WO2020175025A1 - 非水系二次電池機能層用スラリー組成物、非水系二次電池用セパレータおよび非水系二次電池 - Google Patents

非水系二次電池機能層用スラリー組成物、非水系二次電池用セパレータおよび非水系二次電池 Download PDF

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一輝 浅井
慶一朗 田中
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Definitions

  • Non-aqueous secondary battery functional layer slurry _ composition Non-aqueous secondary battery separator, and non-aqueous secondary battery
  • the present invention relates to a slurry composition for a non-aqueous secondary battery functional layer, a separator 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 battery”) are small and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged. It is possible and has a wide range of uses.
  • the 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. Then, on the surface of the electrode and/or the separator, a porous film layer for improving heat resistance and strength, an adhesive layer for the purpose of improving the adhesiveness between battery members, etc. May be referred to as a "functional layer”.
  • an electrode formed by further forming a functional layer on an electrode base material having an electrode mixture layer formed on a collector or a separator formed by forming a functional layer on a separator base material is used. It is used as a battery member.
  • a slurry-like composition slurry containing a particulate polymer containing a (meth)acrylonitrile monomer unit and a crosslinkable monomer unit at a predetermined ratio, respectively, and a binder.
  • the composition is used to form an adhesive layer.
  • the particulate polymer is Consists of a core part made of a polymer with excellent conductivity and a shell part made of a polymer with excellent adhesion in the electrolytic solution. ⁇ 02020/175025 2 ( ⁇ 171?2020/003946
  • Patent Document 1 International Publication No. 2 0 1 7/0 9 4 2 5 2
  • the assembled secondary battery is usually subjected to a treatment (aging treatment) of storing the battery at a predetermined temperature for a predetermined time after charging.
  • a treatment for example, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, oxygen
  • gas for example, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, oxygen
  • Such gas should be stored in the secondary battery as much as possible. It is required not to remain. Therefore, in order to discharge the gas generated in the aging treatment to the outside of the secondary battery, an operation (a degassing operation) of partially opening the battery container of the secondary battery after the aging treatment has been performed.
  • the above-mentioned conventional technique is capable of exhibiting excellent adhesiveness to the functional layer after electrolytic solution immersion and sufficient battery characteristics (particularly rate characteristics and cycle characteristics) required for the secondary battery. Not only was it ensured, but the amount of gas remaining inside the secondary battery was required to be reduced.
  • the present invention makes it possible to reduce the amount of gas remaining inside the secondary battery while emitting excellent rate characteristics and cycle characteristics to the secondary battery, and to improve the adhesiveness after immersing the electrolyte solution.
  • An object of the present invention is to provide a slurry composition for a functional layer of a non-aqueous secondary battery capable of forming a functional layer excellent in heat resistance.
  • the present invention enables the secondary battery to exhibit excellent rate characteristics and cycle characteristics while reducing the amount of gas remaining inside the secondary battery, and ⁇ 02020/175025 3 ⁇ (: 171?2020/003946
  • An object of the present invention is to provide a separator for a non-aqueous secondary battery, which can favorably adhere to an adjacent battery member after being crushed.
  • An object of the present invention is to provide a non-aqueous secondary battery that has excellent rate characteristics and cycle characteristics, and has a reduced amount of gas remaining inside.
  • the present inventor has conducted intensive studies for the purpose of solving the above problems, and paid attention to the properties of a particulate polymer having a core-shell structure, which is used for forming a functional layer. If the glass transition temperature of the particulate polymer having a core-shell structure is a predetermined value or higher and the amount of surface acid is within a predetermined range, a slurry composition containing the particulate polymer is used to perform electrolysis. By forming a functional layer capable of exhibiting excellent adhesiveness after immersion in liquid, the functional layer improves the rate characteristics and cycle characteristics of the secondary battery, and improves the internal properties of the secondary battery. The inventors have found that it is possible to reduce the amount of residual gas (hereinafter, also referred to as “residual gas amount”), and have completed the present invention.
  • residual gas amount residual gas
  • a slurry composition for a non-aqueous secondary battery functional layer of the present invention comprises a particulate polymer and a solvent.
  • a slurry composition for a non-aqueous secondary battery functional layer comprising: a particulate polymer having a core-shell structure including a core part and a shell part covering at least a part of an outer surface of the core part;
  • the particulate polymer has a glass transition temperature of 20°° or more and a surface acid amount of ⁇ . 5 is 0 ⁇ / 9 hereinafter, characterized in that.
  • the functional layer formed by using the slurry composition containing the particulate polymer having the core-shell structure, the glass transition temperature of which is equal to or higher than the above value, and the surface acid amount of which is within the above range is It can exhibit excellent adhesiveness after immersing.
  • the battery member having the functional layer is used for manufacturing a secondary battery, the residual gas amount can be reduced while improving the rate characteristics and cycle characteristics of the secondary battery.
  • the “glass transition temperature” can be measured by using the measuring method described in the examples of the present specification.
  • the “amount of surface acid” means the amount of acid existing on the surface portion of the polymer, and means the amount of acid per solid content 19 of the polymer. Then, the amount of surface acid can be measured using the measuring method described in the examples of the present specification.
  • the particulate polymer has a swelling degree when soaked in a measuring electrolyte solution for 72 hours, on a mass basis. It is preferably 1.0 times or more and 4.0 times or less, and the degree of swelling when immersed in the measurement electrolyte for 240 hours is 8.0 times or more and 20 times or less on a mass basis.
  • _ ⁇ 6 is a solution that was dissolved at a concentration of 1 ⁇ / rate torr.
  • the degree of swelling after immersing for 72 hours in the above-mentioned predetermined electrolyte for measurement (hereinafter sometimes referred to as “electrolyte swelling degree (72 hours)”) and immersing for 240 hours If the value of the swelling degree at that time (hereinafter, also referred to as “electrolyte swelling degree (240 hours)”) is within the above range, the adhesiveness of the functional layer after immersion in the electrolyte is It is possible to further reduce the residual gas amount while further improving the rate characteristic and the cycle characteristic of the secondary battery. In addition, the storage characteristics of the secondary battery can be improved.
  • the “swelling degree” means the degree of swelling (mass basis) after being immersed in the above-mentioned predetermined measuring electrolyte solution for a predetermined time, and specifically, the implementation of the present specification. It can be measured using the measuring method described in the examples.
  • the core portion contains an aromatic monovinyl monomer unit in a proportion of 30% by mass or more and less than 85% by mass. It is preferable that the shell portion is made of a polymer, and the shell portion is made of a polymer containing the aromatic monovinyl monomer unit in a proportion of 85% by mass or more and 100% by mass or less.
  • Aromatic monovinyl content in the core polymer and shell polymer ⁇ 02020/175025 5 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the ratio of the body units is within the above-mentioned ranges, for example, it is possible to prevent the battery members from sticking to each other when storing and transporting the battery member including the functional layer in a rolled-up state (that is, (The blocking property can be enhanced), and the adhesive property of the functional layer after the electrolytic solution immersion can be further improved.
  • “containing a monomer unit” means that “a polymer obtained using the monomer contains a repeating unit derived from a monomer”.
  • the “content ratio (mass %)” of each monomer unit (each repeating unit) contained in the polymer is ] 1 to 1-1 ⁇ /
  • the slurry composition for a non-aqueous secondary battery functional layer of the present invention further comprises a functional layer binder, and the functional layer binder has a glass transition temperature of less than 20 ° ⁇ . And are preferred. If the slurry composition further contains a binder for a functional layer made of a polymer having a glass transition temperature lower than the above value, the adhesiveness of the functional layer after the electrolytic solution immersion is further improved, The rate characteristic of the secondary battery can be further improved.
  • the functional layer binder is made of a polymer containing an aromatic monovinyl monomer unit. If a polymer containing aromatic monovinyl monomer units is used as the binder for the functional layer, the adhesion of the functional layer after electrolytic solution immersion and the rate characteristics and cycle characteristics of the secondary battery are improved in a well-balanced manner. Can be made.
  • a separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention comprises a separator base material and any of the above-mentioned non-aqueous batteries. And a functional layer formed using the slurry composition for a secondary battery functional layer.
  • the separator including the separator base material and the functional layer formed of any of the above-mentioned slurry compositions is used for a battery member (for example, an electrode) that is adjacent to the separator after the electrolytic solution is immersed through the functional layer. Can be attached well. If the battery member is used to manufacture a secondary battery, the residual gas amount is reduced while improving the rate characteristic and cycle characteristic of the secondary battery. ⁇ 02020/175025 6 ⁇ (: 171-12020/003946
  • separator base material a separator base material including a porous membrane layer containing non-conductive particles and a binder may be used.
  • the present invention has an object to advantageously solve the above problems, and a non-aqueous secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolytic solution, and the separator Is any of the separators for non-aqueous secondary batteries described above.
  • the secondary battery including any of the above-described separators has excellent rate characteristics and cycle characteristics, and has a small amount of residual gas.
  • a slurry composition for a non-aqueous secondary battery functional layer capable of forming an excellent functional layer can be provided.
  • the secondary battery can exhibit excellent rate characteristics and cycle characteristics, while reducing the amount of gas remaining inside the secondary battery, and with the adjacent battery member after immersion in the electrolytic solution. It is possible to provide a separator for a non-aqueous secondary battery that can adhere well.
  • non-aqueous secondary battery that is excellent in rate characteristics and cycle characteristics and has a reduced amount of gas remaining inside.
  • Fig. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an example of a particulate polymer contained in a slurry composition for a non-aqueous secondary battery functional layer.
  • FIG. 2 A graph showing the amount of added hydrochloric acid electrical conductivity curve created when calculating the surface acid amount of the polymer.
  • the slurry composition for a non-aqueous secondary battery functional layer of the present invention is used as a material for preparing a functional layer included in a battery member such as a separator or an electrode.
  • the non-aqueous secondary battery separator of the present invention includes a functional layer formed using the non-aqueous secondary battery functional layer slurry composition of the present invention.
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention includes the non-aqueous secondary battery separator of the present invention.
  • the slurry composition for a non-aqueous secondary battery functional layer of the present invention contains a particulate polymer and a solvent, and may optionally further contain a functional layer binder and other components.
  • the particulate polymer contained in the slurry composition of the present invention has a core-shell structure, a glass transition temperature of 20 ° ⁇ or higher, and a surface acid amount of 0.05 ⁇ 1 111 ⁇ ⁇ . It is characterized in that it is not less than / 9 and not more than 0.5 0.5 1 111 ⁇ / 9.
  • the slurry composition of the present invention has a core-shell structure, a glass transition temperature of 20 ° ⁇ or more, and a surface acid amount of ⁇ .
  • the functional layer formed from the slurry composition has excellent adhesiveness after electrolytic solution immersion, and also exhibits excellent rate characteristics and cycle characteristics for secondary batteries. At the same time, the amount of gas remaining inside the secondary battery can be reduced.
  • the particulate polymer has a core-shell structure, a glass transition temperature of 20 ° C. or higher, and a surface acid content of 0.0. It is less than 5 0 1X1 111 0 ⁇ / 9.
  • the particulate polymer is preferably water-insoluble.
  • the polymer is “water-insoluble” means that when the polymer 0.59 is dissolved in water of 109 at a temperature of 25 ° , the insoluble content is 90%. It means that it is more than mass %.
  • 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 part may entirely or partially cover the outer surface of the core part. Even if the outer surface of the core part seems to be completely covered by the shell part from the outside, if the hole that connects the inside and the outside of the shell part is formed, the shell part will be It is a shell part that partially covers the outer surface of the. Therefore, for example, in a particulate polymer having a shell part having pores communicating from the outer surface of the shell part (that is, the peripheral surface of the particulate polymer) to the outer surface of the core part, the shell part is the outer part of the core part. Corresponds to a particulate polymer that partially covers the surface
  • Fig. 1 shows an example of a sectional structure of the particulate polymer in the case where the shell portion partially covers the outer surface of the core portion.
  • the particulate polymer 100 has a core-shell structure including a core portion 110 and a shell portion 120.
  • the core portion 110 is a portion inside the shell portion 120 in the particulate polymer 100.
  • the shell portion 120 is a portion that covers the outer surface 1103 of the core portion 110, and is usually the outermost portion in the particulate polymer 100.
  • the shell part 120 does not cover the entire outer surface 1 10 3 of the core part 1 10 but partially covers the outer surface 1 10 3 of the core part 1 10 ..
  • the particulate polymer may be provided with arbitrary constituents other than the core portion and the shell portion described above, as long as the intended effect is not significantly impaired.
  • 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 is ⁇ 02020/175025 9 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the particulate polymer needs to have a glass transition temperature of 20 ° ⁇ or higher, preferably 30°° or higher, more preferably 40°° or higher, and 54°° or higher. More preferably, it is preferably not more than 150° ⁇ , more preferably not more than 1 30° ⁇ , even more preferably not more than 100° ⁇ . If the glass transition temperature of the particulate polymer is less than 20 ° ⁇ , it is presumed that the particulate polymer is easily melted by heat and forms a film inside the secondary battery, but the internal resistance increases and The rate characteristics of the secondary battery cannot be secured. In addition, the blocking resistance of the battery member provided with the functional layer is also reduced.
  • the glass transition temperature of the particulate polymer is 150 ° C. or less, the deformability of the particulate polymer during pressing when manufacturing a secondary battery is sufficiently secured, so that the electrolytic solution immersion It is possible to further improve the adhesiveness of the functional layer later.
  • the glass transition temperature of the particulate polymer can be adjusted, for example, by changing the type and ratio of the monomers used for preparing the particulate polymer. More specifically, the glass transition temperature of the particulate polymer can be increased by increasing the proportion of the aromatic monovinyl monomer used for preparing the particulate polymer.
  • Particulate polymer the amount of surface acid, ⁇ . 05_Rei_1_rei_1_rei 1/9 or more ⁇ .
  • the surface acid content of the particulate polymer is 0.0 It is presumed that the above-mentioned causes the polarity of the surface of the particulate polymer to increase and the interaction between the particulate polymer and the gas with low polarity generated during the aging treatment to decrease. Hard to stay in the gap between separator and electrode (eg functional layer). Therefore, ⁇ 02020/175025 10 boxes (: 171?2020/003946
  • the amount of residual gas in the secondary battery can be reduced through the degassing operation.
  • the surface acid amount of the particulate polymer is less than 0.050/1/9, the residual gas amount of the secondary battery cannot be sufficiently reduced.
  • the surface acid content of the particulate polymer was ⁇ . It is speculated that the particulate polymer increases the amount of water introduced into the secondary battery, but the cycle characteristics of the secondary battery deteriorate.
  • the surface acid amount of the particulate polymer can be adjusted, for example, by changing the type and ratio of the monomers used for preparing the particulate polymer. More specifically, the proportion of the acidic group-containing monomer used in the preparation of the particulate polymer is increased, or a monomer having a plurality of acidic groups such as itaconic acid is used as the acidic group-containing monomer.
  • the amount of surface acid of the particulate polymer can be increased by increasing the amount. Further, the amount of surface acid of the particulate polymer can be increased by increasing the proportion of the nitrile group-containing monomer used for preparing the particulate polymer (particularly, the polymer of the shell part).
  • the particulate polymer has a swelling degree when soaked in a predetermined measuring electrolyte solution for 72 hours, preferably 1.0 times or more, more preferably 1.5 times or more, It is more preferably 2.0 times or more, particularly preferably 2.4 times or more, preferably 4.0 times or less, more preferably 3.5 times or less, and 3.0. It is more preferable that the amount is not more than double.
  • the degree of electrolytic solution swelling (72 hours) of the particulate polymer is 1.0 times or more, the affinity with the electrolytic solution is sufficiently secured, and the rate characteristics of the secondary battery can be further improved.
  • the degree of swelling of the particulate polymer in the electrolytic solution 72 hours is 4.0 times or less, the particulate polymer may be eluted into the electrolytic solution and the particle shape may be excessively impaired. It is possible to further reduce the amount of residual gas in the secondary battery while further improving the adhesiveness of the functional layer after immersion in the electrolytic solution.
  • the degree of swelling of the particulate polymer when it is immersed in a predetermined measuring electrolyte for 240 hours is preferably 8.0 times or more, and more preferably 10 times or more. ⁇ 0 2020/1750 25 1 1 ⁇ (: 171? 2020 /003946
  • the degree of swelling of the particulate polymer in the electrolyte solution (240 hours) is 8.0 times or more, the electrolyte retention capacity of the particulate polymer is increased, and the storage characteristics of the secondary battery can be improved. ..
  • the degree of swelling of the electrolyte (240 hours) is 20 times or less, film formation due to excessive swelling of the particulate polymer is suppressed, and the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved. it can.
  • the degree of swelling of the particulate polymer in the electrolytic solution can be adjusted by, for example, changing the type and proportion of the monomer used in the preparation of the particulate polymer. More specifically, the degree of swelling of the particulate polymer in the electrolytic solution can be reduced by increasing the proportion of the crosslinkable monomer used in the preparation of the particulate polymer. Further, the use of a monomer having a solubility parameter (relatively large) different from that of the electrolytic solution can also reduce the electrolytic solution swelling degree of the particulate polymer.
  • the volume average particle diameter of the particulate polymer is preferably 0.10 or more, more preferably 0.4051 or more, and further preferably 0.60! or more. It is particularly preferable that it is 0.70 or more, preferably 10 or less, more preferably 3.0 or less, and further preferably 2.0 or less. If the volume average particle size of the particulate polymer is 0.10 or more, it is presumed that it is easy to secure a minute gap in the functional layer, but it is possible to further reduce the amount of residual gas in the secondary battery. .. On the other hand, when the volume average particle diameter of the particulate polymer is 10 or less, the adhesiveness of the functional layer after immersion in the electrolytic solution can be further improved.
  • the “volume average particle diameter” can be measured using the method described in the examples of the present specification. Further, the volume average particle diameter of the particulate polymer may be changed, for example, by changing the kind and ratio of the monomer used for the preparation of the particulate polymer, and/or the polymerization conditions of the particulate polymer (for example, of the emulsifier). It can be adjusted by changing the amount used. ⁇ 02020/175025 12 ((171?2020/003946
  • the particulate polymer is not particularly limited in composition of the core part and the shell part as long as it has the above-mentioned core-shell structure and has the above-mentioned glass transition temperature and surface acid amount.
  • the compositions of the polymer forming the core portion and the polymer forming the shell portion will be described below with reference to examples.
  • the repeating unit contained in the polymer forming the core part is not particularly limited, but preferably an aromatic monovinyl monomer unit, an acidic group-containing monomer unit, and a crosslinkable monomer unit.
  • the polymer of the core part may contain only one type of monomer unit (repeating unit), or may contain a plurality of types.
  • aromatic monovinyl monomer capable of forming the aromatic monovinyl monomer unit of the core polymer examples include styrene, styrenesulfonic acid and salts thereof (for example, sodium styrenesulfonate, etc.), ⁇ _methylstyrene, Vinyl Toluene, 4— Butoxy) Examples include styrene. They are,
  • One kind may be used alone, or plural kinds may be used in combination. And, of these, styrene is preferable.
  • the ratio of the aromatic monovinyl monomer unit contained in the polymer of the core part is 30% by mass or more, based on 100% by mass of all the repeating units contained in the polymer of the core part. Is more preferable, 40% by mass or more is more preferable, less than 85% by mass is preferable, and 75% by mass or less is more preferable.
  • the proportion of the aromatic monovinyl monomer units in the polymer of the core part is 30% by mass or more, the glass transition temperature of the polymer of the core part is increased, and the blocking resistance of the battery member provided with the functional layer is increased. Can be improved.
  • the ratio of the aromatic monovinyl monomer unit in the core polymer is less than 85% by mass, the deformability of the particulate polymer at the time of pressing when manufacturing a secondary battery, etc. Is sufficiently secured, it is possible to further improve the adhesiveness of the functional layer after the electrolytic solution immersion. ⁇ 02020/175025 13 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the ratio of the aromatic monovinyl monomer unit contained in the polymer of the core part is contained in the particulate polymer (that is, the total of the polymer of the core part and the polymer of the shell part).
  • the total repeating unit is 100% by mass, preferably 20% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, and 60% by mass. It is preferably at most 50% by mass, more preferably at most 50% by mass, still more preferably at most 40% by mass.
  • the proportion of the aromatic monovinyl monomer unit in the core portion in the particulate polymer is 20% by mass or more, the blocking resistance of the battery member including the functional layer can be improved.
  • the ratio of the aromatic monovinyl monomer unit in the core portion of the particulate polymer is 60% by mass or less, the deformation of the particulate polymer at the time of pressing when manufacturing a secondary battery Since the property is sufficiently ensured, the adhesiveness of the functional layer after immersion in the electrolytic solution can be further improved.
  • Examples of the acidic group-containing monomer capable of forming the acidic group-containing monomer unit of the core polymer include a carboxylic acid group-containing monomer, a sulfonic acid group-containing monomer, and a phosphoric acid group-containing monomer.
  • the body etc. can be mentioned. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of multiple types.
  • carboxylic acid group-containing monomer examples include ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and its derivatives, ethylenically unsaturated dicarboxylic acid and its acid anhydrides, and their derivatives.
  • Examples of the ethylenically unsaturated monocarboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid and crotonic acid.
  • Examples of the ethylenically unsaturated monocarboxylic acid derivative include 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, ⁇ -acetoxyacrylic acid, /3-1: (X—Li Roro / 3--Methoxymethacrylic acid, -Examples include diaminoacrylic acid.
  • ethylenically unsaturated dicarboxylic acid examples include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, mesaconic acid and the like.
  • Examples of the acid anhydride of boric acid include maleic anhydride, acrylic acid anhydride, methyl maleic anhydride, dimethyl maleic anhydride and the like.
  • examples of derivatives of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids include methyl maleic acid, dimethyl maleic acid, phenyl maleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, fluoromaleic acid, diphenyl maleate, nonyl maleate, Examples include decyl maleate, dodecyl maleate, octadecyl maleate, and fluoroalkyl maleate.
  • Examples of the sulfonic acid group-containing monomer include vinyl sulfonic acid, methyl vinyl sulfonic acid, (meth)allyl sulfonic acid, (meth)ethyl acrylate 1-2-sulfonate, 2-acrylamido-2-methyl Propane sulfonic acid, 3-allyloxy 2-hydroxypropane sulfonic acid and the like can be mentioned.
  • (meth)allyl means allyl and/or methallyl
  • (meth)acrylic means acrylic and/or methacrylic
  • Examples of the phosphoric acid group-containing monomer include 1-(meth)acryloyloxyethyl phosphate, methyl-2-(meth)acryloyloxyethyl phosphate, and ethyl(meth)acryloyloxyethyl phosphate.
  • (meth)acryloyl means acryloyl and/or methacryloyl.
  • the acidic group-containing monomer a carboxylic acid group-containing monomer is preferable, acrylic acid, methacrylic acid, and itaconic acid are more preferable, and methacrylic acid is still more preferable.
  • the ratio of the acidic group-containing monomer unit contained in the core polymer is 1.0 mass% based on 100% by mass of all repeating units contained in the core polymer. % Or more, more preferably 1.5% by mass or more, preferably 7.0% by mass or less, more preferably 6.0% by mass or less, 5 More preferably, it is not more than 0.0% by mass. If the proportion of the acidic group-containing monomer unit in the core polymer is 1.0 mass% or more, ⁇ 02020/175025 15 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the polarity of the surface of the particulate polymer can be further increased to further reduce the amount of residual gas in the secondary battery.
  • the proportion of the acidic group-containing monomer unit in the polymer of the core part is 7.0% by mass or less, the amount of water introduced into the secondary battery by the particulate polymer is reduced, It is possible to further improve the cycle characteristics of the secondary battery.
  • the ratio of the acidic group-containing monomer unit contained in the polymer of the core part is contained in the particulate polymer (that is, the total of the polymer of the core part and the polymer of the shell part).
  • the total repeating unit is 100% by mass, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, further preferably 1.5% by mass or more, 5 It is preferably 0.0% by mass or less,
  • the proportion of the acidic group-containing monomer unit of the core portion in the particulate polymer is 0.5 mass% or more, the polarity of the particulate polymer surface is further increased to reduce the residual gas amount of the secondary battery. It can be further reduced.
  • the ratio of the acidic group-containing monomer unit of the core portion occupied in the particulate polymer is 5.0% by mass or less, the amount of water brought into the secondary battery by the particulate polymer is reduced. By reducing the amount, the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.
  • the crosslinkable monomer capable of forming the crosslinkable monomer unit of the polymer of the core part is not particularly limited, and examples thereof include a monomer capable of forming a crosslinked structure by polymerization.
  • a monomer having thermal crosslinkability is usually mentioned. More specifically, a crosslinkable monomer having a thermally crosslinkable crosslinkable group and one olephinic double bond per molecule; a crosslinkable monomer having two or more olefinic double bonds per molecule. Examples include monomers.
  • thermally crosslinkable crosslinkable group examples include an epoxy group, a 1 ⁇ 1-methylolamide group, an oxetanyl group, an oxazoline group, and a combination thereof.
  • the epoxy group is more preferable because it is easy to control the crosslinking and the crosslinking density. ⁇ 02020/175025 16 ⁇ (: 171-12020/003946
  • crosslinkable monomer having an epoxy group as a thermally crosslinkable crosslinkable group and having an olefinic double bond vinyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, Unsaturated glycidyl ethers such as butenyl glycidyl ether, ⁇ -allyl phenyl glycidyl ether; 1-Vinylcyclohexene, 1, 2—epoxy 5, 9, 9-Cyclododecagen or other gen or polyol monoepoxide; 3, 4, 4-epoxy 1-butene, 1, 2—epoxy 5—hexene, 1,
  • Alkenyl epoxides such as 2-epoxy _ 9-decene; and glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl crotonate, glycidyl 4- 4-heptenoate, glycidyl sorbet, glycidyl linoleate, glycidyl 4-methyl-3-pentenoate, Examples thereof include glycidyl ester of unsaturated carboxylic acid such as glycidyl ester of 3-cyclohexenecarboxylic acid and glycidyl ester of 4-methyl-3-cyclohexenecarboxylic acid.
  • a crosslinkable monomer having a 1 ⁇ 1 _methylol amide group as a thermally crosslinkable crosslinkable group and having an olefinic double bond 1 ⁇ !_methylol
  • examples thereof include (meth)acrylic amides having a methylol group such as (meth)acrylic amide.
  • crosslinkable monomer having an oxetanyl group as a thermally crosslinkable crosslinkable group and having an olefinic double bond 3 _ ((meth)acryloyloxymethyl) Oxetane, 3-((meth)acryloyloxymethyl) _ 2 -trifluoromethyl oxetane, 3-((meth)acryloyloxy methyl) _ 2 -phenyl oxetane, 2 -((meth)acryloyloxymethyl) oxetane and 2 -((Meth)acryloyloxymethyl) 4-trifluoromethyloxetane.
  • crosslinkable monomer having an oxazoline group as a thermally crosslinkable crosslinkable group and having an olefinic double bond 2-vinyl-2-oxa ⁇ 02020/175025 17 ⁇ (:171?2020/003946
  • examples of the crosslinkable monomer having two or more olefinic double bonds per molecule include allyl (meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, and diethylene glycol di(meth)acrylate.
  • (meth)acrylate means an acrylate and/or a methacrylate.
  • crosslinkable monomer one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination. Of these, crosslinkable monomers having two or more olefinic double bonds per molecule are preferable, ethylene glycol dimethacrylate and allyl methacrylate are more preferable, and ethylene glycol dimethacrylate is even more preferable.
  • the ratio of the crosslinkable monomer unit contained in the polymer of the core portion is 0.05 mass%, with all the repeating units contained in the polymer of the core portion being 100 mass%. It is preferably not less than 0.1% by mass, more preferably not less than 0.1% by mass, more preferably not more than 5.0% by mass, more preferably not more than 4.0% by mass, and 2.0% by mass. The following is more preferable. Polymerization of core ⁇ 0 2020/1750 25 18 ⁇ (: 171? 2020 /003946
  • the proportion of crosslinkable monomer units in the body is within the above range, the degree of electrolytic solution swelling (72 hours) and the degree of electrolytic solution swelling (2400 hours) of the particulate polymer can be well controlled. As a result, it is possible to further improve the adhesiveness of the functional layer after immersion in the electrolytic solution, and the lath characteristics and cycle characteristics of the secondary battery. In addition, the amount of residual gas in the secondary battery can be further reduced and the storage characteristics of the secondary battery can be improved.
  • the ratio of the crosslinkable monomer unit contained in the polymer of the core part is the total amount contained in the particulate polymer (that is, the total of the polymer of the core part and the polymer of the shell part).
  • the repeating unit is 100 mass %, it is preferably 0.01 mass% or more, more preferably 0.05 mass% or more, and preferably 4.0 mass% or less. , 2.0 mass% or less is more preferable, and 1.
  • the ratio of the crosslinkable monomer unit of the core portion in the particulate polymer is within the above range, the degree of swelling of the electrolyte of the particulate polymer (72 hours) and the degree of swelling of the electrolyte (2 4 0 Time) can be well controlled to further improve the adhesiveness of the functional layer after electrolytic solution immersion, and the rate characteristics and cycle characteristics of the secondary battery. In addition, the amount of residual gas in the secondary battery can be further reduced and the storage characteristics of the secondary battery can be improved.
  • the polymer forming the core part may contain in addition to the aromatic monovinyl monomer unit, the acidic group-containing monomer unit, and the crosslinkable monomer unit
  • the (meth)acrylic acid ester monomer unit and the nitrile group-containing monomer unit are not particularly limited.
  • Examples of the (meth)acrylic acid ester monomer capable of forming the (meth)acrylic acid ester monomer unit of the polymer of the core part include methyl acrylate, ethyl acrylate, closed-propyl acrylate, isopropyl acrylate, 11 -Putyl acrylate, _butyl acrylate, isoptyl acrylate, _pentyl acrylate, isopentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl ⁇ 02020/175025 19 ⁇ (: 171-12020/003946
  • Acrylic alkyl esters such as acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, _ tetradecyl acrylate, stearyl acrylate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, _ propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, 11 _ butyl methacrylate, _ butyl Methacrylate, isoptylmethacrylate, _pentylmethacrylate, isopentylmethacrylate, hexylmethacrylate, heptylmethacrylate, octylmethacrylate, 2-ethylhexylmethacrylate, nonylmethacrylate, decylmethacrylate, laurylmethacrylate, slat tetradecylmethacrylate, stearylmethacrylate, glycidylmethacrylate, etc.
  • Alkyl Methacrylate Esters These may be used individually by 1 type and may be used in combination of multiple types. Of these, 2-ethylhexyl acrylate, __butyl acrylate, and ethyl acrylate are preferable, and 2-ethylhexyl acrylate is more preferable.
  • the ratio of the (meth)acrylic acid ester monomer unit contained in the polymer of the core part is 20% with all the repeating units contained in the polymer of the core part being 100% by mass. It is preferably at least mass%, more preferably at least 30 mass%, preferably at most 50 mass%, more preferably at most 40 mass%.
  • the ratio of the (meth)acrylic acid ester monomer unit in the core polymer is within the above range, the flexibility of the particulate polymer is ensured, and the electrolyte swelling of the particulate polymer is ensured.
  • the degree (72 hours) and the degree of electrolyte swelling (240 hours) can be well controlled.
  • the amount of residual gas in the secondary battery can be further reduced and the storage characteristics of the secondary battery can be improved.
  • the ratio of the (meth)acrylic acid ester monomer unit contained in the core polymer is a particulate polymer (that is, the total of the core polymer and the shell polymer). Assuming that 100% by mass of all the repeating units contained in the product, ⁇ 02020/175025 20 units (:171?2020/003946
  • the ratio of the (meth)acrylic acid ester monomer unit of the core portion in the particulate polymer is within the above range, the flexibility of the particulate polymer is ensured, and the electrolysis of the particulate polymer is ensured.
  • the degree of liquid swelling (72 hours) and the degree of electrolyte swelling (240 hours) can be well controlled. Therefore, it is possible to further improve the adhesiveness of the functional layer after immersion in the electrolytic solution and the rate characteristics and cycle characteristics of the secondary battery. In addition, the amount of residual gas in the secondary battery can be further reduced and the storage characteristics of the secondary battery can be improved.
  • Examples of the nitrile group-containing monomer capable of forming the nitrile group-containing monomer unit of the polymer of the core part include: Examples include /3-ethylenically unsaturated nitrile monomers.
  • the /3-ethylenically unsaturated nitrile monomer is not particularly limited as long as it is a /3-ethylenically unsaturated compound having a nitrile group, for example, acrylonitrile; Chloroacrylonitrile, Examples thereof include halogenoacrylonitrile such as bromoacrylonitrile; methacrylonitrile, alkylacrylonitrile such as ethyl acrylate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, acrylonitrile and methacrylonitrile are preferable, and acrylonitrile is more preferable.
  • the ratio of the nitrile group-containing monomer unit contained in the polymer of the core part is 1% by mass, with 100% by mass as the total repeating units contained in the polymer of the core part. Or more, more preferably 5 mass% or more,
  • the ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the polymer of the core part is within the above range, the degree of electrolytic solution swelling (7) of the particulate polymer is ensured while ensuring the strength of the particulate polymer. 2 hours) and the degree of electrolyte swelling (240 hours) can be controlled well. Therefore, it is possible to further improve the adhesiveness of the functional layer after immersion in the electrolytic solution and the rate characteristics and cycle characteristics of the secondary battery. ⁇ 0 2020/175025 21 ⁇ (: 171? 2020 /003946
  • the amount of residual gas in the secondary battery can be further reduced and the storage characteristics of the secondary battery can be improved.
  • the proportion of the nitrile group-containing monomer unit contained in the polymer of the core portion is contained in the particulate polymer (that is, the total of the polymer of the core portion and the polymer of the shell portion). Based on 100 mass% of all repeating units, it is preferably 0.5 mass% or more, more preferably 3 mass% or more, and preferably 15 mass% or less, and 10 mass%. The following is more preferable.
  • the proportion of the nitrile group-containing monomer unit in the core portion in the particulate polymer is within the above range, the degree of electrolytic solution swelling of the particulate polymer (while maintaining the strength of the particulate polymer, 7 2 hours) and the degree of electrolyte swelling (240 hours) can be controlled well. Therefore, it is possible to further improve the adhesiveness of the functional layer after the electrolytic solution immersion and the rate characteristics and cycle characteristics of the secondary battery. In addition, the amount of residual gas in the secondary battery can be further reduced and the storage characteristics of the secondary battery can be improved.
  • the repeating unit contained in the polymer forming the shell portion is not particularly limited, but preferably an aromatic monovinyl monomer unit or an acidic group-containing monomer unit.
  • the polymer of the shell part may contain only one type of monomer unit (repeating unit), or may contain a plurality of types.
  • aromatic monovinyl monomer capable of forming the aromatic monovinyl monomer unit of the polymer of the shell part examples include the same as those described above in the section "Core part". These may be used alone or in combination of two or more. And among these, styrene is preferable.
  • the proportion of the aromatic monovinyl monomer units contained in the polymer of the shell part is 85% by mass based on 100% by mass of all the repeating units contained in the polymer of the shell part. It is preferably not less than the above, more preferably not less than 90% by mass. Percentage of aromatic monovinyl monomer units in the shell polymer ⁇ 02020/175025 22 ⁇ (:171?2020/003946
  • the upper limit of the ratio of aromatic monovinyl monomer units contained in the polymer of the shell part is 100% by mass or less, preferably 99% by mass or less, and 95% by mass. The following is more preferable.
  • the ratio of the aromatic monovinyl monomer unit contained in the polymer of the shell part is contained in the particulate polymer (that is, the total of the polymer of the core part and the polymer of the shell part).
  • the total repeating unit is 100% by mass, preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or more.
  • the proportion of the aromatic monovinyl monomer unit in the shell part in the particulate polymer is 10% by mass or more, the glass transition temperature of the polymer in the shell part is increased and the resistance of the battery member equipped with the functional layer is increased. The blocking property can be improved.
  • the upper limit of the proportion of the aromatic monovinyl monomer unit in the shell portion in the particulate polymer is preferably 40 mass% or less, and more preferably 30 mass% or less.
  • Examples of the acidic group-containing monomer capable of forming the acidic group-containing monomer unit of the polymer of the shell portion include the same as those described above in the section "Core portion". These may be used alone or in combination of two or more. Among these, carboxylic acid group-containing monomers are preferable, acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid are more preferable, and methacrylic acid is further preferable.
  • the proportion of the acidic group-containing monomer unit contained in the polymer of the shell part is 100% by mass of all the repeating units contained in the polymer of the shell part
  • the proportion of the acidic group-containing monomer unit in the polymer of the shell part is 0.1% by mass or more. ⁇ 02020/175025 23 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the polarity of the surface of the particulate polymer can be further enhanced, and the amount of residual gas in the secondary battery can be further reduced.
  • the proportion of the acidic group-containing monomer unit in the polymer of the shell part is 5.0% by mass or less, the amount of water brought into the inner part of the secondary battery by the particulate polymer can be reduced. The cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.
  • the ratio of the acidic group-containing monomer unit contained in the polymer of the shell part is contained in the granular polymer (that is, the total of the polymer of the core part and the polymer of the shell part).
  • the total number of repeating units is 100% by mass, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and preferably 1.0% by mass or less. It is more preferable that the content is 0.6% by mass or less.
  • the particulate polymer when the ratio of the acidic group-containing monomer unit in the shell portion in the particulate polymer is 1.0% by mass or less, the particulate polymer reduces the amount of water brought into the secondary battery. As a result, the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.
  • the polymer forming the shell part is not particularly limited as a monomer unit (other monomer unit) that may be contained in the monomer unit other than the aromatic monovinyl monomer unit and the acidic group-containing monomer unit.
  • examples thereof include the crosslinkable monomer unit, the (meth)acrylic acid ester monomer unit, and the nitrile group-containing monomer unit described above in the section “Core part”. And, of these, it is preferable that the polymer of the shell part contains a nitrile group-containing monomer unit.
  • nitrile group-containing monomer capable of forming the nitrile group-containing monomer unit of the polymer of the shell portion include the same ones as described above in the "core portion". .. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of multiple types. Of these, acrylonitrile and methacrylonitrile are preferable, and acrylonitrile is more preferable. ⁇ 02020/175025 24 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the proportion of the nitrile group-containing monomer unit contained in the polymer of the shell part is 1.0 mass% based on 100 mass% of all the repeating units contained in the polymer of the shell part. % Or more, preferably 3.0% by mass or more, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 7.0% by mass or less.
  • the ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the polymer of the shell part is within the above range, the strength of the particulate polymer is ensured and the degree of swelling of the electrolytic solution of the particulate polymer (7 2 Time), the degree of electrolytic solution swelling (240 hours), and the amount of surface acid can be well controlled. Therefore, it is possible to further improve the adhesiveness of the functional layer after immersion in the electrolytic solution, and the rate characteristics and cycle characteristics of the secondary battery. In addition, the amount of residual gas in the secondary battery can be further reduced and the storage characteristics of the secondary battery can be improved.
  • the ratio of the nitrile group-containing monomer unit contained in the polymer of the shell part is contained in the particulate polymer (that is, the total of the polymer of the core part and the polymer of the shell part). Based on 100 mass% of all repeating units, it is preferably 0.3 mass% or more, more preferably 0.6 mass% or more, and preferably 3.0 mass% or less, 2 More preferably, it is at most 0.0 mass %. If the proportion of the nitrile group-containing monomer unit in the shell portion in the particulate polymer is within the range described above, the strength of the particulate polymer is ensured while the degree of swelling of the particulate polymer in the electrolyte solution is maintained.
  • the above-mentioned particulate polymer having a core-shell structure uses a monomer of the polymer of the core part and a monomer of the polymer of the shell part, and It can be prepared by changing the ratio and polymerizing stepwise.
  • the particulate polymer is a polymer of the previous stage obtained from a polymer of the previous stage. ⁇ 02020/175025 25 ⁇ (: 171?2020/003946
  • an emulsifier may be used in accordance with a conventional method, for example, an anionic surfactant such as sodium dodecylbenzenesulfonate or sodium dodecyl sulfate, a nonionic such as polyoxyethylene nonylphenyl ether, or sorbitan monolaurate. Or a cationic surfactant such as octadecylamine acetate can be used. Further, as the polymerization initiator, for example,
  • An azo compound such as hydrochloride can be used.
  • the monomer forming the core portion and the emulsifier are mixed and emulsion-polymerized at once to obtain a particulate polymer forming the core portion. Further, by polymerizing the monomer forming the shell portion in the presence of the particulate polymer forming the core portion, the above-mentioned particulate polymer having the core-shell structure can be obtained.
  • the monomer forming the polymer of the shell part is divided into a plurality of times.
  • the polymer that forms the shell part is formed into particles, and these particles bond with the core part. By doing so, the shell part that partially covers the core part can be formed.
  • the slurry composition of the present invention comprises, in addition to the particulate polymer having the core-shell structure, a binder for a functional layer formed of a polymer having a glass transition temperature of less than 20°. ⁇ 02020/175025 26 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the functional layer binder is preferably water-insoluble.
  • Functional layer for a binder has a glass transition temperature, 2 0 ° will require an be less than ⁇ , 1 is preferably 5 ° less than ⁇ , and more preferably is 1 2 ° ⁇ less It is preferably at least 400° and more preferably at least 200°.
  • the use of a slurry composition containing a binder for a functional layer having a glass transition temperature of less than 20 ° ⁇ will further improve the adhesion of the functional layer after the electrolytic solution immersion. At the same time, the rate characteristics of the secondary battery can be further improved.
  • the binder for functional layer has a glass transition temperature of 140 ° C. or higher, the storage characteristics of the secondary battery can be improved.
  • the glass transition temperature of the binder for functional layer can be adjusted, for example, by changing the type and ratio of the monomer used for preparing the binder for functional layer. More specifically, the glass transition temperature of the binder for the functional layer can be increased by increasing the proportion of the aromatic monovinyl monomer used for preparing the particulate polymer.
  • the amount of surface acid, 0.0 is preferably 5 ⁇ 1/9 or more, ⁇ . More preferably 0 8_Rei_1_rei_1_rei ⁇ / 9 or more, ⁇ . More preferably 1 0 01 111 0 ⁇ /9 or more, ⁇ . The following is preferable: ⁇ 4,000 ⁇ ! ⁇ ! ⁇ ⁇ ⁇ The following is more preferable: 0.3 0.3 ⁇ ⁇ The following is more preferable.
  • the surface acid content of the binder for the functional layer is 0.05 ⁇ If it is I/ ⁇ or more, the residual gas amount of the secondary battery can be reduced by one layer. On the other hand, when the surface acid amount of the binder for the functional layer is 0.50 or less/9 or less, the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.
  • the surface acid amount of the functional layer binder can be adjusted, for example, by changing the type and ratio of the monomer used for preparing the functional layer binder.
  • the proportion of the acidic group-containing monomer used for preparing the binder for the functional layer is increased, or the acidic group-containing monomer has a plurality of acidic groups such as itaconic acid.
  • the surface acid amount of the binder for functional layer can be increased.
  • the binder for functional layer has a volume average particle size of preferably 0.011 or more, more preferably 0.055 ⁇ 01 or more, and 0.14 ⁇ 01 or more. More preferably, it is less than 0.60, more preferably less than 0.45.
  • the binder for functional layer has a volume average particle size of 0.011 or more, the amount of residual gas in the secondary battery can be further reduced.
  • the volume average particle diameter of the binder for functional layer is less than 0.60, the adhesiveness of the functional layer after immersion in the electrolytic solution can be further improved.
  • the volume average particle size of the binder for the functional layer may be determined, for example, by changing the type and proportion of the monomer used for preparing the binder for the functional layer, and/or the polymerization conditions for the binder for the functional layer. It can be adjusted by changing (for example, the amount of emulsifier used).
  • the functional layer binder preferably has a swelling degree of 5.0 times or less, and preferably 4.0 times or less, when it is immersed in the above-mentioned predetermined measuring electrolyte solution for 72 hours. More preferable. If the degree of electrolyte swelling (72 hours) of the binder for functional layers is 5.0 times or less, the binder for functional layers will not be excessively eluted into the electrolyte, and The amount of residual gas in the secondary battery can be further reduced while further improving the adhesiveness of the functional layer after crushing.
  • the lower limit of the electrolytic solution swelling degree of the functional layer binder (72 hours) is not particularly limited, but is usually 1.0 times or more.
  • the electrolytic solution swelling degree of the functional layer binder ( 72 hours) can be adjusted, for example, by changing the type and ratio of the monomers used for preparing the binder for the functional layer. ⁇ 02020/175025 28 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the composition of the binder for functional layer is not particularly limited as long as it has the above-mentioned glass transition temperature.
  • the binder for functional layer (in other words, the polymer constituting the binder for functional layer) is It is preferable to contain at least an aromatic monovinyl monomer unit and an acidic group-containing monomer unit.
  • aromatic monovinyl monomer capable of forming the aromatic monovinyl monomer unit of the binder for functional layer include the same ones as described above in the section of "Particulate polymer". These may be used alone or in combination of two or more. And among these, styrene is preferable.
  • the ratio of the aromatic monovinyl monomer units contained in the functional layer binder is 15% by mass based on 100% by mass of all the repeating units contained in the functional layer binder. It is preferably not less than 23% by mass, more preferably not less than 23% by mass, more preferably not more than 80% by mass, and more preferably not more than 70% by mass.
  • the ratio of the aromatic monovinyl monomer unit in the binder for functional layer is within the above range, the balance of flexibility and rigidity of the binder for functional layer is secured. Therefore, the adhesion of the functional layer after immersion in the electrolytic solution and the rate characteristics and cycle characteristics of the secondary battery can be improved in a well-balanced manner.
  • Examples of the acidic group-containing monomer capable of forming the acidic group-containing monomer unit of the binder for functional layer include the same as those described above in the section of "Particulate polymer". These may be used alone or in combination of two or more. Among these, carboxylic acid group-containing monomers are preferable, acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid are more preferable, and itaconic acid is still more preferable.
  • the ratio of the acidic group-containing monomer unit contained in the functional layer binder is 1.0 mass with all repeating units contained in the functional layer binder being 100 mass%. ⁇ 02020/175025 29 ⁇ (: 171?2020/003946
  • % Or more preferably 2.0% by mass or more, more preferably 6.0% by mass or less, and further preferably 5.0% by mass or less. If the proportion of the aromatic monovinyl monomer units in the binder for the functional layer is 1.0% by mass or more, the amount of residual gas in the secondary battery can be further reduced, and 6.0% by mass can be obtained. The following can improve the cycle characteristics of the secondary battery.
  • the binder for the functional layer may contain a monomer unit other than the aromatic monovinyl monomer unit and the acidic group-containing monomer unit (other monomer unit).
  • Other monomer units include, for example, 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene), 2,3-dimethyl-1,3,-butadiene, and other aliphatic conjugated gen units.
  • (Meth) Acrylic acid ester monomer unit and a crosslinkable monomer unit.
  • the functional layer binder may include only one type of other monomer unit or may include two or more types of other monomer units.
  • the method of polymerizing the binder for the functional layer is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, or an emulsion polymerization method may be used.
  • a solution polymerization method emulsion polymerization method
  • a suspension polymerization method emulsion polymerization method
  • a bulk polymerization method emulsion polymerization method
  • emulsion polymerization method emulsion polymerization method
  • addition polymerization such as ionic polymerization, radical polymerization and living radical polymerization
  • the emulsifiers, dispersants, polymerization initiators, chain transfer agents and the like that can be used in the polymerization can be those commonly used, and the amount thereof can also be the amount generally used. ..
  • the amount of the binder for functional layer to be blended in the slurry composition of the present invention is not particularly limited, but it is preferably 1 part by mass or more per 100 parts by mass of the particulate polymer. ⁇ 02020/175025 30 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the content is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 15 parts by mass or more, particularly preferably 20 parts by mass or more, and preferably 50 parts by mass or less. It is more preferably 40 parts by mass or less, and further preferably 30 parts by mass or less.
  • the compounding amount of the binder for the functional layer is 1 part by mass or more per 100 parts by mass of the particulate polymer, it is possible to further improve the adhesiveness of the functional layer after the electrolytic solution immersion, 5 When it is 0 parts by mass or less, the blocking resistance of the battery member including the functional layer can be ensured.
  • the solvent contained in the slurry composition of the present invention at least a known solvent that can be used as a dispersion medium for the above-mentioned particulate polymer can be used. Above all, it is preferable to use water as the solvent. At least a part of the solvent of the slurry composition is not particularly limited, and may be the polymerization solvent used for preparing the particulate polymer and/or the binder for the functional layer.
  • the slurry composition of the present invention may contain any other component other than the components described above.
  • Other components are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction, and known components can be used.
  • one of these other components may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • non-conductive particles include non-conductive particles, wetting agents (such as polyethylene oxide and polypropylene oxide), water-soluble polymers (such as carboxymethyl cellulose and its salts, and polyvinyl alcohol). ..
  • the polymer being ⁇ water-soluble'' means that when the polymer ⁇ 0.59 is dissolved in water at a temperature of 25 ° C, the insoluble content is 1. It means less than 0% by mass.
  • the non-conductive particles blended in the slurry composition are not particularly limited, and examples thereof include known non-conductive particles used in non-aqueous secondary batteries. ⁇ 0 2020/1750 25 31 ⁇ (: 17 2020 /003946
  • both inorganic fine particles and organic fine particles other than the above-mentioned particulate polymer and binder for functional layer can be used, but usually inorganic fine particles are used. ..
  • the material of the non-conductive particles a material that is stably present in the use environment of the non-aqueous secondary battery and is electrochemically stable is preferable. From this point of view, preferable examples of the material of the non-conductive particles are aluminum oxide (alumina), hydrated aluminum oxide (boehmite), silicon oxide, magnesium oxide (magnesia), calcium oxide, titanium oxide.
  • oxide particles such as alumina-silica composite oxides
  • nitride particles such as aluminum nitride and boron nitride
  • covalent bond crystal particles such as silicon and diamond
  • barium sulfate Calcium fluoride, barium fluoride, etc., sparingly soluble ionic crystal particles
  • clay particles such as talc, montmorillonite, etc.
  • glass transition temperature and / or melting point of the organic fine particles is usually 1 5 0 ° ⁇ greater, is preferably 1 8 0 ° ⁇ As, 2 More preferably, it is at least 0 0 ° .
  • the above non-conductive particles may be used alone or in combination of two or more.
  • the blending amount of the non-conductive particles in the slurry composition is not particularly limited, but it should be 300 parts by mass or more and 150 parts by mass or less per 100 parts by mass of the particulate polymer. Is preferred.
  • the blending amount of the wetting agent in the slurry composition is not particularly limited, but is preferably 0.5 part by mass or more per 100 parts by mass of the particulate polymer, and 0.7 parts by mass. It is more preferably at least 5 parts by mass, preferably at most 5 parts by mass, more preferably at most 3 parts by mass.
  • the amount of the wetting agent blended is 0.5 parts by mass or more per 100 parts by mass of the particulate polymer, it is possible to apply the slurry composition sufficiently uniformly, so that the functional layer after electrolytic solution immersing
  • the adhesiveness of ⁇ 02020/175025 32 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the blending amount of the wetting agent is 5 parts by mass or less per 100 parts by mass of the particulate polymer, it is possible to sufficiently suppress the deterioration of the rate characteristic due to the increase of the low molecular weight component.
  • the amount of the water-soluble polymer in the slurry composition is not particularly limited, but is preferably 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of the particulate polymer, and 6 parts by mass. It is more preferably not more than part.
  • the blending amount of the water-soluble polymer is 100 parts by mass or less of the particulate polymer, it is possible to sufficiently suppress deterioration of the laminating characteristics due to film formation of the water-soluble polymer.
  • the method for preparing the slurry composition is not particularly limited.
  • the particulate polymer and the solvent may be mixed with a binder for functional layer and/or other components used as necessary to prepare a slurry composition.
  • the mixing method is not particularly limited, but in order to efficiently disperse each component, 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 ball mills, sand mills, pigment dispersers, grinders, ultrasonic dispersers, homogenizers, planetary mixers, and the like. Further, from the viewpoint of being able to add a high dispersion share, a high-dispersion device such as a bead mill, a mouth mill, or a film mix can also be mentioned.
  • the functional layer can be formed on an appropriate substrate by using the slurry composition for a non-aqueous secondary battery functional layer of the present invention described above.
  • the functional layer can be formed by drying the slurry composition on an appropriate base material. That is, the functional layer is made of a dried product of the above-mentioned slurry composition, and usually contains the above-mentioned particulate polymer and optionally the above-mentioned binder for functional layer and/or other components.
  • the particulate polymer and/or functional layer binder contains a crosslinkable monomer unit
  • the particulate polymer and/or functional layer binder is a dried slurry composition. At any time or after drying ⁇ 02020/175025 33 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the functional layer may contain a crosslinked product of the above-mentioned particulate polymer and/or the binder for the functional layer.
  • the preferred abundance ratio of each component contained in the functional layer is the same as the preferred abundance ratio of each component in the slurry composition for a non-aqueous secondary battery functional layer of the present invention.
  • the functional layer formed using the slurry composition of the present invention can exhibit excellent adhesiveness after being immersed in the electrolytic solution.
  • the battery member including the functional layer it is possible to manufacture a secondary battery that is excellent in rate characteristics and cycle characteristics and has a reduced residual gas amount.
  • the base material for applying the slurry composition and forming the functional layer thereon is not particularly limited.
  • a separator base material can be used as the base material
  • An electrode base material formed by forming an electrode mixture layer on a current collector can be used as the base material.
  • the usage of the functional layer formed on the substrate is not particularly limited.
  • the functional layer may be formed on the separator substrate or the like and used as it is as a battery member such as a separator, or on the electrode substrate. It may be used as an electrode by forming a functional layer on the base material, or may be used as a battery member by peeling the functional layer formed on the release base material from the base material once and pasting it on another base material. Good.
  • the separation base material is not particularly limited, and for example, those described in JP-A No. 2101-24043 can be used. Among them, it is possible to reduce the film thickness of the entire separator, which makes it possible to increase the ratio of the electrode active material in the secondary battery and increase the capacity per volume. (Polyethylene, polypropylene, polybutene ⁇ 02020/175025 34 ⁇ (: 171?2020/003946
  • a polyvinyl chloride) resin is preferable.
  • the separator base material may include, as a part thereof, any layer other than the functional layer formed from the slurry composition of the present invention, which can exhibit a desired function.
  • the separator substrate may include non-conductive particles and a binder, and may partially include the above-mentioned porous membrane layer that does not include the particulate polymer having the core shell structure.
  • the separator substrate may be provided with a porous membrane layer containing non-conductive particles and a binder on one or both sides of the microporous membrane made of the polyolefin resin described above.
  • non-conductive particles in the porous membrane layer for example, those exemplified in the section "Slurry composition for non-aqueous secondary battery functional layer” can be used.
  • the "binder” in the porous membrane layer include those exemplified as “binder for functional layer” in the section "Slurry composition for non-aqueous secondary battery functional layer” and known binders.
  • the binding material can be used.
  • the electrode base material (positive electrode base material and negative electrode base material) is not particularly limited, and examples thereof include an electrode base material in which an electrode mixture layer is formed on a current collector.
  • the components in the current collector, 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 mixture) (Binders for material layers), etc.) and the method for forming the electrode mixture layer on the current collector can use known methods, for example, JP 2 0 1 3-1 4 5 7 6 3 It is possible to use those described in the publication.
  • the electrode base material may be any layer having a desired function other than the functional layer formed from the slurry composition of the present invention (for example, the non-conductive particles described above in the section “Separator base material”). And a binder) may be included in a part thereof.
  • the release substrate is not particularly limited, and known release substrates can be used.
  • Examples of the method for forming a functional layer on a base material such as the separator base material and the electrode base material described above include the following methods. :
  • the method 1) is particularly preferable because it is easy to control the film thickness of the functional layer.
  • the method 1) is, specifically, a step of applying a slurry composition onto a separator base material or an electrode base material (application step), and a composition for functional layer applied onto the separator base material or the electrode base material.
  • the process (drying process) of drying an object to form a functional layer is provided.
  • the method for coating the slurry composition on the separator substrate or the electrode substrate is not particularly limited, and examples thereof include spray coating method, doctor blade method, reverse roll method, direct roll method, gravure method The extrusion method, the brush coating method and the like can be used.
  • the drying step as a method for drying the slurry composition on the substrate, a known method can be used without particular limitation, and examples thereof include hot air, hot air, low humidity air drying, vacuum drying, and infrared ray drying. And a drying method by irradiation with an electron beam.
  • the drying conditions are not particularly limited, but the drying temperature is preferably 30 to 80 ° and the drying time is preferably 30 seconds to 10 minutes.
  • the thickness of the functional layer formed on the base material is preferably at least 0.1, more preferably at least 0.3, further preferably at least 0.5, and preferably 3.0 or less, It is more preferably 1.5 or less, and even more preferably 1.001 or less.
  • the thickness of the functional layer is 0.1 ⁇ 111 or more, the strength of the functional layer can be sufficiently secured, and when it is 3.0 or less, the low temperature output characteristics of the secondary battery are further improved. be able to. ⁇ 02020/175025 36 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the separator of the present invention comprises a separator base material and a functional layer formed from the slurry composition of the present invention on at least one surface of the separator base material.
  • the separator base material and the functional layer forming the separator are the same as those described above in the section "Functional layer”.
  • the separator of the present invention is provided with the functional layer formed by using the slurry composition of the present invention, another battery component (eg, electrode) adjacent to another battery component after immersing in the electrolytic solution is used. And, it can be satisfactorily adhered via the functional layer.
  • the separator of the present invention can exhibit excellent rate characteristics and cycle characteristics in a secondary battery and reduce the amount of residual gas in the secondary battery.
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention comprises the above-described separator for non-aqueous secondary battery of the present invention. More specifically, the non-aqueous secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution, and the separator includes a separator base material and a functional layer. Is.
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention includes the non-aqueous secondary battery separator of the present invention, it has excellent rate characteristics and cycle characteristics, and has a small amount of residual gas.
  • the separator has a functional layer, but the positive electrode and the negative electrode may each have a functional layer.
  • the positive electrode and the negative electrode having a functional layer an electrode having a functional layer provided on an electrode base material having an electrode mixture layer formed on a current collector can be used.
  • the electrode base material and the separator base material it is possible to use the same materials as those mentioned in the section of “functional layer”.
  • the positive electrode and the negative electrode having no functional layer are not particularly limited, and the electrode composed of the above-mentioned electrode base material can be used.
  • an organic electrolytic solution prepared by dissolving a supporting electrolyte in an organic solvent is usually used.
  • a supporting electrolyte for example, a lithium salt is used in a lithium ion secondary battery.
  • lithium salt for example, 1_ ⁇ 6 , 1_1
  • the electrolyte may be used alone or in combination of two or more. Usually, the higher the dissociation degree of the supporting electrolyte, the higher the lithium ion conductivity tends to be. Therefore, 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 mouth 1 ⁇ /10
  • ethylene carbonate (Mix ⁇ )
  • diethyl carbonate orbital ⁇
  • propylene carbonate
  • butylene carbonene — ⁇ Min ⁇
  • methyl ethyl carbonate (1 ⁇ /1M ⁇ )
  • arbutyrolactone formic acid Esters such as methyl
  • ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran
  • sulfur-containing compounds such as sulfolane and dimethyl sulfoxide; and the like are preferably used.
  • a mixed solution of these solvents may be used.
  • force-bonates are preferable because they have a high dielectric constant and a wide stable potential region.
  • the lower the viscosity of the solvent used the higher the lithium ion conductivity tends to be, so the lithium ion conductivity can be adjusted by the kind of the solvent.
  • the concentration of the electrolyte in the electrolytic solution can be adjusted appropriately.
  • Known additives may be added to the electrolytic solution.
  • the secondary battery may be, for example, a positive electrode and a negative electrode, which are stacked via the separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention, and which may be wound or folded to form a battery container.
  • the shape of the battery may be, for example, a coin type, a button type, a sheath type, a cylindrical type, a prismatic type, a flat type or the like.
  • the ratio of the monomer unit formed by polymerizing a certain monomer in the polymer is usually unless otherwise specified. Is in agreement with the ratio (feeding ratio) of the certain monomer to all the monomers used for the polymerization of the polymer.
  • the glass transition temperature of the particulate polymer and the binder for the functional layer, the amount of surface acid, the degree of electrolytic solution swelling, and the volume average particle size, the functional layer after being immersed in the electrolytic solution Adhesiveness, blocking resistance of the separator, rate characteristics, cycle characteristics, storage characteristics, and reduction of residual gas amount of the lithium ion secondary battery were measured and evaluated by the following methods.
  • aqueous dispersion of the polymer to be measured was dried at a temperature of 25°C for 48 hours to obtain a powdery measurement sample.
  • the measurement sample 109 is weighed in an aluminum pan, and a differential thermal analysis measuring device (manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd., product name: “Minba 3 Chou 8 [3 ⁇ 4 ) At, between the measurement temperature range one 1 0 0 ° ⁇ ⁇ 2 0 0 ° ⁇ , at 2 0 ° ⁇ / min heating rate,
  • the measurement was carried out under the conditions specified in I 3 870 3 and a differential scanning calorimetry (0 30 curve was obtained. An empty aluminum pan was used as a reference. The temperature at which the differential signal (0 0 3 0 shows a peak) was obtained as the glass transition temperature ( ° ⁇ ). If multiple peaks were measured, the large displacement The temperature at which the threshold peak appears was defined as the glass transition temperature of the polymer.
  • aqueous dispersion of the polymer (particulate polymer, binder for functional layer) to be measured was placed in a glass container washed with distilled water, and a solution conductivity meter was set and stirred. The stirring was continued until the addition of hydrochloric acid described below was completed.
  • the electrical conductivity of the aqueous polymer dispersion is 2.5 to 3.OmS.
  • a 1N aqueous sodium hydroxide solution was added to the aqueous polymer dispersion. Then, after 6 minutes, the electric conductivity was measured. This value was used as the electric conductivity at the start of measurement.
  • the electrical conductivity was measured 30 seconds later. This operation was repeated at intervals of 30 seconds until the electric conductivity of the aqueous polymer dispersion became equal to or higher than the electric conductivity at the start of the measurement.
  • the electric conductivity (unit: rmS) is the vertical axis (Y coordinate axis), and the cumulative amount of added hydrochloric acid (unit: “mmo l”) is the horizontal axis (X coordinate axis).
  • a hydrochloric acid addition amount-electric conductivity curve having three inflection points was obtained. Set the X-coordinates of the three inflection points and the X-coordinate at the end of hydrochloric acid addition to P 1, P 2, and
  • the X coordinate is from zero to coordinate P1, from coordinate P1 to coordinate P2, from coordinate P2 to coordinate P3, and from coordinate P3 to coordinate P4, respectively.
  • Approximate straight lines L 1, L 2, L 3 and L 4 were obtained by the method of least squares.
  • the X coordinate of the intersection of the approximate straight line L 1 and the approximate straight line L 2 is A 1 (mmo l)
  • the X coordinate of the intersection of the approximate straight line L 2 and the approximate straight line L 3 is A 2 (mmo l)
  • the X coordinate of the intersection of 3 and the approximate straight line L 4 is A 3 (mmo l).
  • the surface acid amount S per 1 g of the polymer was calculated as a value converted into hydrochloric acid (mmo/g) from the following formula. ⁇ 02020/175025 40 ⁇ (: 171?2020/003946
  • aqueous dispersion of the polymer to be measured (particulate polymer, binder for functional layer) was placed in a petri dish made of polytetrafluoroethylene. The water dispersion in the petri dish was dried at a temperature of 25 ° for 48 hours to obtain a powder sample. Samples ⁇ . 2 9 obtained, temperature 200 ° ⁇ , a test piece was obtained by pressing 2 min at a pressure 51 ⁇ / 1 3. The weight of the obtained test piece was measured and designated as ⁇ .
  • the obtained test piece was immersed in a measuring electrolyte solution at a temperature of 60 ° for 72 hours.
  • a solution dissolved at a concentration of I/liter was used.
  • the crushed test piece was taken out of the measurement electrolyte solution, and the measurement electrolyte solution on the surface of the test piece was wiped off.
  • the weight of the test piece after the crushing was measured and set as ⁇ /1. Electrolyte swelling degree (72 hours) using measured ⁇ and ⁇ /1 was calculated.
  • the electrolytic solution swelling degree (240 hours) was calculated in the same manner as the electrolytic solution swelling degree (72 hours), except that the time for immersing the test piece in the measuring electrolyte solution was changed from 72 hours to 240 hours. ..
  • the electrolytic solution swelling degree (240 hours) was measured only for the particulate polymer and not for the functional layer binder.
  • the volume average particle diameter of the polymer was measured by the laser diffraction method. Specifically, an aqueous dispersion of a polymer adjusted to a solid content concentration of 0.1% by mass was used as a sample. Then, the measurement is performed using a laser diffraction particle size distribution measuring device (Beckman Coulter, product name 3320"). ⁇ 02020/175025 41 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the particle size port 50 at which the cumulative volume calculated from the small diameter side was 50% was defined as the volume average particle size.
  • Single-layer polyethylene separator manufactured by wet method (thickness: 9 ) was prepared as a separator base material.
  • the slurry composition for a non-aqueous secondary battery functional layer is applied to one surface of this separator substrate, and the slurry composition on the separator substrate is dried at 50°° for 10 minutes to obtain a functional layer ( Thickness: 1.0) was formed.
  • a separator provided with this functional layer on one surface was used as an evaluation separator.
  • a negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 described later, and was used as an evaluation negative electrode. The evaluation negative electrode and the evaluation separator obtained above were each cut out into a rectangular shape of 1100.
  • a negative electrode negative electrode composite material layer was placed along the surface of the functional layer of the separator to form a test piece, and the test piece was put together with about 400 electrolyte solution in a laminate packaging material. After 1 hour, the test piece was pressed together with the laminate packaging material at 80 ° ⁇ and pressure of 1.01 ⁇ /1? 3 for 15 minutes.
  • the electrolytic solution used had the same composition as the measuring electrolytic solution used for the measurement of the “electrolytic solution swelling degree”.
  • the test piece was taken out, and the electrolytic solution adhering to the surface was wiped off. Then, this test piece was attached with cellophane tape on the surface of the negative electrode on the side of the current collector, with the surface of the negative electrode on the side of the current collector facing downward. At this time, as the cellophane tape, the tape specified in “” 3 1 5 2 2 was used. The cellophane tape was fixed on a horizontal test bench. Then, the stress was measured when one end of the separator was pulled vertically upward at a pulling speed of 5001 01/min and peeled off. This measurement was performed 3 times, the average value of the stress was obtained as the peel strength, and evaluated according to the following criteria. The higher the peel strength, the better the adhesion of the functional layer after immersion in the electrolytic solution, indicating that the separator and the electrode (negative electrode) in the electrolytic solution can be firmly bonded via the functional layer.
  • a separator provided with a functional layer obtained on the one side in the same manner as in the evaluation of “adhesiveness after electrolytic solution immersion” is It was cut into a square of X length 50 to obtain two square pieces. Then, two square pieces, face each other of the functional layer formed on the separator base material is superposed to face, further, temperature 4 0 ° ⁇ , placed in 0. Pressure of 1 IV! 3, 2
  • a test piece in a pressed state (press test piece) was prepared by leaving it for 4 hours. Then, in the press test piece after standing for 24 hours, the state of adhesion between the two square pieces that were overlapped was visually confirmed, and the blocking resistance was evaluated according to the following criteria.
  • Mami Two square pieces are adhered to each other, but can be peeled off by pulling
  • the lithium ion secondary battery was allowed to stand at a temperature of 25 ° for 5 hours.
  • the cell voltage was charged to 3.65 V by the constant current method at temperatures of 25° and 0.20, and then aging treatment was performed at a temperature of 60° for 12 hours.
  • the cells were discharged to a cell voltage of 3.0 V by the constant current method at a temperature of 25° and 0.20.
  • the battery is charged at a constant current of 0.20 (upper limit cell voltage of 4.35 V), and the constant voltage of 0.20 is applied until the cell voltage reaches 3.0 V. ⁇ 3 discharges were performed. This charging and discharging in 0.20 was repeated 3 times.
  • Capacity retention ratio AC is 70% or more
  • Capacity maintenance ratio AC is 55% or more and less than 70%
  • Capacity maintenance ratio ⁇ C is less than 55%
  • the lithium-ion secondary battery After injecting the electrolyte, the lithium-ion secondary battery was allowed to stand for 24 hours in an environment of 25 ° C. Then, at 25 ° C, charge to 4.2 V (cut-off condition: 0.02 C) with a constant voltage constant current (CC-CV) method at a charge rate of 1 C, and at a discharge rate of 1 C.
  • the initial capacity C 2 was measured by performing charging/discharging operation to discharge to 3.0 V by the constant current (CC) method.
  • Capacity maintenance rate AC is 85% or more
  • Capacity maintenance ratio ⁇ C is 75% or more and less than 85%
  • Capacity maintenance ratio ⁇ C is less than 75%
  • the lithium ion secondary battery After injecting the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery was allowed to stand at a temperature of 25 ° C for 5 hours. After charging to 4.2V by the constant current method of 0.1 C under 25°C environment,
  • the ratio of ⁇ ⁇ 3 V after storage for a period of time was calculated as the 0 V maintenance rate and evaluated according to the following criteria. ⁇ ⁇ The higher the retention rate, the better the storage characteristics at high temperature, that is, the better the life characteristics.
  • V maintenance rate is 99.0% or more
  • V maintenance rate is 98.5% or more and less than 99.0%
  • V maintenance rate is 98.0% or more and less than 98.5%
  • V maintenance rate is less than 98.0%
  • the lithium-ion secondary battery was allowed to stand at a temperature of 25 ° for 5 hours.
  • the cells were charged to a cell voltage of 3.65 V by the constant current method at a temperature of 25° and 0.20, and then subjected to aging treatment for 12 hours at a temperature of 60°.
  • the electrode part of the cell (the laminated part part of the positive electrode, the separator, and the negative electrode) is After pressurizing at 3 for 1 minute, the gas retention area on the electrode was measured using an ultrasonic inspection system (“8 11 21 21” manufactured by Japan Probe). The gas retention area was divided by the electrode area, and the obtained gas retention area ratio (%) was evaluated according to the following criteria. The smaller the gas retention area ratio, the smaller the residual gas amount in the secondary battery.
  • Gas retention area ratio is 0% or more and less than 10%
  • Mami Gas retention area ratio is 10% or more and less than 25%
  • the reaction was stopped by cooling and a mixture containing a polymer was obtained.
  • a 5% aqueous sodium hydroxide solution was added to the mixture containing this polymer to adjust the amount to !8, and then unreacted monomers were removed from the mixture by heating under reduced pressure. Then, the mixture was cooled to 30 ° C. or lower to obtain an aqueous dispersion of the binder for functional layer.
  • the obtained mixture was diluted with ion-exchanged water to obtain a slurry composition (solid content concentration: 10%).
  • a separator having a functional layer on one surface was prepared, and the adhesion of the functional layer after immersion in an electrolyte solution and the blocking resistance of the separator having the functional layer were evaluated. The results are shown in Table 5.
  • the mixture was cooled to 30 ° or less to obtain an aqueous dispersion containing the binder for the negative electrode.
  • a negative electrode mixture layer slurry composition was prepared by adding ion-exchanged water so that the mixture had a viscosity of 3 (Mitsumi-type viscometer, 25° ⁇ , 60 “measured at 01”). Using a comma coater, apply the composition to the surface of a copper foil having a thickness of 15 and a coating amount of 11 soil.
  • the copper foil coated with the slurry composition for the negative electrode mixture layer was placed in an oven at a temperature of 80 ° ⁇ for 2 minutes at a rate of 40 ⁇ / min, and then in a oven at a temperature of 110 ° ⁇ for 2 minutes.
  • the slurry composition on the copper foil was dried by transporting over a period of time to obtain a negative electrode raw material having a negative electrode mixture layer formed on the current collector.
  • the negative electrode composite material layer side of the prepared negative electrode raw material was roll pressed under the conditions of a temperature of 25 ⁇ 3 ° ⁇ and a linear pressure of 11 I (ton), and the negative electrode composite material layer density was 1. 609 / ⁇ .
  • a negative electrode of 3 was obtained.
  • the negative electrode was left for 1 week in an environment of a temperature of 25 ⁇ 3° and a relative humidity of 50 soil and 5%.
  • a planetary mixer lithium composite oxide of hundred-1 ⁇ 1 ⁇ one Mn as a positive electrode active material (Cellseed (registered trademark), 1 ⁇ / 1 (31 1 1, 1_ ⁇ 1 ⁇ 1 ⁇ 1/3 hundred 1/3 1 ⁇ /
  • the total solids concentration is 67% ⁇ 02020/175025 48 ⁇ (: 171?2020/003946
  • the obtained slurry composition for a positive electrode mixture layer was coated with a comma coater on an aluminum foil having a thickness of 201 and a coating amount of 20 ⁇ 0. It was applied so that it would be 9/ ⁇ 01 2 .
  • the slurry composition on the aluminum foil was dried by transporting it in an oven at a temperature of 90° ⁇ for 2 minutes and then in a oven at a temperature of 120° ⁇ for 2 minutes at a speed of minutes.
  • a positive electrode stock having a positive electrode mixture layer formed on the current collector was obtained.
  • the positive electrode composite material layer side of the prepared positive electrode raw material was roll-pressed under the condition of a temperature of 25 ⁇ 3 ° ⁇ and a linear pressure of 1 41 (ton), and the positive electrode composite material layer density was 3.409 / ⁇ 3 A positive electrode of was obtained. Then, the positive electrode was left for 1 week in an environment of temperature 25 ⁇ 3° and relative humidity 50 soil 5%.
  • a wound cell (corresponding to a discharge capacity of 5208 II) was prepared using the separator having the functional layer obtained as described above on both sides, the negative electrode and the positive electrode, and placed in an aluminum packaging material.
  • the wound cell was pressed together with the aluminum packaging material for 8 seconds at a temperature of 70 ° and a pressure of 1.01 ⁇ /1 3 by a heating type flat plate press machine to bond the separator and the electrode (negative electrode and positive electrode). ..
  • the electrolytic solution was filled in the aluminum packaging material.
  • a lithium-ion secondary battery was manufactured by heat-sealing the aluminum packaging material, and using this lithium-ion secondary battery, rate characteristics, cycle characteristics, storage characteristics, and reduction of residual gas amount were evaluated. The results are shown in Table 5.
  • Example 2 When preparing the particulate polymer, the same procedure as in Example 1 was repeated except that the type and proportion of the monomer used for forming the shell portion were changed as shown in Table 1. A binder, a slurry composition for a functional layer, a separator having functional layers on both sides, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were manufactured. The obtained particulate polymer had a core-shell structure in which the outer surface of the core part was partially covered with the shell part. Then, measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.
  • Example 1 was repeated except that 1 part (corresponding to the solid content) of sodium salt of carboxymethyl cellulose (manufactured by Daiself Einchem, product name “mouth 1 220”) was used in the preparation of the slurry composition for the functional layer.
  • a particulate polymer, a binder for functional layer, a slurry composition for functional layer, a separator having functional layers on both sides, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced. Then, measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.
  • the particulate polymer and the functional layer were prepared in the same manner as in Example 1 except that the type and the proportion of the monomer used for forming the core portion were changed as shown in Table 1.
  • the binder, the slurry composition for the functional layer, the separator having the functional layers on both sides, the negative electrode, the positive electrode, and the secondary battery were manufactured.
  • the obtained particulate polymer had a core-shell structure in which the outer surface of the core part was partially covered with the shell part. Then, measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The result ⁇ 02020/175025 50 ⁇ (: 171?2020/003946
  • Example 2 When preparing the particulate polymer, the same procedure as in Example 1 was repeated except that the type and proportion of the monomer used for forming the core portion and the shell portion were changed as shown in Table 1. A layer binder, a functional layer slurry composition, a separator having functional layers on both sides, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were manufactured. The obtained particulate polymer had a core-shell structure in which the outer surface of the core part was partially covered with the shell part. Then, measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.
  • Example 5 Same as Example 1 except that the solid equivalent amount of the binder for functional layer was changed to 5 parts (Example 8) and 42 parts (Example 9), respectively, when preparing the functional layer slurry composition.
  • a particulate polymer, a binder for a functional layer, a slurry composition for a functional layer, a separator having a functional layer on both sides, Negative ®, Positive ®, and a secondary battery were manufactured. Then, measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.
  • the particulate polymer, the functional layer slurry composition, and the functional layer slurry were prepared in the same manner as in Example 1 except that the functional layer binder prepared in the following manner was used.
  • a separator having layers on both sides, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were manufactured. Then, measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6.
  • the parts were mixed to obtain a monomer composition.
  • the monomer composition was continuously added to the reactor for 4 hours to carry out polymerization. During the addition, the reaction was carried out at 75 ° . After the addition was completed, the reaction was further completed by stirring at 80 for 3 hours to obtain an aqueous dispersion of the binder for functional layer.
  • a microporous membrane made of polyethylene made by Asahi Kasei Corp., product name “N 04 1 2”, thickness: 12 was used as the separator base material when producing a separator having functional layers on both sides (ie Except that the porous film layer was not formed on the surface of the porous film), and in the same manner as in Example 1, the particulate polymer, the binder for the functional layer, the slurry composition for the functional layer, and the separator having the functional layers on both sides.
  • a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were manufactured, and then measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6.
  • a wetting agent was not used in the preparation of the slurry composition for the functional layer, and a ceramics slurry (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., product name "Minami 1 ⁇ /1-20001 ⁇ /1”) was used as non-conductive particles. Alumina and binder were included.) 400 parts (equivalent solid content) were used.
  • a polyethylene microporous membrane (Asahi Kasei Co., Ltd., product name “N 04 1 2”, thickness: 1 2 ⁇ ) was used as a separator base material when producing a separator with functional layers on both sides.
  • the particulate polymer was prepared in the same manner as in Example 10 except that the type and the proportion of the monomer used for forming the core portion and the shell portion were changed as shown in Table 2.
  • a binder for a functional layer, a slurry composition for a functional layer, a separator having a functional layer on both sides, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were manufactured.
  • the obtained particulate polymer had a core-shell structure in which the outer surface of the core part was partially covered with the shell part. Then, the measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6.
  • the particulate polymer and the functional layer were prepared in the same manner as in Example 1 except that the kind and the proportion of the monomer used for forming the core portion were changed as shown in Table 2.
  • a binder, a slurry composition for a functional layer, a separator having functional layers on both sides, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were manufactured.
  • the obtained particulate polymer had a core-shell structure in which the outer surface of the core part was partially covered with the shell part. Then, measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6.
  • a particulate polymer having no core-shell structure obtained in the following manner was used
  • a functional layer binder, a functional layer slurry composition, a separator having functional layers on both sides, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were manufactured. Then, measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6.
  • Parts and 0.3 parts of potassium persulfate as a polymerization initiator were added, stirred sufficiently, and then heated to 70° to initiate polymerization. Polymerization was continued until the conversion of polymerization reached 96% to obtain an aqueous dispersion containing the particulate polymer.
  • the obtained particulate polymer did not have a core-shell structure.
  • Example 2 When preparing the particulate polymer, the same procedure as in Example 1 was repeated except that the kind and the proportion of the monomer used for forming the core portion and the shell portion were changed as shown in Table 2. A layer binder, a functional layer slurry composition, a separator having functional layers on both sides, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were manufactured. The obtained particulate polymer had a core-shell structure in which the outer surface of the core part was partially covered with the shell part. Then, measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6.
  • Minpachi represents n _ butyl acrylate unit
  • Mi is a 1,3-butadiene unit
  • Comparative Example 1 using the slurry composition for the functional layer containing the particulate polymer having the glass transition temperature lower than the predetermined value shows that the blocking resistance of the separator and the rate characteristic of the secondary battery are high. It can be seen that
  • Comparative Example 2 using the slurry composition for a functional layer containing the non-core-shell structured particulate polymer shows that the adhesiveness of the functional layer after immersion in the electrolytic solution and the blocking resistance of the separator. It can be seen that
  • Comparative Example 4 using the slurry composition for the functional layer containing the particulate polymer in which the amount of surface acid exceeds the upper limit of the predetermined range, the cycle characteristics of the secondary battery may deteriorate. I understand. Further, in Comparative Example 4, it can be seen that the adhesiveness of the functional layer after the electrolytic solution immersion is reduced, and the amount of residual gas in the secondary battery is increased.
  • the secondary battery can exhibit excellent rate characteristics and cycle characteristics while reducing the amount of gas remaining inside the secondary battery, and has excellent adhesiveness after electrolytic solution immersion.
  • a slurry composition for a non-aqueous secondary battery functional layer capable of forming an excellent functional layer can be provided.
  • the secondary battery can exhibit excellent rate characteristics and cycle characteristics while reducing the amount of gas remaining inside the secondary battery, and ⁇ 02020/175025 61 ⁇ (: 171-12020/003946
  • non-aqueous secondary battery that is excellent in rate characteristics and cycle characteristics and has a reduced amount of gas remaining inside.

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Abstract

本発明は、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させる一方で二次電池内部に残存するガスの量を低減しうり、且つ電解液浸漬後の接着性に優れる機能層を形成可能な非水系二次電池機能層用スラリー組成物の提供を目的とする。本発明のスラリー組成物は、粒子状重合体および溶媒を含む。ここで、前記粒子状重合体は、コア部および前記コア部の外表面の少なくとも一部を覆うシェル部を備えるコアシェル構造を有する。そして、前記粒子状重合体は、ガラス転移温度が20℃以上であり、表面酸量が0.05mmol/g以上0.50mmol/g以下である。

Description

\¥0 2020/175025 1 ?01/^2020/003946
明 細 書
発明の名称 :
非水系二次電池機能層用スラリ _組成物、 非水系二次電池用セパレータお よび非水系二次電池
技術分野
[0001 ] 本発明は、 非水系二次電池機能層用スラリー組成物、 非水系二次電池用セ パレータおよび非水系二次電池に関するものである。
背景技術
[0002] リチウムイオンニ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、 さ ら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
[0003] ここで、 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。 そして、 電極および/またはセパレータの表面には、 耐熱性およ び強度を向上させるための多孔膜層や、 電池部材間の接着性の向上を目的と した接着層など (以下、 これらを総称して 「機能層」 と称する場合がある。
) が設けられることがある。 具体的には、 集電体上に電極合材層を設けてな る電極基材上にさら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では、 (メタ) アクリロニトリル単量体単位および架 橋性単量体単位をそれぞれ所定の割合で含む粒子状重合体と、 結着材とを含 むスラリー状の組成物 (スラリー組成物) を用いて接着層を形成することが 記載されている。 そして、 特許文献 1 によれば、 粒子状重合体の電解液中に おける接着性および二次電池の低温出力特性 (レート特性) の両方を効果的 に高める観点から、 粒子状重合体は、 イオン伝導性に優れる重合体からなる コア部と、 電解液中における接着性に優れる重合体からなるシエル部とで構 \¥02020/175025 2 卩(:171?2020/003946
成されたコアシェル構造を有することが好ましい。
先行技術文献
特許文献
[0004] 特許文献 1 :国際公開第 2 0 1 7 / 0 9 4 2 5 2号
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0005] ここで、 二次電池の製造においては、 通常、 組み立てた二次電池に対し、 充電後、 所定の温度下において所定時間保存する処理 (エージング処理) が 施される。 このエージング処理においては、 電解液および水分の分解により ガス (例えば、 一酸化炭素、 二酸化炭素、 水素、 酸素) が発生することがあ り、 このようなガスは、 二次電池内部に可能な限り残存しないことが求めら れる。 そのため、 エージング処理において発生するガスを二次電池外部へ排 出するべく、 エージング処理後の二次電池の電池容器を一部開封する操作 ( ガス抜き操作) が、 従来から行われている。
[0006] しかし、 上記従来のコアシェル構造を有する粒子状重合体を含むスラリー 組成物を用いて機能層を形成しても、 当該機能層を備える電池部材を有する 二次電池内部には、 ガス抜き操作後も上述したガスが多く残存してしまうこ とがあった。 即ち、 上記従来の技術には、 電解液浸潰後の機能層に優れた接 着性を発揮させることや、 二次電池に求められる電池特性 (特には、 レート 特性およびサイクル特性) を十分に確保することのみならず、 二次電池内部 に残存するガスの量を低減することが求められていた。
[0007] そこで、 本発明は、 二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発 揮させる一方で二次電池内部に残存するガスの量を低減しうり、 且つ電解液 浸潰後の接着性に優れる機能層を形成可能な非水系二次電池機能層用スラリ —組成物を提供することを目的とする。
また、 本発明は、 二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮 させる一方で二次電池内部に残存するガスの量を低減しうり、 且つ電解液浸 \¥02020/175025 3 卩(:171?2020/003946
潰後に隣接する電池部材と良好に接着し得る非水系二次電池用セパレータを 提供することを目的とする。
そして、 本発明は、 レート特性およびサイクル特性に優れると共に、 内部 に残存するガスの量が低減された非水系二次電池を提供することを目的とす る。
課題を解決するための手段
[0008] 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い、 機能 層の形成に用いる、 コアシェル構造を有する粒子状重合体の性状に着目した 。 そして、 コアシェル構造を有する粒子状重合体のガラス転移温度が所定の 値以上であり、 且つ表面酸量が所定の範囲内であれば、 当該粒子状重合体を 含むスラリー組成物を用いて、 電解液浸潰後に優れた接着性を発揮しうる機 能層を形成しうり、 また、 当該機能層によれば、 二次電池のレート特性およ びサイクル特性の向上、 並びに二次電池の内部に残存するガスの量 (以下、 「残存ガス量」 と称する場合がある。 ) の低減を実現しうることを見出し、 本発明を完成させた。
[0009] 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スラリー組成物は、 粒子状重合体およ び溶媒を含む非水系二次電池機能層用スラリー組成物であって、 前記粒子状 重合体が、 コア部および前記コア部の外表面の少なくとも一部を覆うシェル 部を備えるコアシェル構造を有し、 そして、 前記粒子状重合体は、 ガラス転 移温度が 2 0 °◦以上であり、 表面酸量が〇.
Figure imgf000005_0001
5 0 丨 / 9以下である、 ことを特徴とする。 このように、 コアシェル構造 を有すると共に、 ガラス転移温度が上記値以上であり且つ表面酸量が上記範 囲内である粒子状重合体を含むスラリー組成物を用いて形成される機能層は 、 電解液浸潰後に優れた接着性を発揮することができる。 そして、 当該機能 層を有する電池部材を二次電池の作製に用いれば、 当該二次電池のレート特 性およびサイクル特性を向上させつつ、 残存ガス量を低減することができる \¥02020/175025 4 卩(:171?2020/003946
なお、 本発明において、 「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。
また、 本発明において、 「表面酸量」 とは、 重合体の表面部分に存在する 酸の量であって、 重合体の固形分 1 9当たりの酸量を指す。 そして、 表面酸 量は、 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。
[0010] そして、 本発明の非水系二次電池機能層用スラリー組成物において、 前記 粒子状重合体は、 測定用電解液中に 7 2時間浸潰した際の膨潤度が、 質量基 準で 1 . 0倍以上 4 . 0倍以下であり、 測定用電解液中に 2 4 0時間浸潰し た際の膨潤度が、 質量基準で 8 . 0倍以上 2 0倍以下であることが好ましい 。 ここで、 前記測定用電解液は、 エチレンカーボネート、 ジエチルカーボネ —卜およびビニレンカーボネートを、 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 = 6 8 . 5 / 3 0 / 1 . 5の体積比で混合 して得られる混合溶媒に、 !_ 丨 6を 1 〇 丨 /リツ トルの濃度で溶かした 溶液である。 上述した所定の測定用電解液中に 7 2時間浸潰した際の膨潤度 (以下、 「電解液膨潤度 (7 2時間) 」 と称する場合がある。 ) と、 2 4 0 時間浸潰した際の膨潤度 (以下、 「電解液膨潤度 (2 4 0時間) 」 と称する 場合がある。 ) の値が、 それぞれ上述した範囲内であれば、 電解液浸潰後に おける機能層の接着性、 並びに二次電池のレート特性およびサイクル特性を 更に向上させつつ、 残存ガス量を一層低減することができる。 加えて、 二次 電池の保存特性を向上させることができる。
なお、 本発明において、 「膨潤度」 は、 上述した所定の測定用電解液中に 所定時間浸潰させた後の膨潤度合い (質量基準) を意味し、 具体的には、 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。
[001 1 ] ここで、 本発明の非水系二次電池機能層用スラリー組成物において、 前記 コア部が、 芳香族モノビニル単量体単位を 3 0質量%以上 8 5質量%未満の 割合で含む重合体からなり、 前記シェル部が、 芳香族モノビニル単量体単位 を 8 5質量%以上 1 0 0質量%以下の割合で含む重合体からなることが好ま しい。 コア部の重合体とシェル部の重合体に含まれる芳香族モノビニル単量 \¥02020/175025 5 卩(:171?2020/003946
体単位の割合が、 それぞれ上述した範囲内であれば、 例えば機能層を備える 電池部材を捲き取った状態で保存および運搬する際の、 電池部材同士の膠着 を抑制することができ (即ち、 耐ブロッキング性を高めることができ) 、 ま た、 電解液浸潰後における機能層の接着性を更に向上させることができる。 なお、 本発明において、 「単量体単位を含む」 とは、 「その単量体を用い て得た重合体中に単量体由来の繰り返し単位が含まれている」 ことを意味す る。 また、 本発明において、 重合体に含まれる各単量体単位 (各繰り返し単 位) の 「含有割合 (質量%) 」 は、 ] 1~1 - 1\/| [¾や 1 3〇一 1\/| [¾などの核磁気 共鳴 ( 1\/| [¾) 法を用いて測定することができる。
[0012] また、 本発明の非水系二次電池機能層用スラリー組成物は、 更に機能層用 結着材を含み、 前記機能層用結着材のガラス転移温度が 2 0 °〇未満であるこ とが好ましい。 スラリー組成物が、 上記値未満であるガラス転移温度を有す る重合体からなる機能層用結着材を更に含めば、 電解液浸潰後における機能 層の接着性を更に向上させつつ、 二次電池のレート特性を一層高めることが できる。
[0013] そして、 本発明の非水系二次電池機能層用スラリー組成物において、 前記 機能層用結着材が、 芳香族モノビニル単量体単位を含む重合体からなること が好ましい。 機能層用結着材として、 芳香族モノビニル単量体単位を含む重 合体を用いれば、 電解液浸潰後における機能層の接着性、 並びに、 二次電池 のレート特性およびサイクル特性をバランス良く向上させることができる。
[0014] 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セパレータは、 セパレータ基材と、 上述した 何れかの非水系二次電池機能層用スラリー組成物を用いて形成される機能層 とを備えることを特徴とする。 このように、 セパレータ基材と、 上述した何 れかのスラリー組成物から形成される機能層とを備えるセパレータは、 機能 層を介して、 電解液浸潰後に隣接する電池部材 (例えば、 電極) と良好に接 着し得る。 そして、 当該電池部材を二次電池の作製に用いれば、 当該二次電 池のレート特性およびサイクル特性を向上させつつ、 残存ガス量を低減する \¥02020/175025 6 卩(:171?2020/003946
ことができる。
[0015] そして、 本発明の非水系二次電池用セパレータは、 前記セパレータ基材と して、 非導電性粒子と結着材を含む多孔膜層を備えるセパレータ基材を用い てもよい。
[0016] 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、 正極、 負極、 セパレータおよび電解液を備 え、 前記セパレータが、 上述した何れかの非水系二次電池用セパレータであ ることを特徴とする。 このように、 上述したセパレータの何れかを備える二 次電池は、 レート特性およびサイクル特性に優れ、 また、 残存ガス量が少な い。
発明の効果
[0017] 本発明によれば、 二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮 させる一方で二次電池内部に残存するガスの量を低減しうり、 且つ電解液浸 潰後の接着性に優れる機能層を形成可能な非水系二次電池機能層用スラリー 組成物を提供することができる。
また、 本発明によれば、 二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性 を発揮させる一方で二次電池内部に残存するガスの量を低減しうり、 且つ電 解液浸漬後に隣接する電池部材と良好に接着し得る非水系二次電池用セパレ —夕を提供することができる。
そして、 本発明によれば、 レート特性およびサイクル特性に優れると共に 、 内部に残存するガスの量が低減された非水系二次電池を提供することがで きる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]非水系二次電池機能層用スラリー組成物に含まれている粒子状重合体の 一例の構造を模式的に示す断面図である。
[図 2]重合体の表面酸量を算出する際に作成する塩酸添加量 電気伝導度曲線 を示すグラフである。
発明を実施するための形態 \¥02020/175025 7 卩(:171?2020/003946
[0019] 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スラリー組成物は、 セパレータ または電極等の電池部材が備える機能層を調製する際の材料として用いられ る。 そして、 本発明の非水系二次電池用セパレータは、 本発明の非水系二次 電池機能層用スラリー組成物を用いて形成された機能層を備える。 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セパレータを備える
[0020] (非水系二次電池機能層用スラリー組成物)
本発明の非水系二次電池機能層用スラリー組成物は、 粒子状重合体および 溶媒を含有し、 任意に、 機能層用結着材、 その他の成分を更に含有しうる。 ここで、 本発明のスラリー組成物に含まれる粒子状重合体は、 コアシェル 構造を有し、 ガラス転移温度が 2 0 °〇以上であり、 そして表面酸量が 0 . 0 5〇1 111〇 丨 / 9以上〇. 5 0〇1 111〇 丨 / 9以下であることを特徴とする。
[0021 ] そして、 本発明のスラリー組成物は、 コアシェル構造を有し、 ガラス転移 温度が 2 0 °〇以上であり、 そして、 表面酸量が〇.
Figure imgf000009_0001
. 5〇 〇 I
Figure imgf000009_0002
以下である粒子状重合体を含有するため、 当該スラリー 組成物から形成される機能層は、 電解液浸潰後における接着性に優れ、 また 、 二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させると共に、 二 次電池の内部に残存するガスの量を低減することができる。
[0022] <粒子状重合体>
粒子状重合体は、 上述したように、 コアシヱル構造を有し、 ガラス転移温 度が 2 0 °〇以上であり、 そして表面酸量が〇.
Figure imgf000009_0003
5 0 1X1 111 0 丨 / 9以下である。
なお、 粒子状重合体は、 非水溶性であることが好ましい。 ここで、 本発明 において、 重合体が 「非水溶性」 であるとは、 温度 2 5 °〇において重合体 0 . 5 9を 1 0 0 9の水に溶解した際に、 不溶分が 9 0質量%以上となること をいう。
[0023] «コアシェル構造» \¥02020/175025 8 卩(:171?2020/003946
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ヱル部とを 備えるコアシェル構造を有している。 コアシェル構造を有する粒子状重合体 を用いることで、 電解液浸潰後における機能層の接着性を向上させることが でき、 また、 機能層を備える電池部材の耐ブロッキング性を確保することも できる。
ここで、 シェル部は、 コア部の外表面を全体的に覆っていても、 部分的に 覆っていてもよい。 なお、 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、 シェル部がコア部の外表面を部分的に覆う粒子状重合体に該当する
[0024] シェル部がコア部の外表面を部分的に覆う場合の粒子状重合体について、 その断面構造の一例を図 1 に示す。 図 1 において、 粒子状重合体 1 0 0は、 コア部 1 1 0およびシェル部 1 2 0を備えるコアシェル構造を有する。 ここ で、 コア部 1 1 0は、 この粒子状重合体 1 0 0においてシェル部 1 2 0より も内側にある部分である。 また、 シェル部 1 2 0は、 コア部 1 1 0の外表面 1 1 0 3を覆う部分であり、 通常は粒子状重合体 1 0 0において最も外側に ある部分である。 そして、 シェル部 1 2 0は、 コア部 1 1 0の外表面 1 1 0 3の全体を覆っているのではなく、 コア部 1 1 0の外表面 1 1 0 3を部分的 に覆っている。
[0025] 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 \¥02020/175025 9 卩(:171?2020/003946
コア部およびシェル部のみを備えることが好ましい。
[0026] «ガラス転移温度》
粒子状重合体は、 ガラス転移温度が、 20°〇以上であることが必要であり 、 30 °〇以上であることが好ましく、 40 °〇以上であることがより好ましく 、 54°〇以上であることが更に好ましく、 1 50°〇以下であることが好まし く、 1 30 °〇以下であることがより好ましく、 1 00 °〇以下であることが更 に好ましい。 粒子状重合体のガラス転移温度が 20°〇未満であると、 粒子状 重合体が熱により溶融し易くなり二次電池内部でフィルム化するためと推察 されるが、 内部抵抗が上昇して二次電池のレート特性を確保することができ ない。 また、 機能層を備える電池部材の耐ブロッキング性も低下する。 一方 、 粒子状重合体のガラス転移温度が 1 50°〇以下であれば、 二次電池を作製 する際のプレス時等における粒子状重合体の変形性が十分確保されるため、 電解液浸潰後における機能層の接着性を更に向上させることができる。 なお、 粒子状重合体のガラス転移温度は、 例えば、 粒子状重合体の調製に 用いる単量体の種類および割合を変更することにより調整することができる 。 より具体的には、 粒子状重合体の調製に用いる芳香族モノビニル単量体の 割合を増加させることで、 粒子状重合体のガラス転移温度を高めることがで きる。
[0027] «表面酸量》
粒子状重合体は、 表面酸量が、 〇. 05〇1〇1〇 1 /9以上〇.
Figure imgf000011_0001
I / 9以下であることが必要であり、 〇. 081X11110 丨 /9以上であること が好ましく、 〇. 1 0〇1〇1〇 丨 /9以上であることがより好ましく、 0. 1 5011110 丨 / 9以上であることが更に好ましく、 〇. 401111110 丨 / 9以下 であることが好ましく、 〇. 30〇!〇!〇 丨
Figure imgf000011_0002
以下であることがより好まし い。 粒子状重合体の表面酸量を〇. 0
Figure imgf000011_0003
以上とすることで、 粒 子状重合体表面の極性が高まり、 エージング処理の際に発生する極性の低い ガスと粒子状重合体との相互作用が低下するためと推察されるが、 当該ガス がセパレータと電極の間隙 (例えば、 機能層) に滞留し難い。 そのため、 ガ \¥02020/175025 10 卩(:171?2020/003946
ス抜き操作を経ることで、 二次電池の残存ガス量を低減することができる。 換言すると、 粒子状重合体の表面酸量が〇. 0 5 〇 1 / 9未満であると 、 二次電池の残存ガス量を十分に低減することができない。 一方、 粒子状重 合体の表面酸量が〇.
Figure imgf000012_0001
粒子状重合体により二 次電池内部に持ち込まれる水分量が増加するためと推察されるが、 二次電池 のサイクル特性が低下する。
なお、 粒子状重合体の表面酸量は、 例えば、 粒子状重合体の調製に用いる 単量体の種類および割合を変更することにより調整することができる。 より 具体的には、 粒子状重合体の調製に用いる酸性基含有単量体の割合を増加さ せたり、 酸性基含有単量体としてイタコン酸などの複数の酸性基を有する単 量体を用いたりすることで、 粒子状重合体の表面酸量を高めることができる 。 また、 粒子状重合体 (特には、 シェル部の重合体) の調製に用いるニトリ ル基含有単量体の割合を増加させることで、 粒子状重合体の表面酸量を高め ることができる。
[0028] «電解液膨潤度》
粒子状重合体は、 所定の測定用電解液中に 7 2時間浸潰した際の膨潤度が 、 1 . 0倍以上であることが好ましく、 1 . 5倍以上であることがより好ま しく、 2 . 0倍以上であることが更に好ましく、 2 . 4倍以上であることが 特に好ましく、 4 . 0倍以下であることが好ましく、 3 . 5倍以下であるこ とがより好ましく、 3 . 0倍以下であることが更に好ましい。 粒子状重合体 の電解液膨潤度 (7 2時間) が 1 . 0倍以上であれば、 電解液との親和性が 十分に確保され、 二次電池のレート特性を更に向上させることができる。 一 方、 粒子状重合体の電解液膨潤度 (7 2時間) が 4 . 0倍以下であれば、 粒 子状重合体が電解液中に溶出して粒子形状が過度に損なわれるといったこと もなく、 電解液浸潰後における機能層の接着性を更に向上させつつ、 二次電 池の残存ガス量を一層低減することができる。
また、 粒子状重合体は、 所定の測定用電解液中に 2 4 0時間浸潰した際の 膨潤度が、 8 . 0倍以上であることが好ましく、 1 0倍以上であることがよ \¥0 2020/175025 1 1 卩(:171? 2020 /003946
り好ましく、 2 0倍以下であることが好ましく、 1 8倍以下であることがよ り好ましく、 1 5倍以下であることが更に好ましい。 粒子状重合体の電解液 膨潤度 (2 4 0時間) が 8 . 0倍以上であれば、 粒子状重合体の電解液保液 性が高まり、 二次電池の保存特性を向上させることができる。 一方、 電解液 膨潤度 (2 4 0時間) が 2 0倍以下であれば、 粒子状重合体の過度な膨潤に 起因するフィルム化が抑制され、 二次電池のサイクル特性を更に向上させる ことができる。
[0029] なお、 粒子状重合体の電解液膨潤度は、 例えば、 粒子状重合体の調製に用 いる単量体の種類および割合を変更することにより調整することができる。 より具体的には、 粒子状重合体の調製に用いる架橋性単量体の割合を増加さ せることで、 粒子状重合体の電解液膨潤度を低下させることができる。 また 、 電解液と溶解度パラメーターが (比較的大きく) 異なる単量体を使用する ことでも、 粒子状重合体の電解液膨潤度を低下させることができる。
[0030] «体積平均粒子径》
粒子状重合体は、 体積平均粒子径が、 〇. 1 0 以上であることが好ま しく、 〇. 4 5 01以上であることがより好ましく、 〇. 6 0 〇!以上であ ることが更に好ましく、 〇. 7〇 以上であることが特に好ましく、 1 0 以下であることが好ましく、 3 . 〇 以下であることがより好ましく 、 2 . 〇 以下であることが更に好ましい。 粒子状重合体の体積平均粒子 径が 0 . 1 〇 以上であれば、 機能層に微小な間隙が確保され易いためと 推察されるが、 二次電池の残存ガス量を一層低減することができる。 一方、 粒子状重合体の体積平均粒子径が 1 〇 以下であれば、 電解液浸潰後にお ける機能層の接着性を更に向上させることができる。
なお、 本発明において、 「体積平均粒子径」 は、 本明細書の実施例に記載 の方法を用いて測定することができる。 また、 粒子状重合体の体積平均粒子 径は、 例えば、 粒子状重合体の調製に用いる単量体の種類および割合を変更 すること、 および/または粒子状重合体の重合条件 (例えば、 乳化剤の使用 量) を変更することで、 調整することができる。 \¥02020/175025 12 卩(:171?2020/003946
[0031 ] «組成》
粒子状重合体は、 上述したコアシェル構造を備え、 そして上述したガラス 転移温度および表面酸量を有すれば、 コア部とシェル部の組成は特に限定さ れない。 以下に、 コア部を形成する重合体およびシェル部を形成する重合体 の組成について、 例を挙げて説明する。
[0032] [コア部]
コア部を形成する重合体に含まれる繰り返し単位は、 特に限定されないが 、 芳香族モノビニル単量体単位、 酸性基含有単量体単位、 架橋性単量体単位 が好ましく挙げられる。 なお、 コア部の重合体は、 単量体単位 (繰り返し単 位) を 1種のみ含んでいてもよく、 複数種類含んでいてもよい。
[0033] 一芳香族モノビニル単量体単位一
コア部の重合体の芳香族モノビニル単量体単位を形成しうる芳香族モノビ ニル単量体としては、 スチレン、 スチレンスルホン酸およびその塩 (例えば 、 スチレンスルホン酸ナトリウムなど) 、 《_メチルスチレン、 ビニルトル エン、 4—
Figure imgf000014_0001
ブトキシ) スチレンなどが挙げられる。 これらは、
1種類を単独で用いてもよく、 複数種類を組み合わせて用いてもよい。 そし てこれらの中でも、 スチレンが好ましい。
[0034] そして、 コア部の重合体中に含まれる芳香族モノビニル単量体単位の割合 は、 コア部の重合体中に含まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 3 0質量%以上であることが好ましく、 4 0質量%以上であることがより好ま しく、 8 5質量%未満であることが好ましく、 7 5質量%以下であることが より好ましい。 コア部の重合体中に占める芳香族モノビニル単量体単位の割 合が 3 0質量%以上であれば、 コア部の重合体のガラス転移温度が高まり、 機能層を備える電池部材の耐ブロッキング性を向上させることができる。 一 方、 コア部の重合体中に占める芳香族モノビニル単量体単位の割合が 8 5質 量%未満であれば、 二次電池を作製する際のプレス時等における粒子状重合 体の変形性が十分確保されるため、 電解液浸潰後における機能層の接着性を 更に向上させることができる。 \¥02020/175025 13 卩(:171?2020/003946
[0035] また、 コア部の重合体中に含まれる芳香族モノビニル単量体単位の割合は 、 粒子状重合体 (すなわち、 コア部の重合体とシェル部の重合体の合計) 中 に含まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 2 0質量%以上であるこ とが好ましく、 2 5質量%以上であることがより好ましく、 3 0質量%以上 であることが更に好ましく、 6 0質量%以下であることが好ましく、 5 0質 量%以下であることがより好ましく、 4 0質量%以下であることが更に好ま しい。 粒子状重合体中に占めるコア部の芳香族モノビニル単量体単位の割合 が 2 0質量%以上であれば、 機能層を備える電池部材の耐ブロッキング性を 向上させることができる。 一方、 粒子状重合体中に占めるコア部の芳香族モ ノビニル単量体単位の割合が 6 0質量%以下であれば、 二次電池を作製する 際のプレス時等における粒子状重合体の変形性が十分確保されるため、 電解 液浸漬後における機能層の接着性を更に向上させることができる。
[0036] 一酸性基含有単量体単位一
コア部の重合体の酸性基含有単量体単位を形成しうる酸性基含有単量体と しては、 カルボン酸基含有単量体、 スルホン酸基含有単量体、 リン酸基含有 単量体などを挙げることができる。 これらは、 1種類を単独で用いてもよく 、 複数種類を組み合わせて用いてもよい。
[0037] そして、 カルボン酸基含有単量体としては、 エチレン性不飽和モノカルボ ン酸およびその誘導体、 エチレン性不飽和ジカルボン酸およびその酸無水物 並びにそれらの誘導体などが挙げられる。
エチレン性不飽和モノカルボン酸の例としては、 アクリル酸、 メタクリル 酸、 クロトン酸などが挙げられる。 そして、 エチレン性不飽和モノカルボン 酸の誘導体の例としては、 2 -エチルアクリル酸、 イソクロトン酸、 《 -ア セトキシアクリル酸、 /3— 1:
Figure imgf000015_0001
(X—り ロロー/ 3 -巳ーメ トキシアクリル酸、
Figure imgf000015_0002
-ジアミノアクリル酸などが挙げら れる。
エチレン性不飽和ジカルボン酸の例としては、 マレイン酸、 フマル酸、 イ タコン酸、 メサコン酸などが挙げられる。 そして、 エチレン性不飽和ジカル \¥02020/175025 14 卩(:171?2020/003946
ボン酸の酸無水物の例としては、 無水マレイン酸、 アクリル酸無水物、 メチ ル無水マレイン酸、 ジメチル無水マレイン酸などが挙げられる。 さらに、 エ チレン性不飽和ジカルボン酸の誘導体の例としては、 メチルマレイン酸、 ジ メチルマレイン酸、 フエニルマレイン酸、 クロロマレイン酸、 ジクロロマレ イン酸、 フルオロマレイン酸、 マレイン酸ジフエニル、 マレイン酸ノニル、 マレイン酸デシル、 マレイン酸ドデシル、 マレイン酸オクタデシル、 マレイ ン酸フルオロアルキルなどが挙げられる。
[0038] スルホン酸基含有単量体としては、 ビニルスルホン酸、 メチルビニルスル ホン酸、 (メタ) アリルスルホン酸、 (メタ) アクリル酸一 2 -スルホン酸 エチル、 2 -アクリルアミ ドー 2 -メチルプロパンスルホン酸、 3 -アリロ キシー 2 -ヒドロキシプロパンスルホン酸などが挙げられる。
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) アクリル」 とは、 アクリルおよび/またメタク リルを意味する。
[0039] リン酸基含有単量体としては、 リン酸一 2 - (メタ) アクリロイルオキシ エチル、 リン酸メチルー 2— (メタ) アクリロイルオキシエチル、 リン酸エ チルー (メタ) アクリロイルオキシエチルなどが挙げられる。
なお、 本発明において 「 (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。
[0040] これらの中でも、 酸性基含有単量体としては、 カルボン酸基含有単量体が 好ましく、 アクリル酸、 メタクリル酸、 イタコン酸がより好ましく、 メタク リル酸が更に好ましい。
[0041 ] そして、 コア部の重合体中に含まれる酸性基含有単量体単位の割合は、 コ ア部の重合体中に含まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 1 . 0質 量%以上であることが好ましく、 1 . 5質量%以上であることがより好まし く、 7 . 0質量%以下であることが好ましく、 6 . 0質量%以下であること がより好ましく、 5 . 0質量%以下であることが更に好ましい。 コア部の重 合体中に占める酸性基含有単量体単位の割合が 1 . 0質量%以上であれば、 \¥02020/175025 15 卩(:171?2020/003946
粒子状重合体表面の極性を一層高めて、 二次電池の残存ガス量を更に低減す ることができる。 一方、 コア部の重合体中に占める酸性基含有単量体単位の 割合が 7 . 0質量%以下であれば、 粒子状重合体により二次電池内部に持ち 込まれる水分量を低減して、 二次電池のサイクル特性を更に向上させること ができる。
[0042] また、 コア部の重合体中に含まれる酸性基含有単量体単位の割合は、 粒子 状重合体 (すなわち、 コア部の重合体とシェル部の重合体の合計) 中に含ま れる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 〇. 5質量%以上であることが 好ましく、 1 . 0質量%以上であることがより好ましく、 1 . 5質量%以上 であることが更に好ましく、 5 . 0質量%以下であることが好ましく、 4 .
0質量%以下であることがより好ましく、 3 . 0質量%以下であることが更 に好ましい。 粒子状重合体中に占めるコア部の酸性基含有単量体単位の割合 が〇. 5質量%以上であれば、 粒子状重合体表面の極性を一層高めて、 二次 電池の残存ガス量を更に低減することができる。 一方、 粒子状重合体中に占 めるコア部の酸性基含有単量体単位の割合が 5 . 0質量%以下であれば、 粒 子状重合体により二次電池内部に持ち込まれる水分量を低減して、 二次電池 のサイクル特性を更に向上させることができる。
[0043] 架橋性単量体単位
コア部の重合体の架橋性単量体単位を形成しうる架橋性単量体としては、 特に限定されることなく、 重合により架橋構造を形成し得る単量体が挙げら れる。 架橋性単量体の例としては、 通常、 熱架橋性を有する単量体が挙げら れる。 より具体的には、 熱架橋性の架橋性基および 1分子あたり 1つのオレ フィン性二重結合を有する架橋性単量体; 1分子あたり 2つ以上のオレフィ ン性二重結合を有する架橋性単量体が挙げられる。
[0044] 熱架橋性の架橋性基の例としては、 エポキシ基、 1\1 -メチロールアミ ド基 、 オキセタニル基、 オキサゾリン基およびこれらの組み合わせが挙げられる 。 これらの中でも、 エポキシ基が、 架橋および架橋密度の調節が容易な点で より好ましい。 \¥02020/175025 16 卩(:171?2020/003946
[0045] そして、 熱架橋性の架橋性基としてェホキシ基を有し、 且つ、 オレフィン 性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、 ビニルグリシジルェーテル 、 アリルグリシジルェーテル、 ブテニルグリシジルェーテル、 〇—アリルフ ェニルグリシジルェーテルなどの不飽和グリシジルェーテル; ブタジェンモ ノェポキシド、 クロロプレンモノェポキシド、 4 , 5—ェポキシ _ 2—ペン テン、 3 , 4—ェポキシ _ 1 —ビニルシクロヘキセン、 1 , 2—ェポキシー 5 , 9—シクロドデカジェンなどのジェンまたはポリェンのモノェポキシド ; 3 , 4—ェポキシー 1 —ブテン、 1 , 2—ェポキシー 5—ヘキセン、 1 ,
2—ェポキシ _ 9—デセンなどのアルケニルェポキシド;並びにグリシジル アクリレート、 グリシジルメタクリレート、 グリシジルクロトネート、 グリ シジルー 4—ヘプテノェート、 グリシジルソルべ一卜、 グリシジルリノレー 卜、 グリシジルー 4—メチルー 3—ペンテノェート、 3—シクロヘキセンカ ルボン酸のグリシジルェステル、 4—メチルー 3—シクロヘキセンカルボン 酸のグリシジルェステルなどの不飽和カルボン酸のグリシジルェステル類が 挙げられる。
[0046] また、 熱架橋性の架橋性基として 1\1 _メチロールアミ ド基を有し、 且つ、 オレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、 1\! _メチロール (メタ) アクリルアミ ドなどのメチロール基を有する (メタ) アクリルアミ ド類が挙げられる。
[0047] 更に、 熱架橋性の架橋性基としてオキセタニル基を有し、 且つ、 オレフィ ン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、 3 _ ( (メタ) アクリロ イルオキシメチル) オキセタン、 3 - ( (メタ) アクリロイルオキシメチル ) _ 2—トリフロロメチルオキセタン、 3 - ( (メタ) アクリロイルオキシ メチル) _ 2—フェニルオキセタン、 2 - ( (メタ) アクリロイルオキシメ チル) オキセタンおよび 2 - ( (メタ) アクリロイルオキシメチル) 一4 - トリフロロメチルオキセタンが挙げられる。
[0048] また、 熱架橋性の架橋性基としてオキサゾリン基を有し、 且つ、 オレフィ ン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、 2—ビニルー 2—オキサ \¥02020/175025 17 卩(:171?2020/003946
ゾリン、 2—ビニルー 4—メチルー 2—オキサゾリン、 2—ビニルー 5—メ チルー 2—オキサゾリン、 2—イソプロべニルー 2—オキサゾリン、 2—イ ソプロべニルー 4—メチルー 2—オキサゾリン、 2—イソプロべニルー 5— メチルー 2—オキサゾリンおよび 2—イソプロべニルー 5—エチルー 2—才 キサゾリンが挙げられる。
[0049] 更に、 1分子あたり 2つ以上のオレフィン性二重結合を有する架橋性単量 体の例としては、 アリル (メタ) アクリレート、 エチレングリコールジ (メ 夕) アクリレート、 ジエチレングリコールジ (メタ) アクリレート、 トリエ チレングリコールジ (メタ) アクリレート、 テトラエチレングリコールジ ( メタ) アクリレート、 トリメチロールプロパンートリ (メタ) アクリレート 、 ジプロピレングリコールジアリルエーテル、 ポリグリコールジアリルエー テル、 トリエチレングリコールジビニルエーテル、 ヒドロキノンジアリルエ —テル、 テトラアリルオキシエタン、 トリメチロールプロパンージアリルエ —テル、 前記以外の多官能性アルコールのアリルまたはビニルエーテル、 卜 リアリルアミン、 メチレンビスアクリルアミ ドおよびジビニルベンゼンが挙 げられる。
なお、 本発明において、 「 (メタ) アクリレート」 とは、 アクリレートお よび/またはメタクリレートを意味する。
[0050] 架橋性単量体は、 1種類を単独で用いてもよく、 複数種類を組み合わせて 用いてもよい。 そしてこれらの中でも、 1分子あたり 2つ以上のオレフィン 性二重結合を有する架橋性単量体が好ましく、 エチレングリコールジメタク リレート、 アリルメタクリレートがより好ましく、 エチレングリコールジメ タクリレートが更に好ましい。
[0051 ] そして、 コア部の重合体中に含まれる架橋性単量体単位の割合は、 コア部 の重合体中に含まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 〇. 0 5質量 %以上であることが好ましく、 0 . 1質量%以上であることがより好ましく 、 5 . 0質量%以下であることが好ましく、 4 . 0質量%以下であることが より好ましく、 2 . 0質量%以下であることが更に好ましい。 コア部の重合 \¥0 2020/175025 18 卩(:171? 2020 /003946
体中に占める架橋性単量体単位の割合が上述した範囲内であれば、 粒子状重 合体の電解液膨潤度 (7 2時間) および電解液膨潤度 (2 4 0時間) を良好 に制御して、 電解液浸潰後における機能層の接着性、 並びに二次電池のレー 卜特性およびサイクル特性を更に向上させることができる。 加えて、 二次電 池の残存ガス量を一層低減すると共に、 二次電池の保存特性を高めることが できる。
[0052] また、 コア部の重合体中に含まれる架橋性単量体単位の割合は、 粒子状重 合体 (すなわち、 コア部の重合体とシェル部の重合体の合計) 中に含まれる 全繰り返し単位を 1 〇〇質量%として、 〇. 〇 1質量%以上であることが好 ましく、 〇. 〇 5質量%以上であることがより好ましく、 4 . 0質量%以下 であることが好ましく、 2 . 0質量%以下であることがより好ましく、 1 .
〇質量%以下であることが更に好ましい。 粒子状重合体中に占めるコア部の 架橋性単量体単位の割合が上述した範囲内であれば、 粒子状重合体の電解液 膨潤度 (7 2時間) および電解液膨潤度 (2 4 0時間) を良好に制御して、 電解液浸潰後における機能層の接着性、 並びに二次電池のレート特性および サイクル特性を更に向上させることができる。 加えて、 二次電池の残存ガス 量を一層低減すると共に、 二次電池の保存特性を高めることができる。
[0053] 一その他の単量体単位一
コア部を形成する重合体が、 芳香族モノビニル単量体単位、 酸性基含有単 量体単位、 架橋性単量体単位以外に含み得る単量体単位 (その他の単量体単 位) としては、 特に限定されないが、 (メタ) アクリル酸エステル単量体単 位、 二トリル基含有単量体単位が挙げられる。
[0054] コア部の重合体の (メタ) アクリル酸エステル単量体単位を形成しうる ( メタ) アクリル酸エステル単量体としては、 メチルアクリレート、 エチルア クリレート、 门ープロピルアクリレート、 イソプロピルアクリレート、 11 - プチルアクリレート、 _ブチルアクリレート、 イソプチルアクリレート、 _ペンチルアクリレート、 イソペンチルアクリレート、 ヘキシルアクリレ —卜、 ヘプチルアクリレート、 オクチルアクリレート、 2—エチルヘキシル \¥02020/175025 19 卩(:171?2020/003946
アクリレート、 ノニルアクリレート、 デシルアクリレート、 ラウリルアクリ レート、 门 _テトラデシルアクリレート、 ステアリルアクリレートなどのア クリル酸アルキルエステル; メチルメタクリレート、 エチルメタクリレート 、 _プロピルメタクリレート、 イソプロピルメタクリレート、 11 _ブチル メタクリレ—卜、 _プチルメタクリレート、 イソプチルメタクリレート、 _ペンチルメタクリレート、 イソペンチルメタクリレート、 ヘキシルメタ クリレート、 ヘプチルメタクリレート、 オクチルメタクリレート、 2—エチ ルヘキシルメタクリレート、 ノニルメタクリレート、 デシルメタクリレート 、 ラウリルメタクリレート、 门ーテトラデシルメタクリレート、 ステアリル メタクリレート、 グリシジルメタクリレートなどのメタクリル酸アルキルエ ステル;などが挙げられる。 これらは、 1種類を単独で用いてもよく、 複数 種類を組み合わせて用いてもよい。 そしてこれらの中でも、 2 -エチルヘキ シルアクリレート、 门 _ブチルアクリレート、 エチルアクリレートが好まし く、 2—エチルヘキシルアクリレートがより好ましい。
[0055] そして、 コア部の重合体中に含まれる (メタ) アクリル酸エステル単量体 単位の割合は、 コア部の重合体中に含まれる全繰り返し単位を 1 〇〇質量% として、 2 0質量%以上であることが好ましく、 3 0質量%以上であること がより好ましく、 5 0質量%以下であることが好ましく、 4 0質量%以下で あることがより好ましい。 コア部の重合体中に占める (メタ) アクリル酸エ ステル単量体単位の割合が上述した範囲内であれば、 粒子状重合体の柔軟性 を確保しつつ、 粒子状重合体の電解液膨潤度 (7 2時間) および電解液膨潤 度 (2 4 0時間) を良好に制御することができる。 そのため、 電解液浸漬後 における機能層の接着性、 並びに二次電池のレート特性およびサイクル特性 を更に向上させることができる。 加えて、 二次電池の残存ガス量を一層低減 すると共に、 二次電池の保存特性を高めることができる。
[0056] また、 コア部の重合体中に含まれる (メタ) アクリル酸エステル単量体単 位の割合は、 粒子状重合体 (すなわち、 コア部の重合体とシェル部の重合体 の合計) 中に含まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 1 0質量%以 \¥02020/175025 20 卩(:171?2020/003946
上であることが好ましく、 2 0質量%以上であることがより好ましく、 4 0 質量%以下であることが好ましく、 3 0質量%以下であることがより好まし い。 粒子状重合体中に占めるコア部の (メタ) アクリル酸エステル単量体単 位の割合が上述した範囲内であれば、 粒子状重合体の柔軟性を確保しつつ、 粒子状重合体の電解液膨潤度 (7 2時間) および電解液膨潤度 (2 4 0時間 ) を良好に制御することができる。 そのため、 電解液浸潰後における機能層 の接着性、 並びに二次電池のレート特性およびサイクル特性を更に向上させ ることができる。 加えて、 二次電池の残存ガス量を一層低減すると共に、 二 次電池の保存特性を高めることができる。
[0057] コア部の重合体の二トリル基含有単量体単位を形成しうる二トリル基含有 単量体としては、
Figure imgf000022_0001
/3 -エチレン性不飽和二トリル単量体が挙げられる。 具体的には、
Figure imgf000022_0002
/3—エチレン性不飽和二トリル単量体としては、 二トリル 基を有する /3—エチレン性不飽和化合物であれば特に限定されないが、 例えば、 アクリロニトリル;
Figure imgf000022_0003
クロロアクリロニトリル、
Figure imgf000022_0004
ブロモアク リロニトリルなどの ハロゲノアクリロニトリル;メタクリロニトリル、 « _エチルアクリロニトリルなどの アルキルアクリロニトリル;などが 挙げられる。 これらは、 1種類を単独で用いてもよく、 複数種類を組み合わ せて用いてもよい。 そしてこれらの中でも、 アクリロニトリルおよびメタク リロニトリルが好ましく、 アクリロニトリルがより好ましい。
[0058] そして、 コア部の重合体中に含まれる二トリル基含有単量体単位の割合は 、 コア部の重合体中に含まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 1質 量%以上であることが好ましく、 5質量%以上であることがより好ましく、
2 0質量%以下であることが好ましく、 1 5質量%以下であることがより好 ましい。 コア部の重合体中に占める二トリル基含有単量体単位の割合が上述 した範囲内であれば、 粒子状重合体の強度を確保しつつ、 粒子状重合体の電 解液膨潤度 (7 2時間) および電解液膨潤度 (2 4 0時間) を良好に制御す ることができる。 そのため、 電解液浸潰後における機能層の接着性、 並びに 二次電池のレート特性およびサイクル特性を更に向上させることができる。 \¥0 2020/175025 21 卩(:171? 2020 /003946
加えて、 二次電池の残存ガス量を一層低減すると共に、 二次電池の保存特性 を高めることができる。
[0059] また、 コア部の重合体中に含まれる二トリル基含有単量体単位の割合は、 粒子状重合体 (すなわち、 コア部の重合体とシェル部の重合体の合計) 中に 含まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 〇. 5質量%以上であるこ とが好ましく、 3質量%以上であることがより好ましく、 1 5質量%以下で あることが好ましく、 1 0質量%以下であることがより好ましい。 粒子状重 合体中に占めるコア部の二トリル基含有単量体単位の割合が上述した範囲内 であれば、 粒子状重合体の強度を確保しつつ、 粒子状重合体の電解液膨潤度 (7 2時間) および電解液膨潤度 (2 4 0時間) を良好に制御することがで きる。 そのため、 電解液浸潰後における機能層の接着性、 並びに二次電池の レート特性およびサイクル特性を更に向上させることができる。 加えて、 二 次電池の残存ガス量を一層低減すると共に、 二次電池の保存特性を高めるこ とができる。
[0060] [シェル部]
シェル部を形成する重合体に含まれる繰り返し単位は、 特に限定されない が、 芳香族モノビニル単量体単位、 酸性基含有単量体単位が好ましく挙げら れる。 なお、 シェル部の重合体は、 単量体単位 (繰り返し単位) を 1種のみ 含んでいてもよく、 複数種類含んでいてもよい。
[0061 ] —芳香族モノビニル単量体単位
シェル部の重合体の芳香族モノビニル単量体単位を形成しうる芳香族モノ ビニル単量体としては、 「コア部」 の項で上述したものと同様のものが挙げ られる。 これらは、 1種類を単独で用いてもよく、 複数種類を組み合わせて 用いてもよい。 そしてこれらの中でも、 スチレンが好ましい。
[0062] そして、 シヱル部の重合体中に含まれる芳香族モノビニル単量体単位の割 合は、 シェル部の重合体中に含まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として 、 8 5質量%以上であることが好ましく、 9 0質量%以上であることがより 好ましい。 シェル部の重合体中に占める芳香族モノビニル単量体単位の割合 \¥02020/175025 22 卩(:171?2020/003946
が 8 5質量%以上であれば、 シヱル部の重合体のガラス転移温度が高まり、 機能層を備える電池部材の耐ブロッキング性を向上させることができる。 な お、 シヱル部の重合体中に含まれる芳香族モノビニル単量体単位の割合の上 限は、 1 0 0質量%以下であり、 9 9質量%以下であることが好ましく、 9 5質量%以下であることがより好ましい。
[0063] また、 シェル部の重合体中に含まれる芳香族モノビニル単量体単位の割合 は、 粒子状重合体 (すなわち、 コア部の重合体とシェル部の重合体の合計) 中に含まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 1 0質量%以上である ことが好ましく、 2 0質量%以上であることがより好ましい。 粒子状重合体 中に占めるシェル部の芳香族モノビニル単量体単位の割合が 1 0質量%以上 であれば、 シェル部の重合体のガラス転移温度が高まり、 機能層を備える電 池部材の耐ブロッキング性を向上させることができる。 なお、 粒子状重合体 中に占めるシェル部の芳香族モノビニル単量体単位の割合の上限は、 4 0質 量%以下であることが好ましく、 3 0質量%以下であることがより好ましい
[0064] 一酸性基含有単量体単位一
シェル部の重合体の酸性基含有単量体単位を形成しうる酸性基含有単量体 としては、 「コア部」 の項で上述したものと同様のものが挙げられる。 これ らは、 1種類を単独で用いてもよく、 複数種類を組み合わせて用いてもよい 。 そしてこれらの中でも、 カルボン酸基含有単量体が好ましく、 アクリル酸 、 メタクリル酸、 イタコン酸がより好ましく、 メタクリル酸が更に好ましい
[0065] そして、 シェル部の重合体中に含まれる酸性基含有単量体単位の割合は、 シェル部の重合体中に含まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 〇.
1質量%以上であることが好ましく、 0 . 5質量%以上であることがより好 ましく、 5 . 0質量%以下であることが好ましく、 4 . 0質量%以下である ことがより好ましく、 3 . 0質量%以下であることが更に好ましい。 シェル 部の重合体中に占める酸性基含有単量体単位の割合が 0 . 1質量%以上であ \¥02020/175025 23 卩(:171?2020/003946
れば、 粒子状重合体表面の極性を一層高めて、 二次電池の残存ガス量を更に 低減することができる。 _方、 シェル部の重合体中に占める酸性基含有単量 体単位の割合が 5 . 0質量%以下であれば、 粒子状重合体により二次電池内 部に持ち込まれる水分量を低減して、 二次電池のサイクル特性を更に向上さ せることができる。
[0066] また、 シェル部の重合体中に含まれる酸性基含有単量体単位の割合は、 粒 子状重合体 (すなわち、 コア部の重合体とシェル部の重合体の合計) 中に含 まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 〇. 0 1質量%以上であるこ とが好ましく、 0 . 1質量%以上であることがより好ましく、 1 . 0質量% 以下であることが好ましく、 〇. 6質量%以下であることがより好ましい。 粒子状重合体中に占めるシェル部の酸性基含有単量体単位の割合が 0 . 0 1 質量%以上であれば、 粒子状重合体表面の極性を一層高めて、 二次電池の残 存ガス量を更に低減することができる。 一方、 粒子状重合体中に占めるシェ ル部の酸性基含有単量体単位の割合が 1 . 0質量%以下であれば、 粒子状重 合体により二次電池内部に持ち込まれる水分量を低減して、 二次電池のサイ クル特性を更に向上させることができる。
[0067] その他の単量体単位
シェル部を形成する重合体が、 芳香族モノビニル単量体単位、 酸性基含有 単量体単位以外の単量体単位に含み得る単量体単位 (その他の単量体単位) としては、 特に限定されないが、 例えば、 「コア部」 の項で上述した架橋性 単量体単位、 (メタ) アクリル酸エステル単量体単位、 および二トリル基含 有単量体単位が挙げられる。 そして、 これらの中でも、 シェル部の重合体は 、 二トリル基含有単量体単位を含むことが好ましい。
[0068] シェル部の重合体の二トリル基含有単量体単位を形成しうる二トリル基含 有単量体としては、 「コア部」 の項で上述したものと同様のものが挙げられ る。 これらは、 1種類を単独で用いてもよく、 複数種類を組み合わせて用い てもよい。 そしてこれらの中でも、 アクリロニトリルおよびメタクリロニト リルが好ましく、 アクリロニトリルがより好ましい。 \¥02020/175025 24 卩(:171?2020/003946
[0069] そして、 シェル部の重合体中に含まれる二トリル基含有単量体単位の割合 は、 シェル部の重合体中に含まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 1 . 0質量%以上であることが好ましく、 3 . 0質量%以上であることがよ り好ましく、 1 0質量%以下であることが好ましく、 7 . 0質量%以下であ ることがより好ましい。 シェル部の重合体中に占める二トリル基含有単量体 単位の割合が上述した範囲内であれば、 粒子状重合体の強度を確保しつつ、 粒子状重合体の電解液膨潤度 (7 2時間) および電解液膨潤度 (2 4 0時間 ) 、 並びに表面酸量を良好に制御することができる。 そのため、 電解液浸潰 後における機能層の接着性、 並びに二次電池のレート特性およびサイクル特 性を更に向上させることができる。 加えて、 二次電池の残存ガス量を一層低 減すると共に、 二次電池の保存特性を高めることができる。
[0070] また、 シェル部の重合体中に含まれる二トリル基含有単量体単位の割合は 、 粒子状重合体 (すなわち、 コア部の重合体とシェル部の重合体の合計) 中 に含まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 〇. 3質量%以上である ことが好ましく、 〇. 6質量%以上であることがより好ましく、 3 . 0質量 %以下であることが好ましく、 2 . 0質量%以下であることがより好ましい 。 粒子状重合体中に占めるシェル部の二トリル基含有単量体単位の割合が上 述した範囲内であれば、 粒子状重合体の強度を確保しつつ、 粒子状重合体の 電解液膨潤度 (7 2時間) および電解液膨潤度 (2 4 0時間) 、 並びに表面 酸量を良好に制御することができる。 そのため、 電解液浸潰後における機能 層の接着性、 並びに二次電池のレート特性およびサイクル特性を更に向上さ せることができる。 加えて、 二次電池の残存ガス量を一層低減すると共に、 二次電池の保存特性を高めることができる。
[0071 ] «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 \¥02020/175025 25 卩(:171?2020/003946
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。
[0072] 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 _例を示す。
[0073] 重合に際しては、 常法に従って、 乳化剤として、 例えば、 ドデシルべンゼ 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エニルエーテル、 ソルビタンモノラウレー 卜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、
1: -ブチルパーオキシー 2 -エチルへキサノエート、 過硫酸カリウム、 キュ メンバーオキサイ ド等の過酸化物、 2 , 2, ーアゾビス (2 -メチルー 1\1 - (2—ハイ ドロキシエチル) ープロピオンアミ ド) 、 2 , 2’ ーアゾビス (
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。
[0074] 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。 さらに、 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。
[0075] ここで、 コア部の外表面がシェル部によって部分的に覆われた粒子状重合 体を調製する場合は、 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ヱル部を形成することができる
[0076] <機能層用結着材>
本発明のスラリー組成物は、 上記コアシェル構造を有する粒子状重合体に 加え、 ガラス転移温度が 2 0 °〇未満である重合体からなる機能層用結着材を \¥02020/175025 26 卩(:171?2020/003946
更に含むことが好ましい。
なお、 機能層用結着材は、 非水溶性であることが好ましい。
[0077] «ガラス転移温度》
機能層用結着材は、 ガラス転移温度が、 2 0 °〇未満であることが必要であ り、 1 5 °〇未満であることが好ましく、 1 2 °〇以下であることがより好まし く、 一 4 0 °〇以上であることが好ましく、 一2 0 °〇以上であることがより好 ましい。 上述した粒子状重合体に加え、 ガラス転移温度が 2 0 °〇未満である 機能層用結着材を含むスラリー組成物を用いれば、 電解液浸潰後における機 能層の接着性を更に向上させつつ、 二次電池のレート特性を一層高めること ができる。 一方、 機能層用結着材のガラス転移温度が一 4 0 °〇以上であれば 、 二次電池の保存特性を向上させることができる。
なお、 機能層用結着材のガラス転移温度は、 例えば、 機能層用結着材の調 製に用いる単量体の種類および割合を変更することにより調整することがで きる。 より具体的には、 粒子状重合体の調製に用いる芳香族モノビニル単量 体の割合を増加させることで、 機能層用結着材のガラス転移温度を高めるこ とができる。
[0078] «表面酸量》
機能層用結着材は、 表面酸量が、 〇. 0 5 〇 1 / 9以上であることが 好ましく、 〇. 0 8〇1〇1〇 丨 / 9以上であることがより好ましく、 〇. 1 0 01 111 0 丨 / 9以上であることが更に好ましく、 〇.
Figure imgf000028_0001
以下で あることが好ましく、 〇. 4 0〇!〇!〇 丨
Figure imgf000028_0002
以下であることがより好ましく 、 〇. 3〇 〇 丨
Figure imgf000028_0003
以下であることが更に好ましい。 機能層用結着材の 表面酸量が〇. 0 5
Figure imgf000028_0004
〇 I / ^以上であれば、 二次電池の残存ガス量を一 層低減することができる。 一方、 機能層用結着材の表面酸量が〇. 5 0 〇 丨 / 9以下であれば、 二次電池のサイクル特性を更に向上させることがで きる。
なお、 機能層用結着材の表面酸量は、 例えば機能層用結着材の調製に用い る単量体の種類および割合を変更することにより調整することができる。 よ \¥02020/175025 27 卩(:171?2020/003946
り具体的には、 機能層用結着材の調製に用いる酸性基含有単量体の割合を増 加させたり、 酸性基含有単量体としてイタコン酸などの複数の酸性基を有す る単量体を用いたりすることで、 機能層用結着材の表面酸量を高めることが できる。
[0079] «体積平均粒子径》
機能層用結着材は、 体積平均粒子径が、 〇. 0 1 以上であることが好 ましく、 〇. 0 5 ^ 01以上であることがより好ましく、 〇. 1 4 ^ 01以上で あることが更に好ましく、 〇. 6〇 未満であることが好ましく、 0 . 4 5 未満であることがより好ましい。 機能層用結着材の体積平均粒子径が 〇. 0 1 以上であれば、 二次電池の残存ガス量を一層低減することがで きる。 一方、 機能層用結着材の体積平均粒子径が〇. 6 0 未満であれば 、 電解液浸潰後における機能層の接着性を更に向上させることができる。 なお、 機能層用結着材の体積平均粒子径は、 例えば機能層用結着材の調製 に用いる単量体の種類および割合を変更すること、 および/または機能層用 結着材の重合条件 (例えば、 乳化剤の使用量) を変更することで、 調整する ことができる。
[0080] «電解液膨潤度》
機能層用結着材は、 上述した所定の測定用電解液中に 7 2時間浸潰した際 の膨潤度が、 5 . 0倍以下であることが好ましく、 4 . 0倍以下であること がより好ましい。 機能層用結着材の電解液膨潤度 (7 2時間) が 5 . 〇倍以 下であれば、 機能層用結着材が電解液中に過度に溶出するといったこともな く、 電解液浸潰後における機能層の接着性を更に向上させつつ、 二次電池の 残存ガス量を一層低減することができる。 また、 機能層用結着材の電解液膨 潤度 (7 2時間) の下限は特に限定されないが、 通常、 1 . 0倍以上である なお、 機能層用結着材の電解液膨潤度 (7 2時間) は、 例えば機能層用結 着材の調製に用いる単量体の種類および割合を変更することにより調整する ことができる。 \¥02020/175025 28 卩(:171?2020/003946
[0081 ] «組成》
機能層用結着材は、 上述したガラス転移温度を有すれば、 その組成は特に 限定されないが、 機能層用結着材 (換言すると、 機能層用結着材を構成する 重合体) は、 少なくとも、 芳香族モノビニル単量体単位および酸性基含有単 量体単位を含むことが好ましい。
[0082] [芳香族モノビニル単量体単位]
機能層用結着材の芳香族モノビニル単量体単位を形成しうる芳香族モノビ ニル単量体としては、 「粒子状重合体」 の項で上述したものと同様のものが 挙げられる。 これらは、 1種類を単独で用いてもよく、 複数種類を組み合わ せて用いてもよい。 そしてこれらの中でも、 スチレンが好ましい。
[0083] そして機能層用結着材中に含まれる芳香族モノビニル単量体単位の割合は 、 機能層用結着材中に含まれる全繰り返し単位を 1 0 0質量%として、 1 5 質量%以上であることが好ましく、 2 3質量%以上であることがより好まし く、 8 0質量%以下であることが好ましく、 7 0質量%以下であることがよ り好ましい。 機能層用結着材中に占める芳香族モノビニル単量体単位の割合 が上述した範囲内であれば、 機能層用結着材の柔軟性および剛直性のバラン スが確保される。 そのため、 電解液浸潰後における機能層の接着性、 並びに 、 二次電池のレート特性およびサイクル特性をバランス良く向上させること ができる。
[0084] [酸性基含有単量体単位]
機能層用結着材の酸性基含有単量体単位を形成しうる酸性基含有単量体と しては、 「粒子状重合体」 の項で上述したものと同様のものが挙げられる。 これらは、 1種類を単独で用いてもよく、 複数種類を組み合わせて用いても よい。 そしてこれらの中でも、 カルボン酸基含有単量体が好ましく、 アクリ ル酸、 メタクリル酸、 イタコン酸がより好ましく、 イタコン酸が更に好まし い。
[0085] そして機能層用結着材中に含まれる酸性基含有単量体単位の割合は、 機能 層用結着材中に含まれる全繰り返し単位を 1 〇〇質量%として、 1 . 〇質量 \¥02020/175025 29 卩(:171?2020/003946
%以上であることが好ましく、 2 . 0質量%以上であることがより好ましく 、 6 . 0質量%以下であることが好ましく、 5 . 0質量%以下であることが より好ましい。 機能層用結着材中に占める芳香族モノビニル単量体単位の割 合が 1 . 0質量%以上であれば、 二次電池の残存ガス量を更に低減すること ができ、 6 . 0質量%以下であれば、 二次電池のサイクル特性を向上させる ことができる。
[0086] [その他の単量体単位]
機能層用結着材は、 芳香族モノビニル単量体単位、 酸性基含有単量体単位 以外の単量体単位 (その他の単量体単位) を含むことができる。 そして、 そ の他の単量体単位としては、 例えば、 1 , 3—ブタジェン、 2—メチルー 1 , 3—ブタジェン (イソプレン) 、 2 , 3—ジメチルー 1 , 3—ブタジェン などの脂肪族共役ジェン単量体に由来する脂肪族共役ジェン単量体単位、 2 —ヒドロキシェチルアクリレート等の水酸基含有単量体に由来する水酸基含 有単量体単位や、 「粒子状重合体」 の項で上述した (メタ) アクリル酸ェス テル単量体単位、 架橋性単量体単位が挙げられる。
なお、 機能層用結着材は、 その他の単量体単位を、 1種類のみ含んでいて もよく、 2種類以上含んでいてもよい。
[0087] «調製方法》
機能層用結着材の重合様式は、 特に限定されることなく、 例えば、 溶液重 合法、 懸濁重合法、 塊状重合法、 乳化重合法などのいずれの方法を用いても よい。 また、 重合反応としては、 イオン重合、 ラジカル重合、 リビングラジ カル重合などの付加重合を用いることができる。 そして、 重合に使用され得 る乳化剤、 分散剤、 重合開始剤、 連鎖移動剤などは、 一般に用いられるもの を使用することができ、 その使用量も、 一般に使用される量とすることがで きる。
[0088] «配合量》
本発明のスラリー組成物中に配合される機能層用結着材の量は、 特に限定 されないが、 粒子状重合体 1 0 0質量部当たり、 1質量部以上であることが \¥02020/175025 30 卩(:171?2020/003946
好ましく、 1 0質量部以上であることがより好ましく、 1 5質量部以上であ ることが更に好ましく、 2 0質量部以上であることが特に好ましく、 5 0質 量部以下であることが好ましく、 4 0質量部以下であることがより好ましく 、 3 0質量部以下であることが更に好ましい。 機能層用結着材の配合量が粒 子状重合体 1 〇〇質量部当たり 1質量部以上であれば、 電解液浸潰後におけ る機能層の接着性を更に向上させることができ、 5 0質量部以下であれば、 機能層を備える電池部材の耐ブロッキング性を確保することができる。
[0089] <溶媒>
本発明のスラリー組成物に含まれる溶媒としては、 少なくとも上述した粒 子状重合体の分散媒として使用可能な、 既知の溶媒を用いることができる。 中でも、 溶媒としては、 水を用いることが好ましい。 なお、 スラリー組成物 の溶媒の少なくとも一部は、 特に限定されることなく、 粒子状重合体および /または機能層用結着材の調製に用いた重合溶媒とすることができる。
[0090] <その他の成分>
本発明のスラリー組成物は、 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。 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。
そして、 その他の成分としては、 非導電性粒子、 濡れ剤 (ポリエチレンオ キサイ ド、 およびポリプロピレンオキサイ ドなど) 、 水溶性重合体 (カルボ キシメチルセルロースおよびその塩、 並びに、 ポリビニルアルコールなど) が挙げられる。
なお、 本発明において、 重合体が 「水溶性」 であるとは、 温度 2 5 °〇にお いて重合体〇. 5 9を 1 0 0 9の水に溶解した際に、 不溶分が 1 . 0質量% 未満となることをいう。
[0091 ] スラリー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 \¥0 2020/175025 31 卩(:17 2020 /003946
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 卜) 、 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) 、 巳 3丁 丨 〇3、 「〇、 アルミナーシリカ複合酸化物 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。
また、 非導電性粒子として有機微粒子を用いる場合、 当該有機微粒子のガ ラス転移温度および/または融点は、 通常 1 5 0 °〇超であり、 1 8 0 °〇以上 であることが好ましく、 2 0 0 °〇以上であることがより好ましい。
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。
ここで、 スラリー組成物中の非導電性粒子の配合量は、 特に限定されない が、 粒子状重合体 1 〇〇質量部当たり、 3 0 0質量部以上 1 5 0 0質量部以 下であることが好ましい。
[0092] また、 スラリー組成物中の濡れ剤の配合量は、 特に限定されないが、 粒子 状重合体 1 〇〇質量部当たり、 〇. 5質量部以上であることが好ましく、 0 . 7質量部以上であることがより好ましく、 5質量部以下であることが好ま しく、 3質量部以下であることがより好ましい。 濡れ剤の配合量が、 粒子状 重合体 1 〇〇質量部当たり〇. 5質量部以上であれば、 スラリー組成物の十 分均一な塗布が可能となるため、 電解液浸潰後における機能層の接着性を更 \¥02020/175025 32 卩(:171?2020/003946
に向上させることができる。 一方、 濡れ剤の配合量が、 粒子状重合体 1 0 0 質量部当たり 5質量部以下であれば、 低分子量成分の増大によるレート特性 の低下を十分に抑制することができる。
[0093] そして、 スラリー組成物中の水溶性重合体の配合量は、 特に限定されない が、 粒子状重合体 1 〇〇質量部当たり、 1 0質量部以下であることが好まし く、 6質量部以下であることがより好ましい。 水溶性重合体の配合量が、 粒 子状重合体 1 0〇質量部以下であれば、 水溶性重合体のフイルム化によるレ —卜特性の低下を十分に抑制することができる。
[0094] <調製方法>
スラリー組成物の調製方法は、 特に限定はされない。 例えば、 粒子状重合 体と、 溶媒とを、 必要に応じて用いられる機能層用結着材および/またはそ の他の成分と混合して、 スラリー組成物を調製することができる。 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、 口ールミル、 フイルミ ックス等の高分散装置も挙げられる。
[0095] (機能層)
上述した本発明の非水系二次電池機能層用スラリー組成物を用い、 適切な 基材上に機能層を形成することができる。 具体的には、 スラリー組成物を適 切な基材上で乾燥することにより、 機能層を形成することができる。 即ち、 機能層は、 上述したスラリー組成物の乾燥物よりなり、 通常、 上述した粒子 状重合体を含有し、 任意に、 上述した機能層用結着材および/またはその他 の成分を含有する。 なお、 上述した粒子状重合体および/または機能層用結 着材が架橋性単量体単位を含む場合には、 粒子状重合体および/または機能 層用結着材は、 スラリー組成物の乾燥時、 または、 乾燥後に任意に実施され \¥02020/175025 33 卩(:171?2020/003946
る熱処理時に架橋されていてもよい (即ち、 機能層は、 上述した粒子状重合 体および/または機能層用結着材の架橋物を含んでいてもよい) 。 なお、 機 能層中に含まれている各成分の好適な存在比は、 本発明の非水系二次電池機 能層用スラリー組成物中の各成分の好適な存在比と同じである。
そして、 本発明のスラリー組成物を用いて形成される機能層は、 電解液浸 潰後に優れた接着性を発揮することができる。 加えて、 当該機能層を備える 電池部材を用いれば、 レート特性およびサイクル特性に優れると共に、 残存 ガス量が低減された二次電池を製造することができる。
[0096] <基材>
スラリー組成物を塗布して、 その上に機能層を形成するための基材として は、 特に限定されない。 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、 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 、 基材上に形成した機能層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用いるこ とが好ましい。
[0097] «セパレータ基材»
セパレ—夕基材としては、 特に限定されることなく、 例えば特開 2 0 1 2 - 2 0 4 3 0 3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、 ポリオレフイン系 (ポリエチレン、 ポリプロピレン、 ポリブテン \¥02020/175025 34 卩(:171?2020/003946
、 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、 本発明のスラリー組成物から形成される機能層 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。 例えば、 セパレータ基材は、 非導電性粒子と結着材を含み、 上述したコアシ エル構造を有する粒子状重合体を含まない多孔膜層を、 その一部に含んでい てもよい、 より具体的には、 セパレータ基材は、 上述したポリオレフイン系 の樹脂からなる微多孔膜の片面または両面に、 非導電性粒子と結着材を含む 多孔膜層を備えていてもよい。 なお、 多孔膜層中の 「非導電性粒子」 として は、 例えば、 「非水系二次電池機能層用スラリー組成物」 の項で例示したも のを用いることができる。 また、 多孔膜層中の 「結着材」 としては、 例えば 、 「非水系二次電池機能層用スラリー組成物」 の項で 「機能層用結着材」 と して例示したものや、 既知の結着材を用いることができる。
[0098] «電極基材》
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 2 0 1 3 - 1 4 5 7 6 3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、 本発明のスラリー組成物から形成される機能層以外の 、 所期の機能を有する任意の層 (例えば、 「セパレータ基材」 の項で上述し た、 非導電性粒子と結着材を含む多孔膜層) をその一部に含んでいてもよい
[0099] «離型基材》
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。
[0100] <機能層の形成方法> \¥02020/175025 35 卩(:171?2020/003946
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) スラリー組成物をセパレータ基材または電極基材の表面 (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) スラリー組成物にセパレータ基材または電極基材を浸漬後、 これを乾燥 する方法;
3) スラリー組成物を、 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また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、 スラリー組成物をセパレータ 基材または電極基材上に塗布する工程 (塗布工程) と、 セパレータ基材また 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エ 程 (乾燥工程) を備える。
[0101 ] 塗布工程において、 スラリー組成物をセパレータ基材または電極基材上に 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。
[0102] また乾燥工程において、 基材上のスラリー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 3 0〜 8 0 °〇 で、 乾燥時間は好ましくは 3 0秒〜 1 0分である。
[0103] なお、 基材上に形成された機能層の厚みは、 好ましくは〇. 1 以上、 より好ましくは〇. 3 以上、 さらに好ましくは〇. 5 以上であり、 好ましくは 3 . 〇 以下、 より好ましくは 1 . 5 以下、 さらに好まし くは 1 . 0 〇1以下である。 機能層の厚みが、 〇. 1 ^ 111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、 3 . 〇 以下であることで 、 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。 \¥02020/175025 36 卩(:171?2020/003946
[0104] (非水系二次電池用セパレータ)
本発明のセパレータは、 セパレータ基材と、 セパレータ基材の少なくとも 一方の表面上に、 本発明のスラリー組成物から形成された機能層を備える。 なお、 セパレータを構成するセパレータ基材と機能層は、 何れも 「機能層」 の項で上述したものと同様である。
[0105] そして、 本発明のセパレータは、 本発明のスラリー組成物を用いて形成さ れる機能層を備えているので、 電解液浸潰後において、 隣接する他の電池部 材 (例えば、 電極) と、 機能層を介して良好に接着することができる。 加え て、 本発明のセパレータは、 二次電池に優れたレート特性およびサイクル特 性を発揮させると共に、 二次電池の残存ガス量を低減することができる。
[0106] (非水系二次電池)
本発明の非水系二次電池は、 上述した本発明の非水系二次電池用セパレー 夕を備えるものである。 より具体的には、 本発明の非水系二次電池は、 正極 、 負極、 セパレータ、 および電解液を備え、 前記セパレータが、 セパレータ 基材と機能層を備える本発明の非水系二次電池用セパレータである。
本発明の非水系二次電池は、 本発明の非水系二次電池用セパレータを備え ているので、 レート特性およびサイクル特性に優れ、 また、 残存ガス量が少 ない。
[0107] <正極および負極>
本発明の二次電池において、 少なくともセパレータが機能層を有するが、 正極および負極もそれぞれ機能層を有していてもよい。 機能層を有する正極 および負極としては、 集電体上に電極合材層を形成してなる電極基材の上に 機能層を設けてなる電極を用いることができる。 なお、 電極基材およびセパ レータ基材としては、 「機能層」 の項で挙げたものと同様のものを用いるこ とができる。
また、 機能層を有さない正極および負極としては、 特に限定されることな く、 上述した電極基材よりなる電極を用いることができる。
[0108] <電解液> \¥02020/175025 37 卩(:171?2020/003946
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。 支持電解質としては、 例えば、 リチウムイオンニ次電池において はリチウム塩が用いられる。 リチウム塩としては、 例えば、 1_ 丨 6、 1_ 1
Figure imgf000039_0001
3 1_ 丨、 〇4 9 3〇 3 1_ 丨、 〇 3〇〇〇 1_ 丨、 (〇 3〇〇) 2 1\1 1_ 丨、 ( 〇 3 3〇22 1\1 1_ し (〇2 5 3〇 2
Figure imgf000039_0002
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、 1_ 丨 6、 1_ 丨 〇 丨 〇4、 〇 3 3〇3 1_ 丨が好ましい。 なお、 電解質は 1種類を単独で用いてもよく、 2種類 以上を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。
[0109] 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、 例えばリチウムイオンニ次電池においては、 ジメチ ルカーボネート (口1\/1〇) 、 エチレンカーボネート (巳〇) 、 ジエチルカー ボネート (口巳〇) 、 プロピレンカーボネート ( 〇) 、 ブチレンカーボネ —卜 (巳〇) 、 メチルエチルカーボネート (1\/1巳〇) 等の力ーボネート類; アーブチロラクトン、 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力一 ボネート類が好ましい。 通常、 用いる溶媒の粘度が低いほどリチウムイオン 伝導度が高くなる傾向があるので、 溶媒の種類によりリチウムイオン伝導度 を調節することができる。
なお、 電解液中の電解質の濃度は適宜調整することができる。 また、 電解 液には、 既知の添加剤を添加してもよい。
[01 10] <非水系二次電池の製造方法>
二次電池は、 例えば、 正極と負極とを本発明の非水系二次電池用セパレー 夕を介して重ね合わせ、 これを必要に応じて、 巻く、 折るなどして電池容器 \¥02020/175025 38 卩(:171?2020/003946
に入れ、 電池容器に電解液を注入して封口することで製造し得る。 ここで、 電池容器には、 必要に応じてエキスパンドメタルや、 ヒューズ、 丁〇素子 などの過電流防止素子、 リード板などを入れ、 電池内部の圧力上昇、 過充放 電の防止をしてもよい。 電池の形状は、 例えば、 コイン型、 ボタン型、 シー 卜型、 円筒型、 角形、 扁平型など、 何れであってもよい。
実施例
[01 1 1 ] 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単量体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。
そして、 実施例および比較例において、 粒子状重合体および機能層用結着 材のガラス転移温度、 表面酸量、 電解液膨潤度、 および体積平均粒子径、 機 能層の電解液浸潰後における接着性、 セパレータの耐ブロッキング性、 並び に、 リチウムイオンニ次電池のレート特性、 サイクル特性、 保存特性、 およ び残存ガス量の低減は、 下記の方法で測定および評価した。
[01 12] <ガラス転移温度>
測定対象である重合体 (粒子状重合体、 機能層用結着材) の水分散液を、 温度 2 5 °◦で 4 8時間乾燥し、 粉末状の測定試料を得た。
測定試料 1 〇 9をアルミパンに計量し、 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 「巳乂3丁八[¾
Figure imgf000040_0001
) にて、 測定温度範囲一 1 0 0 °〇~ 2 0 0 °〇の間で、 昇温速度 2 0 °〇/分で、
」 I 3 8 7 0 3に規定された条件下で測定を実施し、 示差走査熱量分析 (0 3 0 曲線を得た。 なお、 リファレンスとして空のアルミパンを用いた 。 この昇温過程で、 微分信号 (0 0 3 0 がピークを示す温度をガラス転移 温度 (°〇) として求めた。 なお、 ピークが複数測定された場合は、 変位の大 きいピークの示す温度を、 その重合体のガラス転移温度とした。
<表面酸量>
蒸留水で洗浄したガラス容器に、 測定対象である重合体 (粒子状重合体、 機能層用結着材) の水分散液を入れ、 溶液電導率計をセッ トして撹拌した。 なお、 撹拌は、 後述する塩酸の添加が終了するまで継続した。
重合体の水分散液の電気伝導度が 2. 5〜 3. OmSになるように、 0.
1規定の水酸化ナトリウム水溶液を、 重合体の水分散液に添加した。 その後 、 6分経過してから、 電気伝導度を測定した。 この値を測定開始時の電気伝 導度とした。
さらに、 この重合体の水分散液に 0. 1規定の塩酸を 0. 5 mL添加して 、 30秒後に電気伝導度を測定した。 その後、 再び 0. 1規定の塩酸を 0.
5 m L添加して、 30秒後に電気伝導度を測定した。 この操作を、 30秒間 隔で、 重合体の水分散液の電気伝導度が測定開始時の電気伝導度以上になる まで繰り返し行った。
得られた電気伝導度のデータを、 電気伝導度 (単位 rmS」 ) を縦軸 (Y 座標軸) 、 添加した塩酸の累計量 (単位 「mmo l」 ) を横軸 (X座標軸) としたグラフ上にプロッ トした。 これにより、 図 2のように 3つの変曲点を 有する塩酸添加量一電気伝導度曲線が得られた。 3つの変曲点の X座標およ び塩酸添加終了時の X座標を、 値が小さい方から順にそれぞれ P 1、 P 2、
P 3および P 4とした。 X座標が零から座標 P 1 まで、 座標 P 1から座標 P 2まで、 座標 P 2から座標 P 3まで、 および、 座標 P 3から座標 P 4まで、 の 4つの区分内のデータについて、 それぞれ、 最小二乗法により近似直線 L 1、 L 2、 L 3および L 4を求めた。 近似直線 L 1 と近似直線 L 2との交点 の X座標を A 1 (mmo l) 、 近似直線 L 2と近似直線 L 3との交点の X座 標を A 2 (mmo l) 、 近似直線 L 3と近似直線 L 4との交点の X座標を A 3 (mmo l) とした。
そして、 重合体 1 g当たりの表面酸量 Sは、 下記の式から、 塩酸換算した 値 (mmo 丨 /g) として算出した。 \¥02020/175025 40 卩(:171?2020/003946
重合体 1 9当たりの表面酸量 3= ( 2_ 1) /重合体の水分散液中の 固形分量
<電解液膨潤度>
«電解液膨潤度 (72時間) >>
測定対象である重合体 (粒子状重合体、 機能層用結着材) 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た。 シャーレに入った水分 散液を、 温度 25°◦で 48時間乾燥し粉末状試料を得た。 得られた試料〇. 29を、 温度 200°〇、 圧力 51\/1 3で 2分間プレスすることにより試験片 を得た。 得られた試験片の重量を測定し、 〇とした。
次に、 得られた試験片を、 温度 60°〇の測定用電解液中に 72時間浸潰し た。 ここで、 測定用電解液としては、 エチレンカーボネート (巳〇) 、 ジエ チルカーボネート (口巳〇) およびビニレンカーボネート ( 〇) の混合溶 媒 (体積比: 巳(3/0巳(3/ 〇 = 68. 5/30/1. 5) に、 1_ 丨 ? 6 (支持電解質) を 1
Figure imgf000042_0001
〇 I /リッ トルの濃度で溶かした溶液を用いた。
浸潰後の試験片を測定用電解液から取り出し、 試験片の表面の測定用電解 液を拭き取った。 当該浸潰後の試験片の重量を測定し、 \^/1 とした。 測定し た 〇および \^/1 を用いて、 電解液膨潤度 (72時間)
Figure imgf000042_0002
を算出 した。
«電解液膨潤度 (240時間) >>
試験片を測定用電解液中に浸潰する時間を 72時間から 240時間に変更 した以外は、 電解液膨潤度 (72時間) と同様にして、 電解液膨潤度 (24 〇時間) を算出した。 なお、 電解液膨潤度 (240時間) は、 粒子状重合体 についてのみ測定し、 機能層用結着材については測定しなかった。
<体積平均粒子径>
重合体 (粒子状重合体、 機能層用結着材) の体積平均粒子径は、 レ _ザ_ 回折法にて測定した。 具体的には、 固形分濃度〇. 1質量%に調整した重合 体の水分散液を試料とした。 そして、 レーザー回折式粒子径分布測定装置 ( ベックマン · コールター社製、 製品名 3 320」 ) を用いて測定 \¥02020/175025 41 卩(:171?2020/003946
された粒子径分布 (体積基準) において、 小径側から計算した累積体積が 5 0 %となる粒子径口 5 0を、 体積平均粒子径とした。
<電解液浸潰後における接着性>
湿式法により製造された単層のポリエチレン製セパレータ (厚み: 9
Figure imgf000043_0001
) を、 セパレータ基材として準備した。 このセパレータ基材の一方の面に、 非水系二次電池機能層用スラリー組成物を塗布し、 セパレータ基材上のスラ リー組成物を 5 0 °◦で 1 0分間乾燥して、 機能層 (厚み: 1 . 〇 ) を形 成した。 この機能層を片面に備えるセパレータを評価用セパレータとした。 また、 後述する実施例 1 と同様にして負極を作製し、 評価用負極とした。 上記で得られた評価用負極と評価用セパレータを、 それぞれ、 1 0 1 〇〇 の長方形状に切り出した。 そして、 セパレータの機能層表面に負 極の負極合材層を沿わせ試験片とし、 電解液約 4 0 0 丨 と共にラミネート 包材に入れた。 1時間経過後、 試験片を、 ラミネート包材ごと 8 0 °〇、 圧力 1 . 0 1\/1 ? 3で1 5分間プレスした。 なお、 電解液は、 「電解液膨潤度」 の 測定に用いた測定用電解液と同じ組成のものを使用した。
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。 次いで 、 この試験片を、 負極の集電体側の表面を下にして、 負極の集電体側の表面 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、 」 丨 3 1 5 2 2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、 セパレータの一端を鉛直上方に引張り速 度 5 0 01 01 /分で引っ張って剥がしたときの応力を測定した。 この測定を 3 回行い、 応力の平均値をピール強度として求め、 下記の基準で評価した。 ピ —ル強度が大きいほど、 電解液浸潰後における機能層の接着性が優れており 、 電解液中でセパレータと電極 (負極) が機能層を介して強固に接着しうる ことを示す。
八 : ピール強度が 5 .
Figure imgf000043_0002
巳 : ピール強度が 1 .
Figure imgf000043_0003
0 : ピール強度が 1 . 0 !\! / 未満 \¥02020/175025 42 卩(:171?2020/003946
<耐ブロッキング性>
「電解液浸潰後における接着性」 の評価時と同様にして得られた機能層を 片面に備えるセパレータを、 幅 5〇
Figure imgf000044_0001
X長さ 5〇 の正方形に切って、 2枚 の正方形片を得た。 次に、 2枚の正方形片を、 セパレータ基材上に形成した 機能層の面同士が向かい合うように重ね合わせ、 更に、 温度 4 0 °〇、 0 . 1 IV! 3の加圧下に置き、 2 4時間放置することにより、 プレス状態の試験片 (プレス試験片) を作製した。 そして、 2 4時間放置後のプレス試験片にお いて、 重ね合わされた 2枚の正方形片同士の接着状態を目視で確認し、 以下 の基準に従って、 耐ブロッキング性を評価した。 なお、 重ね合わされた 2枚 の正方形片同士が接着している場合は、 2枚の正方形片のうち一方の全体を 固定し、 他方を〇. 3 1\1 / の力で引っ張って正方形片同士を剥離すること が可能かどうか確認した。 重ね合わされた 2枚の正方形片同士が接着してい ないほど、 機能層を備えるセパレータが耐ブロッキング性に優れることを示 す。
八 : 2枚の正方形片同士が接着していない
巳 : 2枚の正方形片同士が接着しているが、 引っ張って剥離可能である
0 : 2枚の正方形片同士が接着しており、 引っ張って剥離することができ ない
«レート特性》
リチウムイオンニ次電池を、 電解液注液後、 温度 2 5 °〇で 5時間静置した 。 次に、 温度 2 5 °〇、 〇. 2〇の定電流法にて、 セル電圧 3 . 6 5 Vまで充 電し、 その後、 温度 6 0 °〇で 1 2時間エージング処理を行った。 そして、 温 度 2 5 °〇、 〇. 2〇の定電流法にて、 セル電圧 3 . 0 0 Vまで放電した。 そ の後、 〇. 2〇の定電流にて、 〇〇一〇 充電 (上限セル電圧 4 . 3 5 V) を行い、 〇. 2〇の定電流にてセル電圧 3 . 0 0 Vまで〇<3放電を行った。 この〇. 2〇における充放電を 3回繰り返し実施した。
次に、 温度 2 5 °〇の環境下、 セル電圧 4 . 2— 3 . 0 0 V間で、 0 . 2〇 の定電流充放電を実施し、 このときの放電容量を〇 0と定義した。 その後、 同様に 0. 2 Cの定電流にて CC— C V充電し、 温度一 1 0°Cの環境下にお いて、 0. 5 Cの定電流にて 3. OVまで放電を実施し、 このときの放電容 量を C 1 と定義した。 そして、 レート特性として、 △〇= (C 1 /CO) X 1 00 (%) で示される容量維持率を求め、 以下の基準により評価した。 こ の容量維持率 ACの値は大きいほど、 低温環境下、 高電流での放電容量が高 く、 そして内部抵抗が低いことを示す。
A :容量維持率 ACが 70%以上
B :容量維持率 ACが 55 %以上 70%未満
C :容量維持率△ Cが 55 %未満
«サイクル特性》
リチウムイオンニ次電池を、 電解液注液後、 25 °Cの環境下で 24時間静 置した。 その後、 25°Cにて、 1 Cの充電レートにて定電圧定電流 (CC— CV) 方式で 4. 2 V (カッ トオフ条件: 0. 02C) まで充電し、 1 Cの 放電レートにて定電流 (CC) 方式で 3. 0 Vまで放電する充放電の操作を 行い、 初期容量 C 2を測定した。
さらに、 45 °C環境下で同様の充放電の操作を繰り返し、 300サイクル 後の容量 C 3を測定した。 そして、 容量維持率
Figure imgf000045_0001
(C3/C2) X 1 00 (%) を算出し、 下記の基準で評価した。 この容量維持率の値が高いほ ど、 放電容量の低下が少なく、 サイクル特性に優れていることを示す。
A :容量維持率 AC が 85 %以上
B :容量維持率△ C が 75 %以上 85 %未満
C :容量維持率△ C が 75 %未満
«保存特性》
リチウムイオンニ次電池を、 電解液注液後、 温度 25°Cで、 5時間静置し た。 25°C環境下で 0. 1 Cの定電流法によって 4. 2Vまで充電した後、
60°Cで 240時間保存した。 60°C保存開始前の開路電圧 (Open circuit voltage, 以下、 「〇CV」 と表記する。 ) と 60 °Cで 240時間保存後の セルの OCVを測定し、 60°C保存開始前の〇C Vに対する 60°Cで 240 \¥02020/175025 44 卩(:171?2020/003946
時間保存後の〇<3 Vの割合を算出して〇 0 V維持率とし、 以下の基準で評価 した。 〇〇 維持率が大きいほど、 高温下での保存特性に優れる、 すなわち 寿命特性に優れることを示す。
八 : 〇〇 V維持率が 99. 0 %以上
巳 : 〇〇 V維持率が 98. 5 %以上 99. 0 %未満
0 : 00 V維持率が 98. 0 %以上 98. 5 %未満
0 : 00 V維持率が 98. 0 %未満
<残存ガス量の低減>
リチウムイオンニ次電池を、 電解液注液後、 温度 25 °〇で 5時間静置した 。 次に、 温度 25 °〇、 〇. 2〇の定電流法にて、 セル電圧 3. 65 Vまで充 電し、 その後、 温度 60°〇で 1 2時間エージング処理を行った。 その後、 セ ルの電極部分 (正極、 セパレータ、 および負極の積層体部分) を 25
Figure imgf000046_0001
3 で 1分間加圧したのち、 超音波検査システム (ジャパンプローブ製 「 八11 丁 2 1」 ) を用いて電極上のガス滞留面積を測定した。 ガス滞留面積を電極 面積で除して、 得られたガス滞留面積割合 (%) を以下の基準で評価した。 ガス滞留面積割合が小さいほど、 二次電池の残存ガス量が低減されているこ とを示す。
八 :ガス滞留面積割合が 0%以上 1 0%未満
巳 :ガス滞留面積割合が 1 0%以上 25%未満
〇 :ガス滞留面積割合が 25%以上
[0113] (実施例 1)
<粒子状重合体の調製>
コア部の形成にあたり、 撹拌機付き 51\/1 3耐圧容器に、 芳香族モノビニ ル単量体としてのスチレン 37. 6部、 (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 23. 2部、 二トリル基含有単量 体としてのアクリロニトリル 7. 0部、 架橋性単量体としてのエチレングリ コールジメタクリレート〇. 1部、 酸性基含有単量体としてのメタクリル酸 2. 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〇. 3部 \¥02020/175025 45 卩(:171?2020/003946
、 イオン交換水 1 5 0部、 並びに重合開始剤としての過硫酸カリウム 0 . 3 部を入れ、 十分に撹拌した後、 7 0 °〇に加温して重合を開始した。 重合転化 率が 9 6 %になるまで重合を継続させることにより、 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。 次いで、 重合転化率が 9 6 %になった時 点で、 シェル部を形成するために、 芳香族モノビニル単量体としてのスチレ ン 2 8 . 2咅0、 二トリル基含有単量体としてのアクリロニトリル 1 . 5咅1 酸性基含有単量体としてのメタクリル酸〇. 3部を連続添加して、 7 0 °〇に 加温して重合を継続し、 転化率が 9 6 %になった時点で、 冷却し反応を停止 して、 粒子状重合体の水分散液を得た。 得られた粒子状重合体は、 コア部の 外表面がシェル部で部分的に覆われたコアシェル構造を有していた。
そして、 得られた粒子状重合体のガラス転移温度、 表面酸量、 電解液膨潤 度 (7 2時間および 2 4 0時間) 、 並びに体積平均粒子径を測定した、 結果 を表 5に示す。
<機能層用結着材の調製>
撹拌機付き 5 IV! ? 3耐圧容器に、 脂肪族共役ジェン単量体としての 1 , 3 -ブタジェン 3 3 . 0部、 酸性基含有単量体としてのイタコン酸 3 . 8部、 芳香族モノビニル単量体としてのスチレン 6 2 . 2部、 水酸基含有単量体と しての 2 -ヒドロキシエチルアクリレート 1咅1 乳化剤としてのドデシルべ ンゼンスルホン酸ナトリウム〇. 4部、 イオン交換水 1 5 0質量部および重 合開始剤としての過硫酸カリウム〇. 5部を入れ、 十分に撹拌した後、 5 0 に加温して重合を開始した。 重合転化率が 9 6 %になった時点で冷却し反 応を停止して、 重合体を含む混合物を得た。 この重合体を含む混合物に、 5 %水酸化ナトリウム水溶液を添加して、 ! ! 8に調整後、 加熱減圧蒸留によ って混合物から未反応の単量体を除去した。 その後、 その混合物を 3 0 °〇以 下まで冷却し、 機能層用結着材の水分散液を得た。
そして、 得られた機能層用結着材のガラス転移温度、 表面酸量、 電解液膨 潤度 (7 2時間) 、 および体積平均粒子径を測定した、 結果を表 5に示す。 <非水系二次電池用機能層用スラリー組成物の調製> \¥02020/175025 46 卩(:171?2020/003946
粒子状重合体の水分散液 1 〇〇部 (固形分相当) と、 機能層用結着材の水 分散液を 20部 (固形分相当) と、 濡れ剤としての 「ノブテックス (登録商 標) 巳 0_052」 (サンノブコ社製) 2部 (固形分相当) とを撹拌容器内 で混合し、 混合物を得た。
得られた混合物をイオン交換水で希釈してスラリー組成物 (固形分濃度: 1 0%) を得た。 このスラリー組成物を用いて機能層を片面に備えるセパレ —夕を作製して、 機能層の電解液浸潰後における接着性、 および機能層を備 えるセパレータの耐ブロッキング性を評価した。 結果を表 5に示す。
<機能層を両面に備えるセパレータの作製>
ポリェチレン製の微多孔膜 (旭化成社製、 製品名 「N 04 1 2」 、 厚さ :
1 2^^) を用意した。 用意した微多孔膜の表面に、 セラミックススラリー (日本ゼオン社製、 製品名 「巳1\/1-20001\/1」 、 非導電性粒子としてのア ルミナと、 結着材を含む。 ) を塗布し、 温度 50°〇下で 3分間乾燥させ、 片 面に多孔膜層を備えるセパレータ基材 (多孔膜層の厚み: 3^^) を得た。 上述のセパレータ基材の多孔膜層側が設けられた面上に、 上述の非水系二 次電池用機能層用スラリー組成物を塗布し、 温度 50°◦下で 3分間乾燥させ た。 同様の操作を、 セパレータ基材のもう一方の面にも施し、 機能層を両面 に備えるセパレータ (機能層の厚み:それぞれ〇. 6 〇1) を得た。
<負極の作製>
撹拌機付き 5 IV! ? 3耐圧容器に、 脂肪族共役ジェン単量体としての 1 , 3 -ブタジェン 33部、 酸性基含有単量体としてのイタコン酸 3. 5部、 およ び芳香族モノビニル単量体としてのスチレン 63. 5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〇. 4部、 イオン交換水 1 50部、 並 びに、 重合開始剤としての過硫酸カリウム〇. 5部を入れ、 十分に撹拌した 後、 50°〇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 冷却し重合反応を停止して、 粒子状の結着材 (スチレンーブタジェン共重合 体) を含む混合物を得た。 上記混合物に、 5%水酸化ナトリウム水溶液を添 加して !~18に調整後、 加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った \¥02020/175025 47 卩(:171?2020/003946
。 その後、 混合物を 30°◦以下まで冷却し、 負極用結着材を含む水分散液を 得た。
プラネタリ—ミキサ—に、 負極活物質としての人造黒鉛 (理論容量: 36 0 11/9) 48. 75部、 天然黒鉛 (理論容量: 360 11/9) 4 8. 75部と、 増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを固形分相当で 1 部とを投入した。 さらに、 イオン交換水にて固形分濃度が 60%となるよう に希釈し、 その後、 回転速度 45 「 で 60分混練した。 その後、 上述の ようにして得られた負極用結着材を含む水分散液を固形分相当で 1. 5部投 入し、 回転速度 40 「 で 40分混練した。 そして、 粘度が 3000 ± 5
Figure imgf000049_0001
3 (巳型粘度計、 25°〇、 60 「 〇1で測定) となるようにイ オン交換水を加えることにより、 負極合材層用スラリー組成物を調製した。 上記負極合材層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 1 5 の銅箔の表面に、 塗付量が 1 1 土〇.
Figure imgf000049_0002
となるように 塗布した。 その後、 負極合材層用スラリー組成物が塗布された銅箔を、 40 〇 /分の速度で、 温度 80°〇のオーブン内を 2分間、 さらに温度 1 1 0 °〇の才ーブン内を 2分間かけて搬送することにより、 銅箔上のスラリー組成 物を乾燥させ、 集電体上に負極合材層が形成された負極原反を得た。
その後、 作製した負極原反の負極合材層側を温度 25 ±3°〇の環境下、 線 圧 1 1 I (トン) の条件で口ールプレスし、 負極合材層密度が 1. 609 / 〇 3の負極を得た。 その後、 当該負極を、 温度 25±3°〇、 相対湿度 50土 5%の環境下にて 1週間放置した。
<正極の製造>
プラネタリーミキサーに、 正極活物質としての〇〇-1\1 丨 一Mnのリチウ ム複合酸化物 (セルシード (登録商標) 、 1\/1(31 1 1、 1_ 丨 1\1 丨 1/3〇〇 1/ 31\/||^ 1/32) 96部、 導電材としてのアセチレンブラック 2部 (デンカ株式 会社製、 製品名
Figure imgf000049_0003
00」 ) 、 結着材としてのポリフッ化ビニリデン (クレハ化学製、 製品名 「< ー 1 1 00」 ) 2部を添加し、 さらに、 分散 媒としての !\1—メチルー 2—ピロリ ドン
Figure imgf000049_0004
を全固形分濃度が 67% \¥02020/175025 48 卩(:171?2020/003946
となるように加えて混合し、 正極合材層用スラリー組成物を調製した。
続いて、 得られた正極合材層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 20 〇1のアルミニウム箔の上に、 塗布量が 20 ±0.
Figure imgf000050_0001
9/〇 012となるように塗布した。
さらに、
Figure imgf000050_0002
分の速度で、 温度 90 °〇のオーブン内を 2分間、 さ らに温度 1 20°〇の才ーブン内を 2分間かけて搬送することにより、 アルミ ニウム箔上のスラリー組成物を乾燥させ、 集電体上に正極合材層が形成され た正極原反を得た。
その後、 作製した正極原反の正極合材層側を温度 25 ±3°〇の環境下、 線 圧 1 41 (トン) の条件で口ールプレスし、 正極合材層密度が 3. 409 / 〇 3の正極を得た。 その後、 当該正極を、 温度 25±3°〇、 相対湿度 50土 5%の環境下にて 1週間放置した。
<二次電池の製造>
上述のようにして得られた機能層を両面に備えるセパレータ、 負極および 正極を用いて捲回セル (放電容量 52〇 八 II相当) を作製し、 アルミ包材 内に配置した。 該捲回セルを加熱式平板プレス機にて、 温度 70°〇、 圧力 1 . 01\/1 3でアルミ包材ごと 8秒間プレスし、 セパレータと電極 (負極およ び正極) を接着させた。
その後、 アルミ包材内に、 電解液を充填した。 なお、 電解液としては、 エ チレンカーボネート (巳〇) 、 ジエチルカーボネート (口巳〇) およびビニ レンカーボネート ( 〇 の混合溶媒 (体積比: 巳(3/0巳(3/ 〇 = 68 . 5/30/1. 5) に、 1_ 丨 6 (支持電解質) を 1 〇 I /リツ トルの 濃度で溶かした溶液を用いた。 さらに、 アルミ包材の開口を密封するために 、 温度 1 50°〇のヒートシールをしてアルミ包材を閉口し、 リチウムイオン 二次電池を製造した。 このリチウムイオンニ次電池を用いて、 レート特性、 サイクル特性、 保存特性、 および残存ガス量の低減を評価した。 結果を表 5 に^^す。
[0114] (実施例 2〜 3) \¥02020/175025 49 卩(:171?2020/003946
粒子状重合体の調製に際し、 シェル部形成用として用いる単量体の種類お よび使用割合を表 1のように変更した以外は、 実施例 1 と同様にして、 粒子 状重合体、 機能層用結着材、 機能層用スラリー組成物、 機能層を両面に備え るセパレータ、 負極、 正極、 および二次電池を製造した。 なお、 得られた粒 子状重合体は、 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 造を有していた。 そして、 実施例 1 と同様にして測定、 評価を行った。 結果 を表 5に示す。
[01 15] (実施例 4)
機能層用スラリー組成物の調製に際し、 更にカルボキシメチルセルロース のナトリウム塩 (ダイセルフアインケム社製、 製品名 「口 1 2 2 0」 ) 1部 (固形分相当) を使用した以外は、 実施例 1 と同様にして、 粒子状重合体、 機能層用結着材、 機能層用スラリー組成物、 機能層を両面に備えるセパレー 夕、 負極、 正極、 および二次電池を製造した。 そして、 実施例 1 と同様にし て測定、 評価を行った。 結果を表 5に示す。
[01 16] (実施例 5)
機能層用スラリー組成物の調製に際し、 機能層用結着材 2 0部に代えて水 溶性重合体であるポリビニルアルコール (クラレ社製、 製品名 「 八 1 1 〇」 ) 5部 (固形分相当) を使用した以外は、 実施例 1 と同様にして、 粒子 状重合体、 機能層用スラリー組成物、 機能層を両面に備えるセパレータ、 負 極、 正極、 および二次電池を製造した。 そして、 実施例 1 と同様にして測定 、 評価を行った。 結果を表 5に示す。
[01 17] (実施例 6)
粒子状重合体の調製に際し、 コア部形成用として用いる単量体の種類およ び使用割合を表 1のように変更した以外は、 実施例 1 と同様にして、 粒子状 重合体、 機能層用結着材、 機能層用スラリー組成物、 機能層を両面に備える セパレータ、 負極、 正極、 および二次電池を製造した。 なお、 得られた粒子 状重合体は、 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 を有していた。 そして、 実施例 1 と同様にして測定、 評価を行った。 結果を \¥02020/175025 50 卩(:171?2020/003946
表 5(し:^ 〇
[01 18] (実施例 7)
粒子状重合体の調製に際し、 コア部およびシヱル部形成用として用いる単 量体の種類および使用割合を表 1のように変更した以外は、 実施例 1 と同様 にして、 粒子状重合体、 機能層用結着材、 機能層用スラリー組成物、 機能層 を両面に備えるセパレータ、 負極、 正極、 および二次電池を製造した。 なお 、 得られた粒子状重合体は、 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していた。 そして、 実施例 1 と同様にして測定、 評価を 行った。 結果を表 5に示す。
[01 19] (実施例 8〜 9)
機能層用スラリー組成物の調製に際し、 機能層用結着材の固形分相当量を それぞれ 5部 (実施例 8) 、 4 2部 (実施例 9) に変更した以外は、 実施例 1 と同様にして、 粒子状重合体、 機能層用結着材、 機能層用スラリー組成物 、 機能層を両面に備えるセパレータ、 負®!、 正®!、 および二次電池を製造し た。 そして、 実施例 1 と同様にして測定、 評価を行った。 結果を表 5に示す
[0120] (実施例 1 0)
機能層用スラリー組成物の調製に際し、 以下のようにして調製した機能層 用結着材を使用した以外は、 実施例 1 と同様にして、 粒子状重合体、 機能層 用スラリー組成物、 機能層を両面に備えるセパレータ、 負極、 正極、 および 二次電池を製造した。 そして、 実施例 1 と同様にして測定、 評価を行った。 結果を表 6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 7 0部、 乳化剤としてドデシルべ ンゼンスルホン酸ナトリウム〇. 2咅、 および過流酸アンモニウム〇. 5部 を、 それぞれ供給し、 気相部を窒素ガスで置換し、 7 5 °〇に昇温した。
—方、 別の容器でイオン交換水 5 0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〇. 8咅1 そして (メタ) アクリル酸エステル単量体 \¥02020/175025 51 卩(:171?2020/003946
としての 2—エチルヘキシルアクリ レート 7 1部、 芳香族モノビニル単量体 としてスチレン 25. 8部、 酸性基含有単量体としてのアクリル酸 3. 0部 、 架橋性単量体としてアリルメタクリレート〇. 2部を混合して単量体組成 物を得た。 この単量体組成物を 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、 75°〇で反応を行った。 添加終了後、 さらに 80 で 3時間撹拌して反応を終了し、 機能層用結着材の水分散液を得た。
[0121] (実施例 1 1)
機能層を両面に備えるセパレータの作製に際し、 セパレータ基材としてポ リエチレン製の微多孔膜 (旭化成社製、 製品名 「N 04 1 2」 、 厚さ : 1 2 を使用した以外は (即ち、 微多孔膜表面に多孔膜層を形成しなかった 以外は) 、 実施例 1 と同様にして、 粒子状重合体、 機能層用結着材、 機能層 用スラリー組成物、 機能層を両面に備えるセパレータ、 負極、 正極、 および 二次電池を製造した。 そして、 実施例 1 と同様にして測定、 評価を行った。 結果を表 6に示す。
[0122] (実施例 1 2)
機能層用スラリー組成物の調製に際し、 濡れ剤を使用しない一方、 更にセ ラミツクススラリー (日本ゼオン社製、 製品名 「巳1\/1-20001\/1」 、 非導 電性粒子としてのアルミナと、 結着材を含む。 ) 400部 (固形分相当量) を使用した。 加えて、 機能層を両面に備えるセパレータの作製に際し、 セパ レータ基材としてポリエチレン製の微多孔膜 (旭化成社製、 製品名 「N 04 1 2」 、 厚さ : 1 2^^) を使用し (即ち、 微多孔膜表面に多孔膜層を形成 しなかった) 、 そして、 セパレータの両面に備えられる機能層の厚みをそれ それ 2. 〇 に変更した以外は、 実施例 1 と同様にして、 粒子状重合体、 機能層用結着材、 機能層用スラリー組成物、 機能層を両面に備えるセパレー 夕 (セパレータ基材は多孔膜層を有していない) 、 負極、 正極、 および二次 電池を製造した。 そして、 実施例 1 と同様にして測定、 評価を行った。 結果 を表 6に示す。
[0123] (実施例 1 3) \¥02020/175025 52 卩(:171?2020/003946
粒子状重合体の調製に際し、 コア部およびシヱル部形成用として用いる単 量体の種類および使用割合を表 2のように変更した以外は、 実施例 1 0と同 様にして、 粒子状重合体、 機能層用結着材、 機能層用スラリー組成物、 機能 層を両面に備えるセパレータ、 負極、 正極、 および二次電池を製造した。 な お、 得られた粒子状重合体は、 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していた。 そして、 実施例 1 と同様にして測定、 評価 を行った。 結果を表 6に示す。
[0124] (比較例 1)
粒子状重合体の調製に際し、 コア部形成用として用いる単量体の種類およ び使用割合を表 2のように変更した以外は、 実施例 1 と同様にして、 粒子状 重合体、 機能層用結着材、 機能層用スラリー組成物、 機能層を両面に備える セパレータ、 負極、 正極、 および二次電池を製造した。 なお、 得られた粒子 状重合体は、 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 を有していた。 そして、 実施例 1 と同様にして測定、 評価を行った。 結果を 表 6に示す。
[0125] (比較例 2)
コアシェル構造を有する粒子状重合体に代えて、 以下のようにして得られ たコアシェル構造を有さない粒子状重合体 (非コアシェル構造の粒子状重合 体) を使用した以外は、 実施例 1 と同様にして、 機能層用結着材、 機能層用 スラリー組成物、 機能層を両面に備えるセパレータ、 負極、 正極、 および二 次電池を製造した。 そして、 実施例 1 と同様にして測定、 評価を行った。 結 果を表 6に示す。
<非コアシェル構造の粒子状重合体の調製>
撹拌機付き 5 !\/1 3耐圧容器に、 芳香族モノビニル単量体としてスチレン 7 5 . 0部、 (メタ) アクリル酸エステル単量体としての -ブチルアクリ レート 2 0 . 0部、 架橋性単量体としてエチレングリコールジメタクリレー 卜 1 . 〇部、 酸性基含有単量体としてのメタクリル酸 4 . 0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〇. 3部、 イオン交換水 1 5 0 \¥02020/175025 53 卩(:171?2020/003946
部、 並びに重合開始剤としての過硫酸カリウム〇. 3部を入れ、 十分に撹拌 した後、 7 0 °〇に加温して重合を開始した。 重合転化率が 9 6 %になるまで 重合を継続させることにより、 粒子状重合体を含む水分散液を得た。 得られ た粒子状重合体は、 コアシェル構造を有しないものであった。
[0126] (比較例 3〜 4)
粒子状重合体の調製に際し、 コア部およびシヱル部形成用として用いる単 量体の種類および使用割合を表 2のように変更した以外は、 実施例 1 と同様 にして、 粒子状重合体、 機能層用結着材、 機能層用スラリー組成物、 機能層 を両面に備えるセパレータ、 負極、 正極、 および二次電池を製造した。 なお 、 得られた粒子状重合体は、 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していた。 そして、 実施例 1 と同様にして測定、 評価を 行った。 結果を表 6に示す。
[0127] なお、 以下に示す表 1〜 6中、
「3丁」 は、 スチレン単位を示し、
「巳 0 1\/1八」 は、 エチレングリコールメタクリレート単位を示し、
「八 IV!八」 は、 アリルメタクリレート単位を示し、
「1\/1八八」 は、 メタクリル酸単位を示し、
「2巳 1~1八」 は、 2—エチルヘキシルアクリレート単位を示し、
「巳八」 は、 n _ブチルアクリレート単位を示し、
「八 1\1」 は、 アクリロニトリル単位を示し、
「1\/1 1\/1八」 は、 メチルメタクリレート単位を示し、
「 I 八」 は、 イタコン酸単位を示し、
「巳〇」 は、 1 , 3 -ブタジエン単位を示し、
「1~1巳八」 は、 2—ヒドロキシエチルアクリレート単位を示し、
は、 カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩を示し、 「 八」 は、 ポリビニルアルコールを示す。
[0128] \¥0 2020/175025 54 卩(:17 2020 /003946
Figure imgf000056_0001
Figure imgf000056_0002
〔〕〔姍0 9 2 -
Figure imgf000057_0001
Figure imgf000058_0001
Figure imgf000059_0001
Figure imgf000059_0002
Figure imgf000060_0001
ぐ※)非導電性粒子 (アルミナ) を含むセラミツクススラリー中の固形分全体の量
Figure imgf000061_0001
(¾〇非導電性粒子 (アルミナ) を含むセラミックススラリー中の固形分全体の量
\¥02020/175025 60 卩(:171?2020/003946
[0134] 表 5〜 6より、 コアシェル構造を有し、 ガラス転移温度が所定の値以上で あり且つ表面酸量が所定の範囲内である粒子状重合体を含む機能層用スラリ _組成物を用いた実施例 1〜 1 3では、 電解液浸潰後の接着性に優れる機能 層、 および耐ブロッキング性に優れるセパレータを作製することができ、 ま た、 レート特性およびサイクル特性に優れる一方で、 内部に残存するガスの 量が低減された二次電池が得られていることが分かる。 更に、 実施例 1〜 6 、 8〜 1 2では、 二次電池の保存特性も高めうることが分かる。
一方、 表 6より、 ガラス転移温度が所定の値未満である粒子状重合体を含 む機能層用スラリー組成物を用いた比較例 1では、 セパレータの耐ブロッキ ング性および二次電池のレート特性が低下することが分かる。
また、 表 6より、 非コアシェル構造の粒子状重合体を含む機能層用スラリ —組成物を用いた比較例 2では、 電解液浸潰後における機能層の接着性およ びセパレータの耐ブロッキング性が低下することが分かる。
そして、 表 6より、 表面酸量が所定の範囲の下限値を下回る粒子状重合体 を含む機能層用スラリー組成物を用いた比較例 3では、 二次電池の残存ガス 量が上昇してしまうことが分かる。
更に、 表 6より、 表面酸量が所定の範囲の上限値を上回る粒子状重合体を 含む機能層用スラリー組成物を用いた比較例 4では、 二次電池のサイクル特 性が低下することが分かる。 更に、 比較例 4では、 電解液浸潰後における機 能層の接着性が低下し、 そして、 二次電池の残存ガス量が上昇してしまうこ とが分かる。
産業上の利用可能性
[0135] 本発明によれば、 二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮 させる一方で二次電池内部に残存するガスの量を低減しうり、 且つ電解液浸 潰後の接着性に優れる機能層を形成可能な非水系二次電池機能層用スラリー 組成物を提供することができる。
また、 本発明によれば、 二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性 を発揮させる一方で二次電池内部に残存するガスの量を低減しうり、 且つ電 \¥02020/175025 61 卩(:171?2020/003946
解液浸漬後に隣接する電池部材と良好に接着し得る非水系二次電池用セパレ —夕を提供することができる。
そして、 本発明によれば、 レート特性およびサイクル特性に優れると共に 、 内部に残存するガスの量が低減された非水系二次電池を提供することがで きる。
符号の説明
[0136] 1 00 粒子状重合体
1 1 0 コア咅6
1 1 03 コア部の外表面
1 20 シェル部

Claims

\¥0 2020/175025 62 卩(:17 2020 /003946 請求の範囲
[請求項 1 ] 粒子状重合体および溶媒を含む非水系二次電池機能層用スラリ _組 成物であって、
前記粒子状重合体が、 コア部および前記コア部の外表面の少なくと も一部を覆うシェル部を備えるコアシェル構造を有し、
そして、 前記粒子状重合体は、 ガラス転移温度が 2 0 °〇以上であり 、 表面酸量が〇. 0 5〇1 111〇 丨 / 9以上〇. 5 0〇1 111〇 丨 / 9以下で ある、 非水系二次電池機能層用スラリー組成物。
[請求項 2] 前記粒子状重合体は、
測定用電解液中に 7 2時間浸潰した際の膨潤度が、 質量基準で 1 .
0倍以上 4 . 0倍以下であり、
測定用電解液中に 2 4 0時間浸潰した際の膨潤度が、 質量基準で 8 . 〇倍以上 2 0倍以下であり、
ここで、 前記測定用電解液は、 エチレンカーボネート、 ジエチルカ —ボネートおよびビニレンカーボネートを、 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 = 6 8 . 5 / 3 0 / 1 . 5の体積比で混合して得られる混合溶媒に、 !_ 丨 6を 1 〇 丨 /リッ トルの濃度で溶かした溶液である、
請求項 1 に記載の非水系二次電池機能層用スラリー組成物。
[請求項 3] 前記コア部が、 芳香族モノビニル単量体単位を 3 0質量%以上 8 5 質量%未満の割合で含む重合体からなり、
前記シェル部が、 芳香族モノビニル単量体単位を 8 5質量%以上 1 〇〇質量%以下の割合で含む重合体からなる、
請求項 1 または 2に記載の非水系二次電池機能層用スラリー組成物
[請求項 4] 更に機能層用結着材を含み、 前記機能層用結着材のガラス転移温度 が 2 0 °〇未満である、 請求項 1〜 3の何れかに記載の非水系二次電池 機能層用スラリー組成物。 \¥0 2020/175025 63 卩(:17 2020 /003946
[請求項 5] 前記機能層用結着材が、 芳香族モノビニル単量体単位を含む重合体 からなる、 請求項 4に記載の非水系二次電池機能層用スラリ _組成物
[請求項 6] セパレータ基材と、 請求項 1〜 5の何れかに記載の非水系二次電池 機能層用スラリー組成物を用いて形成される機能層とを備える、 非水 系二次電池用セパレータ。
[請求項 7] 前記セパレータ基材が、 非導電性粒子と結着材を含む多孔膜層を備 える、 請求項 6に記載の非水系二次電池用セパレータ。
[請求項 8] 正極、 負極、 セパレータおよび電解液を備え、
前記セパレータが、 請求項 6または 7に記載の非水系二次電池用セ パレータである、 非水系二次電池。
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