WO2022163769A1 - 非水系二次電池 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to non-aqueous secondary batteries.
  • Non-aqueous secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries are small, lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged, and are used in a wide range of applications.
  • a secondary battery generally includes electrodes (a positive electrode and a negative electrode), and battery members such as a separator that separates the positive electrode from the negative electrode to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
  • the battery member of the non-aqueous secondary battery particles (hereinafter referred to as "functional particles") containing a binder and optionally blended to allow the battery member to exhibit a desired function.
  • a member having a functional layer comprising is used.
  • a separator for a secondary battery there is a separator provided with an adhesive layer containing a binder and a porous film containing a binder and non-conductive particles as functional particles on a separator base material. in use.
  • an electrode for a non-aqueous secondary battery an electrode having an electrode mixture layer containing a binder and electrode active material particles as functional particles on a current collector, or an electrode having an electrode mixture layer on the current collector.
  • An electrode further comprising the above-described adhesive layer and porous membrane is used on an electrode base material comprising a composite material layer.
  • Patent Document 1 a porous film containing a polymer containing a (meth)acrylic acid alkyl ester monomer unit or the like as a binder and alumina, which is a non-conductive particle, as a functional particle is formed on a substrate.
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • a separator including a porous film containing modified polybutyl acrylate (modified PBA) as a binder and boehmite, which is a non-conductive particle, as functional particles on a base material;
  • a positive electrode including a polymer such as vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer (VDF-CTFE) as a material and a positive electrode mixture layer containing positive electrode active material particles as functional particles on a current collector.
  • VDF-CTFE vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer
  • the non-aqueous secondary battery should be excellent in the mobility of the electrolyte in the cell (hereinafter sometimes simply referred to as "electrolyte mobility"). is required.
  • electrolyte mobility the mobility of the electrolyte in the cell
  • the non-aqueous secondary battery using battery members such as the separator and the positive electrode of the prior art has room for improvement in electrolyte mobility.
  • an object of the present invention is to provide a non-aqueous secondary battery with excellent electrolyte mobility.
  • the inventor of the present invention conducted intensive studies with the aim of solving the above problems. Then, the present inventors have proposed a non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator. The inventors have found that the electrolyte mobility of non-aqueous secondary batteries can be improved by using a separator having a porous film containing conductive particles and a polymer, and have completed the present invention.
  • a non-aqueous secondary battery of the present invention is a non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator.
  • the positive electrode includes a current collector and a positive electrode mixture layer formed on the current collector, the positive electrode mixture layer including a positive electrode active material, a conductive material, and a polymer A.
  • the polymer A contains a nitrile group-containing monomer unit and at least one of a conjugated diene monomer unit and an alkylene structural unit, and the content of the polymer A in the positive electrode mixture layer is 0.
  • the separator includes a separator base material and a porous film formed on the separator base material, and the porous film contains non-conductive particles and the polymer B.
  • the non-aqueous secondary comprising at least a positive electrode having a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, a conductive material, and a predetermined polymer, and a separator having a porous film containing non-conductive particles and a polymer
  • the battery can exhibit excellent electrolyte mobility.
  • the expression that a polymer "contains a monomer unit” means that "the polymer obtained using the monomer contains a repeating unit derived from the monomer". do.
  • the "content ratio of monomer units” formed by polymerizing a certain monomer is not specifically stated. As far as it is concerned, it usually coincides with the ratio (feeding ratio) of the certain monomer to the total monomers used for the polymerization of the polymer.
  • each "monomer unit content" in the polymer can be measured using nuclear magnetic resonance (NMR) methods such as 1 H-NMR and 13 C-NMR.
  • the content of the nitrile group-containing monomer units in the polymer A is preferably 10% by mass or more and 50% by mass or less. If the content of the nitrile group-containing monomer units in the polymer A is within the above-specified range, the rate characteristics and cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery can be improved.
  • the positive electrode mixture layer has a porosity of 15% or more and 50% or less. If the porosity of the positive electrode mixture layer is within the predetermined range, the energy density of the non-aqueous secondary battery can be ensured to be sufficiently high while further improving the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery. .
  • the porosity of the positive electrode mixture layer can be measured by the method described in the examples of the present specification.
  • the polymer B preferably contains a water-insoluble polymer. If a water-insoluble polymer is used as the polymer B, the cell winding property of the non-aqueous secondary battery can be improved.
  • the water-insoluble polymer is an acid group-containing monomer unit, a hydroxyl group-containing monomer unit, an epoxy group-containing monomer unit, an amide group-containing monomer Units and at least one polar group-containing monomer unit selected from the group consisting of nitrile group-containing monomer units are preferably contained in a total amount of 1% by mass or more and 40% by mass or less. If the total content of the above-mentioned predetermined polar group-containing monomer units in the water-insoluble polymer is within the above-described predetermined range, the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery is further improved, and the heat resistance of the separator is improved.
  • heat shrinkage resistance of the separator refers to the heat shrinkage resistance of the separator in a state of being immersed in the electrolyte (that is, in the electrolyte) in the non-aqueous secondary battery.
  • the total content of the polar group-containing monomer units in the water-insoluble polymer is X
  • the nitrile group-containing monomer unit in the polymer A is Assuming that the content is Y, the ratio X/Y between X and Y is preferably 0.1 or more and 1.2 or less.
  • the ratio X/Y of the total content X of the predetermined polar group-containing monomer units in the water-insoluble polymer and the content Y of the nitrile group-containing monomer units in the polymer A is within the predetermined range. Within this range, the mobility of the electrolyte in the non-aqueous secondary battery can be further improved, and the heat shrinkage resistance of the separator can be improved.
  • the water-insoluble polymer preferably contains 40% by mass or more and 99% by mass or less of (meth)acrylic acid ester monomer units. If the content of the (meth)acrylic acid ester monomer unit in the water-insoluble polymer is within the predetermined range, the non-aqueous secondary battery can improve the high potential rate characteristics of the non-aqueous secondary battery. sufficiently high electrolyte mobility and the heat shrinkage resistance of the separator.
  • "(meth)acryl” means acryl and/or methacryl.
  • the polymer B may contain only a water-soluble polymer, and the water-soluble polymer may contain a polymer containing nitrogen-containing monomer units.
  • the non-conductive particles may contain a particulate polymer, and the particulate polymer may have a glass transition temperature of more than 200°C.
  • the glass transition temperature of the polymer can be measured by the method described in the examples of the present specification.
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention includes structural units derived from the conjugated diene monomer polymerized with 1,2-bonds in the polymer A and conjugated diene monomers polymerized with 3,4-bonds
  • the total content of structural units derived from is preferably 30% by mass or less.
  • the total content ratio of the structural units derived from the conjugated diene monomer polymerized with 1,2-bonds and the structural units derived from the conjugated diene monomer polymerized with 3,4-bonds in the polymer A is the above predetermined value. If it is below, the rate characteristic of a non-aqueous secondary battery can be improved.
  • the sum of the structural units derived from the conjugated diene monomer polymerized with the 1,2-bond and the structural unit derived from the conjugated diene monomer polymerized with the 3,4-bond in the polymer A The content ratio can be measured by the method described in the examples of this specification.
  • the positive electrode mixture layer and the porous membrane are in contact with each other. If the positive electrode mixture layer and the porous membrane layer are in contact with each other in the non-aqueous secondary battery of the present invention, the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery can be further improved.
  • a non-aqueous secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator.
  • the positive electrode includes a current collector and a positive electrode mixture layer formed on the current collector, and the positive electrode mixture layer includes a positive electrode active material, a conductive material, and a predetermined polymer A. It has a composite layer.
  • the content of polymer A in the positive electrode mixture layer is within a predetermined range.
  • the separator includes a separator base material and a porous membrane formed on the separator base material, and the porous membrane contains non-conductive particles and the polymer B.
  • the nonaqueous secondary battery of the present invention includes the positive electrode including the positive electrode mixture layer and the separator including the porous film, it has excellent electrolyte mobility.
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention exhibits excellent electrolyte transfer even when the electrode mixture layer (the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer) is densified for the purpose of increasing the capacity. can demonstrate their sexuality.
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention has excellent electrolyte mobility, it can exhibit excellent cycle characteristics and rate characteristics (for example, low temperature rate characteristics and high potential rate characteristics).
  • the battery members such as the positive electrode, the negative electrode, and the separator included in the non-aqueous secondary battery of the present invention are generally arranged so that the positive electrode is positioned on one side of the separator and the negative electrode is positioned on the other side of the separator. placed. More specifically, for example, one surface side of the separator and the positive electrode mixture layer side of the positive electrode are arranged to face each other, and the other surface side of the separator and the negative electrode mixture layer side of the negative electrode face each other. placed in
  • non-aqueous secondary battery is a lithium ion secondary battery
  • the present invention is not limited to the following example.
  • a positive electrode included in the non-aqueous secondary battery of the present invention includes a current collector and a positive electrode mixture layer formed on the current collector.
  • the current collector a material having electrical conductivity and electrochemical durability is used.
  • a current collector made of metal materials such as iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, and platinum can be used.
  • one type of the above materials may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the positive electrode mixture layer formed on the current collector contains a positive electrode active material, a conductive material, and a predetermined polymer A.
  • the content of polymer A in the positive electrode mixture layer is within a predetermined range.
  • the positive electrode mixture layer may optionally further contain components other than the positive electrode active material, the conductive material, and the polymer A (other components).
  • Examples of the positive electrode active material include, but are not limited to, lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ), and lithium Co—Ni—Mn.
  • LiCoO 2 lithium-containing cobalt oxide
  • LiMn 2 O 4 lithium manganate
  • LiNiO 2 lithium-containing nickel oxide
  • Co—Ni—Mn lithium Co—Ni—Mn.
  • Li(CoMnNi)O 2 lithium-containing composite oxide (Li(CoMnNi)O 2 ), lithium-containing composite oxide of Ni—Mn—Al, lithium-containing composite oxide of Ni—Co—Al, olivine-type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), olivine-type lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ), Li 2 MnO 3 —LiNiO 2 solid solution, lithium-excess spinel compound represented by Li 1+x Mn 2-x O 4 (0 ⁇ X ⁇ 2), Li[ Known positive electrode active materials such as Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56 ] O2 and LiNi0.5Mn1.5O4 can be used.
  • the particle size of the positive electrode active material is not particularly limited, and may be the same as that of conventionally used positive electrode active materials.
  • the content of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is not particularly limited as long as it is within the range in which the desired effect of the present invention can be obtained, but it is preferably 82% by mass or more, and 88% by mass. % or more, more preferably 92 mass % or more, and preferably 99 mass % or less. If the content of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is at least the above lower limit, the energy density of the non-aqueous secondary battery can be improved. On the other hand, if the content of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is equal to or less than the above upper limit, the conductive material and the polymer A described later can be sufficiently contained in the positive electrode mixture layer. A sufficiently high rate characteristic of the secondary battery can be ensured.
  • the conductive material examples include conductive carbon such as acetylene black, ketjen black, carbon black, graphite, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotube; carbon powder such as graphite; fibers and foils of various metals; .
  • conductive carbon such as acetylene black, ketjen black, carbon black, graphite, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotube
  • carbon powder such as graphite
  • fibers and foils of various metals .
  • acetylene black and carbon nanotubes are preferably used as the conductive material, and carbon nanotubes are more preferably used.
  • carbon nanotubes both single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes can be used.
  • the content of the conductive material in the positive electrode mixture layer is not particularly limited as long as it is within the range where the desired effect of the present invention can be obtained, but is preferably 0.02% by mass or more. .1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and 5% by mass or less More preferably, it is 2% by mass or less. If the content of the conductive material in the positive electrode mixture layer is at least the above lower limit, the rate characteristics of the non-aqueous secondary battery can be improved.
  • the positive electrode active material can be sufficiently contained in the positive electrode mixture layer, so the energy density of the non-aqueous secondary battery is can be ensured sufficiently high.
  • the polymer A contained in the positive electrode mixture layer contains a nitrile group-containing monomer unit and at least one of a conjugated diene monomer unit and an alkylene structural unit.
  • the content of the polymer A in the positive electrode mixture layer is within a predetermined range.
  • the polymer A can be satisfactorily adsorbed to the above-described conductive material in the slurry composition used for forming the positive electrode mixture layer.
  • the polymer can be well dispersed together with the conductive material in the slurry composition and the positive electrode mixture layer formed by using the slurry composition.
  • the polymer A is well dispersed in the positive electrode mixture layer, the affinity of the positive electrode mixture layer for the electrolyte (electrolyte affinity) is increased, so that the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery is improved. can be improved.
  • the positive electrode mixture layer contains a predetermined amount of the polymer A, so that the non-aqueous secondary battery The battery can exhibit excellent electrolyte mobility.
  • the conductive material can be well dispersed in the positive electrode mixture layer, so that the rate characteristics of the non-aqueous secondary battery can be improved.
  • the positive electrode mixture layer contains a predetermined amount of the polymer A, the flexibility of the positive electrode mixture layer is increased, so that the cell winding property of the non-aqueous secondary battery can be improved.
  • the polymer A may contain structural units other than the nitrile group-containing monomer units, the conjugated diene monomer units, and the alkylene structural units within the range in which the desired effects of the present invention can be obtained.
  • Nitrile group-containing monomers capable of forming nitrile group-containing monomer units include ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomers.
  • the ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomer is not particularly limited as long as it is an ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated compound having a nitrile group.
  • Examples include acrylonitrile; ⁇ -chloroacrylonitrile, ⁇ -bromo ⁇ -halogenoacrylonitrile such as acrylonitrile; ⁇ -alkylacrylonitrile such as methacrylonitrile and ⁇ -ethylacrylonitrile; Among these, acrylonitrile and methacrylonitrile are preferable as the nitrile group-containing monomer, and acrylonitrile is more preferable, from the viewpoint of further improving the rate characteristics of the non-aqueous secondary battery. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the content of the nitrile group-containing monomer units in the polymer A is 10 mass when the total repeating units (the sum of the structural units and the monomer units) in the polymer A is 100 mass%. % or more, more preferably 20% by mass or more, still more preferably 25% by mass or more, preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less , 40% by mass or less. If the content of the nitrile group-containing monomer units in the polymer A is at least the above lower limit, the rate characteristics of the non-aqueous secondary battery can be further improved.
  • the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the polymer A is at least the above lower limit, for example, the positive electrode mixture layer of the positive electrode and the adhesive layer of the separator described later are in contact with each other in the non-aqueous secondary battery. In some cases, the adhesion between the positive electrode and the separator can be improved.
  • the content of the nitrile group-containing monomer unit in the polymer A is equal to or less than the above upper limit, the degree of swelling of the electrolyte solution of the polymer A is suppressed from increasing excessively, thereby improving the non-aqueous secondary battery. Rate characteristics and cycle characteristics can be further improved.
  • nitrile group-containing monomers capable of forming conjugated diene monomer units include 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene and 2-ethyl-1,3-butadiene. , 1,3-pentadiene, and conjugated diene compounds having 4 or more carbon atoms.
  • 1,3-butadiene is used as the conjugated diene monomer from the viewpoint of suppressing excessive swelling of the electrolyte solution of the polymer A and improving the rate characteristics and cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery. It is preferable to use
  • the alkylene structural unit is a repeating unit composed only of an alkylene structure represented by the general formula: -C n H 2n - [where n is an integer of 2 or more].
  • the alkylene structural unit may be linear or branched, but the alkylene structural unit is preferably linear, that is, a linear alkylene structural unit.
  • the number of carbon atoms in the alkylene structural unit is preferably 4 or more (that is, n in the above general formula is an integer of 4 or more).
  • the method for introducing the alkylene structural unit into the polymer is not particularly limited, but for example the following method (1) or (2): (1) A method of preparing a polymer from a monomer composition containing a conjugated diene monomer and hydrogenating the polymer to convert the conjugated diene monomer unit into an alkylene structural unit (2) 1 - A method of preparing a polymer from a monomer composition containing an olefinic monomer. Among these, the method (1) is preferable because the production of the polymer is easy.
  • the alkylene structural unit is preferably a structural unit obtained by hydrogenating a conjugated diene monomer unit (conjugated diene hydride unit), and a structural unit obtained by hydrogenating a 1,3-butadiene unit (1 ,3-butadiene hydride units).
  • conjugated diene monomer unit conjugated diene hydride unit
  • 1,3-butadiene unit 1,3-butadiene hydride units
  • 1-olefin monomers include ethylene, propylene, 1-butene and 1-hexene. These conjugated diene monomers and 1-olefin monomers can be used alone or in combination of two or more.
  • the total content of the conjugated diene monomer units and the alkylene structural units in the polymer A is 100% by mass of the total repeating units (the total of the structural units and the monomer units) in the polymer A.
  • it is preferably 50% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, still more preferably 60% by mass or more, preferably 90% by mass or less, and 80% by mass or less. is more preferably 75% by mass or less.
  • the conjugated diene monomer unit may have a structure in which the conjugated diene monomer is polymerized with a 1,2-bond (1,2-addition polymerization).
  • the polymer may have a structure in which the monomer is polymerized with 3,4-bonds (3,4-addition polymerization), or the conjugated diene monomer is polymerized with 1,4-bonds (1,4-addition polymerization).
  • the total content ratio of the structural units derived from the conjugated diene monomers polymerized with 1,2-bonds and the structural units derived from the conjugated diene monomers polymerized with 3,4-bonds in the polymer A is
  • the total repeating units (total of structural units and monomer units) in polymer A is 100% by mass, it is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, It is more preferably 10% by mass or less.
  • the total content of structural units derived from a conjugated diene monomer polymerized with a 1,2-bond and a structural unit derived from a conjugated diene monomer polymerized with a 3,4-bond in the polymer A is not more than the above upper limit.
  • the lower limit of the total content ratio of the structural units derived from the conjugated diene monomer polymerized with 1,2-bonds and the structural units derived from the conjugated diene monomer polymerized with 3,4-bonds in the polymer A is not particularly limited, and may be 0% by mass, 1% by mass or more, or 5% by mass or more.
  • the "structural unit derived from a conjugated diene monomer polymerized with a 1,2-bond” and the “structural unit derived from a conjugated diene monomer polymerized with a 3,4-bond” in the polymer A are , which may be hydrogenated. That is, the "structural unit derived from a conjugated diene monomer polymerized with a 1,2-bond” includes an alkylene structural unit formed by hydrogenating a conjugated diene monomer after polymerization with a 1,2-bond. and “structural units derived from conjugated diene monomers polymerized with 3,4-linkages” include alkylenes formed by hydrogenation after conjugated diene monomers are polymerized with 3,4-linkages Structural units shall be included.
  • the structural unit derived from the conjugated diene monomer polymerized by the 1,2-bond in the polymer A and the 3,4-bond
  • Total content of structural units derived from polymerized conjugated diene monomers means "structural units derived from conjugated diene monomers (1,3-butadiene) polymerized with 1,2-bonds in polymer A. means the content ratio of
  • the total content ratio of the structural units derived from the conjugated diene monomers polymerized with 1,2-bonds and the structural units derived from the conjugated diene monomers polymerized with 3,4-bonds in the polymer A is It can be adjusted by the polymerization conditions (for example, the polymerization temperature, the method of supplying the monomer units, the type and amount of the molecular weight modifier to be used) when preparing the polymer A, and the like.
  • the method for preparing the above-described polymer A is not particularly limited.
  • a polymer by polymerizing the monomer composition containing the above-described monomers It can be prepared by hydrogenating (hydrogenating) the coalescence.
  • the content ratio of each monomer in the monomer composition used for preparing the polymer can be determined according to the content ratio of each repeating unit in the polymer.
  • Additives such as emulsifiers, dispersants, polymerization initiators, polymerization aids, and molecular weight modifiers used in the polymerization may be commonly used ones. The amount of these additives used can also be the amount generally used.
  • Polymerization conditions can be appropriately adjusted according to the polymerization method, the type of polymerization initiator, and the like.
  • the polymerization mode is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method can be used.
  • As the polymerization reaction any reaction such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used.
  • Hydrogenation can be carried out using known hydrogenation methods such as the oil layer hydrogenation method or the water layer hydrogenation method.
  • the catalyst used for hydrogenation any known selective hydrogenation catalyst can be used without limitation, and a palladium-based catalyst or a rhodium-based catalyst can be used. Two or more of these may be used in combination.
  • the iodine value of polymer A can be 100 mg/100 mg or less, preferably 80 mg/100 mg or less, more preferably 60 mg/100 mg or less, and even more preferably 40 mg/100 mg or less. If the iodine value of the polymer A is equal to or less than the above upper limit, the adsorptivity of the polymer A to the conductive material is improved, and the conductive material in the positive electrode mixture layer can be dispersed more favorably. The rate characteristics of the secondary battery can be further improved.
  • the lower limit of the iodine value of the polymer A is not particularly limited, but may be, for example, 1 mg/100 mg or more, 5 mg/100 mg or more, or 10 mg/100 mg or more. .
  • the iodine value of polymer A can be measured by a method according to JIS K6235 (2006).
  • Weight average molecular weight (Mw) The weight average molecular weight (Mw) of the polymer A is preferably 500,000 or less, more preferably 300,000 or less, still more preferably 170,000 or less, and 100,000 or less. is more preferable, and 5,000 or more is preferable. If the weight average molecular weight (Mw) of the polymer A is equal to or less than the above upper limit, the adsorptivity of the polymer A to the conductive material is improved, and the conductive material in the positive electrode mixture layer can be dispersed more favorably. , the rate characteristics of the non-aqueous secondary battery can be further improved.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polymer A is at least the above lower limit, it is possible to suppress the elution of the polymer A into the electrolytic solution, thereby improving the cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery. can be done.
  • the weight average molecular weight of the polymer can be measured by the method described in the examples of the present specification.
  • the content of the polymer A in the positive electrode mixture layer is required to be 0.01% by mass or more, preferably 0.05% by mass or more, and preferably 0.08% by mass or more. It is more preferably 8% by mass or less, preferably 4% by mass or less, and more preferably 3% by mass or less. If the content of the polymer A in the positive electrode mixture layer is at least the above lower limit, the electrolyte solution affinity of the positive electrode mixture layer can be sufficiently increased, and the electrolyte solution mobility of the non-aqueous secondary battery can be improved. can.
  • the conductive material can be well dispersed in the positive electrode mixture layer, thereby improving the rate characteristics of the non-aqueous secondary battery.
  • the content of the polymer A in the positive electrode mixture layer is at least the above lower limit, the flexibility of the positive electrode mixture layer can be sufficiently increased, and the cell winding property of the non-aqueous secondary battery can be improved. can.
  • the content of the polymer A in the positive electrode mixture layer is equal to or less than the above upper limit, it suppresses the movement of the electrolytic solution from being hindered by an excessive amount of the polymer A, and the electrolytic solution movement of the non-aqueous secondary battery is suppressed. It is possible to ensure a sufficiently high degree of
  • the positive electrode mixture layer may optionally contain other components in addition to the components described above.
  • a polymer having a composition different from that of the polymer A described above known additives such as those described in JP-A-2013-179040, and the like can be used.
  • a fluoropolymer can be used as the polymer having a composition different from that of the polymer A described above.
  • the fluoropolymer is a polymer containing a fluorine-containing monomer unit.
  • the fluoropolymer examples include, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF) and a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVdF-HFP) described in JP-A-2018-174150. mentioned.
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • PVdF-HFP hexafluoropropylene
  • the content of the fluorine-containing polymer in the positive electrode mixture layer can be adjusted within a range in which the desired effects of the present invention can be obtained. can.
  • the density of the positive electrode mixture layer can be appropriately adjusted according to the type of positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer. By increasing the density of the positive electrode mixture layer, the energy density of the non-aqueous secondary battery can be improved. On the other hand, by lowering the density of the positive electrode mixture layer, it is possible to further improve the mobility of the electrolyte in the non-aqueous secondary battery. Further, by lowering the density of the positive electrode mixture layer, it is possible to further improve the cell winding property and rate characteristics of the non-aqueous secondary battery.
  • the density of the positive electrode mixture layer can be measured by the method described in the examples of this specification. Further, the density of the positive electrode mixture layer can be adjusted by, for example, the type and compounding amount of the components such as the positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer, and the pressing conditions in the manufacturing method of the positive electrode.
  • the basis weight of the positive electrode mixture layer can be appropriately adjusted according to the type of positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer. By increasing the basis weight of the positive electrode mixture layer, the capacity of the non-aqueous secondary battery can be increased. On the other hand, by reducing the basis weight of the positive electrode mixture layer, lithium ions can be easily taken in and out from the positive electrode mixture layer, and the output can be increased.
  • the basis weight of the positive electrode mixture layer can be measured by the method described in the examples of this specification.
  • the basis weight of the positive electrode mixture layer is determined, for example, by the type and blending amount of components such as the positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer, and the collection of the slurry composition for the positive electrode mixture layer in the method for manufacturing the positive electrode described later. It can be adjusted by the amount of coating on the electric body.
  • the porosity of the positive electrode mixture layer is preferably 15% or more, more preferably 21% or more, still more preferably 24% or more, even more preferably 28% or more, and 50%. It is preferably 45% or less, more preferably 40% or less, and even more preferably 37% or less. If the porosity of the positive electrode mixture layer is equal to or higher than the above lower limit, it is possible to further improve the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery. Further, when the porosity of the positive electrode mixture layer is equal to or higher than the above lower limit, it is possible to further improve the cell winding property and rate characteristics of the non-aqueous secondary battery.
  • the porosity of the positive electrode mixture layer is equal to or less than the above upper limit, a sufficiently high energy density of the non-aqueous secondary battery can be ensured.
  • the porosity of the positive electrode mixture layer can be adjusted by, for example, the type and blending amount of components such as the positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer, and the pressing conditions in the method for manufacturing the positive electrode.
  • the positive electrode provided in the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited.
  • a step of applying a substance onto a current collector (application step), and a step of drying the slurry composition applied on the current collector to form a positive electrode mixture layer on the current collector (drying step). manufactured through
  • the positive electrode mixture layer slurry composition can be prepared, for example, by dissolving or dispersing the above-described positive electrode active material, conductive material, polymer A, and optionally other components in a solvent. can. Specifically, by mixing each of the above components and a solvent using a mixer such as a ball mill, sand mill, bead mill, pigment disperser, crusher, ultrasonic disperser, homogenizer, planetary mixer, and Filmix. , the slurry composition for the positive electrode mixture layer can be prepared.
  • the solvent include, but are not limited to, organic solvents such as N-methylpyrrolidone (NMP), N,N-dimethylformamide, and acetone.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • the conductive material dispersion is prepared by mixing the conductive material and the polymer A in a solvent, the conductive material dispersion, the positive electrode active material, and other components are further mixed in the solvent.
  • the slurry composition for the positive electrode mixture layer may be prepared.
  • the method for applying the slurry composition for the positive electrode mixture layer onto the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush coating method, or the like can be used as the coating method.
  • the positive electrode mixture layer slurry composition may be applied to only one side of the current collector, or may be applied to both sides.
  • the thickness of the slurry film on the current collector after application and before drying can be appropriately set according to the thickness of the positive electrode mixture layer obtained by drying.
  • the method for drying the slurry composition for the positive electrode mixture layer on the current collector is not particularly limited, and known methods can be used. and a drying method by irradiation with an electron beam or the like. By drying the slurry composition for the positive electrode mixture layer on the current collector in this way, the positive electrode mixture layer is formed on the current collector, and a non-aqueous secondary comprising the current collector and the positive electrode mixture layer is formed. A positive electrode for batteries can be obtained.
  • the positive electrode mixture layer may be pressurized using a mold press, a roll press, or the like.
  • the pressure treatment can improve the adhesiveness between the positive electrode mixture layer and the current collector.
  • the density and porosity of the positive electrode mixture layer can be easily adjusted within the predetermined ranges described above by the pressure treatment.
  • the negative electrode known positive and negative electrodes used in non-aqueous secondary batteries can be used.
  • the negative electrode is not particularly limited, and an electrode in which a negative electrode mixture layer is formed on a current collector can be used.
  • the current collector, the components in the negative electrode mixture layer (eg, the negative electrode active material and the binder for the negative electrode mixture layer, etc.), and the method for forming the electrode mixture layer on the current collector are known. can be used. Specifically, for example, the one described in JP-A-2013-145763 can be used.
  • an organic electrolytic solution in which a supporting electrolyte is dissolved in an organic solvent is usually used.
  • a lithium salt is used as the supporting electrolyte.
  • lithium salts include LiPF6 , LiAsF6 , LiBF4 , LiSbF6 , LiAlCl4 , LiClO4, CF3SO3Li , C4F9SO3Li , CF3COOLi , ( CF3CO ) 2NLi . , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 )NLi and the like.
  • LiPF 6 , LiClO 4 and CF 3 SO 3 Li are preferable, and LiPF 6 is particularly preferable, because they are easily dissolved in a solvent and exhibit a high degree of dissociation.
  • one electrolyte may be used alone, or two or more electrolytes may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the higher the dissociation degree of the supporting electrolyte the higher the lithium ion conductivity. 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.
  • Examples include dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC ), butylene carbonate (BC), ethyl methyl carbonate (EMC); esters such as ⁇ -butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; sulfur compounds; and the like are preferably used.
  • DMC dimethyl carbonate
  • EC ethylene carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • PC propylene carbonate
  • BC butylene carbonate
  • EMC ethyl methyl carbonate
  • esters such as ⁇ -butyrolactone and methyl formate
  • ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran
  • sulfur compounds and the like
  • carbonates are preferably used because they have a high dielectric constant and a wide stable potential range, and a mixture of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate is more preferably used.
  • known additives such as vinylene carbonate (VC), fluoroethylene carbonate (FEC), and ethyl methyl sulfone may be added to the electrolytic solution.
  • a separator included in the non-aqueous secondary battery of the present invention includes a separator base material and a porous film formed on the separator base material.
  • a separator including a separator base material and a porous membrane formed on the separator base material may be referred to as a "separator with a porous membrane”.
  • the separator base material is not particularly limited, but for example, a known separator base material such as an organic separator base material can be used.
  • the organic separator base material is a porous member made of an organic material.
  • the organic separator base material include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, and microporous membranes or non-woven fabrics containing aromatic polyamide resins.
  • a polyethylene microporous film or non-woven fabric is preferable because of its excellent strength.
  • the thickness of the organic separator substrate can be any thickness, usually 0.5 ⁇ m or more, preferably 5 ⁇ m or more, and usually 40 ⁇ m or less, preferably 30 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m or less.
  • the porous membrane formed on the separator substrate contains non-conductive particles and the polymer B.
  • the porous membrane may further contain components other than the non-conductive particles and the polymer B (other components) as long as the desired effects of the present invention can be obtained. Since the porous membrane has a porous structure, it can improve the mobility of the non-aqueous electrolyte. In addition, the porous membrane can impart excellent heat shrinkage resistance to the separator in the non-aqueous secondary battery.
  • the porous membrane formed on the separator substrate is preferably in contact with the positive electrode mixture layer of the positive electrode described above. Electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery can be further improved by the contact between the porous membrane having a porous structure and the positive electrode mixture layer having excellent electrolyte affinity as described above.
  • the porous membrane may be formed only on one side of the separator substrate, or the porous membrane may be formed on both sides of the separator substrate.
  • the porous film is formed at least on the positive electrode side surface of the separator base material. From the viewpoint of ensuring sufficiently high electrolyte mobility and cell winding property, it is more preferable that the porous film is formed only on the positive electrode side surface of the separator base material.
  • any other layer may be formed between the porous membrane and the separator substrate within the range where the desired effect of the present invention can be obtained. From the viewpoint of securing a sufficient height, it is preferable that the porous membrane is directly formed on the surface of the separator substrate without any other layer or the like between the porous membrane and the separator substrate.
  • the non-conductive particles are particles that are non-conductive and maintain their particle shape even in the electrolyte of the non-aqueous secondary battery.
  • the non-conductive particles are a material capable of imparting heat shrinkage resistance to the separator.
  • the non-conductive particles are not particularly limited as long as they are particles that stably exist in the usage environment of the non-aqueous secondary battery and are electrochemically stable, and both inorganic particles and organic particles can be used. can be done. From the viewpoint of further improving the heat shrinkage resistance of the separator in the non-aqueous secondary battery, inorganic particles are preferably used as the non-conductive particles.
  • Non-conductive inorganic particles include aluminum oxide (alumina), aluminum oxide hydrates (boehmite (AlOOH), gibbsite (Al(OH) 3 ), silicon oxide, magnesium oxide (magnesia ), oxide particles such as magnesium hydroxide, calcium oxide, titanium oxide (titania), barium titanate (BaTiO 3 ), ZrO, alumina-silica composite oxide; nitride particles such as aluminum nitride and boron nitride; silicon, covalent crystal particles such as diamond; sparingly soluble ion crystal particles such as barium sulfate, calcium fluoride and barium fluoride; It may be subjected to element substitution, surface treatment, solid solution treatment, or the like.
  • the non-conductive inorganic particles described above may be used singly or in combination of two or more. As the non-conductive particles, aluminum oxide and hydrated aluminum oxide are preferable, and aluminum oxide is more preferable.
  • non-conductive organic particles The non-conductive organic particles (non-conductive organic particles) are not particularly limited, but for example, a particulate polymer can be used. Then, from the viewpoint of ensuring the stability of the non-conductive organic particles in the non-aqueous secondary battery and the heat shrinkage resistance of the separator sufficiently high, the particulate polymer as the non-conductive organic particles has a glass transition temperature of is preferably above 200°C. In addition, from the viewpoint of ensuring the stability of the non-conductive organic particles in the non-aqueous secondary battery and the heat shrinkage resistance of the separator sufficiently high, the particulate polymer as the non-conductive organic particles is added to the electrolyte solution. is preferably less than 1.2 times. Incidentally, the glass transition temperature of the particulate polymer can be adjusted by the composition of the particulate polymer. Moreover, the electrolyte solution swelling degree of a polymer can be measured by the method described in the Examples of the present specification.
  • the particulate polymer preferably contains a crosslinkable monomer unit.
  • a crosslinkable monomer capable of forming a crosslinkable monomer unit a monomer capable of forming a crosslinked structure when polymerized can be used.
  • a monofunctional monomer having a thermally crosslinkable crosslinkable group and one ethylenically unsaturated bond per molecule and a polyfunctional monomer having two or more ethylenically unsaturated bonds per molecule and a sexual monomer.
  • thermally crosslinkable crosslinkable groups contained in monofunctional monomers include epoxy groups, N-methylolamide groups, oxetanyl groups, oxazoline groups, and combinations thereof.
  • the crosslinkable monomer may be hydrophobic or hydrophilic.
  • the crosslinkable monomer is "hydrophobic" means that the crosslinkable monomer does not contain a hydrophilic group, and the crosslinkable monomer is "hydrophilic". The term means that the crosslinkable monomer contains a hydrophilic group.
  • hydrophilic group in the crosslinkable monomer refers to carboxylic acid group, hydroxyl group, sulfonic acid group, phosphoric acid group, epoxy group, thiol group, aldehyde group, amide group, oxetanyl group and oxazoline group.
  • Hydrophobic crosslinkable monomers include allyl (meth)acrylate, ethylene di(meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol.
  • Polyfunctional (meth)acrylates such as di(meth)acrylate and trimethylolpropane-tri(meth)acrylate; dipropylene glycol diallyl ether, polyglycol diallyl ether, triethylene glycol divinyl ether, hydroquinone diallyl ether, tetraallyloxyethane polyfunctional allyl/vinyl ethers such as; and divinylbenzene.
  • Hydrophilic crosslinkable monomers include vinyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, N-methylol acrylamide, acrylamide, allyl methacrylamide and the like. In addition, these can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Among them, ethylene glycol dimethacrylate is preferably used as the crosslinkable monomer.
  • the content of the crosslinkable monomer units in the particulate polymer is preferably 55% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, and even more preferably 75% by mass or more. , 95% by mass or less. If the content of the crosslinkable monomer units in the particulate polymer is at least the above lower limit, the glass transition temperature of the particulate polymer can be easily adjusted to over 200° C. It can be adjusted to less than 2-fold. On the other hand, when the content ratio of the crosslinkable monomer unit in the particulate polymer is equal to or less than the above upper limit, a good particulate polymer can be obtained.
  • the particulate polymer may further contain a monomer unit other than the crosslinkable monomer unit.
  • a monomer capable of forming other monomer units is not particularly limited, but, for example, a (meth)acrylic acid ester monomer, an acid group-containing monomer, and the like can be used.
  • the (meth)acrylic acid ester monomer and the acid group-containing monomer include, for example, (meth)acrylic monomers that can be used for preparing a water-insoluble polymer as the polymer B described later. Acid ester monomers and acid group-containing monomers can be used.
  • the content of other monomer units in the particulate polymer is preferably 5% by mass or more, preferably 45% by mass or less, more preferably 35% by mass or less, and 25% by mass. % or less. If the content of other monomer units in the particulate polymer is at least the above lower limit, a good particulate polymer can be obtained. On the other hand, if the content of other monomer units in the particulate polymer is equal to or less than the above upper limit, the glass transition temperature of the particulate polymer can be easily adjusted to over 200°C.
  • particulate polymer as the non-conductive organic particles has a composition different from that of the polymer B described later.
  • a particulate polymer as non-conductive organic particles can be produced by polymerizing a monomer composition containing the above-described monomer in an aqueous solvent such as water. At this time, the content ratio of each monomer in the monomer composition can be determined according to the content ratio of each repeating unit (monomer unit) in the particulate polymer.
  • the polymerization mode is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method can be used.
  • As the polymerization reaction any reaction such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used.
  • seed particles may be employed to carry out seed polymerization.
  • Polymerization conditions can be appropriately adjusted according to the polymerization method and the like.
  • Additives such as emulsifiers, polymerization initiators, and polymerization aids may be used in the polymerization. Commonly used emulsifiers, polymerization initiators, and polymerization aids can be used, and the amount of these used can also be the amount generally used.
  • volume average particle size The volume average particle diameter of the non-conductive particles such as the non-conductive inorganic particles and non-conductive organic particles described above is not particularly limited as long as the desired effect of the present invention can be obtained. It is preferably 300 nm or more, more preferably 1200 nm or less, and more preferably 800 nm or less.
  • the "volume average particle diameter" is the particle diameter D50 at which the cumulative volume calculated from the small diameter side becomes 50% in the particle diameter distribution (volume basis) measured using the laser diffraction/scattering method. Point.
  • the polymer B contained in the porous membrane layer is a component that functions as a binder.
  • the polymer B contained in the porous membrane is not particularly limited as long as it is a polymer other than the particulate polymer as the non-conductive organic particles described above, and includes water-insoluble polymers and water-soluble polymers. can also be used.
  • the polymer B may contain either one of the water-insoluble polymer and the water-soluble polymer, or may contain both of them. From the viewpoint of enhancing the cell winding property of the non-aqueous secondary battery, it is preferable that at least a water-insoluble polymer is included.
  • water-soluble polymer refers to a polymer having an insoluble content of less than 1.0% by mass when 0.5 g of the polymer is dissolved in 100 g of water at a temperature of 25°C.
  • water-insoluble polymer refers to a polymer having an insoluble content of 90% by mass or more when 0.5 g of the polymer is dissolved in 100 g of water at 25°C.
  • the water-insoluble polymer is not particularly limited, but includes acid group-containing monomer units, hydroxyl group-containing monomer units, epoxy group-containing monomer units, amide group-containing monomer units, and nitrile group-containing monomer units. It preferably contains at least one polar group-containing monomer unit selected from the group consisting of body units. If the water-insoluble polymer contains the above-described predetermined polar group-containing monomer unit, the water-insoluble polymer in the porous membrane and the Presumably due to the interaction with the polymer A in the positive electrode mixture layer, it is possible to further improve the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery and the heat shrinkage resistance of the separator.
  • the water-insoluble polymer preferably contains a (meth)acrylic acid ester monomer unit in addition to the above-mentioned monomer units having a predetermined polar group. If the water-insoluble polymer further contains a (meth)acrylic acid ester monomer unit, the oxidation resistance of the water-insoluble polymer increases, thereby improving the high potential rate characteristics of the non-aqueous secondary battery. can. Furthermore, the water-insoluble polymer may further contain monomer units (other monomer units) other than the predetermined polar group-containing monomers and (meth)acrylic acid ester monomer units. .
  • Acid group-containing monomers capable of forming acid group-containing monomer units include monomers having an acid group, such as monomers having a carboxylic acid group, monomers having a sulfonic acid group, and A monomer having a monomer having a phosphate group is included.
  • monomers having a carboxylic acid group include monocarboxylic acids and dicarboxylic acids.
  • Monocarboxylic acids include, for example, acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid.
  • dicarboxylic acids include maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid.
  • Examples of monomers having a sulfonic acid group include vinylsulfonic acid, methylvinylsulfonic acid, (meth)allylsulfonic acid, ethyl (meth)acrylate-2-sulfonate, and 2-acrylamido-2-methyl propanesulfonic acid, 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid and the like.
  • the monomer having a phosphate group includes, for example, 2-(meth)acryloyloxyethyl phosphate, methyl 2-(meth)acryloyloxyethyl phosphate, ethyl phosphate-(meth)acryloyloxyethyl etc.
  • the acid group-containing monomer is preferably a monomer having a carboxylic acid group, more preferably a monocarboxylic acid, and still more preferably methacrylic acid.
  • one type of acid group-containing monomer may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the content of the acid group-containing monomer unit in the water-insoluble polymer is preferably 0.1% by mass or more. It is more preferably 5% by mass or more, still more preferably 1% by mass or more, even more preferably 2% by mass or more, preferably 10% by mass or less, and 8% by mass or less. is more preferable, and 5% by mass or less is even more preferable. If the content of the acid group-containing monomer unit in the water-insoluble polymer is within the above-specified range, the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery and the heat shrinkage resistance of the separator can be further improved. .
  • hydroxyl group-containing vinyl monomers examples include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, N-hydroxymethylacrylamide (N-methylolacrylamide), N- Hydroxymethylmethacrylamide, N-hydroxyethylacrylamide, N-hydroxyethylmethacrylamide and the like.
  • N-hydroxymethylacrylamide (N-methylolacrylamide) is preferred.
  • One type of these may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • a hydroxyl group-containing vinyl monomer having an amide group such as N-hydroxymethylacrylamide (N-methylolacrylamide) is treated as a "hydroxyl group-containing monomer".
  • the content of the hydroxyl group-containing monomer unit in the water-insoluble polymer is preferably 0.1% by mass or more. It is more preferably 5% by mass or more, still more preferably 2% by mass or more, preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and 5% by mass or less. is more preferred. If the content of the hydroxyl group-containing monomer unit in the water-insoluble polymer is within the predetermined range, it is possible to further improve the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery and the heat shrinkage resistance of the separator. .
  • the content of the epoxy group-containing monomer unit in the water-insoluble polymer is preferably 0.1% by mass or more. It is more preferably 2% by mass or more, still more preferably 0.5% by mass or more, preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and 3% by mass or less. It is even more preferable to have If the content of the epoxy group-containing monomer units in the water-insoluble polymer is within the above-specified range, the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery and the heat shrinkage resistance of the separator can be further improved. . In addition, the content ratio of the epoxy group-containing monomer unit in the water-insoluble polymer may be, for example, 15% by mass or more and 25% by mass or less.
  • the content of the amide group-containing monomer units in the water-insoluble polymer is preferably 0.1% by mass or more. It is more preferably 2% by mass or more, still more preferably 0.5% by mass or more, preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and 3% by mass or less. It is even more preferable to have If the content of the amide group-containing monomer units in the water-insoluble polymer is within the above-specified range, the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery and the heat shrinkage resistance of the separator can be further improved. .
  • the content of the nitrile group-containing monomer unit in the water-insoluble polymer is preferably 0.5% by mass or more, and 4 mass % or more, more preferably 5% by mass or more, preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and further preferably 20% by mass or less. preferable. If the content of the nitrile group-containing monomer unit in the water-insoluble polymer is within the above-specified range, the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery and the heat shrinkage resistance of the separator can be further improved. .
  • the total content of the predetermined polar group-containing monomer units in the water-insoluble polymer is preferably 1% by mass or more, more preferably 6% by mass or more, and 10% by mass or more. is more preferably 40% by mass or less, more preferably 36% by mass or less, and even more preferably 32% by mass or less. If the total content of the above-mentioned predetermined polar group-containing monomer units in the water-insoluble polymer is within the above-mentioned predetermined range, the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery and the heat shrinkage resistance of the separator are further improved. can be made
  • the ratio X/Y of X to Y when Y is preferably 0.10 or more, more preferably 0.18 or more, and still more preferably 0.25 or more. It is preferably 20 or less, more preferably 1.00 or less, and even more preferably 0.80 or less.
  • the ratio X/Y between X and Y is within the predetermined range, the interaction between the water-insoluble polymer in the porous film and the polymer A in the positive electrode mixture layer is enhanced. Presumably, it is possible to further improve the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery and the heat shrinkage resistance of the separator.
  • the (meth)acrylic acid ester monomer is preferably alkyl acrylate, more preferably n-butyl acrylate or 2-ethylhexyl acrylate, and still more preferably n-butyl acrylate.
  • the (meth)acrylic acid ester monomers containing the above-described predetermined polar groups are each the above-described predetermined polar shall be treated as a monomer containing groups.
  • the content of (meth)acrylate monomer units in the water-insoluble polymer is preferably 40% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, and 70% by mass or more. is more preferably 80% by mass or more, preferably 99% by mass or less, more preferably 95% by mass or less, and even more preferably 90% by mass or less. If the content of the (meth)acrylic acid ester monomer unit in the water-insoluble polymer is at least the above lower limit, the high potential rate characteristics of the non-aqueous secondary battery can be further improved.
  • the water-insoluble polymer contains a sufficient amount of the predetermined polar group-containing monomer unit.
  • aromatic vinyl monomers capable of forming aromatic vinyl monomer units include styrene, ⁇ -methylstyrene, pt-butylstyrene, butoxystyrene, vinyltoluene, chlorostyrene, and vinylnaphthalene. and aromatic monovinyl compounds. Among them, styrene is preferred. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the crosslinkable monomer capable of forming the crosslinkable monomer unit the crosslinkable monomer exemplified as the monomer that can be used for the preparation of the particulate polymer as the non-conductive organic particles described above.
  • monomers other than those containing predetermined polar groups (acid groups, hydroxyl groups, epoxy groups, amide groups, and nitrile groups) can be used.
  • allyl methacrylate is preferable as the crosslinkable monomer.
  • the content ratio of other monomer units in the water-insoluble polymer can be appropriately adjusted within the range in which the desired effects of the present invention can be obtained.
  • the water-insoluble polymer can be produced by polymerizing a monomer composition containing the monomers described above in an aqueous solvent such as water. At this time, the content ratio of each monomer in the monomer composition can be determined according to the content ratio of each repeating unit (monomer unit) in the organic particles.
  • the method of polymerizing the water-insoluble polymer is not particularly limited, and any method such as solution polymerization, suspension polymerization, bulk polymerization, and emulsion polymerization may be used.
  • addition polymerization such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used.
  • Emulsifiers, dispersants, polymerization initiators, and the like that can be used in the polymerization can be those generally used, and the amount used can also be the amount generally used.
  • the volume average particle size of the water-insoluble polymer is not particularly limited, and may be 10 nm or more. However, it may be 50 nm or more, 100 nm or more, 140 nm or more, 1000 nm or less, 500 nm or less, or 300 nm or less. There may be.
  • the water-insoluble polymer may have any shape. It may be in shape.
  • glass transition temperature The glass transition temperature of the water-insoluble polymer is preferably ⁇ 50° C. or higher, more preferably ⁇ 20° C. or higher, still more preferably ⁇ 15° C. or higher, and 20° C. or lower. It is preferably 5°C or lower, more preferably -5°C or lower. If the glass transition temperature of the water-insoluble polymer is within the predetermined range, it is possible to further improve the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery and the heat shrinkage resistance of the separator.
  • the degree of swelling of the water-insoluble polymer in the electrolytic solution is preferably 1.2 times or more, more preferably 2 times or more, further preferably 4.5 times or more, and 15 times or less. is preferably 10 times or less, more preferably 7 times or less. If the degree of swelling of the water-insoluble polymer in the electrolyte solution is within the predetermined range, the mobility of the electrolyte solution in the non-aqueous secondary battery and the heat shrinkage resistance of the separator can be further improved.
  • the content of the water-insoluble polymer in the porous membrane is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1.0 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of the non-conductive particles. It is more preferably 1.5 parts by mass or more, preferably 15 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, and even more preferably 8 parts by mass or less. If the content of the water-insoluble polymer in the porous film is within the above-specified range, it is possible to further improve the electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery and the heat shrinkage resistance of the separator.
  • a water-soluble polymer may be used as the polymer B in the porous membrane.
  • the water-soluble polymer is not particularly limited, but for example, a first water-soluble polymer that can function as a dispersant, a second water-soluble polymer that can function as a viscosity modifier (thickener), and A third water-soluble polymer or the like that can function as a wetting agent can be used.
  • these water-soluble polymers may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types by arbitrary ratios.
  • First water-soluble polymer (dispersant) As the first water-soluble polymer, for example, a polymer containing a carboxylic acid group-containing monomer unit and a sulfonic acid group-containing monomer unit (sometimes referred to as a "carboxylic acid/sulfonic acid-containing polymer" ), and poly(meth)acrylates such as ammonium polyacrylate. Carboxylic and sulfonic acid-containing polymers and poly(meth)acrylates can function well as dispersants. These water-soluble polymers that function as dispersants may be used singly, or two or more of them may be used in an arbitrary ratio.
  • the content of the first water-soluble polymer in the porous film can be, for example, 0.01 parts by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the non-conductive particles.
  • carboxymethylcellulose or the like can be used as the cellulose-based polymer.
  • a poly(meth)acrylic acid-based polymer is a water-soluble polymer containing 20% by mass or more and 90% by mass or less of (meth)acrylic acid units.
  • monomer units other than (meth)acrylic acid units such as (meth)acrylic acid ester monomer units and crosslinkable monomer units, are used as viscosity modifiers. It may be contained in an amount within a functional range.
  • the monomers described above in the “water-insoluble polymer” section can be used as a monomer capable of forming each of the (meth)acrylic acid ester monomer unit and the crosslinkable monomer unit.
  • the poly(meth)acrylic acid-based polymer can be obtained, for example, by polymerizing a composition containing a monomer such as the above-described (meth)acrylic acid in an aqueous solvent such as water using a known method. , can be prepared.
  • a nitrogen-based polymer is a water-soluble polymer containing nitrogen-containing monomeric units.
  • nitrogen-containing monomers that can form nitrogen-containing monomer units include acrylamide, methacrylamide, and N-hydroxyethylacrylamide.
  • the content ratio of the nitrogen-containing monomer units in the nitrogen-based polymer is, for example, 50% by mass or more and 100% by mass or less.
  • the nitrogen-based polymer may contain monomer units other than the nitrogen-containing monomer units, such as (meth)acrylic acid units, in an amount within a range capable of functioning as a viscosity modifier.
  • the nitrogen-based polymer can be prepared, for example, by polymerizing a composition containing a monomer such as the nitrogen-containing monomer described above in an aqueous solvent such as water using a known method.
  • the weight average molecular weight of the nitrogen-based polymer is not particularly limited. ,000 or less, more preferably 500,000 or less, even more preferably 400,000 or less, and even more preferably 290,000 or less.
  • the water-soluble polymer as the polymer B preferably contains at least a nitrogen-based polymer. Even if the polymer B in the porous membrane does not contain a water-insoluble polymer, if the polymer B contains a nitrogen-based polymer as a water-soluble polymer, the electrolytic solution of the non-aqueous secondary battery Sufficiently high mobility and heat shrinkage resistance of the separator can be ensured.
  • the content of the second water-soluble polymer in the porous film can be, for example, 0.5 parts by mass or more and 5 parts by mass or less, preferably 3 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the non-conductive particles. Part by mass or more.
  • Third water-soluble polymer (wetting agent) As the third water-soluble polymer, for example, a polyether polymer such as polyethylene oxide-ethylene oxide copolymer can be used. A polyether polymer functions well as a wetting agent.
  • the content of the third water-soluble polymer in the porous film can be, for example, 0.1 parts by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the non-conductive particles.
  • the separator included in the non-aqueous secondary battery of the present invention can be produced by forming a porous film on a separator substrate.
  • the separator provided in the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited. ) and a step of drying the porous film slurry composition applied on the separator substrate (drying step).
  • the slurry composition for a porous film is a slurry-like composition using water as a dispersion medium, which may further contain other components in addition to the non-conductive particles and the polymer B described above.
  • the porous film slurry composition can be prepared by, for example, dissolving or dispersing the non-conductive particles, the polymer B, and any other components described above in a solvent such as water and/or an organic solvent. can. Specifically, by mixing each of the above components and a solvent using a mixer such as a ball mill, sand mill, bead mill, pigment disperser, crusher, ultrasonic disperser, homogenizer, planetary mixer, film mix, etc. , a slurry composition for a porous membrane can be prepared.
  • a mixer such as a ball mill, sand mill, bead mill, pigment disperser, crusher, ultrasonic disperser, homogenizer, planetary mixer, film mix, etc.
  • a slurry composition for a porous membrane can be prepared.
  • the solvent used for preparing the slurry composition for a porous film the solvent used for preparing the polymer B described above may be used.
  • the method for applying the slurry composition for a porous film onto the separator substrate is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush coating method, or the like can be used as the coating method.
  • the film thickness of the slurry composition for a porous film on the separator substrate after application and before drying can be appropriately set according to the thickness of the porous film obtained by drying.
  • the method for drying the porous film slurry composition on the separator substrate is not particularly limited, and known methods can be used. A drying method by irradiation with rays or the like can be mentioned. By drying the porous film slurry composition on the substrate in this manner, a separator (a separator with a porous film) in which a porous film is formed on a separator substrate can be obtained.
  • the thickness of the porous membrane formed on the substrate is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.1 ⁇ m or more, still more preferably 1 ⁇ m or more, preferably 20 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less, and further preferably 1 ⁇ m or less. It is preferably 5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the porous membrane is 0.01 ⁇ m or more, sufficient strength of the porous membrane can be secured, and when the thickness is 20 ⁇ m or less, sufficiently high electrolyte mobility of the non-aqueous secondary battery can be secured. be able to.
  • the positive electrode and the negative electrode described above are superimposed with a separator interposed therebetween, and if necessary, this is rolled or folded into a battery container, and the electrolyte solution is poured into the battery container. It can be produced by pouring and sealing. From the viewpoint of further improving the mobility of the electrolyte in the non-aqueous secondary battery, it is preferable that the surface of the separator on the porous membrane side faces the positive electrode so that the porous membrane and the positive electrode mixture layer are in contact with each other.
  • expanded metal, fuses, overcurrent protection elements such as PTC elements, lead plates, etc. may be put in the battery container to prevent pressure rise inside the battery and overcharge/discharge.
  • the shape of the battery may be, for example, coin-shaped, button-shaped, sheet-shaped, cylindrical, rectangular, or flat.
  • iodine value, weight average molecular weight, ratio of structural units polymerized with 1,2-bonds of butadiene, volume average particle size, glass transition temperature, degree of swelling of electrolyte, basis weight, density, porosity , liquid pourability of the lithium ion secondary battery, cell winding property, cycle characteristics, rate characteristics, high potential rate characteristics, and heat shrinkage resistance of the separator were measured and evaluated by the following methods.
  • ⁇ Weight average molecular weight> The polymer was dissolved in a LiBr-dimethylformamide (DMF) solution with a concentration of 10 mM so that the solid content concentration was 0.1 wt%, gel permeation chromatography (GPC) was performed under the following measurement conditions, and the weight average molecular weight (Mw ) was measured.
  • GPC gel permeation chromatography
  • Mw weight average molecular weight
  • volume average particle size of the particulate polymer was measured by a laser diffraction/scattering method. Specifically, an aqueous dispersion (with a solid content concentration adjusted to 0.1% by mass) containing the object to be measured (particulate polymer) was used as a sample. Then, in the particle size distribution (volume basis) measured using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer (manufactured by Beckman Coulter, product name “LS-13 320”), the cumulative volume calculated from the small diameter side The particle diameter D50 at which 50% is defined as the volume average particle diameter.
  • ⁇ Glass transition temperature of polymer> A powdery sample obtained by drying an aqueous dispersion containing a polymer at a temperature of 25° C. for 48 hours was used as a measurement sample. Weigh 10 mg of the measurement sample in an aluminum pan, and use a differential thermal analysis measurement device (manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd., product name "EXSTAR DSC6220") to measure the temperature range from -100 ° C. to 200 ° C. The temperature rise rate Measurement was performed at 20°C/min under the conditions specified in JIS Z8703 to obtain a differential scanning calorimetry (DSC) curve. An empty aluminum pan was used as a reference.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the temperature at which the differential signal (DDSC) showed a peak was determined as the glass transition temperature (°C). Since a plurality of peaks were measured, the temperature showing a peak with a large displacement was taken as the glass transition temperature of the polymer.
  • ⁇ Swelling degree of electrolytic solution> After drying the aqueous dispersion containing the particulate polymer at 25° C., it was vacuum-dried at 60° C. for 12 hours to obtain a test piece for measuring the degree of swelling of the particulate polymer electrolyte. The mass of the test piece (mass before immersion) was measured. After that, the test piece was immersed in an electrolytic solution at a temperature of 60°C for 72 hours. The immersed test piece was pulled up, the electrolyte was wiped off, and the mass (mass after immersion) was immediately measured, and the value of (mass after immersion)/(mass before immersion) [times] was taken as the degree of swelling.
  • ⁇ Porosity> A positive electrode cut into a predetermined area was measured according to JIS R 1655 to calculate a cumulative pore volume Vp as a pore volume in the positive electrode mixture layer.
  • D A portion of the positive electrode that is not impregnated with the electrolyte remains at least 8 cm 2
  • ⁇ Cell winding property> The positive electrode, the negative electrode, and the separator with a porous film prepared in Examples and Comparative Examples were cut into pieces of 6.5 ⁇ 13.0 cm, 7.0 cm ⁇ 13.5 cm, and 7.5 cm ⁇ 14.0 cm, respectively.
  • the separator was laminated in the order of the positive electrode, the separator, and the negative electrode, with the porous membrane facing the positive electrode side. This laminate was wrapped around rods with different diameters to evaluate whether the positive electrode mixture layer or the porous membrane would crack. The smaller the diameter of the rod at which the positive electrode mixture layer or the porous membrane does not crack when wound around the rod, the more flexible the cell of the lithium ion secondary battery and the better the winding performance.
  • the winding property of the cell was evaluated according to the following criteria according to the diameter of the thinnest rod in which the positive electrode mixture layer or porous membrane did not crack.
  • D Not cracked even when wound around a rod with a diameter of 3.00 mm.
  • CC-CV charging upper limit cell voltage 4.20 V; however, the upper limit cell voltage is 4.35 V in Example 6, and the upper limit cell voltage is 3.60 V in Example 7) by a constant current method of 0.2 C.
  • CC discharge to 3.00 V by a constant current method of 0.2C.
  • This charge/discharge at 0.2C was repeated three times.
  • cell voltage 4.20-3.00 V, 1.0 C (however, cell voltage 4.35-3.00 V, 1.0 C in Example 6, cell voltage 3 in Example 7 .60-3.00V, 1.0C) was performed for 100 cycles.
  • the discharge capacity of the first cycle was defined as X1
  • the discharge capacity of the 100th cycle was defined as X2.
  • Capacity maintenance rate ⁇ C 93% or more
  • B Capacity maintenance rate ⁇ C is 90% or more and less than 93%
  • C Capacity maintenance rate ⁇ C is 87% or more and less than 90%
  • D Capacity maintenance rate ⁇ C is less than 87%
  • CC-CV charging (upper limit cell voltage 4.20 V; Example 6 upper limit cell voltage 4.35 V, Example 7 upper limit cell voltage 3.60 V) was performed at a constant current of 0.2 C.
  • CC discharge was performed at a constant current of 0.2C to a cell voltage of 3.00V. This charge/discharge at 0.2C was repeated three times.
  • the cell voltage is between 4.2 and 3.00 V (however, in Example 6, the cell voltage is between 4.35 and 3.00 V, and in Example 7, the cell voltage is between 3.60 and 3.00 V).
  • constant current charging and discharging at 0.2 C was performed, and the discharge capacity at this time was defined as C0.
  • CC-CV charging is performed at a constant current of 0.2 C
  • discharge is performed at a constant current of 0.5 C to 3.0 V in an environment of temperature -10 ° C.
  • the discharge capacity at this time is calculated. defined as C1.
  • Capacity maintenance rate ⁇ C is 70% or more
  • CC-CV charging (upper limit cell voltage 4.20 V; Example 6 upper limit cell voltage 4.35 V, Example 7 upper limit cell voltage 3.60 V) was performed at a constant current of 0.2 C.
  • CC discharge was performed at a constant current of 0.2C to a cell voltage of 3.00V. This charge/discharge at 0.2C was repeated three times.
  • the cell voltage is between 4.35 and 3.00 V (however, in Example 6, the cell voltage is between 4.45 and 3.00 V, and in Example 7, the cell voltage is between 3.65 and 3.00 V).
  • constant current charging and discharging at 0.2 C was performed, and the discharge capacity at this time was defined as C0.
  • CC-CV charging is performed at a constant current of 0.2 C, and discharge is performed at a constant current of 2.0 C to 3.0 V in an environment at a temperature of 25 ° C.
  • Capacity retention rate ⁇ C is 80% or more
  • Emulsion polymerization was carried out at a temperature of 5° C. in the presence of 1,3-butadiene to copolymerize acrylonitrile and 1,3-butadiene.
  • 0.2 part of hydroxylamine sulfate per 100 parts of monomer was added to terminate the polymerization.
  • the mixture is heated and steam-distilled at about 90° C. under reduced pressure to recover residual monomers, and then 0.1 part of dibutylhydroxytoluene (BHT) is added as a substituted phenol to give polymer A1.
  • BHT dibutylhydroxytoluene
  • an acetone solution of the precursor of the polymer A1 as an object to be hydrogenated is obtained.
  • an acetone solution of the precursor of the polymer A1 as an object to be hydrogenated is obtained.
  • hydrogenation was performed at a temperature of 60° C. for 6 hours under a hydrogen pressure of 3.0 MPa.
  • a reaction was carried out to obtain a hydrogenated reactant.
  • palladium-silica was filtered off, and the solvent, acetone, was removed under reduced pressure to obtain a polymer.
  • the obtained polymer A1 was dissolved in a predetermined amount of N-methylpyrrolidone (NMP) to obtain an NMP solution of polymer A1 with a solid concentration of 8%.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • the iodine value, weight average molecular weight, and ratio of structural units in which 1,3-butadiene was polymerized with 1,2-bonds were measured. Table 1 shows the results.
  • Emulsion polymerization was carried out at a temperature of 5° C. in the presence of 1,3-butadiene to copolymerize acrylonitrile and 1,3-butadiene.
  • 0.2 part of hydroxylamine sulfate per 100 parts of monomer was added to terminate the polymerization.
  • the mixture is heated and steam-distilled at about 90° C. under reduced pressure to recover residual monomers, and then 0.1 part of dibutylhydroxytoluene (BHT) is added as a substituted phenol to give polymer A2.
  • BHT dibutylhydroxytoluene
  • an acetone solution of the precursor of the polymer A2 as an object to be hydrogenated is obtained.
  • an acetone solution of the precursor of the polymer A2 as an object to be hydrogenated is obtained.
  • palladium silica (Pd/SiO 2 ) as a catalyst
  • hydrogenation was performed at a temperature of 60° C. for 6 hours under a hydrogen pressure of 3.0 MPa.
  • a reaction was carried out to obtain a hydrogenated reactant.
  • palladium-silica was filtered off, and the solvent, acetone, was removed under reduced pressure to obtain a polymer.
  • the obtained polymer A2 was dissolved in a predetermined amount of NMP to obtain an NMP solution of polymer A2 with a solid concentration of 8%.
  • NMP solution of polymer A2 with a solid concentration of 8%.
  • the iodine value, weight average molecular weight, and ratio of structural units in which 1,3-butadiene was polymerized with 1,2-bonds were measured. Table 1 shows the results.
  • n-butyl acrylate (BA) as a (meth)acrylic acid ester monomer unit
  • nitrile group 12.5 parts of acrylonitrile (AN) as a contained monomer
  • MAA methacrylic acid
  • NMA N-methylolacrylamide
  • AAm acrylamide
  • This monomer composition was continuously added to the reactor over 4 hours to carry out polymerization.
  • the reaction was carried out at 70° C. during the addition. After completion of the addition, the temperature was raised to 80° C. and the mixture was stirred for 3 hours to terminate the reaction and obtain an aqueous dispersion containing polymer B1.
  • Polymer B1 was water insoluble and was particulate in water.
  • the obtained particulate polymer B1 had a glass transition temperature of ⁇ 12° C., a volume average particle diameter of 140 nm, and a degree of swelling of the electrolyte solution of 5.5 times.
  • the reaction was carried out at 60° C. during the addition. After completion of the addition, the mixture was further stirred at 70° C. for 3 hours to terminate the reaction, thereby obtaining an aqueous dispersion containing polymer B2.
  • Polymer B2 was water insoluble and particulate in water.
  • the resulting particulate polymer B2 had a glass transition temperature of ⁇ 39° C., a volume average particle diameter of 350 nm, and a degree of swelling of the electrolyte of 3.8 times.
  • polymer B3 was water insoluble and particulate in water.
  • the resulting particulate polymer B3 had a glass transition temperature of ⁇ 40° C., a volume average particle diameter of 400 nm, and a degree of swelling of the electrolyte of 4.0 times.
  • This monomer composition was continuously added to the reactor over 4 hours to carry out polymerization.
  • the reaction was carried out at 75° C. during the addition.
  • the mixture was further stirred at 80° C. for 3 hours to terminate the reaction, thereby obtaining an aqueous dispersion containing polymer B4.
  • Polymer B4 was water insoluble and particulate in water.
  • the obtained particulate polymer B4 had a glass transition temperature of ⁇ 25° C., a volume average particle diameter of 310 nm, and a degree of swelling of the electrolyte solution of 1.5 times.
  • ion-exchanged water 50 parts of ion-exchanged water, 0.8 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, 66.0 parts of n-butyl acrylate (BA) as a (meth)acrylic acid ester monomer, and a nitrile group-containing 10.0 parts of acrylonitrile (AN) as a monomer, 2.0 parts of methacrylic acid (MAA) as an acid group-containing monomer, and 2.0 parts of N-methylolacrylamide (NMA) as a hydroxyl group-containing monomer and 20.0 parts of glycidyl methacrylate (GMA) as an epoxy group-containing monomer were mixed to obtain a monomer composition.
  • BA n-butyl acrylate
  • AN nitrile group-containing 10.0 parts of acrylonitrile
  • MAA methacrylic acid
  • NMA N-methylolacrylamide
  • GMA glycidyl methacryl
  • This monomer composition was continuously added to the reactor over 4 hours to carry out polymerization.
  • the reaction was carried out at 70° C. during the addition.
  • the mixture was heated to 80° C. and stirred for 3 hours to complete the reaction, thereby producing an aqueous dispersion containing polymer B5.
  • Polymer B5 was water insoluble and particulate in water.
  • the obtained particulate polymer B5 had a glass transition temperature of 0° C., a volume average particle diameter of 140 nm, and a degree of swelling of the electrolyte of 3.2 times.
  • This seed particle monomer composition was continuously added to the reactor A over 4 hours to carry out a polymerization reaction.
  • the temperature in the reactor was maintained at 80° C. during the continuous addition of the seed particle monomer composition.
  • the polymerization reaction was continued at 90° C. for 3 hours.
  • an aqueous dispersion of seed particles was obtained.
  • the volume average particle diameter of the seed particles was 120 nm.
  • a reactor equipped with a stirrer was charged with the seed particle aqueous dispersion (16 parts of n-butyl acrylate in terms of solid content) and ethylene glycol dimethacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) as a crosslinkable monomer.
  • Light Ester EG product name “Light Ester EG”
  • acrylic acid as an acid group-containing monomer
  • 2.5 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate 2.5 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate
  • t-butylperoxy-2-ethylhexa as a polymerization initiator Noate (manufactured by NOF Corporation, product name “Perbutyl O”) 4.0 parts and 200 parts of ion-exchanged water are added and stirred at 35 ° C. for 12 hours to give the seed particles a cross-linkable monomer and hydrophilicity.
  • the group-containing monomer as well as the polymerization initiator were completely absorbed.
  • the temperature inside the reactor was maintained at 90° C., and a polymerization reaction (seed polymerization) was carried out for 5 hours. Then, steam was introduced to remove unreacted monomers and initiator decomposition products to obtain an aqueous dispersion containing a particulate polymer as non-conductive organic particles.
  • the glass transition temperature of the obtained non-conductive organic particles was not observed at 200° C. or lower, and the volume average particle diameter was 230 nm.
  • Example 1 ⁇ Preparation of conductive material dispersion> 4.0 parts of multi-walled carbon nanotubes (BET specific surface area: 250 m 2 /g, hereinafter referred to as “CNT”) as a conductive material, and an NMP solution of the polymer A1 obtained according to the above (8% solid content concentration) 10.0 parts (corresponding to 0.8 parts as polymer A1 (solid content)) and 86.0 parts of NMP as a solvent are stirred using a disper (3000 rpm, 10 minutes), and then zirconia with a diameter of 1 mm A bead mill using beads (LMZ015, manufactured by Ashizawa Fine Tech) was used to mix for 1 hour at a peripheral speed of 12 m/s to prepare a conductive material dispersion.
  • CNT multi-walled carbon nanotubes
  • ⁇ Preparation of slurry composition for positive electrode mixture layer > 97.84 parts of a ternary active material (LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , average particle size: 10 ⁇ m) having a layered structure as a positive electrode active material, and 1.2 parts of polyvinylidene fluoride , 0.96 parts of the conductive material dispersion obtained according to the above (contains 0.80 parts of CNT and 0.16 parts of polymer A1 in terms of solid content) and NMP as a solvent are added, and the planetary The mixture was mixed with a mixer (60 rpm, 30 minutes) to prepare a slurry composition for a positive electrode mixture layer.
  • a ternary active material LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , average particle size: 10 ⁇ m
  • polyvinylidene fluoride 0.96 parts of the conductive material dispersion obtained according to the above (contains 0.80 parts of CNT and 0.16 parts of polymer A1 in
  • the amount of NMP to be added is such that the viscosity of the obtained slurry composition for positive electrode mixture layer (measured with a single cylindrical rotational viscometer according to JIS Z8803:1991, temperature: 25°C, number of revolutions: 60 rpm) is 4000 mPa. ⁇ Adjusted to be within the range of s to 5000 mPa ⁇ s.
  • the obtained slurry composition for a positive electrode mixture layer was applied to a 20 ⁇ m-thick aluminum foil as a current collector with a comma coater in a predetermined coating amount. Furthermore, at a speed of 200 mm / min, by conveying in an oven at a temperature of 90 ° C. for 2 minutes and further in an oven at a temperature of 120 ° C. for 2 minutes, the slurry composition on the aluminum foil is dried, and the current collector A positive electrode raw sheet having a positive electrode mixture layer formed thereon was obtained. After that, the positive electrode material layer side of the positive electrode raw material prepared is roll-pressed at a temperature of 25 ⁇ 3° C.
  • the positive electrode mixture layer of the obtained positive electrode had a basis weight of 22 mg/cm 2 , a density of 3.4 g/cm 3 , and a porosity of 28%.
  • the mixture was cooled to terminate the polymerization reaction to obtain a mixture containing a particulate binder (styrene-butadiene copolymer).
  • a particulate binder styrene-butadiene copolymer
  • unreacted monomers were removed by heating under reduced pressure distillation.
  • the mixture was cooled to 30° C. or less to obtain an aqueous dispersion containing the negative electrode binder.
  • 48.75 parts of artificial graphite as a negative electrode active material, 48.75 parts of natural graphite, and 1 part of carboxymethyl cellulose as a thickener were put into a planetary mixer.
  • the mixture was diluted with ion-exchanged water so that the solid content concentration was 60%, and then kneaded for 60 minutes at a rotational speed of 45 rpm.
  • 1.5 parts of the aqueous dispersion containing the negative electrode binder obtained as described above was added in terms of the solid content, and kneaded at a rotational speed of 40 rpm for 40 minutes.
  • ion-exchanged water was added so that the viscosity was 3000 ⁇ 500 mPa ⁇ s (measured with a Brookfield viscometer at 25° C. and 60 rpm) to prepare a slurry for the negative electrode mixture layer.
  • a copper foil having a thickness of 15 ⁇ m was prepared as a current collector.
  • the negative electrode mixture layer slurry was applied to both surfaces of the copper foil so that the coating amount after drying was 10 mg/cm 2 , and dried at 60° C. for 20 minutes and 120° C. for 20 minutes. After that, heat treatment was performed at 150° C. for 2 hours to obtain a negative electrode original fabric.
  • This negative electrode material was rolled by a roll press to produce a sheet-like negative electrode comprising negative electrode mixture layers (both sides) having a density of 1.6 g/cm 3 and copper foil.
  • the slurry composition for the negative electrode mixture layer was applied to the surface of a copper foil having a thickness of 15 ⁇ m as a current collector with a comma coater so as to have a predetermined coating amount.
  • the copper foil coated with the slurry composition for the negative electrode mixture layer is conveyed at a speed of 400 mm / min in an oven at a temperature of 80 ° C. for 2 minutes and further in an oven at a temperature of 110 ° C. for 2 minutes. Then, the slurry composition on the copper foil was dried to obtain a negative electrode raw sheet in which a negative electrode mixture layer was formed on a current collector. After that, the negative electrode mixture layer side of the negative electrode raw fabric thus prepared was roll-pressed under the conditions of a linear pressure of 11 t (tons) at a temperature of 25 ⁇ 3° C., and the negative electrode mixture layer was adjusted to a predetermined density to obtain a negative electrode. rice field.
  • the negative electrode mixture layer of the obtained negative electrode had a basis weight of 13 mg/cm 2 and a density of 1.65 g/cm 3 .
  • the viscosity of a 1% aqueous solution of the viscosity modifier was 10 to 20 mPa ⁇ s. 100 parts of non-conductive inorganic particles, 0.5 parts of a dispersant, and ion-exchanged water were mixed and treated with a bead mill (manufactured by Ashizawa Finetech, product name “LMZ015”) for 1 hour to obtain a dispersion. Furthermore, 2 parts of an aqueous solution containing a viscosity modifier in terms of solid content, 3 parts in terms of solid content of an aqueous dispersion containing the water-insoluble polymer B1 obtained as described above, and a wetting agent.
  • 0.2 part of a polyethylene glycol surfactant (manufactured by San Nopco, product name "Noptex ED-052", propylene oxide-ethylene oxide copolymer) was mixed to prepare a slurry composition for a porous film having a solid concentration of 40%. did.
  • a separator base material made of polyethylene manufactured by Asahi Kasei Corporation, product name “ND412”, thickness: 12 ⁇ m
  • the porous film slurry composition prepared above was applied to the surface of the prepared separator base material and dried at a temperature of 50° C. for 3 minutes to obtain a separator having a porous layer on one side (thickness of porous film: 3 ⁇ m). Obtained.
  • a wound cell (corresponding to a discharge capacity of 700 mAh) was produced using the negative electrode, the positive electrode, and the separator with a porous membrane, and placed in an aluminum laminate sheet package.
  • the porous membrane-side surface of the separator with the porous membrane was made to face the positive electrode.
  • the inside of the lithium ion secondary battery was evacuated to -95 kPa, held in that state for 1 minute, and then heat-sealed.
  • the lithium ion secondary battery was further pressed together with the aluminum laminate sheet package under conditions of 80° C. and 1 MPa for 2 minutes to produce a lithium ion secondary battery.
  • the pourability of the lithium ion secondary battery, the cell winding property, the cycle characteristics, the rate characteristics, the high potential rate characteristics, and the separator. was evaluated for heat resistance. Table 1 shows the results.
  • Example 2 A positive electrode, a negative electrode, a separator with a porous film, and a lithium ion secondary were prepared in the same manner as in Example 1, except that the conductive material dispersion and the slurry composition for the positive electrode mixture layer were prepared as follows. A battery was produced and various measurements and evaluations were performed. Table 1 shows the results.
  • CNT multi-walled carbon nanotubes
  • ⁇ Preparation of slurry composition for positive electrode mixture layer > 97.77 parts of a ternary active material (LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , average particle size: 10 ⁇ m) having a layered structure as a positive electrode active material, and 1.4 parts of polyvinylidene fluoride , 0.83 parts of the conductive material dispersion obtained according to the above (containing 0.80 parts of CNT and 0.03 parts of polymer A1 in terms of solid content) and NMP as a solvent were added, and the planetary The mixture was mixed with a mixer (60 rpm, 30 minutes) to prepare a slurry composition for a positive electrode mixture layer.
  • a ternary active material LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , average particle size: 10 ⁇ m
  • polyvinylidene fluoride 0.83 parts of the conductive material dispersion obtained according to the above (containing 0.80 parts of CNT and 0.03 parts of polymer A1 in terms of solid content
  • the amount of NMP to be added is such that the viscosity of the obtained slurry composition for positive electrode mixture layer (measured with a single cylindrical rotational viscometer according to JIS Z8803:1991, temperature: 25°C, number of revolutions: 60 rpm) is 4000 mPa. ⁇ Adjusted to be within the range of s to 5000 mPa ⁇ s.
  • Example 3 A positive electrode, a negative electrode, a separator with a porous film, and a lithium ion secondary were prepared in the same manner as in Example 1, except that the conductive material dispersion and the slurry composition for the positive electrode mixture layer were prepared as follows. A battery was produced and various measurements and evaluations were performed. Table 1 shows the results.
  • CNT multi-walled carbon nanotubes
  • ⁇ Preparation of slurry composition for positive electrode mixture layer 94.2 parts of a ternary active material (LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , average particle size: 10 ⁇ m) having a layered structure as a positive electrode active material, and the polymer A2 obtained as described above. 4.84 parts of the NMP solution (polymer A2 (solid content) equivalent amount) and 0.96 parts of the conductive material dispersion obtained according to the above (solid content equivalent amount, 0.80 parts of CNT, polymer A2 0.16 parts) and NMP as a solvent were added and mixed in a planetary mixer (60 rpm, 30 minutes) to prepare a slurry composition for a positive electrode mixture layer.
  • a ternary active material LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , average particle size: 10 ⁇ m
  • the amount of NMP to be added is such that the viscosity of the obtained slurry composition for positive electrode mixture layer (measured with a single cylindrical rotational viscometer according to JIS Z8803:1991, temperature: 25°C, number of revolutions: 60 rpm) is 4000 mPa. ⁇ Adjusted to be within the range of s to 5000 mPa ⁇ s.
  • Example 4 When producing the positive electrode, the roll press condition for positive electrode area reduction is set to a linear pressure of 16 t (tons), and the roll gap is adjusted to increase the density of the positive electrode mixture layer from 3.4 g/cm 3 to 3.65 g/cm 3 .
  • a positive electrode, a negative electrode, a separator with a porous membrane, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that they were changed, and various measurements and evaluations were performed. Table 1 shows the results.
  • Example 5 When producing the positive electrode, the roll press condition for positive electrode area reduction is set to a linear pressure of 20 t (tons), and the roll gap is adjusted to increase the density of the positive electrode mixture layer from 3.4 g/cm 3 to 3.8 g/cm 3 .
  • a positive electrode, a negative electrode, a separator with a porous membrane, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that they were changed, and various measurements and evaluations were performed. Table 1 shows the results.
  • Example 6 When preparing the slurry composition for the positive electrode mixture layer, a ternary active material having a layered structure (LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , average particle size: 10 ⁇ m) was used as the positive electrode active material. Instead of 97.84 parts, 97.84 parts of an active material having a layered structure (LiCoO 2 , average particle size: 10 ⁇ m) is used, and when the positive electrode is produced, the coating amount of the slurry composition for the positive electrode mixture layer is And the positive electrode , positive electrode , A negative electrode, a separator with a porous membrane, and a lithium ion secondary battery were produced, and various measurements and evaluations were performed. Table 1 shows the results.
  • Example 7 Preparation of the conductive material dispersion and preparation of the slurry composition for the positive electrode mixture layer are performed as follows, and at the time of manufacturing the positive electrode, the amount of the slurry composition for the positive electrode mixture layer applied and the roll press for reducing the positive electrode area. By adjusting the conditions, the basis weight of the positive electrode mixture layer was changed from 22 mg/cm 2 to 20 mg/cm 2 , and the density of the positive electrode mixture layer was changed from 3.4 g/cm 3 to 2.5 g/cm 3 .
  • a positive electrode, a negative electrode, a separator with a porous membrane, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except for the above, and various measurements and evaluations were performed.
  • Table 1 shows the results.
  • LMZ015 manufactured by Ashizawa Fine Tech
  • ⁇ Preparation of slurry composition for positive electrode mixture layer 96.64 parts of an active material having an olivine structure as a positive electrode active material (LiFePO 4 , average particle size: 1 ⁇ m), 1.2 parts of polyvinylidene fluoride, and 2.16 parts of the conductive material dispersion obtained as described above ( 2.00 parts of acetylene black and 0.16 parts of polymer A1 in terms of solid content) and NMP as a solvent are added and mixed in a planetary mixer (60 rpm, 30 minutes) to obtain a positive electrode.
  • a slurry composition for a composite material layer was prepared.
  • the amount of NMP added is such that the viscosity of the obtained positive electrode slurry (measured with a single cylindrical rotational viscometer according to JIS Z8803: 1991; temperature: 25 ° C., rotation speed: 60 rpm) is 4000 mPa s to 5000 mPa s. adjusted to be within the range of s.
  • Example 8 The procedure was the same as in Example 1, except that the aqueous dispersion containing the water-insoluble polymer B2 was used instead of the aqueous dispersion containing the water-insoluble polymer B1 in the preparation of the slurry composition for a porous film. Then, a positive electrode, a negative electrode, a separator with a porous membrane, and a lithium ion secondary battery were produced, and various measurements and evaluations were performed. Table 1 shows the results.
  • Example 9 A positive electrode, a negative electrode, a separator with a porous film, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1, except that the porous film slurry composition was prepared as follows. made an evaluation. Table 2 shows the results. ⁇ Preparation of slurry composition for porous membrane> Alumina particles (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., product name “LS-256”, volume average particle size: 0.5 ⁇ m) as non-conductive inorganic particles, and a carboxylic acid / sulfonic acid-containing polymer that is a water-soluble polymer as a dispersant.
  • Alumina particles manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., product name “LS-256”, volume average particle size: 0.5 ⁇ m
  • carboxylic acid / sulfonic acid-containing polymer that is a water-soluble polymer as a dispersant.
  • aqueous solution containing a viscosity modifier in terms of solid content 0.3 parts of an aqueous solution containing water-soluble polymer B6 in terms of solid content, and the water-insoluble 3 parts in terms of solid content of an aqueous dispersion containing polymer B3, and a polyethylene glycol surfactant as a wetting agent (manufactured by San Nopco, product name "Noptex ED-052", propylene oxide-ethylene oxide copolymer ) were mixed to prepare a slurry composition for a porous film having a solid concentration of 40%.
  • a polyethylene glycol surfactant as a wetting agent manufactured by San Nopco, product name "Noptex ED-052", propylene oxide-ethylene oxide copolymer
  • Example 10 When preparing the slurry composition for a porous film, boehmite particles ( Nabaltec, product name "APYRAL AOH60", particle size: 0.9 ⁇ m), and instead of the aqueous dispersion containing the water-insoluble polymer B1, an aqueous dispersion containing the water-insoluble polymer B4 is used.
  • Example 11 When preparing the slurry composition for a porous film, boehmite particles ( Nabaltec, product name "APYRAL AOH60", particle size: 0.9 ⁇ m), instead of the aqueous dispersion containing the water-insoluble polymer B1, an aqueous dispersion containing the water-insoluble polymer B5 was used.
  • Example 12 A positive electrode, a negative electrode, a separator with a porous film, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1, except that the porous film slurry composition was prepared as follows. made an evaluation. Table 2 shows the results. ⁇ Preparation of slurry composition for porous membrane> Boehmite particles (manufactured by Nabaltec, product name “APYRAL AOH60”, particle size: 0.9 ⁇ m) as non-conductive inorganic particles, and ammonium polyacrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd., product name “Aron A-30SL”) as a dispersant. ) were prepared respectively.
  • Boehmite particles manufactured by Nabaltec, product name “APYRAL AOH60”, particle size: 0.9 ⁇ m
  • ammonium polyacrylate manufactured by Toagosei Co., Ltd., product name “Aron A-30SL”
  • Example 13 instead of the alumina particles, which are non-conductive inorganic particles, the non-conductive organic particles (particulate polymer) described above were used to prepare the slurry composition for a porous film as follows. A positive electrode, a negative electrode, a separator with a porous membrane, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1, and various measurements and evaluations were performed. Table 2 shows the results.
  • slurry composition for porous membrane 100 parts of an aqueous dispersion containing non-conductive organic particles (particulate polymer) in terms of solid content, 3 parts in terms of solid content of an aqueous solution containing water-soluble polymer B7, and water-insoluble polymer B1
  • a slurry composition for a porous film having a solid content concentration of 20% was prepared by mixing 4 parts of an aqueous dispersion containing the above in an amount corresponding to the solid content.
  • a slurry composition for was prepared.
  • the amount of NMP to be added is such that the viscosity of the obtained slurry composition for positive electrode mixture layer (measured with a single cylindrical rotational viscometer according to JIS Z8803:1991, temperature: 25°C, number of revolutions: 60 rpm) is 4000 mPa. ⁇ Adjusted to be within the range of s to 5000 mPa ⁇ s.
  • Example 2 A positive electrode, a negative electrode, a separator with a porous membrane, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1, except that the slurry composition for the positive electrode mixture layer was prepared as follows. Measurements and evaluations were made. Table 2 shows the results. ⁇ Preparation of positive electrode slurry> 89.2 parts of a ternary active material (LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , average particle size: 10 ⁇ m) having a layered structure as a positive electrode active material, and the polymer A1 obtained as described above.
  • a ternary active material LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , average particle size: 10 ⁇ m
  • the amount of NMP to be added is such that the viscosity of the obtained slurry composition for positive electrode mixture layer (measured with a single cylindrical rotational viscometer according to JIS Z8803:1991, temperature: 25°C, number of revolutions: 60 rpm) is 4000 mPa. ⁇ Adjusted to be within the range of s to 5000 mPa ⁇ s.
  • butadiene refers to 1,3-butadiene
  • PVdF denotes polyvinylidene fluoride
  • PE indicates polyethylene
  • Molecular weight indicates the weight average molecular weight (Mw)
  • X/Y represents an acid group-containing monomer unit, a hydroxyl group-containing monomer unit, an epoxy group-containing monomer unit, and an amide group-containing monomer in the water-insoluble polymer contained in the porous membrane.
  • X and Y where X is the total content of the unit and the nitrile group-containing monomer unit, and Y is the content of the (meth)acrylonitrile monomer unit in the polymer A contained in the positive electrode mixture layer.
  • NMC532 indicates a ternary active material (LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 ) having a layered structure
  • LCO indicates an active material (LiCoO 2 ) having a layered structure
  • LFP indicates an active material ( LiFePO4 ) having an olivine structure
  • CNT refers to multi-walled carbon nanotubes
  • AcB indicates acetylene black
  • EDMA indicates ethylene glycol dimethacrylate
  • BA indicates butyl acrylate
  • AA indicates acrylic acid
  • 2EHA denotes 2-ethylhexyl acrylate
  • AN indicates acrylonitrile
  • MAA indicates methacrylic acid
  • N-MA indicates N-methylolacrylamide
  • AGE indicates allyl glycidyl ether
  • GMA indicates glycidyl methacrylate
  • Am indicates acrylamide
  • AMA glycidyl methacrylate
  • AMA indicates glycid
  • the positive electrode is a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive material, and a polymer A.
  • the polymer A is at least one of a polymer containing a (meth)acrylonitrile monomer unit and a conjugated diene monomer unit and a hydride thereof, and the polymer A is contained in the positive electrode mixture layer It can be seen that when the amount is within a predetermined range and the separator has a porous membrane containing non-conductive particles and the polymer B, the non-aqueous secondary battery has excellent electrolyte mobility.
  • the non-aqueous secondary battery of Comparative Example 1 using the positive electrode mixture layer that does not contain the predetermined polymer A is inferior in electrolyte solution mobility.
  • the non-aqueous secondary battery of Comparative Example 2 in which the content of the polymer A in the positive electrode mixture layer exceeds the predetermined range is also inferior in electrolyte solution mobility.
  • the non-aqueous secondary battery of Comparative Example 3 which uses a separator that does not have the predetermined porous membrane is also inferior in electrolyte solution mobility.
  • the non-aqueous secondary battery excellent in electrolyte solution mobility can be provided.

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Abstract

本発明の非水系二次電池は、正極、負極、電解液、およびセパレータを備える。前記正極は、集電体と、前記集電体上に形成された正極合材層とを備える。前記正極合材層は、正極活物質と、導電材と、重合体Aとを含む。前記重合体Aは、ニトリル基含有単量体単位と、共役ジエン単量体単位およびアルキレン構造単位の少なくとも一方とを含む。前記正極合材層中の前記重合体Aの含有量は0.01質量%以上8質量%以下である。前記セパレータは、セパレータ基材と、前記セパレータ基材上に形成された多孔膜とを備える。前記多孔膜は、非導電性粒子と重合体Bとを含む。

Description

非水系二次電池
 本発明は、非水系二次電池に関するものである。
 リチウムイオン二次電池などの非水系二次電池は、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そして、二次電池は、一般に、電極(正極および負極)、並びに、正極と負極とを隔離して正極と負極との間の短絡を防ぐセパレータなどの電池部材を備えている。
 ここで、非水系二次電池の電池部材としては、結着材を含み、任意に、電池部材に所望の機能を発揮させるために配合されている粒子(以下、「機能性粒子」という。)を含んでなる機能層を備える部材が使用されている。
 具体的に、二次電池のセパレータとしては、セパレータ基材の上に、結着材を含む接着層や、結着材と機能性粒子としての非導電性粒子とを含む多孔膜を備えるセパレータが使用されている。また、非水系二次電池の電極としては、集電体の上に、結着材と機能性粒子としての電極活物質粒子とを含む電極合材層を備える電極や、集電体上に電極合材層を備える電極基材の上に、さらに上述の接着層や多孔膜を備える電極が使用されている。
 例えば、特許文献1では、結着材として(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位等を含有する重合体を含み、機能性粒子として非導電性粒子であるアルミナを含む多孔膜を基材上に備えるセパレータや、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)等の重合体を含み、機能性粒子として正極活物質粒子を含む正極合材層を集電体上に備える正極などを用いたリチウムイオン二次電池が開示されている。
 また、特許文献2では、結着材として、変性ポリブチルアクリレート(変性PBA)を含み、機能性粒子として、非導電性粒子であるベーマイトを含む多孔膜を基材上に備えるセパレータや、結着材としてフッ化ビニリデン-クロロトリフルオロエチレン共重合体(VDF-CTFE)等の重合体とを含み、機能性粒子として正極活物質粒子を含む正極合材層を集電体上に備える正極などを用いたリチウムイオン二次電池が開示されている。
国際公開第2018/180472号 国際公開第2018/084046号
 ここで、近年は非水系二次電池の更なる高性能化が求められている。そして、レート特性およびサイクル特性などの電池特性を向上させる観点から、非水系二次電池はセル内における電解液の移動性(以下、単に「電解液移動性」と称することある。)に優れることが求められている。
 しかしながら、上記従来技術のセパレータや正極などの電池部材を用いた非水系二次電池は、電解液移動性に改善の余地があった。
 そこで、本発明は、電解液移動性に優れた非水系二次電池を提供することを目的とする。
 本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、正極、負極、電解液、およびセパレータを備える非水系二次電池において、正極活物質と導電材と所定の重合体とを含む正極合材層を有する正極、および、非導電性粒子と重合体とを含む多孔膜を有するセパレータを用いれば、非水系二次電池の電解液移動性を向上させ得ることを見出し、本発明を完成させた。
 即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池は、正極、負極、電解液、およびセパレータを備える非水系二次電池であって、前記正極が、集電体と、前記集電体上に形成された正極合材層とを備え、前記正極合材層は、正極活物質と、導電材と、重合体Aとを含み、前記重合体Aが、ニトリル基含有単量体単位と、共役ジエン単量体単位およびアルキレン構造単位の少なくとも一方とを含み、前記正極合材層中の前記重合体Aの含有量が0.01質量%以上8質量%以下であり、前記セパレータが、セパレータ基材と、前記セパレータ基材上に形成された多孔膜とを備え、前記多孔膜が、非導電性粒子と重合体Bとを含むことを特徴とする。このように、正極活物質と導電材と所定の重合体とを含む正極合材層を有する正極、および、非導電性粒子と重合体とを含む多孔膜を有するセパレータを少なくとも備える非水系二次電池は、優れた電解液移動性を発揮することができる。
 なお、本発明において、重合体が「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。そして、本明細書において、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「単量体単位の含有割合」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。加えて、重合体中におけるそれぞれの「単量体単位の含有割合」は、H-NMR及び13C-NMRなどの核磁気共鳴(NMR)法を用いて測定することができる。
 ここで、本発明の非水系二次電池は、前記重合体A中のニトリル基含有単量体単位の含有割合が10質量%以上50質量%以下であることが好ましい。重合体A中のニトリル基含有単量体単位の含有割合が上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池のレート特性およびサイクル特性を向上させることができる。
 また、本発明の非水系二次電池は、前記正極合材層の空隙率が15%以上50%以下であることが好ましい。正極合材層の空隙率が上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池の電解液移動性を更に向上させつつ、非水系二次電池のエネルギー密度を十分に高く確保することができる。
 なお、本発明において、正極合材層の空隙率は、本明細書の実施例に記載の方法により測定することができる。
 そして、本発明の非水系二次電池は、前記重合体Bが非水溶性重合体を含むことが好ましい。重合体Bとして非水溶性重合体を用いれば、非水系二次電池のセル捲回性を向上させることができる。
 さらに、本発明の非水系二次電池は、前記非水溶性重合体が、酸基含有単量体単位、ヒドロキシル基含有単量体単位、エポキシ基含有単量体単位、アミド基含有単量体単位、およびニトリル基含有単量体単位からなる群より選択される少なくとも1種の極性基含有単量体単位を合計で1質量%以上40質量%以下含むことが好ましい。非水溶性重合体中の上記所定の極性基含有単量体単位の合計含有割合が上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池の電解液移動性を更に向上させると共に、セパレータの耐熱収縮性を向上させることができる。
 なお、本明細書中において、「セパレータの耐熱収縮性」は、非水系二次電池内において電解液に浸漬された状態(即ち、電解液中)のセパレータの耐熱収縮性を指すものとする。
 また、本発明の非水系二次電池は、前記非水溶性重合体中の前記極性基含有単量体単位の合計含有割合をXとし、前記重合体A中のニトリル基含有単量体単位の含有割合をYとして、XとYとの比X/Yが0.1以上1.2以下であることが好ましい。非水溶性重合体中の上記所定の極性基含有単量体単位の合計含有割合Xと、重合体A中のニトリル基含有単量体単位の含有割合Yの比X/Yが上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池の電解液移動性を更に向上させると共に、セパレータの耐熱収縮性を向上させることができる。
 さらに、本発明の非水系二次電池は、前記非水溶性重合体が(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を40質量%以上99質量%以下含むことが好ましい。非水溶性重合体中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合が上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池の高電位レート特性を向上させつつ、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を十分に高く確保することができる。
 なお、本発明において、「(メタ)アクリル」とは、アクリルおよび/またはメタクリルを意味する。
 なお、本発明の非水系二次電池は、前記重合体Bが水溶性重合体のみを含み、前記水溶性重合体が、窒素含有単量体単位を含む重合体を含んでいてもよい。
 また、本発明の非水系二次電池は、前記非導電性粒子が粒子状重合体を含み、前記粒子状重合体のガラス転移温度が200℃超であってもよい。
 なお、本発明において、重合体のガラス転移温度は、本明細書の実施例に記載の方法により測定することができる。
 さらに、本発明の非水系二次電池は、前記重合体A中の1,2-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位および3,4-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位の合計含有割合が30質量%以下であることが好ましい。重合体A中の1,2-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位および3,4-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位の合計含有割合が上記所定値以下であれば、非水系二次電池のレート特性を向上させることができる。
 なお、本発明において、重合体A中の1,2-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位および3,4-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位の合計含有割合は、本明細書の実施例に記載の方法により測定することができる。
 また、本発明の非水系二次電池は、前記正極合材層と前記多孔膜とが接することが好ましい。本発明の非水系二次電池内において正極合材層と多孔膜層とが接していれば、非水系二次電池の電解液移動性を更に向上させることができる。
 本発明によれば、電解液移動性に優れた非水系二次電池を提供することができる。
 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
(非水系二次電池)
 本発明の非水系二次電池は、正極、負極、電解液、およびセパレータを備える。そして、正極は、集電体と、集電体上に形成された正極合材層とを備え、正極合材層は、正極活物質と、導電材と、所定の重合体Aとを含む正極合材層を有する。ここで、正極合材層中の重合体Aの含有量が所定の範囲内である。また、セパレータは、セパレータ基材と、セパレータ基材上に形成された多孔膜とを備え、多孔膜は、非導電性粒子と重合体Bとを含む。
 本発明の非水系二次電池は、上記正極合材層を備える正極と、上記多孔膜を備えるセパレータとを備えているため、電解液移動性に優れている。特に、本発明の非水系二次電池は、高容量化等の目的で電極合材層(正極合材層および負極合材層)を高密度化した場合であっても、優れた電解液移動性を発揮することができる。そして、本発明の非水系二次電池は、電解液移動性に優れているため、優れたサイクル特性、およびレート特性(例えば、低温レート特性および高電位レート特性)を発揮することができる。
 ここで、本発明の非水系二次電池が備える正極、負極、およびセパレータなどの電池部材は、通常、セパレータの一方の面側に正極が、セパレータの他方の面側に負極が位置するように配置される。より具体的には、例えば、セパレータの一方の面側と正極の正極合材層側とが対向するように配置され、セパレータの他方の面側と負極の負極合材層側とが対向するように配置される。
 なお、以下では、一例として非水系二次電池がリチウムイオン二次電池である場合について説明するが、本発明は下記の一例に限定されるものではない。
<正極>
 本発明の非水系二次電池が備える正極は、集電体と、集電体上に形成された正極合材層とを備えている。
<<集電体>>
 ここで、集電体としては、電気導電性を有し、かつ、電気化学的に耐久性のある材料が用いられる。具体的には、集電体としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などの金属材料からなる集電体を用い得る。なお、前記の材料は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。中でも、正極の作製に用いる集電体としては、アルミニウムからなる薄膜(アルミニウム箔)を用いることが好ましい。
<<正極合材層>>
 集電体上に形成された正極合材層は、正極活物質と、導電材と、所定の重合体Aとを含んでいる。そして、正極合材層中の重合体Aの含有量が所定の範囲内である。なお、正極合材層は、任意で、正極活物質、導電材、および重合体A以外の成分(その他の成分)を更に含んでいてもよい。
〔正極活物質〕
 正極活物質としては、特に限定されることなく、リチウム含有コバルト酸化物(LiCoO2)、マンガン酸リチウム(LiMn24)、リチウム含有ニッケル酸化物(LiNiO2)、Co-Ni-Mnのリチウム含有複合酸化物(Li(Co Mn Ni)O2)、Ni-Mn-Alのリチウム含有複合酸化物、Ni-Co-Alのリチウム含有複合酸化物、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、オリビン型リン酸マンガンリチウム(LiMnPO4)、Li2MnO3-LiNiO2系固溶体、Li1+xMn2-x4(0<X<2)で表されるリチウム過剰のスピネル化合物、Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56]O2、LiNi0.5Mn1.54等の既知の正極活物質が挙げられる。
 なお、正極活物質の粒子径は、特に限定されることなく、従来使用されている正極活物質と同様とすることができる。
-正極合材層中の含有量-
 正極合材層中の正極活物質の含有量は、本発明の所望の効果が得られる範囲内であれば、特に限定されることはないが、82質量%以上であることが好ましく、88質量%以上であることがより好ましく、92質量%以上であることが更に好ましく、99質量%以下であることが好ましい。正極合材層中の正極活物質の含有量が上記下限以上であれば、非水系二次電池のエネルギー密度を向上させることができる。一方、正極合材層中の正極活物質の含有量が上記上限以下であれば、正極合材層中に後述する導電材および重合体Aなどを十分に含有させることができるため、非水系二次電池のレート特性を十分に高く確保することができる。
〔導電材〕
 導電材としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラック、グラファイト、気相成長カーボン繊維、カーボンナノチューブ等の導電性カーボン;黒鉛などの炭素粉末;各種金属のファイバー及び箔;などが挙げられる。中でも、導電材としては、アセチレンブラック、カーボンナノチューブを用いることが好ましく、カーボンナノチューブを用いることがより好ましい。なお、カーボンナノチューブとしては、単層カーボンナノチューブおよび多層カーボンナノチューブのいずれを用いることもできる。
-含有量-
 正極合材層中の導電材の含有量は、本発明の所望の効果が得られる範囲内であれば、特に限定されることはないが、0.02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、0.2質量%以上であることが更に好ましく、10質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることが更に好ましく、2質量%以下であることが一層好ましい。正極合材層中の導電材の含有量が上記下限以上であれば、非水系二次電池のレート特性を向上させることができる。一方、正極合材層中の導電材の含有量が上記上限以下であれば、正極合材層中に上述した正極活物質を十分に含有させることができるため、非水系二次電池のエネルギー密度を十分に高く確保することができる。
〔重合体A〕
 正極合材層に含まれる重合体Aは、ニトリル基含有単量体単位と、共役ジエン単量体単位およびアルキレン構造単位の少なくとも一方とを含む。そして、正極合材層中の上記重合体Aの含有量は所定の範囲内である。このように、所定量の上記重合体Aを用いることにより、重合体Aが正極合材層の形成に用いるスラリー組成物中で上述した導電材に良好に吸着することができる。これにより、当該スラリー組成物および当該スラリー組成物を用いて形成される正極合材層中に重合体を導電材と共に良好に分散させることができる。そして、正極合材層中に重合体Aが良好に分散されることにより、正極合材層の電解液に対する親和性(電解液親和性)が高まるため、非水系二次電池の電解液移動性を向上させることができる。特に、非水系二次電池の高容量化等の目的で正極合材層を高密度化した場合であっても、正極合材層が所定量の重合体Aを含むことにより、非水系二次電池は優れた電解液移動性を発揮することができる。また、上述のように、正極合材層中に導電材を良好に分散させることができるため、非水系二次電池のレート特性を向上させることができる。さらに、正極合材層が所定量の上記重合体Aを含むことにより、正極合材層の柔軟性が高まるため、非水系二次電池のセル捲回性を向上させることができる。
 なお、重合体Aは、本発明の所望の効果が得られる範囲内で、ニトリル基含有単量体単位、共役ジエン単量体単位、およびアルキレン構造単位以外の構造単位を含んでいてもよい。
-ニトリル基含有単量体単位-
 ニトリル基含有単量体単位を形成し得るニトリル基含有単量体としては、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体が挙げられる。そして、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体としては、ニトリル基を有するα,β-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;α-クロロアクリロニトリル、α-ブロモアクリロニトリルなどのα-ハロゲノアクリロニトリル;メタクリロニトリル、α-エチルアクリロニトリルなどのα-アルキルアクリロニトリル;などが挙げられる。これらの中でも、非水系二次電池のレート特性を更に向上させる観点から、ニトリル基含有単量体としては、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。
 これらは一種単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。
 そして、重合体A中のニトリル基含有単量体単位の含有割合は、重合体A中の全繰り返し単位(構造単位と単量体単位との合計)を100質量%とした場合に、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、25質量%以上であることが更に好ましく、50質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。重合体A中のニトリル基含有単量体単位の含有割合が上記下限以上であれば、非水系二次電池のレート特性を更に向上させることができる。また、重合体A中のニトリル基含有単量体単位の含有割合が上記下限以上であれば、例えば、非水系二次電池内で正極の正極合材層と後述するセパレータの接着層とが接する場合において、正極とセパレータとの接着性を向上させることができる。一方、重合体A中のニトリル基含有単量体単位の含有割合が上記上限以下であれば、重合体Aの電解液膨潤度が過度に高まることを抑制することにより、非水系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。
-共役ジエン単量体単位-
 共役ジエン単量体単位を形成し得るニトリル基含有単量体としては、例えば、1,3-ブタジエン、イソプレン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2-エチル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエンなどの炭素数4以上の共役ジエン化合物が挙げられる。
 中でも、重合体Aの電解液膨潤度が過度に高まることを抑制して非水系二次電池のレート特性およびサイクル特性を向上させる観点から、共役ジエン単量体としては、1,3-ブタジエンを用いることが好ましい。
-アルキレン構造単位-
 ここで、アルキレン構造単位は、一般式:-C2n-[但し、nは2以上の整数]で表わされるアルキレン構造のみで構成される繰り返し単位である。
 なお、アルキレン構造単位は、直鎖状であっても分岐状であってもよいが、アルキレン構造単位は直鎖状、すなわち直鎖アルキレン構造単位であることが好ましい。また、アルキレン構造単位の炭素数は4以上である(即ち、上記一般式のnが4以上の整数である)ことが好ましい。
 そして、重合体へのアルキレン構造単位の導入方法は、特に限定はされないが、例えば以下の(1)または(2)の方法:
(1)共役ジエン単量体を含む単量体組成物から重合体を調製し、当該重合体に水素添加することで、共役ジエン単量体単位をアルキレン構造単位に変換する方法
(2)1-オレフィン単量体を含む単量体組成物から重合体を調製する方法
が挙げられる。これらの中でも、(1)の方法が重合体の製造が容易であり好ましい。
 すなわち、アルキレン構造単位は、共役ジエン単量体単位を水素化して得られる構造単位(共役ジエン水素化物単位)であることが好ましく、1,3-ブタジエン単位を水素化して得られる構造単位(1,3-ブタジエン水素化物単位)であることがより好ましい。
 なお、1-オレフィン単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセンなどが挙げられる。
 これらの共役ジエン単量体や1-オレフィン単量体は、単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。
 そして、重合体A中の共役ジエン単量体単位およびアルキレン構造単位の合計含有割合は、重合体A中の全繰り返し単位(構造単位と単量体単位との合計)を100質量%とした場合に、50質量%以上であることが好ましく、55質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、75質量%以下であることが更に好ましい。
-1,2-結合または3,4-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位-
 なお、重合体A中において、共役ジエン単量体単位は、共役ジエン単量体が1,2-結合で重合(1,2-付加重合)した構造を有していてよいし、共役ジエン単量体が3,4-結合で重合(3,4-付加重合)した構造を有していてもよいし、共役ジエン単量体が1,4-結合で重合(1,4-付加重合)した構造を有していてもよい。
 そして、重合体A中の1,2-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位および3,4-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位の合計含有割合は、重合体A中の全繰り返し単位(構造単位と単量体単位との合計)を100質量%とした場合に、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましい。重合体A中の1,2-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位および3,4-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位の合計含有量が上記上限以下であれば、重合体A中に側鎖構造が過剰に形成されることを抑えて、重合体Aの電解液膨潤度が過度に高まることを抑制できるため、非水系二次電池のレート特性およびサイクル特性を向上させることができる。
 また、重合体A中の1,2-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位および3,4-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位の合計含有割合の下限は、特に限定されることなく、0質量%であってもよく、1質量%以上であってもよいし、5質量%以上であってもよい。
 ここで、重合体A中における「1,2-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位」および「3,4-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位」は、水素化されていてもよい。即ち、「1,2-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位」には、共役ジエン単量体が1,2-結合で重合した後に水素化されて形成されたアルキレン構造単位が含まれ、「3,4-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位」には、共役ジエン単量体が3,4-結合で重合した後に水素化されて形成されたアルキレン構造単位が含まれるものとする。
 また、共役ジエン単量体が1,3-ブタジエンである場合、上述した「重合体A中の1,2-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位および3,4-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位の合計含有割合」は、「重合体A中の1,2-結合で重合した共役ジエン単量体(1,3-ブタジエン)に由来する構造単位の含有割合」を意味する。
 さらに、重合体A中の1,2-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位および3,4-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位の合計含有割合は、重合体Aを調製する際の重合条件(例えば、重合温度や単量体単位の供給方法、使用する分子量調整剤の種類および量)などによって調節することができる。
-重合体Aの調製方法-
 なお、上述した重合体Aの調製方法は特に限定されないが、例えば、上述した単量体を含む単量体組成物を重合して重合体を得た後、必要に応じて、得られた重合体を水素化(水素添加)することで調製することができる。
 ここで、重合体の調製に用いる単量体組成物中の各単量体の含有割合は、重合体中の各繰り返し単位の含有割合に準じて定めることができる。
 また、重合に使用される乳化剤、分散剤、重合開始剤、重合助剤、分子量調整剤などの添加剤は、一般に用いられるものを使用しうる。これらの添加剤の使用量も、一般に使用される量としうる。重合条件は、重合方法および重合開始剤の種類などに応じて適宜調整しうる。
 そして、重合様式は、特に制限なく、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法も用いることができる。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いずれの反応も用いることができる。
 水素化は、油層水素化法または水層水素化法等の既知の水素化方法を用いて行うことができる。また、水素化に用いる触媒としては、公知の選択的水素化触媒であれば限定なく使用でき、パラジウム系触媒やロジウム系触媒を用いることができる。これらは2種以上併用してもよい。
-ヨウ素価-
 重合体Aのヨウ素価は、100mg/100mg以下とすることができ、80mg/100mg以下であることが好ましく、60mg/100mg以下であることがより好ましく、40mg/100mg以下であることが更に好ましい。重合体Aのヨウ素価が上記上限以下であれば、重合体Aの導電材への吸着性が向上し、正極合材層中の導電材を更に良好に分散させることができるため、非水系二次電池のレート特性を更に向上させることができる。
 なお、重合体Aのヨウ素価の下限は、特に限定されないが、例えば、1mg/100mg以上であってもよいし、5mg/100mg以上であってもよいし、10mg/100mg以上であってもよい。
 なお、重合体Aのヨウ素価は、JIS K6235(2006)に準拠する方法により測定することができる。
-重量平均分子量(Mw)-
 重合体Aの重量平均分子量(Mw)は、500,000以下であることが好ましく、300,000以下であることがより好ましく、170,000以下であることが更に好ましく、100,000以下であることが一層好ましく、5,000以上であることが好ましい。重合体Aの重量平均分子量(Mw)が上記上限以下であれば、重合体Aの導電材への吸着性が向上し、正極合材層中の導電材を更に良好に分散させることができるため、非水系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、重合体Aの重量平均分子量(Mw)が上記下限以上であれば、重合体Aの電解液中への溶出を抑制することができるため、非水系二次電池のサイクル特性を向上させることができる。
 なお、重合体の重量平均分子量は、本明細書の実施例に記載の方法により測定することができる。
-正極合材層中の含有量-
 正極合材層中の重合体Aの含有量は、0.01質量%以上であることが必要であり、0.05質量%以上であることが好ましく、0.08質量%以上であることがより好ましく、8質量%以下であることが必要であり、4質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましい。正極合材層中の重合体Aの含有量が上記下限以上であれば、正極合材層の電解液親和性を十分に高めて、非水系二次電池の電解液移動性を向上させることができる。また、正極合材層中の重合体Aの含有量が上記下限以上であれば、正極合材層中に導電材を良好に分散させることができるため、非水系二次電池のレート特性を向上させることができる。さらに、正極合材層中の重合体Aの含有量が上記下限以上であれば、正極合材層の柔軟性を十分に高めて、非水系二次電池のセル捲回性を向上させることができる。一方、正極合材層中の重合体Aの含有量が上記上限以下であれば、電解液の移動が過剰量の重合体Aにより妨げられることを抑制し、非水系二次電池の電解液移動性を十分に高く確保することができる。
〔その他の成分〕
 正極合材層は、上述した成分以外に、任意で、その他の成分を含んでいてもよい。
 その他の成分としては、上述した重合体Aとは組成の異なる重合体、特開2013-179040号公報に記載されたような既知の添加剤等を用いることができる。
 上述した重合体Aとは組成の異なる重合体としては、例えば、フッ素系重合体を用いることができる。ここで、フッ素系重合体は、フッ素含有単量体単位を含む重合体である。そして、フッ素系重合体の具体例としては、例えば、特開2018-174150号公報に記載のポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体(PVdF-HFP)等が挙げられる。
 重合体Aとは組成の異なる重合体としてフッ素系重合体を用いる場合、正極合材層中のフッ素含有重合体の含有量は、本発明の所望の効果が得られる範囲内で調整することができる。
〔密度〕
 正極合材層の密度は、正極合材層に含まれる正極活物質の種類に応じて適宜調整することができる。正極合材層の密度を上げることで、非水系二次電池のエネルギー密度を向上させることができる。一方、正極合材層の密度を下げることで、非水系二次電池の電解液移動性を更に向上させることができる。また、正極合材層の密度を下げることで、非水系二次電池のセル捲回性およびレート特性を更に向上させることができる。
 なお、正極合材層の密度は、本明細書の実施例に記載の方法により測定することができる。
 また、正極合材層の密度は、例えば、正極合材層に含まれる正極活物質等の成分の種類や配合量、および正極の製造方法におけるプレスの条件などによって調節することができる。
〔目付量〕
 正極合材層の目付量は、正極合材層に含まれる正極活物質の種類に応じて適宜調整することができる。正極合材層の目付量を上げることで、非水系二次電池を高容量化することができる。一方、正極合材層の目付量を下げることで、正極合材層からのリチウムイオンの出し入れが容易になり、高出力化することができる。
 なお、正極合材層の目付量は、本明細書の実施例に記載の方法により測定することができる。
 また、正極合材層の目付量は、例えば、正極合材層に含まれる正極活物質等の成分の種類や配合量、および後述する正極の製造方法における正極合材層用スラリー組成物の集電体上への塗布量などによって調節することができる。
〔空隙率〕
 正極合材層の空隙率は、15%以上であることが好ましく、21%以上であることがより好ましく、24%以上であることが更に好ましく、28%以上であることが一層好ましく、50%以下であることが好ましく、45%以下であることがより好ましく、40%以下であることが更に好ましく、37%以下であることが一層好ましい。正極合材層の空隙率が上記下限以上であれば、非水系二次電池の電解液移動性を更に向上させることができる。また、正極合材層の空隙率が上記下限以上であれば、非水系二次電池のセル捲回性およびレート特性を更に向上させることができる。また、正極合材層の空隙率が上記上限以下であれば、非水系二次電池のエネルギー密度を十分に高く確保することができる。
 なお、正極合材層の空隙率は、例えば、正極合材層に含まれる正極活物質等の成分の種類や配合量、および正極の製造方法におけるプレスの条件などによって調節することができる。
<<正極の製造方法>>
 本発明の非水系二次電池が備える正極は、特に限定されないが、例えば、上述した正極活物質、導電材、重合体A、および任意で用い得るその他の成分を含む正極合材層用スラリー組成物を集電体上に塗布する工程(塗布工程)と、集電体上に塗布されたスラリー組成物を乾燥して集電体上に正極合材層を形成する工程(乾燥工程)とを経て製造される。
〔正極合材層用スラリー組成物〕
 ここで、正極合材層用スラリー組成物は、例えば、上述した正極活物質、導電材、重合体A、および任意で用い得るその他の成分を溶媒中に溶解または分散させることにより調製することができる。
 具体的には、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどの混合機を用いて上記各成分と溶媒とを混合することにより、正極合材層用スラリー組成物を調製することができる。
 溶媒としては、特に限定されないが、例えば、N-メチルピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルホルムアミド、アセトン等の有機溶媒などが挙げられる。これらの中でも、重合体Aの溶解性および正極合材層用スラリー組成物の安定性の観点で、N-メチルピロリドン(NMP)が好ましい。
 なお、導電材と重合体Aとを溶媒中で混合して、導電材分散液を調製した後に、当該導電材分散液と、正極活物物質と、その他の成分とを更に溶媒中で混合することにより、正極合材層用スラリー組成物を調製してもよい。
〔塗布工程〕
 上記正極合材層用スラリー組成物を集電体上に塗布する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などを用いることができる。この際、正極合材層用スラリー組成物を集電体の片面だけに塗布してもよいし、両面に塗布してもよい。塗布後乾燥前の集電体上のスラリー膜の厚みは、乾燥して得られる正極合材層の厚みに応じて適宜に設定しうる。
〔乾燥工程〕
 集電体上の正極合材層用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、低湿風による乾燥法、真空乾燥法、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。このように集電体上の正極合材層用スラリー組成物を乾燥することで、集電体上に正極合材層を形成し、集電体と正極合材層とを備える非水系二次電池用の正極を得ることができる。
 なお、乾燥工程の後、金型プレスまたはロールプレスなどを用い、正極合材層に加圧処理を施してもよい。加圧処理により、正極合材層と集電体との接着性を向上させることができる。また、加圧処理により、正極合材層の密度および空隙率を上述した所定の範囲内に容易に調整することができる。
<負極>
 負極としては、非水系二次電池において用いられている既知の正極および負極を使用することができる。
 具体的には、負極としては、特に限定されることなく、集電体上に負極合材層が形成された電極を用いることができる。ここで、集電体、負極合材層中の成分(例えば、負極活物質および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る。具体的には、例えば特開2013-145763号公報に記載のものを用いることができる。
<電解液>
 電解液としては、通常、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。例えば、非水系二次電池がリチウムイオン二次電池である場合には、支持電解質としては、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlCl4、LiClO4、CF3SO3Li、C49SO3Li、CF3COOLi、(CF3CO)2NLi、(CF3SO22NLi、(C25SO2)NLiなどが挙げられる。なかでも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すので、LiPF6、LiClO4、CF3SO3Liが好ましく、LiPF6が特に好ましい。なお、電解質は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。通常は、解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導性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性を調節することができる。
 また、電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等のカーボネート類;γ-ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類;1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物類;などが好適に用いられる。またこれらの溶媒の混合液を用いてもよい。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いのでカーボネート類を用いることが好ましく、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとの混合物を用いることが更に好ましい。
 なお、電解液には、既知の添加剤、例えば、ビニレンカーボネート(VC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)やエチルメチルスルホンなどを添加してもよい。
<セパレータ>
 本発明の非水系二次電池が備えるセパレータは、セパレータ基材と、セパレータ基材上に形成された多孔膜とを備えている。なお、本明細書中において、セパレータ基材と、セパレータ基材上に形成された多孔膜とを備えるセパレータを「多孔膜付きセパレータ」と称することがある。
 非導電性粒子と重合体Bとを含む多孔膜を備えるセパレータを非水系二次電池に用いることで、非水系二次電池の電解液移動性を高めることができる。また、上記多孔膜を備えるセパレータは、非水系二次電池内において優れた耐熱性を発揮することができる。
<<セパレータ基材>>
 ここで、セパレータ基材としては、特に限定されないが、例えば、有機セパレータ基材などの既知のセパレータ基材を用いることができる。有機セパレータ基材は、有機材料からなる多孔性部材であり、有機セパレータ基材の例を挙げると、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂などを含む微多孔膜または不織布などが挙げられ、強度に優れることからポリエチレン製の微多孔膜や不織布が好ましい。なお、有機セパレータ基材の厚さは、任意の厚さとすることができ、通常0.5μm以上、好ましくは5μm以上であり、通常40μm以下、好ましくは30μm以下、より好ましくは20μm以下である。
<<多孔膜>>
 セパレータ基材上に形成された多孔膜は、非導電性粒子と、重合体Bとを含む。なお、多孔膜は、本発明の所望の効果が得られる範囲内で、非導電性粒子および重合体B以外の成分(その他の成分)を更に含んでいてもよい。
 多孔膜は、多孔質構造を有しているため、非水電解液の電解液移動性を高めることができる。また、多孔膜は、非水系二次電池内において、セパレータに優れた耐熱収縮性を付与することができる。
 さらに、本発明の非水系二次電池内において、セパレータ基材上に形成された多孔膜は、上述した正極の正極合材層と接することが好ましい。多孔質構造を有する多孔膜と、上述したように電解液親和性に優れた正極合材層とが接することにより、非水系二次電池の電解液移動性を更に向上させることができる。
 なお、本発明の非水系二次電池が備えるセパレータにおいては、セパレータ基材の片面上のみに多孔膜が形成されていてもよいし、セパレータ基材の両面上に多孔膜が形成されていてもよいが、上述したように多孔膜と正極合材層とが接するようにする観点から、少なくともセパレータ基材の正極側の面上に多孔膜が形成されていることが好ましく、非水系二次電池の電解液移動性およびセル捲回性を十分に高く確保する観点から、セパレータ基材の正極側の面上のみに多孔膜が形成されていることがより好ましい。
 また、本発明の所望の効果が得られる範囲内で、多孔膜とセパレータ基材との間に任意の他の層が形成されていてもよいが、非水系二次電池の電解液移動性を十分に高く確保する観点から、多孔膜とセパレータ基材との間には他の層等が存在せず、多孔膜がセパレータ基材の表面に直接形成されていることが好ましい。
〔非導電性粒子〕
 非導電性粒子は、非導電性を有し、非水二次電池の電解液の中においても、粒子形状が維持される粒子である。そして、非導電性粒子は、セパレータに耐熱収縮性を付与し得る材料である。
 非導電性粒子としては、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粒子であれば、特に限定されず、無機粒子および有機粒子のいずれも使用することができる。そして、非水二次電池におけるセパレータの耐熱収縮性を更に向上させる観点から、非導電性粒子としては、無機粒子を用いることが好ましい。
=非導電性無機粒子=
 非導電性の無機粒子(非導電性無機粒子)としては、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化アルミニウムの水和物(ベーマイト(AlOOH)、ギブサイト(Al(OH))、酸化ケイ素、酸化マグネシウム(マグネシア)、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン(チタニア)、チタン酸バリウム(BaTiO)、ZrO、アルミナ-シリカ複合酸化物等の酸化物粒子;窒化アルミニウム、窒化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。
 上述した非導電性無機粒子は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。そして非導電性粒子としては、酸化アルミニウム、水和アルミニウム酸化物が好ましく、酸化アルミニウムがより好ましい。
=非導電性有機粒子=
 また、非導電性の有機粒子(非導電性有機粒子)としては、特に限定されないが、例えば、粒子状重合体を用いることができる。
 そして、非水系二次電池内での非導電性有機粒子の安定性、およびセパレータの耐熱収縮性を十分に高く確保する観点から、非導電性有機粒子としての粒子状重合体は、ガラス転移温度が200℃超であることが好ましい。また、非水系二次電池内での非導電性有機粒子の安定性、およびセパレータの耐熱収縮性を十分に高く確保する観点から、非導電性有機粒子としての粒子状重合体は、電解液への膨潤度が1.2倍未満であることが好ましい。
 なお、粒子状重合体のガラス転移温度は、粒子状重合体の組成によって調節することができる。
 また、重合体の電解液膨潤度は、本明細書の実施例に記載の方法により測定することができる。
 そして、ガラス転移温度を200℃超に調節する観点から、粒子状重合体は、架橋性単量単位を含むことが好ましい。
 ここで、架橋性単量体単位を形成しうる架橋性単量体としては、重合した際に架橋構造を形成しうる単量体を用いることができる。具体的には、熱架橋性の架橋性基および1分子あたり1つのエチレン性不飽和結合を有する単官能性単量体、並びに、1分子あたり2つ以上のエチレン性不飽和結合を有する多官能性単量体が挙げられる。単官能性単量体に含まれる熱架橋性の架橋性基の例としては、エポキシ基、N-メチロールアミド基、オキセタニル基、オキサゾリン基およびこれらの組み合わせが挙げられる。
 そして、架橋性単量体は、疎水性であっても親水性であってもよい。
 なお、本発明において、架橋性単量体が「疎水性」であるとは、当該架橋性単量体が親水性基を含まないことをいい、架橋性単量体が「親水性」であるとは、当該架橋性単量体が親水性基を含むことをいう。ここで架橋性単量体における「親水性基」とは、カルボン酸基、水酸基、スルホン酸基、リン酸基、エポキシ基、チオール基、アルデヒド基、アミド基、オキセタニル基、オキサゾリン基を指す。
 疎水性の架橋性単量体としては、アリル(メタ)アクリレート、エチレンジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン-トリ(メタ)アクリレートなどの多官能(メタ)アクリレート類;ジプロピレングリコールジアリルエーテル、ポリグリコールジアリルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ヒドロキノンジアリルエーテル、テトラアリルオキシエタンなどの多官能アリル/ビニルエーテル類;
そしてジビニルベンゼンなどが挙げられる。
 親水性の架橋性単量体としては、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、N-メチロールアクリルアミド、アクリルアミド、アリルメタクリルアミドなどが挙げられる。
 なお、これらは一種単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、架橋性単量体としては、エチレングリコールジメタクリレートを用いることが好ましい。
 さらに、粒子状重合体中の架橋性単量体単位の含有割合は、55質量%以上であることが好ましく、65質量%以上であることがより好ましく、75質量%以上であることが更に好ましく、95質量%以下であることが好ましい。粒子状重合体中の架橋性単量体単位の含有割合が上記下限以上であれば、粒子状重合体のガラス転移温度を容易に200℃超に調節し得ると共に、電解液膨潤度を1.2倍未満に調節することができる。一方、粒子状重合体中の架橋性単量体単位の含有割合が上記上限以下であれば、良好な粒子状重合体を得ることができる。
 また、粒子状重合体は、架橋性単量体単位以外の単量体単位を更に含んでいてもよい。
 その他の単量体単位を形成し得る単量体としては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸エステル単量体、酸基含有単量体等を用いることができる。なお、(メタ)アクリル酸エステル単量体および酸基含有単量体としては、例えば、後述する重合体Bとしての非水溶性重合体の調製に用い得る単量体として例示する(メタ)アクリル酸エステル単量体および酸基含有単量体を用いることができる。
 粒子状重合体中のその他の単量体単位の含有割合は、5質量%以上であることが好ましく、45質量%以下であることが好ましく、35質量%以下であることがより好ましく、25質量%以下であることが更に好ましい。粒子状重合体中のその他の単量体単位の含有割合が上記下限以上であれば、良好な粒子状重合体を得ることができる。一方、粒子状重合体中のその他の単量体単位の含有割合が上記上限以下であれば、粒子状重合体のガラス転移温度を容易に200℃超に調節することができる。
 なお、非導電性有機粒子としての粒子状重合体は、後述する重合体Bとは異なる組成を有するものとする。
 非導電性有機粒子としての粒子状重合体は、上述した単量体を含む単量体組成物を、例えば水などの水系溶媒中で重合することにより、製造し得る。この際、単量体組成物中の各単量体の含有割合は、粒子状重合体中の各繰り返し単位(単量体単位)の含有割合に準じて定めることができる。
 そして、重合様式は、特に制限なく、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法も用いることができる。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いずれの反応も用いることができる。重合に際しては、シード粒子を採用してシード重合を行ってもよい。重合条件は、重合方法などに応じて適宜調整しうる。
 また、重合には、乳化剤、重合開始剤、重合助剤などの添加剤を使用しうる。
 乳化剤、重合開始剤、重合助剤としては、一般に用いられるものを使用することができ、これらの使用量も、一般に使用される量としうる。
=体積平均粒子径=
 上述した非導電性無機粒子および非導電性有機粒子などの非導電性粒子の体積平均粒子径は、本発明の所望の効果が得られる限り、特に限定されないが、例えば、50nm以上であることが好ましく、300nm以上であることがより好ましく、1200nm以下であることが好ましく、800nm以下であることがより好ましい。
 なお、本発明において、「体積平均粒子径」は、レーザー回折・散乱法を用いて測定される粒子径分布(体積基準)において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径D50を指す。
〔重合体B〕
 多孔膜層に含まれる重合体Bは結着材として機能する成分である。
 多孔膜に含まれる重合体Bとしては、上述した非導電性有機粒子としての粒子状重合体以外の重合体であれば、特に限定されることはなく、非水溶性重合体および水溶性重合体のいずれを用いることもできる。
 そして、重合体Bは、非水溶性重合体および水溶性重合体のいずれか一方のみを含んでいてもよいし、それらの両方を含んでいてもよいが、多孔膜を備えるセパレータの柔軟性を高めて、非水系二次電池のセル捲回性を向上させる観点から、少なくとも非水溶性重合体を含むことが好ましい。
 なお、本発明において、「水溶性重合体」とは、温度25℃において重合体0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が1.0質量%未満となる重合体を指す。さらに、本発明において「非水溶性重合体」とは、25℃において、重合体0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が90質量%以上となる重合体を指す。
-非水溶性重合体-
 非水溶性重合体は、特に限定されないが、酸基含有単量体単位、ヒドロキシル基含有単量体単位、エポキシ基含有単量体単位、アミド基含有単量体単位、およびニトリル基含有単量体単位からなる群より選択される少なくとも1種の極性基含有単量体単位を含むことが好ましい。非水溶性重合体が上記所定の極性基含有単量体単位を含めば、非水系二次電池内で多孔膜と正極合材層とが接する場合において、多孔膜中の非水溶性重合体と正極合材層中の重合体Aとが相互作用するためと推察されるが、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を更に向上させることができる。
 なお、非水溶性重合体は、上述した所定の極性基を有する単量体単位以外に、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含むことが好ましい。非水溶性重合体が(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を更に含めば、非水溶性重合体の耐酸化性が高まることにより、非水系二次電池の高電位レート特性を向上させることができる。
 さらに、非水溶性重合体は、上記所定の極性基含有単量体および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位以外の単量体単位(その他の単量体単位)を更に含んでいてもよい。
=極性基含有単量単位=
==酸基含有単量体単位==
 酸基含有単量体単位を形成し得る酸基含有単量体としては、酸基を有する単量体、例えば、カルボン酸基を有する単量体、スルホン酸基を有する単量体、および、リン酸基を有する単量体を有する単量体が挙げられる。
 そして、カルボン酸基を有する単量体としては、例えば、モノカルボン酸、ジカルボン酸などが挙げられる。モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などが挙げられる。ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。
 また、スルホン酸基を有する単量体としては、例えば、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、(メタ)アクリル酸-2-スルホン酸エチル、2‐アクリルアミド‐2‐メチルプロパンスルホン酸、3-アリロキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸などが挙げられる。
 さらに、リン酸基を有する単量体としては、例えば、リン酸-2-(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸メチル-2-(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸エチル-(メタ)アクリロイルオキシエチルなどが挙げられる。
 なお、本発明において、「(メタ)アリル」とは、アリルおよび/またはメタリルを意味し、「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイルおよび/またはメタクリロイルを意味する。
 これらの中でも、酸基含有単量体としては、カルボン酸基を有する単量体が好ましく、モノカルボン酸がより好ましく、メタクリル酸が更に好ましい。
 また、酸基含有単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 非水溶性重合体が酸基含有単量体単位を含む場合、非水溶性重合体中の酸基含有単量体単位の含有割合は、0.1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、1質量%以上であることが更に好ましく、2質量%以上であることが一層好ましく、10質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることが更に好ましい。非水溶性重合体中の酸基含有単量体単位の含有割合が上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を一層向上させることができる。
==ヒドロキシル基含有単量体単位==
 ヒドロキシル基含有単量体単位を形成し得るヒドロキシル基含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシル基含有ビニル単量体を用いることができる。ここで、ヒドロキシル基含有ビニル単量体は、ヒドロキシル基(-OH)と、ビニル基(-CH=CH)またはイソプロペニル基(-C(CH)=CH)とを有し、当該ビニル基が有するエチレン性不飽和結合(C=C)が分子中に1つである単官能化合物である。ヒドロキシル基含有ビニル単量体としては、例えば、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、N-ヒドロキシメチルアクリルアミド(N-メチロールアクリルアミド)、N-ヒドロキシメチルメタクリルアミド、N-ヒドロキシエチルアクリルアミド、N-ヒドロキシエチルメタクリルアミドなどが挙げられる。中でも、N-ヒドロキシメチルアクリルアミド(N-メチロールアクリルアミド)が好ましい。これらは1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 なお、本発明において、例えば、N-ヒドロキシメチルアクリルアミド(N-メチロールアクリルアミド)等のアミド基を有するヒドロキシル基含有ビニル単量体は、「ヒドロキシル基含有単量体」として扱うものとする。
 非水溶性重合体がヒドロキシル基含有単量体単位を含む場合、非水溶性重合体中のヒドロキシル基含有単量体単位の含有割合は、0.1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、2質量%以上であることが更に好ましく、10質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることが更に好ましい。非水溶性重合体中のヒドロキシル基含有単量体単位の含有割合が上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を一層向上させることができる。
==エポキシ基含有単量体単位==
 エポキシ基含有単量体単位を形成し得るエポキシ基含有単量体としては、例えば、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、o-アリルフェニルグリシジルエーテルなどの不飽和グリシジルエーテル;ブタジエンモノエポキシド、クロロプレンモノエポキシド、4,5-エポキシ-2-ペンテン、3,4-エポキシ-1-ビニルシクロヘキセン、1,2-エポキシ-5,9-シクロドデカジエンなどのジエンまたはポリエンのモノエポキシド;3,4-エポキシ-1-ブテン、1,2-エポキシ-5-ヘキセン、1,2-エポキシ-9-デセンなどのアルケニルエポキシド;グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルクロトネート、グリシジル-4-ヘプテノエート、グリシジルソルベート、グリシジルリノレート、グリシジル-4-メチル-3-ペンテノエート、3-シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、4-メチル-3-シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、などの、不飽和カルボン酸のグリシジルエステル類;が挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 中でも、エポキシ基含有単量体としては、アリルグリシジルエーテル(AGE)およびグリシジルメタクリレート(GMA)が好ましい。
 非水溶性重合体がエポキシ基含有単量体単位を含む場合、非水溶性重合体中のエポキシ基含有単量体単位の含有割合は、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましく、5質量%以下であることが好ましく、4質量%以下であることがより好ましく、3質量%以下であることが更に好ましい。非水溶性重合体中のエポキシ基含有単量体単位の含有割合が上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を一層向上させることができる。なお、非水溶性重合体中のエポキシ基含有単量体単位の含有割合は、例えば、15質量%以上25質量%以下であってもよい。
==アミド基含有単量体単位==
 アミド基含有単量体単位を形成し得るアミド基含有単量体としては、N-ビニルアセトアミド、(メタ)アクリルアミド、ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 中でも、アミド基含有単量体としては、アクリルアミドが好ましい。
 非水溶性重合体がアミド基含有単量体単位を含む場合、非水溶性重合体中のアミド基含有単量体単位の含有割合は、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましく、5質量%以下であることが好ましく、4質量%以下であることがより好ましく、3質量%以下であることが更に好ましい。非水溶性重合体中のアミド基含有単量体単位の含有割合が上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を一層向上させることができる。
==ニトリル基含有単量体単位==
 ニトリル基含有単量体単位を形成し得るニトリル基含有単量体としては、例えば、上述した正極合材層中の重合体Aの調製に用い得るニトリル基含有単量体として例示したものを用いることができる。中でも、ニトリル基含有単量体としては、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。
 非水溶性重合体がニトリル基含有単量体単位を含む場合、非水溶性重合体中のニトリル基含有単量体単位の含有割合は、0.5質量%以上であることが好ましく、4質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることが更に好ましく、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更に好ましい。非水溶性重合体中のニトリル基含有単量体単位の含有割合が上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を一層向上させることができる。
==極性基含有単量体単位の合計含有量==
 非水溶性重合体中の上記所定の極性基含有単量体単位の合計含有割合は、1質量%以上であることが好ましく、6質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましく、40質量%以下であることが好ましく、36質量%以下であることがより好ましく、32質量%以下であることが更に好ましい。非水溶性重合体中の上記所定の極性基含有単量体単位の合計含有割合が上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を一層向上させることができる。
=正極合材層中の重合体Aとの関係性=
 非水溶性重合体中の上記所定の極性基含有単量体単位の合計含有割合をXとし、上述した正極合材層に含まれる重合体A中のニトリル基含有単量体単位の含有割合をYとしたときのXとYとの比X/Yは、0.10以上であることが好ましく、0.18以上であることがより好ましく、0.25以上であることが更に好ましく、1.20以下であることが好ましく、1.00以下であることがより好ましく、0.80以下であることが更に好ましい。上述したXとYとの比X/Yが上記所定の範囲内であれば、上述した多孔膜中の非水溶性重合体と正極合材層中の重合体Aとの相互作用が高まるためと推察されるが、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を一層向上させることができる。
=(メタ)アクリル酸エステル単量体単位=
 (メタ)アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、t-ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、n-テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレート等のアクリル酸アルキルエステル;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n-プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、t-ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、n-テトラデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート等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、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 中でも、(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、アクリル酸アルキルエステルが好ましく、n-ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレートがより好ましく、n-ブチルアクリレートが更に好ましい。
 なお、本発明において、上述した所定の極性基(酸基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アミド基、およびニトリル基)を含有する(メタ)アクリル酸エステル単量体は、それぞれ、上述した所定の極性基を含有する単量体として扱うものとする。
 非水溶性重合体中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は、40質量%以上であることが好ましく、55質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましく、80質量%以上であることが一層好ましく、99質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることが更に好ましい。非水溶性重合体中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合が上記下限以上であれば、非水系二次電池の高電位レート特性を更に向上させることができる。一方、非水溶性重合体中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合が上記上限以下であれば、非水溶性重合体中に上記所定の極性基含有単量体単位を十分に含有させることで、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を十分に高く確保することができる。
=その他の単量体単位=
 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、架橋性単量体単位、および芳香族ビニル単量体単位などが挙げられる。
 芳香族ビニル単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、p-t-ブチルスチレン、ブトキシスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、および、ビニルナフタレンなどの芳香族モノビニル化合物が挙げられる。中でも、スチレンが好ましい。これらは1種を単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。
 また、架橋性単量体単位を形成し得る架橋性単量体としては、上述した非導電性有機粒子としての粒子状重合体の調製に用い得る単量体として例示した架橋性単量体のうち、所定の極性基(酸基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アミド基、およびニトリル基)を含有する単量体以外のものを用いることができる。中でも、架橋性単量体としては、アリルメタアクリレートが好ましい。
 なお、非水溶性重合体中のその他の単量体単位の含有割合は、本発明の所望の効果が得られる範囲内で適宜調整することができる。
=非水溶性重合体の調製方法=
 非水溶性重合体は、上述した単量体を含む単量体組成物を、例えば水などの水系溶媒中で重合することにより、製造し得る。この際、単量体組成物中の各単量体の含有割合は、有機粒子中の各繰り返し単位(単量体単位)の含有割合に準じて定めることができる。
 そして、非水溶性重合体の重合様式は、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。
 例えば、水系溶媒中で重合を行うことにより得られた非水溶性重合体の水分散液中において、非水溶性重合体の体積平均粒子径は、特に限定されず、10nm以上であってもよいし、50nm以上であってもよいし、100nm以上であってもよく、140nm以上であってもよく、また、1000nm以下であってもよいし、500nm以下であってもよいし、300nm以下であってもよい。
 なお、本発明の非水系二次電池が備えるセパレータの多孔膜中においては、非水溶性重合体は任意の形状を有することができ、例えば、粒子状であってもよいし、粒子状以外の形状であってもよい。
=ガラス転移温度=
 非水溶性重合体のガラス転移温度は、-50℃以上であることが好ましく、-20℃以上であることがより好ましく、-15℃以上であることが更に好ましく、20℃以下であることが好ましく、5℃以下であることがより好ましく、-5℃以下であることが更に好ましい。非水溶性重合体のガラス転移温度が上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を更に向上させることができる。
=電解液膨潤度=
 また、非水溶性重合体の電解液膨潤度は、1.2倍以上であることが好ましく、2倍以上であることがより好ましく、4.5倍以上であることが更に好ましく、15倍以下であることが好ましく、10倍以下であることがより好ましく、7倍以下であることが更に好ましい。非水溶性重合体の電解液膨潤度が上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を更に向上させることができる。
=非水溶性重合体の含有量=
 多孔膜中の非水溶性重合体の含有量は、非導電性粒子100質量部に対して、0.5質量部以上であることが好ましく、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、15質量部以下であることが好ましく、10質量部以下であることがより好ましく、8質量部以下であることが更に好ましい。多孔膜中の非水溶性重合体の含有量が上記所定の範囲内であれば、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を更に向上させることができる。
-水溶性重合体-
 多孔膜中の重合体Bとしては、水溶性重合体を用いてもよい。水溶性重合体としては、特に限定されないが、例えば、分散剤として機能し得る第1の水溶性重合体、粘度調整剤(増粘剤)として機能し得る第2の水溶性重合体、および、濡れ剤として機能し得る第3の水溶性重合体などを用いることができる。なお、これらの水溶性重合体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
=第1の水溶性重合体(分散剤)=
 第1の水溶性重合体としては、例えば、カルボン酸基含有単量体単位とスルホン酸基含有単量体単位とを含む重合体(「カルボン酸・スルホン酸含有重合体」と称することがある)、および、ポリアクリル酸アンモニウム等のポリ(メタ)アクリル酸塩を用いることができる。カルボン酸・スルホン酸含有重合体およびポリ(メタ)アクリル酸塩は、分散剤として良好に機能し得る。なお、分散剤として機能するこれらの水溶性重合体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の比率で用いてもよい。
 そして、多孔膜中の第1の水溶性重合体の含有量は、例えば、非導電性粒子100質量部に対して、0.01質量部以上5質量部以下とすることができる。
=第2の水溶性重合体(粘度調整剤)=
 また、第2の水溶性重合体としては、例えば、セルロース系重合体、ポリ(メタ)アクリル酸系重合体、および窒素系重合体を用いることができる。セルロース系重合体、ポリ(メタ)アクリル酸系重合体、および窒素系重合体は、粘度調整剤として良好に機能し得る。なお、粘度調整剤(増粘剤)として機能するこれらの水溶性重合体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の比率で用いてもよい。
 ここで、セルロース系重合体としては、例えば、カルボキシメチルセルロース等を用いることができる。
 ポリ(メタ)アクリル酸系重合体は、(メタ)アクリル酸単位を20質量%以上90質量%以下含む水溶性の重合体である。なお、ポリアクリル酸系重合体は、(メタ)アクリル酸単位以外の単量体単位として、例えば、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位および架橋性単量体単位などを、粘度調整剤として機能し得る範囲内の量で含んでいてもよい。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位および架橋性単量体単位のそれぞれを形成し得る単量体としては、「非水溶性重合体」の項で上述した単量体を用いることができる。
 なお、ポリ(メタ)アクリル酸系重合体は、例えば、既知の方法を用いて、上述した(メタ)アクリル酸等の単量体を含む組成物を水などの水系溶媒中で重合することにより、調製することができる。
 窒素系重合体は、窒素含有単量体単位を含む水溶性の重合体である。窒素含有単量体単位を形成し得る窒素含有単量体としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N-ヒドロキシエチルアクリルアミド等を用いることができる。なお、窒素系重合体中の窒素含有単量体単位の含有割合は、例えば、50質量%以上100質量%以下である。また、窒素系重合体は、窒素含有単量体単位以外の単量体単位として、例えば(メタ)アクリル酸単位などを、粘度調整剤として機能し得る範囲内の量で含んでいてもよい。
 窒素系重合体は、例えば、既知の方法を用いて、上述した窒素含有単量体等の単量体を含む組成物を水などの水系溶媒中で重合することにより、調製することができる。
 窒素系重合体の重量平均分子量は、特に限定されないが、例えば、50,000以上であることが好ましく、80,000以上であることがより好ましく、100,000以上であることが更に好ましく、600,000以下であることが好ましく、500,000以下であることがより好ましく、400,000以下であることが更に好ましく、290,000以下であることが一層好ましい。
 なお、多孔膜中の重合体Bが非水溶性重合体を含まず、水溶性重合体のみを含む場合、重合体Bとしての水溶性重合体は、少なくとも窒素系重合体を含むことが好ましい。多孔膜中の重合体Bが非水溶性重合体を含んでいない場合であっても、重合体Bが水溶性重合体として窒素系重合体を含んでいれば、非水系二次電池の電解液移動性およびセパレータの耐熱収縮性を十分に高く確保することができる。
 そして、多孔膜中の第2の水溶性重合体の含有量は、例えば、非導電性粒子100質量部に対して、0.5質量部以上5質量部以下とすることができ、好ましくは3質量部以上である。
=第3の水溶性重合体(濡れ剤)=
 また、第3の水溶性重合体としては、例えば、ポリエチレンオキサイド-エチレンオキサイド共重合体等のポリエーテル系重合体を用いることができる。ポリエーテル系重合体は、濡れ剤として良好に機能する。なお、多孔膜中の第3の水溶性重合体の含有量は、例えば、非導電性粒子100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下とすることができる。
<<セパレータの製造方法>>
 本発明の非水系二次電池が備えるセパレータは、セパレータ基材上に多孔膜を形成することにより製造することができる。
 本発明の非水系二次電池が備えるセパレータは、特に限定されないが、例えば、上述した非導電性粒子および重合体Bを含む多孔膜用スラリー組成物をセパレータ基材上に塗布する工程(塗布工程)と、セパレータ基材上に塗布された多孔膜用スラリー組成物を乾燥する工程(乾燥工程)とを経て製造される。
 ここで、多孔膜用スラリー組成物は、上述した非導電性粒子および重合体Bに加えて、その他の成分を更に含有し得る、水などを分散媒としたスラリー状の組成物である。
 多孔膜用スラリー組成物は、例えば、上述した非導電性粒子、重合体B、および任意のその他の成分を、水および/または有機溶媒などの溶媒中に溶解または分散させることにより調製することができる。具体的には、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどの混合機を用いて上記各成分と溶媒とを混合することにより、多孔膜用スラリー組成物を調製することができる。
 なお、多孔膜用スラリー組成物の調製に用いる溶媒としては、上述した重合体Bの調製の際に用いた溶媒を使用してもよい。
〔塗布工程〕
 上記多孔膜用スラリー組成物をセパレータ基材上に塗布する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などを用いることができる。なお、セパレータ基材上の、塗布後乾燥前の多孔膜用スラリー組成物の膜厚は、乾燥して得られる多孔膜の厚みに応じて適宜に設定し得る。
〔乾燥工程〕
 セパレータ基材上の多孔膜用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、低湿風による乾燥法、真空乾燥法、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。このように基材上の多孔膜用スラリー組成物を乾燥することで、セパレータ基材上に多孔膜が形成されてなるセパレータ(多孔膜付きセパレータ)を得ることができる。
<多孔膜の厚み>
 なお、基材上に形成された多孔膜の厚みは、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは1μm以上であり、好ましくは20μm以下、より
好ましくは10μm以下、更に好ましくは5μm以下である。多孔膜の厚みが0.01μm以上であることで、多孔膜の強度を十分に確保することができ、20μm以下であることで、非水系二次電池の電解液移動性を十分に高く確保することができる。
<非水系二次電池の製造方法>
 本発明の非水系二次電池は、例えば、上述した正極と負極とをセパレータ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。なお、非水系二次電池の電解液移動性を更に向上させる観点から、多孔膜と正極合材層とが接するように、セパレータの多孔膜側の面を正極に対向させることが好ましい。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、PTC素子などの過電流防止素子、リード板などを入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防止をしてもよい。電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。
 以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」および「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
 また、複数種類の単量体を共重合して製造される重合体において、ある単量体を重合して形成される繰り返し単位(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。
 実施例および比較例において、ヨウ素価、重量平均分子量、ブタジエンが1,2-結合で重合した構造単位の割合、体積平均粒子径、ガラス転移温度、電解液膨潤度、目付量、密度、空隙率、リチウムイオン二次電池の注液性、セル捲回性、サイクル特性、レート特性、高電位レート特性、セパレータの耐熱収縮性は、それぞれ下記の方法で測定および評価した。
<重合体のヨウ素価>
 重合体のヨウ素価は、JIS K6235(2006)に準拠して測定した。
<重量平均分子量>
 重合体を、固形分濃度0.1wt%となるように濃度10mMのLiBr-ジメチルホルムアミド(DMF)溶液に溶解させ、下記の測定条件でゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を行い、重量平均分子量(Mw)を測定した。
<<測定条件>>
装置:製品名「HLC-8320GPC」、東ソー株式会社製
カラム:東ソー株式会社製、製品名「TSKgel α-M」×2本(φ7.8mmI.D.×30cm×2本)
溶離液:N,N-ジメチルホルムアミド(10mMの濃度で臭化リチウムを含有)
流速:1mL/分
注入量:10μL
カラム温度:40℃
検出器:示差屈折率検出器(RI)
標準物質:標準ポリスチレンキット( 東ソー株式会社製、製品名「PSt Quick Kit-H」)
<1,2-結合で重合した1,3-ブタジエンに由来する構造単位の含有割合>
 重合体Aを60℃で24時間真空乾燥した後、H-NMR測定を行うことで、重合体の全繰り返し単位に占める1,2-結合で重合した1,3-ブタジエンに由来する構造単位の割合を得た。
<体積平均粒子径>
 粒子状の重合体の体積平均粒子径は、レーザー回折・散乱法にて測定した。具体的には、測定対象物(粒子状の重合体)を含む水分散液(固形分濃度を0.1質量%に調整)を試料とした。そして、レーザー回折・散乱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「LS-13 320」)を用いて測定された粒子径分布(体積基準)において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径D50を、体積平均粒子径とした。
<重合体のガラス転移温度>
 重合体を含む水分散液を温度25℃で、48時間乾燥して得た粉末状試料を測定試料とした。測定試料10mg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「EXSTAR DSC6220」)にて、測定温度範囲-100℃~200℃の間で、昇温速度20℃/分で、JIS Z8703に規定された条件下で測定を実施し、示差走査熱量分析(DSC)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(DDSC)がピークを示す温度をガラス転移温度(℃)として求めた。なお、ピークが複数測定されたため、変位の大きいピークを示す温度を重合体のガラス転移温度とした。
<電解液膨潤度>
 粒子状の重合体を含む水分散液を、25℃で乾燥した後、60℃で12時間真空乾燥させることで、粒子状の重合体の電解液膨潤度測定用の試験片を得た。かかる試験片の質量(浸漬前質量)を測定した。その後、試験片を温度60℃の電解液中に72時間浸漬した。浸漬した試験片を引き上げ、電解液をふき取ってすぐに質量(浸漬後質量)を測定し、(浸漬後質量)/(浸漬前質量)[倍]の値を膨潤度とした。
 なお、電解液としては、濃度1.0MのLiPF溶液(溶媒:エチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=3/7(体積比)の混合溶媒、添加剤:ビニレンカーボネート2体積%(溶媒比)含有)を用いた。
<目付量M(mg/cm)>
 正極を、所定の面積(S(cm))で打ち抜き、その重量W(mg)を測定した。同様に所定の面積(S(cm2))で集電体としてのアルミニウム箔を打ち抜きその重量W0(mg)を測定し、下記式から目付量を算出した。
M=(W-W0)/S (mg/cm
<密度d(g/cm)>
 正極原反にロールプレスし、得られた正極の厚みt(cm)を測定した。測定した厚みから集電体としてのアルミニウム箔の厚みt0(cm)と算出した目付量M(mg/cm)とを用いて、下記式から密度d(g/cm)を算出した
d=(M/1000)/(t-t0) (g/cm
<空隙率>
 所定の面積に切り出した正極をJIS R 1655に準拠して測定し、正極合材層中の空隙体積としての累積気孔体積Vpを算出した。正極合材層の厚さと面積とを乗することで正極合材層の見かけ体積Vaを求め、下記式に基づいて算出した値を正極合材層の空隙率φとした。
  φ=Vp/Va×100 (%)
<注液性>
 実施例および比較例で作製した正極、負極、多孔膜付きセパレータをそれぞれ6.5×13.0cm、7.0cm×13.5cm、7.5cm×14.0cmに切り出した。次にセパレータは多孔膜を正極側に対向させ、正極・多孔膜付きセパレータ・負極の順に積層した。得られた積層物を9.0cm×18.0cmのアルミニウムラミネートシート外装体内に収容した。その後、電解液500μLを注液し、リチウムイオン二次電池を作製した。なお、電解液としては、濃度1.0MのLiPF溶液(溶媒:エチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=3/7(体積比)の混合溶媒、添加剤:ビニレンカーボネート2体積%(溶媒比)含有)を用いた。そして、作製したリチウムイオン二次電池の内部を-95kPaまで減圧し、その状態で1分間保持した後にヒートシールを実施し、試験用サンプルを得た。そして5分後に試験用サンプルを解体し、正極における電解液の含浸状態を目視で確認した。そして以下の基準により評価した。正極において、電解液が含浸されている部分が多いほど、電解液注液性が高いことを示す。そして、電解液注液性が高いほど、リチウムイオン二次電池は電解液移動性に優れている。
   A:電解液が正極のすべての面に含浸されている。
   B:正極において、電解液が含浸されていない部分が、4cm未満残っている(すべての面に含浸されていることを除く) 
   C:正極において、電解液が含浸されていない部分が、4cm以上8cm未満残っている
   D:正極において、電解液が含浸されていない部分が、8cm以上残っている
<セル捲回性>
 実施例および比較例で作製した正極、負極、多孔膜付きセパレータをそれぞれ6.5×13.0cm、7.0cm×13.5cm、7.5cm×14.0cmに切り出した。次にセパレータは多孔膜を正極側に対向させ、正極・セパレータ・負極の順に積層した。この積層物を径の異なる棒に巻き付けて正極合材層または多孔膜が割れるかどうかを評価した。棒に巻き付けたときに正極合材層または多孔膜が割れない棒の直径が小さいほど、リチウムイオン二次電池のセルが柔軟性に富み、捲回性に優れることを示す。セルの捲回性を、正極合材層または多孔膜が割れなかった最も細い棒の直径に応じて、以下の基準で評価した。
 A:直径1.15mmの棒に巻きつけても割れない。
 B:直径1.40mmの棒に巻きつけても割れない。
 C:直径2.00mmの棒に巻きつけても割れない。
 D:直径3.00mmの棒に巻きつけても割れない。
<サイクル特性>
 実施例および比較例で作製したリチウムイオン二次電池を、電解液注液後、温度25℃で5時間静置した。次に、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.65Vまで(ただし、実施例7はセル電圧3.40Vまで)充電し、その後、温度60℃で12時間エージング処理を行った。そして、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.00Vまで放電した。その後、0.2Cの定電流法にて、CC-CV充電(上限セル電圧4.20V;ただし、実施例6は上限セル電圧4.35V、実施例7は上限セル電圧3.60V)を行い、0.2Cの定電流法にて3.00VまでCC放電した。この0.2Cにおける充放電を3回繰り返し実施した。
 その後、温度25℃の環境下、セル電圧4.20-3.00V、1.0C(ただし、実施例6はセル電圧4.35-3.00V、1.0C、実施例7はセル電圧3.60-3.00V、1.0Cで実施)の充放電レートにて充放電の操作を100サイクル行った。その際、第1回目のサイクルの放電容量をX1、第100回目のサイクルの放電容量をX2と定義した。該放電容量X1及び放電容量X2を用いて、ΔC=(X2/X1)×100(%)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ΔCの値が大きいほど、リチウムイオン二次電池がサイクル特性に優れていることを示す。
 A:容量維持率ΔCが93%以上
 B:容量維持率ΔCが90%以上93%未満
 C:容量維持率ΔCが87%以上90%未満
 D:容量維持率ΔCが87%未満
<低温レート特性>
 実施例および比較例で作製したリチウムイオン二次電池を、電解液注液後、温度25℃で、5時間静置した。次に、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.65Vまで(ただし、実施例7はセル電圧3.40Vまで)充電し、その後、温度60℃で12時間エージング処理を行った。そして、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.00Vまで放電した。その後、0.2Cの定電流にて、CC-CV充電(上限セル電圧4.20V;ただし、実施例6は上限セル電圧4.35V、実施例7は上限セル電圧3.60V)を行い、0.2Cの定電流にてセル電圧3.00VまでCC放電を行った。この0.2Cにおける充放電を3回繰り返し実施した。
 次に、温度25℃の環境下、セル電圧4.2-3.00V間(ただし、実施例6はセル電圧4.35-3.00V間、実施例7はセル電圧3.60-3.00V間)で、0.2Cの定電流充放電を実施し、このときの放電容量をC0と定義した。その後、同様に0.2Cの定電流にてCC-CV充電し、温度-10℃の環境下において、0.5Cの定電流にて3.0Vまで放電を実施し、このときの放電容量をC1と定義した。そして、レート特性として、ΔC=(C1/C0)×100(%)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ΔC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ΔCが70%以上
 B:容量維持率ΔCが60%以上70%未満
 C:容量維持率ΔCが50%以上60%未満
 D:容量維持率ΔCが50%未満
<高電位レート特性>
 実施例および比較例で作製したリチウムイオン二次電池を、電解液注液後、温度25℃で、5時間静置した。次に、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.65V(ただし、実施例7はセル電圧3.40Vまで)まで充電し、その後、温度60℃で12時間エージング処理を行った。そして、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.00Vまで放電した。その後、0.2Cの定電流にて、CC-CV充電(上限セル電圧4.20V;ただし、実施例6は上限セル電圧4.35V、実施例7は上限セル電圧3.60V)を行い、0.2Cの定電流にてセル電圧3.00VまでCC放電を行った。この0.2Cにおける充放電を3回繰り返し実施した。
 次に、温度25℃の環境下、セル電圧4.35-3.00V間(ただし、実施例6はセル電圧4.45-3.00V間、実施例7はセル電圧3.65-3.00V間)で、0.2Cの定電流充放電を実施し、このときの放電容量をC0と定義した。その後、同様に0.2Cの定電流にてCC-CV充電し、温度25℃の環境下において、2.0Cの定電流にて3.0Vまで放電を実施し、このときの放電容量をC1と定義した。そして、高電位レート特性として、ΔC=(C1/C0)×100(%)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ΔCの値は大きいほど、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ΔCが80%以上
 B:容量維持率ΔCが70%以上80%未満
 C:容量維持率ΔCが60%以上70%未満
 D:容量維持率ΔCが60%未満
<電解液中のセパレータの耐熱収縮性>
 実施例および比較例で作製した多孔膜付きセパレータを幅6cm×長さ6cmの正方形に切り出し、かかる正方形の内部に1辺が5cmの正方形を描いた。そして、作製した正極を5cm×5cmに切り出し、前記多孔膜付きセパレータと積層させ、9.0cm×9.0cmのアルミニウムラミネートシート外装体内に収容した。その後、電解液400μLを注液し、内部を-95kPaまで減圧しその状態で1分間保持した後にヒートシールを実施し、試験用サンプルを得た。なお、電解液としては、濃度1.0MのLiPF溶液(溶媒:エチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=3/7(体積比)の混合溶媒、添加剤:ビニレンカーボネート2体積%(溶媒比)含有)を用いた。試験用サンプルを130℃のオイルバスに入れて1時間放置した後、内部に描いた正方形の面積変化(={(放置前の正方形の面積-放置後の正方形の面積)/放置前の正方形の面積}×100%)を熱収縮率として求め、以下の基準で評価した。この熱収縮率が小さいほど、電解液中のセパレータの耐熱収縮性が優れていることを示す。
 A:熱収縮率が10%未満
 B:熱収縮率が10%以上18%未満
 C:熱収縮率が18%以上27%未満
 D:熱収縮率が27%以上
(製造例1-1:重合体A1の調製)
 内容積10リットルの反応器中に、イオン交換水100部、並びに(メタ)アクリロニトリル単量体としてのアクリロニトリル35部および脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン65部を仕込み、乳化剤としてオレイン酸カリウム2部、安定剤としてリン酸カリウム0.1部、さらに、分子量調整剤としてtert-ドデシルメルカプタン(TDM)0.8部を加えて、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.35部の存在下、温度5℃で乳化重合を行い、アクリロニトリルと1,3-ブタジエンとを共重合した。
 重合転化率が85%に達した時点で、単量体100部あたり0.2部のヒドロキシルアミン硫酸塩を添加して重合を停止させた。続いて、加温し、減圧下で約90℃にて水蒸気蒸留して、残留単量体を回収した後、置換フェノールとしてジブチルヒドロキシトルエン(BHT)を0.1部添加して、重合体A1の前駆体であるアクリロニトリルと1,3-ブタジエンとの共重合体の水分散液を得た。
 得られた水分散液中の重合体固形分100部に対し、凝固剤として3部となる量の塩化カルシウム(CaCl)の25質量%水溶液を撹拌しながら加え、水分散液中の重合体を凝固させた。その後、濾別し、得られた重合体に対し50倍量のイオン交換水を通水して、水洗した後、温度90℃の減圧下で重合体を乾燥することにより重合体A1の前駆体を得た。
 次いで、水素化方法として、油層水素化法を採用し、上記重合体A1の前駆体を水素化した。この重合体A1の前駆体の濃度が12%となるようにアセトンに溶解することで、水素化対象物としての重合体A1の前駆体のアセトン溶液を得て、これをオートクレーブに入れ、水素化対象物としての重合体A1の前駆体の100%に対して、触媒としてパラジウム・シリカ(Pd/SiO)500ppmを加えた後、水素圧3.0MPaの下、温度60℃で6時間水素添加反応を行ない、水素添加反応物を得た。水素添加反応終了後、パラジウム・シリカを濾別し、溶媒であるアセトンを減圧除去して重合体を得た。得られた重合体A1を所定量のN-メチルピロリドン(NMP)に溶解させ、固形分濃度8%の重合体A1のNMP溶液を得た。
 得られた重合体A1を用いて、ヨウ素価、重量平均分子量、および1,3-ブタジエンが1,2-結合で重合した構造単位の割合を測定した。結果を表1に示す。
(製造例1-2:重合体A2の調製)
 内容積10リットルの反応器中に、イオン交換水100部、並びに(メタ)アクリロニトリル単量体としてのアクリロニトリル35部および脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン65部を仕込み、乳化剤としてオレイン酸カリウム2部、安定剤としてリン酸カリウム0.1部、さらに、分子量調整剤としてtert-ドデシルメルカプタン(TDM)0.25部を加えて、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.35部の存在下、温度5℃で乳化重合を行い、アクリロニトリルと1,3-ブタジエンとを共重合した。
 重合転化率が95%に達した時点で、単量体100部あたり0.2部のヒドロキシルアミン硫酸塩を添加して重合を停止させた。続いて、加温し、減圧下で約90℃にて水蒸気蒸留して、残留単量体を回収した後、置換フェノールとしてジブチルヒドロキシトルエン(BHT)を0.1部添加して、重合体A2の前駆体であるアクリロニトリルと1,3-ブタジエンとの共重合体の水分散液を得た。
 得られた水分散液中の重合体固形分100部に対し、凝固剤として3部となる量の塩化カルシウム(CaCl)の25質量%水溶液を撹拌しながら加え、水分散液中の重合体を凝固させた。その後、濾別し、得られた重合体に対し50倍量のイオン交換水を通水して、水洗した後、温度90℃の減圧下で重合体を乾燥することにより重合体A2の前駆体を得た。
 次いで、水素化方法として、油層水素化法を採用し、上記重合体A2の前駆体を水素化した。この重合体A2の前駆体の濃度が12%となるようにアセトンに溶解することで、水素化対象物としての重合体A2の前駆体のアセトン溶液を得て、これをオートクレーブに入れ、水素化対象物としての重合体A2の前駆体の100%に対して、触媒としてパラジウム・シリカ(Pd/SiO)500ppmを加えた後、水素圧3.0MPaの下、温度60℃で6時間水素添加反応を行ない、水素添加反応物を得た。水素添加反応終了後、パラジウム・シリカを濾別し、溶媒であるアセトンを減圧除去して重合体を得た。得られた重合体A2を所定量のNMPに溶解させ、固形分濃度8%の重合体A2のNMP溶液を得た。
 得られた重合体A2を用いて、ヨウ素価、重量平均分子量、および1,3-ブタジエンが1,2-結合で重合した構造単位の割合を測定した。結果を表1に示す。
(製造例2-1:重合体B1を含む水分散液の調製)
 撹拌機を備えた反応器に、イオン交換水90部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(花王ケミカル社製、「ネオペレックスG-15」)0.25部、および過硫酸アンモニウム0.23部を、それぞれ供給し、気相部を窒素ガスで置換し、70℃に昇温した。
 一方、別の容器でイオン交換水50部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.8部、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位としてのn-ブチルアクリレート(BA)80.0部、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル(AN)12.5部、酸基含有単量体単位としてのメタクリル酸(MAA)2.0部、ヒドロキシル基含有単量体としてのN-メチロールアクリルアミド(NMA)4部、アミド基含有単量体単位としてのアクリルアミド(AAm)1.5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、70℃で反応を行った。添加終了後、80℃に昇温し、3時間撹拌して反応を終了し、重合体B1を含む水分散液を得た。重合体B1は非水溶性であり、水中において粒子状であった。得られた粒子状の重合体B1のガラス転移温度は-12℃、体積平均粒子径は140nm、電解液膨潤度は5.5倍であった。
(製造例2-2:重合体B2を含む水分散液の調製)
 撹拌機を備えた反応器に、イオン交換水70部、乳化剤としてのラウリル硫酸ナトリウム(花王ケミカル社製、製品名「エマール(登録商標)2F」)0.15部、および過硫酸アンモニウム0.5部を、それぞれ供給し、気相部を窒素ガスで置換し、60℃に昇温した。
 一方、別の容器で、イオン交換水50部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5部、そして(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのn-ブチルアクリレート93.3部、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル2.0部、酸基含有単量体としてのメタクリル酸2部、ヒドロキシル基含有単量体としてのN-メチロールアクリルアミド1.2部、エポキシ基含有単量体としてのアリルグリシジルエーテル1.5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時間かけて上記の反応器に連続的に添加して、重合を行った。添加中は、60℃で反応を行った。添加終了後、さらに70℃で3時間撹拌して反応を終了し、重合体B2を含む水分散液を得た。重合体B2は非水溶性であり、水中において粒子状であった。得られた粒子状の重合体B2のガラス転移温度は-39℃、体積平均粒子径は350nm、電解液膨潤度は3.8倍であった。
(製造例2-3:重合体B3を含む水分散液の調製)
 撹拌機を備えた反応器に、イオン交換水70部、乳化剤としてのラウリル硫酸ナトリウム(花王ケミカル社製、製品名「エマール(登録商標)2F」)0.15部、および過硫酸アンモニウム0.5部を、それぞれ供給し、気相部を窒素ガスで置換し、70℃に昇温した。
 一方、別の容器で、イオン交換水50部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5部、そして(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのn-ブチルアクリレート92.8部、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル2.0部、酸基含有単量体としてのメタクリル酸2部、ヒドロキシル基含有単量体としてのN-メチロールアクリルアミド1.6部、アミド基含有単量体としてアクリルアミド1.6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時間かけて上記の反応器に連続的に添加して、重合を行った。添加中は、70℃で反応を行った。添加終了後、さらに75℃で3時間撹拌して反応を終了し、重合体B3を含む水分散液を得た。重合体B3は非水溶性であり、水中において粒子状であった。得られた粒子状の重合体B3のガラス転移温度は-40℃、体積平均粒子径は400nm、電解液膨潤度は4.0倍であった。
(製造例2-4:重合体B4を含む水分散液の調製)
 撹拌機を備えた反応器に、イオン交換水70部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.1部、および過硫酸アンモニウム0.5部を、それぞれ供給し、気相部を窒素ガスで置換し、75℃に昇温した。
 一方、別の容器でイオン交換水50部、分散剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.9部、そして(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(2EHA)66.1部、酸基含有単量体としてアクリル酸(AA)4.0部、エポキシ基含有単量体としてのアリルグリシジルエーテル1.7部、芳香族含有単量体としてのスチレン(ST)28部、架橋性単量体としてアリルメタクリレート(AMA)0.2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℃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、重合体B4を含む水分散液を得た。重合体B4は非水溶性であり、水中において粒子状であった。得られた粒子状の重合体B4のガラス転移温度は-25℃、体積平均粒子径は310nm、電解液膨潤度は1.5倍であった。
(製造例2-5:重合体B5を含む水分散液の調製)
 撹拌機を備えた反応器に、イオン交換水90部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(花王ケミカル社製、「ネオペレックスG-15」)0.25部、および過硫酸アンモニウム0.23部を、それぞれ供給し、気相部を窒素ガスで置換し、70℃に昇温した。
 一方、別の容器でイオン交換水50部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.8部、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのn-ブチルアクリレート(BA)66.0部、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル(AN)10.0部、酸基含有単量体としてのメタクリル酸(MAA)2.0部、ヒドロキシル基含有単量体としてのN-メチロールアクリルアミド(NMA)2.0部、エポキシ基含有単量体としてのグリシジルメタクリレート(GMA)20.0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、70℃で反応を行った。添加終了後、80℃に昇温し、3時間撹拌して反応を終了し、重合体B5を含む水分散液を製造した。重合体B5は非水溶性であり、水中において粒子状であった。得られた粒子状の重合体B5のガラス転移温度は0℃、体積平均粒子径は140nm、電解液膨潤度は3.2倍であった。
(製造例2-6:重合体B6を含む水分散液の調製)
 水溶性の重合体B6含む水溶液を調製した。攪拌機付き5MPa耐圧容器に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのエチルアクリレート57部およびブチルアクリレート12.2部、酸基含有単量体としてのメタクリル酸30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0.8部、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム1.0部、イオン交換水150部、および重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部を添加し、十分に攪拌した後、容器内を70℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、重合体B6を含む水分散液を得た。
 次に、イオン交換水を投入した、攪拌機を備える容器に対して、上記重合体B6を含む水分散液と、5質量%水酸化ナトリウム水溶液とを、得られる溶液のpHが8となるとともに、得られる溶液内の重合体B6の濃度が1質量%となるように配合を調節して投入し、十分に撹拌して重合体B6を溶解させ、水溶性の重合体B6を含む水溶液を得た。
(製造例2-7:重合体B7を含む水溶液の調製)
 セプタム付き10Lフラスコに、イオン交換水6335gと、重合促進剤としてのL-アスコルビン酸の2.0%水溶液285gとを投入して、温度40℃に加熱し、流量100mL/分の窒素ガスでフラスコ内を置換した。次に、窒素含有単量体としてのアクリルアミド939.8g(74.0%)およびN-ヒドロキシエチルアクリルアミド203.2g(16.0%)と、酸基含有単量体としてのアクリル酸127.0g(10.0%)とを混合して、シリンジでフラスコ内に注入した。その後、重合開始剤としての過硫酸アンモニウムの5.0%水溶液300gをシリンジでフラスコ内に追加し、反応温度を60℃に設定した。2時間後、反応転化率をさらに上げるために、重合開始剤としての過硫酸アンモニウムの5.0%水溶液150gと、重合促進剤としてのL-アスコルビン酸の2.0%水溶液142.5gを追加した。さらに2時間後、重合開始剤としての過硫酸アンモニウムの5.0%水溶液150gと、重合促進剤としてのL-アスコルビン酸の2.0%水溶液142.5gを追加した。2時間後、反応停止剤としての亜硝酸ナトリウム5%水溶液34gをフラスコに添加して、撹拌した。その後該フラスコを40℃になるまで冷却し、空気雰囲気とし、8%水酸化リチウム水溶液を用いて、系中のpHを8.0として、水溶性の重合体B7を含む水溶液を調製した。水溶性の重合体B7の重量平均分子量(Mw)は、290,000であった。
(製造例3:非導電性有機粒子(粒子状重合体)を含む水分散液の調製)
 撹拌機を備えた反応器Aに、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.1部、過硫酸アンモニウム0.3部、およびイオン交換水100部を入れて、混合して混合物とし、80℃に昇温した。一方、別の容器中で、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのn-ブチルアクリレート100部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.8部、およびイオン交換水100部を混合して、シード粒子用単量体組成物を調製した。このシード粒子用単量体組成物を、4時間かけて、上述の反応器Aに連続的に添加して重合反応を行った。シード粒子用単量体組成物の連続添加中における反応器内の温度は、80℃に維持した。また、連続添加終了後、さらに90℃で3時間重合反応を継続させた。これにより、シード粒子の水分散液を得た。なお、シード粒子の体積平均粒子径は、120nmであった。
 次に、撹拌機を備えた反応器に、上述のシード粒子の水分散液(固形分相当でn-ブチルアクリレート16部)と、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(共栄社化学社製、製品名「ライトエステルEG」)82部、酸基含有単量体としてのアクリル酸2部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2.5部、重合開始剤としてのt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(日油社製、製品名「パーブチルO」)4.0部、およびイオン交換水200部を入れ、35℃で12時間撹拌することで、シード粒子に架橋性単量体および親水性基含有単量体、ならびに重合開始剤を完全に吸収させた。その後、反応器内の温度を90℃に維持し、5時間重合反応(シード重合)を行った。
 次いで、スチームを導入して未反応の単量体および開始剤分解生成物を除去し、非導電性有機粒子としての粒子状重合体を含む水分散液を得た。得られた非導電性有機粒子のガラス転移温度は200℃以下では観測されず、体積平均粒子径は230nmであった。
(実施例1)
<導電材分散液の調製>
 導電材としての多層カーボンナノチューブ(BET比表面積:250m/g、以下「CNT」と記載する。)4.0部と、上記に従って得られた重合体A1のNMP溶液(固形分濃度8%)を10.0部(重合体A1(固形分)として0.8部相当)と、溶媒としてのNMP86.0部とをディスパーを用いて撹拌し(3000rpm、10分)、その後、直径1mmのジルコニアビーズを用いたビーズミル(LMZ015、アシザワファインテック製)を使用し、周速12m/sにて1時間混合することにより、導電材分散液を調製した。
<正極合材層用スラリー組成物の調製>
 正極活物質としての層状構造を有する三元系活物質(LiNi0.8Co0.1Mn0.1О、平均粒子径:10μm)97.84部と、ポリフッ化ビニリデン1.2部と、上記に従って得られた導電材分散液0.96部(固形分換算量、CNTを0.80部、重合体A1を0.16部含有)と、溶媒としてのNMPとを添加し、プラネタリーミキサーにて混合(60rpm、30分)して、正極合材層用スラリー組成物を調製した。なお、NMPの添加量は、得られる正極合材層用スラリー組成物の粘度(JIS Z8803:1991に準じて単一円筒形回転粘度計により測定。温度:25℃、回転数:60rpm)が4000mPa・s~5000mPa・sの範囲内となるように調整した。
<正極の作製>
 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20μmのアルミニウム箔の上に、所定の塗布量となるように塗布した。
 さらに、200mm/分の速度で、温度90℃のオーブン内を2分間、さらに温度120℃のオーブン内を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℃の環境下、線圧14t(トン)の条件でロールプレスし、正極合材層を所定の密度にして、正極を得た。得られた正極の正極合材層の目付量は22mg/cm、密度は3.4g/cm、空隙率は28%であった。
<負極の作製>
 撹拌機付き5MPa耐圧容器に、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン33部、酸性基含有単量体としてのイタコン酸3.5部、芳香族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0.4部、イオン交換水150部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に撹拌した後、50℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し重合反応を停止して、粒子状のバインダー(スチレン-ブタジエン共重合体)を含む混合物を得た。この混合物に、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加してpH8に調整後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った。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。
 次にプラネタリーミキサーに、負極活物質としての人造黒鉛48.75部と、天然黒鉛48.75部と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース1部とを投入した。さらに、イオン交換水を用いて固形分濃度が60%となるように希釈し、その後、回転速度45rpmで60分混練した。その後、上記に従って得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40rpmで40分混練した。そして、粘度が3000±500mPa・s(B型粘度計、25℃、60rpm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を調製した。
 次に、集電体として、厚さ15μmの銅箔を準備した。上記負極合材層用スラリーを銅箔の両面に乾燥後の塗布量がそれぞれ10mg/cmになるように塗布し、60℃で20分、120℃で20分間乾燥した。その後、150℃で2時間加熱処理して、負極原反を得た。この負極原反をロールプレスで圧延し、密度が1.6g/cmの負極合材層(両面)と、銅箔とからなるシート状負極を作製した。
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15μmの銅箔の表面に、所定の塗付量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、400mm/分の速度で、温度80℃のオーブン内を2分間、さらに温度110℃のオーブン内を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℃の環境下、線圧11t(トン)の条件でロールプレスし、負極合材層を所定の密度にして、負極を得た。得られた負極の負極合材層の目付量は13mg/cm、密度は1.65g/cmであった。
<多孔膜用スラリー組成物の調製>
 非導電性無機粒子としてアルミナ粒子(日本軽金属社製、製品名「LS-256」、体積平均粒子径:0.5μm)を、分散剤として水溶性重合体であるカルボン酸・スルホン酸含有重合体(日本触媒製、アクアリックGL366)、粘度調整剤として水溶性重合体であるカルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム社製、製品名「D1220」、エーテル化度0.8~1.0)をそれぞれ準備した。なお、粘度調整剤の1%水溶液の粘度は、10~20mPa・sであった。
 非導電性無機粒子100部、分散剤0.5部、およびイオン交換水を混合し、ビーズミル(アシザワファインテック製、製品名「LMZ015」)で1時間処理し、分散液を得た。さらに、粘度調整剤を含む水溶液を固形分相当量で2部、上述のようにして得られた非水溶性の重合体B1を含む水分散液を固形分相当量で3部、濡れ剤としてのポリエチレングリコール型界面活性剤(サンノプコ製、製品名「ノプテックスED-052」、プロピレンオキサイド-エチレンオキサイド共重合体)0.2部を混合し、固形分濃度40%の多孔膜用スラリー組成物を調製した。
<多孔膜付きセパレータの作製>
 ポリエチレン製のセパレータ基材(旭化成社製、製品名「ND412」、厚さ:12μm)を用意した。用意したセパレータ基材の表面に、上記で作製した多孔膜用スラリー組成物を塗布し、温度50℃下で3分間乾燥させ、片面に多孔質層を備えるセパレータ(多孔膜の厚み:3μm)を得た。
<リチウムイオン二次電池の作製>
 上記の負極、正極および多孔膜付きセパレータを用いて、捲回セル(放電容量700mAh相当)を作製し、アルミニウムラミネートシート外装体内に配置した。なお、多孔膜付きセパレータの多孔膜側の面を正極に対向させた。その後、アルミ包材内に、電解液として濃度1.0MのLiPF溶液(溶媒:エチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=3/7(体積比)の混合溶媒、添加剤:ビニレンカーボネート2体積%(溶媒比)含有)を充填した。その後、リチウムイオン二次電池の内部を-95kPaまで減圧し、その状態で1分間保持した後にヒートシールを実施した。ヒートシールの1時間後に、さらに、リチウムイオン二次電池をアルミニウムラミネートシート外装体ごと80℃、1MPaの条件で2分間プレスし、リチウムイオン二次電池を作製した。
 上記で作製した正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を用いて、リチウムイオン二次電池の注液性、セル捲回性、サイクル特性、レート特性、高電位レート特性、セパレータの耐熱性を評価した。結果を表1に示す。
(実施例2)
 導電材分散液の調製および正極合材層用スラリー組成物の調製を下記の通りに行ったこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表1に示す。
<導電材分散液の調製>
 導電材としての多層カーボンナノチューブ(BET比表面積:250m/g、以下「CNT」と記載する。)4.0部と、上記に従って得られた重合体A1のNMP溶液(固形分濃度8%)を1.875部(重合体A1(固形分)として0.15部相当)と、溶媒としてのNMP94.125部とをディスパーを用いて撹拌し(3000rpm、10分)、その後、直径1mmのジルコニアビーズを用いたビーズミル(LMZ015、アシザワファインテック製)を使用し、周速12m/sにて1時間混合することにより、導電材分散液を調製した。
<正極合材層用スラリー組成物の調製>
 正極活物質としての層状構造を有する三元系活物質(LiNi0.8Co0.1Mn0.1О、平均粒子径:10μm)97.77部と、ポリフッ化ビニリデン1.4部と、上記に従って得られた導電材分散液0.83部(固形分換算量、CNTを0.80部、重合体A1を0.03部含有)と、溶媒としてのNMPとを添加し、プラネタリーミキサーにて混合(60rpm、30分)して、正極合材層用スラリー組成物を調製した。なお、NMPの添加量は、得られる正極合材層用スラリー組成物の粘度(JIS Z8803:1991に準じて単一円筒形回転粘度計により測定。温度:25℃、回転数:60rpm)が4000mPa・s~5000mPa・sの範囲内となるように調整した。
(実施例3)
 導電材分散液の調製および正極合材層用スラリー組成物の調製を下記の通りに行ったこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表1に示す。
<導電材分散液の調製>
 導電材としての多層カーボンナノチューブ(BET比表面積:250m/g、以下「CNT」と記載する。)4.0部と、上記に従って得られた重合体A2のNMP溶液(固形分濃度8%)を10.0部(重合体A2(固形分)として0.8部相当)と、溶媒としてのNMP86.0部とをディスパーを用いて撹拌し(3000rpm、10分)、その後、直径1mmのジルコニアビーズを用いたビーズミル(LMZ015、アシザワファインテック製)を使用し、周速12m/sにて1時間混合することにより、導電材分散液を調製した。
<正極合材層用スラリー組成物の調製>
 正極活物質としての層状構造を有する三元系活物質(LiNi0.8Co0.1Mn0.1О、平均粒子径:10μm)94.2部と、上記に従って得られた重合体A2のNMP溶液4.84部(重合体A2(固形分)換算量)と、上記に従って得られた導電材分散液0.96部(固形分換算量、CNTを0.80部、重合体A2を0.16部含有)と、溶媒としてのNMPとを添加し、プラネタリーミキサーにて混合(60rpm、30分)して、正極合材層用スラリー組成物を調製した。なお、NMPの添加量は、得られる正極合材層用スラリー組成物の粘度(JIS Z8803:1991に準じて単一円筒形回転粘度計により測定。温度:25℃、回転数:60rpm)が4000mPa・s~5000mPa・sの範囲内となるように調整した。
(実施例4)
 正極の作製の際、正極減反のロールプレスの条件を線圧16t(トン)にし、ロール間隙を調整して、正極合材層の密度を3.4g/cmから3.65g/cmに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例5)
 正極の作製の際、正極減反のロールプレスの条件を線圧20t(トン)にし、ロール間隙を調整して、正極合材層の密度を3.4g/cmから3.8g/cmに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例6)
 正極合材層用スラリー組成物の調製の際に、正極活物質として、層状構造を有する三元系活物質(LiNi0.8Co0.1Mn0.1О、平均粒子径:10μm)97.84部に代えて、層状構造を有する活物質(LiCoO、平均粒子径:10μm)97.84部を用いると共に、正極の作製の際に、正極合材層用スラリー組成物の塗布量および正極減反のロールプレスの条件を調整して、正極合材層の密度を3.4g/cmから3.85g/cmに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例7)
 導電材分散液の調製および正極合材層用スラリー組成物の調製を下記の通りに行うと共に、正極の作製の際に、正極合材層用スラリー組成物の塗布量および正極減反のロールプレスの条件を調整して、正極合材層の目付量を22mg/cmから20mg/cmに変更し、正極合材層の密度を3.4g/cmから2.5g/cmに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表1に示す。
<導電材分散液の調製>
 導電材としてのアセチレンブラック(デンカ社製、製品名「HS-100」)10.0部と、上記に従って得られた重合体A1のNMP溶液(固形分濃度8%)を10.0部(重合体A1(固形分)として0.8部相当)と、溶媒としてのNMP80.0部とをディスパーを用いて撹拌し(3000rpm、10分)、その後、直径1mmのジルコニアビーズを用いたビーズミル(LMZ015、アシザワファインテック製)を使用し、周速12m/sにて1時間混合することにより、導電材分散液を調製した。
<正極合材層用スラリー組成物の調製>
 正極活物質としてのオリビン構造を有する活物質(LiFePO、平均粒子径:1μm)96.64部と、ポリフッ化ビニリデン1.2部と、上記に従って得られた導電材分散液2.16部(固形分換算量、アセチレンブラックを2.00部、重合体A1を0.16部含有)と、溶媒としてのNMPとを添加し、プラネタリーミキサーにて混合(60rpm、30分)して、正極合材層用スラリー組成物を調製した。なお、NMPの添加量は、得られる正極用スラリーの粘度(JIS Z8803:1991に準じて単一円筒形回転粘度計により測定。温度:25℃、回転数:60rpm)が4000mPa・s~5000mPa・sの範囲内となるように調整した。
(実施例8)
 多孔膜用スラリー組成物の調製において、非水溶性の重合体B1を含む水分散液に代えて、非水溶性の重合体B2を含む水分散液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例9)
 多孔膜用スラリー組成物の調製を下記の通りに行ったこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表2に示す。
<多孔膜用スラリー組成物の調製>
 非導電性無機粒子としてアルミナ粒子(日本軽金属社製、製品名「LS-256」、体積平均粒子径:0.5μm)を、分散剤として水溶性重合体であるカルボン酸・スルホン酸含有重合体(日本触媒製、アクアリックGL366)、粘度調整剤として水溶性重合体であるカルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム社製、製品名「D1220」、エーテル化度0.8~1.0)をそれぞれ準備した。なお、粘度調整剤の1%水溶液の粘度は、10~20mPa・sであった。
 非導電性無機粒子100部、分散剤0.5部、およびイオン交換水を混合し、ビーズミル(アシザワファインテック製、製品名「LMZ015」)で1時間処理し、分散液を得た。さらに、粘度調整剤を含む水溶液を固形分相当量で0.3部、水溶性の重合体B6を含む水溶液を固形分相当量で0.3部、上述のようにして得られた非水溶性の重合体B3を含む水分散液を固形分相当量で3部、および濡れ剤としてのポリエチレングリコール型界面活性剤 (サンノプコ製、製品名「ノプテックスED-052」、プロピレンオキサイド-エチレンオキサイド共重合体)0.2部を混合し、固形分濃度40%の多孔膜用スラリー組成物を調製した。
(実施例10)
 多孔膜用スラリー組成物の調製の際、非導電性無機粒子として、アルミナ粒子(日本軽金属社製、製品名「LS-256」、体積平均粒子径:0.5μm)に代えて、ベーマイト粒子(Nabaltec社製、製品名「APYRAL AOH60」、粒子径:0.9μm)を用い、非水溶性の重合体B1を含む水分散液に代えて、非水溶性の重合体B4を含む水分散液を用い、分散剤として、カルボン酸・スルホン酸含有重合体(日本触媒製、アクアリックGL366)0.5部に代えて、ポリアクリル酸アンモニウム(東亜合成社製、製品名「アロンA-30SL」)0.4部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表2に示す。
(実施例11)
 多孔膜用スラリー組成物の調製の際、非導電性無機粒子として、アルミナ粒子(日本軽金属社製、製品名「LS-256」、体積平均粒子径:0.5μm)に代えて、ベーマイト粒子(Nabaltec社製、製品名「APYRAL AOH60」、粒子径:0.9μm)を用い、非水溶性の重合体B1を含む水分散液に代えて、非水溶性の重合体B5を含む水分散液を用い、分散剤として、カルボン酸・スルホン酸含有重合体(日本触媒製、アクアリックGL366)0.5部に代えて、ポリアクリル酸アンモニウム(東亜合成社製、製品名「アロンA-30SL」)0.4部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表2に示す。
(実施例12)
 多孔膜用スラリー組成物の調製を下記の通りに行ったこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表2に示す。
<多孔膜用スラリー組成物の調製>
 非導電性無機粒子としてベーマイト粒子(Nabaltec社製、製品名「APYRAL AOH60」、粒子径:0.9μm)を、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム(東亜合成社製、製品名「アロンA-30SL」)をそれぞれ準備した。
 非導電性無機粒子100部、分散剤0.5部、およびイオン交換水を混合し、ビーズミル(アシザワファインテック製、製品名「LMZ015」)で1時間処理し、分散液を得た。さらに、水溶性の重合体B7を含む水溶液を固形分相当量で4部および濡れ剤としてのポリエチレングリコール型界面活性剤(サンノプコ製、製品名「ノプテックスED-052」、プロピレンオキサイド-エチレンオキサイド共重合体)0.2部を混合し、固形分濃度40%の多孔膜用スラリー組成物を調製した。
(実施例13)
 非導電性無機粒子であるアルミナ粒子に代えて、上述の非導電性有機粒子(粒子状重合体)を用いて、多孔膜用スラリー組成物の調製を下記の通りに行ったこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表2に示す。
<多孔膜用スラリー組成物の調製>
 非導電性有機粒子(粒子状重合体)を含む水分散液を固形分相当量で100部、水溶性の重合体B7を含む水溶液を固形分相当量で3部、非水溶性の重合体B1を含む水分散液を固形分相当量で4部を混合し、固形分濃度20%の多孔膜用スラリー組成物を調製した。
(比較例1)
 導電材分散液の調製を行わず、正極合材層用スラリー組成物の調製を下記の通りに行ったこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表2に示す。
<正極合材層用スラリー組成物の調製>
 正極活物質としての層状構造を有する三元系活物質(LiNi0.8Co0.1Mn0.1О、平均粒子径:10μm)98部と、ポリフッ化ビニリデン1.2部と、導電材としての多層カーボンナノチューブ(BET比表面積:250m/g)0.8部と、溶媒としてのNMPとを添加し、プラネタリーミキサーにて混合(60rpm、30分)して、正極合材層用スラリー組成物を調製した。なお、NMPの添加量は、得られる正極合材層用スラリー組成物の粘度(JIS Z8803:1991に準じて単一円筒形回転粘度計により測定。温度:25℃、回転数:60rpm)が4000mPa・s~5000mPa・sの範囲内となるように調整した。
(比較例2)
 正極合材層用スラリー組成物の調製を下記の通りに行ったこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、多孔膜付きセパレータ、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表2に示す。
<正極用スラリーの調製>
 正極活物質としての層状構造を有する三元系活物質(LiNi0.8Co0.1Mn0.1О、平均粒子径:10μm)89.2部と、上記に従って得られた重合体A1のNMP溶液を9.86部(重合体A1(固形分)換算量)と、上記に従って得られた導電材分散液0.96部(固形分換算量、CNTを0.80部、重合体A1を0.16部含有)と、溶媒としてのNMPとを添加し、プラネタリーミキサーにて混合(60rpm、30分)して、正極合材層用スラリー組成物を調製した。なお、NMPの添加量は、得られる正極合材層用スラリー組成物の粘度(JIS Z8803:1991に準じて単一円筒形回転粘度計により測定。温度:25℃、回転数:60rpm)が4000mPa・s~5000mPa・sの範囲内となるように調整した。
(比較例3)
 多孔膜用スラリー組成物の調製および多孔膜付きセパレータの作製を行わず、セパレータとして、多孔膜付きセパレータに代えて、多孔膜を備えていないポリエチレン製のセパレータ基材を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、正極、負極、およびリチウムイオン二次電池を作製し、各種の測定および評価を行った。結果を表2に示す。
 なお、以下に示す表1、2中において、
 「ブタジエン」は、1,3-ブタジエンを示し、
 「PVdF」は、ポリフッ化ビニリデンを示し、
 「PE」は、ポリエチレンを示し、
 「分子量」は、重量平均分子量(Mw)を示し、
 「X/Y」は、多孔膜に含まれる非水溶性の重合体中の酸基含有単量体単位、ヒドロキシル基含有単量体単位、エポキシ基含有単量体単位、アミド基含有単量体単位、およびニトリル基含有単量体単位の合計含有割合をXとし、正極合材層に含まれる重合体A中の(メタ)アクリロニトリル単量体単位の含有割合をYとしたときのXとYとの比(X/Y)を示し、
 「NMC532」は、層状構造を有する三元系活物質(LiNi0.8Co0.1Mn0.1О)を示し、
 「LCO」は、層状構造を有する活物質(LiCoO)を示し、
 「LFP」は、オリビン構造を有する活物質(LiFePO)を示し、
 「CNT」は、多層カーボンナノチューブを示し、
 「AcB」は、アセチレンブラックを示し、
 「EDMA」は、エチレングリコールジメタクリレートを示し、
 「BA」は、ブチルアクリレートを示し、
 「AA」は、アクリル酸を示し、
 「2EHA」は、2-エチルヘキシルアクリレートを示し、
 「AN」は、アクリロニトリルを示し、
 「MAA」は、メタアクリル酸を示し、
 「N-MA」は、N-メチロールアクリルアミドを示し、
 「AGE」は、アリルグリシジルエーテルを示し、
 「GMA」は、グリシジルメタクリレートを示し、
 「AAm」は、アクリルアミドを示し、
 「AMA」は、アリルメタクリレートを示し、
 「ST」は、スチレンを示し、
 「粒子径」は、体積平均粒子径を示し、
 「Tg」は、ガラス転移温度を示し、
 「膨潤度」は、電解液膨潤度を示し、
 「CMC」は、カルボキシメチルセルロースを示し、
 「HEAAm」は、N-ヒドロキシエチルアクリルアミドを示し、
 「PO/EO共重合体」は、プロピレンオキサイド-エチレンオキサイド共重合体を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1、2より、実施例1~13の通り、正極、負極、電解液、およびセパレータを備える非水系二次電池において、正極が正極活物質と導電材と重合体Aとを含む正極合材層を有し、重合体Aが(メタ)アクリロニトリル単量体単位と共役ジエン単量体単位とを含む重合体およびその水素化物の少なくとも一方であり、正極合材層中の重合体Aの含有量が所定の範囲内であり、セパレータが、非導電性粒子と重合体Bとを含む多孔膜を有する場合に、非水系二次電池は電解液移動性に優れていることが分かる。
 一方、上記所定の重合体Aを含まない正極合材層を用いた比較例1の非水系二次電池は、電解液移動性に劣ることが分かる。
 また、正極合材層中の重合体Aの含有量が所定の範囲を超える比較例2の非水系二次電池も、電解液移動性に劣ることが分かる。
 さらに、上記所定の多孔膜を備えないセパレータを用いた比較例3の非水系二次電池も、電解液移動性に劣ることが分かる。
 本発明によれば、電解液移動性に優れた非水系二次電池を提供することができる。
 

Claims (11)

  1.  正極、負極、電解液、およびセパレータを備える非水系二次電池であって、
     前記正極が、集電体と、前記集電体上に形成された正極合材層とを備え、
     前記正極合材層は、正極活物質と、導電材と、重合体Aとを含み、
     前記重合体Aが、ニトリル基含有単量体単位と、共役ジエン単量体単位およびアルキレン構造単位の少なくとも一方とを含み、
     前記正極合材層中の前記重合体Aの含有量が0.01質量%以上8質量%以下であり、
     前記セパレータが、セパレータ基材と、前記セパレータ基材上に形成された多孔膜とを備え、
     前記多孔膜が、非導電性粒子と重合体Bとを含む、非水系二次電池。
  2.  前記重合体A中のニトリル基含有単量体単位の含有割合が10質量%以上50質量%以下である、請求項1に記載の非水系二次電池。
  3.  前記正極合材層の空隙率が15%以上50%以下である、請求項1または2に記載の非水系二次電池。
  4.  前記重合体Bが非水溶性重合体を含む、請求項1~3のいずれかに記載の非水系二次電池。
  5.  前記非水溶性重合体が、酸基含有単量体単位、ヒドロキシル基含有単量体単位、エポキシ基含有単量体単位、アミド基含有単量体単位、およびニトリル基含有単量体単位からなる群より選択される少なくとも1種の極性基含有単量体単位を合計で1質量%以上40質量%以下含む、請求項4に記載の非水系二次電池。
  6.  前記非水溶性重合体中の前記極性基含有単量体単位の合計含有割合をXとし、前記重合体A中のニトリル基含有単量体単位の含有割合をYとして、XとYとの比X/Yが0.1以上1.2以下である、請求項5に記載の非水系二次電池。
  7.  前記非水溶性重合体が(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を40質量%以上99質量%以下含む、請求項4~6のいずれかに記載の非水系二次電池。
  8.  前記重合体Bが水溶性重合体のみを含み、
     前記水溶性重合体が、窒素含有単量体単位を含む重合体を含む、請求項1~3のいずれかに記載の非水系二次電池。
  9.  前記非導電性粒子が粒子状重合体を含み、
     前記粒子状重合体のガラス転移温度が200℃超である、請求項1~8のいずれかに記載の非水系二次電池。
  10.  前記重合体A中の1,2-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位および3,4-結合で重合した共役ジエン単量体に由来する構造単位の合計含有割合が30質量%以下である、請求項1~9のいずれかに記載の非水系二次電池。
  11.  前記正極合材層と前記多孔膜とが接する、請求項1~10のいずれかに記載の非水系二次電池。
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