WO2016017066A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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純之介 秋池
智一 佐々木
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Definitions

  • the present invention relates to a composition for a non-aqueous secondary battery functional layer, a base material with a functional layer for a non-aqueous secondary battery, a method for producing a laminate for a non-aqueous secondary battery, and a non-aqueous secondary battery.
  • Non-aqueous secondary batteries such as lithium ion secondary batteries (hereinafter sometimes simply referred to as “secondary batteries”) have the characteristics of being small and light, having high energy density, and capable of repeated charge and discharge. Is used in a wide range of applications.
  • the non-aqueous secondary battery generally includes an electrode (positive electrode, negative electrode) and a battery member such as a separator that separates the positive electrode and the negative electrode to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
  • battery members having a functional layer such as an adhesive layer for the purpose of improving adhesion between battery members have been used.
  • a functional layer such as an adhesive layer for the purpose of improving adhesion between battery members.
  • an electrode in which a functional layer is further formed on an electrode base material in which an electrode mixture layer is provided on a current collector, or a separator in which a functional layer is formed on a separator base material is a battery member.
  • Patent Document 1 as a separator for a secondary battery, a porous membrane layer containing non-conductive particles and a binder is formed on a separator substrate, and the porous membrane layer is formed on the porous membrane layer.
  • a separator has been proposed in which an adhesive layer containing a predetermined particulate polymer is further provided.
  • patent document 1 by using the separator provided with the said contact bonding layer, it is reported that a separator and an electrode can be adhere
  • the adhesive layer using the conventional particulate polymer has a tendency to deteriorate in adhesion when immersed in an electrolytic solution. Therefore, the non-aqueous secondary battery including this adhesive layer may not have sufficiently good battery characteristics (high temperature cycle characteristics and low temperature output characteristics). Therefore, the conventional adhesive layer has room for improvement in that high adhesiveness is exhibited even after being immersed in the electrolytic solution.
  • a non-aqueous secondary battery when manufacturing a non-aqueous secondary battery, it is common to scrape and store and transport a battery member formed by forming a functional layer such as an adhesive layer on a base material such as a separator base material.
  • the battery member formed with the conventional adhesive layer also has a demand for suppressing the battery members adjacent to each other through the adhesive layer during storage and transportation (that is, blocking).
  • the present inventor has intensively studied the room for improvement and the demand. And this inventor does not exhibit big adhesiveness in the state which is not swollen in electrolyte solution, but uses a particulate polymer which shows adhesiveness for the first time by swelling in electrolyte solution (functional layer ( Hereinafter, a layer that can function as an adhesive layer is referred to as a “functional layer”) to obtain a functional layer that exhibits high adhesion even after being immersed in an electrolytic solution and is excellent in blocking resistance.
  • a functional layer a layer that can function as an adhesive layer
  • the present invention can provide a battery member with high blocking resistance and can exhibit excellent adhesion both before and after being immersed in an electrolyte solution. It aims at providing the composition for non-aqueous secondary battery functional layers which can form a layer. In addition, the present invention can provide a battery member with high blocking resistance and can exhibit excellent adhesive properties before and after being immersed in an electrolytic solution. It aims at providing the base material with a layer.
  • the present invention provides a laminate for a non-aqueous secondary battery in which a separator substrate and an electrode substrate are bonded via a functional layer, the separator being both before and after being immersed in an electrolytic solution It aims at providing the manufacturing method of the laminated body for non-aqueous secondary batteries with which a base material and an electrode base material adhere
  • Another object of the present invention is to provide a non-aqueous secondary battery excellent in battery characteristics such as high temperature cycle characteristics and low temperature output characteristics.
  • the present inventor has intensively studied for the purpose of solving the above problems.
  • the inventor can provide a battery member with high blocking resistance by using a particulate polymer having a predetermined core-shell structure and properties, and before or after immersion in the electrolyte.
  • the inventors have found that a functional layer capable of exhibiting excellent adhesiveness can be obtained, thereby completing the present invention.
  • the composition for non-aqueous secondary battery functional layers of this invention is a non-aqueous secondary battery function containing a particulate polymer.
  • the shell portion is made of a polymer having a temperature of ⁇ 50 ° C. or more and 60 ° C. or less and an electrolyte solution swelling degree of 5 to 30 times, and the shell portion has a glass transition temperature of 50 ° C. or more and 200 ° C. or less and an electrolyte solution swelling degree.
  • the battery member can have high blocking resistance and can be applied to the electrolytic solution. It is possible to provide a functional layer capable of exhibiting excellent adhesiveness before and after immersion.
  • the “glass transition temperature” and “electrolyte swelling degree” of the polymer in the core part and the shell part of the particulate polymer are measured using the measuring method described in the examples of the present specification. be able to.
  • the particulate polymer has a glass transition temperature of the polymer constituting the core part, and the glass transition temperature of the polymer constituting the core part. Is preferably lower. If the glass transition temperature of the polymer constituting the core part is lower than the glass transition temperature of the polymer constituting the shell part, the predetermined core-shell structure is satisfactorily maintained even when heated, and the particulate polymer This is because the desired performance can be exhibited satisfactorily.
  • the base material with a functional layer for non-aqueous secondary batteries of this invention is formed on a base material and the said base material.
  • the substrate on which the functional layer is formed is preferably a separator substrate or an electrode substrate. If the functional layer is formed on the separator base material or the electrode base material, it can be used as a separator or an electrode having the functional layer as it is, so that the production efficiency of the battery member can be increased.
  • the separator base material or the electrode base material may include an arbitrary layer other than the functional layer that can exhibit an intended function as a part thereof.
  • the manufacturing method of the laminated body for non-aqueous secondary batteries of this invention is a separator base material, a functional layer, and an electrode base material.
  • the functional layer is formed using any one of the above-described compositions for a non-aqueous secondary battery functional layer, and A step of laminating the separator base material and the electrode base material via a functional layer (lamination step), and heating the functional layer, the separator base material and the electrode base material laminated together via the functional layer. And a step of bonding (bonding step).
  • the functional layer formed using the composition containing the particulate polymer having the predetermined core-shell structure and properties described above is used, and the functional layer is heated to separate the separator substrate and the electrode substrate.
  • the functional layer is heated to separate the separator substrate and the electrode substrate.
  • the particulate polymer has a glass transition temperature of a polymer constituting the core portion, and a glass transition temperature of a polymer constituting the shell portion.
  • the temperature of the functional layer lower than the temperature is higher than the glass transition temperature of the polymer constituting the core of the particulate polymer, and the polymer glass constituting the shell of the particulate polymer It is preferable that the temperature is lower than the transition temperature. If the glass transition temperature of the polymer of the core part is lower than that of the shell part and the heating temperature of the functional layer is within the above range, the separator base material and the electrode base material become stronger before being immersed in the electrolytic solution. Can be adhered to. Further, even after the functional layer is heated, the particulate polymer can maintain a predetermined core-shell structure, and the desired function can be satisfactorily exhibited.
  • this invention aims to solve the said subject advantageously, and the non-aqueous secondary battery of this invention is manufactured by the manufacturing method of the laminated body for non-aqueous secondary batteries mentioned above.
  • a laminate for an aqueous secondary battery is provided.
  • the nonaqueous secondary battery excellent in battery characteristics such as a high-speed cycle characteristic and a low-temperature output characteristic, can be provided.
  • the battery member can provide high blocking resistance, and can exhibit excellent adhesive properties before and after being immersed in the electrolytic solution.
  • a composition for a non-aqueous secondary battery functional layer capable of forming a layer can be provided.
  • the non-aqueous secondary battery can provide high blocking resistance to the battery member, and can exhibit excellent adhesion both before and after being immersed in the electrolytic solution.
  • the base material with a functional layer can be provided.
  • a laminate for a non-aqueous secondary battery in which a separator substrate and an electrode substrate are bonded via a functional layer, either before or after being immersed in an electrolytic solution.
  • attached firmly via a functional layer can be provided. Further, according to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery that is excellent in battery characteristics such as high-temperature cycle characteristics and low-temperature output characteristics.
  • the composition for a non-aqueous secondary battery functional layer of the present invention is used when preparing a substrate with a functional layer for a non-aqueous secondary battery of the present invention in which a functional layer is formed on the substrate.
  • the functional layer formed using the composition for a non-aqueous secondary battery functional layer of the present invention is useful as an adhesive layer for bonding battery members such as a separator and an electrode, for example. It may be formed on the material to form part of the separator or electrode.
  • the functional layer formed using the composition for a non-aqueous secondary battery functional layer of the present invention exhibits a function as a porous film layer for improving the heat resistance and strength of battery members such as separators and electrodes. It may be a layer.
  • the manufacturing method of the laminated body for non-aqueous secondary batteries of this invention uses the functional layer formed using the composition for non-aqueous secondary battery functional layers of this invention at least.
  • the non-aqueous secondary battery of this invention is equipped with the laminated body for non-aqueous secondary batteries manufactured by the manufacturing method of the laminated body for non-aqueous secondary batteries of this invention.
  • composition for functional layer of non-aqueous secondary battery contains at least a particulate polymer having a predetermined structure and properties, and optionally includes a binder for a functional layer, non-conductive particles (particulate polymer and functional layer). And a slurry composition containing other components and using water or the like as a dispersion medium.
  • the functional layer formed using the composition for non-aqueous secondary battery functional layers of the present invention can bring high blocking resistance to a battery member provided with the functional layer on the surface, and can be applied to an electrolytic solution. Excellent adhesion can be exhibited both before and after the immersion, and excellent battery characteristics can be exhibited in the non-aqueous secondary battery.
  • the particulate polymer contained in the composition for a non-aqueous secondary battery functional layer has a function of exerting excellent adhesiveness in a functional layer formed using the composition for a non-aqueous secondary battery functional layer.
  • the particulate polymer has a core-shell structure including a core portion and a shell portion that partially covers the outer surface of the core portion, and the core portion has a glass transition temperature of ⁇ 50 ° C. or more and 60 ° C.
  • the shell portion has a glass transition temperature of 50 ° C. or more and 200 ° C. or less and an electrolyte solution swelling degree of more than 1 time and 4 times or less. It is characterized by comprising a polymer.
  • the particulate polymer having the above structure and properties exhibits excellent adhesion in the electrolytic solution (that is, after being immersed in the electrolytic solution), but is not swollen in the electrolytic solution (that is, In a state before being immersed in the electrolytic solution), usually, large adhesiveness is not exhibited. Further, the particulate polymer having the above structure and properties usually does not exhibit great adhesiveness in a state where it is not swollen in the electrolyte solution, but exhibits excellent adhesiveness when heated. Therefore, the functional layer formed using the composition for a non-aqueous secondary battery functional layer containing the particulate polymer described above is blocking a battery member including the functional layer (adhesion between battery members via the functional layer).
  • the functional layer is formed using the composition for a non-aqueous secondary battery functional layer, the battery member having the functional layer is stored and transported while exhibiting excellent blocking resistance to the battery member.
  • the battery members are well bonded to each other by heating through the adhesive layer, and the stacked battery members are prevented from causing defects due to misalignment or other misalignment during battery production. can do.
  • the battery members can be firmly bonded to each other even after being immersed in the electrolytic solution, and excellent battery characteristics (high temperature cycle characteristics and low temperature output characteristics) can be exhibited in the secondary battery.
  • the polymer constituting the shell portion of the particulate polymer swells with respect to the electrolytic solution.
  • the functional group of the polymer in the swollen shell portion is activated and adhered to a battery member (for example, a separator substrate or electrode substrate on which a functional layer is formed, or a battery member having a functional layer).
  • the shell portion can be firmly bonded to the battery member due to factors such as causing a chemical or electrical interaction with a functional group on the surface of the electrode or separator).
  • the battery layer (for example, the separator and the electrode) can be strongly bonded in the electrolytic solution by the functional layer containing the particulate polymer.
  • the separator and the electrode can be strongly bonded in the electrolytic solution as described above. Therefore, in a secondary battery including the functional layer, the functional layer is It is difficult to generate a gap between the battery members bonded via each other (for example, between the separator and the electrode).
  • the distance between the positive electrode and the negative electrode is difficult to increase in the secondary battery, the internal resistance of the secondary battery can be reduced, and the electrochemical reaction in the electrode The reaction field is difficult to be uneven. Furthermore, in the secondary battery, even when charging and discharging are repeated, it is difficult to form a gap between the separator and the electrode, and the battery capacity is unlikely to decrease. Thus, it is assumed that battery characteristics such as excellent high-temperature cycle characteristics can be realized. Furthermore, the polymer constituting the core of the particulate polymer swells greatly with respect to the electrolytic solution.
  • the particulate polymer When the polymer is greatly swollen in the electrolytic solution, the gap between the molecules of the polymer becomes large, and ions easily pass between the molecules. Further, the polymer in the core part of the particulate polymer is not completely covered by the shell part. Therefore, since ions easily pass through the core portion in the electrolytic solution, the particulate polymer can exhibit high ion diffusibility. Therefore, if the particulate polymer is used, it is possible to suppress an increase in resistance due to the functional layer and to suppress a decrease in battery characteristics such as a low temperature output characteristic.
  • the functional group of the polymer in the shell part is not activated, and the glass transition temperature of the polymer constituting the shell part is compared.
  • the glass transition temperature of the polymer constituting the core portion is not excessively low, it usually does not have adhesiveness.
  • the functional layer containing the particulate polymer usually does not exhibit great adhesion in a state where it is not swollen in the electrolytic solution, and battery members such as separators and electrodes on which the functional layer is formed are It is presumed that blocking does not easily occur even if it is repeated.
  • the particulate polymer is swollen in the electrolyte solution because the glass transition temperature of the polymer constituting the core portion is relatively low while the glass transition temperature of the polymer constituting the shell portion is not excessively high. Even if it is not, for example, when heated to a temperature above a certain temperature (for example, above the glass transition temperature of the polymer constituting the core portion), at least the polymer constituting the core portion exhibits fluidity and adheres. Sex can be expressed. Therefore, when winding a battery member such as a separator or electrode provided with a functional layer containing a particulate polymer, heating the functional layer allows the functional layer to exhibit adhesiveness, thereby causing scratching. It is assumed that it can be suppressed.
  • the particulate polymer has a core-shell structure including a core part and a shell part covering the outer surface of the core part.
  • the shell portion partially covers the outer surface of the core portion. That is, the shell part of the particulate polymer covers the outer surface of the core part, but does not cover the entire outer surface of the core part. Even if it appears that the outer surface of the core part is completely covered by the shell part, the shell part is outside the core part as long as a hole that communicates the inside and outside of the shell part is formed. A shell part that partially covers the surface.
  • a particulate polymer having a shell portion having pores communicating from the outer surface of the shell portion (that is, the peripheral surface of the particulate polymer) to the outer surface of the core portion is included in the particulate polymer. It is.
  • the particulate polymer 100 has a core-shell structure including a core portion 110 and a shell portion 120.
  • the core part 110 is a part located inside the shell part 120 in the particulate polymer 100.
  • the shell portion 120 is a portion that covers the outer surface 110 ⁇ / b> S of the core portion 110, and is usually the outermost portion in the particulate polymer 100.
  • the shell portion 120 does not cover the entire outer surface 110S of the core portion 110, but partially covers the outer surface 110S of the core portion 110.
  • the average ratio (coverage) in which the outer surface of the core part is covered with the shell part is preferably 10% or more, more preferably 40% or more, and still more preferably 55% or more, Preferably it is 99% or less, More preferably, it is 95% or less, More preferably, it is 85% or less, Most preferably, it is 80% or less.
  • the functional layer exhibits high ion diffusibility and improves the low-temperature output characteristics of the secondary battery, and the functional layer is heated before being immersed in the electrolytic solution. This can further improve the adhesiveness that is exhibited and improve the low-temperature shutdown characteristics.
  • the average ratio by which the outer surface of a core part is covered with a shell part can be measured from the observation result of the cross-sectional structure of a particulate polymer. Specifically, it can be measured by the method described below.
  • the particulate polymer is sufficiently dispersed in a room temperature curable epoxy resin and then embedded to produce a block piece containing the particulate polymer.
  • the block piece is cut into a thin piece having a thickness of 80 nm to 200 nm with a microtome equipped with a diamond blade to produce a measurement sample. Thereafter, if necessary, the measurement sample is stained using, for example, ruthenium tetroxide or osmium tetroxide.
  • this measurement sample is set in a transmission electron microscope (TEM), and the cross-sectional structure of the particulate polymer is photographed.
  • the magnification of the electron microscope is preferably such that the cross section of one particulate polymer enters the field of view, specifically about 10,000 times.
  • a circumferential length D1 corresponding to the outer surface of the core portion and a length D2 of the portion where the outer surface of the core portion and the shell portion abut are measured.
  • ratio Rc by which the outer surface of the core part of the particulate polymer is covered with a shell part is computed by the following formula (1) using measured length D1 and length D2.
  • Covering ratio Rc (%) (D2 / D1) ⁇ 100 (1)
  • the covering ratio Rc is measured for 20 or more particulate polymers, and an average value thereof is calculated to obtain an average ratio (covering ratio) at which the outer surface of the core portion is covered by the shell portion.
  • the covering ratio Rc can be calculated manually from the cross-sectional structure, but can also be calculated using commercially available image analysis software.
  • image analysis software for example, “AnalySIS Pro” (manufactured by Olympus Corporation) can be used.
  • the volume average particle diameter D50 of the particulate polymer is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.02 ⁇ m or more, still more preferably 0.05 ⁇ m or more, preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, More preferably, it is 1 ⁇ m or less.
  • volume average particle diameter D50 of the particulate polymer not more than the upper limit value, it is possible to improve the adhesion between the battery members in the electrolytic solution and improve the high temperature cycle characteristics of the secondary battery, It is possible to improve the adhesion that the functional layer before immersion in the electrolyte exhibits by heating and to improve the low-temperature shutdown characteristics.
  • the “volume average particle diameter D50” of the particulate polymer can be measured using the measuring method described in the examples of the present specification.
  • the particulate polymer may be provided with arbitrary components other than the core part and shell part mentioned above, unless the expected effect is impaired significantly.
  • the particulate polymer may have a part formed of a polymer different from the core part inside the core part.
  • the seed particles used when the particulate polymer is produced by the seed polymerization method may remain inside the core portion.
  • the particulate polymer includes only the core part and the shell part from the viewpoint of remarkably exhibiting the intended effect.
  • the core of the particulate polymer is made of a polymer having a predetermined degree of swelling with respect to the electrolytic solution.
  • the electrolyte solution swelling degree of the polymer of the core part needs to be 5 times or more, preferably 10 times or more, more preferably 15 times or more, and 30 It is necessary that it is not more than twice, preferably not more than 28 times, more preferably not more than 25 times, and still more preferably not more than 22 times.
  • the functional layer can exhibit high ion diffusibility and the low-temperature output characteristics of the secondary battery can be improved.
  • the electrolyte solution swelling degree of the polymer of the core part below the upper limit of the above range, the adhesion between the battery members through the adhesive layer in the electrolyte solution is improved, and the high temperature cycle characteristics of the secondary battery Can be improved.
  • the electrolyte solution swelling degree of the polymer of a core part can be specifically measured as follows.
  • the polymer of the core part of a particulate polymer is prepared.
  • a polymer obtained by performing the same process as that for forming the core part in the preparation of the particulate polymer is prepared.
  • a film is produced with the prepared polymer.
  • the polymer is solid, the polymer is dried at a temperature of 25 ° C. for 48 hours, and then the polymer is formed into a film to produce a film having a thickness of 0.5 mm.
  • the polymer is a solution or dispersion such as latex
  • the solution or dispersion is placed in a petri dish made of polytetrafluoroethylene, dried at a temperature of 25 ° C. for 48 hours, A 0.5 mm film is produced.
  • the film produced as described above is cut into a 1 cm square to obtain a test piece.
  • the mass of this test piece is measured and set to W0.
  • this test piece is immersed in the said electrolyte solution at the temperature of 60 degreeC for 72 hours, and the test piece is taken out from electrolyte solution.
  • the kind and amount of the monomer used for preparing the polymer of the core part Is appropriately selected.
  • the SP value of a polymer is close to the SP value of an electrolytic solution, the polymer tends to swell in the electrolytic solution.
  • the SP value of the polymer is far from the SP value of the electrolytic solution, the polymer tends to hardly swell in the electrolytic solution.
  • the SP value means a solubility parameter.
  • the SP value can be calculated using the method introduced in Hansen Solubility Parameters A User's Handbook, 2nd Ed (CRCPless). Further, the SP value of an organic compound can be estimated from the molecular structure of the organic compound. Specifically, it can be calculated by using simulation software (for example, “HSPiP” (http://www.hansen-solution.com)) that can calculate the SP value from the SMILE equation. In this simulation software, Hansen SOLUBILITY PARAMETERS A User's Handbook Second Edition, Charles M. et al. The SP value is obtained based on the theory described in Hansen.
  • the core of the particulate polymer is made of a polymer having a predetermined glass transition temperature.
  • the glass transition temperature of the polymer of the core part needs to be ⁇ 50 ° C. or higher, preferably ⁇ 30 ° C. or higher, more preferably 5 ° C. or higher, It must be 60 ° C. or lower, preferably 55 ° C. or lower, and more preferably 50 ° C. or lower. If the glass transition temperature of the polymer in the core is less than ⁇ 50 ° C., the occurrence of blocking between the battery members may not be sufficiently suppressed, or the battery members between the battery members through the adhesive layer in the electrolyte This is because the adhesiveness may not be sufficiently increased.
  • the glass transition temperature of the polymer in the core portion exceeds 60 ° C., the functional layer before immersion in the electrolyte may not be able to sufficiently improve the adhesion exhibited by heating, or low temperature shutdown characteristics It is because there is a possibility that it cannot be improved sufficiently.
  • the glass transition temperature of the polymer in the core part is It is preferably lower than the glass transition temperature of the polymer of the shell part described later.
  • the glass transition temperature of the polymer in the shell part is lower than the glass transition temperature of the polymer in the core part, the fluidity of the polymer in the shell part may increase too much during heating, making it difficult to maintain a predetermined core-shell structure. It is.
  • the glass transition temperature of the polymer of the core part can be measured using the measuring method described in the examples of the present specification.
  • the type and amount of the monomer used for preparing the polymer of the core part are the same as the homopolymer glass of the monomer. Appropriate selection is considered in consideration of the transition temperature. For example, as the (meth) acrylic acid ester monomer, the glass transition temperature of the resulting polymer tends to decrease as the number of carbon atoms derived from the alcohol increases.
  • the thing from which the electrolyte solution swelling degree and glass transition temperature of the polymer become the said range can be selected suitably, and can be used.
  • monomers include vinyl chloride monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride; vinyl acetate monomers such as vinyl acetate; styrene, ⁇ -methylstyrene, styrenesulfonic acid, butoxystyrene, Aromatic vinyl monomers such as vinylnaphthalene; vinylamine monomers such as vinylamine; vinylamide monomers such as N-vinylformamide and N-vinylacetamide; (meth) acrylic such as 2-hydroxyethyl methacrylate Acid derivatives; (meth) acrylic acid ester monomers such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate and 2-ethylhexyl
  • (Meth) acrylonitrile monomer fluorine-containing (meth) acrylate monomer such as 2- (perfluorohexyl) ethyl methacrylate and 2- (perfluorobutyl) ethyl acrylate; maleimide; maleimide derivative such as phenylmaleimide; And diene monomers such as 3-butadiene and isoprene. Moreover, these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • (meth) acryl means acryl and / or methacryl
  • (meth) acrylonitrile means acrylonitrile and / or methacrylonitrile.
  • the polymer of the core part preferably contains a (meth) acrylic acid ester monomer unit and a (meth) acrylonitrile monomer unit, and preferably contains a (meth) acrylic acid ester monomer unit. This makes it easier to control the degree of electrolyte swelling of the polymer in the core and the glass transition temperature of the polymer in the core, and to further increase the ion diffusibility of the functional layer using the particulate polymer. Can do.
  • the polymer of the core part may include an acid group-containing monomer unit.
  • the acid group-containing monomer a monomer having an acid group, for example, a monomer having a carboxylic acid group, a monomer having a sulfonic acid group, a monomer having a phosphoric acid group, and And monomers having a hydroxyl group.
  • Examples of the monomer having a carboxylic acid group include monocarboxylic acid and dicarboxylic acid.
  • Examples of the monocarboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid.
  • Examples of the dicarboxylic acid include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like.
  • Examples of the monomer having a sulfonic acid group include vinyl sulfonic acid, methyl vinyl sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, (meth) acrylic acid-2-ethyl sulfonate, 2-acrylamido-2-methyl. Examples thereof include propanesulfonic acid and 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid.
  • examples of the monomer having a phosphoric acid group include phosphoric acid-2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, methyl-2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, and ethyl phosphate- (meth) acryloyloxyethyl phosphate.
  • examples of the monomer having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, and 2-hydroxypropyl methacrylate.
  • (meth) allyl means allyl and / or methallyl
  • (meth) acryloyl means acryloyl and / or methacryloyl.
  • an acid group-containing monomer a monomer having a carboxylic acid group is preferable, among which monocarboxylic acid is preferable, and (meth) acrylic acid is more preferable.
  • an acid group containing monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the ratio of the acid group content body unit in the polymer of the core part is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, still more preferably 3% by mass or more, and preferably 20% by mass. Hereinafter, it is more preferably 10% by mass or less, and further preferably 7% by mass or less.
  • the polymer of the core part preferably contains a crosslinkable monomer unit in addition to the monomer unit.
  • a crosslinkable monomer is a monomer that can form a crosslinked structure during or after polymerization by heating or irradiation with energy rays. By including a crosslinkable monomer unit, the electrolyte solution swelling degree of the polymer can be easily kept within the above range.
  • crosslinkable monomer examples include polyfunctional monomers having two or more polymerization reactive groups.
  • polyfunctional monomers include divinyl compounds such as divinylbenzene; di (meta) such as ethylene dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, and 1,3-butylene glycol diacrylate.
  • Acrylic acid ester compounds Tri (meth) acrylic acid ester compounds such as trimethylolpropane trimethacrylate and trimethylolpropane triacrylate; Ethylenically unsaturated monomers containing epoxy groups such as allyl glycidyl ether and glycidyl methacrylate; Is mentioned.
  • an ethylenically unsaturated monomer containing a di (meth) acrylic acid ester compound and an epoxy group is preferable, and di (meth) Acrylic acid ester compounds are more preferred, and dimethacrylic acid ester compounds are even more preferred.
  • these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the ratio of the crosslinkable monomer unit is preferably determined in consideration of the type and amount of the monomer used.
  • the specific ratio of the crosslinkable monomer unit in the polymer of the core part is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and further preferably 0.5% by mass or more. Preferably it is 5 mass% or less, More preferably, it is 4 mass% or less, More preferably, it is 3 mass% or less.
  • the shell part of the particulate polymer is made of a polymer having a predetermined electrolyte solution swelling degree smaller than the electrolyte solution swelling degree of the core part.
  • the electrolyte solution swelling degree of the polymer of the shell part needs to be more than 1 time, preferably 1.05 times or more, more preferably 1.1 times or more. 1.2 times or more, more preferably 4 times or less, 3.5 times or less, and more preferably 3 times or less.
  • the electrolyte solution swelling degree of the polymer of the shell part below the upper limit of the above range, the adhesion between the battery members through the functional layer in the electrolyte solution is improved, and the high temperature cycle characteristics of the secondary battery Can be improved.
  • the electrolytic solution used for measuring the degree of electrolytic solution swelling of the polymer in the shell portion the same electrolytic solution used for measuring the degree of electrolytic solution swelling of the polymer in the core portion is used.
  • the electrolyte solution swelling degree of the polymer of a shell part can be specifically measured as follows.
  • the polymer of the shell part of a particulate polymer is prepared.
  • a polymer is used in the same manner as in the method for producing the core part, using the monomer composition used for forming the shell part instead of the monomer composition used for forming the core part. Manufacturing.
  • a film is produced from the polymer in the shell portion by the same method as the method for measuring the electrolyte solution swelling degree of the polymer in the core portion, a test piece is obtained from the film, and the degree of swelling S is measured.
  • the kind and amount of the monomer for producing the polymer of the shell part Is appropriately selected.
  • the shell part of the particulate polymer is made of a polymer having a predetermined glass transition temperature.
  • the glass transition temperature of the polymer of the shell part needs to be 50 ° C. or higher, preferably 65 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher, and 200 ° C. It is necessary to be below, it is preferable that it is 150 degrees C or less, and it is more preferable that it is 110 degrees C or less. If the glass transition temperature of the polymer in the shell portion is less than 50 ° C., the occurrence of blocking between the battery members may not be sufficiently suppressed, and the adhesion of the battery member in the electrolytic solution is sufficiently increased. It is because there is a possibility that it cannot be done.
  • the glass transition temperature of the polymer of the shell portion exceeds 200 ° C., there is a possibility that the functional layer before immersion in the electrolyte cannot sufficiently improve the adhesion exhibited by heating, or the secondary battery This is because there is a possibility that the life characteristics of the resin cannot be made favorable.
  • the glass transition temperature of the shell polymer may be higher than the glass transition temperature of the core polymer. preferable.
  • the glass transition temperature of the polymer of the shell part can be measured using the measuring method described in the examples of the present specification.
  • the type and amount of the monomer used for preparing the polymer of the shell part are the same as the homopolymer glass of the monomer. Appropriate selection is considered in consideration of the transition temperature.
  • a monomer having an electrolyte swelling degree and a glass transition temperature within the above ranges can be appropriately selected and used.
  • examples of such a monomer include the same monomers as those exemplified as monomers that can be used to produce the core polymer.
  • such a monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the polymer of the shell part preferably includes an aromatic vinyl monomer unit.
  • aromatic vinyl monomers styrene derivatives such as styrene and styrene sulfonic acid are more preferable. If an aromatic vinyl monomer is used, it is easy to control the degree of electrolyte swelling of the polymer. Moreover, the adhesiveness of the functional layer can be further enhanced.
  • the ratio of the aromatic vinyl monomer unit in the polymer of the shell part is preferably 20% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 60% by mass or more. Particularly preferably, it is 80% by mass or more, preferably 100% by mass or less, more preferably 99.5% by mass or less, and still more preferably 99% by mass or less.
  • the polymer of the shell part may contain an acid group-containing monomer unit in addition to the aromatic vinyl monomer unit.
  • the acid group-containing monomer a monomer having an acid group, for example, a monomer having a carboxylic acid group, a monomer having a sulfonic acid group, a monomer having a phosphoric acid group, and And monomers having a hydroxyl group.
  • examples of the acid group-containing monomer include monomers similar to the acid group-containing monomer that can be contained in the core portion.
  • the acid group-containing monomer is preferably a monomer having a carboxylic acid group, more preferably a monocarboxylic acid, and even more preferably (meth) acrylic acid.
  • an acid group containing monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the ratio of the acid group-containing monomer unit in the polymer of the shell part is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, still more preferably 3% by mass or more, and preferably 20% by mass. Hereinafter, it is more preferably 10% by mass or less, and further preferably 7% by mass or less.
  • the polymer of the shell part may contain a crosslinkable monomer unit.
  • the crosslinkable monomer include monomers similar to those exemplified as the crosslinkable monomer that can be used in the core polymer.
  • crosslinked monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the ratio of the crosslinkable monomer unit in the polymer of the shell part is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, further preferably 0.5% by mass or more, preferably Is 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and still more preferably 3% by mass or less.
  • the shell part preferably has an average thickness that falls within a predetermined range with respect to the volume average particle diameter D50 of the particulate polymer.
  • the average thickness (core-shell ratio) of the shell part with respect to the volume average particle diameter D50 of the particulate polymer is preferably 1% or more, more preferably 3% or more, still more preferably 5% or more, preferably Is 30% or less, more preferably 25% or less, and still more preferably 20% or less.
  • the average thickness of the shell part equal to or greater than the lower limit of the above range, the adhesion of the functional layer in the electrolytic solution can be further enhanced.
  • the low temperature output characteristic of a secondary battery can further be improved by making the average thickness of a shell part below the upper limit of the said range.
  • the average thickness of the shell portion is determined by observing the cross-sectional structure of the particulate polymer using a transmission electron microscope (TEM). Specifically, the maximum thickness of the shell part in the cross-sectional structure of the particulate polymer is measured using TEM, and the average value of the maximum thickness of the shell part of 20 or more arbitrarily selected particulate polymers is determined as the shell.
  • the shell portion is composed of polymer particles, and the particles constituting the shell portion do not overlap each other in the radial direction of the particulate polymer, and the polymer particles are a single layer and the shell portion. In this case, the number average particle diameter of the particles constituting the shell portion is defined as the average thickness of the shell portion.
  • the form of the shell part is not particularly limited, but the shell part is preferably composed of polymer particles.
  • the shell part is constituted by polymer particles, a plurality of particles constituting the shell part may overlap in the radial direction of the particulate polymer.
  • the particles constituting the shell portion do not overlap each other and the particles of the polymer constitute the shell portion as a single layer.
  • the particulate polymer which has the core shell structure mentioned above uses the monomer of the polymer of a core part, and the monomer of the polymer of a shell part, for example, The ratio of those monomers with time It can be prepared by polymerizing stepwise while changing. Specifically, the particulate polymer can be prepared by a continuous multi-stage emulsion polymerization method and a multi-stage suspension polymerization method in which the polymer of the previous stage is sequentially coated with the polymer of the subsequent stage. it can.
  • an emulsifier for example, an anionic surfactant such as sodium dodecylbenzenesulfonate and sodium dodecylsulfate, a nonionic surfactant such as polyoxyethylene nonylphenyl ether and sorbitan monolaurate, or Cationic surfactants such as octadecylamine acetate can be used.
  • anionic surfactant such as sodium dodecylbenzenesulfonate and sodium dodecylsulfate
  • a nonionic surfactant such as polyoxyethylene nonylphenyl ether and sorbitan monolaurate
  • Cationic surfactants such as octadecylamine acetate
  • polymerization initiator examples include peroxides such as t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, potassium persulfate, cumene peroxide, 2,2′-azobis (2-methyl-N- (2 An azo compound such as -hydroxyethyl) -propionamide) or 2,2'-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride can be used.
  • a monomer and an emulsifier that form a core part are mixed, and emulsion polymerization is performed at once to obtain a particulate polymer constituting the core part.
  • the particulate polymer which has the core shell structure mentioned above can be obtained by superposing
  • the monomer that forms the polymer of the shell portion is divided into a plurality of times or continuously supplied to the polymerization system.
  • the monomer that forms the polymer of the shell part is divided into a polymerization system or continuously supplied, whereby the polymer constituting the shell part is formed into particles, and these particles are bonded to the core part. Thereby, the shell part which covers a core part partially can be formed.
  • the monomer for forming the polymer of the shell part is divided and supplied in a plurality of times, it is possible to control the average thickness of the shell part according to the ratio of dividing the monomer.
  • the monomer that forms the polymer of the shell part it is possible to control the average thickness of the shell part by adjusting the monomer supply amount per unit time. is there.
  • the volume average particle diameter D50 of the particulate polymer after the shell portion is formed can be set to a desired range by adjusting, for example, the amount of the emulsifier and the amount of the monomer. Furthermore, the average ratio (coverage) by which the outer surface of the core part is covered by the shell part is adjusted by, for example, adjusting the amount of the emulsifier and the monomer forming the polymer of the shell part. Can range.
  • the particulate polymer is not swollen in the electrolytic solution, and usually does not exhibit adhesiveness when not heated. Therefore, from the viewpoint of suppressing the particulate polymer from falling off the functional layer immediately after the formation of the functional layer (before heating or immersion in the electrolytic solution), the functional layer composition swells in the electrolytic solution.
  • the functional layer binder that can be used in combination with the particulate polymer includes known binders that are water-insoluble and dispersible in a dispersion medium such as water, such as thermoplastic elastomers. And as a thermoplastic elastomer, a conjugated diene polymer and an acrylic polymer are preferable, and an acrylic polymer is more preferable.
  • the conjugated diene polymer refers to a polymer containing a conjugated diene monomer unit.
  • Specific examples of the conjugated diene polymer include aromatic vinyl such as styrene-butadiene copolymer (SBR).
  • an acrylic polymer refers to the polymer containing a (meth) acrylic acid ester monomer unit.
  • the (meth) acrylic acid ester monomer that can form a (meth) acrylic acid ester monomer unit is the same as the monomer used for preparing the core polymer of the particulate polymer.
  • These functional layer binders may be used alone or in combination of two or more. However, when a functional layer binding material in which two or more types are combined is used, the polymer as the functional layer binding material is different from the above-described particulate polymer having a core-shell structure made of the predetermined polymer. Is.
  • the acrylic polymer as the binder for the functional layer contains a (meth) acrylonitrile monomer unit. Thereby, the intensity
  • the amount of the (meth) acrylonitrile monomer unit relative to the total amount of the (meth) acrylonitrile monomer unit and the (meth) acrylic acid ester monomer unit is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less.
  • the acrylic polymer as the binder for the functional layer is appropriately swollen with respect to the electrolytic solution by setting the ratio to be not more than the upper limit of the above range, the ion conductivity of the functional layer is reduced. A decrease in the low-temperature output characteristics of the secondary battery can be suppressed.
  • the glass transition temperature of the functional layer binder is preferably ⁇ 100 ° C. or higher, more preferably ⁇ 90 ° C. or higher, still more preferably ⁇ 80 ° C. or higher, and preferably 0 ° C. or lower. More preferably, it is ⁇ 5 ° C. or lower, and further preferably ⁇ 10 ° C. or lower.
  • the volume average particle diameter D50 of the functional layer binder is preferably 0.1 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • the volume average particle diameter D50 of the binder for functional layers is preferably 0.1 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • the content of the functional layer binder in the functional layer composition is preferably 1 part by mass or more and preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the particulate polymer described above. Is more preferably 10 parts by mass or more, more preferably 30 parts by mass or less, more preferably 25 parts by mass or less, and still more preferably 20 parts by mass or less.
  • Examples of the method for producing the functional layer binder include a solution polymerization method, a suspension polymerization method, and an emulsion polymerization method.
  • the polymerization can be carried out in water, and the aqueous dispersion containing the particulate functional layer binder can be suitably used as the material for the functional layer composition as it is. preferable.
  • the reaction system contains a dispersing agent.
  • the functional layer binder is usually formed of a polymer substantially constituting the functional layer binder, but may be accompanied by optional components such as additives used in the polymerization.
  • the functional layer composition may contain non-conductive particles.
  • the non-conductive particles to be blended in the functional layer composition are not particularly limited, and known non-conductive particles used for non-aqueous secondary batteries can be exemplified.
  • the non-conductive particles both inorganic fine particles and organic fine particles other than the above-described particulate polymer and functional layer binder can be used, but inorganic fine particles are usually used.
  • the material which exists stably in the use environment of a non-aqueous secondary battery and is electrochemically stable is preferable.
  • non-conductive particle material examples include aluminum oxide (alumina), hydrated aluminum oxide (boehmite), silicon oxide, magnesium oxide (magnesia), calcium oxide, titanium oxide (titania).
  • Oxide particles such as BaTiO 3 , ZrO, alumina-silica composite oxide; nitride particles such as aluminum nitride and boron nitride; covalently bonded crystal particles such as silicon and diamond; barium sulfate, calcium fluoride, barium fluoride Insoluble ion crystal particles such as; clay fine particles such as talc and montmorillonite;
  • these particles may be subjected to element substitution, surface treatment, solid solution, and the like as necessary.
  • the nonelectroconductive particle mentioned above may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.
  • composition for non-aqueous secondary battery functional layers may contain arbitrary other components besides the component mentioned above.
  • the other components are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction, and known components can be used. Moreover, these other components may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types. Examples of the other components include known additives such as a wetting agent such as an ethylene oxide-propylene oxide copolymer, a viscosity modifier, and an electrolyte solution additive.
  • the method for preparing the functional layer composition is not particularly limited. Usually, the particulate polymer, water as the dispersion medium, and the functional layer binder, non-conductive particles, and the like used as necessary.
  • a functional layer composition is prepared by mixing with other components.
  • the mixing method is not particularly limited, in order to disperse each component efficiently, mixing is usually performed using a disperser as a mixing device.
  • the disperser is preferably an apparatus capable of uniformly dispersing and mixing the above components. Examples include a ball mill, a sand mill, a pigment disperser, a crusher, an ultrasonic disperser, a homogenizer, and a planetary mixer.
  • a high dispersion apparatus such as a bead mill, a roll mill, or a fill mix is also included.
  • the functional layer for a non-aqueous secondary battery can be formed on an appropriate base material using the composition for a non-aqueous secondary battery functional layer described above. And the base material with a functional layer for non-aqueous secondary batteries is obtained by forming a functional layer on a base material.
  • the functional layer for a non-aqueous secondary battery formed on the base material can provide high blocking resistance to the battery member, and is excellent both before and after immersion in the electrolytic solution. Adhesiveness can be exhibited, and excellent battery characteristics (high temperature cycle characteristics and low temperature output characteristics) can be exhibited in non-aqueous secondary batteries.
  • the base material for forming the functional layer is not particularly limited.
  • the separator base material can be used as the base material.
  • an electrode substrate formed by forming an electrode mixture layer on a current collector can be used as the substrate.
  • a battery member such as a separator
  • a separator substrate or an electrode substrate is used as the substrate, and the substrate with the functional layer is used as the battery member. It is preferable to use it as it is.
  • the functional layer formed on the separator base material or the electrode base material contains the above-mentioned particulate polymer, when the battery members are stacked and wound through the functional layer while exhibiting blocking resistance, Can exhibit the adhesiveness by being heated and suppress the occurrence of scratching. Moreover, while exhibiting the outstanding adhesiveness in electrolyte solution, the battery characteristic of a secondary battery can be improved.
  • the separator base material for forming the functional layer is not particularly limited, and for example, those described in JP 2012-204303 A can be used. Among these, the film thickness of the entire separator can be reduced, thereby increasing the ratio of the electrode active material in the secondary battery and increasing the capacity per volume.
  • a microporous film made of a resin such as polyethylene, polypropylene, polybutene, or polyvinyl chloride is preferable.
  • the separator base material may contain an arbitrary layer that can exhibit an intended function other than the functional layer.
  • Electrode substrate Although it does not specifically limit as an electrode base material (a positive electrode base material and a negative electrode base material) which forms a functional layer, The electrode base material with which the electrode compound-material layer was formed on the electrical power collector is mentioned.
  • the current collector, the components in the electrode mixture layer (for example, the electrode active material (positive electrode active material, negative electrode active material) and the electrode mixture layer binder (positive electrode mixture layer binder, negative electrode composite) As the material layer binder) and the like, and the method for forming the electrode mixture layer on the current collector known ones can be used, for example, those described in JP2013-145663A be able to.
  • the electrode base material may include an arbitrary layer having an intended function other than the functional layer in a part thereof.
  • Examples of the method for forming a functional layer on a substrate such as the separator substrate and electrode substrate described above include the following methods. 1) A method in which the composition for a functional layer is applied to the surface of a separator substrate or an electrode substrate (in the case of an electrode substrate, the surface on the electrode mixture layer side, the same shall apply hereinafter) and then dried; 2) A method of drying the separator substrate or electrode substrate after immersing the separator substrate or electrode substrate in the functional layer composition; 3) A method of coating a functional layer composition on a release substrate and drying to produce a functional layer, and transferring the obtained functional layer to the surface of a separator substrate or an electrode substrate; Among these, the method 1) is particularly preferable because the thickness of the functional layer can be easily controlled.
  • the method 1) includes a step of applying a functional layer composition on a separator substrate or electrode substrate (application step), and a function layer applied on the separator substrate or electrode substrate.
  • a step of drying the composition to form a functional layer is provided.
  • the method for coating the functional layer composition on the separator substrate or the electrode substrate is not particularly limited.
  • a spray coating method, a doctor blade method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method examples include an extrusion method and a brush coating method.
  • the spray coating method and the gravure method are preferable from the viewpoint of forming a thinner functional layer.
  • the method for drying the composition for the functional layer on the substrate is not particularly limited, and a known method can be used. For example, drying with warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, infrared rays, A drying method by irradiation with an electron beam or the like can be mentioned.
  • the drying conditions are not particularly limited, but the drying temperature is preferably 30 to 80 ° C., and the drying time is preferably 30 seconds to 10 minutes.
  • the thickness of the functional layer formed on the substrate is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.1 ⁇ m or more, still more preferably 0.5 ⁇ m or more, preferably 20 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less. More preferably, it is 5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the functional layer is not less than the lower limit value of the range, the strength of the functional layer can be sufficiently secured, and by being not more than the upper limit value of the range, the ion diffusibility of the functional layer is ensured.
  • the low temperature output characteristics of the secondary battery can be further improved.
  • the laminate for a non-aqueous secondary battery is formed by laminating a separator substrate, a functional layer formed using the composition for a non-aqueous secondary battery functional layer, and an electrode substrate, and the non-aqueous secondary battery In the battery laminate, the separator substrate and the electrode substrate are bonded via a functional layer. That is, the non-aqueous secondary battery laminate can be used as a member comprising a separator and an electrode bonded via a functional layer in a secondary battery.
  • the manufacturing method of the laminated body for non-aqueous secondary batteries includes a laminating step of laminating a separator substrate and an electrode substrate via a functional layer, and heating the functional layer after the laminating step, And an adhesion step of adhering the electrode base material via the functional layer. And according to this method, it is possible to manufacture a laminate for a non-aqueous secondary battery in which the separator substrate and the electrode substrate are firmly bonded both before and after being immersed in the electrolytic solution. .
  • the laminated body for non-aqueous secondary batteries has the structure where the separator base material and the electrode base material were bonded via the functional layer, the separator base material, the functional layer, the electrode base material, It is not limited to the laminated body provided with one each. That is, the non-aqueous secondary battery laminate has, for example, an electrode base material (positive electrode base material), a functional layer, a separator base material, a functional layer, and an electrode base material (negative electrode base material) sequentially laminated. It may be a thing.
  • the functional layer used in the method for producing a laminate for a non-aqueous secondary battery according to the present invention is formed using the composition for a non-aqueous secondary battery functional layer.
  • the functional layer is preferably formed on a separator substrate or an electrode substrate that is bonded via the functional layer. That is, in the method for producing a laminate for a non-aqueous secondary battery according to the present invention, it is preferable to use a substrate with a functional layer using a separator substrate or an electrode substrate as the substrate.
  • separator base material or an electrode base material As a separator base material or an electrode base material, what was mentioned above can be used, and the method mentioned above can be employ
  • the separator base material and the electrode base material are laminated with a functional layer interposed therebetween.
  • a separator base material having a functional layer formed on the surface and an electrode base material having no functional layer are disposed between the separator base material and the electrode base material. Laminate to position.
  • an electrode base material having a functional layer formed on the surface and a separator base material having no functional layer are arranged so that the functional layer is positioned between the separator base material and the electrode base material. Laminate to. Thereby, a separator base material and an electrode base material will be adjacently arranged through a functional layer.
  • the laminating step may be performed by placing a single functional layer that is not formed on the base material between the separator base material that does not have a functional layer and the electrode base material that does not have a functional layer. Good.
  • an electrode base material having a functional layer formed on the surface and a separator base material having a functional layer formed on the surface may be laminated.
  • the number of electrode base materials, functional layers, and separator base materials to be laminated is not particularly limited.
  • the electrode base material (positive electrode base material), the functional layer, and the separator base material And a functional layer and an electrode substrate (negative electrode substrate) may be sequentially laminated.
  • a functional layer is heated and a separator base material and an electrode base material are adhere
  • the heating step only the functional layer may be heated, or the functional layer may be heated by collectively heating the separator substrate, the functional layer, and the electrode substrate that are laminated.
  • the conditions for heating the functional layer are not particularly limited, but the temperature for heating the functional layer is preferably 40 to 100 ° C., and the time for heating the functional layer is preferably 1 second to 5 minutes. Moreover, when the laminated separator base material, functional layer, and electrode base material are heated together, they may be preferably pressed at a pressure of 0.1 MPa to 30 MPa.
  • the temperature for heating the functional layer in the bonding step is included in the functional layer. It is preferable that the temperature is equal to or higher than the glass transition temperature of the polymer in the core portion of the particulate polymer and lower than the glass transition temperature of the polymer in the shell portion of the particulate polymer. If the heating temperature in the bonding step is equal to or higher than the glass transition temperature of the polymer in the core part of the particulate polymer contained in the functional layer, the polymer constituting the core part becomes easier to flow and before being immersed in the electrolyte solution It is because the adhesiveness in can be further improved.
  • the heating temperature in the bonding step is lower than the glass transition temperature of the shell part of the particulate polymer, the fluidity of the shell part is prevented from becoming too high during heating, and the core-shell structure is maintained well. Because you can.
  • the functional layer is immersed in the electrolytic solution, the polymer constituting the shell portion swells more reliably, and the separator substrate and the electrode substrate can be firmly bonded in the electrolytic solution. It is.
  • the functional layer is heated, it is presumed that the polymer constituting the particulate polymer is fluidized and exhibits adhesiveness as described above, but the heating time is relatively short.
  • the particulate polymer can maintain a predetermined core-shell structure in the functional layer even after heating (that is, the shell portion). It is speculated that the entire surface of the core part is not covered, or the shell part is not covered with the fluidized polymer of the core part).
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention includes a non-aqueous secondary battery laminate produced by the above-described method for producing a non-aqueous secondary battery laminate.
  • the nonaqueous secondary battery of the present invention includes, for example, a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution, and the positive electrode and the separator and / or the negative electrode and the separator are bonded via the functional layer. It has been done.
  • the non-aqueous secondary battery according to the present invention includes the positive electrode and the separator bonded through the functional layer and / or the negative electrode and the separator bonded through the functional layer as described above. It uses the body.
  • the non-aqueous secondary battery of this invention is equipped with the laminated body for non-aqueous secondary batteries containing the functional layer formed using the composition for non-aqueous secondary battery functional layers of this invention, and even in electrolyte solution Since the separator substrate and the electrode substrate are firmly bonded to each other by the functional layer, the battery characteristics such as high temperature cycle characteristics and low temperature output characteristics are excellent. Moreover, since the non-aqueous secondary battery of the present invention uses the non-aqueous secondary battery laminate manufactured by the non-aqueous secondary battery laminate manufacturing method of the present invention, the occurrence of problems such as scratching is generated. And can be easily manufactured.
  • the positive electrode, the negative electrode, and the separator are the known positive electrode, negative electrode, and separator used in a non-aqueous secondary battery.
  • the electrolytic solution a known electrolytic solution used in a non-aqueous secondary battery can be used.
  • the above-described electrode substrate can be used, and the above-described non-aqueous secondary battery laminate is described.
  • the separator used in addition to the above the above-described separator substrate can be used.
  • an organic electrolytic solution in which a supporting electrolyte is dissolved in an organic solvent is usually used.
  • a lithium salt is used as the supporting electrolyte.
  • the lithium salt include LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, and the like.
  • LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li are preferable, and LiPF 6 is particularly preferable because it is easily soluble in a solvent and exhibits a high degree of dissociation.
  • a support electrolyte may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the lithium ion conductivity tends to increase as the supporting electrolyte having a higher degree of dissociation is used, so that the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of the supporting electrolyte.
  • the organic solvent used in the electrolytic solution is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte.
  • dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC) ), Carbonates such as butylene carbonate (BC) and ethyl methyl carbonate (EMC); esters such as ⁇ -butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; Sulfur compounds; etc. are preferably used.
  • carbonates because they have a high dielectric constant and a wide stable potential region, and it is more preferable to use a mixture of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate.
  • concentration of the supporting electrolyte in the electrolytic solution can be adjusted as appropriate. For example, it is preferably 0.5 to 15% by mass, more preferably 2 to 13% by mass, and 5 to 10% by mass. More preferably.
  • known additives such as fluoroethylene carbonate and ethyl methyl sulfone may be added to the electrolytic solution.
  • the non-aqueous secondary battery is, for example, a non-aqueous secondary battery laminate produced by the above-described method for producing a non-aqueous secondary battery laminate, or a non-aqueous secondary battery laminate and a non-aqueous secondary battery laminate.
  • a laminate of positive electrode, negative electrode, separator, etc. other than the laminated body for aqueous secondary batteries is put into the battery container by winding or folding according to the battery shape as necessary, and the electrolyte is injected into the battery container. And can be manufactured by sealing.
  • an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element, an expanded metal, a lead plate, etc. may be provided as necessary.
  • the shape of the non-aqueous secondary 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, for example.
  • the high temperature cycle characteristics and low temperature output characteristics of the battery, and the low temperature shutdown characteristics of the functional layer were measured and evaluated by the following methods.
  • ⁇ Glass transition temperature of core polymer, shell polymer and functional layer binder> Polymer used as a measurement sample under the same polymerization conditions as the polymerization conditions of the core part and the shell part using the monomers and various additives used for the formation of the core part and the shell part of the particulate polymer ( A water dispersion containing a core polymer and a shell polymer) was prepared. The prepared aqueous dispersion was used as a measurement sample. Moreover, the aqueous dispersion containing the binder for functional layers was prepared, and it was set as the measurement sample.
  • ⁇ Swelling degree of electrolyte solution of polymer of core part and polymer of shell part Using the monomers and various additives used for forming the core and shell of the particulate polymer, the polymer and shell of the core are polymerized under the same polymerization conditions as those of the core and shell.
  • An aqueous dispersion containing part of the polymer was prepared. This aqueous dispersion was put into a petri dish made of polytetrafluoroethylene and dried under conditions of 25 ° C. and 48 hours to obtain a film having a thickness of 0.5 mm. And the obtained film was cut
  • test piece was immersed in an electrolytic solution at 60 ° C. for 72 hours. Then, the test piece was taken out from the electrolytic solution, the electrolytic solution on the surface of the test piece was wiped off, and the mass W1 of the test piece after the immersion test was measured. And using these mass W0 and W1, electrolyte solution swelling degree S (times) was calculated
  • required by S W1 / W0.
  • volume average particle diameter D50 of binder for functional polymer and functional layer is determined from the smaller diameter side in the particle diameter distribution measured by a laser diffraction particle size distribution measuring device (“SALD-3100” manufactured by Shimadzu Corporation). The particle diameter was such that the calculated cumulative volume was 50%.
  • the core-shell ratio of the particulate polymer was measured by the following procedure.
  • the prepared particulate polymer was sufficiently dispersed in a visible light curable resin (“D-800” manufactured by JEOL Ltd.) and then embedded to obtain a block piece containing the particulate polymer.
  • the obtained block piece was cut into a thin piece having a thickness of 100 nm with a microtome equipped with a diamond blade to prepare a measurement sample. Thereafter, the measurement sample was dyed using ruthenium tetroxide.
  • the measurement sample subjected to the dyeing treatment was set in a transmission electron microscope (“JEM-3100F” manufactured by JEOL Ltd.), and a cross-sectional structure of the particulate polymer was photographed at an acceleration voltage of 80 kV. .
  • the magnification of the electron microscope was set so that the cross section of one particulate polymer was in the visual field.
  • the cross-sectional structure of the photographed particulate polymer was observed, and the average thickness of the shell portion of the particulate polymer was measured by the following procedure according to the observed configuration of the shell portion.
  • the core-shell ratio was calculated
  • the longest diameter of the polymer particles constituting the shell portion was measured.
  • the longest diameter of the polymer particles constituting the shell portion was measured for 20 arbitrarily selected particulate polymers, and the average value of the longest diameters was taken as the average thickness of the shell portion.
  • the maximum thickness of the shell portion was measured from the cross-sectional structure of the particulate polymer.
  • the maximum thickness of the shell part was measured for 20 arbitrarily selected particulate polymers, and the average value of the maximum thickness was taken as the average thickness of the shell part.
  • ⁇ Particulate polymer coverage> The coverage of the particulate polymer was measured by the following procedure. In the same manner as the method for measuring the core-shell ratio of the particulate polymer, a cross-sectional structure of the particulate polymer is photographed. In the photographed cross-sectional structure of the particulate polymer, the circumference D1 of the core portion, and The length D2 of the part where the outer surface of the core part and the shell part contact each other is measured, and the ratio of the outer surface of the core part of the particulate polymer covered by the shell part (covering ratio) Rc (%) ( D2 / D1) ⁇ 100 was calculated. The covering ratio Rc is measured for 20 arbitrarily selected particulate polymers, and the average value is the average ratio (covering ratio) at which the outer surface of the core part of the particulate polymer is covered by the shell part. did.
  • the prepared laminate including the positive electrode substrate and the separator substrate, and the laminate including the negative electrode substrate and the separator substrate are each cut into a width of 10 mm, pressed under conditions of 70 ° C. and 0.5 MPa, and a test piece. did. Then, the cellophane tape was affixed on the surface of the electrode base material on the surface of the current collector side of the electrode base material (positive electrode base material or negative electrode base material). At this time, a cellophane tape defined in JIS Z1522 was used. The cellophane tape was fixed on a horizontal test bench.
  • the stress when one end of the separator base material was pulled vertically upward at a pulling speed of 50 mm / min and peeled was measured. This measurement was performed three times each for the laminate including the positive electrode substrate and the separator substrate, and the laminate including the negative electrode substrate and the separator substrate, for a total of six times, and the average value of the stress was determined as the peel strength.
  • the adhesion between the electrode substrate and the separator substrate before immersion in the electrolyte was evaluated according to the following criteria.
  • a cellophane tape defined in JIS Z1522 was used.
  • the cellophane tape was fixed on a horizontal test bench.
  • the stress when one end of the separator base material was pulled vertically upward at a pulling speed of 50 mm / min and peeled was measured. This measurement was performed three times each for the laminate including the positive electrode substrate and the separator substrate, and the laminate including the negative electrode substrate and the separator substrate, for a total of six times, and the average value of the stress was determined as the peel strength.
  • the adhesion between the electrode substrate and the separator substrate after immersion in the electrolytic solution was evaluated according to the following criteria.
  • Capacity maintenance ratio ⁇ C is 84% or more
  • Voltage change ⁇ V is less than 350 mV
  • B Voltage change ⁇ V is 350 mV or more and less than 500 mV
  • C Voltage change ⁇ V is 500 mV or more and less than 650 mV
  • D Voltage change ⁇ V is 650 mV or more
  • the air permeability resistance (the air resistance before immersion in the electrolyte solution) of the prepared separator was measured according to JIS P8117. Thereafter, the separator was immersed in an electrolytic solution and stored at 90 ° C. for 30 minutes.
  • the separator was taken out from the electrolytic solution, and the electrolytic solution adhering to the surface was wiped off, followed by vacuum drying at 30 ° C. for 10 hours. Thereafter, the air resistance (the air resistance after immersion in the electrolyte) of the separator was measured according to JIS P8117.
  • the rate of increase in air resistance ⁇ A (%) (air resistance after immersion in electrolyte) ⁇ (air resistance before immersion in electrolyte) ⁇ 100 was calculated and evaluated according to the following criteria. It shows that it is excellent in the low temperature shutdown characteristic of a functional layer, so that the value of this air-permeable resistance increase rate (DELTA) A is large.
  • Air permeability resistance increase rate ⁇ A is 500% or more
  • B Air resistance resistance increase rate ⁇ A is 200% or more and less than 500%
  • C Air resistance resistance increase rate ⁇ A is 100% or more and less than 200%
  • D Air resistance Degree of increase ⁇ A is less than 100%
  • Example 1 ⁇ Preparation of particulate polymer> In a 5 MPa pressure vessel with a stirrer, 35 parts of methyl methacrylate and 30 parts of butyl acrylate as a (meth) acrylic acid ester monomer, 4 parts of methacrylic acid as an acid group-containing monomer, cross-linked 1 part of ethylene dimethacrylate as a functional monomer; 1 part of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier; 150 parts of ion-exchanged water and 0.5 part of potassium persulfate as a polymerization initiator were added and stirred sufficiently . Then, it heated to 60 degreeC and superposition
  • ⁇ Preparation of functional layer binder> In a reactor equipped with a stirrer, 70 parts of ion-exchanged water, 0.15 part of sodium lauryl sulfate (product name “Emal 2F” manufactured by Kao Chemical Co., Ltd.) as an emulsifier, and 0.5 part of ammonium persulfate, Each was supplied, the gas phase was replaced with nitrogen gas, and the temperature was raised to 60 ° C.
  • sodium lauryl sulfate product name “Emal 2F” manufactured by Kao Chemical Co., Ltd.
  • the aqueous dispersion containing the particulate polymer having the core-shell structure is 100 parts in terms of solid content, and the aqueous dispersion containing the functional layer binder is 14 parts in terms of solid content as a wetting agent.
  • a porous substrate made of polyethylene (thickness 16 ⁇ m, Gurley value 210 s / 100 cc) was prepared as a separator substrate.
  • the functional layer composition was applied by a spray coating method and dried at 50 ° C. for 1 minute. Thereby, a functional layer having a thickness of 1 ⁇ m per layer was formed on the separator substrate, and a separator (separator substrate with a functional layer) formed by forming functional layers on both sides of the separator substrate was prepared. And the blocking resistance and low temperature shutdown characteristic of the obtained separator were evaluated. The results are shown in Table 1.
  • ⁇ Preparation of negative electrode substrate> In a 5 MPa pressure vessel with a stirrer, 33.5 parts of 1,3-butadiene, 3.5 parts of itaconic acid, 62 parts of styrene, 1 part of 2-hydroxyethyl acrylate, 0.4 part of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, ions After adding 150 parts of exchange water and 0.5 part of potassium persulfate as a polymerization initiator and stirring sufficiently, the mixture was heated to 50 ° C. to initiate polymerization. When the polymerization conversion rate reached 96%, the reaction was stopped by cooling to obtain a mixture containing the particulate binder (SBR).
  • SBR particulate binder
  • a 5% aqueous sodium hydroxide solution was added to the mixture containing the particulate binder, and the pH was adjusted to 8. After that, unreacted monomers were removed from the mixture by heating under reduced pressure. Then, it cooled to 30 degrees C or less, and obtained the water dispersion liquid containing a desired particulate-form binder.
  • 100 parts of artificial graphite (volume average particle diameter D50: 15.6 ⁇ m) as a negative electrode active material, 2% aqueous solution of carboxymethyl cellulose sodium salt (“MAC350HC” manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) as a thickener 1 part and ion-exchanged water were added to adjust the solid content concentration to 68%, followed by mixing at 25 ° C.
  • the slurry composition for a secondary battery negative electrode was applied on a copper foil having a thickness of 20 ⁇ m, which is a current collector, with a comma coater so that the film thickness after drying was about 150 ⁇ m and dried.
  • This drying was performed by conveying the copper foil in an oven at 60 ° C. at a speed of 0.5 m / min for 2 minutes. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a negative electrode raw material before pressing.
  • the negative electrode raw material before pressing was rolled with a roll press to obtain a negative electrode substrate after pressing with a negative electrode mixture layer having a thickness of 80 ⁇ m.
  • ⁇ Preparation of positive electrode substrate 100 parts of LiCoO 2 (volume average particle diameter D50: 12 ⁇ m) as a positive electrode active material, 2 parts of acetylene black (product name “HS-100” manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive material, and as a binder Polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., Ltd., product name “# 7208”) was mixed in an amount of 2 parts corresponding to the solid content, and N-methylpyrrolidone was added thereto to make the total solid content concentration 70%. These were mixed by a planetary mixer to obtain a slurry composition for a secondary battery positive electrode.
  • LiCoO 2 volume average particle diameter D50: 12 ⁇ m
  • acetylene black product name “HS-100” manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.
  • Polyvinylidene fluoride manufactured by Kureha Co., Ltd., product name “# 7208
  • the slurry composition for a secondary battery positive electrode was applied on a 20 ⁇ m thick aluminum foil as a current collector by a comma coater so that the film thickness after drying was about 150 ⁇ m and dried.
  • This drying was performed by conveying the aluminum foil in an oven at 60 ° C. at a speed of 0.5 m / min for 2 minutes. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a positive electrode raw material before pressing.
  • the positive electrode raw material before pressing was rolled with a roll press to obtain a positive electrode base material after pressing with a positive electrode mixture layer thickness of 80 ⁇ m.
  • ⁇ Preparation of laminate comprising electrode substrate and separator substrate> The positive electrode base material, the negative electrode base material, and the separator obtained as described above were cut into circles having a diameter of 13 mm, 14 mm, and 18 mm, respectively, and a circular positive electrode base material, a circular negative electrode base material, and a circular separator were obtained. Got. Next, the surface of the positive electrode mixture layer side of the circular positive electrode base material is placed on one side of the circular separator, and then subjected to a heat press treatment at a temperature of 80 ° C. and a pressure of 0.5 MPa for 10 seconds. Was bonded to a separator to prepare a laminate including a positive electrode substrate and a separator substrate.
  • the positive electrode substrate obtained above was cut into 49 cm ⁇ 5 cm. Subsequently, the separator obtained above was cut out to 55 cm ⁇ 5.5 cm, and this was placed on the positive electrode mixture layer of the cut out positive electrode base material. Furthermore, the negative electrode base material obtained above was cut into 50 cm ⁇ 5.2 cm, and this was separated from the surface of the separator on the side opposite to the side where the positive electrode base material was disposed, and the surface on the negative electrode mixture layer side was Arranged to face the separator. Thereafter, this was hot-pressed at 10 MPa and 70 ° C. for 2 minutes. This was wound by a winding machine to obtain a wound body. The wound body was further pressed at 70 ° C.
  • Example 2 Except that the amount of methyl methacrylate and butyl acrylate as the (meth) acrylic acid ester monomer was changed as shown in Table 1 during the preparation of the polymer constituting the core portion, the same as in Example 1 was carried out. And a laminated body comprising a particulate polymer having a core-shell structure, a binder for a functional layer, a composition for a non-aqueous secondary battery functional layer, a separator, a negative electrode substrate, a positive electrode substrate, an electrode substrate, and a separator substrate. In addition, a non-aqueous secondary battery was produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 6 (Examples 6 and 7) Other than changing the blending amount of butyl acrylate as a (meth) acrylic acid ester monomer and ethylene dimethacrylate as a crosslinkable monomer at the time of preparing the polymer constituting the core part as shown in Table 1.
  • the laminated body provided with a separator base material, and the non-aqueous secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 8 At the time of preparing the polymer constituting the core portion, methyl methacrylate and butyl acrylate as (meth) acrylic acid ester monomers, methacrylic acid as (meth) acrylic acid monomers, and crosslinkable monomers The amount of ethylene dimethacrylate was changed as shown in Table 1, and 2-ethylhexyl acrylate as a (meth) acrylic acid ester monomer was added only in the amount shown in Table 1, and Example 1 Similarly, a particulate polymer having a core-shell structure, a functional layer binder, a non-aqueous secondary battery functional layer composition, a separator, a negative electrode substrate, a positive electrode substrate, an electrode substrate, and a separator substrate are provided. A laminate and a non-aqueous secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 9 When preparing an aqueous dispersion containing a particulate polymer having a core-shell structure, the amounts of styrene as an aromatic vinyl monomer and methacrylic acid as an acid group-containing monomer to be continuously added are changed as shown in Table 1. Further, the same as in Example 1 except that 2-ethylhexyl acrylate as a (meth) acrylic acid ester monomer and ethylene dimethacrylate as a crosslinkable monomer were continuously added in the amounts shown in Table 1.
  • a particulate polymer having a core-shell structure, a binder for a functional layer, a composition for a non-aqueous secondary battery functional layer, a separator, a negative electrode substrate, a positive electrode substrate, an electrode substrate, and a laminate including a separator substrate Body and a non-aqueous secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 11 When preparing an aqueous dispersion containing a particulate polymer having a core-shell structure, the amount of styrene as an aromatic vinyl monomer to be continuously added was changed as shown in Table 1, and methacryl as an acid group-containing monomer was changed.
  • a composition for a secondary battery functional layer, a separator, a negative electrode base material, a positive electrode base material, a laminate including an electrode base material and a separator base material, and a non-aqueous secondary battery were prepared. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 13 When preparing an aqueous dispersion containing a particulate polymer having a core-shell structure, the amounts of styrene as an aromatic vinyl monomer and methacrylic acid as an acid group-containing monomer to be continuously added are changed as shown in Table 1.
  • the separator base material was used as it was without forming a functional layer, and a laminate including a negative electrode, a positive electrode, an electrode base material and a separator base material, and a nonaqueous secondary battery were produced as follows.
  • Example 1 In the same manner as in Example 1, a particulate polymer having a core-shell structure, a binder for a functional layer, a composition for a non-aqueous secondary battery functional layer, a laminate including an electrode substrate and a separator substrate, and A non-aqueous secondary battery was produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. ⁇ Preparation of negative electrode> In the same manner as in Example 1, a negative electrode substrate was obtained. On the surface of the obtained negative electrode base material on the negative electrode mixture layer side, the functional layer composition was applied by a spray coating method and dried at 50 ° C. for 1 minute.
  • a functional layer having a thickness of 1 ⁇ m was formed on the surface of the negative electrode substrate on the negative electrode mixture layer side to prepare a negative electrode (negative electrode substrate with a functional layer). And the blocking resistance of the obtained negative electrode was evaluated. The results are shown in Table 1.
  • a positive electrode substrate was obtained.
  • the functional layer composition was applied by a spray coating method and dried at 50 ° C. for 1 minute.
  • a functional layer having a thickness of 1 ⁇ m was formed on the surface of the positive electrode base material on the side of the positive electrode mixture layer to prepare a positive electrode (a positive electrode base material with a functional layer).
  • ⁇ Preparation of laminate comprising electrode substrate and separator substrate> The positive electrode, negative electrode, and separator base material obtained as described above were cut into circles having a diameter of 13 mm, 14 mm, and 18 mm, respectively, to obtain a circular positive electrode, a circular negative electrode, and a circular separator base material. Next, the surface on the functional layer side of the circular positive electrode is placed on one surface of the circular separator substrate, and then subjected to a heat press treatment at a temperature of 80 ° C. and a pressure of 0.5 MPa for 10 seconds. A laminate including a positive electrode substrate and a separator substrate was prepared.
  • a heat press treatment is performed at a temperature of 80 ° C. and a pressure of 0.5 MPa for 10 seconds, and the negative electrode is separated from the separator.
  • a laminate including a negative electrode substrate and a separator substrate was prepared by pressure bonding to the substrate.
  • the adhesion between the electrode base material and the separator base material before and after immersion in the electrolyte is obtained. evaluated. The results are shown in Table 1. ⁇ Manufacture of non-aqueous secondary batteries> The positive electrode obtained above was cut out to 49 cm ⁇ 5 cm.
  • the separator base material was cut out into 55 cm x 5.5 cm, and this was arrange
  • the negative electrode obtained above was cut into 50 cm ⁇ 5.2 cm, and this was cut on the surface of the separator base opposite to the side on which the positive electrode was disposed, and the surface on the functional layer side was the separator base. Arranged to face each other. Thereafter, this was hot-pressed at 10 MPa and 70 ° C. for 2 minutes. This was wound by a winding machine to obtain a wound body. The wound body was further pressed at 70 ° C. and 0.5 MPa to obtain a flat body.
  • Table 1 shows the blending amount of methyl methacrylate and butyl acrylate as the (meth) acrylic acid ester monomer and the blending amount of ethylene dimethacrylate as the crosslinkable monomer when preparing the polymer constituting the core part.
  • styrene as an aromatic vinyl monomer to be continuously added and methacrylic acid as an acid group-containing monomer are added.
  • Example 1 Except for changing the amount as shown in Table 1, in the same manner as in Example 1, a particulate polymer having a core-shell structure, a functional layer binder, a non-aqueous secondary battery functional layer composition, a separator, A laminate including a negative electrode substrate, a positive electrode substrate, an electrode substrate and a separator substrate, and a non-aqueous secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Table 1 shows the blending amounts of methyl methacrylate and butyl acrylate as the (meth) acrylic acid ester monomer and ethylene dimethacrylate as the crosslinkable monomer when preparing the polymer constituting the core part.
  • 2-ethylhexyl acrylate as a (meth) acrylic acid ester monomer was blended in the amount shown in Table 1, a particulate polymer having a core-shell structure, A functional layer binder, a non-aqueous secondary battery functional layer composition, a separator, a negative electrode substrate, a positive electrode substrate, a laminate including an electrode substrate and a separator substrate, and a non-aqueous secondary battery were produced. And it evaluated similarly to the comparative example 1. The results are shown in Table 1.
  • Adhesives a composition for a non-aqueous secondary battery functional layer, a separator, a negative electrode substrate, a positive electrode substrate, a laminate including an electrode substrate and a separator substrate, and a non-aqueous secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • the battery member has high blocking resistance, and before and after immersion in the electrolytic solution.
  • excellent adhesion to the functional layer can be exerted, and further, a secondary battery having good battery characteristics such as high-temperature cycle characteristics, low-temperature output characteristics, and low-temperature shutdown characteristics can be obtained.
  • Comparative Example 1 in which the glass transition temperature of the core portion of the particulate polymer is higher than 60 ° C.
  • Comparative Example 4 it can be seen that the adhesion between the electrode base material and the separator base material after immersion in the electrolytic solution is low and sufficient low-temperature shutdown characteristics are not obtained. And from Table 1, it turns out that the blocking resistance of a battery member is bad in the comparative example 5 whose glass transition temperature of the shell part of a particulate polymer is less than 50 degreeC.
  • the battery member can provide high blocking resistance, and can exhibit excellent adhesive properties before and after being immersed in the electrolytic solution.
  • a composition for a non-aqueous secondary battery functional layer capable of forming a layer can be provided.
  • the non-aqueous secondary battery can provide high blocking resistance to the battery member, and can exhibit excellent adhesion both before and after being immersed in the electrolytic solution.
  • the base material with a functional layer can be provided.
  • a laminate for a non-aqueous secondary battery in which a separator substrate and an electrode substrate are bonded via a functional layer, either before or after being immersed in an electrolytic solution.
  • attached firmly via a functional layer can be provided. Further, according to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery that is excellent in battery characteristics such as high-temperature cycle characteristics and low-temperature output characteristics.

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Abstract

 本発明は、電池部材に高い耐ブロッキング性をもたらすことができる上、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても優れた接着性を発揮させることができる非水系二次電池用機能層を形成可能な非水系二次電池機能層用組成物を提供することを目的とする。本発明の非水系二次電池機能層用組成物は、粒子状重合体を含有し、前記粒子状重合体は、コア部と、前記コア部の外表面を部分的に覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有しており、前記コア部は、ガラス転移温度が-50℃以上60℃以下で且つ電解液膨潤度が5倍以上30倍以下の重合体からなり、前記シェル部は、ガラス転移温度が50℃以上200℃以下で且つ電解液膨潤度が1倍超4倍以下の重合体からなる。

Description

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
 本発明は、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に関するものである。
 リチウムイオン二次電池などの非水系二次電池(以下、単に「二次電池」と略記する場合がある)は、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そして、非水系二次電池は、一般に、電極(正極、負極)、および、正極と負極とを隔離して正極と負極との間の短絡を防ぐセパレータなどの電池部材を備えている。
 ここで、近年、二次電池においては、電池部材間の接着性の向上を目的とした接着層などの機能層を備える電池部材が使用されている。具体的には、集電体上に電極合材層を設けてなる電極基材上に更に機能層を形成してなる電極や、セパレータ基材上に機能層を形成してなるセパレータが電池部材として使用されている(例えば特許文献1参照)。
 具体的には、特許文献1では、二次電池用のセパレータとして、セパレータ基材の上に、非導電性粒子および結着材を含有する多孔膜の層を形成するとともに、この多孔膜層上に、所定の粒子状重合体を含有する接着層を更に設けてなるセパレータが提案されている。そして、特許文献1では、当該接着層を備えるセパレータを使用することで、セパレータと電極とを接着層を介して良好に接着させ、二次電池の電池特性を向上させることができることが報告されている。
国際公開第2013/151144号
 しかしながら、上記従来の粒子状重合体を用いた接着層は、電解液に浸漬させると接着性が低下する傾向があった。そのため、この接着層を備える非水系二次電池は、電池特性(高温サイクル特性および低温出力特性)が十分に良好なものとならない虞があった。
 従って、上記従来の接着層には、電解液への浸漬後においても高い接着性を発現させるという点において、改善の余地があった。
 更に、非水系二次電池の製造に際しては、セパレータ基材などの基材に接着層などの機能層を形成してなる電池部材を、そのまま捲き取って保存および運搬することが一般的であるところ、上記従来の接着層を形成した電池部材には、保存および運搬中に接着層を介して隣接する電池部材同士が膠着する(即ち、ブロッキングする)のを抑制するという要求もあった。
 そこで、本発明者は、上記改善の余地および要求に対して鋭意検討を行った。そして、本発明者は、電解液に膨潤していない状態においては大きな接着性を発揮せず、電解液に膨潤することにより初めて接着性を発現するような粒子状重合体を用いて機能層(以下、接着層として機能し得る層を「機能層」と称する)を形成することにより、電解液への浸漬後においても高い接着性を発現し、且つ、耐ブロッキング性に優れる機能層を得ることに着想した。
 しかし、本発明者が更に検討を重ねた結果、電解液に膨潤することにより初めて接着性を発現するような粒子状重合体を使用した場合には、二次電池の製造時に以下の新たな問題が発生することが明らかとなった。即ち、二次電池の製造においては電池部材同士が機能層を介して積層され、必要に応じて捲き回されるところ、電解液に膨潤することにより初めて接着性を発現する粒子状重合体を使用した機能層を備える電池部材を用いた場合には、機能層が電解液への浸漬前には大きな接着性を発揮しないため、積層された電池部材同士が電池の製造中に捲きズレなどの位置ズレを起こし、不良が発生するという問題が生じることが明らかとなった。
 そこで、本発明は、電池部材に高い耐ブロッキング性をもたらすことができる上、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても優れた接着性を発揮させることができる非水系二次電池用機能層を形成可能な非水系二次電池機能層用組成物を提供することを目的とする。
 また、本発明は、電池部材に高い耐ブロッキング性をもたらすことができる上、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても優れた接着性を発揮させることができる非水系二次電池用機能層付き基材を提供することを目的とする。
 更に、本発明は、機能層を介してセパレータ基材と電極基材とを接着してなる非水系二次電池用積層体であって、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいてもセパレータ基材と電極基材とが機能層を介して強固に接着される非水系二次電池用積層体の製造方法を提供することを目的とする。
 また、本発明は、高温サイクル特性や低温出力特性などの電池特性に優れる非水系二次電池を提供することを目的とする。
 本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、所定のコアシェル構造および性状を有する粒子状重合体を用いることで、電池部材に高い耐ブロッキング性をもたらすことができる上、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても優れた接着性を発揮させることが可能な機能層が得られることを見出し、本発明を完成させた。
 即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池機能層用組成物は、粒子状重合体を含有する非水系二次電池機能層用組成物であって、前記粒子状重合体は、コア部と、前記コア部の外表面を部分的に覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有しており、前記コア部は、ガラス転移温度が-50℃以上60℃以下で且つ電解液膨潤度が5倍以上30倍以下の重合体からなり、前記シェル部は、ガラス転移温度が50℃以上200℃以下で且つ電解液膨潤度が1倍超4倍以下の重合体からなることを特徴とする。このように、上述した所定のコアシェル構造および性状を有する粒子状重合体を含有する組成物を機能層の形成に用いれば、電池部材に高い耐ブロッキング性をもたらすことができる上、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても優れた接着性を発揮することが可能な機能層を提供することができる。
 なお、本発明において、粒子状重合体のコア部およびシェル部の重合体の「ガラス転移温度」および「電解液膨潤度」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
 ここで、本発明の非水系二次電池機能層用組成物において、前記粒子状重合体は、前記コア部を構成する重合体のガラス転移温度が前記シェル部を構成する重合体のガラス転移温度よりも低いことが好ましい。コア部を構成する重合体のガラス転移温度がシェル部を構成する重合体のガラス転移温度よりも低ければ、加熱された場合であっても所定のコアシェル構造を良好に保持し、粒子状重合体に所期の性能を良好に発揮させることができるからである。
 また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池用機能層付き基材は、基材と、前記基材上に形成される機能層とを備え、前記機能層は、上述した非水系二次電池機能層用組成物を用いてなることを特徴とする。このように、上述した非水系二次電池機能層用組成物を用いて機能層を基材上に形成してなる非水系二次電池用機能層付き基材によれば、電池部材に高い耐ブロッキング性をもたらすことができる上、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても優れた接着性を発揮させることができる。
 ここで、前記機能層が形成される基材は、セパレータ基材または電極基材であることが好ましい。セパレータ基材または電極基材に機能層を形成すれば、そのままの状態で機能層を備えるセパレータまたは電極として使用することができるので、電池部材の製造効率を高めることができるからである。
 なお、セパレータ基材または電極基材は、機能層以外の、所期の機能を発揮し得る任意の層をその一部に含んでいてもよい。
 更に、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池用積層体の製造方法は、セパレータ基材と、機能層と、電極基材とが積層された非水系二次電池用積層体の製造方法であって、前記機能層は、上述した非水系二次電池機能層用組成物の何れかを用いて形成さてれており、前記機能層を介して前記セパレータ基材と前記電極基材とを積層する工程(積層工程)と、前記機能層を加熱し、積層した前記セパレータ基材と前記電極基材とを前記機能層を介して接着する工程(接着工程)と、を含むことを特徴とする。このように、上述した所定のコアシェル構造および性状を有する粒子状重合体を含有する組成物を用いて形成した機能層を使用し、且つ、この機能層を加熱してセパレータ基材と電極基材とを接着すれば、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいてもセパレータ基材と電極基材とが機能層を介して強固に接着される非水系二次電池用積層体を製造することができる。
 ここで、本発明の非水系二次電池用積層体の製造方法において、前記粒子状重合体は、前記コア部を構成する重合体のガラス転移温度が前記シェル部を構成する重合体のガラス転移温度よりも低く、前記機能層を加熱する温度が、前記粒子状重合体のコア部を構成する重合体のガラス転移温度以上、且つ、前記粒子状重合体のシェル部を構成する重合体のガラス転移温度未満であることが好ましい。コア部の重合体のガラス転移温度をシェル部よりも低くし、且つ、機能層の加熱温度を上記範囲内とすれば、電解液への浸漬前にセパレータ基材と電極基材とをより強固に接着させることができる。また、機能層の加熱後であっても粒子状重合体に所定のコアシェル構造を保持させ、所期の機能を良好に発揮させることができる。
 また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池は、上述した非水系二次電池用積層体の製造方法により製造される非水系二次電池用積層体を備えることを特徴とする。このように、上述した方法で製造された非水系二次電池用積層体を用いれば、高速サイクル特性や低温出力特性などの電池特性に優れる非水系二次電池を提供することができる。
 本発明によれば、電池部材に高い耐ブロッキング性をもたらすことができる上、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても優れた接着性を発揮させることができる非水系二次電池用機能層を形成可能な非水系二次電池機能層用組成物を提供することができる。
 また、本発明によれば、電池部材に高い耐ブロッキング性をもたらすことができる上、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても優れた接着性を発揮させることができる非水系二次電池用機能層付き基材を提供することができる。
 更に、本発明によれば、機能層を介してセパレータ基材と電極基材とを接着してなる非水系二次電池用積層体であって、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいてもセパレータ基材と電極基材とが機能層を介して強固に接着される非水系二次電池用積層体の製造方法を提供することができる。
 また、本発明によれば、高温サイクル特性や低温出力特性などの電池特性に優れる非水系二次電池を提供することができる。
本発明の非水系二次電池機能層用組成物に含有される粒子状重合体の一例の構造を模式的に示す断面図である。
 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
 ここで、本発明の非水系二次電池機能層用組成物は、基材上に機能層を形成した本発明の非水系二次電池用機能層付き基材を調製する際に用いられる。そして、本発明の非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成された機能層は、例えばセパレータや電極などの電池部材同士を接着する接着層として有用であり、セパレータ基材または電極基材の上に形成されてセパレータまたは電極の一部を構成し得る。なお、本発明の非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成される機能層は、セパレータや電極等の電池部材の耐熱性および強度を向上させるための多孔膜層としての機能を発揮する層であってもよい。更に、本発明の非水系二次電池用積層体の製造方法は、少なくとも本発明の非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成された機能層を使用することを特徴とする。そして、本発明の非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池用積層体の製造方法により製造される非水系二次電池用積層体を備えるものである。
(非水系二次電池機能層用組成物)
 非水系二次電池機能層用組成物は、所定の構造および性状を有する粒子状重合体を少なくとも含有し、任意に、機能層用結着材、非導電性粒子(粒子状重合体および機能層用結着材に該当するものを除く)、その他の成分を含有する、水などを分散媒としたスラリー組成物である。
 そして、本発明の非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成される機能層は、当該機能層を表面に備える電池部材に高い耐ブロッキング性をもたらすことができる上、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても優れた接着性を発揮することができ、また、非水系二次電池に優れた電池特性を発揮させることができる。
<粒子状重合体>
 非水系二次電池機能層用組成物に含有される粒子状重合体は、非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成された機能層に優れた接着性を発揮させる機能を担う。そして、粒子状重合体は、コア部と、前記コア部の外表面を部分的に覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有しており、前記コア部は、ガラス転移温度が-50℃以上60℃以下で且つ電解液膨潤度が5倍以上30倍以下の重合体からなり、前記シェル部は、ガラス転移温度が50℃以上200℃以下で且つ電解液膨潤度が1倍超4倍以下の重合体からなることを特徴とする。
 ここで、上記構造および性状を有する粒子状重合体は、電解液中(即ち、電解液への浸漬後)においては優れた接着性を発揮する一方で、電解液に膨潤していない状態(即ち、電解液への浸漬前の状態)では、通常は大きな接着性を発現しない。更に、上記構造および性状を有する粒子状重合体は、電解液に膨潤していない状態では通常は大きな接着性を発現しない一方で、加熱されることにより優れた接着性を発揮する。そのため、上記粒子状重合体を含む非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成された機能層は、当該機能層を備える電池部材のブロッキング(機能層を介した電池部材同士の膠着)を良好に抑制することができると共に、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても優れた接着性を発揮することができる。従って、非水系二次電池機能層用組成物を用いて機能層を形成すれば、機能層を備える電池部材の保管中や運搬中には電池部材に優れた耐ブロッキング性を発揮させつつ、二次電池の製造時には加熱により接着層を介して電池部材同士を良好に接着させて、積層された電池部材同士が電池の製造中に捲きズレなどの位置ズレを起こして不良が発生するのを抑制することができる。また、電解液への浸漬後においても電池部材同士を強固に接着し、二次電池に優れた電池特性(高温サイクル特性および低温出力特性)を発揮させることができる。
 なお、上記粒子状重合体を使用することで上述したような優れた効果が得られる理由は、明らかではないが、以下の通りであると推察される。
 即ち、粒子状重合体のシェル部を構成する重合体は、電解液に対して膨潤する。このとき、例えば膨潤したシェル部の重合体が有する官能基が活性化して電池部材(例えば、機能層が形成されるセパレータ基材または電極基材、或いは、機能層を有する電池部材と接着される電極またはセパレータ等)の表面にある官能基と化学的または電気的な相互作用を生じるなどの要因により、シェル部は電池部材と強固に接着できる。そのため、粒子状重合体を含む機能層により、電池部材同士(例えば、セパレータと電極)を電解液中において強力に接着することが可能となっているものと推察される。
 また、粒子状重合体を含む機能層を使用した場合、上述したように電解液中においてセパレータと電極とを強力に接着することができるので、当該機能層を備える二次電池では、機能層を介して接着された電池部材間(例えば、セパレータと電極との間)に空隙を生じ難い。そのため、粒子状重合体を含む機能層を使用した二次電池では、二次電池内において正極と負極との距離が大きくなり難く、二次電池の内部抵抗を小さくできると共に、電極における電気化学反応の反応場が不均一になり難い。更に、当該二次電池では、充放電を繰り返してもセパレータと電極との間に空隙ができ難く、電池容量が低下しにくい。これにより、優れた高温サイクル特性などの電池特性を実現できるものと推察される。
 更に、粒子状重合体のコア部を構成する重合体は、電解液に対して大きく膨潤する。そして、重合体は、電解液に大きく膨潤した状態では、重合体の分子間の隙間が大きくなり、その分子間をイオンが通り易くなる。また、粒子状重合体のコア部の重合体は、シェル部によって完全に覆われてはいない。そのため、電解液中においてイオンがコア部を通りやすくなるので、粒子状重合体は高いイオン拡散性を発現できる。従って、上記粒子状重合体を使用すれば、機能層による抵抗の上昇を抑制し、低温出力特性などの電池特性の低下を抑制することも可能である。
 また、粒子状重合体は、電解液に膨潤していない状態においては、シェル部の重合体が有する官能基が活性化しておらず、更に、シェル部を構成する重合体のガラス転移温度が比較的高い一方でコア部を構成する重合体のガラス転移温度が過度に低くはないため、通常、接着性を有しない。このため、その粒子状重合体を含む機能層は、電解液に膨潤していない状態では、通常、大きな接着性を発現せず、その機能層が形成されたセパレータや電極等の電池部材は、捲き重ねてもブロッキングを生じ難いものと推察される。
 更に、粒子状重合体は、コア部を構成する重合体のガラス転移温度が比較的低い一方でシェル部を構成する重合体のガラス転移温度が過度に高くはないため、電解液に膨潤していない場合であっても、例えば一定温度以上(例えばコア部を構成する重合体のガラス転移温度以上)に加熱されることにより、少なくともコア部を構成する重合体が流動性を発揮して、接着性を発現し得る。そのため、粒子状重合体を含む機能層を備えるセパレータや電極などの電池部材を捲回する場合には、その機能層を加熱することで、機能層に接着性を発揮させ、捲きズレの発生を抑制することができると推察される。
[粒子状重合体の構造]
 ここで、粒子状重合体は、コア部と、コア部の外表面を覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有している。また、シェル部は、コア部の外表面を部分的に覆っている。即ち、粒子状重合体のシェル部は、コア部の外表面を覆っているが、コア部の外表面の全体を覆ってはいない。外観上、コア部の外表面がシェル部によって完全に覆われているように見える場合であっても、シェル部の内外を連通する孔が形成されていれば、そのシェル部はコア部の外表面を部分的に覆うシェル部である。従って、例えば、シェル部の外表面(即ち、粒子状重合体の周面)からコア部の外表面まで連通する細孔を有するシェル部を備える粒子状重合体は、上記粒子状重合体に含まれる。
 具体的には、粒子状重合体の一例の断面構造を図1に示すように、粒子状重合体100は、コア部110およびシェル部120を備えるコアシェル構造を有する。ここで、コア部110は、この粒子状重合体100においてシェル部120よりも内側にある部分である。また、シェル部120は、コア部110の外表面110Sを覆う部分であり、通常は粒子状重合体100において最も外側にある部分である。そして、シェル部120は、コア部110の外表面110Sの全体を覆っているのではなく、コア部110の外表面110Sを部分的に覆っている。
 ここで、粒子状重合体では、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合(被覆率)は、好ましくは10%以上、より好ましくは40%以上、更に好ましくは55%以上であり、好ましくは99%以下、より好ましくは95%以下、更に好ましくは85%以下であり、特に好ましくは80%以下である。被覆率を前記範囲の下限値以上にすることにより、電池部材同士のブロッキングの発生を抑制するとともに、電解液中での電池部材同士の接着性を高めることができる。また、被覆率を前記範囲の上限値以下にすることにより、機能層に高いイオン拡散性を発現させて二次電池の低温出力特性を向上させるとともに、電解液への浸漬前に機能層を加熱した際に発現する接着性の更なる向上、および低温シャットダウン特性の向上をもたらすことができる。
 なお、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合は、粒子状重合体の断面構造の観察結果から測定しうる。具体的には、以下に説明する方法により測定しうる。
 まず、粒子状重合体を常温硬化性のエポキシ樹脂中に十分に分散させた後、包埋し、粒子状重合体を含有するブロック片を作製する。次に、ブロック片を、ダイヤモンド刃を備えたミクロトームで厚さ80nm~200nmの薄片状に切り出して、測定用試料を作製する。その後、必要に応じて、例えば四酸化ルテニウムまたは四酸化オスミウムを用いて測定用試料に染色処理を施す。
 次に、この測定用試料を、透過型電子顕微鏡(TEM)にセットして、粒子状重合体の断面構造を写真撮影する。電子顕微鏡の倍率は、粒子状重合体1個の断面が視野に入る倍率が好ましく、具体的には10,000倍程度が好ましい。
 撮影された粒子状重合体の断面構造において、コア部の外表面に相当する周の長さD1、および、コア部の外表面とシェル部とが当接する部分の長さD2を測定する。そして、測定された長さD1および長さD2を用いて、下記の式(1)により、その粒子状重合体のコア部の外表面がシェル部によって覆われる割合Rcを算出する。
 被覆割合Rc(%)=(D2/D1)×100 ・・・(1)
 前記の被覆割合Rcを、20個以上の粒子状重合体について測定し、その平均値を計算して、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合(被覆率)とする。
 ここで、前記の被覆割合Rcは、断面構造からマニュアルで計算することもできるが、市販の画像解析ソフトを用いて計算することもできる。市販の画像解析ソフトとして、例えば「AnalySIS Pro」(オリンパス株式会社製)を用いることができる。
 また、粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.02μm以上、更に好ましくは0.05μm以上であり、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下、更に好ましくは1μm以下である。粒子状重合体の体積平均粒子径D50を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層の内部抵抗の上昇を抑制し、二次電池の低温出力特性を向上させることができる。また、粒子状重合体の体積平均粒子径D50を上限値以下にすることにより、電解液中での電池部材同士の接着性を高め、二次電池の高温サイクル特性を向上させることができるとともに、電解液浸漬前の機能層が加熱により発揮する接着性の向上、および低温シャットダウン特性の向上をもたらすことができる。
 なお、本発明において、粒子状重合体の「体積平均粒子径D50」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
 なお、粒子状重合体は、所期の効果を著しく損なわない限り、上述したコア部およびシェル部以外に任意の構成要素を備えていてもよい。具体的には、例えば、粒子状重合体は、コア部の内部に、コア部とは別の重合体で形成された部分を有していてもよい。具体例を挙げると、粒子状重合体をシード重合法で製造する場合に用いたシード粒子が、コア部の内部に残留していてもよい。ただし、所期の効果を顕著に発揮する観点からは、粒子状重合体はコア部およびシェル部のみを備えることが好ましい。
-コア部-
 粒子状重合体のコア部は、電解液に対して所定の膨潤度を有する重合体からなる。具体的には、コア部の重合体の電解液膨潤度は、5倍以上であることが必要であり、10倍以上であることが好ましく、15倍以上であることがより好ましく、また、30倍以下であることが必要であり、28倍以下であることが好ましく、25倍以下であることがより好ましく、22倍以下であることが更に好ましい。コア部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層に高いイオン拡散性を発現させて二次電池の低温出力特性を向上させることができる。また、コア部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の上限値以下にすることにより、電解液中での接着層を介した電池部材同士の接着性を高め、二次電池の高温サイクル特性を向上させることができる。
 ここで、コア部の重合体の電解液膨潤度を測定するために用いる電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとビニレンカーボネートの混合溶媒(エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート/ビニレンカーボネート(体積混合比)=68.5/30/1.5;SP値12.7(cal/cm31/2)に、支持電解質としてのLiPF6を1mol/Lの濃度で溶かした溶液を用いる。
 そして、コア部の重合体の電解液膨潤度は、具体的には、下記のようにして測定することができる。
 まず、粒子状重合体のコア部の重合体を用意する。例えば、粒子状重合体の調製においてコア部を形成するために行うのと同様の工程を行うことにより得られた重合体を用意する。その後、用意した重合体によりフィルムを作製する。例えば重合体が固体であれば、温度25℃、48時間の条件で重合体を乾燥した後、その重合体をフィルム状に成形して、厚み0.5mmのフィルムを作製する。また、例えば、重合体がラテックス等の溶液または分散液である場合は、その溶液または分散液を、ポリテトラフルオロエチレン製のシャーレに入れ、温度25℃、48時間の条件で乾燥して、厚み0.5mmのフィルムを作製する。
 次に、上記のようにして作製したフィルムを1cm角に裁断して、試験片を得る。この試験片の質量を測定し、W0とする。また、この試験片を上記電解液に温度60℃で72時間浸漬し、その試験片を電解液から取り出す。取り出した試験片の表面の電解液を拭き取り、浸漬後の試験片の質量W1を測定する。
 そして、これらの質量W0およびW1を用いて、膨潤度S(倍)を、S=W1/W0にて計算する。
 なお、コア部の重合体の電解液膨潤度を調整する方法としては、例えば、電解液のSP値を考慮して、当該コア部の重合体を調製するために用いる単量体の種類および量を適切に選択することが挙げられる。一般に、重合体のSP値が電解液のSP値に近い場合、その重合体はその電解液に膨潤しやすい傾向がある。他方、重合体のSP値が電解液のSP値から離れていると、その重合体はその電解液に膨潤し難い傾向がある。
 ここでSP値とは、溶解度パラメーターのことを意味する。
 そして、SP値は、Hansen Solubility Parameters A User’s Handbook,2ndEd(CRCPress)で紹介される方法を用いて算出することができる。
 また、有機化合物のSP値は、その有機化合物の分子構造から推算することも可能である。具体的には、SMILEの式からSP値を計算できるシミュレーションソフトウェア(例えば「HSPiP」(http=//www.hansen-solubility.com))を用いて計算しうる。このシミュレーションソフトウェアでは、Hansen SOLUBILITY PARAMETERS A User’s Handbook SecondEdition、Charles M.Hansenに記載の理論に基づき、SP値が求められている。
 また、粒子状重合体のコア部は、所定のガラス転移温度を有する重合体からなる。具体的には、コア部の重合体のガラス転移温度は、-50℃以上であることが必要であり、-30℃以上であることが好ましく、5℃以上であることがより好ましく、また、60℃以下であることが必要であり、55℃以下であることが好ましく、50℃以下であることがより好ましい。コア部の重合体のガラス転移温度が-50℃未満であると、電池部材同士のブロッキングの発生を十分に抑制することができない虞や、電解液中での接着層を介した電池部材同士の接着性を十分に高めることができない虞があるからである。また、コア部の重合体のガラス転移温度が60℃超であると、電解液浸漬前の機能層が加熱により発揮する接着性の向上を十分なものとすることができない虞や、低温シャットダウン特性を十分に向上させることができない虞があるからである。
 なお、加熱時に特にコア部の重合体の流動性を高めて良好な接着性を発揮させると共に粒子状重合体のコアシェル構造を良好に保持する観点からは、コア部の重合体のガラス転移温度は後述するシェル部の重合体のガラス転移温度よりも低いことが好ましい。シェル部の重合体のガラス転移温度がコア部の重合体のガラス転移温度以下の場合、加熱時にシェル部の重合体の流動性が高まりすぎて所定のコアシェル構造を保持し難くなる虞があるからである。
 ここで、コア部の重合体のガラス転移温度は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
 なお、コア部の重合体のガラス転移温度を調整する方法としては、例えば、コア部の重合体を調製するために用いる単量体の種類および量を、当該単量体の単独重合体のガラス転移温度を考慮して、適切に選択することが挙げられる。例えば、(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、アルコールに由来する部分の炭素数が多いほど、得られる重合体のガラス転移温度が低くなる傾向がある。
 そして、コア部の重合体を調製するために用いる単量体としては、その重合体の電解液膨潤度およびガラス転移温度が前記範囲となるものを適宜選択して用いうる。そのような単量体としては、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン等の塩化ビニル系単量体;酢酸ビニル等の酢酸ビニル系単量体;スチレン、α-メチルスチレン、スチレンスルホン酸、ブトキシスチレン、ビニルナフタレン等の芳香族ビニル単量体;ビニルアミン等のビニルアミン系単量体;N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド等のビニルアミド系単量体;;メタクリル酸2-ヒドロキシエチル等の(メタ)アクリル酸誘導体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、2-エチルヘキシルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル単量体;アクリルアミド、メタクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の(メタ)アクリロニトリル単量体;2-(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート、2-(パーフルオロブチル)エチルアクリレート等のフッ素含有(メタ)アクリレート単量体;マレイミド;フェニルマレイミド等のマレイミド誘導体;1,3-ブタジエン、イソプレン等のジエン系単量体;などが挙げられる。また、これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 なお、本発明において、(メタ)アクリルとは、アクリルおよび/またはメタクリルを意味し、(メタ)アクリロニトリルとは、アクリロニトリルおよび/またはメタクリロニトリルを意味する。
 これらの単量体の中でも、コア部の重合体の調製に用いられる単量体としては、(メタ)アクリル酸エステル単量体、(メタ)アクリロニトリル単量体を用いることが好ましく、(メタ)アクリル酸エステル単量体を用いることがより好ましい。即ち、コア部の重合体は、(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を含むことが好ましく、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含むことが好ましい。これにより、コア部の重合体の電解液膨潤度の制御やコア部の重合体のガラス転移温度の制御が容易になると共に、粒子状重合体を用いた機能層のイオン拡散性を一層高めることができる。
 また、コア部の重合体は、酸基含有単量体単位を含みうる。ここで、酸基含有単量体としては、酸基を有する単量体、例えば、カルボン酸基を有する単量体、スルホン酸基を有する単量体、リン酸基を有する単量体、および、水酸基を有する単量体が挙げられる。
 そして、カルボン酸基を有する単量体としては、例えば、モノカルボン酸、ジカルボン酸などが挙げられる。モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などが挙げられる。ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。
 また、スルホン酸基を有する単量体としては、例えば、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、(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。
 更に、リン酸基を有する単量体としては、例えば、リン酸-2-(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸メチル-2-(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸エチル-(メタ)アクリロイルオキシエチルなどが挙げられる。
 また、水酸基を有する単量体としては、例えば、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などが挙げられる。
 なお、本発明において、(メタ)アリルとは、アリルおよび/またはメタリルを意味し、(メタ)アクリロイルとは、アクリロイルおよび/またはメタクリロイルを意味する。
 これらの中でも、酸基含有単量体としては、カルボン酸基を有する単量体が好ましく、中でもモノカルボン酸が好ましく、(メタ)アクリル酸がより好ましい。
 また、酸基含有単量体は、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。
 また、コア部の重合体における酸基含有量体単位の割合は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは7質量%以下である。酸基含有量体単位の割合を前記範囲に収めることにより、粒子状重合体の調製時に、コア部の重合体の分散性を高め、コア部の重合体の外表面に対し、コア部の外表面を部分的に覆うシェル部を形成し易くすることができる。
 また、コア部の重合体は、上記単量体単位に加え、架橋性単量体単位を含んでいることが好ましい。架橋性単量体とは、加熱またはエネルギー線の照射により、重合中または重合後に架橋構造を形成しうる単量体である。架橋性単量体単位を含むことにより、重合体の電解液膨潤度を、前記の範囲に容易に収めることができる。
 架橋性単量体としては、例えば、2個以上の重合反応性基を有する多官能単量体が挙げられる。このような多官能単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン等のジビニル化合物;エチレンジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、1,3-ブチレングリコールジアクリレート等のジ(メタ)アクリル酸エステル化合物;トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等のトリ(メタ)アクリル酸エステル化合物;アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基を含有するエチレン性不飽和単量体;などが挙げられる。これらの中でも、コア部の重合体の電解液膨潤度を容易に制御する観点から、ジ(メタ)アクリル酸エステル化合物およびエポキシ基を含有するエチレン性不飽和単量体が好ましく、ジ(メタ)アクリル酸エステル化合物がより好ましく、ジメタクリル酸エステル化合物が更に好ましい。また、これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 ここで、一般に、重合体において架橋性単量体単位の割合が増えると、その重合体の電解液に対する膨潤度は小さくなる傾向がある。従って、架橋性単量体単位の割合は、使用する単量体の種類および量を考慮して決定することが好ましい。コア部の重合体における架橋性単量体単位の具体的な割合は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上であり、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。架橋性単量体単位の割合を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層の接着性を高めることができる。また、架橋性単量体単位の割合を前記範囲の上限値以下にすることにより、非水系二次電池のサイクル特性を向上させることができる。
-シェル部-
 粒子状重合体のシェル部は、コア部の電解液膨潤度よりも小さい所定の電解液膨潤度を有する重合体からなる。具体的には、シェル部の重合体の電解液膨潤度は、1倍超であることが必要であり、1.05倍以上であることが好ましく、1.1倍以上であることがより好ましく、1.2倍以上であることが更に好ましく、また、4倍以下であることが必要であり、3.5倍以下であることが好ましく、3倍以下であることがより好ましい。シェル部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の下限値超にすることにより、機能層に高いイオン拡散性を発現させて二次電池の低温出力特性を向上させることができる。また、シェル部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の上限値以下にすることにより、電解液中での機能層を介した電池部材同士の接着性を高め、二次電池の高温サイクル特性を向上させることができる。
 ここで、シェル部の重合体の電解液膨潤度を測定するために用いる電解液としては、コア部の重合体の電解液膨潤度を測定するために用いる電解液と同様のものを用いる。
 そして、シェル部の重合体の電解液膨潤度は、具体的には、下記のようにして測定することができる。
 まず、粒子状重合体のシェル部の重合体を用意する。例えば、粒子状重合体の調製において、コア部の形成に用いる単量体組成物の代わりにシェル部の形成に用いる単量体組成物を用いて、コア部の製造方法と同様にして重合体を製造する。
 その後、コア部の重合体の電解液膨潤度の測定方法と同様の方法で、シェル部の重合体によりフィルムを作製し、そのフィルムから試験片を得て、膨潤度Sを測定する。
 ここで、シェル部の重合体の電解液膨潤度を調整する方法としては、例えば、電解液のSP値を考慮して、当該シェル部の重合体を製造するための単量体の種類および量を適切に選択することが挙げられる。
 また、粒子状重合体のシェル部は、所定のガラス転移温度を有する重合体からなる。具体的には、シェル部の重合体のガラス転移温度は、50℃以上であることが必要であり、65℃以上であることが好ましく、80℃以上であることがより好ましく、また、200℃以下であることが必要であり、150℃以下であることが好ましく、110℃以下であることがより好ましい。シェル部の重合体のガラス転移温度が50℃未満であると、電池部材同士のブロッキングの発生を十分に抑制することができない虞や、電解液中での電池部材の接着性を十分に高めることができない虞があるからである。また、シェル部の重合体のガラス転移温度が200℃超であると、電解液浸漬前の機能層が加熱により発揮する接着性の向上を十分なものとすることができない虞や、二次電池の寿命特性を良好なものとすることができない虞があるからである。なお、前述したように、加熱後の粒子状重合体のコアシェル構造を良好に保持する観点からは、シェル部の重合体のガラス転移温度はコア部の重合体のガラス転移温度よりも高いことが好ましい。
 ここで、シェル部の重合体のガラス転移温度は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
 なお、シェル部の重合体のガラス転移温度を調整する方法としては、例えば、シェル部の重合体を調製するために用いる単量体の種類および量を、当該単量体の単独重合体のガラス転移温度を考慮して、適切に選択することが挙げられる。
 そして、シェル部の重合体を調製するために用いる単量体としては、その重合体の電解液膨潤度およびガラス転移温度が前記範囲となるものを適宜選択して用いうる。そのような単量体としては、例えば、コア部の重合体を製造するために用いうる単量体として例示した単量体と同様の単量体が挙げられる。また、このような単量体は、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。
 これらの単量体の中でも、シェル部の重合体の調製に用いられる単量体としては、芳香族ビニル単量体を用いることが好ましい。即ち、シェル部の重合体は、芳香族ビニル単量体単位を含むことが好ましい。また、芳香族ビニル単量体の中でも、スチレンおよびスチレンスルホン酸等のスチレン誘導体がより好ましい。芳香族ビニル単量体を用いれば、重合体の電解液膨潤度を制御し易い。また、機能層の接着性を一層高めることができる。
 そして、シェル部の重合体における芳香族ビニル単量体単位の割合は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上、より一層好ましくは60質量%以上、特に好ましくは80質量%以上 であり、好ましくは100質量%以下、より好ましくは99.5質量%以下、更に好ましくは99質量%以下である。芳香族ビニル単量体単位の割合を前記範囲に収めることにより、シェル部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲に制御しやすく、シェル部の重合体のガラス転移温度を前記範囲に制御しやすい。また、電解液中における機能層の接着力をより高めることができる。
 また、シェル部の重合体は、芳香族ビニル単量体単位以外に、酸基含有単量体単位を含みうる。ここで、酸基含有単量体としては、酸基を有する単量体、例えば、カルボン酸基を有する単量体、スルホン酸基を有する単量体、リン酸基を有する単量体、および、水酸基を有する単量体が挙げられる。具体的には、酸基含有単量体としては、コア部に含み得る酸基含有単量体と同様の単量体が挙げられる。
 これらの中でも、酸基含有単量体としては、カルボン酸基を有する単量体が好ましく、中でもモノカルボン酸がより好ましく、(メタ)アクリル酸が更に好ましい。
 また、酸基含有単量体は、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。
 シェル部の重合体中の酸基含有単量体単位の割合は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは7質量%以下である。酸基含有単量体単位の割合を前記範囲に収めることにより、機能層中での粒子状重合体の分散性を向上させ、機能層全面に渡って良好な接着性を発現させることができる。
 また、シェル部の重合体は、架橋性単量体単位を含みうる。架橋性単量体としては、例えば、コア部の重合体に用いうる架橋性単量体として例示したものと同様の単量体が挙げられる。また、架橋性単量体は、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。
 そして、シェル部の重合体における架橋性単量体単位の割合は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上であり、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。
 更に、シェル部は、粒子状重合体の体積平均粒子径D50に対して、所定の範囲に収まる平均厚みを有することが好ましい。具体的には、粒子状重合体の体積平均粒子径D50に対するシェル部の平均厚み(コアシェル比率)は、好ましくは1%以上、より好ましくは3%以上、更に好ましくは5%以上であり、好ましくは30%以下、より好ましくは25%以下、更に好ましくは20%以下である。シェル部の平均厚みを前記範囲の下限値以上にすることにより、電解液中での機能層の接着性を更に高めることができる。また、シェル部の平均厚みを前記範囲の上限値以下にすることにより、二次電池の低温出力特性を更に高めることができる。
 ここで、シェル部の平均厚みは、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて粒子状重合体の断面構造を観察することにより求められる。具体的には、TEMを用いて粒子状重合体の断面構造におけるシェル部の最大厚みを測定し、任意に選択した20個以上の粒子状重合体のシェル部の最大厚みの平均値を、シェル部の平均厚みとする。ただし、シェル部が重合体の粒子によって構成されており、且つ、粒子状重合体の径方向で、シェル部を構成する粒子同士が重なり合わず、それらの重合体の粒子が単層でシェル部を構成している場合は、シェル部を構成する粒子の個数平均粒子径をシェル部の平均厚みとする。
 また、シェル部の形態は特に制限されないが、シェル部は、重合体の粒子によって構成されていることが好ましい。シェル部が重合体の粒子によって構成されている場合、粒子状重合体の径方向にシェル部を構成する粒子が複数重なり合っていてもよい。ただし、粒子状重合体の径方向では、シェル部を構成する粒子同士が重なり合わず、それらの重合体の粒子が単層でシェル部を構成していることが好ましい。
[粒子状重合体の調製方法]
 そして、上述したコアシェル構造を有する粒子状重合体は、例えば、コア部の重合体の単量体と、シェル部の重合体の単量体とを用い、経時的にそれらの単量体の比率を変えて段階的に重合することにより、調製することができる。具体的には、粒子状重合体は、先の段階の重合体を後の段階の重合体が順次に被覆するような連続した多段階乳化重合法および多段階懸濁重合法によって調製することができる。
 そこで、以下に、多段階乳化重合法により上記コアシェル構造を有する粒子状重合体を得る場合の一例を示す。
 重合に際しては、常法に従って、乳化剤として、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ソルビタンモノラウレート等のノニオン性界面活性剤、またはオクタデシルアミン酢酸塩等のカチオン性界面活性剤を用いることができる。また、重合開始剤として、例えば、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、過硫酸カリウム、キュメンパーオキサイド等の過酸化物、2,2’-アゾビス(2-メチル-N-(2-ハイドロキシエチル)-プロピオンアミド)、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)塩酸塩等のアゾ化合物を用いることができる。
 そして、重合手順としては、まず、コア部を形成する単量体および乳化剤を混合し、一括で乳化重合することによってコア部を構成する粒子状の重合体を得る。更に、このコア部を構成する粒子状の重合体の存在下にシェル部を形成する単量体の重合を行うことによって、上述したコアシェル構造を有する粒子状重合体を得ることができる。
 この際、コア部の外表面をシェル部によって部分的に覆う観点から、シェル部の重合体を形成する単量体は、複数回に分割して、もしくは、連続して重合系に供給することが好ましい。シェル部の重合体を形成する単量体を重合系に分割して、もしくは、連続で供給することにより、シェル部を構成する重合体が粒子状に形成され、この粒子がコア部と結合することで、コア部を部分的に覆うシェル部を形成することができる。
 なお、シェル部の重合体を形成する単量体を複数回に分割して供給する場合には、単量体を分割する割合に応じてシェル部の平均厚みを制御することが可能である。また、シェル部の重合体を形成する単量体を連続で供給する場合には、単位時間あたりの単量体の供給量を調整することで、シェル部の平均厚みを制御することが可能である。
 また、シェル部を形成した後の粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、例えば、乳化剤の量、単量体の量などを調整することで、所望の範囲にすることができる。更に、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合(被覆率)は、例えば、乳化剤の量、および、シェル部の重合体を形成する単量体の量を調整することで、所望の範囲にすることができる。
<機能層用結着材>
 ここで、上述した通り、粒子状重合体は、電解液に膨潤しておらず、且つ、加熱されていない状態では、通常、接着性を発現しない。そのため、機能層の形成直後(加熱前または電解液への浸漬前)に粒子状重合体が機能層から脱落するのを抑制する観点からは、機能層用組成物は、電解液に膨潤しておらず、且つ、加熱されていない状態においても接着性を発揮する機能層用結着材を含むことが好ましい。機能層用結着材を用いることにより、電解液に膨潤しておらず、且つ、加熱されていない状態においても、粒子状重合体等の成分が機能層から脱落するのを抑制することができる。
 そして、上記粒子状重合体と併用し得る機能層用結着材としては、非水溶性で、水などの分散媒中に分散可能な既知の結着材、例えば、熱可塑性エラストマーが挙げられる。そして、熱可塑性エラストマーとしては、共役ジエン系重合体およびアクリル系重合体が好ましく、アクリル系重合体がより好ましい。
 ここで、共役ジエン系重合体とは、共役ジエン単量体単位を含む重合体を指し、共役ジエン系重合体の具体例としては、スチレン-ブタジエン共重合体(SBR)などの、芳香族ビニル単量体単位および脂肪族共役ジエン単量体単位を含む重合体や、アクリルゴム(NBR)(アクリロニトリル単位およびブタジエン単位を含む重合体)などが挙げられる。また、アクリル系重合体とは、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む重合体を指す。ここで、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、粒子状重合体のコア部の重合体を調製するために用いる単量体と同様のものを用いることができる。
 なお、これらの機能層用結着材は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。ただし、2種類以上を組み合わせた機能層用結着材を用いる場合、かかる機能層用結着材としての重合体は、上述した所定の重合体からなるコアシェル構造を有する粒子状重合体とは異なるものである。
 更に、機能層用結着材としてのアクリル系重合体は、(メタ)アクリロニトリル単量体単位を含むことが更に好ましい。これにより、機能層の強度を高めることができる。
 ここで、機能層用結着材としてのアクリル系重合体において、(メタ)アクリロニトリル単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の合計量に対する(メタ)アクリロニトリル単量体単位の量の割合は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上であり、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。前記割合を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層用結着材としてのアクリル系重合体の強度を高め、当該アクリル系重合体を用いた機能層の強度をより高くすることができる。また、前記割合を前記範囲の上限値以下にすることにより、機能層用結着材としてのアクリル系重合体が電解液に対して適度に膨潤するため、機能層のイオン伝導性の低下および二次電池の低温出力特性の低下を抑制することができる。
 また、機能層用結着材のガラス転移温度は、好ましくは-100℃以上であり、より好ましくは-90℃以上であり、更に好ましくは-80℃以上であり、また、好ましくは0℃以下であり、より好ましくは-5℃以下であり、更に好ましくは-10℃以下である。機能層用結着材のガラス転移温度を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層用結着材の接着性および強度を高めることができる。また、機能層用結着材のガラス転移温度を前記範囲の上限値以下にすることにより、機能層の柔軟性を高めることができる。
 更に、機能層用結着材の体積平均粒子径D50は、好ましくは0.1μm以上0.5μm以下である。機能層用結着材の体積平均粒子径D50を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層用結着材の分散性を高めることができる。また、体積平均粒子径D50を前記範囲の上限値以下にすることにより、機能層用結着材の接着性を高めることができる。
 そして、機能層用組成物中の機能層用結着材の含有量は、前述した粒子状重合体100質量部に対して、1質量部以上であることが好ましく、5質量部以上であることがより好ましく、10質量部以上であることが更に好ましく、また、30質量部以下であることが好ましく、25質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることが更に好ましい。機能層用結着材の含有量を前記範囲の下限値以上にすることにより、加熱前または電解液への浸漬前に粒子状重合体が機能層から脱落するのを十分に防止することができる。また、機能層用結着材の含有量を前記範囲の上限値以下にすることにより、機能層のイオン拡散性が低下するのを抑制することができる。
 機能層用結着材の製造方法としては、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などが挙げられる。中でも、水中で重合をすることができ、粒子状の機能層用結着材を含む水分散液をそのまま機能層用組成物の材料として好適に使用できるので、懸濁重合法および乳化重合法が好ましい。また、機能層用結着材としての重合体を製造する際、その反応系は分散剤を含むことが好ましい。機能層用結着材は、通常、実質的にそれを構成する重合体により形成されるが、重合に際して用いた添加剤等の任意の成分を同伴していてもよい。
<非導電性粒子>
 更に、機能層が多孔膜層としても機能する場合には、機能層用組成物は、非導電性粒子を含んでいてもよい。機能層用組成物に配合される非導電性粒子としては、特に限定されることなく、非水系二次電池に用いられる既知の非導電性粒子を挙げることができる。
 具体的には、非導電性粒子としては、無機微粒子と、上述した粒子状重合体および機能層用結着材以外の有機微粒子との双方を用いることができるが、通常は無機微粒子が用いられる。なかでも、非導電性粒子の材料としては、非水系二次電池の使用環境下で安定に存在し、電気化学的に安定である材料が好ましい。このような観点から非導電性粒子の材料の好ましい例を挙げると、酸化アルミニウム(アルミナ)、水和アルミニウム酸化物(ベーマイト)、酸化ケイ素、酸化マグネシウム(マグネシア)、酸化カルシウム、酸化チタン(チタニア)、BaTiO3、ZrO、アルミナ-シリカ複合酸化物等の酸化物粒子;窒化アルミニウム、窒化ホウ素等の窒化物粒子;シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶粒子;硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性イオン結晶粒子;タルク、モンモリロナイト等の粘土微粒子;などが挙げられる。また、これらの粒子は必要に応じて元素置換、表面処理、固溶体化等が施されていてもよい。
 なお、上述した非導電性粒子は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
<その他の成分>
 そして、非水系二次電池機能層用組成物は、上述した成分以外にも、任意のその他の成分を含んでいてもよい。前記その他の成分は、電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られず、公知のものを使用することができる。また、これらのその他の成分は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
 前記その他の成分としては、例えば、エチレンオキサイド-プロピレンオキサイド共重合体などの濡れ剤、粘度調整剤、電解液添加剤などの既知の添加剤が挙げられる。
<非水系二次電池機能層用組成物の調製>
 機能層用組成物の調製方法は、特に限定はされないが、通常は、粒子状重合体と、分散媒としての水と、必要に応じて用いられる機能層用結着材、非導電性粒子およびその他の成分とを混合して機能層用組成物を調製する。混合方法は特に制限されないが、各成分を効率よく分散させるため、通常は混合装置として分散機を用いて混合を行う。
 分散機は、上記成分を均一に分散および混合できる装置が好ましい。例を挙げると、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサーなどが挙げられる。また、高い分散シェアを加えることができる観点から、ビーズミル、ロールミル、フィルミックス等の高分散装置も挙げられる。
(非水系二次電池用機能層付き基材)
 非水系二次電池用機能層は、上述した非水系二次電池機能層用組成物を用い、適切な基材上に形成することができる。そして、機能層を基材上に形成することにより、非水系二次電池用機能層付き基材が得られる。ここで、この基材上に形成された非水系二次電池用機能層は、電池部材に高い耐ブロッキング性をもたらすことができる上、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても優れた接着性を発揮することができ、そして、非水系二次電池に優れた電池特性(高温サイクル特性および低温出力特性)を発揮させることができる。
<基材>
 機能層を形成する基材としては、特に限定されず、例えばセパレータの一部を構成する部材として機能層を使用する場合には、基材としてはセパレータ基材を用いることができ、また、電極の一部を構成する部材として機能層を使用する場合には、基材としては集電体上に電極合材層を形成してなる電極基材を用いることができる。また、非水系二次電池機能層用組成物を用いて基材上に機能層を形成して得られる機能層付き基材の用法に特に制限は無く、例えばセパレータ基材等の上に機能層を形成してそのままセパレータ等の電池部材として使用してもよいし、電極基材上に機能層を形成してそのまま電極として使用してもよいし、離型基材上に形成した機能層を基材から一度剥離し、他の基材に貼り付けて電池部材として使用してもよい。
 しかし、機能層から離型基材を剥がす工程を省略して電池部材の製造効率を高める観点からは、基材としてセパレータ基材または電極基材を使用し、機能層付き基材を電池部材としてそのまま用いることが好ましい。セパレータ基材または電極基材に形成された機能層は、上述の粒子状重合体を含むので、耐ブロッキング性を発揮しつつ、機能層を介して電池部材同士を積層して捲回する際には、加熱されることにより接着性を発揮して捲きズレの発生を抑制することができる。また、電解液中において優れた接着性を発揮すると共に、二次電池の電池特性を向上させることができる。
[セパレータ基材]
 機能層を形成するセパレータ基材としては、特に限定されることなく、例えば特開2012-204303号公報に記載のものを用いることができる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、二次電池内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという点より、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)の樹脂からなる微多孔膜が好ましい。
 なお、セパレータ基材は、機能層以外の、所期の機能を発揮し得る任意の層をその一部に含んでいてもよい。
[電極基材]
 機能層を形成する電極基材(正極基材および負極基材)としては、特に限定されないが、集電体上に電極合材層が形成された電極基材が挙げられる。
 ここで、集電体、電極合材層中の成分(例えば、電極活物質(正極活物質、負極活物質)および電極合材層用結着材(正極合材層用結着材、負極合材層用結着材)など)、並びに、集電体上への電極合材層の形成方法は、既知のものを用いることができ、例えば特開2013-145763号公報に記載のものを用いることができる。
 なお、電極基材は、機能層以外の、所期の機能を有する任意の層をその一部に含んでいてもよい。
[離型基材]
 機能層を形成する離型基材としては、特に限定されず、既知の離型基材を用いることができる。
<非水系二次電池用機能層の形成方法>
 上述したセパレータ基材、電極基材などの基材上に機能層を形成する方法としては、以下の方法が挙げられる。
1)機能層用組成物をセパレータ基材又は電極基材の表面(電極基材の場合は電極合材層側の表面、以下同じ)に塗布し、次いで乾燥する方法;
2)機能層用組成物にセパレータ基材又は電極基材を浸漬後、これを乾燥する方法;
3)機能層用組成物を、離型基材上に塗布、乾燥して機能層を製造し、得られた機能層をセパレータ基材又は電極基材の表面に転写する方法;
 これらの中でも、前記1)の方法が、機能層の膜厚制御をしやすいことから特に好ましい。該1)の方法は、詳細には、機能層用組成物をセパレータ基材又は電極基材上に塗布する工程(塗布工程)と、セパレータ基材又は電極基材上に塗布された機能層用組成物を乾燥させて機能層を形成する工程(乾燥工程)を備える。
 塗布工程において、機能層用組成物をセパレータ基材又は電極基材上に塗布する方法は、特に制限は無く、例えば、スプレーコート法、ドクターブレード法、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。なかでも、より薄い機能層を形成する点から、スプレーコート法やグラビア法が好ましい。
 また乾燥工程において、基材上の機能層用組成物を乾燥する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。乾燥条件は特に限定されないが、乾燥温度は好ましくは30~80℃で、乾燥時間は好ましくは30秒~10分である。
 なお、基材上に形成された機能層の厚みは、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは0.5μm以上であり、好ましくは20μm以下、より好ましくは10μm以下、更に好ましくは5μm以下である。機能層の厚みが、前記範囲の下限値以上であることで、機能層の強度を十分に確保することができ、前記範囲の上限値以下であることで、機能層のイオン拡散性を確保し二次電池の低温出力特性を更に向上させることができる。
(非水系二次電池用積層体の製造方法)
 非水系二次電池用積層体は、セパレータ基材と、非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成された機能層と、電極基材とを積層してなり、当該非水系二次電池用積層体では、セパレータ基材と電極基材とが機能層を介して接着されている。即ち、非水系二次電池用積層体は、二次電池において、機能層を介して接着されたセパレータおよび電極よりなる部材として使用され得る。そして、非水系二次電池用積層体の製造方法は、機能層を介してセパレータ基材と電極基材とを積層する積層工程と、積層工程後に機能層を加熱し、積層したセパレータ基材と電極基材とを機能層を介して接着する接着工程とを含むことを特徴とする。そして、かかる方法によれば、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても、セパレータ基材と電極基材とが強固に接着された非水系二次電池用積層体を製造することができる。
 なお、非水系二次電池用積層体は、セパレータ基材と電極基材とが機能層を介して接着された構造を有していれば、セパレータ基材と、機能層と、電極基材とを夫々1つずつ備える積層体には限定されない。即ち、非水系二次電池用積層体は、例えば、電極基材(正極基材)と、機能層と、セパレータ基材と、機能層と、電極基材(負極基材)とを順次積層したものであってもよい。
<非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成された機能層>
 本発明の非水系二次電池用積層体の製造方法で用いる機能層は、非水二次電池機能層用組成物を用いて形成されたものである。なお、積層体の製造を容易にする観点からは、機能層は、機能層を介して接着されるセパレータ基材または電極基材の上に形成されていることが好ましい。即ち、本発明の非水系二次電池用積層体の製造方法では、基材としてセパレータ基材または電極基材を用いた機能層付き基材を使用することが好ましい。
 なお、セパレータ基材または電極基材としては、上述したものを用いることができ、機能層用組成物を用いて基材上に機能層を形成する方法としては、上述した方法を採用することができる。
<積層工程>
 積層工程では、セパレータ基材と電極基材とを、それらの間に機能層を介在させた状態で積層する。具体的には、積層工程では、例えば、表面に機能層が形成されたセパレータ基材と、機能層を有さない電極基材とを、機能層がセパレータ基材と電極基材との間に位置するように積層する。或いは、積層工程では、例えば、表面に機能層が形成された電極基材と、機能層を有さないセパレータ基材とを、機能層がセパレータ基材と電極基材との間に位置するように積層する。これにより、セパレータ基材と電極基材とが、機能層を介して隣接配置されることとなる。なお、積層工程は、機能層を有さないセパレータ基材と機能層を有さない電極基材との間に基材上に形成されていない単体の機能層を配置することにより実施してもよい。また、積層工程では、表面に機能層が形成された電極基材と、表面に機能層が形成されたセパレータ基材とを積層してもよい。更に、上述したように、積層工程では、積層する電極基材、機能層およびセパレータ基材の数は特に限定されず、例えば、電極基材(正極基材)と、機能層と、セパレータ基材と、機能層と、電極基材(負極基材)とを順次積層してもよい。
 ここで、電極基材またはセパレータ基材を積層する方法としては、特に制限されず、既知の方法を採用することができる。
<接着工程>
 そして、本発明の非水系二次電池用積層体の製造方法では、積層工程の後に、機能層を加熱し、機能層を介してセパレータ基材と電極基材とを接着する(接着工程)。ここで、加熱工程では、機能層のみを加熱してもよいし、積層されたセパレータ基材、機能層および電極基材をまとめて加熱することで、機能層を加熱してもよい。なお、加熱する方法としては、特に制限されず、既知の方法を採用することができる。
 ここで、機能層を加熱する条件は特に限定されないが、機能層を加熱する温度は40~100℃であることが好ましく、機能層を加熱する時間は1秒~5分であることが好ましい。また、積層されたセパレータ基材、機能層および電極基材をまとめて加熱する場合には、これらを、好ましくは0.1MPa以上30MPa以下の圧力でプレスしてもよい。
 そして、粒子状重合体のコア部を構成する重合体のガラス転移温度がシェル部を構成する重合体のガラス転移温度よりも低い場合、接着工程における機能層を加熱する温度は、機能層に含まれる粒子状重合体のコア部の重合体のガラス転移温度以上、且つ、前記粒子状重合体のシェル部の重合体のガラス転移温度未満であることが好ましい。接着工程における加熱温度が機能層に含まれる粒子状重合体のコア部の重合体のガラス転移温度以上であれば、コア部を構成する重合体がより流動し易くなり、電解液への浸漬前における接着性をより向上させることができるからである。その結果、積層体の捲きズレの発生を抑制することができるからである。また、接着工程における加熱温度が粒子状重合体のシェル部のガラス転移温度未満であれば、加熱中にシェル部の流動性が高くなりすぎるのを抑制して、コアシェル構造を良好に保持することができるからである。また、機能層が電解液に浸漬された際に、シェル部を構成する重合体がより確実に膨潤して、電解液中でセパレータ基材と電極基材とを強固に接着させることができるからである。
 ここで、機能層を加熱した際には上述したように粒子状重合体を構成する重合体が流動化して接着性が発現されると推測されているが、加熱時間は比較的短時間であり、また、少量の重合体が流動化すれば十分な接着性が発現されるため、加熱後においても機能層中で粒子状重合体は所定のコアシェル構造を維持することができる(即ち、シェル部がコア部の表面を全て被覆したり、シェル部が流動化したコア部の重合体で被覆されたりすることはない)と推察されている。
(非水系二次電池)
 本発明の非水系二次電池は、上述した非水系二次電池用積層体の製造方法により製造される非水系二次電池用積層体を備えることを特徴とする。具体的には、本発明の非水系二次電池は、例えば、正極と、負極と、セパレータと、電解液とを備え、正極とセパレータ、および/または、負極とセパレータが機能層を介して接着されたものである。そして、本発明の非水系二次電池は、機能層を介して接着された正極およびセパレータ、並びに/或いは、機能層を介して接着された負極およびセパレータとして、上述した非水系二次電池用積層体を使用したものである。そして、本発明の非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成した機能層を含む非水系二次電池用積層体を備えており、電解液中でもセパレータ基材と電極基材とが機能層により強固に接着されているため、高温サイクル特性や低温出力特性などの電池特性に優れている。また、本発明の非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池用積層体の製造方法により製造した非水系二次電池用積層体を用いているので、捲きズレなどの問題の発生を抑制して、容易に製造することができる。
 なお、非水系二次電池において、上述した非水系二次電池用積層体以外に正極、負極およびセパレータなどを使用する場合(例えば、正極基材とセパレータ基材とを機能層を介して接着してなる積層体と、負極とを用いて二次電池を形成する場合など)には、当該正極、負極およびセパレータとしては、非水系二次電池において用いられている既知の正極、負極およびセパレータを使用することができる。また、電解液としては、非水系二次電池において用いられている既知の電解液を使用することができる。
 具体的には、上述した非水系二次電池用積層体以外に使用される電極(正極および負極)としては、上述した電極基材を用いることができ、上述した非水系二次電池用積層体以外に使用されるセパレータとしては、上述したセパレータ基材を用いることができる。
 また、電解液としては、通常、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。例えば、非水系二次電池がリチウムイオン二次電池である場合には、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、例えば、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlCl4、LiClO4、CF3SO3Li、C49SO3Li、CF3COOLi、(CF3CO)2NLi、(CF3SO22NLi、(C25SO2)NLiなどが挙げられる。なかでも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すので、LiPF6、LiClO4、CF3SO3Liが好ましく、LiPF6が特に好ましい。なお、支持電解質は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。通常は、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傾向があるので、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。
 更に、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、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等のカーボネート類;γ-ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類;1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物類;など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を用いることが好ましく、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとの混合物を用いることが更に好ましい。
 なお、電解液中の支持電解質の濃度は適宜調整することができ、例えば0.5~15質量%することが好ましく、2~13質量%とすることがより好ましく、5~10質量%とすることが更に好ましい。また、電解液には、既知の添加剤、例えばフルオロエチレンカーボネートやエチルメチルスルホンなどを添加してもよい。
<非水系二次電池の製造方法>
 非水系二次電池は、例えば、上述した本発明の非水系二次電池用積層体の製造方法により製造された非水系二次電池用積層体、或いは、非水系二次電池用積層体と非水系二次電池用積層体以外の正極、負極およびセパレータなどとを積層したものを、必要に応じて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ことにより製造することができる。非水系二次電池の内部の圧力上昇、過充放電等の発生を防止するために、必要に応じて、ヒューズ、PTC素子等の過電流防止素子、エキスパンドメタル、リード板などを設けてもよい。非水系二次電池の形状は、例えば、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。
 以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」および「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
 また、複数種類の単量体を共重合して製造される重合体において、ある単量体を重合して形成される構造単位の前記重合体における割合は、別に断らない限り、通常は、その重合体の重合に用いる全単量体に占める当該ある単量体の比率(仕込み比)と一致する。
 実施例および比較例において、コア部の重合体およびシェル部の重合体のガラス転移温度および電解液膨潤度、機能層用結着材のガラス転移温度、粒子状重合体および機能層用結着材の体積平均粒子径D50、粒子状重合体のコアシェル比率および被覆率、電解液浸漬前および浸漬後の電極基材とセパレータ基材との接着性、機能層付き基材の耐ブロッキング性、二次電池の高温サイクル特性および低温出力特性、並びに、機能層の低温シャットダウン特性は、下記の方法で測定および評価した。
<コア部の重合体、シェル部の重合体および機能層用結着材のガラス転移温度>
 粒子状重合体のコア部およびシェル部の形成に用いた単量体および各種添加剤等を使用し、当該コア部およびシェル部の重合条件と同様の重合条件で、測定試料となる重合体(コア部の重合体およびシェル部の重合体)を含む水分散液をそれぞれ調製した。そして、調製した水分散液を測定試料とした。また、機能層用結着材を含む水分散液を準備し、測定試料とした。
 次に、示差熱分析測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名「EXSTAR DSC6220」)を用い、乾燥させた測定試料10mgをアルミパンに計量し、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲-100℃~500℃の間で、昇温速度10℃/分、常温常湿下で、DSC曲線を測定した。この昇温過程で、微分信号(DDSC)が0.05mW/分/mg以上となるDSC曲線の吸熱ピークが出る直前のベースラインと、吸熱ピーク後に最初に現れる変曲点でのDSC曲線の接線との交点から、ガラス転移温度を求めた。
<コア部の重合体およびシェル部の重合体の電解液膨潤度>
 粒子状重合体のコア部およびシェル部の形成に用いた単量体および各種添加剤等を使用し、当該コア部およびシェル部の重合条件と同様の重合条件で、コア部の重合体およびシェル部の重合体を含む水分散液をそれぞれ調製した。この水分散液を、ポリテトラフルオロエチレン製のシャーレに入れ、25℃、48時間の条件で乾燥して、厚み0.5mmのフィルムを得た。そして、得られたフィルムを1cm角に裁断し、試験片を得た。この試験片の質量W0を測定した。また、前記試験片を、電解液に60℃で72時間浸漬した。その後、試験片を電解液から取り出し、試験片の表面の電解液を拭き取り、浸漬試験後の試験片の質量W1を測定した。そして、これらの質量W0およびW1を用いて、電解液膨潤度S(倍)を、S=W1/W0にて求めた。
 なお、電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとビニレンカーボネートの混合溶媒(エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート/ビニレンカーボネート(体積混合比)=68.5/30/1.5;SP値12.7(cal/cm31/2)に、支持電解質としてのLiPF6を溶媒に対して1mol/Lの濃度で溶かしたものを用いた。
<粒子状重合体および機能層用結着材の体積平均粒子径D50>
 粒子状重合体および機能層用結着材の体積平均粒子径D50は、レーザー回折式粒子径分布測定装置(島津製作所社製「SALD-3100」)により測定された粒子径分布において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径とした。
<粒子状重合体のコアシェル比率>
 粒子状重合体のコアシェル比率を、以下の手順で測定した。
 調製した粒子状重合体を、可視光硬化性樹脂(日本電子株式会社製「D-800」)に十分分散させた後、包埋し、粒子状重合体を含有するブロック片を得た。次に、得られたブロック片を、ダイヤモンド刃を備えたミクロトームで厚さ100nmの薄片状に切り出して、測定用試料を作製した。その後、四酸化ルテニウムを用いて測定用試料に染色処理を施した。
 次に、染色処理を施した測定用試料を、透過型電子顕微鏡(日本電子社製「JEM-3100F」)にセットして、加速電圧80kVにて、粒子状重合体の断面構造を写真撮影した。電子顕微鏡の倍率は、視野に粒子状重合体1個の断面が入るように倍率を設定した。その後、撮影された粒子状重合体の断面構造を観察し、観察されたシェル部の構成に応じて、以下の手順で粒子状重合体のシェル部の平均厚みを測定した。そして、測定されたシェル部の平均厚みを粒子状重合体の体積平均粒子径D50で割ることにより、コアシェル比率を求めた。
<<シェル部が重合体の粒子により構成されている場合>>
 粒子状重合体の断面構造から、シェル部を構成する重合体の粒子の最長径を測定した。シェル部を構成する重合体の粒子の最長径を、任意に選択した20個の粒子状重合体について測定し、その最長径の平均値をシェル部の平均厚みとした。
<<シェル部が粒子以外の形状を有している場合>>
 粒子状重合体の断面構造から、シェル部の最大厚みを測定した。シェル部の最大厚みを、任意に選択した20個の粒子状重合体について測定し、その最大厚みの平均値をシェル部の平均厚みとした。
<粒子状重合体の被覆率>
 粒子状重合体の被覆率を、以下の手順で測定した。
 上記粒子状重合体のコアシェル比率の測定方法と同様にして、粒子状重合体の断面構造を写真撮影し、撮影された粒子状重合体の断面構造において、コア部の周の長さD1、および、コア部の外表面とシェル部とが当接する部分の長さD2を計測し、その粒子状重合体のコア部の外表面がシェル部によって覆われる割合(被覆割合)Rc(%)=(D2/D1)×100を算出した。
 前記の被覆割合Rcを、任意に選択した20個の粒子状重合体について測定し、その平均値を、粒子状重合体のコア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合(被覆率)とした。
<電解液浸漬前の電極基材とセパレータ基材との接着性>
 調製した正極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに、負極基材およびセパレータ基材を備える積層体を、それぞれ10mm幅に切り出し、70℃、0.5MPaの条件でプレスして試験片とした。その後、これらの試験片を、電極基材(正極基材又は負極基材)の集電体側の面を下にして、電極基材の表面にセロハンテープを貼り付けた。この際、セロハンテープとしては、JIS Z1522に規定されるものを用いた。また、セロハンテープは、水平な試験台に固定しておいた。そして、セパレータ基材の一端を鉛直上方に引張り速度50mm/分で引っ張って剥がしたときの応力を測定した。この測定を、正極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに、負極基材およびセパレータ基材を備える積層体でそれぞれ3回、合計6回行い、応力の平均値をピール強度として求めて、電解液浸漬前の電極基材とセパレータ基材との接着性を下記の基準で評価した。
 A:ピール強度が1.0N/m以上
 B:ピール強度が0.5N/m以上1.0N/m未満
 C:ピール強度が0.3N/m以上0.5N/m未満
 D:ピール強度が0.3N/m未満
<電解液浸漬後の電極基材とセパレータ基材との接着性>
 調製した正極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに、負極基材およびセパレータ基材を備える積層体を、それぞれ10mm幅に切り出して試験片を得た。この試験片を電解液中に温度60℃で3日間浸漬した。ここで、電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとビニレンカーボネートの混合溶媒(エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート/ビニレンカーボネート(体積混合比)=68.5/30/1.5;SP値12.7(cal/cm31/2)に、支持電解質としてのLiPF6を溶媒に対して1mol/リットルの濃度で溶かしたものを用いた。
 その後、試験片を取り出し、表面に付着した電解液を拭き取った。その後、この試験片を、電極基材(正極基材又は負極基材)の集電体側の面を下にして、電極基材の表面にセロハンテープを貼り付けた。この際、セロハンテープとしてはJIS Z1522に規定されるものを用いた。また、セロハンテープは水平な試験台に固定しておいた。そして、セパレータ基材の一端を鉛直上方に引張り速度50mm/分で引っ張って剥がしたときの応力を測定した。この測定を、正極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに、負極基材およびセパレータ基材を備える積層体でそれぞれ3回、合計6回行い、応力の平均値をピール強度として求めて、電解液浸漬後の電極基材とセパレータ基材との接着性を下記の基準で評価した。
 A:ピール強度が5.0N/m以上
 B:ピール強度が3.0N/m以上5.0N/m未満
 C:ピール強度が0.5N/m以上3.0N/m未満
 D:ピール強度が0.5N/m未満
<耐ブロッキング性>
 調製した機能層付き基材(セパレータまたは電極)を、一辺5cmの正方形および一辺4cmの正方形にそれぞれ切って試験片とし、これら試験片を二枚重ね合わせた。これを二組用意し、一方はそのまま「未プレスの状態のサンプル」とし、もう一方は、重ね合わせた後に40℃、10g/cm2の加圧下に置いて、「プレスしたサンプル」とした。そして、これらのサンプルを24時間放置したのち、重ね合わせられたセパレータ同士の接着状態(ブロッキング状態)を目視で確認し、耐ブロッキング性を下記の基準で評価した。
 A:「未プレスの状態のサンプル」および「プレスしたサンプル」において、機能層付き基材同士がブロッキングしていない
 B:「未プレスの状態のサンプル」においては機能層付き基材同士がブロッキングしておらず、「プレスしたサンプル」においては機能層付き基材同士がブロッキングしている(ただし、手で剥がすことができる)
 C:「未プレスの状態のサンプル」においては機能層付き基材同士がブロッキングしておらず、「プレスしたサンプル」においては機能層付き基材同士がブロッキングしている(手で剥がすこともできない)
 D:「プレスしたサンプル」および「未プレスの状態のサンプル」において、機能層付き基材同士がブロッキングしている
<高温サイクル特性>
 製造した放電容量800mAhの捲回型セルのリチウムイオン二次電池を、25℃の環境下で24時間静置した。その後、25℃の環境下で、0.1Cで4.35Vまで充電し0.1Cで2.75Vまで放電する充放電の操作を行い、初期容量C0を測定した。その後、更に、60℃の環境下で、前記と同様の条件で充放電を繰り返し、1000サイクル後の容量C1を測定した。そして、サイクル前後での容量維持率ΔC(%)=(C1/C0)×100を算出し、高温サイクル特性を下記の基準で評価した。この容量維持率ΔCの値が大きいほど、高温サイクル特性に優れ、電池が長寿命であることを示す。
 A:容量維持率ΔCが84%以上
 B:容量維持率ΔCが80%以上84%未満
 C:容量維持率ΔCが75%以上80%未満
 D:容量維持率ΔCが75%未満
<低温出力特性>
 製造した放電容量800mAhの捲回型セルのリチウムイオン二次電池を、25℃の環境下で24時間静置した。その後、25℃の環境下で、0.1Cの充電レートで5時間の充電の操作を行い 、その時の電圧V0を測定した。その後、-10℃環境下で、1Cの放電レートにて放電の操作を行い、放電開始15秒後の電圧V1を測定した。そして、電圧変化ΔV=V0-V1を算出し、低温出力特性を下記の基準で評価した。この電圧変化ΔVの値が小さいほど、低温出力特性に優れることを示す。
 A:電圧変化ΔVが350mV未満
 B:電圧変化ΔVが350mV以上500mV未満
 C:電圧変化ΔVが500mV以上650mV未満
 D:電圧変化ΔVが650mV以上
<機能層の低温シャットダウン特性>
 まず、調製したセパレータについて、透気抵抗度(電解液浸漬前の透気抵抗度)をJIS P8117に従って測定した。その後、このセパレータを電解液中に浸漬させ、90℃で30分保管した。ここで、電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとビニレンカーボネートの混合溶媒(エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート/ビニレンカーボネート(体積混合比)=68.5/30/1.5;SP値12.7(cal/cm31/2)に、支持電解質としてのLiPF6を溶媒に対して1mol/リットルの濃度で溶かしたものを用いた。
 セパレータを電解液から取り出し、表面に付着した電解液を拭き取った後、30℃で10時間真空乾燥させた。その後、このセパレータの透気抵抗度(電解液浸漬後の透気抵抗度)をJIS P8117に従って測定した。そして、透気抵抗度上昇率ΔA(%)=(電解液浸漬後の透気抵抗度)÷(電解液浸漬前の透気抵抗度)×100を算出し、下記の基準で評価した。この透気抵抗度上昇率ΔAの値が大きいほど、機能層の低温シャットダウン特性に優れていることを示す。
 A:透気抵抗度上昇率ΔAが500%以上
 B:透気抵抗度上昇率ΔAが200%以上500%未満
 C:透気抵抗度上昇率ΔAが100%以上200%未満
 D:透気抵抗度上昇率ΔAが100%未満
(実施例1)
<粒子状重合体の調製>
 攪拌機付き5MPa耐圧容器に、コア部形成用として、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチル35部およびアクリル酸ブチル30部、酸基含有単量体としてのメタクリル酸4部、架橋性単量体としてのエチレンジメタクリレート1部;乳化剤としての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、並びに、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した。その後、60℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になるまで重合を継続させて、コア部を構成する粒子状の重合体を含む水分散液を得た。
 この水分散液に、シェル部形成用として、芳香族ビニル単量体としてのスチレン28部、および酸基含有単量体としてのメタクリル酸2部を連続添加し、70℃に加温して重合を継続した。重合転化率が96%になった時点で、冷却して反応を停止して、コア部の外表面が部分的にシェル部で覆われたコアシェル構造を有する粒子状重合体を含む水分散液を調製した。
 なお、得られた粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、0.45μmであった。
 そして、得られた粒子状重合体のコアシェル比率および被覆率を評価した。結果を表1に示す。
<機能層用結着材の調製>
 撹拌機を備えた反応器に、イオン交換水70部、乳化剤としての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、および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、分散剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5部、および、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのアクリル酸ブチル95部、アクリロニトリル2部、メタクリル酸2部、N-メチロールアクリルアミド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、更に70℃で3時間撹拌して反応を終了し、機能層用結着材を含む水分散液を調製した。
 なお、得られた機能層用結着材の体積平均粒子径D50は0.36μm、ガラス転移温度は-40℃であった。
<非水系二次電池機能層用組成物の調製>
 前記のコアシェル構造を有する粒子状重合体を含む水分散液を固形分相当で100部に対し、前記の機能層用結着材を含む水分散液を固形分相当で14部、濡れ剤としてのエチレンオキサイド-プロピレンオキサイド共重合体(固形分濃度70質量%、重合比:5/5(質量比))を固形分相当で2部、および1,2-ベンゾイソチアゾリン-3-オン(固形分濃度5.0質量%)を固形分相当で0.0005部混合し、更にイオン交換水を固形分濃度が15質量%になるように混合し、スラリー状の非水系二次電池機能層用組成物を調製した。
<セパレータの調製>
 ポリエチレン製の多孔基材(厚み16μm、ガーレー値210s/100cc)をセパレータ基材として用意した。用意したセパレータ基材の両面の上に、前記機能層用組成物をスプレーコート法により塗布し、50℃で1分間乾燥させた。これにより、1層当たりの厚みが1μmの機能層をセパレータ基材上に形成して、セパレータ基材の両面に機能層を形成してなるセパレータ(機能層付きセパレータ基材)を調製した。
 そして、得られたセパレータの耐ブロッキング性および低温シャットダウン特性を評価した。結果を表1に示す。
<負極基材の調製>
 攪拌機付き5MPa耐圧容器に、1,3-ブタジエン33.5部、イタコン酸3.5部、スチレン62部、2-ヒドロキシエチルアクリレート1部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4部、イオン交換水150部および重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、50℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状結着材(SBR)を含む混合物を得た。上記粒子状結着材を含む混合物に、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pH8に調整後、加熱減圧蒸留によって前記の混合物から未反応単量体の除去を行った。その後、30℃以下まで冷却し、所望の粒子状結着材を含む水分散液を得た。
 次に、負極活物質としての人造黒鉛(体積平均粒子径D50:15.6μm)100部、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロースナトリウム塩(日本製紙社製「MAC350HC」)の2%水溶液を固形分相当で1部、および、イオン交換水を加えて固形分濃度が68%となるように調整した後、25℃で60分間混合して、混合液を得た。この混合液に、イオン交換水を加えて固形分濃度が62%となるように調整した後、更に25℃で15分間混合した。次いで、この混合液に、上記の粒子状結着材を含む水分散液を固形分相当で1.5部入れ、更にイオン交換水を加えて最終固形分濃度が52%となるように調整し、更に10分間混合した。これを減圧下で脱泡処理して、流動性の良い二次電池負極用スラリー組成物を得た。
 そして、前記二次電池負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmの銅箔上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、銅箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、プレス前の負極原反を得た。このプレス前の負極原反をロールプレスで圧延して、負極合材層の厚みが80μmのプレス後の負極基材を得た。
<正極基材の調製>
 正極活物質としてのLiCoO2(体積平均粒子径D50:12μm)100部、導電材としてアセチレンブラック(電気化学工業社製、製品名「HS-100」)を2部、および、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(クレハ社製、製品名「#7208」)を固形分相当で2部混合し、これにN-メチルピロリドンを加えて全固形分濃度を70%にした。これらをプラネタリーミキサーにより混合し、二次電池正極用スラリー組成物を得た。
 そして、前記二次電池正極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、アルミニウム箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、プレス前の正極原反を得た。このプレス前の正極原反をロールプレスで圧延して、正極合材層の厚みが80μmのプレス後の正極基材を得た。
<電極基材およびセパレータ基材を備える積層体の調製>
 前述のようにして得られた正極基材、負極基材、およびセパレータを、それぞれ、直径13mm、14mm、および18mmの円形に切り抜き、円形の正極基材、円形の負極基材、および円形のセパレータを得た。次いで、円形のセパレータの片面に、円形の正極基材の正極合材層側の面を沿わせた後、温度80℃、圧力0.5MPaで10秒間、加熱プレス処理を施して、正極基材をセパレータに圧着して、正極基材およびセパレータ基材を備える積層体を調製した。更に、別の円形のセパレータの片面に、円形の負極基材の負極合材層側の面を沿わせた後、温度70℃、圧力0.5MPaで10秒間、加熱プレス処理を施して、負極基材をセパレータに圧着して、負極基材およびセパレータ基材を備える積層体を調製した。
 そして、得られた電極基材(正極基材または負極基材)およびセパレータ基材を備える積層体を用い、電解液浸漬前および電解液浸漬後の電極基材とセパレータ基材との接着性を評価した。結果を表1に示す。
<非水系二次電池の製造>
 上記で得られた正極基材を49cm×5cmに切り出した。次いで、上記で得られたセパレータを55cm×5.5cmに切り出し、これを、切り出した正極基材の正極合材層上に配置した。更に、上記で得られた負極基材を50cm×5.2cmに切り出し、これを、前記セパレータの正極基材が配置された側とは反対側の面上に、負極合材層側の表面がセパレータに向かい合うよう配置した。その後、これを10MPa、70℃で2分間、加熱プレスした。これを捲回機によって捲回し、捲回体を得た。この捲回体を70℃、0.5MPaで更にプレスし、扁平体とした。この扁平体を電池の外装としてのアルミニウム包材外装で包み、電解液(溶媒:エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート/ビニレンカーボネート(体積混合比)=68.5/30/1.5、支持電解質:濃度1MのLiPF6)を空気が残らないように注入した。更に、アルミニウム包材の開口を密封するために、150℃のヒートシールをしてアルミニウム外装を閉口した。これにより、放電容量800mAhのプレス前捲回型リチウムイオン二次電池を製造した。更に、プレス前捲回型リチウムイオン二次電池を90℃、0.5MPaでプレスし、非水系二次電池としての捲回型リチウムイオン二次電池を製造した。製造したリチウムイオン二次電池について、高温サイクル特性および低温出力特性を評価した。結果を表1に示す。
(実施例2~5)
 コア部を構成する重合体の調製時に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチルおよびアクリル酸ブチルの配合量を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、コアシェル構造を有する粒子状重合体、機能層用結着材、非水系二次電池機能層用組成物、セパレータ、負極基材、正極基材、電極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに非水系二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例6,7)
 コア部を構成する重合体の調製時に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのアクリル酸ブチル、および架橋性単量体としてのエチレンジメタクリレートの配合量を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、コアシェル構造を有する粒子状重合体、機能層用結着材、非水系二次電池機能層用組成物、セパレータ、負極基材、正極基材、電極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに非水系二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例8)
 コア部を構成する重合体の調製時に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチルおよびアクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸単量体としてのメタクリル酸、並びに架橋性単量体としてのエチレンジメタクリレートの配合量を表1に示すように変更し、且つ、(メタ)アクリル酸エステル単量体としての2-エチルヘキシルアクリレートを表1に示す量だけ配合した以外は、実施例1と同様にして、コアシェル構造を有する粒子状重合体、機能層用結着材、非水系二次電池機能層用組成物、セパレータ、負極基材、正極基材、電極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに非水系二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例9,10)
 コアシェル構造を有する粒子状重合体を含む水分散液の調製時に、連続添加する芳香族ビニル単量体としてのスチレンおよび酸基含有単量体としてのメタクリル酸の量を表1に示すように変更し、更に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としての2-エチルヘキシルアクリレートおよび架橋性単量体としてのエチレンジメタクリレートを表1に示すような量で連続添加した以外は、実施例1と同様にして、コアシェル構造を有する粒子状重合体、機能層用結着材、非水系二次電池機能層用組成物、セパレータ、負極基材、正極基材、電極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに非水系二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例11,12)
 コアシェル構造を有する粒子状重合体を含む水分散液の調製時に、連続添加する芳香族ビニル単量体としてのスチレンの量を表1に示すように変更し、酸基含有単量体としてのメタクリル酸をメタクリル酸メチルに替えて、その量を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、コアシェル構造を有する粒子状重合体、機能層用結着材、非水系二次電池機能層用組成物、セパレータ、負極基材、正極基材、電極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに非水系二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例13)
 コアシェル構造を有する粒子状重合体を含む水分散液の調製時に、連続添加する芳香族ビニル単量体としてのスチレンおよび酸基含有単量体としてのメタクリル酸の量を表1に示すように変更し、且つ、機能層を形成することなくセパレータ基材をそのまま使用し、負極、正極、電極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに非水系二次電池を、以下の通りに作製した以外は、実施例1と同様にして、コアシェル構造を有する粒子状重合体、機能層用結着材、非水系二次電池機能層用組成物、電極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに非水系二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
<負極の調製>
 実施例1と同様にして、負極基材を得た。得られた負極基材の負極合材層側の面上に、前記機能層用組成物をスプレーコート法により塗布し、50℃で1分間乾燥させた。これにより、厚みが1μmの機能層を負極基材の負極合材層側の面上に形成して、負極(機能層付き負極基材)を調製した。
 そして、得られた負極の耐ブロッキング性を評価した。結果を表1に示す。
<正極の調製>
 実施例1と同様にして、正極基材を得た。得られた正極基材の正極合材層側の面上に、前記機能層用組成物をスプレーコート法により塗布し、50℃で1分間乾燥させた。これにより、厚みが1μmの機能層を正極基材の正極合材層側の面上に形成して、正極(機能層付き正極基材)を調製した。
<電極基材およびセパレータ基材を備える積層体の調製>
 前述のようにして得られた正極、負極、およびセパレータ基材を、それぞれ、直径13mm、14mm、および18mmの円形に切り抜き、円形の正極、円形の負極、および円形のセパレータ基材を得た。次いで、円形のセパレータ基材の片面に、円形の正極の機能層側の面を沿わせた後、温度80℃、圧力0.5MPaで10秒間、加熱プレス処理を施して、正極をセパレータ基材に圧着して、正極基材およびセパレータ基材を備える積層体を調製した。更に、別の円形のセパレータ基材の片面に、円形の負極の機能層側の面を沿わせた後、温度80℃、圧力0.5MPaで10秒間、加熱プレス処理を施して、負極をセパレータ基材に圧着して、負極基材およびセパレータ基材を備える積層体を調製した。
 そして、得られた電極基材(正極基材または負極基材)およびセパレータ基材を備える積層体を用い、電解液浸漬前および電解液浸漬後の電極基材とセパレータ基材との接着性を評価した。結果を表1に示す。
<非水系二次電池の製造>
 上記で得られた正極を49cm×5cmに切り出した。次いで、セパレータ基材を55cm×5.5cmに切り出し、これを、切り出した正極の機能層上に配置した。更に、上記で得られた負極を50cm×5.2cmに切り出し、これを、前記セパレータ基材の正極が配置された側とは反対側の面上に、機能層側の表面がセパレータ基材に向かい合うよう配置した。その後、これを10MPa、70℃で2分間、加熱プレスした。これを捲回機によって捲回し、捲回体を得た。この捲回体を70℃、0.5MPaで更にプレスし、扁平体とした。この扁平体を電池の外装としてのアルミニウム包材外装で包み、電解液(溶媒:エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート/ビニレンカーボネート(体積混合比)=68.5/30/1.5、支持電解質:濃度1MのLiPF6)を空気が残らないように注入した。更に、アルミニウム包材の開口を密封するために、150℃のヒートシールをしてアルミニウム外装を閉口した。これにより、放電容量800mAhのプレス前捲回型リチウムイオン二次電池を製造した。更に、プレス前捲回型リチウムイオン二次電池を90℃、0.5MPaでプレスし、非水系二次電池としての捲回型リチウムイオン二次電池を製造した。製造したリチウムイオン二次電池について、高温サイクル特性および低温出力特性を評価した。結果を表1に示す。
(比較例1)
 コア部を構成する重合体の調製時に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチルおよびアクリル酸ブチルの配合量、並びに架橋性単量体としてのエチレンジメタクリレートの配合量を表1に示すように変更し、更に、コアシェル構造を有する粒子状重合体を含む水分散液の調製時に、連続添加する芳香族ビニル単量体としてのスチレンおよび酸基含有単量体としてのメタクリル酸の量を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、コアシェル構造を有する粒子状重合体、機能層用結着材、非水系二次電池機能層用組成物、セパレータ、負極基材、正極基材、電極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに非水系二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例2)
 コア部を構成する重合体の調製時に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチルおよびアクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸単量体としてのメタクリル酸、並びに架橋性単量体としてのエチレンジメタクリレートの配合量を表1に示すように変更し、更に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としての2-エチルヘキシルアクリレートを表1に示す量だけ配合した以外は、比較例1と同様にして、コアシェル構造を有する粒子状重合体、機能層用結着材、非水系二次電池機能層用組成物、セパレータ、負極基材、正極基材、電極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに非水系二次電池を作製した。そして、比較例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例3)
 コア部を構成する重合体の調製時に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチルおよびアクリル酸ブチル、並びに架橋性単量体としてのエチレンジメタクリレートの配合量を表1に示すように変更し、更に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としての2-エチルヘキシルアクリレートを表1に示す量だけ配合した以外は、比較例1と同様にして、コアシェル構造を有する粒子状重合体、機能層用結着材、非水系二次電池機能層用組成物、セパレータ、負極基材、正極基材、電極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに非水系二次電池を作製した。そして、比較例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例4)
 コアシェル構造を有する粒子状重合体を含む水分散液の調製時に、連続添加する芳香族ビニル単量体としてのスチレンおよび酸基含有単量体としてのメタクリル酸の量を表1に示すように変更し、更に、架橋性単量体としてのエチレンジメタクリレートを表1に示すような量で連続添加した以外は、実施例1と同様にして、コアシェル構造を有する粒子状重合体、機能層用結着材、非水系二次電池機能層用組成物、セパレータ、負極基材、正極基材、電極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに非水系二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例5)
 コアシェル構造を有する粒子状重合体を含む水分散液の調製時に、連続添加する芳香族ビニル単量体としてのスチレンおよび酸基含有単量体としてのメタクリル酸の量を表1に示すように変更し、更に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としての2-エチルヘキシルアクリレートを表1に示すような量で連続添加した以外は、実施例1と同様にして、コアシェル構造を有する粒子状重合体、機能層用結着材、非水系二次電池機能層用組成物、セパレータ、負極基材、正極基材、電極基材およびセパレータ基材を備える積層体、並びに非水系二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1より、所定のコアシェル構造および性状を有する粒子状重合体を含有する組成物を用いた実施例1~13では、電池部材の耐ブロッキング性が高い上、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても機能層に優れた接着性を発揮させることができ、更に、高温サイクル特性、低温出力特性、低温シャットダウン特性などの電池特性が良好な二次電池を得ることができることが分かる。
 また、表1より、粒子状重合体のコア部のガラス転移温度が60℃超で且つ電解液膨潤度が30倍超である比較例1では、電解液浸漬前の電極基材とセパレータ基材との接着性が低い上、十分な低温シャットダウン特性が得られず、また、高温サイクル特性や低温出力特性などの電池特性に優れる二次電池が得られないことが分かる。
 更に、表1より、粒子状重合体のコア部のガラス転移温度が-50℃未満で且つ電解液膨潤度が5倍未満である比較例2では、電池部材の耐ブロッキング性が悪く、また、低温出力特性に優れる二次電池が得られないことが分かる。
 また、表1より、粒子状重合体のコア部の電解液膨潤度が5倍未満である比較例3では、高温サイクル特性や低温出力特性などの電池特性に優れる二次電池が得られないことが分かる。
 更に、表1より、粒子状重合体のシェル部の電解液膨潤度が4倍超である比較例4では、電解液浸漬後の電極基材とセパレータ基材との接着性が低く、高温サイクル特性、低温出力特性などの電池特性に優れる二次電池が得られないことが分かる。また、比較例4では、電解液浸漬後の電極基材とセパレータ基材との接着性が低い上、十分な低温シャットダウン特性が得られていないことも分かる。
 そして、表1より、粒子状重合体のシェル部のガラス転移温度が50℃未満である比較例5では、電池部材の耐ブロッキング性が悪いことが分かる。
 本発明によれば、電池部材に高い耐ブロッキング性をもたらすことができる上、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても優れた接着性を発揮させることができる非水系二次電池用機能層を形成可能な非水系二次電池機能層用組成物を提供することができる。
 また、本発明によれば、電池部材に高い耐ブロッキング性をもたらすことができる上、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいても優れた接着性を発揮させることができる非水系二次電池用機能層付き基材を提供することができる。
 更に、本発明によれば、機能層を介してセパレータ基材と電極基材とを接着してなる非水系二次電池用積層体であって、電解液への浸漬前および浸漬後のいずれにおいてもセパレータ基材と電極基材とが機能層を介して強固に接着される非水系二次電池用積層体の製造方法を提供することができる。
 また、本発明によれば、高温サイクル特性や低温出力特性などの電池特性に優れる非水系二次電池を提供することができる。
 100 粒子状重合体
 110 コア部
 110S コア部の外表面
 120 シェル部

Claims (7)

  1.  粒子状重合体を含有する非水系二次電池機能層用組成物であって、
     前記粒子状重合体は、コア部と、前記コア部の外表面を部分的に覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有しており、
     前記コア部は、ガラス転移温度が-50℃以上60℃以下で且つ電解液膨潤度が5倍以上30倍以下の重合体からなり、
     前記シェル部は、ガラス転移温度が50℃以上200℃以下で且つ電解液膨潤度が1倍超4倍以下の重合体からなる、非水系二次電池機能層用組成物。
  2.  前記粒子状重合体は、前記コア部を構成する重合体のガラス転移温度が前記シェル部を構成する重合体のガラス転移温度よりも低い、請求項1に記載の非水系二次電池機能層用組成物。
  3.  基材と、前記基材上に形成される機能層とを備え、
     前記機能層は、請求項1または2に記載の非水系二次電池機能層用組成物を用いてなる、非水系二次電池用機能層付き基材。
  4.  前記基材が、セパレータ基材または電極基材である、請求項3に記載の非水系二次電池用機能層付き基材。
  5.  セパレータ基材と、機能層と、電極基材とが積層された非水系二次電池用積層体の製造方法であって、
     前記機能層は、請求項1または2に記載の非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成されており、
     前記機能層を介して前記セパレータ基材と前記電極基材とを積層する工程と、
     前記機能層を加熱し、積層した前記セパレータ基材と前記電極基材とを前記機能層を介して接着する工程と、
    を含む、非水系二次電池用積層体の製造方法。
  6.  前記粒子状重合体は、前記コア部を構成する重合体のガラス転移温度が前記シェル部を構成する重合体のガラス転移温度よりも低く、
     前記機能層を加熱する温度が、前記粒子状重合体のコア部を構成する重合体のガラス転移温度以上、且つ、前記粒子状重合体のシェル部を構成する重合体のガラス転移温度未満である、請求項5に記載の非水系二次電池用積層体の製造方法。
  7.  請求項5または6に記載の非水系二次電池用積層体の製造方法により製造される非水系二次電池用積層体を備える、非水系二次電池。
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