JPWO2013151144A1 - 二次電池用セパレータ - Google Patents

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Abstract

耐熱性が良好で、且つ集電体に積層された電極活物質層との接着性及び耐ブロッキング性の高い二次電池用セパレータ及び、かかる二次電池用セパレータを有する二次電池を提供する。本発明にかかる二次電池用セパレータは、有機セパレータ層、前記有機セパレータ層の少なくとも一面上に隣接して形成された耐熱層、及び前記耐熱層上に形成された接着剤層を有する二次電池用セパレータであって、前記耐熱層は、非導電性粒子及びバインダーを含有し、前記接着剤層は、ガラス転移温度(Tg)が10〜100℃である粒子状重合体を含む。

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池等に使用される二次電池用セパレータに関する。
近年、ノート型パソコン、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)などの携帯端末の普及が著しい。これら携帯端末の電源に用いられている二次電池には、リチウムイオン二次電池などが多用されている。携帯端末は、より快適な携帯性が求められて、小型化、薄型化、軽量化、高性能化が急速に進み、その結果、携帯端末は様々な場で利用されるようになっている。また、電池に対しても、携帯端末に対するのと同様に、小型化、薄型化、軽量化、高性能化が要求されている。
リチウムイオン二次電池は、充電時は、リチウムが正極の正極活物質から有機セパレータ中の電解液中にリチウムイオンとして溶け出し、負極の負極活物質中に入り込み、放電時は、この負極の負極活物質中に入り込んだリチウムイオンが電解液中に放出され、この正極の正極活物質中に再び戻ることによって充放電動作を行っている。
通常、リチウムイオン二次電池に用いられる有機セパレータとしては、例えばポリオレフィン系樹脂から成る微多孔膜が使用されている。有機セパレータは、電池内部の温度が130℃近傍になった場合、溶融して微多孔を塞ぐことで、リチウムイオンの移動を防ぎ、電流を遮断させるシャットダウン機能により、リチウムイオン二次電池の安全性を保持する役割を担っている。しかしながら、瞬間的に発生する発熱によって電池温度が、例えば150℃を超えると、有機セパレータは急激に収縮して、正極及び負極が直接接触し、短絡する箇所が拡大することがある。この場合、電池温度は数百℃以上にまで異常過熱された状態に至ることがある。
このため、ポリエチレン微多孔膜等の有機セパレータの表面上に、耐熱性のある多孔膜層(以下において「耐熱層」と記載することもある。)を積層した非水系セパレータ等が検討されている。多孔膜層は、内部に多数の連結された微細孔構造を有する膜のことであり、非導電性粒子、非導電性粒子同士及び非導電性粒子と有機セパレータや集電体とを結着させるためポリマーバインダー(以下において「バインダー」と記載することもある。)を含有する。
また多孔膜層は、電極に積層して用いたり、有機セパレータそのものとして用いることもできる。
特許文献1にはポリオレフィン微多孔膜と、前記ポリオレフィン微多孔膜の片面又は両面に設けられ、耐熱性樹脂を含む耐熱性多孔質層とを備えた非水系二次電池用セパレータ及び、ポリオレフィン微多孔膜と、前記ポリオレフィン微多孔膜の片面又は両面に設けられ、フッ化ビニリデン系樹脂を含む接着性多孔質層とを備えた非水系二次電池用セパレータが提案されている。
特許文献1によれば、耐熱性多孔質層によって、シャットダウン温度以上の温度においてもポリオレフィン微多孔膜が保持され、メルトダウンが生じ難く、高温時の安全性を確保できることが記載されている。また、接着性多孔質層によって非水系二次電池用セパレータとの接着性が向上し、ポリオレフィン微多孔膜が有する機械強度、シャットダウン特性及び液枯れ効果に加えて、接着性多孔質層が優れたイオン透過性と電解液保持性を発揮することが記載されている。
特許第4806735号公報
リチウムイオン二次電池は、通常、集電体及び正極活物質層を有する正極と、集電体及び負極活物質層を有する負極とを、二次電池用セパレータを介して積層し、その積層体を捲回して電極体を形成し、これを電池ケースの内部に収容し、電池ケース内に電解液を注入し、開口部を封口することにより製造される。特許文献1に記載されるポリオレフィン微多孔膜及び多孔質層を有するセパレータを用いた場合は、多孔質層中の非導電性粒子、及び電極活物質層中の電極活物質が脱離しやすい。そのため、それを防止するため上記正極と負極とを二次電池用セパレータを介して積層する際に、熱プレスを行うことが好ましい。
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献1に記載のポリオレフィン微多孔膜及び多孔質層を備えた非水系二次電池用セパレータを使用した場合には、非水系二次電池用セパレータと集電体上に電極活物質を含む電極活物質層を備える電極とを積層する際に、ポリオレフィン微多孔膜または接着性多孔質層と電極活物質層との接着性が不足するため、製造した電極は捲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下がり、電極活物質等の脱離(粉落ち)が十分に防げず、脱離物によって電極間が短絡するなどの危険性が大きくなることがわかった。
また、多孔質層と集電体上に積層された電極活物質層との接着性を向上させるために、接着性多孔質層を備えた非水系二次電池用セパレータを使用した場合には、非水系二次電池用セパレータとして十分な耐熱性を得られないため、概して150℃以下の温度でも収縮しやすく、電池の短絡を導きやすいといった問題点があることが分かった。
加えて、接着性多孔質層を備えた非水系二次電池用セパレータを捲回したロール状のまま長期間放置すると、非水系二次電池用セパレータ間で膠着を生じる(耐ブロッキング性に劣る。)欠点があった。
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、耐熱性が良好で、集電体に積層された電極活物質層との接着性が高く、且つ耐ブロッキング性に優れる二次電池用セパレータを提供することを目的とする。さらに、本発明は、かかる二次電池用セパレータを有する二次電池を提供することを目的とする。
本願発明は上記事情を鑑み、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、耐熱層及び接着剤層を、有機セパレータ層上に形成し、さらに前記接着剤層を構成する重合体として特定の重合体を用いることにより、十分な耐熱性を有し、且つ、集電体に積層された電極活物質層との接着性及び、耐ブロッキング性に優れる二次電池用セパレータが得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の二次電池用セパレータ、その製造方法及び用途等を提供するものである。
このような課題の解決を目的とし、本発明によれば、以下のものが提供される。
(1)有機セパレータ層、前記有機セパレータ層の少なくとも一面上に隣接して形成された耐熱層、及び前記耐熱層上に形成された接着剤層を有する二次電池用セパレータであって、前記耐熱層は、非導電性粒子及びバインダーを含有し、前記接着剤層は、ガラス転移温度が10〜100℃である粒子状重合体を含有する二次電池用セパレータ。
(2)前記接着剤層の厚みが0.1〜5μmである上記(1)に記載の二次電池用セパレータ。
(3)前記粒子状重合体が、架橋性単量体単位を含有し、前記粒子状重合体における前記架橋性単量体単位の含有割合が0.1〜2重量%である上記(1)または(2)に記載の二次電池用セパレータ。
(4)エチレンカーボネート(EC)及びジエチルカーボネート(DEC)の容積比がEC:DEC=1:2となるように混合してなる混合溶媒に、LiPFを1mol/Lの濃度で溶解した指標溶液に対する、前記粒子状重合体の20℃における膨潤度が1.1〜15倍である上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の二次電池用セパレータ。
(5)前記粒子状重合体が、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を含有し、前記粒子状重合体における前記エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が1〜50重量%である上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の二次電池用セパレータ。
(6)有機セパレータ層上に、非導電性粒子及びバインダーを含む耐熱層用スラリーを塗布し、乾燥することにより耐熱層を形成する工程と、前記耐熱層の上に、ガラス転移温度(Tg)が10〜100℃である粒子状重合体を含む接着剤層用スラリーを塗布し、乾燥することにより接着剤層を形成する工程と、を有する上記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の二次電池用セパレータの製造方法。
(7)正極、負極、セパレータ及び電解液を備え、前記セパレータが、上記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の二次電池用セパレータである、二次電池。
本発明の二次電池用セパレータは、耐熱層及び接着剤層を備えることにより、耐熱性、接着性、及び耐ブロッキング性のすべてに優れる。そのため、本発明の二次電池用セパレータを有する二次電池は、高温サイクル特性及びレート特性に優れる。また、本発明の二次電池用セパレータは、円筒型のリチウムイオン二次電池に好適である。さらに、本発明の二次電池用セパレータの製造方法によれば、本発明の二次電池用セパレータを効率よく製造することができる。
(1.二次電池用セパレータ)
本発明の二次電池用セパレータは、有機セパレータ層、前記有機セパレータ層の少なくとも一面上に隣接して形成された耐熱層、及び前記耐熱層上に形成された接着剤層を有する二次電池用セパレータであって、前記耐熱層は、非導電性粒子及びバインダーを含有し、前記接着剤層は、ガラス転移温度(Tg)が10〜100℃である粒子状重合体を含有する。以下において、有機セパレータ層、耐熱層、接着剤層の順に詳述する。
(1.1.有機セパレータ層)
本発明に用いる有機セパレータ層としては、電子伝導性がなくイオン伝導性があり、有機溶媒に対する耐性が高い、孔径の微細な多孔質膜が用いられる。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、耐熱層用スラリーの塗工性が優れ、二次電池用セパレータの厚さを薄くし、電池内の電極活物質層の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。
有機セパレータ層の厚さは、0.5〜40μmであることが好ましく、1〜30μmであることがより好ましく、1〜10μmであることが特に好ましい。有機セパレータ層の厚さを上記範囲にすることで電池内の有機セパレータ層による抵抗が小さくなり、また、電池製造時の作業性に優れる。
本発明に用いる有機セパレータ層は、強度や硬度、熱収縮率を制御する目的で、非導電性粒子以外のフィラーや繊維化合物を含んでもよい。また、有機セパレータ層の表面上に耐熱層を積層する際に、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、予め低分子化合物や高分子化合物で有機セパレータ層表面を、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よい。特に、電解液の含浸性が高く、耐熱層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したものが好ましい。
本発明に用いる有機セパレータ層は、引き裂き強度や、突き刺し強度を上げる目的で、前記有機セパレータ層として用いうる層を2以上有する多層構造であってもよい。具体的には、ポリエチレン微多孔膜とポリプロピレン微多孔膜の積層体、不織布とポリオレフィン系セパレータとの積層体などが挙げられる。
(1.2.耐熱層)
本発明における耐熱層は、非導電性粒子及びバインダーを含有する。
上記耐熱層は、非導電性粒子がバインダーを介して結着されてなり、非導電性粒子間の空隙が形成された構造を有する。この空隙が、耐熱層の孔となっている。
(1.2.1.非導電性粒子)
非導電性粒子を構成する材料としては、リチウムイオン二次電池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。例えば各種の非導電性の無機粒子、有機粒子を使用することができる。
無機粒子の材料としては、電気化学的に安定であり、また、他の材料、例えば後述する粘度調整剤などと混合して耐熱層用スラリー組成物を調製するのに適した材料が好ましい。このような観点から、無機粒子としては、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化アルミニウムの水和物(ベーマイト(AlOOH)、ギブサイト(Al(OH))、ベークライト、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化チタン(チタニア)、酸化カルシウムなどの酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、シリカ、硫酸バリウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム等が用いられる。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が好ましく、中でも吸水性が低く耐熱性(例えば180℃以上の高温に対する耐性)に優れる観点から酸化チタン、アルミナ、ベーマイト、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムが好ましく、アルミナ、ベーマイト、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムが特に好ましい。
有機粒子としては、通常はポリマー(重合体)の粒子を用いる。有機粒子は、その表面の官能基の種類及び量を調整することにより、水に対する親和性を制御でき、ひいては本発明の耐熱層に含まれる水分量を制御できる。非導電性粒子の有機材料として好ましい例を挙げると、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂など各種高分子化合物などが挙げられる。粒子を形成する上記高分子化合物は、混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体、架橋体等であっても使用できる。有機粒子は、2種以上の高分子化合物の混合物により形成されていてもよい。
非導電性粒子として有機粒子を用いる場合、ガラス転移温度を有していても、有していなくてもよいが、当該有機粒子を形成する高分子化合物がガラス転移温度を有する場合、そのガラス転移温度は、通常150℃以上、好ましくは200℃以上、より好ましくは250℃以上である。
前記非導電性粒子は、必要に応じて、元素置換、表面処理、固溶体化等が施されていてもよい。また、非導電性粒子は、1つの粒子の中に、前記の材料のうち1種類を単独で含むものであってもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて含むものであってもよい。さらに、非導電性粒子は、異なる材料で形成された2種類以上の粒子を組み合わせて用いてもよい。
非導電性粒子の平均粒子径(体積平均のD50平均粒子径)は、5nm〜10μmであることが好ましく、10nm〜5μmであることがより好ましい。非導電性粒子の平均粒子径を上記範囲とすることにより、分散状態の制御が容易となり、均質な所定の厚さの、内部抵抗を抑制した耐熱層膜が得られ易くなる。非導電性粒子の平均粒子径を、50nm〜2μm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より好ましい。なお、本発明における非導電性粒子の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡写真で無作為に選んだ非導電性粒子像100個の径を測定し、その算術平均値として算出される数平均粒子径である。
また、これらの非導電性粒子のBET比表面積は、粒子の凝集を抑制し、耐熱層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。非導電性粒子のBET比表面積は、比表面積測定装置(ジェミニ2310:島津製作所社製)を用いて、日導電性粒子に窒素ガスを吸着させ、BET測定法で測定する。
本発明において、非導電性粒子の形状は、球状、針状、棒状、鱗片状、板状、テトラポッド(登録商標)状(連結粒子)等であり特に限定されないが、非導電性粒子として無機粒子を用いる場合は、テトラポッド状(連結粒子)、板状、鱗辺状が好ましい。無機粒子が前記の形状を有することで、耐熱層の空隙率(気孔率)が確保されイオン伝導度の低下を抑制できる。
耐熱層における非導電性粒子の含有割合は、70〜97重量%であることが好ましく、80〜95重量%であることがより好ましい。耐熱層における非導電性粒子の含有割合を上記範囲内とすることにより、非導電性粒子同士が接触部を有しつつ、イオンの移動が阻害されない程度に、非導電性粒子同士の隙間を形成できる。
(1.2.2.バインダー)
本発明における耐熱層は、バインダーを含む。バインダーは耐熱層の機械的強度を維持する役割を果たす。通常、バインダーとしては、結着性を有するものであれば、種々のものを用いることができる。例えば、共役ジエン重合体、アクリル酸エステル単量体単位及び/又はメタクリル酸エステル単量体単位を含む重合体(以下、「(メタ)アクリル重合体」ということがある。本願において、「(メタ)アクリル」はアクリル及び/又はメタクリルを意味する。)、フッ素重合体、シリコン重合体などが挙げられる。中でも、得られる耐熱層における非導電性粒子の保持性や、柔軟性に優れ、且つ酸化還元に安定であり寿命特性が優れる電池をえやすい点から、共役ジエン重合体及び(メタ)アクリル重合体が好ましく、(メタ)アクリル重合体が特に好ましい。
共役ジエン重合体は、共役ジエン単量体単位を含む重合体及びその水素化物である。共役ジエン単量体単位は、共役ジエン単量体を重合して得られる繰り返し単位である。
共役ジエン単量体単位を構成する共役ジエン単量体としては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどが挙げられる。
共役ジエン重合体は、共役ジエン単量体単位以外に、共役ジエンと共重合可能な単量体の単量体単位を任意成分として含めることができる。
前記共役ジエンと共重合可能な単量体単位を構成する単量体としては、1,2−ブタジエンなどの非共役ジエン単量体;エチレン、プロピレン、イソブチレンなどのα-オレフィン類;スチレンなどの芳香族ビニル単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアノ化ビニル単量体;などが挙げられる。
これら共重合可能な単量体は、単独または2種以上併用することができる。
共役ジエン重合体の具体例としては、ポリブタジエンやポリイソプレンなどの共役ジエン単独重合体;スチレン・ブタジエン共重合体(SBR)、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体(SIS)などの芳香族ビニル・共役ジエン共重合体及びその水素化物;スチレン・ブタジエン・メタクリル酸共重合体や、スチレン・ブタジエン・イタコン酸共重合体などの芳香族ビニル・共役ジエン・カルボン酸基含有単量体の共重合体;アクリロニトリル・ブタジエン共重合体(NBR)などのシアン化ビニル・共役ジエン共重合体及びその水素化物;等が挙げられる。
アクリル酸エステル単量体単位は、アクリル酸エステル単量体を重合して得られる繰り返し単位であり、メタアクリル酸エステル単量体単位は、メタアクリル酸エステル単量体を重合して得られる繰り返し単位である。
アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルとしては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、n−テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレートなどのアクリル酸アルキルエステル;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、n−テトラデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレートなどのメタクリル酸アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、アクリル酸アルキルエステルが好ましく、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、及び2−エチルヘキシルアクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、ブチルアクリレートがより好ましい。
(メタ)アクリル重合体における(メタ)アクリル酸エステルの単量体単位の含有割合は、50〜98重量%であることが好ましく、60〜97.5重量%であることがより好ましく、70〜95重量%であることが特に好ましい。
(メタ)アクリル重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位に加えて、(メタ)アクリロニトリル単量体単位を含むことが好ましい。(メタ)アクリル重合体が、(メタ)アクリロニトリル単量体単位と(メタ)アクリル酸エステル単量体単位とを含むことにより、酸化還元に安定で、高寿命の電池を得ることができる。また、これらの繰り返し単位を含む(メタ)アクリル重合体をバインダーとして用いることで、耐熱層の柔軟性が向上し、それにより切断(スリット)加工時や捲回時に耐熱層から非導電性粒子が脱離することを抑制できる。
(メタ)アクリロニトリル単量体単位は、(メタ)アクリロニトリルを重合して得られる繰り返し単位である。なお、バインダーは、(メタ)アクリロニトリル単量体単位として、アクリロニトリル単量体単位だけを含んでいてもよく、メタクリロニトリル単量体単位だけを含んでいてもよく、アクリロニトリル単量体単位とメタクリロニトリル単量体単位の両方を任意の比率で組み合わせて含んでいてもよい。
本発明において、(メタ)アクリル重合体中の(メタ)アクリロニトリル単量体単位と(メタ)アクリル酸エステル単量体単位との比率(=(メタ)アクリロニトリル単量体単位/(メタ)アクリル酸エステル単量体単位)は、重量比で、1/99〜30/70の範囲であることが好ましく、5/95〜25/75の範囲であることがより好ましい。(メタ)アクリル重合体中の(メタ)アクリロニトリル単量体単位の比率を上記下限値以上となることにより、バインダーが電解液に膨潤することによりイオン伝導性が低下することを防止し、レート特性の低下を抑制できる。また、前記比率が前記範囲の上限値以下となることにより、バインダーの強度低下による耐熱層の強度低下を防止できる。通常、バインダーが含む(メタ)アクリロニトリル単量体単位及び(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の割合は、バインダーを製造するために用いた全単量体に占める(メタ)アクリロニトリル単量体及び(メタ)アクリル酸エステル単量体の割合(仕込み比)と同じになる。
(メタ)アクリル重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、及び(メタ)アクリロニトリル単量体単位に加えて任意の単量体単位を含むことが好ましい。
かかる任意の単量体単位としては、酸性基を有するビニルモノマーの単量体単位、架橋性基を有するモノマーの単量体単位などが挙げられる。
酸性基を有するビニルモノマーとしては、−COOH基(カルボン酸基)を有する単量体、−OH基(水酸基)を有する単量体、−SOH基(スルホン酸基)を有する単量体、−PO基を有する単量体、−PO(OH)(OR)基(Rは炭化水素基を表す)を有する単量体、及び低級ポリオキシアルキレン基を有する単量体が挙げられる。また、加水分解によりカルボン酸基を生成する酸無水物も同様に使用することができる。
カルボン酸基を有する単量体としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸、ジカルボン酸の無水物、及びこれらの誘導体などが挙げられる。モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、2−エチルアクリル酸、イソクロトン酸などが挙げられる。ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、メチルマレイン酸などが挙げられる。ジカルボン酸の酸無水物としては、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。
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−(C2nO)m−H(mは2ないし9の整数、nは2ないし4の整数、R1は水素又はメチル基を表す)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。
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。
−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を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。
酸性基を有するビニルモノマーとしては、これらの中でも、有機セパレータ層への密着性に優れること、及び正極活物質層から溶出した遷移金属イオンを効率良く捕捉するという理由からカルボン酸基を有する単量体が好ましく、中でも、アクリル酸、メタクリル酸などのカルボン酸基を有する炭素数5以下のモノカルボン酸や、マレイン酸、イタコン酸などのカルボン酸基を2つ有する炭素数5以下のジカルボン酸が好ましい。さらには、作製した耐熱層用スラリーの保存安定性が高いという観点から、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸が好ましい。
(メタ)アクリル重合体における酸性基を有するビニルモノマーの単量体単位の含有割合は、1〜3重量%であることが好ましく、1.5〜2.5重量%であることがより好ましい。
架橋性単量体単位は、架橋性単量体を重合して得られる構造単位である。架橋性単量体は、加熱又はエネルギー線照射により、重合中又は重合後に架橋構造を形成しうる単量体である。架橋性単量体の例としては、通常は、熱架橋性を有する単量体を挙げることができる。より具体的には、熱架橋性の架橋性基及び1分子あたり1つのオレフィン性二重結合を有する単官能の架橋性単量体;1分子あたり2つ以上のオレフィン性二重結合を有する多官能の架橋性単量体が挙げられる。
熱架橋性の架橋性基の例としては、エポキシ基、N−メチロールアミド基、オキセタニル基、オキサゾリン基、及びこれらの組み合わせが挙げられる。これらの中でも、エポキシ基が、架橋及び架橋密度の調節が容易な点でより好ましい。
熱架橋性の架橋性基としてエポキシ基を有し、且つオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、o−アリルフェニルグリシジルエーテル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;並びにグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルクロトネート、グリシジル−4−ヘプテノエート、グリシジルソルベート、グリシジルリノレート、グリシジル−4−メチル−3−ペンテノエート、3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、4−メチル−3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル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。
熱架橋性の架橋性基としてN−メチロールアミド基を有し、且つオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、N−メチロール(メタ)アクリルアミド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。
熱架橋性の架橋性基としてオキセタニル基を有し、且つオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、2−((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、及び2−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−4−トリフロロメチルオキセタンが挙げられる。
熱架橋性の架橋性基としてオキサゾリン基を有し、且つオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−メチル−2−オキサゾリン、及び2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリンが挙げられる。
1分子あたり2つ以上のオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、アリル(メタ)アクリレート、エチレンジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン−トリ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジアリルエーテル、ポリグリコールジアリルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ヒドロキノンジアリルエーテル、テトラアリルオキシエタン、トリメチロールプロパン−ジアリルエーテル、前記以外の多官能性アルコールのアリルまたはビニルエーテル、トリアリルアミン、メチレンビスアクリルアミド、及びジビニルベンゼンが挙げられる。
これらの中でも、架橋性単量体としては、特に、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、アリル(メタ)アクリレート、エチレンジメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、及びグリシジルメタクリレートが好ましい。
また、架橋性単量体としては、上記架橋性単量体の1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
(メタ)アクリル重合体における架橋性単量体単位の含有割合は、0.1〜10重量%であることが好ましく、0.1〜5重量%であることがより好ましい。(メタ)アクリル重合体における架橋性単量体単位の含有割合を前記範囲とすることにより、(メタ)アクリル重合体の電解液への溶出による、耐熱層の変形を抑制し、二次電池のサイクル特性を向上することができる。
本発明に好適に用いる(メタ)アクリル重合体は、上述した単量体の単位以外に、これらと共重合可能な単量体の単位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;が挙げられる。
(メタ)アクリル重合体における上記共重合可能な単量体単位の含有割合は、0.1〜30重量%であることが好ましく、0.1〜20重量%であることがより好ましい。共重合可能な単量体単位の含有量が、上記範囲に含まれることにより、後述する耐熱層用スラリーの経時安定性に優れる。そして、(メタ)アクリル重合体をバインダーとして含有する耐熱層を有する二次電池は、サイクル特性及びレート特性に優れる。
バインダーの製造方法は特に限定はされず、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などの、いずれの方法を用いてもよい。中でも、水中で重合をすることができ、そのまま耐熱層用スラリーの材料として使用できるので、乳化重合法及び懸濁重合法が好ましい。
重合開始の方法は、特に限定されないが、重合開始剤を用いることが好ましい。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、又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。特に限定されないが、バインダーの製造に用いる単量体100重量部に対して、重合開始剤の使用量は、0.01〜10重量部の範囲であることが好ましい。
また、バインダーを製造する際、その反応系には分散剤を含ませることが好ましい。分散剤は通常の合成で使用されるものを用いてもよい。具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルフェニルエーテルスルホン酸ナトリウム等のベンゼンスルホン酸塩;ラウリル硫酸ナトリウム、テトラドデシル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸塩;ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ジヘキシルスルホコハク酸ナトリウム等のスルホコハク酸塩;ラウリン酸ナトリウム等の脂肪酸塩;ポリオキシエチレンラウリルエーテルサルフェートナトリウム塩、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルサルフェートナトリウム塩等のエトキシサルフェート塩;アルカンスルホン酸塩;アルキルエーテルリン酸エステルナトリウム塩;ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンラウリルエステル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体等の非イオン性乳化剤;ゼラチン、無水マレイン酸−スチレン共重合体、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ナトリウム、重合度700以上、且つケン化度75%以上のポリビニルアルコール等の水溶性高分子;などが挙げられる。なお、これらは1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。これらの中でもドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルフェニルエーテルスルホン酸ナトリウム等のベンゼンスルホン酸塩;ラウリル硫酸ナトリウム、テトラドデシル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸塩が好ましく、耐酸化性に優れるという点から、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルフェニルエーテルスルホン酸ナトリウム等のベンゼンスルホン酸塩がより好ましい。分散剤の量は任意に設定でき、単量体総量100重量部に対して、0.01〜10重量部程度が好ましい。
バインダーの重量平均分子量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、シクロヘキサン溶液(重合体が溶解しない場合はトルエン溶液)のゲル・パーミエーション・クロマトグラフで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)において10,000〜500,000であることが好ましく、20,000〜200,000であることがより好ましい。バインダーの重量平均分子量が上記範囲にあると、耐熱層の強度及び非導電性粒子の分散性を良好にし易い。
バインダーは、通常、分散媒(水又は有機溶媒)に分散された状態の分散液として調製及び保存され、これを耐熱層用スラリーの製造において材料として使用される。本発明においては、環境への負荷が少なく、乾燥速度が速いという観点から分散媒として水を用いることが好ましい。また、分散媒として有機溶媒を用いる場合、N−メチルピロリドン(NMP)等の有機溶剤が用いられる。
バインダーが分散媒に粒子状で分散している場合において、粒子状で分散しているバインダーの体積平均粒子径D50は、0.01〜0.7μmであることが好ましく、0.01〜0.5μmであることがより好ましい。バインダーの体積平均粒子径D50を前記範囲の下限値以上にすることで、本発明の耐熱層の多孔性を高く維持して耐熱層の抵抗を抑制し、電池物性を良好に保つことができる。また、バインダーの体積平均粒子径D50を前記範囲の上限値以下にすることで、非導電性粒子とバインダーとの接着点を多くして結着性を高くできる。ここで、バインダーの体積平均粒子径D50は、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて分散媒中のバインダーの分散粒子径を測定し求める。
バインダーが分散媒に粒子状で分散している分散液中の固形分濃度は、15〜70重量%であることが好ましく、20〜65重量%であることがより好ましく、30〜60重量%であることがさらにより好ましい。固形分濃度がこの範囲であると、後述する耐熱層用スラリーを製造する際における作業性が良好である。
バインダーのガラス転移温度(Tg)は、−50〜20℃であることが好ましく、−40〜15℃であることがより好ましく、−30〜5℃であることが特に好ましい。前記ガラス転移温度(Tg)が前記範囲であることにより、本発明の耐熱層の柔軟性が上がり、有機セパレータ層の耐屈曲性が向上し、耐熱層が割れることによる不良率を下げることができる。また、本発明の二次電池用セパレータをロールに巻き取る時や捲回時にヒビ、欠け等を抑制することもできる。なお、バインダーのガラス転移温度(Tg)は、様々な単量体を組み合わせることによって調整可能である。
耐熱層におけるバインダーの含有量は、非導電性粒子100重量部に対して、0.1〜20重量部であることが好ましく、0.2〜15重量部であることがより好ましく、0.5〜10重量部の範囲であることが特に好ましい。バインダーの量を上記範囲内とすることで、耐熱層と有機セパレータ層との密着性が向上し、内部抵抗の低減が見込まれる。
本発明の二次電池用セパレータにおいては、耐熱層と接着剤層のうち、耐熱層のみが非導電性粒子を有しうる。又は、耐熱層における非導電性粒子の割合が接着剤層における非導電性粒子の割合より多いものとしうる。このように、耐熱層の非導電性粒子の割合が接着剤層に比べて多いことにより、接着剤層より高い空隙率を有する耐熱層としうる。その結果、ガーレー増加率の上昇を抑えることができる。
(1.2.3.その他の任意の成分)
耐熱層には、上述した成分以外にも、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、粘度調整剤、界面活性剤、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が挙げられる。任意の成分は、本発明の二次電池用セパレータを用いた二次電池における電池反応に過度に好ましくない影響を及ぼさないものであれば、特に制限は無い。これらは、後述する耐熱層用スラリーの安定性向上のために添加される成分や、電池性能の向上のために添加される成分を含む。また、任意の成分の種類は、1種類でもよく、2種類以上でもよい。
粘度調整剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)などのセルロース誘導体;ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウムなどのポリ(メタ)アクリル酸塩;ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド;ポリビニルピロリドン、ポリカルボン酸、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、キチン、キトサン誘導体などが挙げられる。これらの中でもセルロース誘導体が特に好ましい。
セルロース誘導体は、セルロースの水酸基の少なくとも一部をエーテル化またはエステル化した化合物であり、水溶性のものが好ましい。セルロース誘導体は、通常、ガラス転移点を有さない。具体的には、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及びヒドロキシプロピルセルロースなどが挙げられる。また、これらのアンモニウム塩及びアルカリ金属塩が挙げられる。中でも、カルボキシメチルセルロースの塩が好ましく、カルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩が特に好ましい。セルロース誘導体のエーテル化度は、0.5〜2であることが好ましく、0.5〜1.5であることがより好ましい。なお、ここでエーテル化度とは、セルロースのグルコース単位あたりに3個含まれる水酸基が、平均で何個エーテル化されているかを表す値である。エーテル化度がこの範囲であると、耐熱層用スラリーの安定性が高く、固形分の沈降や凝集が生じにくい。さらに、セルロース誘導体を用いることにより、塗料の塗工性や流動性が向上する。
粘度調整剤の固形分濃度を1%としたときの粘度は、10〜8,000mPa・sであることが好ましい。前記粘度がこの値の範囲にある粘度調整剤を用いることで、後述する耐熱層用スラリーの均一塗工性が優れ、高速塗工性や耐熱層用スラリーの経時安定性にも優れる。このため、耐熱層の厚さを薄くでき、それにより、二次電池用セパレータのイオン伝導率及び二次電池のレート特性をさらに向上させることができる。粘度調整剤の固形分濃度を1%したときの粘度は、B型粘度計を用いて25℃、回転数60rpmで60秒後に測定した時の値である。
耐熱層における粘度調整剤の含有量は、非電導性粒子100重量部に対し、0.01〜5重量部であることが好ましく、0.05〜4重量部であることがさらに好ましく、0.05〜3重量部の範囲であることが特に好ましい。耐熱層における粘度調整剤の含有量を上記範囲とすることで、得られる耐熱層の柔軟性及び強度をさらに向上させることができる。
前記界面活性剤としては、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤があげられる。
耐熱層における界面活性剤の含有量は、電池特性に影響が及ばない範囲が好ましく、具体的には非電導性粒子100重量部に対し0.01〜3重量部であることが好ましく、0.03〜1.5重量部であることがより好ましく、0.05〜1重量部であることが特に好ましい。界面活性剤の使用量を上記範囲内にすることで、特に耐熱層用スラリーを有機セパレータ層に適用した場合に、有機セパレータ層への耐熱層用スラリーの浸透力を適切な範囲にすることができ、有機セパレータ層と耐熱層用スラリーとの濡れ性をより向上させることができる。
また、その他の添加剤としては、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が挙げられる。ナノ微粒子を混合することにより耐熱層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耐熱層のレベリング性を向上させることができる。
(1.3.接着剤層)
本発明における接着剤層は、ガラス転移温度(Tg)が10〜100℃である粒子状重合体を含有する。また、接着剤層は、必要に応じて耐熱層に含有される非導電性粒子などを含んでいてもよい。
接着剤層は、粒子状重合体により形成されているため適度な空隙を有する。当該空隙が電解質(液体電解質やゲル電解質)を保持することでリチウムイオンの透過性を保つことができ、リチウムイオン二次電池の出力低下を抑えることができる二次電池を得ることができる。
(1.3.1.粒子状重合体)
粒子状重合体を構成する重合体としては、例えば、共役ジエン重合体、ウレタン重合体、(メタ)アクリル重合体などが挙げられる。中でも、高い接着性、及び適度な電解液への膨潤度を有している点から、(メタ)アクリル重合体が好ましい。
(メタ)アクリル重合体は、アクリル酸エステル単量体単位及び/又はメタクリル酸エステル単量体単位を含む重合体である。
アクリル酸エステル単量体単位は、アクリル酸エステル単量体を重合して得られる繰り返し単位であり、メタアクリル酸エステル単量体単位は、メタアクリル酸エステル単量体を重合して得られる繰り返し単位である。
アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルとしては、上記耐熱層を構成するバインダーで説明したものと同様のものが挙げられる。その中でも、接着性及びガラス転移温度(Tg)の点で、エチルアクリレート、メチルアクリレート及びブチルアクリレートが好ましく、エチルアクリレート及びメチルアクリレートがより好ましく、エチルアクリレートが特に好ましい。
(メタ)アクリル重合体における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は、1〜95重量%であることが好ましく、5〜90重量%であることがより好ましく、10〜85重量%であることが特に好ましい。(メタ)アクリル重合体における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の割合が上記範囲であることにより、電解液への膨潤性及びイオン伝導度を適度に保ちつつ、電極への密着性を向上させることができる。
本発明に用いる粒子状重合体は、架橋性単量体単位を含有することが好ましい。粒子状重合体が、架橋性単量体単位を含有することにより、電解液への膨潤性及びイオン伝導度を適度に保ちつつ、電極活物質層への密着性も維持できる。
架橋性単量体単位は、架橋性単量体を重合して得られる構造単位である。架橋性単量体としては、上記耐熱層を構成するバインダーで説明したものと同様のものが挙げられる。
これらの中でも、架橋性単量体としては、架橋及び架橋密度の調節が容易な点で、エチレンジメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、及びグリシジルメタクリレートが好ましい。
粒子状重合体における架橋性単量体単位の含有割合は、0.01〜5重量%であることが好ましく、0.05〜4重量%であることがより好ましく、0.05〜3重量%であることが特に好ましい。粒子状重合体における架橋性単量体単位の含有割合が上記範囲であることにより、電解液への膨潤性及びイオン伝導度を適度に保ちつつ、電極への密着性も維持できる。
本発明に用いる粒子状重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を含有することが好ましい。粒子状重合体が、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を含有することにより、電極活物質層への接着性を向上することができる。
エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を重合して得られる繰り返し単位である。
エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸、ジカルボン酸の無水物などが挙げられる。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、2−エチルアクリル酸、イソクロトン酸などが挙げられる。ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、メチルマレイン酸などが挙げられる。これらの中でも、共重合性の点で、メタクリル酸、アクリル酸が好ましく、メタクリル酸がより好ましい。エチレン性不飽和カルボン酸単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
粒子状重合体におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は、0.1〜95重量%であることが好ましく、0.5〜75重量%であることがより好ましく、1〜50重量%であることが特に好ましい。粒子状重合体におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が上記範囲であることにより、有機セパレータ層との密着性及び電極活物質層との接着性をより向上させることができる。
本発明に用いる粒子状重合体は、上記単量体単位に加えて、任意の単量体単位を含んでいてもよい。
かかる任意の単量体単位としては、芳香族ビニル単量体単位、(メタ)アクリロニトリル単量体単位などが挙げられる。
芳香族ビニル単量体単位は、芳香族ビニル単量体を重合して得られる繰り返し単位である。
芳香族ビニル単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。中でも、スチレンが好ましい。芳香族ビニル単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
粒子状重合体における芳香族ビニル単量体単位の含有割合は、0.1〜95重量%であることが好ましく、0.5〜90重量%であることがより好ましく、1〜85重量%であることが特に好ましい。粒子状重合体における芳香族ビニル単量体単位の含有割合が上記範囲であることにより、電極活物質層との接着性及び耐ブロッキング性をより向上させることができる。
(メタ)アクリロニトリル単量体単位は、(メタ)アクリロニトリル単量体を重合して得られる繰り返し単位である。
(メタ)アクリロニトリル単量体としては、上記耐熱層を構成するバインダーで説明したものと同様のものが挙げられる。
粒子状重合体における(メタ)アクリロニトリル単量体単位の含有割合は、0.1〜95重量%であることが好ましく、0.5〜90重量%であることがより好ましく、1〜85重量%であることが特に好ましい。粒子状重合体における(メタ)アクリロニトリル単量体単位の含有割合が上記範囲であることにより、電極活物質層との接着性及び耐ブロッキング性をより向上させることができる。
本発明において、粒子状重合体として好適な(メタ)アクリル重合体を用いる場合において、(1)(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位、及び架橋性単量体単位を有する(メタ)アクリル重合体;(2)(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、(メタ)アクリロニトリル単量体単位、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位、及び架橋性単量体単位を有する(メタ)アクリル重合体;(3)(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位、芳香族ビニル単量体単位及び架橋性単量体単位を有する(メタ)アクリル重合体;のいずれかを用いることがより好ましく、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位及び架橋性単量体単位を有する(メタ)アクリル重合体や、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位、芳香族ビニル単量体単位、及び架橋性単量体単位を有する(メタ)アクリル重合体を用いることがより好ましい。
本発明に用いられる粒子状重合体のガラス転移温度(Tg)は、10〜100℃であり、20〜90℃であることが好ましく、30〜80℃であることがより好ましい。粒子状重合体のガラス転移温度が上記範囲であることで、電極製造の工程で熱プレス等を行った際の電極活物質層と耐熱層との結着性や、二次電池用セパレータを保管する際の耐ブロッキング性を向上することができる。
本発明においては、粒子状重合体として、ガラス転移温度(Tg)が10〜100℃である粒子状重合体に加えて、ガラス転移温度(Tg)が−50〜10℃である粒子状重合体を用いてもよい。ガラス転移温度(Tg)が−50〜10℃である粒子状重合体を用いることにより、ガラス転移温度(Tg)が10〜100℃である粒子状重合体の接着剤層からの脱離(粉落ち)を防止することができる。
粒子状重合体のガラス転移温度は、粒子状重合体を構成する単量体単位の種類やその比率を調整することにより上記範囲に調整することができる。
粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、0.01〜2μmであることが好ましく、0.05〜1.5μmであることがより好ましく、0.1〜1μmであることが特に好ましい。粒子状重合体の平均粒子径が上記範囲にあることで、接着剤層を形成する際の粒子状重合体の分散性に優れ、接着剤層スラリーの塗布性に優れ、さらに得られた接着剤層の空隙のコントロール性に優れる。ここで、粒子状重合体の体積平均粒子径D50は上記耐熱層を構成するバインダーと同様の方法で測定し求めることができる。
粒子状重合体は、後述する指標溶液に対する膨潤度が、1.1〜15倍であることが好ましく、1.2〜10倍であることがより好ましく、1.5〜8倍であることが特に好ましい。
ここでは、膨潤度の指標として指標溶液を用いて測定した値を採用する。本願における指標溶液は、エチレンカーボネート(EC)及びジエチルカーボネート(DEC)の容積比がEC:DEC=1:2となるように混合してなる混合溶媒に、LiPFを1mol/Lの濃度で溶解した溶液をさす。上記指標溶液は一般的な二次電池に用いられる電解液を想定している。
本願において、ある物質の、指標溶液に対する膨潤度とは、当該物質を、指標溶液に浸漬した際の、当該物質の膨潤の度合いをいう。指標溶液に対する粒子状重合体の膨潤度の測定は、具体的には、本願実施例において行った操作により行いうる。
粒子状重合体の指標溶液に対する膨潤度を上記範囲とすることにより、二次電池用セパレータと電極活物質層との接着性を維持しつつ、電解液を保持するための空隙を保つことができる。それによって、二次電池のサイクル特性や出力特性をさらに向上させることができる。
粒子状重合体の膨潤度は、粒子状重合体を構成する全重合単位の種類やその比率を調整することにより、上記範囲に調整することができる。例えば、(メタ)アクリル酸エステル重合単位でいえば、当該重合単位中の非カルボニル性酸素原子に結合するアルキル鎖の長さ等を調整する方法が挙げられる。
粒子状重合体の膨潤度は、粒子状重合体を構成する全重合単位の種類やその比率により上記範囲に調整可能であるが、粒子状重合体の溶解度パラメータ(以下、「SP値」ということがある。)をその指標として用いることもできる。例えば、前記SP値を、好ましくは8〜13(cal/cm1/2より好ましくは9〜12(cal/cm1/2である重合体又は共重合体を粒子状重合体として用いる方法が挙げられる。
溶解度パラメータは、E.H.Immergut編“Polymer Handbook”VII Solubility Parament Values,pp519−559(John Wiley&Sons社、第3版1989年発行)に記載される方法によ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、分子量(M)、比重(d)とから次式に従ってSP値(δ)を求める方法である。
δ=ΣG/V=dΣG/M(V;比容、M;分子量、d;比重)
粒子状重合体の製造方法は特に限定はされず、耐熱層に用いるバインダーの製造方法と同様の方法、すなわち、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などの、いずれの方法を用いればよい。中でも、水中で重合をすることができ、そのまま接着剤層スラリーの材料として使用できるので、乳化重合法及び懸濁重合法が好ましい。粒子状重合体を製造する際に用いる,重合開始剤及び分散剤は、耐熱層に用いるバインダーの製造方法で説明したものと同様のものを用いることができる。
接着剤層におけるガラス転移温度(Tg)が10〜100℃である粒子状重合体の含有割合は、50〜100重量%であることが好ましく、60〜100重量%であることがより好ましい。接着剤層における粒子状重合体の含有割合を上記範囲とすることで接着剤層が有する適度な空隙及び、電極活物質層への接着性を維持できるといった利点を有する。
(1.3.2.その他の任意の成分)
接着剤層には、上述した成分以外にも、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、電極活物質層保護等の機能を有する電解液添加剤等が挙げられる。任意の成分は、本発明の二次電池用セパレータを用いた二次電池における電池反応に過度に好ましくない影響を及ぼさないものであれば、特に制限は無く、耐熱層に用いたバインダーや非導電性粒子が含まれる場合もある。これらは、後述する接着剤層用スラリーの安定性向上のために添加される成分や、電池性能の向上のために添加される成分を含む。また、任意の成分の種類は、1種類でもよく、2種類以上でもよい。接着剤層におけるこれら任意成分の含有割合は10重量%以下であることが好ましく、5重量%以下であることがより好ましい。
接着剤層における、非導電性粒子の割合は、0〜40重量%、好ましくは10〜20重量%である。接着剤層における非導電性粒子及び粒子状重合体の割合を前記範囲内とすることにより、電極への高い接着性と耐熱性を維持することができる。
(2.二次電池用セパレータの製造方法)
本発明の二次電池用セパレータを製造する方法は、有機セパレータ層上に耐熱層及び接着剤層がこの順に形成される方法であれば特に制限されないが、有機セパレータ層上に、非導電性粒子及びバインダーを含む耐熱層用スラリーを塗布し、乾燥することにより耐熱層を形成する工程と、前記耐熱層の上に、ガラス転移温度(Tg)が10〜100℃である粒子状重合体を含む接着剤層用スラリーを塗布し、乾燥することにより接着剤層を形成する工程とを有する方法が好ましい。以下においては、この方法を本発明の二次電池用セパレータの製造方法として説明する。
(2.1.耐熱層の形成方法)
本発明の製造方法では、まず、有機セパレータ層上に、非導電性粒子及びバインダーを含む耐熱層用スラリーを塗布し、乾燥することにより耐熱層を形成する。
耐熱層用スラリーは、分散媒と、前述した固形分である非導電性粒子、バインダー及び任意の成分とを混合することによって製造される。
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関わらず、非導電性粒子が高度に分散された耐熱層用スラリーを得ることができる。
分散媒としては、上記固形分(非導電性粒子、バインダー及び前記任意の成分)を均一に分散しうるものであれば特に制限されない。
耐熱層用スラリーに用いる分散媒としては、水及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。
これらの分散媒は、単独で使用しても、これらを2種以上混合して混合分散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分散媒が、短時間で且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、又はこれらの混合分散媒が好ましい。
特に、バインダーとして上で説明した(メタ)アクリル重合体を用いる場合、分散媒として水等の水系分散媒を用い、耐熱層用スラリーを水性分散体として得ることが、製造プロセスや工程負荷を低減できるため特に好ましい。
耐熱層用スラリーの固形分濃度は、耐熱層用スラリーの塗布が可能な程度で且つ、流動性を有する粘度になる濃度に適宜調整することができるが、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、前記分散媒に加え、例えば、非導電性粒子及びバインダーの調製及び添加に際しこれらを溶解又は分散させていた媒質をも含む。
耐熱層用スラリーは、耐熱層を形成するためのものであるので、耐熱層用スラリーの固形分全量中の、非導電性粒子、バインダー、及び任意成分(耐熱層の任意成分として上述した成分)の含有割合は、耐熱層について上述した通りの割合とすることができる。
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はされず、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、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。
耐熱層用スラリーの粘度は、塗工に適した粘度であれば十分であるが、10〜300mPa・sであることが好ましい。耐熱層用スラリーの粘度を、前記範囲に調整することで、耐熱層の薄膜化、耐熱層においてバインダーの偏在化や非導電性粒子の偏在化がない均一な耐熱層を作製でき、さらに均一塗工性、高速塗工性や耐熱層用スラリーの保存安定性にも優れる。本発明において、耐熱層用スラリーの粘度は、10〜200mPa・sであることがさらに好ましく、20〜100mPa・sであることが特に好ましい。耐熱層用スラリーの粘度は、E型粘度計を用いて25℃、回転数60rpmで60秒後に測定した時の値(η60)である。
有機セパレータ層上に耐熱層用スラリーの塗膜を形成する方法に制限はなく、例えば、塗布法、浸漬法などにより行ってもよい。中でも、耐熱層の厚みを制御し易いことから、塗布法が好ましい。塗布法としては、例えば、ドクターブレードコート法、ディップコート法、リバースロールコート法、ダイレクトロールコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、ハケ塗り法などの方法が挙げられる。中でも、均一な耐熱層が得られる点で、ディップコート法及びグラビアコート法が好ましい。
有機セパレータ層上に形成した耐熱層用スラリーの塗膜を乾燥する方法に制限はなく、例えば、温風、熱風、低湿風等の風による乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による乾燥法などが挙げられる。
乾燥温度は、分散媒が気化して塗膜から除去される温度であればよいが、バインダーが熱架橋性基を有する場合、当該熱架橋性基が架橋反応を生じる温度以上の高温で乾燥を行うことが好ましい。塗膜からの分散媒の除去と架橋とを同時に行うことにより工程数を減らして製造効率を向上させることができる。通常は30〜100℃で乾燥させる。
耐熱層を製造する際には、上述した塗布工程及び乾燥工程に加えて、更に別の工程を行うようにしてもよい。例えば、金型プレスやロールプレスなどを用い、加圧処理を行ってもよい。これにより、有機セパレータ層と耐熱層との密着性を向上させることができる。加圧処理の圧力及び加圧時間は、耐熱層の空隙率が損なわれない範囲で、適切に制御すればよい。
耐熱層の厚みは0.1〜20μmであることが好ましく、0.2〜15μmであることがさらに好ましく、0.3〜10μmであることが特に好ましい。耐熱層の厚みを上記範囲とすることでイオン伝導度の低下を抑制でき、十分な結着性を有するため有機セパレータ層との高い密着性有する耐熱層を形成することができる。
(2.2.接着剤層の形成方法)
本発明の製造方法では、上記工程により得られた耐熱層の上に、ガラス転移温度(Tg)が10〜100℃である粒子状重合体を含む接着剤層用スラリーを塗布し、乾燥することにより接着剤層を形成する。
接着剤層用スラリーは、分散媒と、前述した粒子状重合体及び任意の成分とを混合することによって製造される。分散媒や混合装置としては、前述した耐熱層用スラリーで用いたものと同等のものを使用することができる。
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関わらず、粒子状重合体が高度に分散された接着剤層用スラリーを得ることができる。
接着剤層用スラリーの塗布方法としては、特に制限されず、例えば、ドクターブレード法、ディップコート法、リバースロールコート法、ダイレクトロールコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、ハケ塗り法などの方法が挙げられる。中でも、生産性の観点からスプレーコート法が好ましい。
接着剤層用スラリーの塗膜を乾燥する方法としては、例えば、温風、熱風、低湿風等の風による乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による乾燥法などが挙げられる。乾燥温度は、使用する媒体の種類によってかえることができる。媒体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媒体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。逆に揮発性の高い媒体を用いる場合には100℃以下の低温において乾燥させることもできる。
前記接着剤層の厚みは、0.1〜5μmであることが好ましく、0.3〜4μmであることがより好ましく、0.3〜3μmであることが特に好ましい。接着剤層の厚みが上記範囲にあることで、適度なイオン透過性と、電極製造後の電極活物質層と耐熱層との良好な接着性とを両立させることができる。
(3.二次電池)
本発明の二次電池は、正極、負極、電解液及び上記の二次電池用セパレータを備える。二次電池としては、リチウム金属電池やリチウムイオン二次電池等が挙げられるが、長期サイクル特性の向上・出力特性の向上等の性能向上が最も求められていることから用途としては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。
(3.1.電極)
正極、負極は、一般に、電極活物質層を、集電体上に形成してなる。
(3.1.1.電極活物質層)
電極活物質層は、電極活物質を必須成分として含む。電極活物質層は、これ単独で存在していてもよいが、通常、集電体上に形成された形で存在している。
電極活物質及び分散媒を含む合剤スラリーを集電体上に塗工した後、乾燥させることで電極活物質層を形成することができる。
(3.1.1.1.電極活物質)
リチウムイオン二次電池用電極に用いられる電極活物質は、電解質中で電位をかける事により可逆的にリチウムイオンを挿入放出できるものであればよく、無機化合物でも有機化合物でも用いることができる。
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。
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、電池の他の構成要件との兼ね合いで適宜選択されるが、負荷特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点から、体積平均粒子径D50が、0.1〜50μmであることが好ましく、1〜20μmであることがより好ましい。体積平均粒子径D50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、且つ電極用スラリー及び電極を製造する際の取扱いが容易である。正極活物質の体積平均粒子径D50は、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて正極活物質の粒子径を測定することにより求めることができる。
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、負荷特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点から、負極活物質の体積平均粒子径D50が、1〜50μmが好ましく、15〜30μmであることがより好ましい。負極活物質の体積平均粒子径D50は、正極活物質と同様の方法で測定する。
(3.1.1.2.活物質層用バインダー)
本発明において、電極活物質層は電極活物質の他に、活物質層用バインダーを含むことが好ましい。活物質層用バインダーを含むことにより電極中の電極活物質層の結着性が向上し、電極の捲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、また電極中の電極活物質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。
活物質層用バインダー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。
更に、下に例示する軟質重合体も活物質層用バインダー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。
電極活物質層における活物質層用バインダーの量は、電極活物質100重量部に対して、0.1〜5重量部であることが好ましく、0.2〜4重量部であることがより好ましく、0.5〜3重量部であることがさらにより好ましい。電極活物質層における活物質層用バインダー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。
活物質層用バインダーは、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、1〜300,000mPa・sの範囲であることが好ましく、50〜10,000mPa・sであることがより好ましい。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。
(3.1.1.3.その他の成分)
本発明の二次電池において、電極活物質層には、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、各種の無機及び有機の球状、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、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することができる。導電性付与材の使用量は、電極活物質100重量部に対して0〜20重量部が好ましく、1〜10重量部であることがより好ましい。
(3.1.1.4.分散媒)
合剤スラリーを作製する際に用いる分散媒としては、電極活物質層に活物質層用バインダーを含有させる場合、これを溶解または粒子状に分散するものであればよい。
合剤スラリーに用いる分散媒としては、前述の耐熱層に用いる分散媒と同様のものが挙げられる。
これらの分散媒は、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。
合剤スラリーには、さらに増粘剤などの各種の機能を発現する添加剤を含有させることができる。増粘剤としては、合剤スラリーに用いる分散媒に可溶な重合体が用いられる。具体的には、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体水素化物などが用いられる。
さらに、合剤スラリーには、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。
合剤スラリーにおける分散媒の量は、電極活物質や活物質層用バインダーなどの種類に応じ、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、合剤スラリー中の、電極活物質、活物質層用バインダー及び他の添加剤を合わせた固形分の濃度を、30〜90重量%と調整することが好ましく、40〜80重量%となる量に調整することがより好ましい。
合剤スラリーは、電極活物質、必要に応じ添加される活物質層用バインダー、導電性付与材、その他の添加剤及び分散媒を混合装置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装置に供給し、混合してもよい。合剤スラリーの構成成分として、電極活物質、活物質層用バインダー、導電性付与材及び増粘剤を用いる場合には、導電性付与材及び増粘剤を分散媒中で混合して導電性付与材を微粒子状に分散させ、次いで活物質層用バインダー、電極活物質を添加してさらに混合することが合剤スラリーの分散性が向上するので好ましい。混合装置としては、前述したものを用いることができ、ボールミルを用いると導電性付与材、電極活物質の凝集を抑制できるので好ましい。
合剤スラリーの粒度は、35μm以下であることが好ましく、25μm以下であることがさらに好ましい。合剤スラリーの粒度が上記範囲にあると、導電性付与材の分散性が高く、均質な電極が得られる。
(3.1.2.集電体)
集電体は、電気導電性を有し且つ電気化学的に耐久性のある材料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、非水電解質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、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、電極活物質層との接着性を高めるため、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、電極活物質層との接着性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。
電極活物質層の製造方法は、前記集電体の少なくとも片面、好ましくは両面に電極活物質層を層状に結着させる方法であればよい。例えば、前記合剤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活物質層を形成する。合剤スラリーを集電体へ塗布する方法は特に制限されず、前記耐熱層用スラリーを塗布する方法や接着剤層スラリーを塗布する方法と同様の方法を用いることができる。
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合剤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、合剤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。
電極活物質層の厚みは、正極、負極とも、5〜300μmであることが好ましく、10〜250μmであることがより好ましい。
(3.2.電解液)
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、有機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。
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。またこれらの有機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。用いる有機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、有機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。
電解液中における支持電解質の濃度は、1〜30重量%であることが好ましく、5〜20重量%であることがより好ましい。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。
(3.3.製造方法)
リチウムイオン二次電池の具体的な製造方法としては、例えば、正極と負極とを本発明の二次電池用セパレータを介して重ね合わせた積層体を得、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。
前記積層体を得る際、積層体に、熱プレスを行うことが好ましい。熱プレスは、加熱とプレスを同時に行う方法である。
プレスは、金属ロール、弾性ロールなどを用いたロールプレス機、平板プレス機等を用いて行う。プレスの方式としては、バッチ式プレス、連続式ロールプレスなどが挙げられ、生産性が高められる点で、連続式ロールプレスが好ましい。
熱プレスの温度は、積層体を構成する電極や二次電池用セパレータの構造が破壊されない程度であれば特に制限されないが、好ましくは60〜110℃、より好ましくは70〜105℃、特に好ましくは80〜100℃である。
熱プレスの圧力は、0.1〜10MPaであることが好ましく、0.3〜5MPaであることがより好ましく、0.5〜3MPaであることがさらにより好ましい。熱プレスの圧力を前記範囲とすることにより二次電池用セパレーターの多孔性を維持したまま電極と二次電池用セパレーターを強固に接着することができる。
熱プレスを施す時間は、2〜60秒であることが好ましく、5〜40秒であることがより好ましく、8〜20秒であることがさらにより好ましい。熱プレスを施す時間を前記範囲とすることにより、電極活物質層と二次電池用セパレータを強固に接着することができ、高い生産性を確保することができる。
電池容器には、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。
(実施例)
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではなく、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施してもよい。また、以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、別に断らない限り重量基準である。さらに、以下に説明する操作は、別に断らない限り、常温及び常圧の条件において行った。
(評価方法)
〔ピール強度〕
二次電池用セパレータを、幅10mm×長さ100mmの長方形に切り出し、接着剤層表面にセロハンテープ(JIS Z1522に規定されるもの)を貼り付け、試験片とした。次に、前記試験片におけるセロハンテープを試験台に固定した状態で、二次電池用セパレータの一端を垂直方向に引張り速度50mm/分で引張って剥がしたときの応力を測定した。測定を3回行い、その平均値を求めてこれをピール強度とし、下記の基準により判定する。ピール強度が大きいほど、耐熱層及び接着剤層の複合層と有機セパレータ層との結着力が大きい、すなわち密着強度が大きいことを示す。
A:ピール強度が100N/m以上
B:ピール強度が75N/m以上100N/m以下
C:ピール強度が50N/m以上75N/m以下
D:ピール強度が50N/m以下
〔ガーレー値の増加率〕
二次電池用セパレータについて、ガーレー測定器(熊谷理機工業製 SMOOTH & POROSITY METER(測定径:φ2.9cm))を用いてガーレー値(sec/100cc)を測定した。これにより、耐熱層及び接着剤層を設けることで、有機セパレータ層からガーレー値が増加する割合を求め、下記の基準により判定した。ガーレー値の増加率が低いほどイオンの透過性に優れ、電池でのレート特性に優れることを示す。
A:ガーレー値の増加率が10%未満である
B:ガーレー値の増加率が10%以上15%未満である
C:ガーレー値の増加率が15%以上20%未満である
D:ガーレー値の増加率が20%以上である
〔熱収縮性〕
二次電池用セパレータを、幅5cm×長さ5cmの正方形に切って試験片とした。試験片を150℃の恒温槽に入れ1時間放置した後、正方形の面積変化を熱収縮率として求めた。熱収縮率が小さいほど二次電池用セパレータの熱収縮性が優れることを示す。
A:熱収縮率が1%未満である
B:熱収縮率が1%以上5%未満である
C:熱収縮率が5%以上10%未満である
D:熱収縮率が10%以上である
〔接着剤層の接着性〕
二次電池用セパレータ、電極活物質層を有する負極を、それぞれ、幅3cm×長3cmの正方形に切り出した。二次電池用セパレータの接着剤層と負極の電極活物質層とを重ね合わせ、熱プレス機(テスター産業社製、SA-501高精度ホットプレス機)を用いて90℃、10kg/cmの条件で10秒間熱プレスを行って積層体を得た。
得られた積層体の負極面を試験台に固定した状態で、二次電池用セパレータの一端を垂直方向に引張り速度50mm/分で引張って剥がし、二次電池用セパレータと負極の電極活物質層との接着性を評価した。負極の電極活物質層/集電体界面で剥離した場合、最も接着剤層の接着性が高く、二次電池用セパレータと負極の電極活物質層との密着性に優れることを示す。
二次電池用セパレータと、電極活物質層を有する正極との積層体についても、上記と同様の接着性評価を行った。二次電池用セパレータと正極の電極活物質層との接着性評価が、負極での評価結果と同じである場合には、負極の試験結果のみを記載する。
また、実施例及び比較例において得られた積層体はすべて、耐熱層と有機セパレータ層との界面での剥離は生じなかった。
A:負極の電極活物質層/集電体界面での剥離
B:耐熱層/接着剤層界面での剥離または接着剤層/負極の電極活物質層界面での剥離
C:二次電池用セパレータの接着剤層が、負極の電極活物質層と接着しない
[電解液中における接着剤層の接着性]
二次電池用セパレータと電極活物質層を有する負極との積層体を10mm幅に切断し、電池の製造に用いたものと同じ電解液中に温度60℃で3日間浸漬した後、これを取り出し、湿った状態で二次電池用セパレータを剥離した。このときの接着性を以下の基準で評価した。
二次電池用セパレータを負極の電極活物質層から剥離するときに抵抗があるほど、電解液中における接着剤層の接着力の保持特性が高いことを示す。
二次電池用セパレータと、電極活物質層を有する正極との積層体についても、上記と同様の接着性評価を行った。二次電池用セパレータと正極の電極活物質層との接着性評価が、負極での評価結果と同じである場合には、負極の試験結果のみを記載する。
A:剥離した時に抵抗がある(接着性にすぐれる)
B:剥離した時に抵抗が殆どない(接着性に劣る)
C:電解液から取り出した時点で既に剥がれている
〔耐ブロッキング性試験〕
二次電池用セパレータを、幅5cm×長さ5cm、幅4cm×長さ4cm、にそれぞれ正方形に切って試験片とした。これらを二枚重ね合わせたもの(未プレスの状態)と、重ね合わせた後に40℃、10kg/cmの加圧下に置いたものとを、それぞれ24時間放置した。24時間放置後の重ね合わせた二次電池用セパレータの接着状態(ブロッキング状態)を目視で確認し、下記基準で評価した。
A:二次電池用セパレータ同士がブロッキングしないもの
B:二次電池用セパレータ同士がブロッキングするが剥がれるもの
C:二次電池用セパレータ同士がブロッキングし剥がれないもの
D:未プレスの状態でも二次電池用セパレータ同士がブロッキングするもの
〔高温サイクル特性〕
10セルのフルセルコイン型電池を60℃雰囲気下、0.2Cの定電流法によって4.2Vに充電し、3Vまで放電する充放電を50回(=50サイクル)繰り返し、電気容量を測定した。10セルの平均値を測定値とし、5サイクル終了時の電気容量に対する50サイクル終了時の電気容量の割合を百分率で算出して充放電容量保持率を求め、これをサイクル特性の評価基準とした。この値が高いほど高温サイクル特性に優れることを示す。
A:充放電容量保持率が80%以上である。
B:充放電容量保持率が70%以上80%未満である。
C:充放電容量保持率が60%以上70%未満である。
D:充放電容量保持率が60%未満である。
〔レート特性(負荷特性)〕
10セルのフルセルコイン型電池を用いて、25℃で0.1Cの定電流で4.2Vまで充電し、0.1Cの定電流で3Vまで放電する充放電サイクルと、25℃で1Cの定電流で4.2Vまで充電し、1Cの定電流で3Vまで放電する充放電サイクルをそれぞれ行った。0.1Cにおける電池容量に対する1Cにおける放電容量の割合を百分率で算出して充放電レート特性とした。
0.1Cにおける電池容量は、0.1Cの定電流で3Vまで放電したときの放電容量のことをいい、1Cにおける放電容量は、1Cの定電流で3Vまで放電したときの放電容量のことをいう。
充放電レート特性を、下記の基準で評価した。この値が大きいほど、内部抵抗が小さく、高速充放電が可能であることを示す。
A:充放電レート特性が80%以上である。
B:充放電レート特性が75%以上80%未満である。
C:充放電レート特性が70%以上75%未満である。
D:充放電レート特性が70%未満である。
[電池の膨れ性]
得られたフルセルコイン型電池について、前述した、レート特性を測定した後、電池を分解して、電解液における気泡の発生及び電極からの二次電池用セパレータの浮き上がりの有無を観察した。
気泡の発生及び二次電池用セパレータの浮き上がりが観察されないほど、正極と負極とが二次電池用セパレータでしっかりと固定されており、それによって、二次電池内部での電圧分布のばらつきが抑制され、電解液の分解等によるガス発生での電池の膨らみ、破裂、液漏れがないことを示す。
A:気泡の発生及び二次電池用セパレータの浮き上がりがいずれも観察されなかった場合
B:気泡の発生及び二次電池用セパレータの浮き上がりがどちらか一方でも観察された場合
C:気泡の発生及び二次電池用セパレータの浮き上がりが両方観察された場合
[指標溶液に対する粒子状重合体の膨潤度の測定法]
粒子状重合体をフィルム状に成形して試験片フィルムとした。試験片フィルムを1cm角に裁断し、重量を測定した後、エチレンカーボネート(EC)及びジエチルカーボネート(DEC)の容積比がEC:DEC=1:2となるように混合してなる混合溶媒に、LiPFを1mol/Lの濃度で溶解した指標溶液に、60℃で72時間浸漬した後に、試験片フィルムを指標溶液から取り出し、ろ紙で軽く押さえつけて指標溶液をふき取り、浸漬試験後の重量を測定した。(浸漬試験後の重量/浸漬試験前の重量)を膨潤度(単位:倍)とした。
〔実施例1〕
(耐熱層用バインダーの製造)
撹拌機を備えた反応器に、イオン交換水70部、乳化剤としてラウリル硫酸ナトリウム(花王ケミカル社製、製品名「エマール2F」)0.15部、並びに過流酸アンモニウム0.5部を、それぞれ供給し、気相部を窒素ガスで置換し、60℃に昇温した。
一方、別の容器でイオン交換水50部、分散剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5部、並びに、重合性単量体として、ブチルアクリレート94.8部、アクリロニトリル2部、メタクリル酸1部、N−メチロールアクリルアミド1.2部及びアリルグリシジルエーテル(AGE)1部を混合して単量体混合物を得た。この単量体混合物を4時間かけて前記反応器に連続的に添加して重合を行った。添加中は、60℃で反応を行った。添加終了後、さらに70℃で3時間撹拌して反応を終了し、耐熱層用のバインダーとして(メタ)アクリル重合体を含む水分散液を製造した。
得られた(メタ)アクリル重合体(表1〜表3において「ACL」と記載する。)における架橋性単量体単位の含有割合は2.2%であった。(メタ)アクリル重合体の体積平均粒子径D50は0.36μm、ガラス転移温度は−45℃であった。
(耐熱層用スラリーの製造)
非導電性粒子としてアルミナ粒子(住友化学社製AKP-3000、体積平均粒子径D50=0.45μm、テトラポッド状粒子)を用意した。
粘度調整剤として、エーテル化度0.8〜1.0カルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム社製、製品名D1200)を用いた。なお、粘度調整剤の1%水溶液の粘度は、10〜20mPa・sであった。
非導電性粒子を100部、粘度調整剤を1.5部、及びイオン交換水を固形分濃度が40重量%になるように混合して分散させた。さらに、バインダーとして上記(メタ)アクリル重合体を含む水分散液を固形分で4部となる量、ポリエチレングリコール型界面活性剤(サンノプコSNウェット366)0.2部を混合し、耐熱層用スラリーを製造した。
(粒子状重合体Aの製造)
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてアクリル酸エチル35部、アクリル酸ブチル34.2部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてメタクリル酸30部、架橋性単量体としてエチレンジメタクリレート0.8部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部、イオン交換水150部、及び、重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状重合体Aを含む水分散液を製造した。
得られた粒子状重合体Aにおける、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は69.2%、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は30%、架橋性単量体単位の含有割合は0.8%であった。
また、得られた粒子状重合体Aの体積平均粒子径D50は0.15μm、ガラス転移温度は59℃であった。
(接着剤層用スラリーの製造)
得られた粒子状重合体Aを100部及び、バインダーとして上記(メタ)アクリル重合体(耐熱層用バインダーとして得られたもの)を固形分で4部、イオン交換水を固形分濃度が20%になるように混合し、接着剤層用スラリーとして用いた。
(二次電池用セパレータの製造)
ポリエチレン製の多孔基材(厚み16μm、ガーレー値210s/100cc)を用意した。これを有機セパレータ層として用い、その両面に、前記耐熱層用スラリーを塗布し、50℃で3分間乾燥させた。これにより、片面厚み3μmの耐熱層を、両面に備える複層物(X)を得た。
次いで、複層物(X)の各耐熱層の上に、上記接着剤層用スラリーをスプレーコート法により塗布し、50℃で1分間乾燥し、片面厚み0.5μmの接着剤層を両面に備える二次電池用セパレータを得た。なお、接着剤層を構成する粒子状重合体Aの上記指標溶液に対する膨潤度は3.5倍であった。
得られた二次電池用セパレータについて、ピール強度、ガーレー値の増加率、熱収縮性及び、耐ブロッキング性を評価した。結果を表1に示す。
(正極の製造)
正極活物質としてスピネル構造を有するマンガン酸リチウム95部に、バインダーとしてのPVDF(ポリフッ化ビニリデン、クレハ社製、商品名:KF−1100)を固形分換算量で3部となるように加え、さらに、アセチレンブラック2部、及びN−メチルピロリドン20部を加えて、これらをプラネタリーミキサーで混合して、正極用の合剤スラリーを得た。この正極用の合剤スラリーを、厚さ18μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、120℃で3時間乾燥した後、ロールプレスして、全厚みが100μmの電極活物質層を有する正極を得た。
(負極の製造)
負極活物質として粒径20μm、BET比表面積4.2m/gのグラファイト98部と、バインダーとしてSBR(スチレン−ブタジエンゴム、ガラス転移温度(Tg):−10℃)の固形分換算量1部とを混合し、この混合物にさらにカルボキシメチルセルロース1部を混合し、更に溶媒として水を加えて、これらをプラネタリーミキサーで混合し、負極用の合剤スラリーを得た。この負極用の合剤スラリーを、厚さ18μmの銅箔の片面に塗布し、120℃で3時間乾燥した後、ロールプレスして、全厚みが60μmの電極活物質層を有する負極を得た。
(負極/二次電池用セパレータ/正極積層体の作製)
上記正極を直径13mmの円形に切り抜いて、円形の正極を得た。上記負極を直径14mmの円形に切り抜いて、円形の負極を得た。また、上記二次電池用セパレーターを直径18mmの円形に切り抜いて、円形の二次電池用セパレータを得た。
円形の二次電池用セパレータの表面に円形の正極を沿わせると共に、裏面に円形の負極を沿わせ、これらを重ね合わせた。重ね合わせた円形の負極、円形の二次電池用セパレーター及び円形の正極を、温度80℃、圧力0.5MPaで10秒間加熱プレスし、円形の正極及び円形の負極を円形の二次電池用セパレータに圧着させた。これにより、正極及び負極が二次電池用セパレータの接着剤層に接着した、(負極)/(二次電池用セパレータ)/(正極)の層構成を有する円形の積層体を作製した。
また、円形の二次電池用セパレータの片面に、円形の負極または円形の正極のみを沿わせた後、円形の積層体の製造方法と同様の方法で熱プレスを行い、接着剤層の接着性評価用サンプルを作製した。得られた接着性評価用サンプルについて、接着剤層の接着性及び、電解液中における接着剤層の接着性を評価した。結果を表1に示す。
ポリプロピレン製パッキンを設けたステンレス鋼製のコイン型外装容器の内底面上に、円形の積層体を設置し、これらを容器内に収納した。
容器中に電解液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のフルセル型のリチウムイオンニ次電池(コインセルCR2032)を製造した。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(20℃での容積比)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た。得られた電池について電池の膨れ性、高温サイクル特性及び、レート特性を測定した。結果を表1に示す。
〔実施例2〕
耐熱層用スラリーの製造に際し、非導電性粒子としてベーマイト粒子(Nabaltec社製APYRAL AOH 60、体積平均粒子径D50=0.9μm、板状粒子)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー、二次電池用セパレータ及び二次電池を製造し、それぞれ評価した。結果を表1に示す。
〔実施例3〕
耐熱層用スラリーの製造に際し、非導電性粒子として水酸化マグネシウム(神島化学工業社製、体積平均粒子径D50=1.2μm、楕円球状粒子及び角部が丸い多面体形状粒子の混合物)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー、二次電池用セパレータ及び二次電池を製造し、それぞれ評価した。結果を表1に示す。
〔実施例4〕
(ポリマー粒子の製造)
撹拌機を備えた反応器に、スチレン95部、アクリル酸5部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部、イオン交換水100部、及び過硫酸カリウム0.5部を入れ、80℃で8時間重合させた。
これにより、個数平均粒子径58nmのシードポリマー粒子Aの水分散体を得た。
撹拌機を備えた反応器に、前記シードポリマー粒子Aの水分散体を固形分基準(即ちシードポリマー粒子A重量基準)で2部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを0.2部、過硫酸カリウムを0.5部、及びイオン交換水を100部入れて混合し混合物Aとし、80℃に昇温した。一方、別の容器中でスチレン82部、メタクリル酸メチル15.3部、イタコン酸2部、アクリルアミド0.7部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5部、及びイオン交換水100部を混合して、単量体混合物Cの分散体を調製した。この単量体混合物Cの分散体を、4時間かけて、上で得た混合物A中に、連続的に添加して重合させた。単量体混合物Cの分散体の連続的な添加中の反応系の温度は80℃に維持し、反応を行った。連続的な添加の終了後、さらに90℃で3時間反応を継続させた。これにより、個数平均粒子径198nmのシードポリマー粒子Bの水分散体を得た。
次に、撹拌機を備えた反応器に、前記シードポリマー粒子Bの水分散体を固形分基準(即ちシードポリマー粒子B重量基準)で20部、単量体混合物2(ジビニルベンゼンとエチルビニルベンゼンの混合物、単量体混合比:ジビニルベンゼン/エチルビニルベンゼン=60/40、新日鐵化学社製、製品名:DVB−570)を100部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを0.5部、重合開始剤としてt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日油社製、商品名:パーブチルO)を4部、イオン交換水を540部及びエタノール60部を入れ、35℃で12時間撹拌し、シードポリマー粒子Bに単量体混合物2及び重合開始剤を完全に吸収させた。その後、これを90℃で7時間重合させた。その後、スチームを導入して未反応の単量体及びエタノールを除去してポリマー粒子の水分散液を得た。ここで、ポリマー粒子は球状であり、体積平均粒子径D50は0.45μmであった。
耐熱層用スラリーの製造に際し、非導電性粒子として上記ポリマー粒子を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー、二次電池用セパレータ及び二次電池を製造し、それぞれ評価した。結果を表1に示す。
〔実施例5〕
(粒子状重合体Bの製造)
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてアクリル酸エチル62.2部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてメタクリル酸2部、芳香族ビニル単量体としてスチレン35部、架橋性単量体としてエチレンジメタクリレート0.8部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部、イオン交換水150部、及び、重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状重合体Bを含む水分散液を得た。
得られた粒子状重合体Bにおける、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は62.2%、芳香族ビニル単量体単位の含有割合は35%、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は2%、架橋性単量体単位の含有割合は0.8%であった。また、得られた粒子状重合体Bの体積平均粒子径D50は0.15μm、ガラス転移温度は27℃であった。なお、このときの接着剤層を構成する粒子状重合体Bの指標溶液に対する膨潤度は4倍であった。
接着剤層用スラリーの製造に際し、粒子状重合体として、粒子状重合体Bを用いたこと以外は実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー、二次電池用セパレータ及び二次電池を製造し、それぞれ評価した。結果を表1に示す。
〔実施例6〕
(粒子状重合体Cの製造)
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてアクリル酸エチル52.2部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてメタクリル酸2部、芳香族ビニル単量体としてスチレン45部、架橋性単量体としてエチレンジメタクリレート0.8部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部、イオン交換水150部、及び、重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状重合体Cを含む水分散液を得た。
得られた粒子状重合体Cにおける、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は52.2%、芳香族ビニル単量体単位の含有割合は45%、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は2%、架橋性単量体単位の含有割合は0.8%であった。また、得られた粒子状重合体Cの体積平均粒子径D50は0.15μm、ガラス転移温度は39℃であった。なお、このときの接着剤層を構成する粒子状重合体Cの指標溶液に対する膨潤度は3.5倍であった。
接着剤層用スラリーの製造に際し、粒子状重合体として、粒子状重合体Cを用いて接着剤層用スラリーを製造したこと以外は実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー、二次電池用セパレータ及び二次電池を製造し、それぞれ評価した。結果を表1に示す。
〔実施例7〕
(粒子状重合体Dの製造)
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてアクリル酸エチル22.2部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてメタクリル酸2部、芳香族ビニル単量体としてスチレン75部、架橋性単量体としてエチレンジメタクリレート0.8部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部、イオン交換水150部、及び、重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状重合体Dを含む水分散液を得た。
得られた粒子状重合体Dにおける、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は22.2%、芳香族ビニル単量体単位の含有割合は75%、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は2%、架橋性単量体単位の含有割合は0.8%であった。また、得られた粒子状重合体Dの体積平均粒子径D50は0.15μm、ガラス転移温度は76℃であった。なお、このときの接着剤層を構成する粒子状重合体Dの指標溶液に対する膨潤度は3倍であった。
接着剤層用スラリーの製造に際し、粒子状重合体として、粒子状重合体Dを用いて接着剤層用スラリーを製造したこと以外は実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー、二次電池用セパレータ及び二次電池を製造し、それぞれ評価した。結果を表2に示す。
〔実施例8〕
(粒子状重合体Eの製造)
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてアクリル酸エチル12.2部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてメタクリル酸2部、芳香族ビニル単量体としてスチレン85部、架橋性単量体としてエチレンジメタクリレート0.8部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部、イオン交換水150部、及び、重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状重合体Eを含む水分散液を得た。
得られた粒子状重合体Eにおける、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は12.2%、芳香族ビニル単量体単位の含有割合は85%、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は2%、架橋性単量体単位の含有割合は0.8%であった。また、得られた粒子状重合体Eの体積平均粒子径D50は0.15μm、ガラス転移温度は84℃であった。なお、このときの接着剤層を構成する粒子状重合体Eの指標溶液に対する膨潤度は3倍であった。
接着剤層用スラリーの製造に際し、粒子状重合体として、粒子状重合体Eを用いたこと以外は実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー、二次電池用セパレータ及び二次電池を製造し、それぞれ評価した。結果を表2に示す。
〔実施例9〕
二次電池用セパレータの製造に際し、接着剤層の厚みを0.2μmとしたこと以外は実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー、二次電池用セパレータ及び二次電池を製造し、それぞれ評価した。結果を表2に示す。
〔実施例10〕
二次電池用セパレータの製造に際し、接着剤層の厚みを1.5μmとしたこと以外は実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー、二次電池用セパレータ及び二次電池を製造し、それぞれ評価した。結果を表2に示す。
〔実施例11〕
二次電池用セパレータの製造に際し、接着剤層の厚みを3μmとしたこと以外は実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー、二次電池用セパレータ及び二次電池を製造し、それぞれ評価した。結果を表2に示す。
〔実施例12〕
二次電池用セパレータの製造に際し、接着剤層用スラリーをグラビアコート法で塗布したこと以外は実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー、二次電池用セパレータ及び二次電池を製造し、それぞれ評価した。結果を表2に示す。
〔比較例1〕
二次電池用セパレータの製造に際し、接着剤層を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、二次電池用セパレータ及び二次電池を製造し、それぞれ評価した。結果を表3に示す。
〔比較例2〕
(粒子状重合体Fの製造)
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてアクリル酸エチル74.2部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてメタクリル酸10部、芳香族ビニル単量体としてスチレン15部、架橋性単量体としてエチレンジメタクリレート0.8部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部、イオン交換水150部、及び、重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状重合体Fを含む水分散液を得た。
得られた粒子状重合体Fにおける、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は74.2%、芳香族ビニル単量体単位の含有割合は15%、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は10%、架橋性単量体単位の含有割合は0.8%であった。また、得られた粒子状重合体Fの体積平均粒子径D50は0.15μm、ガラス転移温度は5℃であった。なお、このときの接着剤層を構成する粒子状重合体Fの指標溶液に対する膨潤度は3倍であった。
接着剤層用スラリーの製造に際し、粒子状重合体として、粒子状重合体Fを用いたこと以外は実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー及び二次電池用セパレータを製造し、それぞれ評価した。なお、二次電池用セパレータの耐ブロッキング性が悪いため、二次電池の製造及び評価は行わなかった。結果を表3に示す。
〔比較例3〕
(粒子状重合体Gの製造)
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてアクリル酸エチル29.2部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてメタクリル酸30部、芳香族ビニル単量体としてスチレン40部、架橋性単量体としてエチレンジメタクリレート0.8部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部、イオン交換水150部、及び、重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状重合体Gを含む水分散液を得た。
得られた粒子状重合体Gにおける、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は29.2%、芳香族ビニル単量体単位の含有割合は40%、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は30%、架橋性単量体単位の含有割合は0.8%であった。また、得られた粒子状重合体Gの体積平均粒子径D50は0.15μm、ガラス転移温度は112℃であった。なお、このときの接着剤層を構成する粒子状重合体Gの指標溶液に対する膨潤度は2倍であった。
接着剤層用スラリーの製造に際し、粒子状重合体として、粒子状重合体Gを用いたこと以外は実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー、二次電池用セパレータ及び二次電池を製造し、それぞれ評価した。結果を表3に示す。
〔比較例4〕
(粒子状重合体Hの製造)
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてアクリル酸エチル87.8部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてメタクリル酸2部、(メタ)アクリロニトリル単量体単位としてアクリロニトリルを10部、架橋性単量体としてエチレンジメタクリレート0.2部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部、イオン交換水150部、及び、重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状重合体Hを含む水分散液を得た。
得られた粒子状重合体Hにおける、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は87.8%、(メタ)アクリロニトリル単量体単位の含有割合は10%、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は2%、架橋性単量体単位の含有割合は0.2%であった。また、得られた粒子状重合体Hの体積平均粒子径D50は0.15μm、ガラス転移温度は5℃であった。なお、このときの接着剤層を構成する粒子状重合体Hの指標溶液に対する膨潤度は17倍であった。
接着剤層用スラリーの製造に際し、粒子状重合体として、粒子状重合体Hを用いたこと以外は実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー及び二次電池用セパレータを製造し、それぞれ評価した。なお、二次電池用セパレータの耐ブロッキング性が悪いため、二次電池の製造及び評価は行わなかった。結果を表3に示す。
〔比較例5〕
接着剤層用スラリーの製造に際し、粒子状重合体として、粒子状重合体Hを用い、得られた接着剤層用スラリーを、グラビアコート法で塗布し、10μmの厚みの接着剤層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、耐熱層用スラリー、接着剤層用スラリー及び二次電池用セパレータを製造し、それぞれ評価した。なお、二次電池用セパレータの耐ブロッキング性が悪いため、二次電池の製造及び評価は行わなかった。結果を表3に示す。
Figure 2013151144
Figure 2013151144
Figure 2013151144
※1:楕円球及び角部が丸い多面体形の混合物。
[結果の検討]
表1〜表3から、有機セパレータ層、前記有機セパレータ層の少なくとも一面上に隣接して形成された耐熱層、及び前記耐熱層上に形成された接着剤層を有する二次電池用セパレータであって、前記耐熱層は、非導電性粒子及びバインダーを含有し、前記接着剤層は、ガラス転移温度が10〜100℃である粒子状重合体を含む二次電池用セパレータは、実施例1〜12に示すように、比較例1〜5記載の、接着剤層を用いない二次電池用セパレータと比べて、耐熱性、電極活物質層との接着性及び耐ブロッキング性すべてに優れることがわかる。さらに、上記二次電池用セパレータを有する二次電池は、高温サイクル特性及びレート特性に優れることがわかる。

Claims (7)

  1. 有機セパレータ層、前記有機セパレータ層の少なくとも一面上に隣接して形成された耐熱層、及び前記耐熱層上に形成された接着剤層を有する二次電池用セパレータであって、
    前記耐熱層は、非導電性粒子及びバインダーを含有し、
    前記接着剤層は、ガラス転移温度が10〜100℃である粒子状重合体を含有する二次電池用セパレータ。
  2. 前記接着剤層の厚みが0.1〜5μmである請求項1に記載の二次電池用セパレータ。
  3. 前記粒子状重合体が、架橋性単量体単位を含有し、前記粒子状重合体における前記架橋性単量体単位の含有割合が0.1〜2重量%である請求項1または2に記載の二次電池用セパレータ。
  4. エチレンカーボネート(EC)及びジエチルカーボネート(DEC)の容積比がEC:DEC=1:2となるように混合してなる混合溶媒に、LiPFを1mol/Lの濃度で溶解した指標溶液に対する、前記粒子状重合体の20℃における膨潤度が1.1〜15倍である請求項1〜3のいずれか一項に記載の二次電池用セパレータ。
  5. 前記粒子状重合体が、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を含有し、前記粒子状重合体における前記エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が1〜50重量%である請求項1〜4のいずれか一項に記載の二次電池用セパレータ。
  6. 有機セパレータ層上に、非導電性粒子及びバインダーを含む耐熱層用スラリーを塗布し、乾燥することにより耐熱層を形成する工程と、
    前記耐熱層の上に、ガラス転移温度が10〜100℃である粒子状重合体を含む接着剤層用スラリーを塗布し、乾燥することにより接着剤層を形成する工程と、を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の二次電池用セパレータの製造方法。
  7. 正極、負極、セパレータ及び電解液を備え、前記セパレータが、請求項1〜5のいずれか一項に記載の二次電池用セパレータである、二次電池。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10431798B2 (en) 2014-12-30 2019-10-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same

Families Citing this family (84)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL3054502T3 (pl) 2012-07-26 2019-07-31 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Separator dla urządzenia do magazynowania energii elektrycznej oraz urządzenie do magazynowania energii elektrycznej
EP2924781A4 (en) * 2012-11-26 2016-04-27 Zeon Corp METHOD FOR PRODUCING ELECTRODE / SEPARATOR LAMINATE, AND LITHIUM-ION RECHARGEABLE BATTERY
JP6008198B2 (ja) * 2013-04-02 2016-10-19 トヨタ自動車株式会社 二次電池および該電池用のセパレータ
KR102301045B1 (ko) * 2013-10-31 2021-09-09 제온 코포레이션 리튬 이온 2 차 전지의 바인더용의 입자상 중합체, 접착층 및 다공막 조성물
EP3069396A2 (en) * 2013-11-13 2016-09-21 R. R. Donnelley & Sons Company Battery
JP6302400B2 (ja) * 2013-11-27 2018-03-28 旭化成株式会社 蓄電デバイス用セパレータ、蓄電デバイス及びリチウムイオン二次電池
TWI613851B (zh) * 2013-12-31 2018-02-01 財團法人工業技術研究院 具有熱阻隔層之電池及此熱阻隔層之製造方法
KR101611404B1 (ko) * 2014-02-04 2016-04-11 울산과학기술원 리튬이차전지용 분리막 및 그 제조 방법
JP6337554B2 (ja) * 2014-03-24 2018-06-06 日本ゼオン株式会社 非水系二次電池多孔膜用バインダー、非水系二次電池多孔膜用組成物、非水系二次電池用多孔膜および非水系二次電池
JP6221875B2 (ja) 2014-03-24 2017-11-01 日本ゼオン株式会社 非水系二次電池多孔膜用バインダー、非水系二次電池多孔膜用組成物、非水系二次電池用多孔膜および非水系二次電池
JP6233131B2 (ja) * 2014-03-26 2017-11-22 日本ゼオン株式会社 二次電池多孔膜用組成物、二次電池用多孔膜及び二次電池
JP6481258B2 (ja) * 2014-03-31 2019-03-13 日産自動車株式会社 電気デバイスのセパレータ接合方法、電気デバイスのセパレータ接合装置、および電気デバイス
KR102422232B1 (ko) 2014-06-27 2022-07-15 니폰 제온 가부시키가이샤 비수계 이차전지 기능층용 조성물, 비수계 이차전지용 기능층 및 비수계 이차전지
WO2016017066A1 (ja) * 2014-07-30 2016-02-04 日本ゼオン株式会社 非水系二次電池機能層用組成物、非水系二次電池用機能層付き基材、非水系二次電池用積層体の製造方法および非水系二次電池
KR102246767B1 (ko) * 2014-08-13 2021-04-30 삼성에스디아이 주식회사 리튬이차전지용 세퍼레이터, 이를 채용한 리튬이차전지 및 그 제조방법
JP6503790B2 (ja) * 2014-08-26 2019-04-24 日本ゼオン株式会社 非水系二次電池多孔膜用バインダー、非水系二次電池多孔膜用組成物、非水系二次電池用多孔膜および非水系二次電池
KR102494518B1 (ko) 2014-08-28 2023-01-31 니폰 제온 가부시키가이샤 비수계 이차 전지용 적층체 및 비수계 이차 전지 부재의 제조 방법
HUE040360T2 (hu) 2014-09-26 2019-03-28 Asahi Chemical Ind Szeparátor egy elektromosság tároló eszköz számára
JP6378998B2 (ja) * 2014-09-30 2018-08-22 旭化成株式会社 蓄電デバイス用セパレータの製造方法
JP6601404B2 (ja) * 2014-09-30 2019-11-06 日本ゼオン株式会社 リチウムイオン二次電池多孔膜用組成物、リチウムイオン二次電池用多孔膜およびリチウムイオン二次電池
KR102439851B1 (ko) * 2014-11-21 2022-09-01 삼성에스디아이 주식회사 이차전지용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 이차전지
JP6492741B2 (ja) * 2015-02-20 2019-04-03 日本ゼオン株式会社 非水系二次電池機能層用バインダー組成物、非水系二次電池機能層用スラリー組成物、非水系二次電池用機能層、非水系二次電池およびその製造方法
EP3273506B1 (en) * 2015-03-20 2021-05-26 Zeon Corporation Composition for nonaqueous secondary battery functional layer, functional layer for nonaqueous secondary batteries, and nonaqueous secondary battery
KR102604599B1 (ko) * 2015-04-02 2023-11-22 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 이차전지용 복합 분리막 및 이의 제조방법
DK3297063T3 (da) * 2015-05-11 2020-08-24 Contemporary Amperex Technology Co Ltd Kompositmembran og lithium-ion-batteri dermed
JP6334464B2 (ja) * 2015-06-16 2018-05-30 マクセルホールディングス株式会社 扁平形非水二次電池の製造方法
KR101950448B1 (ko) 2015-07-10 2019-02-20 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 그의 제조방법
KR102063627B1 (ko) * 2015-08-19 2020-02-11 주식회사 엘지화학 접착층을 구비하고 있는 분리막 및 전극과 분리막 사이에 접착층이 형성되어 있는 전극 적층체
WO2017034353A1 (ko) * 2015-08-25 2017-03-02 주식회사 엘지화학 접착층을 포함하는 전기화학소자용 복합 분리막 및 이를 포함하는 전기화학소자
KR101982571B1 (ko) * 2015-10-08 2019-05-27 주식회사 엘지화학 전극 내 바인더 분포 측정방법
CN108352482B (zh) * 2015-11-11 2021-09-10 株式会社Lg化学 具有电极粘合剂层的隔离件和包括其的电化学装置
JP6848174B2 (ja) * 2015-11-30 2021-03-24 日本ゼオン株式会社 非水系二次電池用機能層およびその製造方法、並びに、非水系二次電池およびその製造方法
JP6834127B2 (ja) * 2015-11-30 2021-02-24 日本ゼオン株式会社 非水系二次電池用機能層の形成方法、および非水系二次電池の製造方法
JP6728653B2 (ja) * 2015-11-30 2020-07-22 日本ゼオン株式会社 非水系二次電池およびその製造方法
JP6891392B2 (ja) * 2015-11-30 2021-06-18 日本ゼオン株式会社 非水系二次電池用積層体
JP6622072B2 (ja) * 2015-12-01 2019-12-18 株式会社エンビジョンAescジャパン リチウムイオン二次電池
CN105690894B (zh) * 2016-02-02 2018-08-31 东莞新能源科技有限公司 绝缘胶带及采用该胶带的锂离子电池
KR102228628B1 (ko) * 2016-03-31 2021-03-15 주식회사 엘지화학 접착층을 포함하는 전기화학소자용 분리막 및 이를 포함하는 전극 조립체
JP6630620B2 (ja) * 2016-04-22 2020-01-15 旭化成株式会社 蓄電デバイス用セパレータ、蓄電デバイス及びリチウムイオン二次電池
GB201609686D0 (en) * 2016-06-02 2016-07-20 Qinetiq Ltd Devices
WO2017221572A1 (ja) * 2016-06-21 2017-12-28 日本ゼオン株式会社 非水系二次電池機能層用組成物、非水系二次電池用機能層及び非水系二次電池
EP3444866B1 (en) * 2016-08-09 2020-09-30 LG Chem, Ltd. Separator and electrochemical device including the same
EP3503253B1 (en) * 2016-08-17 2024-01-17 Zeon Corporation Nonaqueous secondary battery functional layer composition, nonaqueous secondary battery functional layer, and nonaqueous secondary battery
KR20220110610A (ko) * 2016-10-14 2022-08-08 니폰 제온 가부시키가이샤 전기 화학 소자용 접착제 조성물, 전기 화학 소자 및 전기 화학 소자 제조 방법
WO2018093214A1 (ko) * 2016-11-18 2018-05-24 주식회사 엘지화학 세퍼레이터 및 이를 포함하는 전기화학소자
JP6890019B2 (ja) * 2017-02-16 2021-06-18 帝人株式会社 非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池
WO2018163969A1 (ja) * 2017-03-08 2018-09-13 日本ゼオン株式会社 非水系二次電池機能層用バインダー組成物、非水系二次電池機能層用スラリー組成物、非水系二次電池用機能層、非水系二次電池用機能層付きセパレータ、非水系二次電池およびその製造方法
US10840495B2 (en) * 2017-03-17 2020-11-17 Zeon Corporation Functional layer for non-aqueous secondary battery and non-aqueous secondary battery
KR102573579B1 (ko) * 2017-03-17 2023-09-01 니폰 제온 가부시키가이샤 비수계 이차 전지 기능층용 조성물, 비수계 이차 전지용 기능층 그리고 비수계 이차 전지 및 그 제조 방법
KR102461577B1 (ko) 2017-07-17 2022-11-01 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 모듈
CN111095604A (zh) * 2017-09-28 2020-05-01 日本瑞翁株式会社 非水系二次电池功能层用组合物、非水系二次电池用功能层、非水系二次电池构件及非水系二次电池
CN111492507B (zh) * 2017-10-30 2022-12-30 阿科玛股份有限公司 锂离子电池隔膜
WO2019130994A1 (ja) 2017-12-27 2019-07-04 帝人株式会社 非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池
KR102263460B1 (ko) * 2018-01-05 2021-06-11 주식회사 엘지에너지솔루션 유리전이온도가 다른 바인더를 포함하는 분리막 및 이의 제조방법
JP6999671B2 (ja) 2018-01-25 2022-01-18 三菱製紙株式会社 リチウムイオン電池用セパレータ用塗液及びリチウムイオン電池用セパレータ
JP7359137B2 (ja) * 2018-04-06 2023-10-11 株式会社大阪ソーダ 蓄電デバイス用セパレータ、蓄電デバイスおよびそれらの製造方法
JP2018170281A (ja) * 2018-05-31 2018-11-01 旭化成株式会社 蓄電デバイス用セパレータ、蓄電デバイス及びリチウムイオン二次電池
JP7176249B2 (ja) * 2018-06-27 2022-11-22 東レ株式会社 多孔性フィルム、二次電池用セパレータおよび二次電池
JP7331692B2 (ja) 2018-06-27 2023-08-23 東レ株式会社 多孔性フィルム、二次電池用セパレータおよび二次電池
US20210296735A1 (en) * 2018-08-10 2021-09-23 Zeon Corporation Slurry composition for non-aqueous secondary battery adhesive layer, adhesive layer for non-aqueous secondary battery, separator for non-aqueous secondary battery, and non-aqueous secondary battery
JP7327044B2 (ja) * 2018-09-26 2023-08-16 東レ株式会社 多孔性フィルム、二次電池用セパレータおよび二次電池
KR102654789B1 (ko) * 2018-10-23 2024-04-05 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지용 분리막 및 이를 이용한 전기화학소자
KR102651679B1 (ko) * 2018-10-23 2024-03-27 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지용 분리막 및 이를 이용한 전기화학소자
KR102385925B1 (ko) * 2018-11-05 2022-04-11 주식회사 엘지에너지솔루션 전기화학소자용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 전기화학소자
EP3885126A4 (en) 2018-11-22 2022-12-28 Toray Industries, Inc. POROUS FILM SEPARATOR FOR SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY
WO2020105672A1 (ja) 2018-11-22 2020-05-28 東レ株式会社 多孔性フィルム、二次電池用セパレータおよび二次電池
JPWO2020175079A1 (ja) * 2019-02-28 2020-09-03
JPWO2020175292A1 (ja) * 2019-02-28 2020-09-03
US20220231378A1 (en) 2019-06-03 2022-07-21 Zeon Corporation Functional layer-equipped separator for electrochemical device and electrochemical device
CN113678312B (zh) * 2019-06-04 2023-06-30 帝人株式会社 非水系二次电池用隔膜及非水系二次电池
JP7079418B2 (ja) * 2019-06-11 2022-06-02 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池
KR20220086574A (ko) 2019-10-31 2022-06-23 니폰 제온 가부시키가이샤 전기 화학 소자용 기능층 및 그 제조 방법, 전기 화학 소자용 기능층 형성 세퍼레이터 및 그 제조 방법, 그리고 전기 화학 소자 및 그 제조 방법
JPWO2021200049A1 (ja) * 2020-03-31 2021-10-07
WO2021200648A1 (ja) 2020-03-31 2021-10-07 東レ株式会社 多孔性フィルム、二次電池用セパレータおよび二次電池
US20230130427A1 (en) 2020-03-31 2023-04-27 Toray Industries, Inc. Porous film, separator for secondary battery, and secondary battery
EP4137308A4 (en) 2020-05-22 2024-05-15 Toray Industries POROUS FILM, SEPARATOR FOR SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY
CN116724457A (zh) 2021-01-29 2023-09-08 日本瑞翁株式会社 电化学元件功能层用组合物、电化学元件用功能层、电化学元件用层叠体以及电化学元件
KR20240007116A (ko) 2021-05-10 2024-01-16 도레이 카부시키가이샤 다공성 필름, 이차 전지용 세퍼레이터 및 이차 전지
KR20240006493A (ko) 2021-05-10 2024-01-15 도레이 카부시키가이샤 다공성 필름, 이차 전지용 세퍼레이터 및 이차 전지
CN113471625B (zh) * 2021-06-30 2022-08-19 无锡恩捷新材料科技有限公司 二次电池、电池隔膜以及制备电池隔膜涂层的浆料
KR20240051924A (ko) 2021-08-31 2024-04-22 니폰 제온 가부시키가이샤 비수계 이차 전지 접착층용 슬러리 조성물, 비수계 이차 전지용 접착층 및 그 제조 방법, 비수계 이차 전지용 부재, 그리고 비수계 이차 전지
CN114335904B (zh) * 2022-02-28 2022-07-12 湖南中锂新材料科技有限公司 一种锂电池复合隔膜及其制备方法和应用
KR20230169789A (ko) * 2022-06-09 2023-12-18 에스케이이노베이션 주식회사 분리막, 이의 제조방법 및 상기 분리막을 포함하는 전기화학소자
CN115224443B (zh) * 2022-08-12 2023-06-30 珠海冠宇电池股份有限公司 一种隔膜及包括该隔膜的电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010074202A1 (ja) * 2008-12-26 2010-07-01 日本ゼオン株式会社 リチウムイオン二次電池用セパレーター及びリチウムイオン二次電池
JP2012048932A (ja) * 2010-08-26 2012-03-08 Hitachi Ltd リチウムイオン二次電池

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS486735Y1 (ja) 1969-04-10 1973-02-21
US7250472B1 (en) * 1998-10-26 2007-07-31 Lucite International, Inc. Acrylic compositions
US7318984B2 (en) * 2002-05-17 2008-01-15 Nitto Denko Corporation Adhesive composition-supporting separator for battery and electrode/separator laminate obtained by using the same
JP5328034B2 (ja) * 2009-09-04 2013-10-30 日立マクセル株式会社 電気化学素子用セパレータ、電気化学素子およびその製造方法
WO2011118660A1 (ja) * 2010-03-23 2011-09-29 帝人株式会社 ポリオレフィン微多孔膜、非水系二次電池用セパレータ、非水系二次電池及びポリオレフィン微多孔膜の製造方法
CN102812076B (zh) 2010-03-24 2014-07-09 帝人株式会社 聚烯烃微多孔膜及其制造方法、非水系二次电池用间隔件、以及非水系二次电池
CN102859777B (zh) * 2010-03-29 2015-08-26 日本瑞翁株式会社 锂离子二次电池
PL2605312T3 (pl) 2010-08-09 2018-11-30 Zeon Corporation Porowata membrana do baterii akumulatorowej, sposób jej produkcji i jej zastosowanie
KR101801049B1 (ko) * 2010-08-31 2017-11-24 제온 코포레이션 전지 다공막용 슬러리 조성물, 이차 전지용 다공막의 제조 방법, 이차 전지용 다공막, 이차 전지용 전극, 이차 전지용 세퍼레이터 및 이차 전지

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010074202A1 (ja) * 2008-12-26 2010-07-01 日本ゼオン株式会社 リチウムイオン二次電池用セパレーター及びリチウムイオン二次電池
JP2012048932A (ja) * 2010-08-26 2012-03-08 Hitachi Ltd リチウムイオン二次電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10431798B2 (en) 2014-12-30 2019-10-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same

Also Published As

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