これらのポリエチレンは柔軟性を付与する目的から2種以上を混合しても良い。これらポリエチレンに用いる重合触媒も特に制限はなく、チーグラー・ナッタ系触媒やフィリップス系触媒やメタロセン系触媒などが挙げられる。機械強度と高透過性を両立させる観点から、ポリエチレンの粘度平均分子量は10万以上1200万以下が好ましく、より好ましくは20万以上300万以下である。ポリプロピレンとしては、ホモポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマーが挙げられ、一種類または二種類以上を混合して使用することができる。また重合触媒も特に制限はなく、チーグラー・ナッタ系触媒やメタロセン系触媒などが挙げられる。また立体規則性にも特に制限はなく、アイソタクチックやシンジオタクチックやアタクチックを使用することができるが、安価である点からアイソタクチックポリプロピレンを使用するのが望ましい。さらに本発明の効果を損なわない範囲で、ポリオレフィンにはポリエチレン或いはポリプロピレン以外のポリオレフィン及び酸化防止剤、核剤などの添加剤を適量添加してもよい。   In the present invention, examples of the polyolefin resin used as the material for the organic separator layer include homopolymers such as polyethylene and polypropylene, copolymers, and mixtures thereof. Examples of the polyethylene include low density, medium density, and high density polyethylene, and high density polyethylene is preferable from the viewpoint of piercing strength and mechanical strength. These polyethylenes may be mixed in two or more types for the purpose of imparting flexibility. The polymerization catalyst used for these polyethylenes is not particularly limited, and examples thereof include Ziegler-Natta catalysts, Phillips catalysts, and metallocene catalysts. From the viewpoint of achieving both mechanical strength and high permeability, the viscosity average molecular weight of polyethylene is preferably from 100,000 to 12 million, more preferably from 200,000 to 3 million. Examples of polypropylene include homopolymers, random copolymers, and block copolymers, and one kind or a mixture of two or more kinds can be used. The polymerization catalyst is not particularly limited, and examples thereof include Ziegler-Natta catalysts and metallocene catalysts. The stereoregularity is not particularly limited, and isotactic, syndiotactic or atactic can be used. However, it is desirable to use isotactic polypropylene because it is inexpensive. Furthermore, an appropriate amount of a polyolefin other than polyethylene or polypropylene, and an additive such as an antioxidant or a nucleating agent may be added to the polyolefin as long as the effects of the present invention are not impaired.

ポリオレフィン系の有機セパレーター層を作製する方法としては、公知公用のものが用いられ、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンを溶融押し出しフィルム製膜した後に、低温でアニーリングさせ結晶ドメインを成長させて、この状態で延伸を行い非晶領域を延ばす事で微多孔膜を形成する乾式方法;炭化水素溶媒やその他低分子材料とポリプロピレン、ポリエチレンを混合した後に、フィルム形成させて、次いで、非晶相に溶媒や低分子が集まり島相を形成し始めたフィルムを、この溶媒や低分子を他の揮発し易い溶媒を用いて除去する事で微多孔膜が形成される湿式方法;などが選ばれる。この中でも、抵抗を下げる目的で、大きな空隙を得やすい点で、乾式方法が好ましい。   As a method for producing a polyolefin-based organic separator layer, known and publicly used methods are used. For example, after polypropylene and polyethylene are melt-extruded to form a film, they are annealed at a low temperature to grow a crystal domain and stretched in this state. A dry process for forming a microporous film by extending the amorphous region; mixing a hydrocarbon solvent or other low molecular weight material with polypropylene or polyethylene, forming a film, and then forming a solvent or low molecular weight into the amorphous phase A wet method in which a microporous film is formed by removing the film that has started to form an island phase by using this solvent or low-molecular solvent with another volatile solvent is selected. Among these, a dry method is preferable in that a large void can be easily obtained for the purpose of reducing the resistance.

本発明に用いる有機セパレーター層は、強度や硬度、熱収縮率を制御する目的で、任意のフィラーや繊維化合物を含んでも良い。また、前記多孔膜を積層する際に、密着性を向上させたり、電解液との表面張力を下げて液の含浸性を向上させる目的で、あらかじめ低分子化合物や高分子化合物で被覆処理したり、紫外線などの電磁線処理、コロナ放電・プラズマガスなどのプラズマ処理を行っても良い。特に、電解液の含浸性が高く前記多孔膜との密着性を得やすい点から、カルボン酸基、水酸基及びスルホン酸基などの極性基を含有する高分子化合物で被覆処理するのが好ましい。   The organic separator layer used in the present invention may contain any filler or fiber compound for the purpose of controlling strength, hardness, and heat shrinkage. In addition, when laminating the porous film, it may be coated with a low molecular weight compound or a high molecular compound in advance for the purpose of improving the adhesion or improving the liquid impregnation property by lowering the surface tension with the electrolytic solution. Further, electromagnetic radiation treatment such as ultraviolet rays, plasma treatment such as corona discharge and plasma gas may be performed. In particular, the coating treatment is preferably performed with a polymer compound containing a polar group such as a carboxylic acid group, a hydroxyl group, and a sulfonic acid group from the viewpoint that the impregnation property of the electrolytic solution is high and the adhesion with the porous film is easily obtained.

(二次電池)
本発明の二次電池は、正極、負極、セパレーター及び電解液を含み、前記正極、負極及びセパレーターの少なくともいずれかに、前記多孔膜が積層されてなる。即ち、本発明の二次電池は、正極、負極、セパレーター及び電解液を含む二次電池であって、前記正極、負極及びセパレーターの少なくともいずれかが、前記本発明の多孔膜を有する。
(Secondary battery)
The secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution, and the porous film is laminated on at least one of the positive electrode, the negative electrode, and the separator. That is, the secondary battery of the present invention is a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution, and at least one of the positive electrode, the negative electrode, and the separator has the porous film of the present invention.

前記二次電池としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等挙げられるが、安全性向上が最も求められており多孔膜導入効果が最も高いこと、加えてレート特性向上が課題として挙げられていることからリチウムイオン二次電池が好ましい。以下、リチウムイオン二次電池に使用する場合について説明する。   Examples of the secondary battery include a lithium ion secondary battery and a nickel hydride secondary battery. However, improvement of safety is most demanded and the effect of introducing a porous film is the highest, and improvement of rate characteristics is also cited as an issue. Therefore, a lithium ion secondary battery is preferable. Hereinafter, the case where it uses for a lithium ion secondary battery is demonstrated.

(電解液)
リチウムイオン二次電池用の電解液としては、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。支持電解質としては、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、特に制限はないが、LiPF、LiAsF、LiBF、LiSbF、LiAlCl、LiClO、CFSOLi、CSOLi、CFCOOLi、(CFCO)NLi、(CFSONLi、(CSO)NLiなどが挙げられる。中でも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すLiPF、LiClO、CFSOLiが好ましい。これらは、二種以上を併用してもよい。解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
(Electrolyte)
As the electrolytic solution for the lithium ion secondary battery, an organic electrolytic solution in which a supporting electrolyte is dissolved in an organic solvent is used. A lithium salt is used as the supporting electrolyte. The lithium salt is not particularly limited, LiPF 6, LiAsF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAlCl 4, LiClO 4, CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, and the like. Among these, LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li that are easily soluble in a solvent and exhibit a high degree of dissociation are preferable. Two or more of these may be used in combination. Since the lithium ion conductivity increases as the supporting electrolyte having a higher degree of dissociation is used, the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of the supporting electrolyte.

リチウムイオン二次電池用の電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、メチルエチルカーボネート(MEC)などのカーボネート類;γ−ブチロラクトン、ギ酸メチルなどのエステル類;1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなどのエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシドなどの含硫黄化合物類;が好適に用いられる。またこれらの溶媒の混合液を用いてもよい。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いのでカーボネート類が好ましい。用いる溶媒の粘度が低いほどリチウムイオン伝導度が高くなるので、溶媒の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。   The organic solvent used in the electrolyte for the lithium ion secondary battery is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte, but dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene Carbonates such as carbonate (PC), butylene carbonate (BC), methyl ethyl carbonate (MEC); esters such as γ-butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; sulfolane, dimethyl sulfoxide Sulfur-containing compounds such as are preferably used. Moreover, you may use the liquid mixture of these solvents. Among these, carbonates are preferable because they have a high dielectric constant and a wide stable potential region. Since the lithium ion conductivity increases as the viscosity of the solvent used decreases, the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of the solvent.

リチウムイオン二次電池用の電解液中における支持電解質の濃度は、通常1〜30重量%、好ましくは5重量%〜20重量%である。また、支持電解質の種類に応じて、通常0.5〜2.5モル/Lの濃度で用いられる。支持電解質の濃度が低すぎても高すぎてもイオン導電度は低下する傾向にある。用いる電解液の濃度が低いほど重合体粒子の膨潤度が大きくなるので、電解液の濃度によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。   The concentration of the supporting electrolyte in the electrolytic solution for a lithium ion secondary battery is usually 1 to 30% by weight, preferably 5% to 20% by weight. Further, it is usually used at a concentration of 0.5 to 2.5 mol / L depending on the type of the supporting electrolyte. If the concentration of the supporting electrolyte is too low or too high, the ionic conductivity tends to decrease. Since the degree of swelling of the polymer particles increases as the concentration of the electrolytic solution used decreases, the lithium ion conductivity can be adjusted by the concentration of the electrolytic solution.

セパレーターとしては、上述の二次電池用セパレーターで例示された有機セパレーターが挙げられる。正極及び負極としては、前記二次電池用電極で例示された結着剤及び電極活物質を含んでなる電極合剤層が集電体に付着してなるものが挙げられる。
本発明の二次電池において、多孔膜が積層されてなる正極や負極としては、前記二次電池用電極を正極や負極として用いればよく、多孔膜が積層されてなるセパレーターとしては、前記二次電池用セパレーターをセパレーターとして用いればよい。
As a separator, the organic separator illustrated by the above-mentioned separator for secondary batteries is mentioned. Examples of the positive electrode and the negative electrode include those in which an electrode mixture layer containing a binder and an electrode active material exemplified in the secondary battery electrode is attached to a current collector.
In the secondary battery of the present invention, the positive electrode or the negative electrode in which the porous film is laminated may be used as the positive electrode or the negative electrode, and the separator in which the porous film is laminated may be the secondary battery. A battery separator may be used as the separator.

リチウムイオン二次電池の具体的な製造方法としては、正極と負極とをセパレーターを介して重ね合わせ、これを電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口する方法が挙げられる。本発明の多孔膜は正極又は負極、セパレーターのいずれかに形成されてなる。また独立で多孔膜のみでの積層も可能である。必要に応じてエキスパンドメタルや、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、リード板などを入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防止をする事もできる。電池の形状は、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など何れであってもよい。   As a specific method for producing a lithium ion secondary battery, a positive electrode and a negative electrode are overlapped via a separator, and this is wound into a battery container according to the shape of the battery. The method of injecting and sealing is mentioned. The porous film of the present invention is formed on either the positive electrode, the negative electrode, or the separator. In addition, lamination with only a porous film is possible. If necessary, an expanded metal, an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element, a lead plate, or the like can be inserted to prevent an increase in pressure inside the battery and overcharge / discharge. The shape of the battery may be any of a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a square shape, a flat shape, and the like.

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。尚、本実施例における、材料の量比に関する部および%は、特記しない限り重量基準である。
実施例および比較例において、各種物性は以下のように評価した。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In the examples, parts and percentages relating to the quantity ratio of materials are based on weight unless otherwise specified.
In the examples and comparative examples, various physical properties were evaluated as follows.

<ポリマー特性:膨潤度>
約0.1mm厚のグラフトポリマー又は非グラフトのバインダーポリマーのフィルムを約2センチ角に切り取って重量(浸漬前重量)を測定する。その後、温度60℃の電解液中で72時間浸漬する。浸漬したフィルムを引き上げ、電解液をふき取ってすぐ重量(浸漬後重量)を測定し、(浸漬後重量)/(浸漬前重量)×100(%)の値を膨潤度とし、下記の基準により判定する。なお、電解液としてはエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とをEC:DEC=1:2(容積比、ただしECは40℃での容積、DECは20℃での容積)で混合してなる混合溶媒にLiPFを1モル/リットルの濃度で溶解させた溶液を用いる。前記膨潤度が小さいほど、ポリマーの耐電解液性が高いことを示す。
A:100%以上200%以下
B:200%を超え300%以下
C:300%を超え400%以下
D:400%を超え600%以下
E:600%を超える
<Polymer characteristics: degree of swelling>
A film of about 0.1 mm thick grafted polymer or non-grafted binder polymer is cut into about 2 cm square and the weight (weight before immersion) is measured. Thereafter, it is immersed in an electrolytic solution at a temperature of 60 ° C. for 72 hours. Pull up the immersed film, wipe off the electrolyte, measure the weight (weight after immersion), (weight after immersion) / (weight before immersion) x 100 (%) as the degree of swelling, and judge according to the following criteria To do. As the electrolyte, ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are mixed at EC: DEC = 1: 2 (volume ratio, where EC is the volume at 40 ° C., DEC is the volume at 20 ° C.). A solution prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / liter in the mixed solvent is used. The smaller the swelling degree, the higher the electrolyte resistance of the polymer.
A: 100% to 200% B: 200% to 300% or less C: 300% to 400% or less D: 400% to 600% or less E: 600% or more

<多孔膜用スラリー特性:沈降性>
直径1cmの試験管内に高さ5cmまで多孔膜用スラリーを入れ、5本ずつ試験サンプルとする。前記試験サンプルを机上に垂直に設置する。設置した多孔膜用スラリーの状態を10日間観測し、下記の基準により判定する。2相分離が見られないほど分散性に優れることを示す。
A:10日後にも2相分離がみられない。
B:6〜10日後に2相分離がみられる。
C:2〜5日後に2相分離がみられる。
D:1日後に2相分離がみられる。
E:3時間以内に2相分離が見られる。
<Slurry characteristics for porous membrane: sedimentation>
Put the slurry for porous membranes up to a height of 5 cm in a test tube with a diameter of 1 cm, and use 5 test samples each. The test sample is placed vertically on a desk. The state of the installed slurry for the porous membrane is observed for 10 days, and judged according to the following criteria. It shows that the dispersibility is so excellent that two-phase separation is not observed.
A: Two-phase separation is not observed even after 10 days.
B: Two-phase separation is observed after 6 to 10 days.
C: Two-phase separation is observed after 2 to 5 days.
D: Two-phase separation is observed after 1 day.
E: Two-phase separation is observed within 3 hours.

<電池特性:レート特性>
フルセルコイン型のリチウムイオン二次電池について、0.1Cの定電流法によって4.3Vまで充電しその後0.1Cにて3.0Vまで放電し、0.1C放電容量を求める。その後、0.1Cにて4.3Vまで充電しその後1Cにて3.0Vまで放電し、1C放電容量を求める。これらの測定をフルセルコイン型のリチウムイオン二次電池10セルについて行い、各測定値の平均値を、0.1C放電容量a、1C放電容量bとする。1C放電容量bと0.1C放電容量aの電気容量の比(b/a(%))で表される容量保持率を求め、これをレート特性の評価基準とし、以下の基準により判定する。この値が高いほどレート特性に優れている。
SA:93%以上
A:90%以上93%未満
B:80%以上90%未満
C:50%以上80%未満
D:50%未満
<Battery characteristics: Rate characteristics>
A full cell coin type lithium ion secondary battery is charged to 4.3 V by a constant current method of 0.1 C, and then discharged to 3.0 V at 0.1 C, and a 0.1 C discharge capacity is obtained. Thereafter, the battery is charged to 4.3 V at 0.1 C and then discharged to 3.0 V at 1 C, and the 1 C discharge capacity is obtained. These measurements are performed on 10 cells of a full-cell coin type lithium ion secondary battery, and the average value of each measurement value is defined as 0.1 C discharge capacity a and 1 C discharge capacity b. The capacity retention represented by the ratio (b / a (%)) of the electric capacity between the 1C discharge capacity b and the 0.1C discharge capacity a is obtained, and this is used as an evaluation criterion for rate characteristics, and is determined according to the following criteria. The higher this value, the better the rate characteristics.
SA: 93% or more A: 90% or more and less than 93% B: 80% or more and less than 90% C: 50% or more and less than 80% D: Less than 50%

<電池特性:高温特性>
フルセルコイン型のリチウムイオン二次電池について、60℃で0.1Cで3Vから4.3Vまで充電し、次いで0.1Cで4.3Vから3Vまで放電する充放電を、50サイクル繰り返し、5サイクル目の0.1C放電容量に対する50サイクル目の0.1C放電容量の割合を百分率で算出した値を容量維持率とし、下記の基準で判断した。この値が大きいほど放電容量の低下が少なく、高温特性に優れている。
A:60%以上
B:50%以上60%未満
C:30%以上50%未満
D:10%以上30%未満
E:10%未満
<Battery characteristics: High temperature characteristics>
For a full-cell coin type lithium ion secondary battery, charging / discharging at 30 ° C. from 3 V to 4.3 V at 0.1 C and then discharging from 4.3 V to 3 V at 0.1 C is repeated 50 cycles. A value obtained by calculating the percentage of the 0.1C discharge capacity at the 50th cycle with respect to the 0.1C discharge capacity at the cycle as a percentage was determined as the capacity maintenance rate, and was judged according to the following criteria. The larger this value, the lower the discharge capacity and the better the high temperature characteristics.
A: 60% or more B: 50% or more and less than 60% C: 30% or more and less than 50% D: 10% or more and less than 30% E: Less than 10%

(製造例1:架橋スチレン粒子1)
スチレン98部、メタクリル酸2部、t−ドデシルメルカプタン10部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.8部、過硫酸カリウム0.4部、及び水200部からなる材料を、容量2Lのフラスコ中に入れた。材料を撹拌しながら窒素ガス中にて70℃に昇温して6時間重合を行ない、シードポリマー粒子1を得た。重合収率は98%であった。シードポリマー粒子1の平均粒子径は0.17μmであり、粒子径の標準偏差値は0.08μmであった。平均粒子径は透過型電子顕微鏡写真により100個のポリマー粒子について計測した値の平均値である。シードポリマー粒子1のトルエン溶解分は98%であった。ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(標準物質:ポリスチレン)でシードポリマー粒子1の分子量を測定したところ、重量平均分子量(Mw)=5,000、数平均分子量(Mn)=3,100であった。
(Production Example 1: Cross-linked styrene particles 1)
A material consisting of 98 parts of styrene, 2 parts of methacrylic acid, 10 parts of t-dodecyl mercaptan, 0.8 part of sodium dodecylbenzenesulfonate, 0.4 part of potassium persulfate, and 200 parts of water is placed in a 2 L flask. It was. While stirring the material, the temperature was raised to 70 ° C. in nitrogen gas and polymerization was performed for 6 hours to obtain seed polymer particles 1. The polymerization yield was 98%. The average particle size of the seed polymer particles 1 was 0.17 μm, and the standard deviation value of the particle size was 0.08 μm. The average particle diameter is an average value of values measured for 100 polymer particles from a transmission electron micrograph. The toluene dissolved content of the seed polymer particles 1 was 98%. When the molecular weight of the seed polymer particles 1 was measured by gel permeation chromatography (standard material: polystyrene), the weight average molecular weight (Mw) = 5,000 and the number average molecular weight (Mn) = 3,100.

シードポリマー粒子1(水分散液)8部(固形分換算)、ラウリル硫酸ナトリウム1.0部、過硫酸カリウム0.5部、水500部、及びジビニルベンゼン100部(市販品、純度55重量%、残余は1官能ビニルモノマー)を、30℃で10分間撹拌して、シードポリマー粒子1に他の成分を吸収させた。なお、上記ラウリル硫酸ナトリウムの水に対する濃度は、25℃の水に対するその石ケンのC.M.C.(臨界ミセル濃度)の87%である。   Seed polymer particles 1 (aqueous dispersion) 8 parts (in terms of solid content), sodium lauryl sulfate 1.0 part, potassium persulfate 0.5 part, water 500 parts, and divinylbenzene 100 parts (commercial product, purity 55% by weight) The remaining monofunctional vinyl monomer) was stirred at 30 ° C. for 10 minutes to allow the seed polymer particles 1 to absorb other components. The concentration of the sodium lauryl sulfate in water is C.I. M.M. C. 87% of (critical micelle concentration).

次に、系を70℃に昇温して3時間重合を行ない、架橋スチレン粒子1を得た。重合収率は99%であった。反応終了後の、架橋スチレン粒子を含む反応混合物を200メッシュのフィルターに通したところ、フィルター上に残る重合凝固物は0.02%(対重合固形分)であり、このことから良い重合安定性でポリマー粒子が得られたことが分かった。   Next, the system was heated to 70 ° C. and polymerized for 3 hours to obtain crosslinked styrene particles 1. The polymerization yield was 99%. After the reaction, the reaction mixture containing crosslinked styrene particles was passed through a 200-mesh filter. The polymerized coagulum remaining on the filter was 0.02% (based on the solid content of polymerization), which indicates good polymerization stability. It was found that polymer particles were obtained.

得られた架橋スチレン粒子1を走査型電子顕微鏡で観察したところ、架橋スチレン粒子1の平均粒子径は0.38μmであり、平均粒子径の±10%の範囲内に属する粒子が全粒子の91重量%存在していた。架橋スチレン粒子1の粒子径分布(CV値)は10%であった。架橋スチレン粒子1の形状は球形であった。   When the obtained crosslinked styrene particles 1 were observed with a scanning electron microscope, the average particle diameter of the crosslinked styrene particles 1 was 0.38 μm, and particles belonging to a range of ± 10% of the average particle diameter were 91% of all particles. % By weight. The particle size distribution (CV value) of the crosslinked styrene particles 1 was 10%. The shape of the crosslinked styrene particles 1 was spherical.

得られた架橋スチレン粒子1の1gをトルエン、シクロヘキサン、テトラハイドロフラン、クレゾール、及びメチルエチルケトンの各々100mlに入れ24時間観察したところ、粒子は全く溶解、膨潤の兆候を示さなかった。   When 1 g of the obtained crosslinked styrene particles 1 was placed in 100 ml each of toluene, cyclohexane, tetrahydrofuran, cresol, and methyl ethyl ketone and observed for 24 hours, the particles showed no sign of dissolution or swelling.

得られた架橋スチレン粒子1の熱的性質を知るために、窒素ガス雰囲気下において示差熱分析および熱天秤分析を行った。示差熱分析によれば、昇温速度10℃/分で加熱したときに、常温から450℃にいたるまで溶融も軟化もしなかった。また、熱天秤分析によれば、昇温速度10℃/分で加熱したときに、架橋スチレン粒子1が10重量%減量する温度(以下、この減量開始温度を「T10」と表す)は415℃であった。また、熱天秤分析において、架橋スチレン粒子1の10gを300℃で5時間加熱したとき、その減量割合は8重量%であった。   In order to know the thermal properties of the obtained crosslinked styrene particles 1, differential thermal analysis and thermobalance analysis were performed in a nitrogen gas atmosphere. According to differential thermal analysis, when heated at a heating rate of 10 ° C./min, it did not melt or soften from room temperature to 450 ° C. Further, according to thermobalance analysis, the temperature at which the crosslinked styrene particles 1 are reduced by 10% by weight when heated at a heating rate of 10 ° C./min (hereinafter, this reduction starting temperature is expressed as “T10”) is 415 ° C. Met. In thermobalance analysis, when 10 g of the crosslinked styrene particles 1 were heated at 300 ° C. for 5 hours, the weight loss ratio was 8 wt%.

(製造例2:架橋スチレン粒子2)
(P2−1) 攪拌翼、冷却コンデンサー、窒素ガス導入管及び温度計を備えた2Lの反応器を予め窒素置換した。この反応器中にエタノール840g、蒸留水360g、メタクリル酸13.3g及び2,2−アソビスイソブチロニトリル0.95gを加え、系が均一になるまで攪拌を加えた。その後、窒素にてバブリングを行ない、続いて反応器を70℃に加温して反応を開始させ、そのまま6時間保った。その後、スチレン66.7gを系に添加して、更に16時間反応を続け、重合を行った。重合転化率は重量法で98.3%であった。その後、反応器を室温まで冷却し、重合体粒子の懸濁液を得た。
(Production Example 2: Cross-linked styrene particles 2)
(P2-1) A 2 L reactor equipped with a stirring blade, a cooling condenser, a nitrogen gas inlet tube, and a thermometer was previously purged with nitrogen. In this reactor, 840 g of ethanol, 360 g of distilled water, 13.3 g of methacrylic acid and 0.95 g of 2,2-azobisisobutyronitrile were added, and stirring was added until the system became uniform. After that, bubbling with nitrogen was performed, and then the reactor was heated to 70 ° C. to start the reaction, and kept for 6 hours. Thereafter, 66.7 g of styrene was added to the system, and the reaction was further continued for 16 hours to carry out polymerization. The polymerization conversion was 98.3% by weight method. Thereafter, the reactor was cooled to room temperature to obtain a suspension of polymer particles.

(P2−2) 上記(P2−1)で得られた懸濁液を遠心分離器にかけて重合体粒子を沈澱させ、デカンテーションを行って重合体粒子を回収した。重合体粒子を蒸留水中に投入し、充分に攪拌し、遠心分離器にかけた。その後デカンテーションから遠心分離までの操作をもう1回行い、これらの操作により重合粒子を洗浄し精製した。得られた重合体粒子について、コールターマルチサイザー(コールター社製)にて粒子径を測定した。得られた重合体粒子の重量平均粒子径は2.05μmであり、数平均粒子径は2.01μmであり、粒子径の分布は単分散の粒子径分布であり、粒子の形状は球状であった。   (P2-2) The suspension obtained in (P2-1) was centrifuged to precipitate polymer particles, and decantation was performed to recover the polymer particles. The polymer particles were put into distilled water, sufficiently stirred and centrifuged. Thereafter, operations from decantation to centrifugation were performed once again, and the polymer particles were washed and purified by these operations. About the obtained polymer particle, the particle diameter was measured with the Coulter multisizer (Coulter company make). The obtained polymer particles had a weight average particle size of 2.05 μm, a number average particle size of 2.01 μm, a particle size distribution of monodisperse, and a particle shape of a spherical shape. It was.

得られた重合体粒子を蒸留水中に懸濁させた液50g(固形分2g)に0.1N・NaOH溶液をpH12になるまで加え6分間攪拌した後、0.1N・HCl溶液を0.5cmずつ30秒毎に添加して電導度滴定を行い(京都電子製CM−117電導度計)、粒子表面の酸量を測定したが粒子表面には酸は検出されず、粒子表面はポリスチレンであり疎水性表面が維持されていることがわかった。To 50 g (solid content 2 g) of the obtained polymer particles suspended in distilled water, a 0.1 N / NaOH solution was added until pH 12 and stirred for 6 minutes, and then a 0.1 N / HCl solution was added to 0.5 cm. Conductive titration was carried out by adding 3 units every 30 seconds (Kyoto Electronics CM-117 conductivity meter), and the acid amount on the particle surface was measured, but no acid was detected on the particle surface, and the particle surface was made of polystyrene. It was found that a hydrophobic surface was maintained.

(P2−3) 上記(P2−1)を再度行い得られた懸濁液全量に、更にスチレン50g、ジビニルベンゼン(和光純薬製、純度55%)50g、2,2−アゾビスイソブチロニトリル0.50gを加えて10時間重合反応を続け、架橋スチレン粒子2を得た。重合転化率は94.8%であった。架橋スチレン粒子2は、粒子径が重量平均2.50μm、数平均2.22μmの単分散の粒子径分布を持つ球状粒子であった。架橋スチレン粒子2の粒子径分布は15%であった。架橋スチレン粒子2のT10は375℃であった。また、電導度滴定により粒子表面の酸量を測定したが、粒子表面には酸は検出されず、粒子表面は疎水性ポリスチレンであることがわかった。またの得られた粒子をトルエン溶媒中に滴下したところ、溶液が白く濁り、粒子がトルエン溶媒に不溶であることから、粒子中に架橋構造が導入されたことが確認された。   (P2-3) To the total amount of the suspension obtained by performing the above (P2-1) again, 50 g of styrene, 50 g of divinylbenzene (manufactured by Wako Pure Chemicals, purity 55%), 2,2-azobisisobutyro 0.50 g of nitrile was added and the polymerization reaction was continued for 10 hours to obtain crosslinked styrene particles 2. The polymerization conversion rate was 94.8%. The crosslinked styrene particles 2 were spherical particles having a monodispersed particle size distribution with a particle size of 2.50 μm in weight average and 2.22 μm in number average. The particle size distribution of the crosslinked styrene particles 2 was 15%. T10 of the crosslinked styrene particles 2 was 375 ° C. Further, the acid amount on the particle surface was measured by conductometric titration, but no acid was detected on the particle surface, and it was found that the particle surface was hydrophobic polystyrene. When the obtained particles were dropped into a toluene solvent, the solution became white and turbid, and the particles were insoluble in the toluene solvent. Therefore, it was confirmed that a crosslinked structure was introduced into the particles.

(実施例1)
<グラフトポリマーの作製>
撹拌機付きのオートクレーブに、トルエン230部、アクリル酸n−ブチル50部、スチレンマクロモノマー(片末端メタクリロイル化ポリスチレンオリゴマー、東亜合成化学工業社製、「AS−6」)50部、重合開始剤としてt−ブチルパーオキシー2−エチルヘキサネート1部を入れ、十分に撹拌した後、90℃に加温して重合し、重合体(以下、「グラフトポリマー1」という。)の溶液を得た。固形分濃度から求めた重合転化率はほぼ98%であった。また、このグラフトポリマー1のガラス転移温度は25℃、重量平均分子量は約5万であった。得られたグラフトポリマーは、主鎖がアクリル酸n−ブチル(電解液に対する膨潤性を示す成分)、側鎖がスチレン(電解液に対する膨潤性を示さない成分)で構成されている。得られたグラフトポリマー1のトルエン溶液を120℃で10時間窒素雰囲気下で乾燥し、ポリマーフィルムを作製し、膨潤度の測定を行った。結果を表1に示す。
Example 1
<Production of graft polymer>
In an autoclave with a stirrer, 230 parts of toluene, 50 parts of n-butyl acrylate, 50 parts of a styrene macromonomer (single-end methacryloylated polystyrene oligomer, “AS-6” manufactured by Toagosei Co., Ltd.), as a polymerization initiator After adding 1 part of t-butylperoxy-2-ethylhexanate and stirring sufficiently, the mixture was heated to 90 ° C. for polymerization to obtain a polymer (hereinafter referred to as “graft polymer 1”) solution. The polymerization conversion rate determined from the solid content concentration was approximately 98%. The graft polymer 1 had a glass transition temperature of 25 ° C. and a weight average molecular weight of about 50,000. In the obtained graft polymer, the main chain is composed of n-butyl acrylate (a component exhibiting swelling property with respect to the electrolytic solution), and the side chain is composed of styrene (a component not exhibiting swelling property with respect to the electrolytic solution). The obtained toluene solution of graft polymer 1 was dried at 120 ° C. for 10 hours under a nitrogen atmosphere to prepare a polymer film, and the degree of swelling was measured. The results are shown in Table 1.

<多孔膜用スラリーの作成>
非導電性粒子(製造例1で得た架橋スチレン粒子1)と、グラフトポリマー1の溶液とを、100:2.5の含有割合(固形分相当比)となるように混合し、更にアセトンを固形分濃度が30%になるように混合し、ビーズミルを用いて分散させ、多孔膜用スラリー1を調製した。得られた多孔膜用スラリーの沈降性を測定した。結果を表1に示す。
<Creation of slurry for porous membrane>
Non-conductive particles (cross-linked styrene particles 1 obtained in Production Example 1) and the solution of graft polymer 1 are mixed so as to have a content ratio of 100: 2.5 (solid content equivalent ratio), and further acetone is added. The mixture was mixed so that the solid content concentration was 30%, and dispersed using a bead mill to prepare slurry 1 for porous membrane. The sedimentation property of the obtained slurry for porous membrane was measured. The results are shown in Table 1.

<負極用電極組成物および負極の製造>
負極活物質として粒子径20μm、比表面積4.2m/gのグラファイト98部と、結着剤としてPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を固形分相当で5部とを混合し、更にN−メチルピロリドンを加えてプラネタリーミキサーで混合してスラリー状の負極用電極組成物(負極合剤層形成用スラリー)を調製した。この負極用電極組成物を厚さ10μmの銅箔の片面に塗布し、110℃で3時間乾燥した後、ロールプレスして厚さ60μmの負極合剤層を形成した。
さらに、この負極合剤層上に、多孔膜用スラリー1を、乾燥後の多孔膜層の厚さが5μmになるようにワイヤーバーを用いて塗工し、次いで60℃で30秒間乾燥することにより、多孔膜を形成し、銅箔、負極合剤層及び多孔膜を有する負極を得た。
<Production of negative electrode composition and negative electrode>
98 parts of graphite having a particle size of 20 μm and a specific surface area of 4.2 m 2 / g as a negative electrode active material, and 5 parts of PVDF (polyvinylidene fluoride) as a binder are mixed, and N-methylpyrrolidone is further mixed. In addition, the mixture was mixed with a planetary mixer to prepare a slurry-like electrode composition for negative electrode (slurry for forming a negative electrode mixture layer). This negative electrode composition was applied to one side of a 10 μm thick copper foil, dried at 110 ° C. for 3 hours, and then roll-pressed to form a negative electrode mixture layer having a thickness of 60 μm.
Furthermore, on this negative electrode mixture layer, the slurry 1 for porous membrane is applied using a wire bar so that the thickness of the porous membrane layer after drying becomes 5 μm, and then dried at 60 ° C. for 30 seconds. By forming a porous film, a negative electrode having a copper foil, a negative electrode mixture layer and a porous film was obtained.

<正極用電極組成物および正極の製造>
正極活物質としてスピネル構造を有するLiCoO(日本化学工業製)95部と、結着剤としてPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を固形分相当で3部とを混合し、さらに、アセチレンブラック(電気化学工業製)2部、N−メチルピロリドン20部を加えて、プラネタリーミキサーで混合してスラリー状の正極用電極組成物(正極合剤層形成用スラリー)を調製した。この正極用電極組成物を厚さ18μmのアルミニウム箔に塗布し、120℃で3時間乾燥した後、ロールプレスして厚さ70μmの正極合剤層を有する正極を得た。
<Production of electrode composition for positive electrode and positive electrode>
Mix 95 parts of LiCoO 2 (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) having a spinel structure as a positive electrode active material and 3 parts of PVDF (polyvinylidene fluoride) as a binder, corresponding to a solid content, and further acetylene black (Electrochemical Industry) 2 parts) and 20 parts of N-methylpyrrolidone were added and mixed with a planetary mixer to prepare a slurry-like electrode composition for a positive electrode (a slurry for forming a positive electrode mixture layer). This positive electrode composition was applied to an aluminum foil having a thickness of 18 μm, dried at 120 ° C. for 3 hours, and then roll-pressed to obtain a positive electrode having a positive electrode mixture layer having a thickness of 70 μm.

<セパレーター>
幅65mm、長さ500mm、厚さ25μmの乾式法により製造された単層のポリプロピレン製セパレーター(気孔率55%、セルガード製)を、そのまま、セパレーターとして用いた。
<Separator>
A single-layer polypropylene separator (porosity 55%, manufactured by Celgard) manufactured by a dry method having a width of 65 mm, a length of 500 mm, and a thickness of 25 μm was used as a separator as it was.

<電池の作製>
次いで、得られた正極を直径13mm、負極を直径14mm、セパレーターを直径18mmの円形に切り抜いた。正極電極の正極合剤層側の面と、負極電極の多孔膜側の面とが、セパレーターを介して対向し、外装容器底面に正極のアルミニウム箔が接触するよう、これらを配置した。更に負極の銅箔上にエキスパンドメタルを入れ、ポリプロピレン製パッキンを設置したステンレス鋼製のコイン型外装容器(直径20mm、高さ1.8mm、ステンレス鋼厚さ0.25mm)中に収納した。この容器中に電解液(EC/DEC=1/2、1M LiPF)を空気が残らないように注入し、ポリプロピレン製パッキンを介して外装容器に厚さ0.2mmのステンレス鋼のキャップをかぶせて固定し、電池缶を封止して、直径20mm、厚さ約3.2mmのリチウムイオン二次電池を製造した(コインセルCR2032)。得られた電池についてレート特性、及び高温特性を測定した。結果を表1に示す。
<Production of battery>
Next, the positive electrode obtained was cut into a circle having a diameter of 13 mm, the negative electrode having a diameter of 14 mm, and the separator having a diameter of 18 mm. The positive electrode mixture layer side surface of the positive electrode and the porous film side surface of the negative electrode face each other with a separator interposed therebetween, and the positive electrode aluminum foil was placed in contact with the bottom surface of the outer container. Further, an expanded metal was put on the copper foil of the negative electrode and stored in a stainless steel coin-type outer container (diameter 20 mm, height 1.8 mm, stainless steel thickness 0.25 mm) provided with polypropylene packing. Inject the electrolyte (EC / DEC = 1/2, 1M LiPF 6 ) into this container so that no air remains, and cover the outer container with a 0.2 mm thick stainless steel cap via polypropylene packing. The battery can was sealed, and a lithium ion secondary battery having a diameter of 20 mm and a thickness of about 3.2 mm was manufactured (coin cell CR2032). The obtained battery was measured for rate characteristics and high temperature characteristics. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
多孔膜用スラリーの作成において、非導電性粒子として、架橋スチレン粒子1に代えて、酸化アルミニウム粒子(Al、平均粒径0.3μm、鉄含有量<20ppm、粒子径分布(CV値)30%)を用いた他は、実施例1と同様にして、ポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、多孔膜を有する負極、及び電池を作製した。ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表1に示す。
(Example 2)
In the preparation of the slurry for the porous film, instead of the crosslinked styrene particles 1 as non-conductive particles, aluminum oxide particles (Al 2 O 3 , average particle size 0.3 μm, iron content <20 ppm, particle size distribution (CV value) The polymer film, the slurry for the porous film, the negative electrode having the porous film, and the battery were produced in the same manner as in Example 1 except that 30)) was used. The swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for the porous film, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
撹拌機付きのオートクレーブに、トルエン230部、スチレン50部、アクリル酸n−ブチルマクロモノマー(片末端メタクリロイル化ポリアクリル酸ブチルオリゴマー、東亜合成化学工業社製、「AB−6」)50部、重合開始剤としてt−ブチルパーオキシー2−エチルヘキサネート1部を入れ、十分に撹拌した後、90℃に加温して重合し、重合体(以下、「グラフトポリマー2」という。)の溶液を得た。固形分濃度から求めた重合転化率はほぼ98%であった。また、このグラフトポリマー2のガラス転移温度は25℃、重量平均分子量は約5万であった。得られたグラフトポリマーは、主鎖がスチレン(電解液に対する膨潤性を示さない成分)、側鎖がアクリル酸n−ブチル(電解液に対する膨潤性を示す成分)で構成されている。
多孔膜を構成する結着剤としてグラフトポリマー1のかわりにグラフトポリマー2を用いた他は、実施例1と同様にポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、多孔膜を有する負極、及び電池を作製した。ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表1に示す。
(Example 3)
In an autoclave equipped with a stirrer, 230 parts of toluene, 50 parts of styrene, n-butyl acrylate macromonomer (single-end methacryloylated polybutyl acrylate oligomer, manufactured by Toagosei Co., Ltd., “AB-6”), polymerization 1 part of t-butylperoxy-2-ethylhexanate is added as an initiator, and after sufficiently stirring, the mixture is heated to 90 ° C. to polymerize, and a polymer (hereinafter referred to as “graft polymer 2”) solution is obtained. Obtained. The polymerization conversion rate determined from the solid content concentration was approximately 98%. The graft polymer 2 had a glass transition temperature of 25 ° C. and a weight average molecular weight of about 50,000. In the obtained graft polymer, the main chain is composed of styrene (a component that does not exhibit swelling with respect to the electrolytic solution), and the side chain is composed of n-butyl acrylate (a component that exhibits swelling with respect to the electrolytic solution).
A polymer film, a slurry for a porous film, a negative electrode having a porous film, and a battery were prepared in the same manner as in Example 1 except that the graft polymer 2 was used instead of the graft polymer 1 as a binder constituting the porous film. The swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for the porous film, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
撹拌機付きのオートクレーブに、トルエン230部、アクリル酸n−ブチル65部、スチレンマクロモノマー(片末端メタクリロイル化ポリスチレンオリゴマー、東亜合成化学工業社製、「AS−6」)35部、重合開始剤としてt−ブチルパーオキシー2−エチルヘキサネート1部を入れ、十分に撹拌した後、90℃に加温して重合し、重合体(以下、「グラフトポリマー3」という。)の溶液を得た。固形分濃度から求めた重合転化率は98%であった。また、このグラフトポリマー3のガラス転移温度は−7℃、重量平均分子量は約5万であった。得られたグラフトポリマーは、主鎖がアクリル酸n−ブチル(電解液に対する膨潤性を示す成分)、側鎖がスチレン(電解液に対する膨潤性を示さない成分)で構成されている。
多孔膜を構成する結着剤としてグラフトポリマー1のかわりにグラフトポリマー3を用いた他は、実施例1と同様にポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、多孔膜を有する負極、及び電池を作製した。ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表1に示す。
Example 4
In an autoclave with a stirrer, 230 parts of toluene, 65 parts of n-butyl acrylate, 35 parts of a styrene macromonomer (single-end methacryloylated polystyrene oligomer, “AS-6” manufactured by Toagosei Co., Ltd.), as a polymerization initiator 1 part of t-butylperoxy-2-ethylhexanate was added, and after sufficiently stirring, it was polymerized by heating to 90 ° C. to obtain a polymer (hereinafter referred to as “graft polymer 3”) solution. The polymerization conversion rate determined from the solid content concentration was 98%. The graft polymer 3 had a glass transition temperature of −7 ° C. and a weight average molecular weight of about 50,000. In the obtained graft polymer, the main chain is composed of n-butyl acrylate (a component exhibiting swelling property with respect to the electrolytic solution), and the side chain is composed of styrene (a component not exhibiting swelling property with respect to the electrolytic solution).
A polymer film, a slurry for a porous film, a negative electrode having a porous film, and a battery were prepared in the same manner as in Example 1 except that the graft polymer 3 was used instead of the graft polymer 1 as a binder constituting the porous film. The swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for the porous film, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例5)
多孔膜用スラリーの作成において、非導電性粒子として、架橋スチレン粒子1に代えて、酸化チタン粒子(TiO、商品名「PT−308 CR−EL」、石原産業製、ルチル型酸化チタン、平均粒径0.25μm、粒子径分布(CV値)35%)を用いた他は、実施例1と同様にして、ポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、多孔膜を有する負極、及び電池を作製した。ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表1に示す。
(Example 5)
In the preparation of the slurry for the porous membrane, titanium oxide particles (TiO 2 , trade name “PT-308 CR-EL”, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. A polymer film, a slurry for a porous membrane, a negative electrode having a porous membrane, and a battery were prepared in the same manner as in Example 1 except that the particle size was 0.25 μm and the particle size distribution (CV value) was 35%. The swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for the porous film, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例6)
多孔膜用スラリーの作成において、非導電性粒子として、架橋スチレン粒子1に代えて、製造例2で得た架橋スチレン粒子2を用いた他は、実施例1と同様にして、ポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、多孔膜を有する負極、及び電池を作製した。ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表1に示す。
(Example 6)
In the preparation of the slurry for the porous membrane, a polymer film, a porous film were produced in the same manner as in Example 1 except that the crosslinked styrene particles 2 obtained in Production Example 2 were used as non-conductive particles instead of the crosslinked styrene particles 1. A slurry for membrane, a negative electrode having a porous membrane, and a battery were produced. The swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for the porous film, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例7)
多孔膜用スラリーの作成において、非導電性粒子として、架橋スチレン粒子1に代えて、架橋ポリメタクリル酸メチル粒子(商品名「SSX−101」積水化成製、真比重:1.20、屈折率:1.49、耐熱性:250〜270℃、平均粒径1.0μm、粒子径分布(CV値)15%)を用いた他は、実施例1と同様にして、ポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、多孔膜を有する負極、及び電池を作製した。ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表1に示す。
(Example 7)
In the preparation of the slurry for the porous membrane, in place of the crosslinked styrene particles 1 as non-conductive particles, crosslinked polymethyl methacrylate particles (trade name “SSX-101” manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., true specific gravity: 1.20, refractive index: 1.49, heat resistance: 250 to 270 ° C., average particle size 1.0 μm, particle size distribution (CV value) 15%) A negative electrode having a porous film and a battery were produced. The swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for the porous film, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例8)
<グラフトポリマーの作製>
撹拌機付きのオートクレーブに、トルエン230部、アクリル酸エチル40部、スチレン−アクリロニトリルマクロモノマー(東亜合成化学工業社製、「AN−6S」、トルエン溶液)を固形分換算で60部、重合開始剤としてt−ブチルパーオキシー2−エチルヘキサネート1部を入れ、十分に撹拌した後、90℃に加温して重合し、重合体(以下、「グラフトポリマー5」という。)の溶液を得た。固形分濃度から求めた重合転化率はほぼ98%であった。また、このグラフトポリマー5のガラス転移温度は50℃、重量平均分子量は約10万であった。得られたグラフトポリマーは、主鎖がアクリル酸エチル(電解液に対する膨潤性を示す成分)、側鎖がスチレン−アクリロニトリル(電解液に対する膨潤性を示さない成分)で構成されている。
得られたグラフトポリマー5のトルエン溶液を120℃で10時間窒素雰囲気下で乾燥し、ポリマーフィルムを作製し、膨潤度の測定を行った。結果を表2に示す。
(Example 8)
<Production of graft polymer>
In an autoclave with a stirrer, 230 parts of toluene, 40 parts of ethyl acrylate, 60 parts of styrene-acrylonitrile macromonomer (manufactured by Toagosei Chemical Industry Co., Ltd., “AN-6S”, toluene solution) in terms of solid content, polymerization initiator 1 part of t-butylperoxy-2-ethylhexanate was added and sufficiently stirred, and then heated to 90 ° C. for polymerization to obtain a polymer (hereinafter referred to as “graft polymer 5”) solution. . The polymerization conversion rate determined from the solid content concentration was approximately 98%. The graft polymer 5 had a glass transition temperature of 50 ° C. and a weight average molecular weight of about 100,000. In the obtained graft polymer, the main chain is composed of ethyl acrylate (a component exhibiting swelling property with respect to the electrolytic solution), and the side chain is composed of styrene-acrylonitrile (a component not exhibiting swelling property with respect to the electrolytic solution).
The obtained toluene solution of graft polymer 5 was dried at 120 ° C. for 10 hours under a nitrogen atmosphere to prepare a polymer film, and the degree of swelling was measured. The results are shown in Table 2.

<多孔膜用スラリーの作成>
非導電性粒子(酸化アルミニウム、平均粒径0.3μm、鉄含有量<20ppm)と、グラフトポリマー5の溶液とを、100:2.5の含有割合(固形分相当比)となるように混合し、更にアセトンを固形分濃度が30%になるように混合し、ビーズミルを用いて分散させ、多孔膜用スラリー2を調製した。得られた多孔膜用スラリーの沈降性を測定した。結果を表2に示す。
<Creation of slurry for porous membrane>
Mixing non-conductive particles (aluminum oxide, average particle size 0.3 μm, iron content <20 ppm) and a solution of graft polymer 5 to a content ratio (solid content equivalent ratio) of 100: 2.5 Further, acetone was mixed so as to have a solid content concentration of 30% and dispersed using a bead mill to prepare slurry 2 for porous membrane. The sedimentation property of the obtained slurry for porous membrane was measured. The results are shown in Table 2.

<負極用電極組成物および負極の製造>
負極活物質として粒子径20μm、比表面積4.2m/gのグラファイト98部と、結着剤としてPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を固形分相当で5部とを混合し、更にN−メチルピロリドンを加えてプラネタリーミキサーで混合してスラリー状の負極用電極組成物(負極合剤層形成用スラリー)を調製した。この負極用電極組成物を厚さ10μmの銅箔の片面に塗布し、110℃で3時間乾燥した後、ロールプレスして厚さ60μmの負極合剤層を有する負極を得た。
<Production of negative electrode composition and negative electrode>
98 parts of graphite having a particle size of 20 μm and a specific surface area of 4.2 m 2 / g as a negative electrode active material, and 5 parts of PVDF (polyvinylidene fluoride) as a binder are mixed, and N-methylpyrrolidone is further mixed. In addition, the mixture was mixed with a planetary mixer to prepare a slurry-like electrode composition for negative electrode (slurry for forming a negative electrode mixture layer). This negative electrode composition was applied to one side of a 10 μm thick copper foil, dried at 110 ° C. for 3 hours, and then roll pressed to obtain a negative electrode having a negative electrode mixture layer having a thickness of 60 μm.

<正極用電極組成物および正極の製造>
正極活物質としてスピネル構造を有するLiCoO(日本化学工業製)95部と、結着剤としてPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を固形分相当で3部とを混合し、さらに、アセチレンブラック(電気化学工業製)2部、N−メチルピロリドン20部を加えて、プラネタリーミキサーで混合してスラリー状の正極用電極組成物(正極合剤層形成用スラリー)を調製した。この正極用電極組成物を厚さ18μmのアルミニウム箔に塗布し、120℃で3時間乾燥した後、ロールプレスして厚さ70μmの正極合剤層を有する正極を得た。
<Production of electrode composition for positive electrode and positive electrode>
Mix 95 parts of LiCoO 2 (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) having a spinel structure as a positive electrode active material and 3 parts of PVDF (polyvinylidene fluoride) as a binder, corresponding to a solid content, and further acetylene black (Electrochemical Industry) 2 parts) and 20 parts of N-methylpyrrolidone were added and mixed with a planetary mixer to prepare a slurry-like electrode composition for a positive electrode (a slurry for forming a positive electrode mixture layer). This positive electrode composition was applied to an aluminum foil having a thickness of 18 μm, dried at 120 ° C. for 3 hours, and then roll-pressed to obtain a positive electrode having a positive electrode mixture layer having a thickness of 70 μm.

<多孔膜付セパレーターの作成>
幅65mm、長さ500mm、厚さ25μmの乾式法により製造された単層のポリプロピレン製セパレーター(気孔率55%、セルガード製)を有機セパレーター層として用いた。この上に、前記多孔膜用スラリー2を乾燥後の多孔膜層の厚さが5μmになるようにワイヤーバーを用いて塗工し、次いで60℃で30秒間乾燥することにより、多孔膜を形成し、多孔膜付セパレーター2を得た。
<Creation of separator with porous membrane>
A single-layer polypropylene separator (porosity 55%, manufactured by Celgard) manufactured by a dry method having a width of 65 mm, a length of 500 mm, and a thickness of 25 μm was used as the organic separator layer. On top of this, the porous membrane slurry 2 is applied using a wire bar so that the thickness of the porous membrane layer after drying is 5 μm, and then dried at 60 ° C. for 30 seconds to form a porous membrane. Thus, a separator 2 with a porous film was obtained.

<電池の作製>
次いで、得られた正極を直径13mm、負極を直径14mm、多孔膜付セパレーター2を直径18mmの円形に切り抜いた。正極電極の正極合剤層側の面と、負極電極の負極合剤層側の面とが、多孔膜付セパレーター2を介して対向し、外装容器底面に正極のアルミニウム箔が接触するように、これらを配置した。多孔膜付セパレーター2は、その多孔膜層が正極合剤層側に対向するように配置した。更に負極の銅箔上にエキスパンドメタルを入れ、ポリプロピレン製パッキンを設置したステンレス鋼製のコイン型外装容器(直径20mm、高さ1.8mm、ステンレス鋼厚さ0.25mm)中に収納した。この容器中に電解液(EC/DEC=1/2、1M LiPF)を空気が残らないように注入し、ポリプロピレン製パッキンを介して外装容器に厚さ0.2mmのステンレス鋼のキャップをかぶせて固定し、電池缶を封止して、直径20mm、厚さ約3.2mmのリチウムイオン二次電池を製造した(コインセルCR2032)。得られた電池についてレート特性、及び高温特性を測定した。結果を表2に示す。
<Production of battery>
Next, the obtained positive electrode was cut out into a circle having a diameter of 13 mm, the negative electrode was cut into a diameter of 14 mm, and the porous membrane separator 2 was cut into a circle having a diameter of 18 mm. The surface of the positive electrode mixture layer side of the positive electrode and the surface of the negative electrode mixture layer side of the negative electrode face each other via the separator 2 with a porous film, and the aluminum foil of the positive electrode is in contact with the bottom surface of the outer container. These were arranged. The separator 2 with a porous film was disposed so that the porous film layer was opposed to the positive electrode mixture layer side. Further, an expanded metal was put on the copper foil of the negative electrode and stored in a stainless steel coin-type outer container (diameter 20 mm, height 1.8 mm, stainless steel thickness 0.25 mm) provided with polypropylene packing. Inject the electrolyte (EC / DEC = 1/2, 1M LiPF 6 ) into this container so that no air remains, and cover the outer container with a 0.2 mm thick stainless steel cap via polypropylene packing. The battery can was sealed, and a lithium ion secondary battery having a diameter of 20 mm and a thickness of about 3.2 mm was manufactured (coin cell CR2032). The obtained battery was measured for rate characteristics and high temperature characteristics. The results are shown in Table 2.

(実施例9)
多孔膜用スラリーの作成において、非導電性粒子として、酸化アルミニウム粒子に代えて、製造例1で得た架橋スチレン粒子1を用いた他は、実施例8と同様にして、ポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、多孔膜を有する負極、及び電池を作製した。ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表2に示す。
Example 9
In the preparation of the slurry for the porous membrane, a polymer film and a porous membrane were obtained in the same manner as in Example 8, except that the crosslinked styrene particles 1 obtained in Production Example 1 were used as the nonconductive particles instead of the aluminum oxide particles. Slurry, a negative electrode having a porous film, and a battery were prepared. The swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for the porous film, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 2.

(実施例10)
多孔膜を構成する結着剤としてグラフトポリマー5のかわりに実施例1で得たものと同一のグラフトポリマー1を用いた他は、実施例8と同様にポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、セパレーター及び電池を作製した。
得られた電池は、負極ではなくセパレーターが多孔膜を有していた点以外は、実施例2の電池と同一の構成を有していた。
ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表2に示す。
(Example 10)
A polymer film, a slurry for a porous membrane, a separator, and a polymer as in Example 8, except that the same graft polymer 1 as that obtained in Example 1 was used instead of the graft polymer 5 as a binder constituting the porous membrane. A battery was produced.
The obtained battery had the same configuration as the battery of Example 2, except that the separator was not a negative electrode but had a porous film.
The swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for the porous film, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 2.

(実施例11)
下記の点を変更した他は、実施例8と同様にポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、セパレーター及び電池を作製した。
・多孔膜を構成する結着剤としてグラフトポリマー5のかわりに実施例3で得たものと同一のグラフトポリマー2を用いた。
・多孔膜用スラリーの作成において、非導電性粒子として、酸化アルミニウム粒子に代えて、製造例1で得た架橋スチレン粒子1を用いた。
・多孔膜用スラリーの作成において、非導電性粒子とグラフトポリマー2の溶液とを100:2.5の含有割合(固形分相当比)となるように混合する代わりに、架橋スチレン粒子1と、グラフトポリマー2の溶液と、PVDFとを、77:2.5:23(固形分相当比)となるように混合した。
得られた電池は、負極ではなくセパレーターが多孔膜を有していた点以外は、実施例3の電池と同一の構成を有していた。
ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表2に示す。
(Example 11)
A polymer film, a slurry for a porous membrane, a separator, and a battery were produced in the same manner as in Example 8 except that the following points were changed.
The same graft polymer 2 as that obtained in Example 3 was used in place of the graft polymer 5 as a binder constituting the porous membrane.
In the preparation of the slurry for the porous membrane, the crosslinked styrene particles 1 obtained in Production Example 1 were used as the nonconductive particles instead of the aluminum oxide particles.
In the preparation of the slurry for the porous membrane, instead of mixing the non-conductive particles and the solution of the graft polymer 2 so as to have a content ratio (solid content equivalent ratio) of 100: 2.5, the crosslinked styrene particles 1 and The solution of graft polymer 2 and PVDF were mixed so that the ratio was 77: 2.5: 23 (solid content equivalent ratio).
The obtained battery had the same configuration as the battery of Example 3 except that the separator was not a negative electrode but had a porous film.
The swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for the porous film, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 2.

(実施例12)
下記の点を変更した他は、実施例8と同様にポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、セパレーター及び電池を作製した。
・多孔膜を構成する結着剤としてグラフトポリマー5のかわりに実施例4で得たものと同一のグラフトポリマー3を用いた。
・多孔膜用スラリーの作成において、非導電性粒子として、酸化アルミニウム粒子に代えて、製造例1で得た架橋スチレン粒子1を用いた。
得られた電池は、負極ではなくセパレーターが多孔膜を有していた点以外は、実施例4の電池と同一の構成を有していた。
ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表2に示す。
(Example 12)
A polymer film, a slurry for a porous membrane, a separator, and a battery were produced in the same manner as in Example 8 except that the following points were changed.
The same graft polymer 3 as that obtained in Example 4 was used in place of the graft polymer 5 as a binder constituting the porous membrane.
In the preparation of the slurry for the porous membrane, the crosslinked styrene particles 1 obtained in Production Example 1 were used as the nonconductive particles instead of the aluminum oxide particles.
The obtained battery had the same configuration as the battery of Example 4 except that the separator had a porous membrane instead of the negative electrode.
The swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for the porous film, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 2.

(比較例1)
撹拌機付きのオートクレーブに、トルエン230部、アクリル酸n−ブチル50部、スチレンモノマー50部、重合開始剤としてt−ブチルパーオキシー2−エチルヘキサネート1部を入れ、十分に撹拌した後、90℃に加温して重合し、重合体(以下、「共重合体1」という。)溶液を得た。固形分濃度から求めた重合転化率はほぼ98%であった。また、この共重合体1のガラス転移温度は25℃、重量平均分子量は約5万であった。得られた共重合体1はアクリル酸n−ブチルとスチレンのランダム共重合体である。
多孔膜を構成する結着剤としてグラフトポリマー1のかわりに共重合体1を用いた他は、実施例1と同様にポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、セパレーター及び電池を作製した。そして、ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表2に示す。
(Comparative Example 1)
In an autoclave equipped with a stirrer, 230 parts of toluene, 50 parts of n-butyl acrylate, 50 parts of styrene monomer, and 1 part of t-butylperoxy-2-ethylhexanate as a polymerization initiator were added and stirred sufficiently. Polymerization was conducted by heating to 0 ° C. to obtain a polymer (hereinafter referred to as “copolymer 1”) solution. The polymerization conversion rate determined from the solid content concentration was approximately 98%. The copolymer 1 had a glass transition temperature of 25 ° C. and a weight average molecular weight of about 50,000. The obtained copolymer 1 is a random copolymer of n-butyl acrylate and styrene.
A polymer film, a slurry for a porous film, a separator, and a battery were prepared in the same manner as in Example 1 except that the copolymer 1 was used instead of the graft polymer 1 as a binder constituting the porous film. And the swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for porous films, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 2.

(比較例2)
多孔膜を構成する結着剤としてグラフトポリマー1の代わりに比較例1で得たものと同一の共重合体1を用いた他は、実施例2と同様にポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、セパレーター及び電池を作製した。そして、ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表3に示す。
(Comparative Example 2)
A polymer film, a slurry for a porous membrane, a separator as in Example 2 except that the same copolymer 1 as that obtained in Comparative Example 1 was used instead of the graft polymer 1 as a binder constituting the porous membrane. And a battery was fabricated. And the swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for porous films, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 3.

(比較例3)
非導電性粒子(酸化アルミニウム、平均粒径0.3μm、鉄含有量<20ppm)と、グラフトポリマー1の溶液と、PVDFとを、46:2.5:54の含有割合(固形分相当比)となるように混合し、更にアセトンを固形分濃度が30%になるように混合し、ビーズミルを用いて分散させ、多孔膜用スラリー3を調製した。
多孔膜用スラリーとして、多孔膜用スラリー1に代えて上で得た多孔膜用スラリー3を用いた他は、実施例2と同様にポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、セパレーター及び電池を作製した。そして、ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表3に示す。
(Comparative Example 3)
Non-conductive particles (aluminum oxide, average particle size 0.3 μm, iron content <20 ppm), graft polymer 1 solution and PVDF, 46: 2.5: 54 content ratio (solid content equivalent ratio) Then, acetone was further mixed so that the solid content concentration became 30%, and dispersed using a bead mill to prepare slurry 3 for porous membrane.
As a porous membrane slurry, a polymer film, a porous membrane slurry, a separator and a battery were prepared in the same manner as in Example 2 except that the porous membrane slurry 3 obtained above was used instead of the porous membrane slurry 1. And the swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for porous films, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 3.

(比較例4)
多孔膜を構成する結着剤としてグラフトポリマー2のかわりに比較例1で得たものと同一の共重合体1を用いた他は、実施例12と同様にポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、セパレーター及び電池を作製した。そして、ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表3に示す。
(Comparative Example 4)
A polymer film, a slurry for a porous membrane, a separator as in Example 12, except that the same copolymer 1 as that obtained in Comparative Example 1 was used instead of the graft polymer 2 as a binder constituting the porous membrane. And a battery was fabricated. And the swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for porous films, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 3.

(比較例5)
多孔膜を構成する結着剤としてグラフトポリマー1のかわりに比較例1で得たものと同一の共重合体1を用いた他は、実施例11と同様にポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、セパレーター及び電池を作製した。そして、ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表3に示す。
(Comparative Example 5)
A polymer film, a slurry for a porous membrane, a separator as in Example 11 except that the same copolymer 1 as that obtained in Comparative Example 1 was used instead of the graft polymer 1 as a binder constituting the porous membrane. And a battery was fabricated. And the swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for porous films, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 3.

(比較例6)
多孔膜用スラリーとして、多孔膜用スラリー1に代えて比較例3で得たものと同一の多孔膜用スラリー3を用いた他は、実施例11と同様にポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、セパレーター及び電池を作製した。そして、ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表3に示す。
(Comparative Example 6)
As the porous membrane slurry, a polymer film, a porous membrane slurry, a separator were obtained in the same manner as in Example 11 except that the same porous membrane slurry 3 as that obtained in Comparative Example 3 was used instead of the porous membrane slurry 1. And a battery was fabricated. And the swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for porous films, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 3.

(比較例7〜8)
多孔膜を構成する結着剤としてグラフトポリマー1のかわりにポリアクリロニトリル(比較例7:日本ゼオン製)又はポリフッ化ビニリデン(比較例8)を用いた他は、実施例2と同様にポリマーフィルム、多孔膜用スラリー、セパレーター及び電池を作製した。そして、ポリマーフィルムの膨潤度、多孔膜用スラリーにおける沈降性、電池のレート特性、及び高温特性を評価した。結果を表3に示す。
(Comparative Examples 7-8)
A polymer film as in Example 2 except that polyacrylonitrile (Comparative Example 7: manufactured by Nippon Zeon) or polyvinylidene fluoride (Comparative Example 8) was used instead of the graft polymer 1 as a binder constituting the porous film. A slurry for a porous membrane, a separator, and a battery were prepared. And the swelling degree of the polymer film, the sedimentation property in the slurry for porous films, the rate characteristics of the battery, and the high temperature characteristics were evaluated. The results are shown in Table 3.

多孔膜用スラリー中のFe含有量は、実施例及び比較例全て、30ppm以下であった。   The Fe content in the slurry for the porous membrane was 30 ppm or less in all the examples and comparative examples.

Figure 2010134501
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Figure 2010134501
Figure 2010134501

Figure 2010134501
Figure 2010134501

表中の略号が示すものは、それぞれ以下の通りである。
STマクロマー:バインダー用重合体(グラフトポリマー)原料中のスチレンマクロモノマー割合(部)
BAマクロマー:バインダー用重合体(グラフトポリマー)原料中のアクリル酸n−ブチルマクロモノマー割合(部)
ST-ANマクロマー:バインダー用重合体(グラフトポリマー)原料中のスチレン−アクリロニトリルマクロモノマー割合(部)
ST:バインダー用重合体(グラフトポリマー)原料中のスチレン割合(部)
BA:バインダー用重合体(グラフトポリマー)原料中のアクリル酸n−ブチル割合(部)
EA:バインダー用重合体(グラフトポリマー)原料中のアクリル酸エチル割合(部)
GMA:バインダー用重合体(グラフトポリマー)原料中のグリシジルメタクリレート割合(部)
The abbreviations shown in the table are as follows.
ST macromer: Styrene macromonomer ratio (parts) in the binder polymer (graft polymer) raw material
BA macromer: n-butyl acrylate macromonomer ratio (parts) in the raw material for the polymer (graft polymer) for binder
ST-AN Macromer: Ratio of styrene-acrylonitrile macromonomer in the raw material for polymer (graft polymer) for binder (part)
ST: Styrene ratio (parts) in the polymer (graft polymer) material for binder
BA: n-butyl acrylate ratio (parts) in polymer (graft polymer) raw material for binder
EA: Percentage of ethyl acrylate in the polymer (graft polymer) material for binder
GMA: Glycidyl methacrylate ratio (parts) in the binder polymer (graft polymer) raw material

表1〜表3の結果より明らかな通り、多孔膜を構成する結着剤としてグラフトポリマーを用いることで、電解液に対する膨潤度を制御しながらも高いレート特性、高温特性を示すことが出来る。更に、分子量・グラフト構造・架橋度により膨潤度を制御することにより、分散性・レート特性共に優れ、実施例の中でも更にグラフト構造を有しており、かつ電解液に対する膨潤度が100%以上200%以下であるグラフトポリマーを用いて電極上に多孔膜を形成している実施例2は、沈降性及びレート特性、高温特性が特に優れている。
さらに、実施例1と実施例2との対比、及び実施例8と実施例9との対比から明らかな通り、非導電性粒子として有機粒子である架橋スチレンを採用した場合、レート特性及び高温特性においてさらなる向上が見られた。このことは、電池の性能に悪影響を及ぼす金属のコンタミネーションが少ない粒子を低コストで製造する観点からも有機粒子が有利であることを考えると、有機粒子の顕著な効果であるといえる。
As apparent from the results of Tables 1 to 3, by using the graft polymer as the binder constituting the porous film, high rate characteristics and high temperature characteristics can be exhibited while controlling the degree of swelling with respect to the electrolytic solution. Furthermore, by controlling the degree of swelling by molecular weight, graft structure, and degree of crosslinking, both dispersibility and rate characteristics are excellent, and among the examples, the graft structure is further included, and the degree of swelling with respect to the electrolytic solution is 100% or more 200 In Example 2 in which a porous film is formed on the electrode using a graft polymer of not more than%, the sedimentation property, the rate property, and the high temperature property are particularly excellent.
Furthermore, as is clear from the comparison between Example 1 and Example 2 and the comparison between Example 8 and Example 9, when cross-linked styrene which is an organic particle is employed as the non-conductive particle, rate characteristics and high temperature characteristics A further improvement was seen in. This can be said to be a remarkable effect of organic particles, considering that organic particles are advantageous from the viewpoint of producing low-cost particles with less metal contamination that adversely affects battery performance.

Claims (9)

非導電性粒子50〜99重量%及びグラフトポリマー0.1〜10重量%を含み、
前記グラフトポリマーの、電解液に対する膨潤度が100%以上300%以下である、二次電池用多孔膜。
Comprising 50-99 wt% non-conductive particles and 0.1-10 wt% graft polymer,
The porous membrane for secondary batteries whose swelling degree with respect to electrolyte solution of the said graft polymer is 100% or more and 300% or less.
前記非導電性粒子が、有機粒子である、請求項1に記載の多孔膜。   The porous film according to claim 1, wherein the non-conductive particles are organic particles. 前記グラフトポリマーが、電解液に対する膨潤性を示す成分と電解液に対する膨潤性を示さない成分とから構成されてなる請求項1又は2に記載の多孔膜。   The porous membrane according to claim 1 or 2, wherein the graft polymer is composed of a component exhibiting swelling property with respect to an electrolytic solution and a component not exhibiting swelling property with respect to the electrolytic solution. 前記グラフトポリマーの重量平均分子量が1,000〜500,000の範囲にある請求項1〜3のいずれか1項に記載の多孔膜。   The porous membrane according to any one of claims 1 to 3, wherein the graft polymer has a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 500,000. 非導電性粒子、グラフトポリマー及び溶媒を含み、
固形分全量中の、非導電性粒子の含有割合が50〜99重量%であり、グラフトポリマーの含有割合が0.1〜10重量%であり、
前記グラフトポリマーの、電解液に対する膨潤度が100%以上300%以下である、二次電池多孔膜多孔膜用スラリー。
Including non-conductive particles, graft polymer and solvent,
The content ratio of the non-conductive particles in the total solid content is 50 to 99% by weight, the content ratio of the graft polymer is 0.1 to 10% by weight,
A slurry for a porous membrane of a secondary battery porous membrane, wherein the degree of swelling of the graft polymer with respect to the electrolytic solution is 100% or more and 300% or less.
請求項6に記載の多孔膜用スラリーを基材に塗布し、次いで乾燥する工程を含む二次電池用多孔膜の製造方法。   The manufacturing method of the porous film for secondary batteries including the process of apply | coating the slurry for porous films of Claim 6 to a base material, and then drying. 集電体、
結着剤及び電極活物質を含み、前記集電体上に付着する電極合剤層、並びに
前記電極合剤層の表面に積層された、請求項1〜4のいずれか1項に記載の多孔膜
を有する二次電池用電極。
Current collector,
5. The porous material according to claim 1, comprising a binder and an electrode active material, the electrode mixture layer adhering onto the current collector, and the porous material laminated on a surface of the electrode mixture layer. An electrode for a secondary battery having a membrane.
有機セパレーター層、及び前記有機セパレーター層上に積層された請求項1〜4のいずれか1項に記載の多孔膜を有する二次電池用セパレーター。   The separator for secondary batteries which has an organic separator layer and the porous film of any one of Claims 1-4 laminated | stacked on the said organic separator layer. 正極、負極、セパレーター及び電解液を含む二次電池であって、前記正極、負極及びセパレーターの少なくともいずれかが、請求項1〜4のいずれか1項に記載の多孔膜を有する、二次電池。   A secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution, wherein at least one of the positive electrode, the negative electrode, and the separator has the porous film according to any one of claims 1 to 4. .
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