WO2023189245A1 - 電気化学素子機能層用組成物、電気化学素子用積層体及び電気化学素子 - Google Patents

電気化学素子機能層用組成物、電気化学素子用積層体及び電気化学素子 Download PDF

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祐 荻原
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Definitions

  • the present invention relates to a composition for an electrochemical device functional layer, a laminate for an electrochemical device, and an electrochemical device.
  • Electrochemical devices such as lithium ion secondary batteries and electric double layer capacitors are small, lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged, so they are used in a wide range of applications.
  • a lithium ion secondary battery generally includes a positive electrode, a negative electrode, and battery members such as a separator that isolates the positive and negative electrodes and prevents short circuits between the positive and negative electrodes.
  • constituent members are used that are provided with a functional layer such as an adhesive layer for the purpose of improving adhesiveness between constituent members.
  • a functional layer such as an adhesive layer for the purpose of improving adhesiveness between constituent members.
  • an electrode formed by forming an electrode mixture layer on a current collector and further forming a functional layer on an electrode base material, and a separator formed by forming a functional layer on a separator base material are battery members. is used as.
  • further improvements in functional layers have been studied with the aim of further improving the performance of electrochemical devices such as lithium ion secondary batteries.
  • Patent Document 1 a particulate polymer having an average circularity of 0.90 or more and less than 0.99 and a volume average particle diameter of 1.0 ⁇ m or more and 10.0 ⁇ m or less is electrochemically It has been proposed to form a functional layer that can exhibit excellent adhesiveness by incorporating it into a composition for a device functional layer.
  • the functional layer formed using the above-mentioned conventionally known particulate polymers, etc. has the potential to further improve its adhesion after immersion in an electrolytic solution (hereinafter also referred to as "wet adhesion"). There was room.
  • an object of the present invention is to provide a composition for an electrochemical device functional layer that can form a functional layer with excellent wet adhesion. Further, the present invention aims to provide a laminate for an electrochemical device including a functional layer using the composition for an electrochemical device functional layer, and an electrochemical device including this laminate for an electrochemical device. do.
  • the present inventor conducted extensive studies in order to achieve the above object.
  • the present inventor has developed a composition for an electrochemical device functional layer that includes a particulate polymer having a predetermined volume particle diameter D50 and a predetermined particle size distribution (hereinafter sometimes referred to as "particle size distribution ⁇ ").
  • particle size distribution ⁇ a predetermined particle size distribution
  • the present invention aims to advantageously solve the above-mentioned problems, and the present invention provides a composition for an electrochemical element functional layer containing a particulate polymer, the composition comprising a particulate polymer. has a volume particle diameter D50 of 1.0 ⁇ m or more and 10.0 ⁇ m or less, and the proportion of particles in which the particulate polymer has a particle diameter 1.5 times or more the volume particle diameter D50 is
  • the composition for an electrochemical device functional layer has a particle size distribution ⁇ of 0.5% by volume or more and 5.0% by volume or less, based on 100% by volume of the polymer. With such a composition for an electrochemical device functional layer, a functional layer with excellent wet adhesion can be formed.
  • volume particle diameter D50 of a particulate polymer is defined as a particle whose cumulative volume calculated from the small diameter side is 50% in the particle size distribution (volume basis) measured using a particle size distribution measuring device. It means the diameter and can be measured according to the method described in Examples.
  • the particulate polymer has an average circularity of 0.95 or more and 0.99 or less, and the particulate polymer has a circularity of less than 0.95. It is preferable that the circularity distribution has a circularity distribution in which the proportion of particles having the above particle-like polymer is less than 10% on a number basis with respect to the particulate polymer. If the average circularity of the particulate polymer is equal to or higher than the lower limit above, the bonding point between the particulate polymer and a material other than the particulate polymer in the functional layer formed using the electrochemical element functional layer composition.
  • dry adhesion the adhesion before immersion in the electrolytic solution
  • dry adhesion the adhesion before immersion in the electrolytic solution
  • the average circularity of the particulate polymer is below the above upper limit, the state of the particulate polymer will be stabilized in the functional layer, suppressing powder falling off, and improving wet adhesion and dry adhesion. can.
  • the proportion of particles having a circularity of less than 0.95 in the particulate polymer is less than the above upper limit, there will be many bonding points between the particulate polymer and a material other than the particulate polymer in the functional layer, Powder falling is suppressed, and as a result, wet adhesion and dry adhesion can be improved.
  • the average circularity and circularity distribution of a particulate polymer can be measured by the method described in the Examples of this specification.
  • the amount of the particulate polymer eluted into tetrahydrofuran is preferably 5% by mass or more and 50% by mass or less. If the amount of the particulate polymer eluted into tetrahydrofuran is equal to or higher than the above lower limit, the particulate polymer will not be present at the contact surface with the electrochemical element member that is in contact with the functional layer formed using the composition for an electrochemical element functional layer. It deforms appropriately, and as a result, wet adhesion and dry adhesion can be improved.
  • the amount of elution of the particulate polymer into tetrahydrofuran is below the above upper limit, excessive deformation of the particulate polymer is suppressed, and as a result, for example, when a laminate or an electrochemical element including a functional layer is rolled up, It is possible to suppress adhesion (so-called blocking) between the functional layer and the electrochemical element member during storage and transportation in that state. That is, the blocking resistance of the functional layer can be improved. Furthermore, in the electrochemical device, the amount of components of the particulate polymer that may cause an increase in resistance value eluted into the electrolytic solution can be reduced, and as a result, the cycle characteristics of the electrochemical device can be improved. In this specification, "the amount of elution into tetrahydrofuran" of a particulate polymer can be measured using the method described in the Examples of this specification.
  • the particulate polymer includes an aromatic monovinyl monomer unit, an aromatic divinyl monomer unit, a di(meth)acrylate monomer unit, and a di(meth)acrylate monomer unit.
  • the content of the crosslinkable monomer unit is preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, when the total repeating units in the polymer are 100% by mass.
  • the particulate polymer is made of particles containing a polymer containing an aromatic monovinyl monomer unit, wet adhesion and dry adhesion can be improved. If the particulate polymer is made of particles containing a polymer containing the above-mentioned crosslinkable monomer unit, wet adhesion can be improved. Moreover, excessive deformation of the particulate polymer is suppressed, and as a result, the blocking resistance of the functional layer can be improved. Furthermore, in the electrochemical device, the amount of components of the particulate polymer that may cause an increase in resistance value eluted into the electrolyte solution can be reduced, and as a result, the cycle characteristics of the electrochemical device can be improved.
  • the content of the crosslinkable monomer unit is at least the above lower limit, the blocking resistance of the functional layer and the cycle characteristics of the electrochemical device can be improved.
  • the content of the crosslinkable monomer unit is below the above upper limit, the particulate polymer will be appropriately deformed, and as a result, wet adhesion and dry adhesion can be improved.
  • the expression "contains a monomer unit" in a polymer means "a structural unit derived from the monomer is contained in the polymer obtained using the monomer”.
  • the content ratio of monomer units in the polymer can be measured using a nuclear magnetic resonance (NMR) method such as 1 H-NMR.
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • (meth)acrylic means acrylic and/or methacryl.
  • the content ratio of polymerization initiator decomposition products in the particles constituting the particulate polymer is as follows with respect to the total mass of the particles constituting the particulate polymer: It is preferably 20 ppm or less.
  • the content of the decomposed product of the polymerization initiator in the particles is below the above upper limit, the blocking resistance of the functional layer can be improved.
  • the amount of polymerization initiator decomposition products that may cause an increase in resistance value eluted into the electrolytic solution is reduced, and as a result, cycle characteristics can be improved.
  • the "content ratio of polymerization initiator decomposition products" can be measured using a chromatograph. Specifically, it can be measured, for example, using the method described in the Examples of this specification.
  • the composition for an electrochemical device functional layer of the present invention further contains a binder. If the electrochemical element functional layer composition further contains a binder, powder falling off can be suppressed and wet adhesion and dry adhesion can be improved.
  • the binder preferably contains a (meth)acrylic acid ester monomer unit and an acid group-containing monomer unit. If the binder contains a (meth)acrylic acid ester monomer unit and an acid group-containing monomer unit, wet adhesion and dry adhesion can be further improved.
  • the composition for an electrochemical device functional layer of the present invention further contains an amine compound. If the composition for an electrochemical element functional layer further contains an amine compound, it is possible to suppress spoilage and the like of the composition for an electrochemical element functional layer and improve the storage stability of the composition for an electrochemical element functional layer.
  • composition for an electrochemical device functional layer of the present invention further contains non-conductive heat-resistant particles. If the composition for an electrochemical device functional layer further contains non-conductive heat-resistant particles, the heat resistance of the functional layer can be improved.
  • the present invention aims to advantageously solve the above-mentioned problems, and the present invention provides a laminate for an electrochemical device, comprising a base material and a functional layer formed on the base material.
  • the present invention is a laminate for an electrochemical device, in which the functional layer uses the composition for an electrochemical device functional layer. With such a laminate for an electrochemical device, the cycle characteristics of an electrochemical device including the laminate for an electrochemical device can be improved.
  • the present invention aims to advantageously solve the above-mentioned problems, and the present invention is an electrochemical device including the above-mentioned laminate for an electrochemical device.
  • Such an electrochemical element can exhibit excellent cycle characteristics.
  • the present invention it is possible to provide a composition for an electrochemical device functional layer that can form a functional layer with excellent wet adhesion. Further, according to the present invention, it is possible to provide a laminate for an electrochemical device including a functional layer formed using the composition for an electrochemical device functional layer, and an electrochemical device including this laminate for an electrochemical device.
  • the electrochemical device functional layer composition of the present invention (hereinafter also simply referred to as “functional layer composition”) is the electrochemical device laminate (hereinafter also simply referred to as "laminate") of the present invention. ) can be used as a material when forming a functional layer.
  • the laminate for electrochemical devices of the present invention can be used for manufacturing the electrochemical device of the present invention.
  • composition for an electrochemical device functional layer of the present invention contains a predetermined particulate polymer, and may optionally further contain a binder, non-conductive heat-resistant particles, an amine compound, and other components. With such a functional layer composition, a functional layer with excellent wet adhesion can be formed.
  • the functional layer composition of the present invention is usually a slurry composition in which a particulate polymer is dispersed in water as a dispersion medium.
  • the particulate polymer contained in the functional layer composition has a predetermined volume particle diameter D50 and a predetermined particle size distribution ⁇ , as detailed below. It is a polymer having the shape of Note that the particulate polymer may be in the form of particles or in any other shape after the members are bonded together via the functional layer formed using the functional layer composition. . Furthermore, the particulate polymer may be a crystalline polymer, an amorphous polymer, or a mixture thereof.
  • the particulate polymer has a volume particle diameter D50 of 1.0 ⁇ m or more and 10.0 ⁇ m or less. If the volumetric particle diameter D50 of the particulate polymer is equal to or larger than the above lower limit, the particulate polymer will not react with materials other than the particulate polymer on the surface in the thickness direction of the functional layer formed using the functional layer composition. As a result, the functional layer can exhibit excellent wet adhesion and dry adhesion.
  • the volume particle diameter D50 of the particulate polymer is below the above upper limit, in the functional layer formed using the functional layer composition, the bonding point between the particulate polymer and a material other than the particulate polymer is increased, powder falling is suppressed, and as a result, the functional layer can exhibit excellent wet adhesion and dry adhesion.
  • the volume particle diameter D50 of the particulate polymer is preferably 2.0 ⁇ m or more, more preferably 2.3 ⁇ m or more, even more preferably 2.5 ⁇ m or more, and 9.0 ⁇ m or less. is preferable, more preferably 7.0 ⁇ m or less, and still more preferably 6.0 ⁇ m or less.
  • the volume particle diameter D50 of the particulate polymer can be adjusted by the type and amount of metal hydroxide used in preparing the particulate polymer, as well as the method and conditions for preparing the particulate polymer. The details of the metal hydroxide will be described later.
  • the proportion of particles having a particle diameter of 1.5 times or more the volume particle diameter D50 (hereinafter also referred to as "large particles") is 0.5, with the particulate polymer being 100% by volume. It has a particle size distribution ⁇ of vol% or more and 5.0 vol% or less.
  • the proportion of large particles in the particulate polymer is at least the above lower limit, the functional layer can exhibit excellent wet adhesiveness and dry adhesiveness. Although the reason for this is not certain, it is presumed that when the functional layer and the electrode member were bonded together, coarse particles moderately entered into the minute irregularities existing on the surface of the electrode member.
  • the functional layer can exhibit excellent wet adhesiveness and dry adhesiveness.
  • the reason for this is not clear, but when the functional layer and the electrode member are bonded together, particles with a particle diameter less than 1.5 times the volume particle diameter D50 (hereinafter also referred to as "small particles") and the electrode It is presumed that this is because contact with the member could be maintained well without being hindered by large particles.
  • the proportion of large particles in the particulate polymer is preferably 1.0% by volume or more, more preferably 1.5% by volume or more, and preferably 4.5% by volume or less, 4. More preferably, it is 0% by volume or less.
  • the proportion of large particles in the particulate polymer can be adjusted by the type and amount of metal hydroxide used in preparing the particulate polymer, as well as the method and conditions for preparing the particulate polymer.
  • the proportion of particles having a particle diameter of 3.0 times or more the volume particle diameter D50 (hereinafter also referred to as "coarse particles”) is 2.0%, with the particulate polymer being 100% by volume. It is preferable to have a particle size distribution ⁇ that is less than or equal to % by volume. If the proportion of coarse particles in the particulate polymer is below the above upper limit, the small particles in the functional layer will sufficiently contribute to adhesion with the electrode member, and as a result, wet adhesion and dry adhesion can be improved.
  • the proportion of coarse particles in the particulate polymer is more preferably 1.8% by volume or less, even more preferably 1.5% by volume or less, and even more preferably 1.0% by volume or less.
  • the proportion of coarse particles in the particulate polymer is, for example, 0.15% by volume or more, and may be 0.45% by volume or more.
  • the proportion of coarse particles in the particulate polymer can be adjusted by the type and amount of metal hydroxide used in preparing the particulate polymer, as well as the method and conditions for preparing the particulate polymer.
  • the particulate polymer preferably has an average circularity of 0.950 or more, preferably has an average circularity of 0.960 or more, preferably has an average circularity of 0.995 or less, and preferably has an average circularity of 0.995 or less. It is more preferable to have an average circularity of 990 or less. If the average circularity of the particulate polymer is equal to or higher than the above lower limit, the number of bonding points between the particulate polymer and materials other than the particulate polymer will increase in the functional layer formed using the functional layer composition. , powder falling is suppressed, and as a result, wet adhesion and dry adhesion can be improved.
  • the average circularity of the particulate polymer is below the above upper limit, the state of the particulate polymer will be stabilized in the functional layer, suppressing powder falling off, and improving wet adhesion and dry adhesion. can. Note that the average circularity of the particulate polymer can be adjusted by the method and conditions for preparing the particulate polymer.
  • the particulate polymer has a circularity distribution in which the proportion of particles having a circularity of less than 0.95 is less than 10% by number based on the particulate polymer. If the proportion of particles having a circularity of less than 0.95 in the particulate polymer is less than the above upper limit, there will be many bonding points between the particulate polymer and materials other than the particulate polymer in the functional layer, and the powder Falling is suppressed, and as a result, wet adhesion and dry adhesion can be improved.
  • the proportion of particles having a circularity of less than 0.95 in the particulate polymer is more preferably 8% or less, and even more preferably 5% or less.
  • the proportion of particles having a circularity of less than 0.95 in the particulate polymer is, for example, 0.1% or more, may be 0.5% or more, or may be 2% or more. Note that the proportion of particles having a circularity of less than 0.95 in the particulate polymer can be adjusted by the method and conditions for preparing the particulate polymer.
  • the glass transition temperature (Tg) of the particulate polymer is preferably 30°C or higher, more preferably 40°C or higher, even more preferably 55°C or higher, preferably 110°C or lower, more preferably 90°C or lower, even more preferably is below 70°C. If the glass transition temperature of the particulate polymer is equal to or higher than the above lower limit, the blocking resistance of the functional layer can be improved. On the other hand, if the glass transition temperature of the particulate polymer is below the above upper limit, good wet adhesion and dry adhesion of the functional layer can be obtained even when members are pressed and bonded together through the functional layer. Can be done.
  • the amount of particulate polymer eluted into THF is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, even more preferably 15% by mass or more, and even more preferably 20% by mass or more. Even more preferably, it is 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, even more preferably 30% by mass or less, and even more preferably 25% by mass or less. If the amount of elution of the particulate polymer into THF is equal to or higher than the above lower limit, the particulate polymer will be appropriately deformed at the contact surface between the functional layer formed using the functional layer composition and other layers.
  • the amount of elution of the particulate polymer into THF is below the above upper limit, excessive deformation of the particulate polymer is suppressed, and as a result, the blocking resistance of the functional layer can be improved.
  • the amount of components of the particulate polymer that may cause an increase in resistance value eluted into the electrolytic solution can be reduced, and as a result, the cycle characteristics of the electrochemical device can be improved. Note that the amount of elution of the particulate polymer into THF can be adjusted by adjusting the composition of particles constituting the particulate polymer.
  • the polymer contained in the particles constituting the particulate polymer may have at least the volume particle diameter D50 of the particulate polymer and the proportion of large particles within the above range.
  • polymer A may have at least the volume particle diameter D50 of the particulate polymer and the proportion of large particles within the above range.
  • the monomer units of the polymer A include, for example, aromatic monovinyl monomer units, crosslinkable monomer units, (meth)acrylic acid ester monomer units, acid group-containing monomer units, Examples include fluorine atom-containing monomer units.
  • the polymer A contains an aromatic monovinyl monomer unit and a crosslinkable monomer unit. That is, the particulate polymer is preferably composed of particles containing a polymer A containing an aromatic monovinyl monomer unit and a crosslinkable monomer unit. If the particulate polymer is made of particles containing polymer A containing aromatic monovinyl monomer units, wet adhesion and dry adhesion can be improved.
  • aromatic monovinyl monomers that can form aromatic monovinyl monomer units include, without particular limitation, styrene, ⁇ -methylstyrene, butoxystyrene, vinylnaphthalene, etc. Among them, Styrene is preferred. Note that these aromatic monovinyl monomers may be used singly or in combination of two or more in any ratio.
  • the content ratio of the aromatic monovinyl monomer unit in the polymer A is preferably 30% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, when the total repeating units in the polymer A is 100% by mass. , preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, still more preferably 85% by mass or less. If the content of the aromatic monovinyl monomer unit is at least the above lower limit, the elasticity of the particulate polymer will improve, the strength of the resulting functional layer will be ensured, and the adhesion between the functional layer and the base material will be improved. Can be done.
  • the content of the aromatic monovinyl monomer unit is below the above upper limit, the flexibility of the particulate polymer will increase, and the film-forming properties during drying of the functional layer composition will improve. Therefore, the adhesion between the functional layer and the base material can be improved.
  • monomers that can form crosslinkable monomer units include polyfunctional monomers having two or more polymerization-reactive groups in the monomer.
  • polyfunctional monomers include (meth)acrylic acid allyl ester monomers such as allyl methacrylate; aromatic divinyl monomers such as divinylbenzene and divinylnaphthalene; diethylene glycol dimethacrylate and ethylene glycol dimethacrylate.
  • di(meth)acrylic ester monomers such as diethylene glycol diacrylate and 1,3-butylene glycol diacrylate
  • tri(meth)acrylic ester monomers such as trimethylolpropane trimethacrylate and trimethylolpropane triacrylate
  • Examples include ethylenically unsaturated monomers containing epoxy groups such as allyl glycidyl ether and glycidyl methacrylate.
  • divinylbenzene is preferable as the aromatic divinyl monomer
  • ethylene glycol dimethacrylate is preferable as the di(meth)acrylate monomer
  • trimethylolpropane is preferable as the tri(meth)acrylate monomer.
  • Trimethacrylate is preferred, and as the ethylenically unsaturated monomer containing an epoxy group, glycidyl methacrylate is preferred. Note that these crosslinkable monomers may be used alone or in combination of two or more in any ratio.
  • the crosslinkable monomer units include an aromatic divinyl monomer unit, a di(meth)acrylate monomer unit, a tri(meth)acrylate monomer unit, and an ethylene containing an epoxy group. It is preferable that the crosslinkable monomer unit is at least one type of crosslinkable monomer unit selected from the group consisting of sexually unsaturated monomer units. That is, the particulate polymer contains an aromatic divinyl monomer unit, a di(meth)acrylate monomer unit, a tri(meth)acrylate monomer unit, and an ethylenically unsaturated polymer containing an epoxy group.
  • the particles include a polymer A containing at least one crosslinkable monomer unit selected from the group consisting of monomer units. If the particulate polymer is made of particles containing the polymer A containing the above-mentioned crosslinkable monomer unit, wet adhesion can be improved. Moreover, excessive deformation of the particulate polymer is suppressed, and as a result, the blocking resistance of the functional layer can be improved. Furthermore, in the electrochemical device, the amount of components of the particulate polymer that may cause an increase in resistance value eluted into the electrolyte solution can be reduced, and as a result, the cycle characteristics of the electrochemical device can be improved.
  • crosslinkable monomer units can further improve the blocking resistance of the functional layer and the cycle characteristics of the electrochemical device, so aromatic divinyl monomer units, di(meth)acrylic acid ester monomer units, More preferably, it is at least one crosslinkable monomer unit selected from the group consisting of (meth)acrylic acid ester monomer units. Furthermore, since the crosslinkable monomer unit can satisfactorily balance wet adhesion and dry adhesion and the swelling property of the functional layer into the electrolyte, aromatic divinyl monomer units and di(meth)acrylic acid More preferably, it is at least one of ester monomer units.
  • the content of crosslinkable monomer units in polymer A is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass, when the total repeating units in polymer A are 100% by mass.
  • the content is preferably 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, even more preferably 1% by mass or less.
  • the content of the crosslinkable monomer unit is at least the above lower limit, the blocking resistance of the functional layer and the cycle characteristics of the electrochemical device can be improved.
  • the content of the crosslinkable monomer unit is below the above upper limit, the particulate polymer will be moderately distributed at the contact surface between the electrochemical element member and the functional layer formed using the functional layer composition. As a result, wet adhesion and dry adhesion can be improved.
  • (meth)acrylate monomers that can form the (meth)acrylate monomer unit include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, and t-butyl acrylate.
  • butyl acrylate such as acrylate, octyl acrylate such as pentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, acrylic acid alkyl ester such as nonyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, n-tetradecyl acrylate, stearyl acrylate; and methyl Methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, butyl methacrylate such as n-butyl methacrylate and t-butyl methacrylate, octyl methacrylate such as pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, nonyl methacrylate, decyl methacryl
  • n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate and methyl methacrylate are preferred, and 2-ethylhexyl acrylate is more preferred.
  • these (meth)acrylic acid ester monomers may be used individually, and may be used in combination of 2 or more types in arbitrary ratios.
  • the content ratio of (meth)acrylic acid ester monomer units in polymer A is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass, when the total repeating units in polymer A are 100% by mass.
  • the content is preferably 60% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 20% by mass or less. If the content ratio of the (meth)acrylic acid ester monomer unit is equal to or higher than the above lower limit, the glass transition temperature of the particulate polymer will be prevented from decreasing excessively, and the blocking resistance of the resulting functional layer will be improved. can. On the other hand, if the content of the (meth)acrylic acid ester monomer unit is below the above upper limit, good adhesion between the functional layer and the base material can be achieved.
  • (meth)acrylic acid ester monomer includes those listed as the “crosslinking monomer” mentioned above and the “acid group-containing monomer” mentioned below. It does not include those that are.
  • acid group-containing monomers that can form acid group-containing monomer units include monomers having a carboxylic acid group, monomers having a sulfonic acid group, monomers having a phosphoric acid group, and , a monomer having a hydroxyl group.
  • Examples of the monomer having a carboxylic acid group include monocarboxylic acids, dicarboxylic acids, and the like.
  • Examples of monocarboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid.
  • Examples of 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-methylpropanesulfone. acid, 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, and the like.
  • (meth)allyl means allyl and/or methallyl.
  • monomers having a phosphoric acid group include 2-(meth)acryloyloxyethyl phosphate, methyl-2-(meth)acryloyloxyethyl phosphate, and ethyl-(meth)acryloyloxyethyl phosphate.
  • (meth)acryloyl means acryloyl and/or methacryloyl.
  • Examples of the monomer having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, and 2-hydroxypropyl methacrylate.
  • these acid group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more types in any ratio.
  • the content ratio of acid group-containing monomer units in polymer A is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass, when the total repeating units in polymer A are 100% by mass. % or more, more preferably 0.15% by mass or more, preferably 2% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, still more preferably 0.5% by mass or less.
  • fluorine atom-containing monomers that can form fluorine atom-containing monomer units include, but are not particularly limited to, vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, vinyl trifluoride chloride, and fluorine atom-containing monomer units. Examples include vinyl oxide, perfluoroalkyl vinyl ether, and the like. Among them, vinylidene fluoride is preferred. Note that these fluorine atom-containing monomers may be used alone or in combination of two or more in any ratio.
  • the particulate polymer uses vinylidene fluoride as the fluorine atom-containing monomer.
  • a fluorine atom-containing polymer is preferred.
  • examples of the fluorine atom-containing polymer include (i) a homopolymer of vinylidene fluoride, (ii) a copolymer of vinylidene fluoride and another fluorine atom-containing monomer copolymerizable with the vinylidene fluoride.
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVdF-HFP vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer
  • PVdF-HFP vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer
  • Polymer A includes aromatic monovinyl monomer units, crosslinkable monomer units, (meth)acrylic acid ester monomer units, acid group-containing monomer units, and others other than fluorine atom-containing monomer units. may contain monomeric units.
  • other monomer units are not particularly limited, but include, for example, nitrile group-containing monomer units.
  • nitrile group-containing monomers that can form 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, but examples include acrylonitrile; ⁇ -chloroacrylonitrile; Examples include ⁇ -halogenoacrylonitrile such as ⁇ -bromoacrylonitrile; ⁇ -alkyl acrylonitrile such as methacrylonitrile and ⁇ -ethyl acrylonitrile; and the like. Note that these nitrile group-containing monomers may be used singly or in combination of two or more in any ratio.
  • the content of the nitrile group-containing monomer unit in the polymer A is preferably 3% by mass or more, and preferably 4% by mass or more, when the total repeating units in the polymer A are 100% by mass. It is more preferably 6% by mass or more, even more preferably 30% by mass or less, more preferably 27% by mass or less, and even more preferably 25% by mass or less. If the content of the nitrile group-containing monomer unit is at least the above lower limit, the binding force of the particulate polymer can be improved and the peel strength of the functional layer can be increased. On the other hand, if the content of the nitrile group-containing monomer unit is below the above upper limit, the flexibility of the particulate polymer can be improved.
  • the content ratio of other monomer units other than the nitrile group-containing monomer unit in polymer A is preferably 0% by mass or more when the total repeating units in polymer A are 100% by mass. , preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, still more preferably 5% by mass or less. If the content ratio of other monomer units is below the above-mentioned upper limit, it is possible to suppress the stability of the functional layer composition from decreasing.
  • the content of the particulate polymer in the functional layer composition is preferably 5% by mass or more, and preferably 10% by mass or more, based on all components (including the dispersion medium) in the functional layer composition. It is more preferable that the amount is at most 50% by mass, more preferably at most 40% by mass. If the content rate of the particulate polymer in the functional layer composition is at least the above lower limit, wet adhesion and dry adhesion can be improved. On the other hand, if the content of the particulate polymer in the functional layer composition is below the above upper limit, the storage stability of the functional layer composition can be improved.
  • the content ratio of the particulate polymer in the composition for a functional layer is the same as that of the particulate polymer, the binder and the non-conductive heat-resistant particles. It is preferably 1% by mass or more and 12% by mass or less based on the total amount (100% by mass) of heat-resistant particles.
  • Particles containing polymer A can be prepared by polymerizing a monomer composition containing the above-mentioned monomers in an aqueous solvent such as water.
  • the proportion of each monomer in the monomer composition is usually the same as the proportion of each monomer unit in Polymer A.
  • the polymerization mode is not particularly limited, and any method such as a suspension polymerization method, an emulsion polymerization aggregation method, and a pulverization method can be used. Among these, suspension polymerization and emulsion polymerization aggregation are preferred, and suspension polymerization is more preferred, from the viewpoint of ease of adjusting the volume particle diameter D50 and particle size distribution ⁇ of the particulate polymer. Further, as the polymerization reaction, any reaction such as radical polymerization or living radical polymerization can be used.
  • the monomer composition used to prepare particles containing polymer A includes a chain transfer agent, a polymerization modifier, a polymerization reaction retarder, a reactive fluidizing agent, a filler, a flame retardant, an antiaging agent, and a coloring agent.
  • Other compounding agents such as additives can be added in arbitrary amounts.
  • the monomer composition is dispersed in water, a polymerization initiator is added, and then droplets of the monomer composition are formed.
  • the droplets can be formed, for example, by shearing and stirring water containing the monomer composition using a dispersing machine such as an emulsifying dispersing machine.
  • the rotation speed of the dispersion machine is preferably more than 8000 rpm, more preferably 9500 rpm or more, even more preferably 11000 rpm or more, and preferably less than 15000 rpm.
  • the speed is preferably 14,000 rpm or less, more preferably 13,000 rpm or less. If the rotation speed of the disperser is within the above range, the volume particle diameter D50 and the ratio of the particle size distribution ⁇ of the particulate polymer can be easily adjusted.
  • the stirring speed of the disperser is preferably 21 m/s or more, more preferably 25 m/s or more, even more preferably 29 m/s or more, It is preferably 40 m/s or less, more preferably 37 m/s or less, even more preferably 35 m/s or less. If the stirring speed of the disperser is within the above range, the volume particle diameter D50 and the ratio of particle size distribution ⁇ of the particulate polymer can be easily adjusted.
  • “stirring speed” means the peripheral speed of the outer peripheral portion formed when the dispersing teeth, stirring blades, etc. rotate.
  • polymerization initiator examples include oil-soluble polymerization initiators such as t-butylperoxy-2-ethylhexanoate and azobisisobutyronitrile.
  • the polymerization initiator may be added after the monomer composition is dispersed in water but before forming droplets, or may be added to the monomer composition before being dispersed in water.
  • a water-soluble polymerization initiator such as potassium persulfate can be used as the polymerization initiator.
  • a dispersion stabilizer to water to form droplets of the monomer composition.
  • a metal hydroxide such as magnesium hydroxide, sodium dodecylbenzenesulfonate, etc.
  • the dispersion stabilizer may be added, for example, in the form of a colloidal dispersion in which the dispersion stabilizer is dispersed in water.
  • the water containing the formed droplets is heated to start polymerization, thereby forming particles containing polymer A in the water. be done.
  • the polymerization reaction temperature is preferably 50°C or more and 95°C or less.
  • the reaction time of polymerization is preferably 1 hour or more, preferably 10 hours or less, more preferably 8 hours or less, and even more preferably 6 hours or less.
  • the particles constituting the particulate polymer may contain a decomposed product of the polymerization initiator used in the polymerization of Polymer A (hereinafter also simply referred to as "polymerization initiator decomposed product").
  • the polymerization initiator decomposition products include, in addition to the decomposition products that may exist immediately after the polymerization reaction, products after post-treatments such as decarboxylation treatment and denitrification treatment.
  • examples of the polymerization initiator decomposition product include heptyl-t-butyl ether.
  • examples of the decomposed product of the polymerization initiator include tetramethylsuccinitrile, 2-cyanopropane, and the like.
  • examples of decomposed products of the polymerization initiator include sulfate ions (potassium sulfate).
  • the content ratio of polymerization initiator decomposition products in the particles constituting the particulate polymer is preferably 20 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, and 5 ppm or less based on the total mass of the particles. More preferably, it is 0 ppm, and particularly preferably 0 ppm.
  • the content of the decomposed product of the polymerization initiator in the particles is below the above upper limit, the blocking resistance of the functional layer can be improved.
  • the amount of polymerization initiator decomposition products that may cause an increase in resistance value eluted into the electrolytic solution is reduced, and as a result, cycle characteristics can be improved. Note that the content ratio of the decomposed product of the polymerization initiator in the particles can be adjusted by the purification method, purification conditions, etc. when preparing the particulate polymer.
  • the composition for a functional layer of the present invention further contains a binder. If the functional layer composition further contains a binder, powder falling-off can be suppressed and wet adhesion and dry adhesion can be improved.
  • the shape of the binder may be particulate or non-particulate; however, from the viewpoint of satisfactorily suppressing powder fall-off, the shape of the binder is preferably particulate.
  • the binding material may be in the form of particles or any other shape after the members are bonded to each other via the functional layer formed using the composition for functional layer.
  • the binder is not particularly limited, and includes known polymers that are water-insoluble and dispersible in a dispersion medium such as water, such as a binder resin such as a thermoplastic elastomer.
  • a binder resin such as a thermoplastic elastomer.
  • thermoplastic elastomer conjugated diene polymers and acrylic polymers (ACL) are preferred. Note that these binders may be used alone or in combination of two or more in any ratio.
  • the acrylic polymer refers to a polymer containing (meth)acrylic acid ester monomer units.
  • the acrylic polymer is not particularly limited, and may contain, for example, the above-mentioned crosslinkable monomer units, acid group-containing monomer units, etc. in addition to the (meth)acrylic acid ester monomer unit. You can.
  • the acrylic polymer preferably contains a (meth)acrylic acid ester monomer unit and an acid group-containing monomer unit because it can improve wet adhesion and dry adhesion.
  • the (meth)acrylic acid ester monomer unit, the crosslinkable monomer unit, and the acid group-containing monomer unit have been described above, their explanation will be omitted below.
  • the proportion of (meth)acrylic acid ester monomer units in the acrylic polymer is preferably 50% by mass or more, more preferably is 55% by mass or more, more preferably 58% by mass or more, preferably 98% by mass or less, more preferably 97% by mass or less, still more preferably 96% by mass or less. If the ratio of the (meth)acrylic acid ester monomer unit is at least the above-mentioned lower limit, wet adhesiveness and dry adhesiveness can be further improved. On the other hand, if the proportion of the (meth)acrylic acid ester monomer unit is below the above upper limit, the blocking resistance of the functional layer and the cycle characteristics of the electrochemical device can be improved.
  • the proportion of acid group-containing monomer units in the acrylic polymer is preferably 0.1% by mass or more, more preferably The content is 0.3% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less.
  • the proportion of the acid group-containing monomer unit is at least the above-mentioned lower limit, the dispersibility of the binder in the functional layer composition and the functional layer can be improved, and wet adhesion and dry adhesion can be further improved.
  • the proportion of the acid group-containing monomer unit is below the above upper limit, the residual moisture content of the functional layer can be reduced, and the blocking resistance of the functional layer and the cycle characteristics of the electrochemical device can be improved.
  • the proportion of crosslinkable monomer units in the acrylic polymer is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass, when the total repeating units in the polymer constituting the binder are 100% by mass. 0% by mass or more, preferably 3.0% by mass or less, more preferably 2.5% by mass or less.
  • the proportion of the crosslinkable monomer unit is at least the above lower limit, the blocking resistance of the functional layer and the cycle characteristics of the electrochemical device can be improved.
  • the proportion of the crosslinkable monomer unit is below the above upper limit, wet adhesion and dry adhesion can be further improved.
  • the acrylic polymer may also contain other monomer units.
  • Other monomers that can form other monomer units that can be included in the acrylic polymer include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1 , 3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene and other conjugated diene monomers; the above-mentioned aromatic monovinyl monomers; the above-mentioned acrylonitrile and other nitrile group-containing monomers; olefin monomers such as ethylene and propylene.
  • Monomers containing halogen atoms such as vinyl chloride and vinylidene chloride; Vinyl ester monomers such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, and vinyl benzoate; Vinyl ether monomers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, etc. vinyl ketone monomers such as methyl vinyl ketone, ethyl vinyl ketone, butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone, and isopropenyl vinyl ketone; and heterocycle-containing vinyl compound monomers such as N-vinylpyrrolidone, vinylpyridine, and vinylimidazole. Examples include mercury. Among these, acrylonitrile is preferred as the other monomer. Note that these other monomers may be used alone or in combination of two or more in any ratio. Moreover, the content ratio of other monomer units in the acrylic polymer may be adjusted as appropriate.
  • the proportion of other monomer units in the acrylic polymer is preferably less than 30% by mass, and 15% by mass when the total repeating units in the polymer constituting the binder are 100% by mass. It is more preferably less than 10% by mass, and still more preferably 10% by mass or less.
  • the conjugated diene polymer refers to a polymer containing conjugated diene monomer units.
  • Specific examples of the conjugated diene polymer include, without particular limitation, copolymers containing aromatic monovinyl monomer units and conjugated diene monomer units, such as styrene-butadiene copolymer (SBR). , butadiene rubber (BR), acrylic rubber (NBR) (a copolymer containing an acrylonitrile unit and a butadiene unit), and hydrides thereof.
  • SBR styrene-butadiene copolymer
  • BR butadiene rubber
  • NBR acrylic rubber
  • the proportion of conjugated diene monomer units in the conjugated diene polymer is preferably 15% by mass or more, more preferably 30% by mass, when the total repeating units in the polymer constituting the binder are 100% by mass. % or more, preferably 80% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, still more preferably 40% by mass or less.
  • the proportion of aromatic monovinyl monomer units in the conjugated diene polymer is preferably 15% by mass or more, more preferably 35% by mass, when the total repeating units in the polymer constituting the binder are 100% by mass. It is at least 55% by mass, more preferably at least 55% by mass, and preferably at most 80% by mass, more preferably at most 70% by mass.
  • the conjugated diene polymer may contain other monomer units.
  • Other monomers that can form other monomer units that can be included in the conjugated diene polymer include the above-mentioned acid group-containing monomers; the above-mentioned nitrile group-containing monomers; Can be mentioned. Note that these other monomers may be used alone or in combination of two or more in any ratio. Moreover, the content ratio of other monomer units in the conjugated diene polymer may be adjusted as appropriate.
  • the glass transition temperature (Tg) of the binder is preferably -100°C or higher, more preferably -90°C or higher, even more preferably -80°C or higher, preferably lower than 30°C, more preferably 20°C or lower, More preferably, the temperature is 15°C or lower. If the glass transition temperature of the binder is equal to or higher than the above lower limit, wet adhesion and dry adhesion can be further improved. Moreover, the blocking resistance of the functional layer can be improved. On the other hand, if the glass transition temperature of the binder is below the above upper limit, the flexibility of the functional layer can be further improved.
  • volume particle diameter D50 of binder is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 0.2 ⁇ m or more, preferably 0.8 ⁇ m or less, and more preferably 0.5 ⁇ m or less. preferable. If the volume particle diameter D50 of the binder is equal to or larger than the above lower limit, it is possible to further suppress a decrease in the ionic conductivity in the functional layer and improve the electrochemical properties (especially output properties) of the electrochemical element. On the other hand, if the volume particle diameter D50 of the binder is below the above upper limit, wet adhesiveness and dry adhesiveness can be further improved.
  • the volume particle diameter D50 of the binder is the particle diameter at which the cumulative volume calculated from the small diameter side is 50% in the particle size distribution (volume basis) obtained by measurement by laser diffraction method. and can be measured according to the methods described in the Examples herein.
  • the content of the binder in the functional layer composition is preferably 20 parts by mass or more, more preferably 40 parts by mass or more, even more preferably 50 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the particulate polymer. is 80 parts by mass or less, more preferably 70 parts by mass or less, still more preferably 60 parts by mass or less.
  • the content of the binder is equal to or higher than the above lower limit, powder falling is suppressed, and as a result, wet adhesion and dry adhesion can be further improved.
  • the content of the binder is below the above upper limit, it is possible to suppress the ionic conductivity of the functional layer from decreasing and the output characteristics of the resulting electrochemical device from decreasing.
  • the content of the binder in the functional layer composition is preferably 0.1 parts by mass or more per 100 parts by mass of the non-conductive heat-resistant particles. , more preferably 0.2 parts by mass or more, still more preferably 0.5 parts by mass or more, even more preferably 3 parts by mass or more, preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, even more preferably It is 10 parts by mass or less.
  • the content of the binder is equal to or higher than the above lower limit, powder falling is suppressed, and as a result, wet adhesiveness and dry adhesiveness can be further improved.
  • the content of the binder is equal to or less than the above upper limit, it is possible to suppress the ionic conductivity of the functional layer from decreasing and to suppress the output characteristics of the resulting electrochemical device from decreasing.
  • the binder is not particularly limited, and can be prepared, for example, by polymerizing a monomer composition containing the above-mentioned monomers in an aqueous solvent such as water.
  • the proportion of each monomer in the monomer composition is usually the same as the proportion of each monomer unit in the binder.
  • the polymerization method and polymerization reaction are not particularly limited, and, for example, the polymerization method and polymerization reaction mentioned in the above-mentioned method for polymerizing particulate polymers can be used.
  • Non-conductive heat-resistant particles it is preferable that the composition for a functional layer of the present invention further includes non-conductive heat-resistant particles (hereinafter also referred to as "heat-resistant particles"). If the functional layer composition further contains heat-resistant particles, the heat resistance of the functional layer can be improved.
  • non-conductive heat-resistant particles means non-conductive conductive fine particles with a heat-resistant temperature of 200°C or higher
  • heat-resistant temperature refers to substantial physical changes such as thermal deformation. It means the temperature that does not cause
  • the heat-resistant particles are not particularly limited as long as they have a heat resistance temperature of 200° C. or higher, are electrochemically stable, and have electrical insulation properties, but inorganic particles are preferred. Since inorganic particles have a relatively high specific gravity, for example, when a functional layer composition containing inorganic particles is coated on a base material to form a functional layer, the particulate form is larger than that of the inorganic particles on the surface in the thickness direction of the functional layer. The polymer is more likely to protrude, and as a result, wet adhesion and dry adhesion can be improved.
  • the material for the inorganic particles is preferably one that exists stably in the environment in which the electrochemical element is used and is electrochemically stable, such as aluminum oxide (alumina), aluminum oxide hydrate (boehmite), etc. (AlOOH)), gibbsite (Al(OH 3 )), silicon oxide, magnesium oxide (magnesia), magnesium hydroxide, calcium oxide, titanium oxide (titania), barium titanate (BaTiO 3 ), zirconium oxide (ZrO), Oxide particles such as alumina-silica composite oxide; Nitride particles such as aluminum nitride and boron nitride; Covalent crystal particles such as silicon and diamond; Hardly soluble ionic crystals such as barium sulfate, calcium fluoride, and barium fluoride Particles; clay fine particles such as talc and montmorillonite; and the like.
  • aluminum oxide alumina
  • aluminum oxide hydrate aluminum oxide hydrate
  • gibbsite Al(OH 3 )
  • aluminum oxide aluminum oxide hydrate (boehmite), magnesium hydroxide, and barium sulfate are more preferred, and aluminum oxide is even more preferred.
  • these particles may be subjected to element substitution, surface treatment, solid solution formation, etc., as necessary. Note that these inorganic particles may be used alone or in combination of two or more in any ratio.
  • the volume particle diameter D50 of the heat-resistant particles is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 0.2 ⁇ m or more, even more preferably 0.25 ⁇ m or more, preferably 1.5 ⁇ m or less, more preferably 1.0 ⁇ m or less, and Preferably it is 0.8 ⁇ m or less. If the volume particle diameter D50 of the heat-resistant particles is equal to or larger than the above-mentioned lower limit, the heat-resistant particles will be densely packed into the functional layer. Therefore, the decrease in ion conductivity in the functional layer can be further suppressed, and the electrochemical properties (especially output properties) of the electrochemical element can be improved.
  • the volume particle diameter D50 of the heat-resistant particles means a particle diameter at which the cumulative volume calculated from the small diameter side is 50% in the particle size distribution (volume basis) obtained by measurement by laser diffraction method, It can be measured according to the method described in Examples.
  • the volume ratio of the particulate polymer to the heat-resistant particles in the functional layer composition is preferably 5/95 or more, and preferably 20/80 or more. preferably 25/75 or more, even more preferably 30/70 or more, preferably 45/55 or less, more preferably 40/60 or less, 35/65 or less It is more preferable that If the volume ratio of the particulate polymer to the heat-resistant particles is within the above range, the functional layer will have a good balance between heat resistance and adhesiveness.
  • the mass ratio of the shaped polymer to the heat-resistant particles in the functional layer composition is preferably 1/99 or more, and preferably 6/94 or more. is more preferable, more preferably 9/91 or more, preferably 51/49 or less, more preferably 42/58 or less, even more preferably 36/64 or less. If the mass ratio of the particulate polymer to the heat-resistant particles is within the above range, the functional layer will have a better balance between heat resistance and adhesiveness.
  • the functional layer composition of the present invention further contains an amine compound. If the composition for a functional layer further contains an amine compound, the storage stability of the composition for a functional layer can be improved by suppressing spoilage of the composition for a functional layer.
  • the amine compound is not particularly limited, and examples thereof include hydroxylamine sulfate, diethylhydroxylamine, dimethylhydroxylamine, dipropylhydroxylamine, isopropylhydroxylamine, and isothiazoline compounds.
  • isothiazoline compounds are preferred because they can further improve the storage stability of the functional layer composition.
  • examples of the isothiazoline compound include 1,2-benzo-4-isothiazolin-3-one, 2-methyl-4-isothiazolin-3-one, and the like. These amine compounds may be used alone or in combination of two or more in any ratio.
  • the content of the amine compound is preferably 0.3 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, and preferably 2 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass, per 100 parts by mass of the particulate polymer. It is as follows.
  • the functional layer composition may contain any other components in addition to the particulate polymer, the binder, the non-conductive heat-resistant particles, and the amine compound.
  • Other components are not particularly limited as long as they do not affect the electrochemical reaction in the electrochemical element, and include known additives such as dispersants, viscosity modifiers, and wetting agents. These other components may be used alone or in combination of two or more.
  • the method for preparing the composition for the functional layer is not particularly limited.
  • the particulate polymer described above, water as a dispersion medium, a binder used as necessary, heat-resistant particles, and an amine can be prepared by mixing the compound and other ingredients.
  • a particulate polymer or a binder is prepared by polymerizing a monomer composition in an aqueous solvent, the particulate polymer or binder can be directly mixed with other components in the state of an aqueous dispersion. May be mixed with
  • water in the aqueous dispersion may be used as a dispersion medium.
  • the method of mixing the above-mentioned components is not particularly limited, but in order to efficiently disperse each component, it is preferable to perform the mixing using a disperser as a mixing device.
  • the dispersing machine is preferably a device that can uniformly disperse and mix the above components. Examples of the dispersing machine include a ball mill, a sand mill, a pigment dispersing machine, a crusher, an ultrasonic dispersing machine, a homogenizer, and a planetary mixer.
  • the laminate for an electrochemical device of the present invention includes a base material and a functional layer formed on the base material, and the functional layer is formed using the composition for a functional layer of the present invention. Since the functional layer composition of the present invention can form a functional layer with excellent wet adhesion, a laminate including a functional layer using the composition improves the cycle characteristics of an electrochemical device including such a laminate. can.
  • the base material is not particularly limited, and for example, when a functional layer is used as a member that constitutes a part of a separator, a separator base material can be used as the base material, and a separator base material that constitutes a part of an electrode can be used as the base material.
  • a functional layer As a member, an electrode base material formed by forming an electrode mixture layer on a current collector can be used as the base material.
  • the laminate obtained by forming a functional layer on a base material using the composition for a functional layer For example, a functional layer is formed on a separator base material, etc., and then electrochemically used as a separator, etc. It may be used as an element member, or a functional layer may be formed on an electrode base material and used as an electrode as it is.
  • the separator base material forming the functional layer is not particularly limited, and for example, those described in JP-A-2012-204303 can be used. Among these, polyolefin-based ( A microporous membrane made of a resin such as polyethylene, polypropylene, polybutene, or polyvinyl chloride is preferred. Note that the separator base material may include, as a part thereof, any layer other than the functional layer that can exhibit the intended function.
  • the electrode base material (positive electrode base material and negative electrode base material) forming the functional layer is not particularly limited, but includes an electrode base material in which an electrode mixture layer is formed on a current collector.
  • the current collector the components in the electrode composite layer (for example, the electrode active material (positive electrode active material, negative electrode active material) and the binder for the electrode composite layer (the binder for the positive electrode composite layer, the negative electrode composite material),
  • the electrode base material may include, as a part thereof, any layer having an intended function other than the functional layer.
  • the functional layer can be formed on the above-mentioned base material using the functional layer composition of the present invention.
  • the functional layer contains at least the particulate polymer described above, a binder used as necessary, heat-resistant particles, an amine compound, and other components.
  • each component contained in the functional layer was contained in the above-mentioned composition for functional layer, and the preferred abundance ratio of each component is determined based on the proportion of each component in the composition for functional layer. The same as the preferred abundance ratio.
  • the method of forming a functional layer on a base material using a composition for a functional layer is not particularly limited, and for example, 1) A method in which the functional layer composition is applied to the surface of the above-mentioned base material and then dried 2) A method in which the above-mentioned base material is immersed in the functional layer composition and then dried 3) Functional layer composition
  • An example of this method is to apply the above-described functional layer onto a release substrate, dry it to form a functional layer, and transfer the obtained functional layer onto the surface of the above-mentioned substrate.
  • the functional layer may be formed only on one side of the base material, or may be formed on both sides of the base material.
  • the mold release base material is not particularly limited, and any known mold release base material can be used.
  • method 1) above is preferable because it allows easy control of the thickness of the functional layer.
  • the method 1) above includes, for example, a step of applying a composition for a functional layer onto a base material (coating step), and a step of drying the composition for a functional layer coated on the base material to form a functional layer. (functional layer formation step) may be included.
  • the method for drying the functional layer composition on the base material is not particularly limited, and any known method can be used, such as drying with warm air, hot air, low humidity air, vacuum drying, infrared rays, etc.
  • drying methods include irradiation with electron beams and electron beams. Drying conditions are not particularly limited, but the drying temperature is preferably 50°C or more and 150°C or less, and the drying time is preferably 1 minute or more and 30 minutes or less.
  • the functional layer formed on the base material is suitable as a single layer that simultaneously functions as a heat-resistant layer that increases the heat resistance of the base material and as an adhesive layer that firmly adheres components to each other. It can be used for.
  • the base material including the functional layer formed using the functional layer composition as described above that is, the laminate of the present invention, has a shorter length than the conventional base material including the heat-resistant layer and the adhesive layer.
  • Productivity is high because it can be manufactured with a small number of man-hours and time.
  • a plurality of heat-resistant particles are usually arranged so as to be stacked in the thickness direction of the functional layer.
  • the thickness of the layer formed by stacking heat-resistant particles in the thickness direction of the functional layer (hereinafter also referred to as "heat-resistant particle layer”) is preferably 0.5 ⁇ m or more, more preferably 0.8 ⁇ m or more, and even more preferably 1 ⁇ m. or more, preferably 6 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, even more preferably 4 ⁇ m or less. If the thickness of the heat-resistant particle layer is at least the above-mentioned lower limit, the heat resistance of the functional layer will be extremely good.
  • the thickness of the heat-resistant particle layer is equal to or less than the above upper limit, the ion diffusivity of the functional layer can be ensured, and the electrochemical characteristics (especially output characteristics) of the electrochemical element can be further sufficiently improved.
  • the thickness of a heat-resistant particle layer can be measured using the method described in the Example of this specification.
  • volume particle diameter D50 of particulate polymer to thickness of heat-resistant particle layer is preferably 1.05 or more, more preferably 1.2. Above, it is more preferably 1.5 or more, preferably 5.0 or less, more preferably 4.5 or less, still more preferably 4.0 or less.
  • the ratio of the volume particle diameter D50 of the particulate polymer to the thickness of the heat-resistant particle layer is at least the above lower limit, the particulate polymer will more easily protrude from the surface of the heat-resistant particles on the surface of the functional layer in the thickness direction. , even better wet adhesion and dry adhesion can be exhibited.
  • the ratio of the volumetric particle diameter D50 of the particulate polymer to the thickness of the heat-resistant particle layer is below the above upper limit, the particulate polymer is further prevented from falling off when applying the functional layer composition to the base material. It is possible to suppress this and form a more uniform functional layer.
  • the thickness of the functional layer formed on the base material (hereinafter also referred to as "maximum thickness of the functional layer”) is preferably 1.0 ⁇ m or more, more preferably 1.5 ⁇ m or more, even more preferably 2.0 ⁇ m or more, It is particularly preferably 2.5 ⁇ m or more, most preferably 5.0 ⁇ m or more, preferably 10.0 ⁇ m or less, more preferably 9.0 ⁇ m or less, and still more preferably 8.0 ⁇ m or less. If the maximum thickness of the functional layer is at least the above lower limit, the heat resistance of the functional layer will be extremely good.
  • the maximum thickness of the functional layer is equal to or less than the above upper limit, the ion diffusivity of the functional layer can be ensured, and the electrochemical characteristics (especially output characteristics) of the electrochemical element can be further sufficiently improved.
  • the "maximum thickness of the functional layer” can be measured using, for example, a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
  • the electrochemical device of the present invention includes the laminate of the present invention. Such an electrochemical element can exhibit excellent cycle characteristics.
  • the electrochemical device of the present invention only needs to include at least the laminate of the present invention, and therefore may include components other than the laminate of the present invention as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. .
  • the electrochemical device of the present invention is not particularly limited, and is, for example, a lithium ion secondary battery or an electric double layer capacitor, preferably a lithium ion secondary battery.
  • a lithium ion secondary battery according to the present invention includes the above-described laminate of the present invention. More specifically, the lithium ion secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, a separator with a functional layer (laminate of the present invention) in which the functional layer is formed on a separator base material, and an electrolyte. It is.
  • the functional layer may be formed on only one side of the separator base material, or may be formed on both sides of the separator base material. In addition, in the following example, the functional layer is formed on the separator base material, but the functional layer may be formed on the electrode base material.
  • the positive electrode and the separator base material and/or the negative electrode and the separator base material are firmly adhered to each other in the electrolytic solution by the functional layer. Therefore, the expansion of the distance between the plates of the electrodes due to repeated charging and discharging is also suppressed, resulting in good battery characteristics such as cycle characteristics. Furthermore, in this lithium ion secondary battery, the functional layer improves the heat resistance of the separator base material. Furthermore, this lithium ion secondary battery can be manufactured with high productivity by shortening the time required to manufacture the separator, compared to the case where a conventional separator including a heat-resistant layer and an adhesive layer is used.
  • positive electrode negative electrode
  • electrolytic solution known positive electrodes, negative electrodes, and electrolytic solutions used in lithium ion secondary batteries can be used.
  • Electrodes positive electrode and negative electrode
  • an electrode formed by forming an electrode mixture layer on a current collector can be used.
  • the current collector one made of metal materials such as iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, and platinum can be used.
  • a current collector made of copper it is preferable to use as the current collector for the negative electrode.
  • the current collector for the positive electrode it is preferable to use a current collector made of aluminum.
  • the electrode mixture layer a layer containing an electrode active material and a binder can be used as the electrode mixture layer.
  • a separator with a functional layer can be produced, for example, by forming a functional layer on a separator base material using the method for forming a functional layer described above.
  • the separator base material is not particularly limited, and for example, those described in JP-A-2012-204303 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 in a lithium ion secondary battery.
  • lithium salts include LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi. , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, and the like.
  • LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li are preferred because they are easily soluble in solvents and exhibit a high degree of dissociation.
  • one type of electrolyte may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the lithium ion conductivity tends to increase as a supporting electrolyte with a higher degree of dissociation is used, so the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of supporting electrolyte.
  • the organic solvent used in the electrolyte is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte, but for example, in lithium ion secondary batteries, dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC) are used. , propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), methyl ethyl carbonate (ethyl methyl carbonate (EMC)), carbonates such as vinylene carbonate; esters such as ⁇ -butyrolactone, methyl formate; 1,2-dimethoxyethane, Ethers such as tetrahydrofuran; sulfur-containing compounds such as sulfolane and dimethyl sulfoxide; and the like are preferably used.
  • DMC dimethyl carbonate
  • EC ethylene carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • PC propylene carbonate
  • BC butylene carbonate
  • EMC methyl ethyl carbonate
  • carbonates such as vinylene carbon
  • a mixture of these organic solvents may be used.
  • carbonates are preferred because they have a high dielectric constant and a wide stable potential range.
  • the lower the viscosity of the organic solvent used the higher the lithium ion conductivity tends to be, so the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of organic solvent.
  • concentration of the electrolyte in the electrolytic solution can be adjusted as appropriate.
  • known additives may be added to the electrolyte.
  • the lithium ion secondary battery as an electrochemical device of the present invention can be produced, for example, by stacking the above-mentioned positive electrode and negative electrode via a separator with a functional layer (the laminate of the present invention), and winding this as necessary. It can be manufactured by folding it, etc., placing it in a battery container, injecting an electrolyte into the battery container, and sealing it.
  • an expanded metal, a fuse, an overcurrent prevention element such as a PTC element, a lead plate, etc. may be placed in the battery container as necessary to prevent pressure increase inside the battery and overcharging and discharging.
  • the shape of the battery may be, for example, a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a square shape, a flat shape, or the like.
  • the circularity and circularity distribution, the amount of elution of the particulate polymer into THF, the content of polymerization initiator decomposition products in the particles, the thickness of the heat-resistant particle layer, and the volume ratio of the particulate polymer to the heat-resistant particles are as follows: It was measured by the following method. In addition, wet adhesion, dry adhesion, blocking resistance of the functional layer, and cycle characteristics of the secondary battery were measured and evaluated by the following methods.
  • EXSTAR DSC6220 manufactured by SII Nanotechnology
  • ⁇ Volume particle diameter D50 and particle size distribution ⁇ of particulate polymer> Particulate polymers prepared in Examples and Comparative Examples were used as measurement samples. An amount equivalent to 0.1 g of the measurement sample was weighed, taken into a beaker, and 0.1 mL of an aqueous alkylbenzenesulfonic acid solution (manufactured by Fujifilm, "Drywell”) was added as a dispersant. Furthermore, 10 to 30 mL of a diluent (manufactured by Beckman Coulter, "Isoton II”) was added to the above beaker, and the mixture was dispersed for 3 minutes using a 20 W (Watt) ultrasonic disperser.
  • a diluent manufactured by Beckman Coulter, "Isoton II
  • the particle size measuring device manufactured by Beckman Coulter, "Multisizer" under the following conditions: aperture diameter: 20 ⁇ m, medium: Isoton II, number of particles measured: 100,000.
  • the particle diameter D50 at which the cumulative volume calculated from the small diameter side is 50% was defined as the volume particle diameter D50 of the particulate polymer.
  • the value of volume particle diameter D50 calculates the value of volume particle diameter D50 ⁇ 1.5, and assuming that the particulate polymer is 100% by volume, the particle size has a particle diameter equal to or larger than the value of volume particle diameter D50 ⁇ 1.5.
  • the proportion of particles was determined. Furthermore, from the value of the volume particle diameter D50, the value of the volume particle diameter D50 x 3.0 is calculated, and the particulate polymer has a particle diameter equal to or larger than the value of the volume particle diameter D50 x 3.0, assuming that the particulate polymer is 100% by volume. The proportion of particles (proportion of coarse particles) was determined.
  • volume particle diameter D50 of binder The volume particle diameter D50 of the binder prepared in the example was measured by a laser diffraction method. Specifically, an aqueous dispersion solution (adjusted to a solid content concentration of 0.1% by mass) containing the prepared binder was used as a sample. Then, measurement was performed using a laser diffraction particle size distribution measuring device (manufactured by Beckman Coulter, "LS-230"). In the particle size distribution (volume basis) of the binder obtained in the measurement, the particle diameter D50 at which the cumulative volume calculated from the small diameter side is 50% was defined as the volumetric particle diameter D50 of the binder.
  • volume particle diameter D50 of heat-resistant particles The volume particle diameter D50 of the heat-resistant particles used in Examples and Comparative Examples was measured by a laser diffraction method. Specifically, in the particle size distribution (volume basis) of heat-resistant particles obtained by measurement using a laser diffraction method, the particle diameter (D50) at which the cumulative volume calculated from the small diameter side is 50% is defined as the volume particle diameter of the heat-resistant particles. It was set as D50.
  • Circularity Perimeter of a circle equal to the projected area of the particulate polymer / Perimeter of the projected image of the particulate polymer ... (I)
  • the number-based ratio of particles having a circularity of less than 0.95 was determined for the particulate polymer.
  • ⁇ Amount of elution of particulate polymer into THF> The aqueous dispersions of particulate polymers prepared in Examples and Comparative Examples were filtered using filter paper No. 1 for quantitative analysis. 5B (manufactured by Advantech), the obtained solid content was placed in a container of a dryer, and dried at 40° C. for 48 hours to obtain a dried particulate polymer. About 0.2 g of the obtained powder was pressed at 200° C. and 5 MPa for 2 minutes to obtain a film. Thereafter, the dried film was cut into 3 to 5 mm square pieces, and approximately 1 g was accurately weighed. Let w0 be the mass of the film piece obtained by cutting.
  • ⁇ Content of polymerization initiator decomposition products in particles> The aqueous dispersions of particulate polymers prepared in Examples and Comparative Examples were filtered using filter paper No. 1 for quantitative analysis. 5B (manufactured by Advantech), the obtained solid content was placed in a container of a dryer, and dried at 40° C. for 48 hours to obtain a dried particulate polymer. Approximately 1.0 g of the obtained powder was mixed with 5 g of acetone and allowed to stand at room temperature (25° C.) for 15 hours to extract the polymerization initiator decomposition product into acetone. Thereafter, the acetone containing the decomposed product of the polymerization initiator was filtered through a 0.45 ⁇ m PTFE filter.
  • Example 6 the content ratio of polymerization initiator decomposition products was determined by the following method. Specifically, the aqueous dispersion of the particulate polymer prepared in Example 6 was filtered using quantitative analysis filter paper No. 5B (manufactured by Advantech), the obtained solid content was placed in a container of a dryer, and dried at 40° C. for 48 hours to obtain a dried particulate polymer. Approximately 1.0 g of the obtained powder was mixed with 5 g of water and left to stand at room temperature (25° C.) for 15 hours to extract the polymerization initiator decomposition product into water. Thereafter, the water containing the polymerization initiator decomposition product was filtered through a 0.45 ⁇ m PTFE filter.
  • quantitative analysis filter paper No. 5B manufactured by Advantech
  • the resulting solution (water) was analyzed using an ion chromatograph (manufactured by Thermo Fisher Scientific, product name: Integrion RFIC) to determine the decomposition product of the polymerization initiator in the particles relative to the total mass of the particles constituting the particulate polymer. The content ratio was determined.
  • potassium persulfate was used as a polymerization initiator, so the polymerization initiator decomposition product was a sulfate ion.
  • ⁇ Thickness of heat-resistant particle layer> A cross section of the separator with a functional layer (laminate) was observed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), and the thickness of the heat-resistant particle layer was calculated from the obtained image.
  • the thickness of the heat-resistant particle layer was defined as the distance in the vertical direction from the surface of the separator on which the functional layer was formed to the heat-resistant particles forming the surface of the functional layer.
  • ⁇ Volume ratio of particulate polymer to heat-resistant particles From the amount of heat-resistant particles and particulate polymer charged when preparing the slurry composition (composition for functional layer), the volume ratio of particulate polymer to heat-resistant particles (volume of particulate polymer/volume of heat-resistant particles) I asked for The calculations were made assuming that the density of alumina is 4 g/cm 3 , the density of boehmite is 3.1 g/cm 3 , the density of magnesium hydroxide is 2.4 g/cm 3 , and the density of barium sulfate is 4.5 g/cm 3 .
  • EC ethylene carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • Cellophane tape (specified in JIS Z1522) was attached to the surface of the positive electrode with the pressed test piece facing down on the current collector side of the positive electrode. Note that the cellophane tape was fixed on a horizontal test stand.
  • peel strength (N/m) by the measurement using the above positive electrode and negative electrode, and the adhesion between the electrode and separator through the functional layer after immersion in the electrolytic solution was determined. (Wet adhesion) was evaluated using the following criteria. The higher the peel strength, the better the wet adhesion.
  • D Peel strength is Less than 1.0N/m
  • peel strength is 5.0 N/m or more
  • adhesiveness dry adhesiveness between the electrode and the separator via the functional layer
  • ⁇ Blocking resistance of functional layer> Two separators with functional layers (functional layers provided on both sides) produced in Examples and Comparative Examples were cut out into a size of 4 cm width x 4 cm length to prepare test pieces. The two obtained test pieces were stacked on top of each other so that the functional layer sides faced each other, and then pressed for 2 minutes at a temperature of 40° C. and a load of 8 kN to obtain a pressed body. One end of the obtained pressed body was fixed and the other end of the pressed body was pulled vertically upward at a tensile speed of 50 mm/min to measure the stress when peeled off, and the stress obtained was defined as the blocking strength. Then, the blocking strength was evaluated based on the following criteria.
  • Blocking strength is less than 4 N/m
  • Blocking strength is 4 N/m or more and less than 6 N/m
  • Blocking strength is 6 N/m or more and less than 8 N/m
  • Blocking strength is 8 N/m or more
  • This charging and discharging at 0.2C was repeated three times. Thereafter, charging and discharging operations were performed for 200 cycles at a cell voltage of 4.20-3.00V and a charge/discharge rate of 1.0C in an environment at a temperature of 25°C.
  • the discharge capacity of the first cycle was defined as X1
  • the discharge capacity of the 200th cycle was defined as X2.
  • Capacity retention rate ⁇ C' is 93% or more
  • Example 1 ⁇ Preparation of particulate polymer (A)> [Preparation of monomer composition (A)] Mix 81.5 parts of styrene as an aromatic monovinyl monomer, 18 parts of 2-ethylhexyl acrylate as a (meth)acrylic acid ester monomer, and 0.5 part of ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinking monomer. Thus, a monomer composition (A) was prepared.
  • aqueous solution (A1) obtained by dissolving 10.0 parts of magnesium chloride in 200 parts of ion-exchanged water was gradually added to an aqueous solution (A2) obtained by dissolving 7.0 parts of sodium hydroxide in 50 parts of ion-exchanged water with stirring.
  • a colloidal dispersion (A) containing magnesium hydroxide as a metal hydroxide was prepared.
  • a particulate polymer (A) was prepared by a suspension polymerization method. Specifically, the monomer composition (A) obtained as described above is added to the colloidal dispersion (A) containing magnesium hydroxide, and after further stirring, t- 3.0 parts of butyl peroxy-2-ethylhexanoate (manufactured by NOF Corporation, "Perbutyl O”) was added to obtain a mixed solution.
  • the resulting mixed solution was stirred under high shear for 1 minute at a rotational speed of 12,000 rpm using an in-line emulsification dispersion machine (manufactured by Taiheiyo Kiko Co., Ltd., "Cavitron”) to form a colloidal dispersion containing magnesium hydroxide. , forming droplets of monomer composition (A).
  • a colloidal dispersion containing magnesium hydroxide in which droplets of the monomer composition (A) were formed was placed in a reactor, and the temperature was raised to 90° C. to conduct a polymerization reaction for 5 hours.
  • the obtained dispersion was purified by performing a reduced pressure treatment at 90° C. for 2 hours using an evaporator to obtain an aqueous dispersion containing particulate polymer (A).
  • an aqueous dispersion containing the particulate polymer (A) the volume particle diameter D50 and particle size distribution ⁇ of the particulate polymer (A) were measured. The results are shown in Table 1.
  • a monomer composition is prepared by mixing 2 parts of methacrylic acid as a monomer, 2 parts of acrylonitrile as a nitrile group-containing monomer, and 1 part of allyl methacrylate and 1 part of allyl glycidyl ether as crosslinkable monomers. ( ⁇ ) was prepared.
  • the obtained monomer composition ( ⁇ ) was continuously added to the reactor equipped with the above-mentioned stirrer over a period of 4 hours to carry out polymerization. During the addition, the reaction was carried out at 60°C. After the addition was completed, the mixture was further stirred at 70° C. for 3 hours, and then the reaction was terminated to obtain an aqueous dispersion containing particulate binder ( ⁇ ) as an acrylic polymer.
  • the resulting particulate binder ( ⁇ ) had a volume particle diameter D50 of 0.4 ⁇ m and a glass transition temperature of -40°C.
  • composition for functional layer ⁇ Preparation of slurry composition (composition for functional layer)> Add 0.5 part of polyacrylic acid as a dispersant to 100 parts of alumina (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., "AKP3000", volume particle diameter D50: 0.7 ⁇ m) as heat-resistant particles, and the solid content concentration becomes 55%. Ion-exchanged water was added and mixed using a ball mill, and 6 parts equivalent to the solid content of an aqueous dispersion containing the binder ( ⁇ ) were added to obtain a pre-mixing slurry.
  • alumina manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., "AKP3000", volume particle diameter D50: 0.7 ⁇ m
  • the volume ratio of the particulate polymer (A) to the heat-resistant particles in the slurry composition was 30/70.
  • the mass ratio of the particulate polymer (A) to the heat-resistant particles in the slurry composition [mass of particulate polymer (A)/mass of heat-resistant particles] was 30/280.
  • the content of polymerization initiator decomposition products in the particles and the amount of particulate polymer eluted into THF were measured. The results are shown in Table 1.
  • separator with functional layer (laminate) A microporous polyethylene membrane (thickness: 12 ⁇ m) was prepared as a separator base material.
  • the slurry composition obtained as described above was applied to one side of this separator base material by a bar coater method.
  • the separator base material coated with the slurry composition was dried at 50° C. for 1 minute to form a functional layer.
  • the same operation was performed on the other side of the separator base material to produce a separator with a functional layer (laminate) having functional layers each having a thickness of 2.0 ⁇ m on both sides of the separator base material.
  • the above slurry composition for a positive electrode was applied onto a 20 ⁇ m thick aluminum foil as a current collector using a comma coater so that the film thickness after drying was about 150 ⁇ m, and dried. This drying was performed by transporting the aluminum foil at a speed of 0.5 m/min through an oven at 60° C. for 2 minutes. Thereafter, heat treatment was performed at 120° C. for 2 minutes to obtain a positive electrode original fabric before pressing. This unpressed positive electrode material was rolled with a roll press to obtain a pressed positive electrode having a positive electrode composite layer (thickness: 60 ⁇ m).
  • a 5% aqueous sodium hydroxide solution was added to the mixture containing the binder for the negative electrode composite layer to adjust the pH to 8, and unreacted monomers were removed by heating and vacuum distillation. Thereafter, it was cooled to 30° C. or lower to obtain an aqueous dispersion containing the desired binder for the negative electrode composite layer.
  • 80 parts of artificial graphite (volume average particle diameter: 15.6 ⁇ m) as the negative electrode active material (1) and 16 parts of silicon-based active material SiOx (volume average particle diameter: 4.9 ⁇ m) as the negative electrode active material (2) were blended.
  • a mixed solution was defoamed under reduced pressure to obtain a slurry composition for a negative electrode with good fluidity.
  • the above slurry composition for a negative electrode was applied onto a 20 ⁇ m thick copper foil as a current collector using a comma coater so that the film thickness after drying would be about 150 ⁇ m, and then dried. This drying was carried out by transporting the copper foil in an oven at 60° C. for 2 minutes at a speed of 0.5 m/min. Thereafter, heat treatment was performed at 120° C. for 2 minutes to obtain a negative electrode original fabric before pressing. This unpressed negative electrode material was rolled with a roll press to obtain a pressed negative electrode having a negative electrode composite material layer (thickness: 80 ⁇ m).
  • the obtained product was wound with a winding body to obtain a winding body.
  • the opening of the aluminum packaging material exterior was closed by heat sealing at a temperature of 150° C. to produce a wound type lithium ion secondary battery with a capacity of 800 mAh.
  • the cycle characteristics of the secondary battery were evaluated using the obtained lithium ion secondary battery. The results are shown in Table 1.
  • Example 2 In preparing the slurry composition, various operations were carried out in the same manner as in Example 1, except that the particulate polymer (B) prepared as follows was used instead of the particulate polymer (A). Measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 1.
  • a particulate polymer (B) was prepared by performing the same operation as in 1.
  • the colloidal dispersion containing magnesium hydroxide (B) is an aqueous solution (B1) prepared by dissolving 12.0 parts of magnesium chloride in 200 parts of ion-exchanged water, and 8.4 parts of sodium hydroxide in 50 parts of ion-exchanged water. It was prepared by gradually adding an aqueous solution (B2) obtained by dissolving 1 part of 1 part with stirring.
  • Example 3 In preparing the slurry composition, various operations were carried out in the same manner as in Example 1, except that the particulate polymer (C) prepared as follows was used instead of the particulate polymer (A). Measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 1.
  • a particulate polymer (C) was prepared by performing the same operation as in 1.
  • the colloidal dispersion containing magnesium hydroxide (C) is an aqueous solution (C1) prepared by dissolving 8.0 parts of magnesium chloride in 200 parts of ion-exchanged water, and 5.6 parts of sodium hydroxide in 50 parts of ion-exchanged water. It was prepared by gradually adding an aqueous solution (C2) obtained by dissolving 1 part of 1 part with stirring.
  • Example 4 In preparing the slurry composition, various operations were performed in the same manner as in Example 1, except that the particulate polymer (D) prepared as follows was used instead of the particulate polymer (A). Measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 1.
  • a particulate polymer (D) was prepared in the same manner as in Example 1, except that the rotation speed of the disperser was changed from 12,000 rpm to 13,500 rpm.
  • Example 5 In preparing the slurry composition, various operations were carried out in the same manner as in Example 1, except that the particulate polymer (E) prepared as follows was used instead of the particulate polymer (A). Measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 1.
  • a particulate polymer (E) was prepared in the same manner as in Example 1, except that the rotation speed of the disperser was changed from 12,000 rpm to 10,000 rpm.
  • Example 6 Example 1 except that in preparing the slurry composition, the particulate polymer (F) prepared as follows using the emulsion polymerization aggregation method was used instead of the particulate polymer (A). Various operations, measurements, and evaluations were performed in the same manner. The results are shown in Table 1.
  • Preparation of particulate polymer (F)> Preparation of resin fine particles In a flask, 81.5 parts of styrene as an aromatic monovinyl monomer, 18 parts of 2-ethylhexyl acrylate as a (meth)acrylic acid ester monomer, and as a crosslinking monomer A monomer composition (F) was prepared by mixing 0.5 part of ethylene glycol dimethacrylate. On the other hand, in a separable flask, 0.7 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate as an anionic surfactant was dissolved in 373 parts of ion-exchanged water to prepare a surfactant solution.
  • the monomer composition (F) obtained as described above was added to the above surfactant solution, and dispersed using an emulsifying dispersion machine (M Techniques, "Clearmix”) to obtain a monomer composition.
  • An emulsified dispersion of product (F) was prepared.
  • an aqueous solution containing 2.1 parts of potassium persulfate as a polymerization initiator (2.1 parts of potassium persulfate was dissolved in 39.6 parts of ion-exchanged water) (an aqueous solution prepared by the above) and 1.9 parts of n-octyl mercaptan as a molecular weight regulator were added, and polymerization (first stage polymerization) was carried out at 80° C. for 3 hours.
  • an aromatic monovinyl monomer was added. 81.1 parts of styrene as a monomer unit, 12.0 parts of methacrylic acid and 36.8 parts of n-butyl acrylate as (meth)acrylic acid ester monomer units, and 2.1 parts of n-octyl mercaptan as a molecular weight regulator. 1 part was added dropwise. After the dropwise addition, polymerization (second stage polymerization) was carried out by maintaining the temperature (80° C.) for 2 hours. After polymerization, the reaction solution was cooled with water to obtain a dispersion containing fine resin particles.
  • the dispersion containing the above particulate polymer (F) was dehydrated, washed 10 times with ion-exchanged water, and then dried using a vacuum dryer at a pressure of 30 torr and a temperature of 50°C for 1 day. A particulate polymer (F) was obtained.
  • Example 7 In preparing the slurry composition, various operations were performed in the same manner as in Example 1, except that the particulate polymer (G) prepared as follows was used instead of the particulate polymer (A). Measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 1.
  • particulate polymer (G) ⁇ Preparation of particulate polymer (G)>
  • styrene as an aromatic monovinyl monomer was changed from 81.5 parts to 81.8 parts
  • ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinking monomer was changed from 0.5 parts to 0.
  • a particulate polymer (G) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to .2 parts.
  • Example 8 In preparing the slurry composition, various operations were carried out in the same manner as in Example 1, except that the particulate polymer (H) prepared as follows was used instead of the particulate polymer (A). Measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 1.
  • styrene as an aromatic monovinyl monomer was changed from 81.5 parts to 77 parts, and ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinkable monomer was changed from 0.5 parts to 5 parts.
  • a particulate polymer (H) was prepared in the same manner as in Example 1 except for the following changes.
  • Example 9 In preparing the slurry composition, various operations were carried out in the same manner as in Example 1, except that the particulate polymer (I) prepared as follows was used instead of the particulate polymer (A). Measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 1.
  • Example 10 In preparing the slurry composition, various operations were performed in the same manner as in Example 1, except that the particulate polymer (J) prepared as follows was used instead of the particulate polymer (A). Measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 1.
  • styrene as an aromatic monovinyl monomer was changed from 81.5 parts to 81.9 parts, and 0.5 part of ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinkable monomer was changed to trimethylol.
  • a particulate polymer (J) was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.1 part of propane trimethacrylate was used.
  • Example 11 In preparing the slurry composition, various operations were carried out in the same manner as in Example 1, except that the particulate polymer (K) prepared as follows was used instead of the particulate polymer (A). Measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 1.
  • particulate polymer (K) ⁇ Preparation of particulate polymer (K)>
  • styrene as an aromatic monovinyl monomer was changed from 81.5 parts to 76.8 parts, and 0.5 part of ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinkable monomer was replaced with glycidyl methacrylate.
  • a particulate polymer (K) was prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount was changed to 5 parts and 0.2 parts of methacrylic acid as an acid group-containing monomer was further added.
  • Example 12 In preparing the slurry composition, various operations were carried out in the same manner as in Example 1, except that the particulate polymer (L) prepared as follows was used instead of the particulate polymer (A). Measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 1.
  • a particulate polymer (L) was prepared in the same manner as in Example 1, except that the time for the reduced pressure treatment using an evaporator was changed to 1 hour.
  • Example 13 In preparing the slurry composition, various operations were carried out in the same manner as in Example 1, except that the particulate polymer (M) prepared as follows was used instead of the particulate polymer (A). Measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 1.
  • a particulate polymer (M) was prepared in the same manner as in Example 1, except that the reduced pressure treatment time using an evaporator was changed to 0.5 hours.
  • Example 14 Example 1 except that in preparing the slurry composition, an aqueous dispersion containing the binder ( ⁇ ) prepared as follows was used instead of the aqueous dispersion containing the binder ( ⁇ ). Various operations, measurements, and evaluations were performed in the same manner. The results are shown in Table 1.
  • the obtained monomer composition ( ⁇ ) was continuously added to the reactor equipped with the above-mentioned stirrer over a period of 4 hours to carry out polymerization. During the addition, the reaction was carried out at 70°C. After the addition was completed, the mixture was further stirred at 80° C. for 3 hours, and then the reaction was terminated to obtain an aqueous dispersion containing particulate binder ( ⁇ ). Using the obtained aqueous dispersion containing the binder ( ⁇ ), the volume particle diameter D50 and glass transition temperature of the binder ( ⁇ ) were measured. The volume particle diameter D50 of the binder ( ⁇ ) was 0.25 ⁇ m, and the glass transition temperature was -35°C.
  • Example 15 The slurry composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that 100 parts of alumina as heat-resistant particles was replaced with 100 parts of boehmanite (manufactured by Showa Denko K.K., "H43M", volume particle diameter D50: 0.8 ⁇ m). Various operations, measurements, and evaluations were performed. The results are shown in Table 1.
  • Example 16 In preparing the slurry composition, 100 parts of alumina as heat-resistant particles were replaced with 100 parts of magnesium hydroxide (manufactured by Kamishima Chemical Industry Co., Ltd., "Magsies X-6F", volume particle diameter D50: 0.7 ⁇ m). Various operations, measurements, and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 17 Example except that in preparing the slurry composition, 100 parts of alumina as heat-resistant particles was changed to 100 parts of barium sulfate (manufactured by Takehara Chemical Co., Ltd., "TS-2", volume particle diameter D50: 0.3 ⁇ m). Various operations, measurements, and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 18 Other than changing 0.5 part of 1,2-benzo-4-isothiazolin-3-one as the amine compound to 0.5 part of 2-methyl-4-isothiazolin-3-one in preparing the slurry composition. Various operations, measurements, and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 19 Example 1 except that in preparing the slurry composition, an aqueous dispersion containing a binder ( ⁇ ) prepared as follows was used instead of an aqueous dispersion containing a binder ( ⁇ ). Various operations, measurements, and evaluations were performed in the same manner. The results are shown in Table 1.
  • ⁇ Preparation of aqueous dispersion containing binder ( ⁇ )> In a reactor, 150 parts of ion-exchanged water, 25 parts of an aqueous sodium dodecylbenzenesulfonate solution (concentration 10%) as an emulsifier, 63 parts of styrene as an aromatic monovinyl monomer, and itacon as a monomer having a carboxylic acid group were added. 3.5 parts of acid, 1 part of 2-hydroxyethyl acrylate as a monomer having a hydroxyl group, and 0.5 part of t-dodecylmercaptan as a molecular weight regulator were added in this order.
  • a polymerization reaction was started by adding 0.5 part of potassium persulfate as a polymerization initiator to a reactor maintained at 60°C, and the polymerization reaction was continued while stirring.
  • the polymerization conversion rate reached 96%
  • the mixture was cooled and 0.1 part of a hydroquinone aqueous solution (concentration 10%) as a polymerization terminator was added to terminate the polymerization reaction.
  • residual monomers were removed using a rotary evaporator at a water temperature of 60° C. to obtain an aqueous dispersion of polymer B (particulate polymer).
  • the volume particle diameter D50 and glass transition temperature of the binder ( ⁇ ) were measured.
  • the volume particle diameter D50 of the binder ( ⁇ ) was 0.15 ⁇ m, and the glass transition temperature was 15°C.
  • Example 1 In preparing the slurry composition, various operations were carried out in the same manner as in Example 1, except that the particulate polymer (N) prepared as follows was used instead of the particulate polymer (A). Measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 1.
  • a particulate polymer (N) was prepared in the same manner as in Example 1, except that the rotation speed of the disperser was changed from 12,000 rpm to 15,000 rpm.
  • Example 2 In preparing the slurry composition, various operations were carried out in the same manner as in Example 1, except that the particulate polymer (O) prepared as follows was used instead of the particulate polymer (A). Measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 1.
  • a particulate polymer (O) was prepared in the same manner as in Example 1, except that the rotation speed of the disperser was changed from 12,000 rpm to 8,000 rpm.
  • composition for an electrochemical device functional layer that can form a functional layer with excellent wet adhesion.

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Abstract

本発明は、ウェット接着性に優れる機能層を形成可能な電気化学素子機能層用組成物を提供することを目的とする。本発明は、粒子状重合体を含む、電気化学素子機能層用組成物であって、前記粒子状重合体が、1.0μm以上10.0μm以下の体積粒子径D50を有し、前記粒子状重合体が、前記体積粒子径D50の1.5倍以上の粒子径を有する粒子の割合が、前記粒子状重合体を100体積%として、0.5体積%以上5体積%以下である、粒度分布αを有する、電気化学素子機能層用組成物である。

Description

電気化学素子機能層用組成物、電気化学素子用積層体及び電気化学素子
 本発明は、電気化学素子機能層用組成物、電気化学素子用積層体及び電気化学素子に関する。
 リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタ等の電気化学素子は、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。
 ここで、例えばリチウムイオン二次電池は、一般に、正極、負極、及び、正極と負極とを隔離して正極と負極との間の短絡を防ぐセパレータ等の電池部材を備えている。
 リチウムイオン二次電池等の電気化学素子においては、構成部材間の接着性の向上を目的とした接着層等の機能層を備える構成部材が使用されている。具体的には、集電体上に電極合材層を設けてなる電極基材上に更に機能層を形成してなる電極や、セパレータ基材上に機能層を形成してなるセパレータが電池部材として使用されている。そして近年では、リチウムイオン二次電池等の電気化学素子の更なる高性能化を目的として、機能層の更なる改良が検討されている。具体的には、例えば特許文献1では、平均円形度が0.90以上0.99未満であり、且つ、体積平均粒子径が1.0μm以上10.0μm以下である粒子状重合体を電気化学素子機能層用組成物に配合することで、優れた接着性を発揮し得る機能層を形成することが提案されている。
国際公開第2020/175292号
 しかしながら、上記従来から知られている粒子状重合体等を用いて形成した機能層には、電解液浸漬後の接着性(以下、「ウェット接着性」ともいう。)の点で一層の向上の余地があった。
 そこで、本発明は、ウェット接着性に優れる機能層を形成可能な電気化学素子機能層用組成物を提供することを目的とする。
 また、本発明は、上記電気化学素子機能層用組成物を用いてなる機能層を備える電気化学素子用積層体、及びこの電気化学素子用積層体を備える電気化学素子を提供することを目的とする。
 本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。そして、本発明者は、所定の体積粒子径D50及び所定の粒度分布(以下では、「粒度分布α」と称する場合がある。)を有する粒子状重合体を含む、電気化学素子機能層用組成物であれば、上記課題を解決できることを新たに見出し、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、本発明は、粒子状重合体を含む、電気化学素子機能層用組成物であって、前記粒子状重合体が、1.0μm以上10.0μm以下の体積粒子径D50を有し、前記粒子状重合体が、前記体積粒子径D50の1.5倍以上の粒子径を有する粒子の割合が、前記粒子状重合体を100体積%として、0.5体積%以上5.0体積%以下である、粒度分布αを有する、電気化学素子機能層用組成物である。このような電気化学素子機能層用組成物であれば、ウェット接着性に優れる機能層を形成できる。
 本明細書において、粒子状重合体の体積粒子径D50は、粒度分布測定装置を用いて測定して得られた粒度分布(体積基準)において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径を意味し、実施例に記載の方法に従って測定できる。
 本発明の電気化学素子機能層用組成物において、前記粒子状重合体は、0.95以上0.99以下の平均円形度を有し、前記粒子状重合体は、0.95未満の円形度を有する粒子の割合が、前記粒子状重合体に対して、個数基準で10%未満である、円形度分布を有することが好ましい。
 粒子状重合体の平均円形度が上記下限以上であれば、電気化学素子機能層用組成物を用いて形成した機能層において、粒子状重合体と、粒子状重合体以外の材料との接着点が多くなり、機能層を構成する成分が脱落すること(所謂、粉落ち)が抑制され、その結果、ウェット接着性を向上できる。また、電解液浸漬前の接着性(以下、「ドライ接着性」ともいう。)も向上できる。
 一方、粒子状重合体の平均円形度が上記上限以下であれば、機能層中で粒子状重合体の状態が安定し、粉落ちが抑制され、その結果、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
 粒子状重合体の0.95未満の円形度を有する粒子の割合が上記上限未満であれば、機能層中で粒子状重合体と、粒子状重合体以外の材料との接着点が多くなり、粉落ちが抑制され、その結果、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
 本明細書において、粒子状重合体の平均円形度及び円形度分布は、本明細書の実施例に記載の方法により測定できる。
 本発明の電気化学素子機能層用組成物において、前記粒子状重合体のテトラヒドロフラン(以下、「THF」ともいう。)への溶出量は、5質量%以上50質量%以下であることが好ましい。
 粒子状重合体のテトラヒドロフランへの溶出量が上記下限以上であれば、電気化学素子機能層用組成物を用いて形成した機能層と接する電気化学素子部材との接触面において、粒子状重合体が適度に変形し、その結果、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
 一方、粒子状重合体のテトラヒドロフランへの溶出量が上記上限以下であれば、粒子状重合体の過度な変形が抑制され、その結果、例えば機能層を備える積層体又は電気化学素子を捲き取った状態で保存及び運搬する際の、機能層と電気化学素子部材との膠着(所謂、ブロッキング)を抑制できる。即ち、機能層の耐ブロッキング性を向上できる。また、電気化学素子において、抵抗値の上昇の原因となり得る粒子状重合体の成分の電解液中への溶出量を低減し、その結果、電気化学素子のサイクル特性を向上できる。
 本明細書において、粒子状重合体の「テトラヒドロフランへの溶出量」は、本明細書の実施例に記載の方法を用いて測定できる。
 本発明の電気化学素子機能層用組成物において、前記粒子状重合体は、芳香族モノビニル単量体単位と、芳香族ジビニル単量体単位、ジ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、トリ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、及びエポキシ基を含有するエチレン性不飽和単量体単位からなる群から選択される少なくとも1種の架橋性単量体単位と、を含有する重合体を含む粒子よりなり、前記架橋性単量体単位の含有割合は、前記重合体中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、0.1質量%以上5質量%以下であることが好ましい。
 粒子状重合体が芳香族モノビニル単量体単位を含有する重合体を含む粒子よりなれば、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
 粒子状重合体が上記架橋性単量体単位を含有する重合体を含む粒子よりなれば、ウェット接着性を向上できる。また、粒子状重合体の過度な変形が抑制され、その結果、機能層の耐ブロッキング性を向上できる。更に、電気化学素子において、抵抗値の上昇の原因となり得る粒子状重合体の成分の電解液中への溶出量を低減し、その結果、電気化学素子のサイクル特性を向上できる。
 架橋性単量体単位の含有割合が上記下限以上であれば、機能層の耐ブロッキング性及び電気化学素子のサイクル特性を向上できる。
 一方、架橋性単量体単位の含有割合が上記上限以下であれば、粒子状重合体が適度に変形し、その結果、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
 本明細書において、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構造単位が含まれている」ことを意味する。また、重合体における、単量体単位の含有割合は、H-NMR等の核磁気共鳴(NMR)法を用いて測定できる。
 本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及び/又はメタクリルを意味する。
 本発明の電気化学素子機能層用組成物において、前記粒子状重合体を構成する粒子中の重合開始剤分解物の含有割合は、前記粒子状重合体を構成する粒子の全質量に対して、20ppm以下であることが好ましい。
 粒子中の重合開始剤分解物の含有割合が上記上限以下であれば、機能層の耐ブロッキング性を向上できる。また、電気化学素子において、抵抗値の上昇の原因となり得る重合開始剤分解物が電解液中に溶出する量を低減し、その結果、サイクル特性を向上できる。
 本明細書において、「重合開始剤分解物の含有割合」は、クロマトグラフを用いて測定できる。具体的には、例えば、本明細書の実施例に記載の方法を用いて測定できる。
 本発明の電気化学素子機能層用組成物は、結着材を更に含むことが好ましい。
 電気化学素子機能層用組成物が結着材を更に含めば、粉落ちが抑制され、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
 本発明の電気化学素子機能層用組成物において、前記結着材は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と酸基含有単量体単位とを含有することが好ましい。
 結着材が(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と酸基含有単量体単位とを含有すれば、ウェット接着性及びドライ接着性をより向上できる。
 本発明の電気化学素子機能層用組成物は、アミン化合物を更に含むことが好ましい。
 電気化学素子機能層用組成物がアミン化合物を更に含めば、電気化学素子機能層用組成物の腐敗等を抑制して、電気化学素子機能層用組成物の保存安定性を向上できる。
 本発明の電気化学素子機能層用組成物は、非導電性耐熱粒子を更に含むことが好ましい。
 電気化学素子機能層用組成物が非導電性耐熱粒子を更に含めば、機能層の耐熱性を向上できる。
 また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明は、基材と、前記基材上に形成された機能層とを備える、電気化学素子用積層体であって、前記機能層が、上記電気化学素子機能層用組成物を用いてなる、電気化学素子用積層体である。このような電気化学素子用積層体であれば、かかる電気化学素子用積層体を備える電気化学素子のサイクル特性を向上できる。
 また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明は、上記電気化学素子用積層体を備える、電気化学素子である。このような電気化学素子であれば、優れたサイクル特性を発揮し得る。
 本発明によれば、ウェット接着性に優れる機能層を形成可能な電気化学素子機能層用組成物を提供できる。
 また、本発明によれば、上記電気化学素子機能層用組成物を用いてなる機能層を備える電気化学素子用積層体、及びこの電気化学素子用積層体を備える電気化学素子を提供できる。
 以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
 ここで、本発明の電気化学素子機能層用組成物(以下、単に「機能層用組成物」ともいう。)は、本発明の電気化学素子用積層体(以下、単に「積層体」ともいう。)が備える機能層を形成する際の材料として用いられ得る。また、本発明の電気化学素子用積層体は、本発明の電気化学素子の製造に用いられ得る。
(電気化学素子機能層用組成物)
 本発明の電気化学素子機能層用組成物は、所定の粒子状重合体を含み、任意に、結着材、非導電性耐熱粒子、アミン化合物、及びその他の成分を更に含み得る。このような機能層用組成物であれば、ウェット接着性に優れる機能層を形成できる。
 なお、本発明の機能層用組成物は、通常、分散媒としての水中に粒子状重合体が分散されてなるスラリー組成物である。
<粒子状重合体>
 機能層用組成物中に含まれる粒子状重合体は、以下に詳述するように、所定の体積粒子径D50及び所定の粒度分布αを有しており、機能層用組成物中で粒子状の形状を有する重合体である。なお、粒子状重合体は、機能層用組成物を用いて形成した機能層を介して部材同士を接着した後は、粒子状であってもよいし、その他の任意の形状であってもよい。更に、粒子状重合体は、結晶性高分子重合体であっても、非結晶性高分子重合体であってもよく、これらの混合物であってもよい。
<<粒子状重合体の体積粒子径D50>>
 粒子状重合体は、1.0μm以上10.0μm以下の体積粒子径D50を有する。
 粒子状重合体の体積粒子径D50が上記下限以上であれば、機能層用組成物を用いて形成した機能層の厚み方向表面において、粒子状重合体が、粒子状重合体以外の材料に対して突出して電気化学素子部材と接触し易くなり、その結果、機能層が優れたウェット接着性及びドライ接着性を発揮し得る。
 一方、粒子状重合体の体積粒子径D50が上記上限以下であれば、機能層用組成物を用いて形成した機能層において、粒子状重合体と、粒子状重合体以外の材料との接着点が多くなり、粉落ちが抑制され、その結果、機能層が優れたウェット接着性及びドライ接着性を発揮し得る。
 粒子状重合体の体積粒子径D50は、2.0μm以上であることが好ましく、2.3μm以上であることがより好ましく、2.5μm以上であることが更に好ましく、9.0μm以下であることが好ましく、7.0μm以下であることがより好ましく、6.0μm以下であることが更に好ましい。
 なお、粒子状重合体の体積粒子径D50は、粒子状重合体を調製する際に用いる金属水酸化物の種類や量、並びに、粒子状重合体の調製方法及び調製条件によって調整できる。金属水酸化物については詳しくは後述する。
<<粒子状重合体の粒度分布α>>
 粒子状重合体は、体積粒子径D50の1.5倍以上の粒子径を有する粒子(以下、「大粒子」ともいう。)の割合が、粒子状重合体を100体積%として、0.5体積%以上5.0体積%以下である、粒度分布αを有する。
 粒子状重合体の大粒子の割合が上記下限以上であれば、機能層が優れたウェット接着性及びドライ接着性を発揮し得る。その理由は定かではないが、機能層と電極部材とを接着した際に、電極部材表面に存在する微小な凹凸に粗大粒子が適度に入り込んだためであると推察される。
 一方、粒子状重合体の大粒子の割合が上記上限以下であれば、機能層が優れたウェット接着性及びドライ接着性を発揮し得る。その理由は定かではないが、機能層と電極部材とを接着した際に、体積粒子径D50の1.5倍未満の粒子径を有する粒子(以下、「小粒子」ともいう。)と、電極部材との接触が、大粒子に妨害されることなく、良好に維持できたためであると推察される。
 粒子状重合体の大粒子の割合は、1.0体積%以上であることが好ましく、1.5体積%以上であることがより好ましく、4.5体積%以下であることが好ましく、4.0体積%以下であることがより好ましい。
 なお、粒子状重合体の大粒子の割合は、粒子状重合体を調製する際に用いる金属水酸化物の種類や量、並びに、粒子状重合体の調製方法及び調製条件によって調整できる。
 粒子状重合体は、体積粒子径D50の3.0倍以上の粒子径を有する粒子(以下、「粗大粒子」ともいう。)の割合が、粒子状重合体を100体積%として、2.0体積%以下である、粒度分布αを有することが好ましい。
 粒子状重合体の粗大粒子の割合が上記上限以下であれば、機能層中の小粒子が電極部材との接着に十分に寄与し、その結果、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
 粒子状重合体の粗大粒子の割合は、1.8体積%以下であることがより好ましく、1.5体積%以下であることが更に好ましく、1.0体積%以下であることが更により好ましい。
 一方、粒子状重合体の粗大粒子の割合は、例えば0.15体積%以上であり、0.45体積%以上でもよい。
 なお、粒子状重合体の粗大粒子の割合は、粒子状重合体を調製する際に用いる金属水酸化物の種類や量、並びに、粒子状重合体の調製方法及び調製条件によって調整できる。
<<粒子状重合体の平均円形度>>
 粒子状重合体は、0.950以上の平均円形度を有することが好ましく、0.960以上の平均円形度を有することが好ましく、0.995以下の平均円形度を有することが好ましく、0.990以下の平均円形度を有することがより好ましい。
 粒子状重合体の平均円形度が上記下限以上であれば、機能層用組成物を用いて形成した機能層において、粒子状重合体と、粒子状重合体以外の材料との接着点が多くなり、粉落ちが抑制され、その結果、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
 一方、粒子状重合体の平均円形度が上記上限以下であれば、機能層中で粒子状重合体の状態が安定し、粉落ちが抑制され、その結果、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
 なお、粒子状重合体の平均円形度は、粒子状重合体の調製方法及び調製条件によって調整できる。
<<粒子状重合体の円形度分布>>
 粒子状重合体は、0.95未満の円形度を有する粒子の割合が、粒子状重合体に対して、個数基準で10%未満である、円形度分布を有することが好ましい。
 粒子状重合体の0.95未満の円形度を有する粒子の割合が上記上限未満であれば、機能層中で粒子状重合体と、粒子状重合体以外の材料の接着点が多くなり、粉落ちが抑制され、その結果、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
 粒子状重合体の0.95未満の円形度を有する粒子の割合は、8%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。
 一方で、粒子状重合体の0.95未満の円形度を有する粒子の割合は、例えば0.1%以上であり、0.5%以上でもよく、2%以上でもよい。
 なお、粒子状重合体の0.95未満の円形度を有する粒子の割合は、粒子状重合体の調製方法及び調製条件によって調整できる。
<<粒子状重合体のガラス転移温度>>
 粒子状重合体のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上、更に好ましくは55℃以上であり、好ましくは110℃以下、より好ましくは90℃以下、更に好ましくは70℃以下である。
 粒子状重合体のガラス転移温度が上記下限以上であれば、機能層の耐ブロッキング性を向上できる。
 一方、粒子状重合体のガラス転移温度が上記上限以下であれば、機能層を介して部材同士をプレスして接着した際にも、機能層の良好なウェット接着性及びドライ接着性を得ることができる。
<<粒子状重合体のTHFへの溶出量>>
 粒子状重合体のTHFへの溶出量は、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることが更に好ましく、20質量%以上であることが更により好ましく、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることが更に好ましく、25質量%以下であることが更により好ましい。
 粒子状重合体のTHFへの溶出量が上記下限以上であれば、機能層用組成物を用いて形成した機能層と接する他の層との接触面において、粒子状重合体が適度に変形し、その結果、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
 一方、粒子状重合体のTHFへの溶出量が上記上限以下であれば、粒子状重合体の過度な変形が抑制され、その結果、機能層の耐ブロッキング性を向上できる。また、電気化学素子において、抵抗値の上昇の原因となり得る粒子状重合体の成分の電解液中への溶出量を低減し、その結果、電気化学素子のサイクル特性を向上できる。
 なお、粒子状重合体のTHFへの溶出量は、粒子状重合体を構成する粒子の組成によって調整できる。
<<粒子状重合体を構成する粒子に含まれる重合体の組成>>
 粒子状重合体を構成する粒子に含まれる重合体(以下、「重合体A」ともいう。)としては、少なくとも粒子状重合体の体積粒子径D50及び大粒子の割合が上述した範囲内であれば、特に限定されることはなく、例えば機能層を形成する際に結着材として使用し得る既知の重合体を用いることができる。
 ここで、重合体Aの単量体単位としては、例えば、芳香族モノビニル単量体単位、架橋性単量体単位、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、酸基含有単量体単位、フッ素原子含有単量体単位等が挙げられる。
 重合体Aは、芳香族モノビニル単量体単位と、架橋性単量体単位とを含有することが好ましい。即ち、粒子状重合体は、芳香族モノビニル単量体単位と、架橋性単量体単位とを含有する重合体Aを含む粒子よりなることが好ましい。
 粒子状重合体が芳香族モノビニル単量体単位を含有する重合体Aを含む粒子よりなれば、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
-芳香族モノビニル単量体単位-
 芳香族モノビニル単量体単位を形成し得る芳香族モノビニル単量体の例としては、特に限定されることなく、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ブトキシスチレン、ビニルナフタレン等が挙げられ、中でも、スチレンが好ましい。
 なお、これらの芳香族モノビニル単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 重合体A中の芳香族モノビニル単量体単位の含有割合は、重合体A中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、好ましくは30質量%以上、より好ましくは60質量%以上であり、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。
 芳香族モノビニル単量体単位の含有割合が上記下限以上であれば、粒子状重合体の弾性が向上し、得られる機能層の強度が確保され、機能層と基材との密着性を高めることができる。
 一方、芳香族モノビニル単量体単位の含有割合が上記上限以下であれば、粒子状重合体の柔軟性が高まり、機能層用組成物の乾燥の際における成膜性が向上する。そのため、機能層と基材との密着性を高めることができる。
-架橋性単量体単位-
 架橋性単量体単位を形成し得る単量体としては、例えば、当該単量体に2個以上の重合反応性基を有する多官能単量体が挙げられる。このような多官能単量体としては、例えば、アリルメタクリレート等の(メタ)アクリル酸アリルエステル単量体;ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族ジビニル単量体;ジエチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、1,3-ブチレングリコールジアクリレート等のジ(メタ)アクリル酸エステル単量体;トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等のトリ(メタ)アクリル酸エステル単量体;アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基を含有するエチレン性不飽和単量体;等が挙げられる。ここで、芳香族ジビニル単量体としてはジビニルベンゼンが好ましく、ジ(メタ)アクリル酸エステル単量体としてはエチレングリコールジメタクリレートが好ましく、トリ(メタ)アクリル酸エステル単量体としてはトリメチロールプロパントリメタクリレートが好ましく、エポキシ基を含有するエチレン性不飽和単量体としてはグリシジルメタクリレートが好ましい。
 なお、これらの架橋性単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 ここで、架橋性単量体単位は、芳香族ジビニル単量体単位、ジ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、トリ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、及びエポキシ基を含有するエチレン性不飽和単量体単位からなる群から選択される少なくとも1種の架橋性単量体単位であることが好ましい。即ち、粒子状重合体は、芳香族ジビニル単量体単位、ジ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、トリ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、及びエポキシ基を含有するエチレン性不飽和単量体単位からなる群から選択される少なくとも1種の架橋性単量体単位を含有する重合体Aを含む粒子よりなることが好ましい。
 粒子状重合体が上記架橋性単量体単位を含有する重合体Aを含む粒子よりなれば、ウェット接着性を向上できる。また、粒子状重合体の過度な変形が抑制され、その結果、機能層の耐ブロッキング性を向上できる。更に、電気化学素子において、抵抗値の上昇の原因となり得る粒子状重合体の成分の電解液中への溶出量を低減し、その結果、電気化学素子のサイクル特性を向上できる。
 また、架橋性単量体単位は、機能層の耐ブロッキング性及び電気化学素子のサイクル特性をより向上できることから、芳香族ジビニル単量体単位、ジ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、トリ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位からなる群から選択される少なくとも1種の架橋性単量体単位であることがより好ましい。
 更に、架橋性単量体単位は、ウェット接着性及びドライ接着性と、機能層の電解液への膨潤性とを良好に両立できることから、芳香族ジビニル単量体単位及びジ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の少なくとも何れかであることが更に好ましい。
 重合体A中の架橋性単量体単位の含有割合は、重合体A中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上であり、好ましくは5質量%以下、より好ましくは2質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。
 架橋性単量体単位の含有割合が上記下限以上であれば、機能層の耐ブロッキング性及び電気化学素子のサイクル特性を向上できる。
 一方、架橋性単量体単位の含有割合が上記上限以下であれば、機能層用組成物を用いて形成した機能層と接する電気化学素子部材との接触面において、粒子状重合体が適度に変形し、その結果、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
-(メタ)アクリル酸エスエル単量体単位-
 (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の例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート及びt-ブチルアクリレート等の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、2-エチルヘキシルアクリレート等のオクチルアクリレート、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;並びに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及びt-ブチルメタクリレート等の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、2-エチルヘキシルメタクリレート等のオクチルメタクリレート、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等が挙げられる。中でも、n-ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート及びメチルメタクリレートが好ましく、2-エチルヘキシルアクリレートがより好ましい。
 なお、これらの(メタ)アクリル酸エステル単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 重合体A中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は、重合体A中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、好ましくは60質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
 (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、粒子状重合体のガラス転移温度が過度に低下することを回避して、得られる機能層の耐ブロッキング性を向上できる。
 一方、(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、機能層と基材との密着性を良好なものとすることができる。
 なお、本明細書において、「(メタ)アクリル酸エステル単量体」には、上述した「架橋性単量体」として列挙されているもの、及び後述する「酸基含有単量体」として列挙されているものは含まれない。
-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、例えば、カルボン酸基を有する単量体、スルホン酸基を有する単量体、リン酸基を有する単量体、及び、水酸基を有する単量体が挙げられる。
 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、ジカルボン酸等が挙げられる。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、クロトン酸等が挙げられる。ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられる。
 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等が挙げられる。
 なお、本明細書において、「(メタ)アリル」とは、アリル及び/又はメタリルを意味する。
 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等が挙げられる。
 なお、本明細書において、「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイル及び/又はメタクリロイルを意味する。
 水酸基を有する単量体としては、例えば、アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸-2-ヒドロキシプロピル等が挙げられる。
 なお、これらの酸基含有単量体は、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。
 重合体A中の酸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を100質量%とした場合に、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.15質量%以上であり、好ましくは2質量%以下、より好ましくは1質量%以下、更に好ましくは0.5質量%以下である。
-フッ素原子含有単量体単位-
 フッ素原子含有単量体単位を形成し得るフッ素原子含有単量体の例としては、特に限定されることなく、例えば、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、三フッ化塩化ビニル、フッ化ビニル、パーフルオロアルキルビニルエーテル等が挙げられる。中でも、フッ化ビニリデンが好ましい。
 なお、これらのフッ素原子含有単量体は、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。
 重合体Aがフッ素原子含有単量体単位を含む場合には、機能層のより良好な接着性を確保できる観点から、粒子状重合体は、フッ素原子含有単量体としてフッ化ビニリデンを用いたフッ素原子含有重合体であることが好ましい。中でも、フッ素原子含有重合体としては、(i)フッ化ビニリデンの単独重合体、(ii)フッ化ビニリデンと、当該フッ化ビニリデンと共重合可能な他のフッ素原子含有単量体との共重合体、(iii)フッ化ビニリデンと、当該フッ化ビニリデンと共重合可能な他のフッ素原子含有単量体と、これらと共重合可能な単量体との共重合体が好ましい。そして、フッ素原子含有重合体の中でも、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVdF-HFP)、ポリフッ化ビニル、並びに、テトラフルオロエチレン及びパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体が好ましい。
-その他の単量体単位-
 重合体Aは、芳香族モノビニル単量体単位、架橋性単量体単位、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、酸基含有単量体単位、及びフッ素原子含有単量体単位以外のその他の単量体単位を含んでいてもよい。ここで、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、ニトリル基含有単量体単位等が挙げられる。
 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の例としては、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体が挙げられる。具体的には、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等の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等のα-アルキルアクリロニトリル;等が挙げられる。
 なお、これらのニトリル基含有単量体は、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。
 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を100質量%とした場合に、3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、6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、27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。
 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、粒子状重合体の結着力を向上させ、機能層のピール強度を高めることができる。
 一方、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、粒子状重合体の柔軟性を高めることができる。
 重合体A中のニトリル基含有単量体単位を除くその他の単量体単位の含有割合は、重合体A中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、好ましくは0質量%以上であり、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
 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、機能層用組成物の安定性が低下するのを抑制できる。
 機能層用組成物中の粒子状重合体の含有割合は、機能層用組成物中の全成分(分散媒を含む)に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましい。
 機能層用組成物中の粒子状重合体の含有割合が上記下限以上であれば、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。一方、機能層用組成物中の粒子状重合体の含有割合が上記上限以下であれば、機能層用組成物の貯蔵安定性を向上できる。
 機能層用組成物が、後述する結着材及び非導電性耐熱粒子を含む場合、機能層用組成物中の粒子状重合体の含有割合は、粒子状重合体、結着材及び非導電性耐熱粒子の合計量(100質量%)に対して、1質量%以上12質量%以下であることが好ましい。
<<重合体Aを含む粒子の調製>>
 重合体Aを含む粒子は、上述した単量体を含む単量体組成物を、例えば水等の水系溶媒中で重合することにより調製できる。ここで、単量体組成物中の各単量体の割合は、通常、重合体A中の各単量体単位の割合と同様とする。
 重合様式は、特に限定されず、例えば、懸濁重合法、乳化重合凝集法、粉砕法等のいずれの方法も用いることができる。中でも、粒子状重合体の体積粒子径D50及び粒度分布αを調整しやすいという観点から、懸濁重合法及び乳化重合凝集法が好ましく、懸濁重合法がより好ましい。また、重合反応としては、ラジカル重合、リビングラジカル重合等のいずれの反応も用いることができる。
-その他の配合剤-
 重合体Aを含む粒子を調製する際に用いる単量体組成物には、連鎖移動剤、重合調整剤、重合反応遅延剤、反応性流動化剤、充填剤、難燃剤、老化防止剤、着色料等のその他の配合剤を任意の配合量で配合することができる。
 ここで、一例として、懸濁重合法による重合体Aを含む粒子の調製方法について説明する。
-懸濁重合法による重合体Aを含む粒子の調製-
(1)単量体組成物の調製
 はじめに、所望の重合体Aを構成する単量体、及び必要に応じて添加されるその他の配合剤を混合し、単量体組成物の調製を行う。
(2)液滴の形成
 次に、単量体組成物を、水中に分散させ、重合開始剤を添加した後、単量体組成物の液滴を形成する。ここで、液滴は、例えば、単量体組成物を含む水を、乳化分散機等の分散機を用いて剪断撹拌することにより形成することができる。
 液滴の形成に分散機を用いる場合、分散機の回転数は、8000rpm超であることが好ましく、9500rpm以上であることがより好ましく、11000rpm以上であることが更に好ましく、15000rpm未満であることが好ましく、14000rpm以下であることがより好ましく、13000rpm以下であることが更に好ましい。分散機の回転数が上記範囲内であれば、粒子状重合体の体積粒子径D50及び粒度分布αの割合を容易に調整できる。
 液滴の形成に分散機を用いる場合、分散機の撹拌速度は、21m/s以上であることが好ましく、25m/s以上であることがより好ましく、29m/s以上であることが更に好ましく、40m/s以下であることが好ましく、37m/s以下であることがより好ましく、35m/s以下であることが更に好ましい。
 分散機の撹拌速度が上記範囲内であれば、粒子状重合体の体積粒子径D50及び粒度分布αの割合を容易に調整できる。
 本明細書において、「撹拌速度」とは、分散歯や撹拌羽根等が回転した際に形成される外周部の周速度を意味する。
 重合開始剤としては、例えば、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、アゾビスイソブチロニトリル等の油溶性重合開始剤が挙げられる。重合開始剤は、単量体組成物が水中に分散された後、液滴を形成する前に添加してもよく、水中に分散される前の単量体組成物に添加してもよい。
 なお、乳化重合凝集法により重合体Aを含む粒子の調製をする場合には、重合開始剤として、例えば、過硫酸カリウム等の水溶性重合開始剤を用いることができる。
 形成された単量体組成物の液滴を水中で安定化させる観点からは、分散安定剤を水中に添加して単量体組成物の液滴を形成することが好ましい。その際、分散安定剤としては、例えば、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物や、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等を用いることができる。ここで、分散安定剤は、例えば、水中に分散安定剤を分散させたコロイド分散液の状態で添加してもよい。
(3)重合
 次に、単量体組成物の液滴を形成後、当該形成された液滴を含む水を昇温して重合を開始することで、水中に重合体Aを含む粒子が形成される。その際、重合の反応温度は、好ましくは50℃以上95℃以下である。また、重合の反応時間は、好ましくは1時間以上であり、好ましくは10時間以下、より好ましくは8時間以下、更に好ましくは6時間以下である。
(4)洗浄、濾過、脱水及び乾燥工程
 重合終了後、重合体Aを含む粒子を含む水を、常法に従い、洗浄、濾過、及び乾燥を行うことで、重合体Aを含む粒子を得ることができる。
<<重合開始剤分解物>>
 粒子状重合体を構成する粒子は、重合体Aの重合で用いた重合開始剤の分解物(以下、単に「重合開始剤分解物」ともいう。)を含み得る。なお、重合開始剤分解物には、重合反応直後に存在し得る分解物の他に、例えば、脱炭酸処理や脱窒素処理等の後処理後の生成物等も含まれる。
 ここで、重合開始剤としてt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエートを用いた場合、重合開始剤分解物としては、例えば、ヘプチル-t-ブチルエーテル等が挙げられる。また、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いた場合、重合開始剤分解物としては、例えば、テトラメチルコハク酸ニトリル、2-シアノプロパン等が挙げられる。更に、重合開始剤として過硫酸カリウムを用いた場合には、重合開始剤分解物としては、例えば、硫酸イオン(硫酸カリウム)等が挙げられる。
 粒子状重合体を構成する粒子中の重合開始剤分解物の含有割合は、該粒子の全質量に対して、20ppm以下であることが好ましく、10ppm以下であることがより好ましく、5ppm以下であることが更に好ましく、0ppmであることが特に好ましい。
 粒子中の重合開始剤分解物の含有割合が上記上限以下であれば、機能層の耐ブロッキング性を向上できる。また、電気化学素子において、抵抗値の上昇の原因となり得る重合開始剤分解物が電解液中に溶出する量を低減し、その結果、サイクル特性を向上できる。
 なお、粒子中の重合開始剤分解物の含有割合は、粒子状重合体を調製する際の精製方法及び精製条件等によって調整できる。
<結着材>
 本発明の機能層用組成物は、結着材を更に含むことが好ましい。機能層用組成物が結着材を更に含めば、粉落ちが抑制され、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
 結着材の形状は、粒子状であってもよく、非粒子状であってもよいが、粉落ちを良好に抑制する観点からは、結着材の形状は粒子状であることが好ましい。なお、結着材は、機能層用組成物を用いて形成した機能層を介して部材同士を接着した後は、粒子形状であってもよいし、その他の任意の形状であってもよい。
<<結着材の組成>>
 結着材としては、特に限定されることなく、非水溶性で、水等の分散媒中に分散可能な既知の重合体、例えば、熱可塑性エラストマー等の結着樹脂が挙げられる。熱可塑性エラストマーとしては、共役ジエン系重合体、アクリル系重合体(ACL)が好ましい。
 なお、これらの結着材は、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。
<<<アクリル系重合体>>>
 アクリル系重合体とは、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む重合体を指す。アクリル系重合体は、特に限定されることなく、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の他に、例えば、上述した架橋性単量体単位、酸基含有単量体単位等を含有していてもよい。そして、アクリル系重合体は、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できることから、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と、酸基含有単量体単位とを含有することが好ましい。
 なお、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、架橋性単量体単位、及び酸基含有単量体単位については上述したため、以下では説明を省略する。
-アクリル系重合体における各単量体単位の割合-
 アクリル系重合体における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の割合は、結着材を構成する重合体中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、好ましくは50質量%以上、より好ましくは55質量%以上、更に好ましくは58質量%以上であり、好ましくは98質量%以下、より好ましくは97質量%以下、更に好ましくは96質量%以下である。
 (メタ)アクリル酸エステル単量体単位の割合が上記下限以上であれば、ウェット接着性及びドライ接着性をより向上できる。
 一方、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の割合が上記上限以下であれば、機能層の耐ブロッキング性及び電気化学素子のサイクル特性を向上できる。
 アクリル系重合体における酸基含有単量体単位の割合は、結着材を構成する重合体中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上であり、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
 酸基含有単量体単位の割合が上記下限以上であれば、機能層用組成物中及び機能層中における結着材の分散性を高め、ウェット接着性及びドライ接着性をより向上できる。
 一方、酸基含有単量体単位の割合が上記上限以下であれば、機能層の残存水分量を低減して、機能層の耐ブロッキング性及び電気化学素子のサイクル特性を向上できる。
 アクリル系重合体における架橋性単量体単位の割合は、結着材を構成する重合体中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1.0質量%以上であり、好ましくは3.0質量%以下、より好ましくは2.5質量%以下である。
 架橋性単量体単位の割合が上記下限以上であれば、機能層の耐ブロッキング性及び電気化学素子のサイクル特性を向上できる。
 一方、架橋性単量体単位の割合が上記上限以下であれば、ウェット接着性及びドライ接着性をより向上できる。
-アクリル系重合体におけるその他の単量体単位-
 アクリル系重合体は、その他の単量体単位を含んでいてもよい。アクリル系重合体に含まれ得るその他の単量体単位を形成し得る、その他の単量体としては、1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2-クロル-1,3-ブタジエン等の共役ジエン単量体;上述した芳香族モノビニル単量体;上述したアクリロニトリル等のニトリル基含有単量体;エチレン、プロピレン等のオレフィン単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル単量体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル単量体;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン単量体;並びに、N-ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物単量体が挙げられる。中でも、その他の単量体としては、アクリロニトリルが好ましい。
 なお、これらその他の単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。また、アクリル系重合体におけるその他の単量体単位の含有割合は、適宜調整すればよい。
 アクリル系重合体におけるその他の単量体単位の割合は、結着材を構成する重合体中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、30質量%未満であることが好ましく、15質量%未満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。
<<<共役ジエン系重合体>>>
 共役ジエン系重合体とは、共役ジエン単量体単位を含む重合体を指す。そして、共役ジエン系重合体の具体例としては、特に限定されることなく、スチレン-ブタジエン共重合体(SBR)等の芳香族モノビニル単量体単位及び共役ジエン単量体単位を含む共重合体、ブタジエンゴム(BR)、アクリルゴム(NBR)(アクリロニトリル単位及びブタジエン単位を含む共重合体)、並びに、それらの水素化物等が挙げられる。
 なお、共役ジエン単量体単位、及び芳香族モノビニル単量体単位については上述したため、以下では説明を省略する。
-共役ジエン系重合体における各単量体単位の割合-
 共役ジエン系重合体における共役ジエン単量体単位の割合は、結着材を構成する重合体中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、好ましくは15質量%以上、より好ましくは30質量%以上であり、好ましくは80質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。
 共役ジエン系重合体における芳香族モノビニル単量体単位の割合は、結着材を構成する重合体中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、好ましくは15質量%以上、より好ましくは35質量%以上、更に好ましくは55質量%以上であり、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。
-共役ジエン系重合体におけるその他の単量体単位-
 共役ジエン系重合体は、その他の単量体単位を含んでいてもよい。そして、共役ジエン系重合体に含まれ得るその他の単量体単位を形成し得る、その他の単量体としては、上述した酸基含有単量体;上述したニトリル基含有単量体;等が挙げられる。
 なお、これらその他の単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。また、共役ジエン系重合体におけるその他の単量体単位の含有割合は、適宜調整すればよい。
<<結着材のガラス転移温度>>
 結着材のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは-100℃以上、より好ましくは-90℃以上、更に好ましくは-80℃以上であり、好ましくは30℃未満、より好ましくは20℃以下、更に好ましくは15℃以下である。
 結着材のガラス転移温度が上記下限以上であれば、ウェット接着性及びドライ接着性をより向上できる。また、機能層の耐ブロッキング性を向上できる。
 一方、結着材のガラス転移温度が上記上限以下であれば、機能層の柔軟性をより高めることができる。
<<結着材の体積粒子径D50>>
 結着材の体積粒子径D50は、0.1μm以上であることが好ましく、0.2μm以上であることがより好ましく、0.8μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましい。
 結着材の体積粒子径D50が上記下限以上であれば、機能層中のイオン伝導性が低下するのをより抑制して、電気化学素子の電気化学特性(特に、出力特性)を向上できる。
 一方、結着材の体積粒子径D50が上記上限以下であれば、ウェット接着性及びドライ接着性をより向上できる。
 なお、本明細書において、結着材の体積粒子径D50は、レーザー回折法で測定して得られた粒度分布(体積基準)において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径を意味し、本明細書の実施例に記載の方法に従って測定できる。
<<結着材の含有量>>
 機能層用組成物中における結着材の含有量は、粒子状重合体100質量部当たり、好ましくは20質量部以上、より好ましくは40質量部以上、更に好ましくは50質量部以上であり、好ましくは80質量部以下、より好ましくは70質量部以下、更に好ましくは60質量部以下である。
 結着材の含有量が上記下限以上であれば、粉落ちが抑制され、その結果、ウェット接着性及びドライ接着性をより向上できる。
 一方、結着材の含有量が上記上限以下であれば、機能層のイオン伝導性が低下するのを抑制し、得られる電気化学素子の出力特性が低下するのを抑制できる。
 機能層用組成物が後述する非導電性耐熱粒子を含む場合、機能層用組成物中における結着材の含有量は、非導電性耐熱粒子100質量部当たり、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上、更に好ましくは0.5質量部以上、更により好ましくは3質量部以上であり、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。
 結着材の含有量が上記下限以上であれば、粉落ちが抑制され、その結果、ウェット接着性及びドライ接着性をより向上できる。
 一方、結着材の含有量が上記上限以下であれば、機能層のイオン伝導性が低下するのを抑制し、得られる電気化学素子の出力特性が低下するのを抑制できる。
 なお、結着材は、特に限定されることなく、例えば、上述した単量体を含む単量体組成物を、例えば水等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。ここで、単量体組成物中の各単量体の割合は、通常、結着材中の各単量体単位の割合と同様とする。
 そして、重合方法及び重合反応としては、特に限定されず、例えば、上述した粒子状重合体の重合方法で挙げた重合方法及び重合反応を用いることができる。
<非導電性耐熱粒子>
 本発明の機能層用組成物は、非導電性耐熱粒子(以下、「耐熱粒子」ともいう。)を更に含むことが好ましい。機能層用組成物が耐熱粒子を更に含めば、機能層の耐熱性を向上できる。
 本明細書において、「非導電性耐熱粒子」とは、耐熱温度が200℃以上の非導電性導電性の微粒子を意味し、また「耐熱温度」とは、熱変形等の実質的な物理変化を起こさない温度を意味する。
 耐熱粒子としては、耐熱温度が200℃以上で、電気化学的に安定であり、電気絶縁性を有する微粒子であれば特に制限はないが、無機粒子であることが好ましい。
 無機粒子は比較的比重が大きいため、例えば、無機粒子を含む機能層用組成物を基材上に塗布等して機能層を形成すると、機能層の厚み方向表面において無機粒子に対して粒子状重合体がより突出しやすくなり、その結果、ウェット接着性及びドライ接着性を向上できる。
 ここで、無機粒子の材料としては、電気化学素子の使用環境下で安定に存在し、電気化学的に安定であることが好ましく、例えば、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)、酸化ジルコニウム(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;等が挙げられる。これらの中でも、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムの水和物(ベーマイト)、水酸化マグネシウム、及び硫酸バリウムがより好ましく、酸化アルミニウムが更に好ましい。また、これらの粒子は、必要に応じて元素置換、表面処理、固溶体化等が施されていてもよい。
 なお、これらの無機粒子は、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。
<<耐熱粒子の体積粒子径D50>>
 耐熱粒子の体積粒子径D50は、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.2μm以上、更に好ましくは0.25μm以上であり、好ましくは1.5μm以下、より好ましくは1.0μm以下、更に好ましくは0.8μm以下である。
 耐熱粒子の体積粒子径D50が上記下限以上であれば、機能層中に耐熱粒子が密に充填される。そのため、機能層中のイオン伝導性が低下するのをより抑制して、電気化学素子の電気化学特性(特に、出力特性)を向上させることができる。
 一方、耐熱粒子の体積粒子径D50が上記上限以下であれば、機能層を薄くした場合でも、優れた耐熱性を機能層に発揮させることができるため、電気化学素子の容量を高めることができる。
 本明細書において、耐熱粒子の体積粒子径D50は、レーザー回折法で測定して得られた粒度分布(体積基準)において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径を意味し、実施例に記載の方法に従って測定できる。
<<耐熱粒子に対する粒子状重合体の比>>
 機能層用組成物中の耐熱粒子対する粒子状重合体の体積比(粒子状重合体の体積/耐熱粒子の体積)は、5/95以上であることが好ましく、20/80以上であることが好ましく、25/75以上であることが更に好ましく、30/70以上であることが更により好ましく、45/55以下であることが好ましく、40/60以下であることがより好ましく、35/65以下であることが更に好ましい。
 耐熱粒子に対する粒子状重合体の体積比が上記範囲内であれば、機能層の耐熱性と接着性のバランスが良好になる。
 また、機能層用組成物中の耐熱粒子に対する状重合体の質量比(粒子状重合体の質量/耐熱粒子の質量)は、1/99以上であることが好ましく、6/94以上であることがより好ましく、9/91以上であること更に好ましく、51/49以下であることが好ましく、42/58以下であることがより好ましく、36/64以下であることが更に好ましい。
 耐熱粒子に対する粒子状重合体の質量比が上記範囲内であれば、機能層の耐熱性と接着性のバランスがより良好になる。
<アミン化合物>
 本発明の機能層用組成物は、アミン化合物を更に含むことが好ましい。機能層用組成物がアミン化合物を更に含めば、機能層用組成物の腐敗等を抑制して、機能層用組成物の保存安定性を向上できる。
 ここで、アミン化合物としては、特に限定されることなく、例えば、硫酸ヒドロキシルアミン、ジエチルヒドロキシルアミン、ジメチルヒドロキシルアミン、ジプロピルヒドロキシルアミン、イソプロピルヒドロキシアミン、イソチアゾリン系化合物等が挙げられる。中でも、機能層用組成物の保存安定性をより向上できることから、イソチアゾリン系化合物が好ましい。なお、イソチアゾリン系化合物としては、例えば、1,2-ベンゾ-4-イソチアゾリン-3-オン、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン等が挙げられる。
 これらのアミン化合物は、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。
 アミン化合物の含有量は、粒子状重合体100質量部当たり、好ましくは0.3質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上であり、好ましくは2質量部以下、より好ましくは1質量部以下である。
<その他の成分>
 機能層用組成物は、粒子状重合体、結着材、非導電性耐熱粒子及びアミン化合物以外に、任意のその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分は、電気化学素子における電気化学反応に影響を及ぼさないものであれば特に限定されず、例えば、分散剤、粘度調整剤、濡れ剤等の既知の添加剤が挙げられる。これらのその他の成分は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
<電気化学素子機能層用組成物の調製方法>
 機能層用組成物の調製方法は、特に限定されることなく、例えば、上述した粒子状重合体と、分散媒としての水と、必要に応じて用いられる結着材と、耐熱粒子と、アミン化合物と、その他の成分とを混合することにより調製できる。なお、水系溶媒中で単量体組成物を重合して粒子状重合体や結着材を調製した場合には、粒子状重合体や結着材は、水分散体の状態でそのまま他の成分と混合してもよい。また、粒子状重合体や結着材を水分散体の状態で混合する場合には、水分散体中の水を分散媒として用いてもよい。
 ここで、上述した成分の混合方法は特に制限されないが、各成分を効率よく分散させるべく、混合装置として分散機を用いて混合を行うことが好ましい。そして、分散機は、上記成分を均一に分散及び混合できる装置が好ましい。分散機としては、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー等が挙げられる。
(電気化学素子用積層体)
 本発明の電気化学素子用積層体は、基材と、基材上に形成された機能層とを備え、該機能層が、本発明の機能層用組成物を用いてなるものである。本発明の機能層用組成物は、ウェット接着性に優れる機能層を形成できるため、これを用いてなる機能層を備える積層体であれば、かかる積層体を備える電気化学素子のサイクル特性を向上できる。
<基材>
 基材としては、特に限定されず、例えばセパレータの一部を構成する部材として機能層を使用する場合には、基材としてはセパレータ基材を用いることができ、また、電極の一部を構成する部材として機能層を使用する場合には、基材としては集電体上に電極合材層を形成してなる電極基材を用いることができる。機能層用組成物を用いて基材上に機能層を形成して得られる積層体の用法に特に制限は無く、例えばセパレータ基材等の上に機能層を形成してそのままセパレータ等の電気化学素子部材として使用してもよいし、電極基材上に機能層を形成してそのまま電極として使用してもよい。
<<セパレータ基材>>
 機能層を形成するセパレータ基材としては、特に限定されることなく、例えば特開2012-204303号公報に記載のものを用いることができる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、電気化学素子内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという点より、ポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)の樹脂からなる微多孔膜が好ましい。なお、セパレータ基材は、機能層以外の、所期の機能を発揮し得る任意の層をその一部に含んでいてもよい。
<<電極基材>>
 機能層を形成する電極基材(正極基材及び負極基材)としては、特に限定されないが、集電体上に電極合材層が形成された電極基材が挙げられる。ここで、集電体、電極合材層中の成分(例えば、電極活物質(正極活物質、負極活物質)及び電極合材層用結着材(正極合材層用結着材、負極合材層用結着材)等)、並びに、集電体上への電極合材層の形成方法は、既知のものを用いることができ、例えば特開2013-145763号公報に記載のものを用いることができる。なお、電極基材は、機能層以外の、所期の機能を有する任意の層をその一部に含んでいてもよい。
<機能層>
 機能層は、本発明の機能層用組成物を用い、上述した基材上に形成することができる。ここで、機能層には、少なくとも、上述した粒子状重合体と、必要に応じて用いられる結着材、耐熱粒子と、アミン化合物と、その他の成分とが含まれている。なお、機能層中に含まれている各成分は、上記機能層用組成物中に含まれていたものであり、それら各成分の好適な存在比は、機能層用組成物中の各成分の好適な存在比と同じである。
<<機能層の形成方法>>
 機能層用組成物を用いて基材上に機能層を形成する方法としては、特に限定されず、例えば、
1)機能層用組成物を上述した基材の表面に塗布し、次いで乾燥する方法
2)機能層用組成物に上述した基材を浸漬後、これを乾燥する方法
3)機能層用組成物を離型基材上に塗布し、乾燥して機能層を形成し、得られた機能層を上述した基材の表面に転写する方法
が挙げられる。
 なお、機能層は、基材の片面のみの上に形成してもよいし、基材の両面上に形成してもよい。
 ここで、離型基材としては、特に限定されず、既知の離型基材を用いることができる。
 これらの中でも、上記1)の方法が、機能層の厚みを制御し易いことから好ましい。そして、上記1)の方法は、例えば、機能層用組成物を基材上に塗布する工程(塗布工程)と、基材上に塗布された機能層用組成物を乾燥させて機能層を形成する工程(機能層形成工程)を含んでいてもよい
-塗布工程-
 塗布工程において、機能層用組成物を基材上に塗布する方法としては、特に制限は無く、例えば、ドクターブレード法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法等の方法が挙げられる。
-機能層形成工程-
 機能層形成工程において、基材上の機能層用組成物を乾燥する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、赤外線や電子線等の照射による乾燥法が挙げられる。乾燥条件は特に限定されないが、乾燥温度は好ましくは50℃以上150℃以下で、乾燥時間は好ましくは1分以上30分以下である。
 そして、基材に形成された機能層は、基材の耐熱性を高める耐熱層としての機能と、部材同士を強固に接着させる接着層としての機能とを同時に発現させる単一の層として、好適に使用することができる。
 また、上述のように機能層用組成物を用いて形成された機能層を備える基材、即ち、本発明の積層体は、従来の耐熱層及び接着層を備える基材に比べて、より短縮した工数及び時間で製作することができるため、生産性が高い。
 ここで、耐熱粒子を含む機能層用組成物を用いて形成した機能層において、通常、複数の耐熱粒子が機能層の厚み方向に積み重なるようにして配置されている。そして、耐熱粒子が機能層の厚み方向に積み重なってなる層(以下、「耐熱粒子層」ともいう。)の厚みは、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは0.8μm以上、更に好ましくは1μm以上であり、好ましくは6μm以下、より好ましくは5μm以下、更に好ましくは4μm以下である。
 耐熱粒子層の厚みが上記下限以上であれば、機能層の耐熱性が極めて良好となる。
 一方、耐熱粒子層の厚みが上記上限以下であれば、機能層のイオン拡散性を確保して、電気化学素子の電気化学特性(特に、出力特性)を更に十分に高めることができる。
 なお、本明細書において、「耐熱粒子層の厚み」は、本明細書の実施例に記載の方法を用いて測定できる。
<<耐熱粒子層の厚みに対する粒子状重合体の体積粒子径D50の比>>
 上記耐熱粒子層の厚みに対する粒子状重合体の体積粒子径D50の比(粒子状重合体の体積粒子径D50/耐熱粒子層の厚み)は、好ましくは1.05以上、より好ましくは1.2以上、更に好ましくは1.5以上であり、好ましくは5.0以下、より好ましくは4.5以下、更に好ましくは4.0以下である。
 耐熱粒子層の厚みに対する粒子状重合体の体積粒子径D50の比が上記下限以上であれば、機能層の厚み方向表面において、耐熱粒子の表面に対して粒子状重合体が更に突出し易くなるため、更に良好なウェット接着性及びドライ接着性が発揮され得る。
 一方、耐熱粒子層の厚みに対する粒子状重合体の体積粒子径D50の比が上記上限以下であれば、機能層用組成物を基材に塗布する際に粒子状重合体が脱落することを更に抑制して、更に均一な機能層を形成することができる。
<<機能層の厚み>>
 基材上に形成された機能層の厚み(以下、「機能層の最大厚み」ともいう。)は、好ましくは1.0μm以上、より好ましくは1.5μm以上、更に好ましくは2.0μm以上、特に好ましくは2.5μm以上、最も好ましくは5.0μm以上であり、好ましくは10.0μm以下、より好ましくは9.0μm以下、更に好ましくは8.0μm以下である。
 機能層の最大厚みが上記下限以上であれば、機能層の耐熱性が極めて良好となる。
 一方、機能層の最大厚みが上記上限以下であれば、機能層のイオン拡散性を確保して、電気化学素子の電気化学特性(特に、出力特性)を更に十分に高めることができる。
 なお、本明細書において、「機能層の最大厚み」は、例えば、電解放出型操作電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて測定できる。
(電気化学素子)
 本発明の電気化学素子は、本発明の積層体を備えるものである。このような電気化学素子であれば、優れたサイクル特性を発揮し得る。
 なお、本発明の電気化学素子は、少なくとも本発明の積層体を備えていればよく、従って、本発明の効果を著しく損なわない限り、本発明の積層体以外の構成要素を備えていてもよい。
 そして、本発明の電気化学素子は、特に限定されることなく、例えば、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタであり、好ましくはリチウムイオン二次電池である。
 ここで、以下では、本発明の電気化学素子の一例としてのリチウムイオン二次電池について説明する。本発明に係るリチウムイオン二次電池は、上述した本発明の積層体を備えるものである。より具体的には、リチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、機能層がセパレータ基材上に形成されてなる機能層付きセパレータ(本発明の積層体)と、電解液とを備えるものである。機能層は、セパレータ基材の片面のみ上に形成されていてもよいし、セパレータ基材の両面上に形成されていてもよい。
 なお、以下の一例では、機能層はセパレータ基材上に形成されているが、機能層は電極基材上に形成されていてもよい。
 そして、本発明に係るリチウムイオン二次電池では、機能層により、正極とセパレータ基材、及び/又は、負極とセパレータ基材が、電解液中において強固に接着されている。そのため、充放電の繰り返しに伴う電極の極板間の距離の拡大も抑制されて、サイクル特性等の電池特性が良好なものとなっている。また、このリチウムイオン二次電池においては、機能層により、セパレータ基材の耐熱性が向上している。更に、このリチウムイオン二次電池は、従来の耐熱層及び接着層を備えるセパレータを使用する場合と比較し、セパレータの製造に要する時間を短縮して高い生産性で製造することができる。
 なお、上述した正極、負極及び電解液としては、リチウムイオン二次電池において用いられている既知の正極、負極及び電解液を使用することができる。
<正極及び負極>
 具体的には、電極(正極及び負極)としては、電極合材層を集電体上に形成してなる電極を用いることができる。なお、集電体としては、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、白金等の金属材料からなるものを用いることができる。これらの中でも、負極用の集電体としては、銅からなる集電体を用いることが好ましい。また、正極用の集電体としては、アルミニウムからなる集電体を用いることが好ましい。更に、電極合材層としては、電極活物質とバインダーとを含む層を用いることができる。
<機能層付きセパレータ(積層体)>
 機能層付きセパレータは、例えば、上述した機能層を形成する方法を用いてセパレータ基材に機能層を形成することにより作製することができる。
 ここで、セパレータ基材としては、特に限定されることなく、例えば特開2012-204303号公報に記載のものを用いることができる。これらの中でも、機能層付きセパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、リチウムイオン二次電池内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという観点から、ポリオレフィン系の樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)からなる微多孔膜が好ましい。
<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。支持電解質としては、例えば、リチウムイオン二次電池においてはリチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、例えば、LiPF、LiAsF、LiBF、LiSbF、LiAlCl、LiClO、CFSOLi、CSOLi、CFCOOLi、(CFCO)NLi、(CFSONLi、(CSO)NLi等が挙げられる。なかでも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すことから、LiPF、LiClO、CFSOLiが好ましい。なお、電解質は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。通常は、解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
 電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えばリチウムイオン二次電池においては、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、メチルエチルカーボネート(エチルメチルカーボネート(EMC))、ビニレンカーボネート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;等が好適に用いられる。
 またこれら有機溶媒の混合液を用いてもよい。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いことから、カーボネート類が好ましい。通常、用いる有機溶媒の粘度が低いほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、有機溶媒の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
 なお、電解液中の電解質の濃度は適宜調整することができる。また、電解液には、既知の添加剤を添加してもよい。
<リチウムイオン二次電池の製造方法>
 本発明の電気化学素子としてのリチウムイオン二次電池は、例えば、上述した正極と負極とを機能層付きセパレータ(本発明の積層体)を介して重ね合わせ、これを必要に応じて、巻く、折る等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。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素子等の過電流防止素子、リード板等を入れ、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、扁平型等、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「%」及び「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
 また、複数種類の単量体を共重合して製造される重合体において、ある単量体を重合して形成される構造単位の前記重合体における割合は、別に断らない限り、通常は、その重合体の重合に用いる全単量体に占める当該ある単量体の比率(仕込み比)と一致する。
 実施例及び比較例において、ガラス転移温度、粒子状重合体の体積粒子径D50及び粒度分布αの割合、結着材の体積粒子径D50、耐熱粒子の体積粒子径D50、粒子状重合体の平均円形度及び円形度分布、粒子状重合体のTHFへの溶出量、粒子中の重合開始剤分解物の含有量、耐熱粒子層の厚み、並びに、耐熱粒子に対する粒子状重合体の体積比は、下記の方法で測定した。また、ウェット接着性、ドライ接着性、機能層の耐ブロッキング性、二次電池のサイクル特性は、下記の方法で測定及び評価した。
<ガラス転移温度>
 実施例及び比較例で調製した粒子状重合体及び結着材を測定試料とした。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「EXSTAR DSC6220」)にて、測定温度範囲-100℃~500℃、昇温速度10℃/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。得られた示差走査熱量分析(DSC)曲線において、微分信号(DDSC)が0.05mW/分/mg以上となるDSC曲線の吸熱ピークが出る直前のベースラインと、吸熱ピーク後に最初に現れる変曲点でのDSC曲線の接線との交点を、ガラス転移温度(℃)として求めた。
<粒子状重合体の体積粒子径D50及び粒度分布α>
 実施例及び比較例で調製した粒子状重合体を測定試料とした。測定試料0.1g相当量を秤量し、ビーカーに取り、分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸水溶液(富士フイルム社製、「ドライウエル」)0.1mLを加えた。上記ビーカーに、更に、希釈液(ベックマン・コールター社製、「アイソトンII」)を10~30mL加え、20W(Watt)の超音波分散機で3分間分散させた。その後、粒径測定機(ベックマン・コールター社製、「マルチサイザー」)を用いて、アパーチャー径:20μm、媒体:アイソトンII、測定粒子個数:100,000個の条件下で測定を行った。測定で得られた粒子状重合体の粒度分布(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、粒子状重合体の体積粒子径D50とした。
 また、体積粒子径D50の値から、体積粒子径D50×1.5の値を算出し、粒子状重合体を100体積%として、体積粒子径D50×1.5の値以上の粒子径を有する粒子の割合(大粒子の割合)を求めた。
 更に、体積粒子径D50の値から、体積粒子径D50×3.0の値を算出し、粒子状重合体を100体積%として、体積粒子径D50×3.0の値以上の粒子径を有する粒子の割合(粗大粒子の割合)を求めた。
<結着材の体積粒子径D50>
 実施例で調製した結着材の体積粒子径D50は、レーザー回折法にて測定した。具体的には、調製した結着材を含む水分散溶液(固形分濃度0.1質量%に調整)を試料とした。そして、レーザー回折式粒子径分布測定装置(ベックマン・コールター社製、「LS-230」)を用いて測定を行った。測定で得られた結着材の粒度分布(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、結着材の体積粒子径D50とした。
<耐熱粒子の体積粒子径D50>
 実施例及び比較例で用いた耐熱粒子の体積粒子径D50は、レーザー回折法にて測定した。
 具体的には、レーザー回折法による測定で得られた耐熱粒子の粒度分布(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、耐熱粒子の体積粒子径D50とした。
<粒子状重合体の平均円形度及び円形度分布>
 実施例及び比較例で調製した粒子状重合体を測定試料とした。容器中に、予めイオン交換水10mLを入れ、その中に分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸)0.02gを加え、更に測定試料0.02gを加え、超音波分散機を用いて60W(Watt)で3分間、分散処理を行った。測定時の測定試料の濃度が3,000~10,000個/μLとなるように調整し、0.4μm以上の円相当径の測定試料1,000~10,000個についてフロー式粒子像分析装置(シメックス社製、「FPIA-3000」)を用いて測定した。なお、円形度は下記式(I)に示され、平均円形度は、その平均をとったものである。
  円形度=粒子状重合体の投影面積に等しい円の周囲長/粒子状重合体の投影像の周囲長   ・・・(I)
 また、粒子状重合体に対して、0.95未満の円形度を有する粒子の個数基準の割合を求めた。
<粒子状重合体のTHFへの溶出量>
 実施例及び比較例で調製した粒子状重合体の水分散液を、定量分析用ろ紙No.5B(アドバンテック製)で濾過分離し、得られた固形分を乾燥器の容器内に入れ、40℃で48時間乾燥を行い、乾燥した粒子状重合体を得た。得られた粉末0.2g程度を、200℃、5MPaで、2分プレスしフィルムを得た。その後、乾燥させたフィルムを3~5mm角に裁断し、約1gを精秤した。裁断により得られたフィルム片の質量をw0とする。このフィルム片を、25℃の50gのテトラヒドロフラン(THF)に24時間浸漬した。その後、THFから引き揚げたフィルム片を温度105℃で3時間真空乾燥して、不溶分の質量w1を計測した。そして、以下の計算式を用いて溶出量を算出した。
 溶出量(質量%)=(1-w1/w0)×100
<粒子中の重合開始剤分解物の含有量>
 実施例及び比較例で調製した粒子状重合体の水分散液を、定量分析用ろ紙No.5B(アドバンテック製)で濾過分離し、得られた固形分を乾燥器の容器内に入れ、40℃で48時間乾燥を行い、乾燥した粒子状重合体を得た。得られた粉末1.0g程度を、5gのアセトンと混合し、室温(25℃)で15時間静置して重合開始剤分解物をアセトン中に抽出した。その後、重合開始剤分解物を含有するアセトンを0.45μm PTFEフィルターでろ過した。マイクロシリンジを用いて1μLを正確に量り取り、以下のガスクロマトグラフにて測定し、粒子状重合体を構成する粒子の全質量に対する粒子中の重合開始剤分解物の含有割合を求めた。なお、実施例及び比較例の懸濁重合法では、重合開始剤としてt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエートを用いているため、重合開始剤分解物は、ヘプチル-t-ブチルエーテルであった。
[ガスクロマトグラフ]
・装置:アジレント製8860
・カラム:アジレント製DB-1 0.25mm×30m
・分析条件:インジェクター250℃、ディテクター300℃
・昇温プログラム:サンプル注入後に50℃で5分保持後、10℃/分で280℃まで昇温し、280℃で10分保持する。
 ここで、実施例6においては、以下の方法により重合開始剤分解物の含有割合を求めた。
 具体的には、実施例6で調製した粒子状重合体の水分散液を、定量分析用ろ紙No.5B(アドバンテック製)で濾過分離し、得られた固形分を乾燥器の容器内に入れ、40℃で48時間乾燥を行い、乾燥した粒子状重合体を得た。得られた粉末1.0g程度を、5gの水と混合し、室温(25℃)で15時間静置して重合開始剤分解物を水中に抽出した。その後、重合開始剤分解物を含有する水を0.45μm PTFEフィルターでろ過した。得られた溶液(水)をイオンクロマトグラフ(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、製品名:Integrion RFIC)を用いて、粒子状重合体を構成する粒子の全質量に対する粒子中の重合開始剤分解物の含有割合を求めた。なお、実施例6の乳化重合凝集法では、重合開始剤として過硫酸カリウムを用いているため、重合開始剤分解物は、硫酸イオンであった。
<耐熱粒子層の厚み>
 機能層付きセパレータ(積層体)の断面を、電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて観察し、得られた画像から、耐熱粒子層の厚みを算出した。なお、耐熱粒子層の厚みは、機能層が形成された側のセパレータの表面から、機能層の表面を形成する耐熱粒子までの鉛直方向の距離とした。
<耐熱粒子に対する粒子状重合体の体積比>
 スラリー組成物(機能層用組成物)を調製した際の耐熱粒子及び粒子状重合体の仕込量から、耐熱粒子に対する粒子状重合体の体積比(粒子状重合体の体積/耐熱粒子の体積)を求めた。なお、アルミナの密度は4g/cm、ベーマイトの密度は3.1g/cm、水酸化マグネシウムの密度は2.4g/cm、硫酸バリウムの密度は4.5g/cmとして計算した。
<電解液浸漬後の接着性(ウェット接着性)>
 実施例及び比較例で作製した正極及び機能層付きセパレータ(機能層を両面に備える)を、それぞれ長さ50mm、幅10mmに裁断した。そして、裁断した正極及びセパレータを、重ね合わせて積層させた。得られた積層片を、温度25℃、荷重10kN/mのロールプレスを用いて、30m/分のプレス速度でプレスし、試験片を得た。この試験片を、温度60℃の電解液中に72時間浸漬した。ここで、電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の混合溶媒(体積混合比:EC/DEC=1/2)に、支持電解質として濃度1MのLiPF6を含む溶液を用いた。浸漬後の試験片を電解液から取り出し、試験片の表面の電解液を拭き取った。この試験片を、1MPa、80℃、3分の条件で再度プレスした。再度プレス後の試験片を、正極の集電体側の面を下にして、正極の表面にセロハンテープ(JIS Z1522に規定されるもの)を貼り付けた。なお、セロハンテープは水平な試験台に固定しておいた。そして、引張り速度50mm/分で、セパレータの一端を鉛直上方に引っ張って剥がしたときの応力を測定した。当該測定を計3回行った。また別途、上記と同様にして、負極及びセパレータの積層片を得て、当該積層片をプレスして試験片を得た。そして、上記正極を用いた場合と同様にして、再度プレス後の試験片を得て、電解液浸漬後の応力の測定を計3回行った。
 上記正極及び負極を用いた測定により、得られた合計6回の応力の平均値をピール強度(N/m)として求め、電解液浸漬後の、機能層を介した電極とセパレータとの接着性(ウェット接着性)として下記の基準で評価した。ピール強度が大きいほど、ウェット接着性が良好であることを示す。
 A:ピール強度が5.0N/m以上
 B:ピール強度が3.0N/m以上5.0N/m未満
 C:ピール強度が1.0N/m以上3.0N/m未満
 D:ピール強度が1.0N/m未満
<電解液浸漬前の接着性(ドライ接着性)>
 実施例及び比較例で作製した負極及び機能層付きセパレータ(機能層を両面に備える)をそれぞれ10mm幅、長さ50mm幅に切り出し、負極とセパレータを積層させ、温度70℃、荷重0.5kNの平板プレスにて、10秒間プレスし、試験片を得た。この試験片を、負極の集電体側の面を下にして、電極の表面にセロハンテープを貼り付けた。この際、セロハンテープとしてはJIS Z1522に規定されるものを用いた。また、セロハンテープは水平な試験台に固定しておいた。そして、セパレータの一端を鉛直上方に引張り速度50mm/分で引っ張って剥がしたときの応力を測定した。応力の測定を計3回行った。得られた合計3回の応力の平均値をピール強度(N/m)として求め、機能層を介した電極とセパレータとの接着性(ドライ接着性)として下記の基準で評価した。ピール強度が大きいほど、ドライ接着性が良好であることを示す。
 A:ピール強度が5.0N/m以上
 B:ピール強度が3.0N/m以上5.0N/m未満
 C:ピール強度が1.0N/m以上3.0N/m未満
 D:ピール強度が1.0N/m未満
<機能層の耐ブロッキング性>
 実施例及び比較例で作製した機能層付きセパレータ(機能層を両面に備える)を幅4cm×長さ4cmのサイズに2枚切り出して試験片とした。得られた2枚の試験片を、機能層側が対向するようにして重ね合わせた後に、温度40℃、荷重8kNで、2分間プレスしてプレス体を得た。得られたプレス体の一方端を固定し、プレス体の他方端を引張速度50mm/分で鉛直上方に引っ張って剥がしたときの応力を測定し、得られた応力をブロッキング強度とした。そして、ブロッキング強度を、以下の基準で評価した。ブロッキング強度が小さいほど、機能層はブロッキングの発生を良好に抑制する、即ち、機能層の耐ブロッキング性が高いことを示す。
 A:ブロッキング強度が4N/m未満
 B:ブロッキング強度が4N/m以上6N/m未満
 C:ブロッキング強度が6N/m以上8N/m未満
 D:ブロッキング強度が8N/m以上
<二次電池のサイクル特性>
 実施例及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)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の充放電レートにて充放電の操作を200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200回目のサイクルの放電容量をX2と定義した。
 そして、放電容量X1及び放電容量X2を用いて、容量維持率ΔC’=(X2/X1)×100(%)を求め、以下の基準により評価した。容量維持率ΔC’の値が大きいほど、二次電池は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
(実施例1)
<粒子状重合体(A)の調製>
[単量体組成物(A)の調製]
 芳香族モノビニル単量体としてのスチレン81.5部、(メタ)アクリル酸エステル単量体としての2-エチルヘキシルアクリレート18部、及び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0.5部を混合して、単量体組成物(A)を調製した。
[金属水酸化物の調製]
 イオン交換水200部に塩化マグネシウム10.0部を溶解してなる水溶液(A1)に、イオン交換水50部に水酸化ナトリウム7.0部を溶解してなる水溶液(A2)を撹拌下で徐々に添加して、金属水酸化物としての水酸化マグネシウムを含むコロイド分散液(A)を調製した。
[懸濁重合法]
 懸濁重合法により粒子状重合体(A)を調製した。具体的には、上記水酸化マグネシウムを含むコロイド分散液(A)に、上述のようにして得た単量体組成物(A)を投入し、更に撹拌した後、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、「パーブチルO」)3.0部を添加して混合液を得た。得られた混合液を、インライン型乳化分散機(太平洋機工社製、「キャビトロン」)を用いて12,000rpmの回転数で1分間高剪断撹拌して、水酸化マグネシウムを含むコロイド分散液中に、単量体組成物(A)の液滴を形成した。
 上記単量体組成物(A)の液滴が形成された、水酸化マグネシウムを含むコロイド分散液を反応器に入れ、90℃に昇温して5時間重合反応を行った。得られた分散液をエバポレーターを用いて、90℃での減圧処理を2時間行って精製し、粒子状重合体(A)を含む水分散液を得た。
 上記粒子状重合体(A)を含む水分散液を用いて、粒子状重合体(A)の体積粒子径D50及び粒度分布αを測定した。結果を表1に示す。
 更に、上記粒子状重合体(A)を含む水分散液を撹拌しながら、室温(25℃)下で硫酸を滴下し、pHが6.5以下となるまで酸洗浄を行った。次いで、濾過分離を行い、得られた固形分にイオン交換水500部を加えて再スラリー化させて、水洗浄処理(洗浄、濾過及び脱水)を10回繰り返し行った。それから、濾過分離を行い、得られた固形分を乾燥器の容器内に入れ、40℃で48時間乾燥を行い、乾燥した粒子状重合体(A)を得た。
 得られた粒子状重合体(A)のガラス転移温度、並びに、平均円形度及び円形度分布を測定した。結果を表1に示す。
<結着材(α)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、「エマール(登録商標)2F」)0.15部、及び重合開始剤としての過流酸アンモニウム0.5部を供給し、気相部を窒素ガスで置換し、60℃に昇温した。
 一方、別の容器で、イオン交換水50部、分散安定剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5部、(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94部、酸基含有単量体としてのメタクリル酸2部、及びニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル2部、並びに架橋性単量体としてのアリルメタクリレート1部及びアリルグリシジルエーテル1部を混合して、単量体組成物(α)を調製した。
 得られた単量体組成物(α)を4時間かけて上述した撹拌機を備えた反応器に連続的に添加して重合を行った。添加中は、60℃で反応を行った。添加終了後、更に70℃で3時間撹拌してから反応を終了し、アクリル系重合体としての粒子状の結着材(α)を含む水分散液を得た。得られた粒子状の結着材(α)は、体積粒子径D50が0.4μmであり、ガラス転移温度は-40℃であった。
<スラリー組成物(機能層用組成物)の調製>
 耐熱粒子としてのアルミナ(住友化学社製、「AKP3000」、体積粒子径D50:0.7μm)100部に、分散剤としてのポリアクリル酸0.5部添加し、固形分濃度が55%となるようにイオン交換水を加え、ボールミルを用いて混合し、更に結着材(α)を含む水分散液を固形分相当で6部添加して、混合前スラリーを得た。
 粒子状重合体100部に対して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(花王ケミカル社製、「ネオぺレックスG―15」)0.2部と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース1.5部とを、固形分濃度が40%となるように混合した後、更にアミン化合物としての1,2-ベンゾ-4-イソチアゾリン-3-オン0.5部添加し、得られた混合液を、上記のようにして得た混合前スラリーに加えた。更に固形分濃度が40%となるようにイオン交換水を添加して、スラリー組成物(機能層用組成物)を得た。その際、スラリー組成物中の耐熱粒子に対する粒子状重合体(A)の体積比(粒子状重合体(A)の体積/耐熱粒子の体積)は、30/70であった。なお、スラリー組成物中の耐熱粒子に対する粒子状重合体(A)の質量比[粒子状重合体(A)の質量/耐熱粒子の質量]は、30/280であった。
 また、得られたスラリー組成物を用いて、粒子中の重合開始剤分解物の含有量及び粒子状重合体のTHFへの溶出量を測定した。結果を表1に示す。
<機能層付きセパレータ(積層体)の作製>
 ポリエチレン製の微多孔膜(厚み:12μm)をセパレータ基材として用意した。このセパレータ基材の一方の面に、上述のようにして得たスラリー組成物をバーコーター法により塗布した。次に、スラリー組成物が塗布されたセパレータ基材を50℃で1分間乾燥し、機能層を形成した。同様の操作をセパレータ基材の他方の面に対しても行い、セパレータ基材の両面にそれぞれ厚み2.0μmの機能層を備える機能層付きセパレータ(積層体)を作製した。
<正極の作製>
 正極活物質としてのLiCoO(体積平均粒子径:12μm)を100部、導電材としてのアセチレンブラック(デンカ社製、「HS-100」)を2部、正極合材層用結着材としてのポリフッ化ビニリデン(クレハ社製、「#7208」)を固形分相当で2部、及び溶媒としてのN-メチルピロリドンを混合し、全固形分濃度を70%とした。これらをプラネタリーミキサーにより混合し、正極用スラリー組成物を調製した。
 上記正極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体としての厚み20μmのアルミ箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、アルミ箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、プレス前の正極原反を得た。このプレス前の正極原反をロールプレスで圧延して、正極合材層(厚み:60μm)を備えるプレス後の正極を得た。
<負極の作製>
 撹拌機付き5MPa耐圧容器に、1,3-ブタジエン33部、イタコン酸3.5部、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部及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て反応を停止し、負極合材層用結着材(SBR)を含む混合物を得た。この負極合材層用結着材を含む混合物に、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pH8に調整後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った。その後、30℃以下まで冷却し、所望の負極合材層用結着材を含む水分散液を得た。
 負極活物質(1)としての人造黒鉛(体積平均粒子径:15.6μm)80部、負極活物質(2)としてシリコン系活物質SiOx(体積平均粒子径:4.9μm)16部を配合し、粘度調整剤としてのカルボキシメチルセルロースナトリウム塩(日本製紙社製、「MAC350HC」)の2%水溶液を固形分相当で2.5部、及びイオン交換水を混合して固形分濃度68%に調整した後、25℃で60分間さらに混合した。更にイオン交換水で固形分濃度を62%に調整した後、25℃で15分間さらに混合し、混合液を得た。この混合液に、上記負極合材層用結着材を含む水分散液を固形分相当量で1.5部、及びイオン交換水を入れ、最終固形分濃度が52%となるように調整し、さらに10分間混合し、混合液を得た。この混合液を減圧下で脱泡処理して流動性の良い負極用スラリー組成物を得た。
 上記負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体としての厚み20μmの銅箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、銅箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、プレス前の負極原反を得た。このプレス前の負極原反をロールプレスで圧延して、負極合材層(厚み:80μm)を備えるプレス後の負極を得た。
 上述のようにして得た機能層付きセパレータ、正極、及び負極を用いて、ウェット接着性、ドライ接着性、及び機能層の耐ブロッキング性を評価した。結果を表1に示す。
<リチウムイオン二次電池の作製>
 上述のようにして作製したプレス後の正極を49cm×5cmの長方形に切り出して、正極合材層側の表面が上側になるように置き、その正極合材層上に、120cm×5.5cmに切り出した上記機能層付きセパレータを、正極が機能層付きセパレータの長手方向の一方側に位置するように配置した。更に、上述のようにして作製したプレス後の負極を50cm×5.2cmの長方形に切り出し、機能層付きセパレータ上に、負極合材層側の表面が機能層付きセパレータに対向し、且つ、負極が機能層付きセパレータの長手方向の他方側に位置するように配置した。そして、得られたものを捲回体によって捲回し、捲回体を得た。この捲回体を70℃、1MPaでプレスし、扁平体とした後、電池の外装としてのアルミ包材外装で包み、電解液[溶媒:エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート/ビニレンカーボネート(体積比)=68.5/30/1.5、電解質:濃度1MのLiPF)]を空気が残らないように注入した。そして、アルミ包材外装の開口を温度150℃でヒートシールして閉口して、容量800mAhの捲回型リチウムイオン二次電池を作製した。
 得られたリチウムイオン二次電池を用いて二次電池のサイクル特性を評価した。結果を表1に示す。
(実施例2)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、以下のようにして調製した粒子状重合体(B)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(B)の調製>
 粒子状重合体を調製するにあたり、金属水酸化物としての水酸化マグネシウムを含むコロイド分散液(A)に替えて、水酸化マグネシウムを含むコロイド分散液(B)を使用したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状重合体(B)を調製した。
 なお、水酸化マグネシウムを含むコロイド分散液(B)は、イオン交換水200部に塩化マグネシウム12.0部を溶解してなる水溶液(B1)に、イオン交換水50部に水酸化ナトリウム8.4部を溶解してなる水溶液(B2)を撹拌下で徐々に添加することにより調製した。
(実施例3)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、以下のようにして調製した粒子状重合体(C)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(C)の調製>
 粒子状重合体を調製するにあたり、金属水酸化物としての水酸化マグネシウムを含むコロイド分散液(A)に替えて、水酸化マグネシウムを含むコロイド分散液(C)を使用したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状重合体(C)を調製した。
 なお、水酸化マグネシウムを含むコロイド分散液(C)は、イオン交換水200部に塩化マグネシウム8.0部を溶解してなる水溶液(C1)に、イオン交換水50部に水酸化ナトリウム5.6部を溶解してなる水溶液(C2)を撹拌下で徐々に添加することにより調製した。
(実施例4)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、以下のようにして調製した粒子状重合体(D)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(D)の調製>
 粒子状重合体を調製するにあたり、分散機の回転数を12,000rpmから13,500rpmに変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状重合体(D)を調製した。
(実施例5)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、以下のようにして調製した粒子状重合体(E)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(E)の調製>
 粒子状重合体を調製するにあたり、分散機の回転数を12,000rpmから10,000rpmに変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状重合体(E)を調製した。
(実施例6)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、乳化重合凝集法を用いて以下のようにして調製した粒子状重合体(F)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(F)の調製>
(1)樹脂微粒子の調製
 フラスコ内で、芳香族モノビニル単量体としてのスチレン81.5部、(メタ)アクリル酸エステル単量体としての2-エチルヘキシルアクリレート18部、及び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0.5部を混合して、単量体組成物(F)を調製した。
 一方、セパラブルフラスコ中で、アニオン性界面活性剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.7部をイオン交換水373部に溶解して、界面活性剤溶液を調製した。
 上記界面活性剤溶液に、上述のようにして得た単量体組成物(F)を添加し、乳化分散機(エムテクニック製、「クレアミックス」)を用いて分散させて、単量体組成物(F)の乳化分散液を調製した。
 得られた乳化分散液にイオン交換水400部を添加した後、重合開始剤としての過硫酸カリウム2.1部を含む水溶液(過硫酸カリウム2.1部をイオン交換水39.6部に溶解させてなる水溶液)と、分子量調整剤としてのn-オクチルメルカプタン1.9部とを添加し、80℃で3時間、重合(一段目の重合)を行った。
 さらに、重合開始剤としての過硫酸カリウム3.2部を含む水溶液(過硫酸カリウム3.2部をイオン交換水61.3部に溶解させてなる水溶液)を添加した後、芳香族モノビニル単量体としてのスチレン81.1部、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位としてのメタクリル酸12.0部及びn-ブチルアクリレート36.8部、並びに分子量調整剤としてのn-オクチルメルカプタン2.1部を滴下することにより添加した。滴下後、2時間の間そのままの温度(80℃)に保持することで重合(二段目の重合)を行った。
 重合後、反応液を水冷し、樹脂微粒子を含む分散液を得た。
(2)樹脂粒子の調製
 上述のようにして得た樹脂微粒子を含む分散液を固形分相当で150部、イオン交換水645部をフラスコに入れて、撹拌した。得られた分散液の温度を30℃に調整した後、pHが10になるまで水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5mol/L)を加えた。
 次いで、上記分散液に、塩化マグネシウム・6水和物32部をイオン交換水32部に溶解してなる水溶液を、撹拌下、30℃で10分間かけて添加した。その後、この分散液を60分間で90℃まで昇温し、撹拌及び加熱を続けながら、樹脂微粒子同士の塩析による凝集と加熱による融着を行い、樹脂粒子を形成した。
 そして、撹拌及び加熱を継続しながら、粒径測定機(ベックマン・コールター社製、「マルチサイザー」)を用いて樹脂粒子の粒径を測定し、形成された樹脂粒子の体積粒子径D50が3μmになった時点で、塩化ナトリウム8.8部をイオン交換水57.7部に溶解してなる水溶液を添加して、塩析及び融着を停止させた。加熱及び撹拌を90℃で3時間継続して、粒子形状の制御を行い、粒子状重合体(F1)を含む分散液を得た。
 別途、同様の手順で撹拌及び加熱を継続しながら、粒径測定機を用いて樹脂粒子の粒径を測定し、形成された樹脂粒子の体積粒子径D50が5μmになった時点で、塩化ナトリウム8.8部をイオン交換水57.7部に溶解してなる水溶液を添加して、塩析及び融着を停止させた。加熱及び撹拌を90℃で3時間継続して、粒子形状の制御を行い、粒子状重合体(F2)を含む分散液を得た。
 上記で得られた粒子状重合体(F1)及び(F2)を含む分散液を適量配合し、目的の体積粒子径D50及び粒度分布αを有する粒子状重合体(F)を含む分散液を得た。
 上記粒子状重合体(F)を含む分散液を脱水し、イオン交換水を用いて水洗浄処理を10回行った後、真空乾燥機を用いて、圧力30torr、温度50℃で1日間、乾燥して、粒子状重合体(F)を得た。
(実施例7)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、以下のようにして調製した粒子状重合体(G)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(G)の調製>
 粒子状重合体を調製するにあたり、芳香族モノビニル単量体としてのスチレンを81.5部から81.8部に変更し、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を0.5部から0.2部に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状重合体(G)を調製した。
(実施例8)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、以下のようにして調製した粒子状重合体(H)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(H)の調製>
 粒子状重合体を調製するにあたり、芳香族モノビニル単量体としてのスチレンを81.5部から77部に変更し、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を0.5部から5部に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状重合体(H)を調製した。
(実施例9)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、以下のようにして調製した粒子状重合体(I)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(I)の調製>
 粒子状重合体を調製するにあたり、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0.5部をジビニルベンゼン0.5部に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状重合体(I)を調製した。
(実施例10)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、以下のようにして調製した粒子状重合体(J)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(J)の調製>
 粒子状重合体を調製するにあたり、芳香族モノビニル単量体としてのスチレンを81.5部から81.9部に変更し、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0.5部をトリメチロールプロパントリメタクリレート0.1部に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状重合体(J)を調製した。
(実施例11)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、以下のようにして調製した粒子状重合体(K)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(K)の調製>
 粒子状重合体を調製するにあたり、芳香族モノビニル単量体としてのスチレンを81.5部から76.8部に変更し、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0.5部をグリシジルメタクリレート5部に変更し、酸基含有単量体としてのメタクリル酸0.2部を更に加えたこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状重合体(K)を調製した。
(実施例12)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、以下のようにして調製した粒子状重合体(L)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(L)の調製>
 粒子状重合体を調製するにあたり、エバポレーターを用いた減圧処理時間を1時間に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状重合体(L)を調製した。
(実施例13)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、以下のようにして調製した粒子状重合体(M)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(M)の調製>
 粒子状重合体を調製するにあたり、エバポレーターを用いた減圧処理時間を0.5時間に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状重合体(M)を調製した。
(実施例14)
 スラリー組成物を調製するにあたり、結着材(α)を含む水分散液に替えて、以下のようにして調製した結着材(β)を含む水分散液を用いた以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<結着材(β)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、乳化剤としてのポリオキシエチレンラウリルエーテル(花王ケミカル社製、「エマルゲン(登録商標)120」)0.15部、及び重合開始剤としての過流酸アンモニウム0.5部を供給し、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、乳化剤としてのポリオキシエチレンラウリルエーテル(花王ケミカル社製、「エマルゲン(登録商標)120」)0.5部、(メタ)アクリル酸エステル単量体としての2-エチルヘキシルアクリレート70部、芳香族モノビニル単量体としてのスチレン25部、架橋性単量体としてのアリルグリシジルエーテル1.7部及びアリルメタクリレート0.3部、並びに酸基含有単量体としてのアクリル酸3部を混合して、単量体組成物(β)を調製した。
 得られた単量体組成物(β)を4時間かけて上述した撹拌機を備えた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、更に80℃で3時間撹拌してから反応を終了し、粒子状の結着材(β)を含む水分散液を得た。得られた結着材(β)を含む水分散液を用いて、結着材(β)の体積粒子径D50及びガラス転移温度を測定した。結着材(β)の体積粒子径D50は、0.25μmであり、ガラス転移温度は-35℃であった。
(実施例15)
 スラリー組成物を調製するにあたり、耐熱粒子としてのアルミナ100部をベーマナイト(昭和電工社製、「H43M」、体積粒子径D50:0.8μm)100部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例16)
 スラリー組成物を調製するにあたり、耐熱粒子としてのアルミナ100部を水酸化マグネシウム(神島化学工業社製、「マグシーズX-6F」、体積粒子径D50:0.7μm)100部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例17)
 スラリー組成物を調製するにあたり、耐熱粒子としてのアルミナ100部を硫酸バリウム(竹原化学社製、「TS-2」、体積粒子径D50:0.3μm)100部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例18)
 スラリー組成物を調製するにあたり、アミン化合物としての1,2-ベンゾ-4-イソチアゾリン-3-オン0.5部を2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン0.5部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例19)
 スラリー組成物を調製するにあたり、結着材(α)を含む水分散液に替えて、以下のようにして調製した結着材(γ)を含む水分散液を用いた以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<結着材(β)を含む水分散液の調製>
 反応器に、イオン交換水150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水溶液(濃度10%)25部、芳香族モノビニル単量体としてのスチレン63部、カルボン酸基を有する単量体としてのイタコン酸3.5部、水酸基を有する単量体としての2-ヒドロキシエチルアクリレート1部、及び、分子量調整剤としてのt-ドデシルメルカプタン0.5部を、この順に投入した。次いで、反応器内部の気体を窒素で3回置換した後、共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン32.5部を投入した。60℃に保った反応器に、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部を投入して重合反応を開始し、撹拌しながら重合反応を継続した。重合転化率が96%になった時点で冷却し、重合停止剤としてのハイドロキノン水溶液(濃度10%)0.1部を加えて重合反応を停止した。その後、水温60℃のロータリーエバポレータを用いて残留単量体を除去し、重合体B(粒子状重合体)の水分散液を得た。得られた結着材(γ)を含む水分散液を用いて、結着材(γ)の体積粒子径D50及びガラス転移温度を測定した。結着材(γ)の体積粒子径D50は、0.15μmであり、ガラス転移温度は15℃であった。
(比較例1)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、以下のようにして調製した粒子状重合体(N)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(N)の調製>
 粒子状重合体を調製するにあたり、分散機の回転数を12,000rpmから15,000rpmに変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状重合体(N)を調製した。
(比較例2)
 スラリー組成物を調製するにあたり、粒子状重合体(A)に替えて、以下のようにして調製した粒子状重合体(O)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして各種操作、測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(O)の調製>
 粒子状重合体を調製するにあたり、分散機の回転数を12,000rpmから8,000rpmに変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状重合体(O)を調製した。
 なお、表1中、
「ST」は、スチレン単位を示し、
「2EHA」は、2-エチルヘキシルアクリレート単位を示し、
「EDMA」は、エチレングリコールジメタクリレート単位を示し、
「BA」は、n-ブチルアクリレート単位を示し、
「DVB」は、ジビニルベンゼン単位を示し、
「TMP」は、トリメチロールプロパントリメタクリレート単位を示し、
「GMA」は、グリシジルメタクリレート単位を示し、
「MAA」は、メタクリル酸単位を示し、
「AN」は、アクリロニトリル単位を示し、
「AMA」は、アリルメタクリレート単位を示し、
「AGE」は、アリルグリシジルエーテル単位を示し、
「AA」は、アクリル酸単位を示し、
「IA」は、イタコン酸単位を示し、
「2HEA」は、2-ヒドロキシエチルアクリレート単位を示し、
「BD」は、ブタジエン単位を示し、
「懸濁」は、懸濁重合法によって得られた粒子状重合体を示し、
「乳化」は、乳化重合凝集法によって得られた粒子状重合体を示し、
「BIT」は、1,2-ベンゾ-4-イソチアゾリン-3-オンを示し、
「MIT」は、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オンを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1からも明らかなように、実施例1~19の電気化学素子機能層用組成物を用いて形成した機能層は、ウェット接着性に優れていることが分かる。
 本発明によれば、ウェット接着性に優れる機能層を形成可能な電気化学素子機能層用組成物を提供できる。
 また、本発明によれば、上記電気化学素子機能層用組成物を用いてなる機能層を備える電気化学素子用積層体、及びこの電気化学素子用積層体を備える電気化学素子を提供できる。

Claims (11)

  1.  粒子状重合体を含む、電気化学素子機能層用組成物であって、
     前記粒子状重合体が、1.0μm以上10.0μm以下の体積粒子径D50を有し、
     前記粒子状重合体が、前記体積粒子径D50の1.5倍以上の粒子径を有する粒子の割合が、前記粒子状重合体を100体積%として、0.5体積%以上5.0体積%以下である、粒度分布αを有する、電気化学素子機能層用組成物。
  2.  前記粒子状重合体が、0.95以上0.99以下の平均円形度を有し、
     前記粒子状重合体が、0.95未満の円形度を有する粒子の割合が、前記粒子状重合体に対して、個数基準で10%未満である、円形度分布を有する、請求項1に記載の電気化学素子機能層用組成物。
  3.  前記粒子状重合体のテトラヒドロフランへの溶出量が、5質量%以上50質量%以下である、請求項1又は2に記載の電気化学素子機能層用組成物。
  4.  前記粒子状重合体が、
      芳香族モノビニル単量体単位と、
      芳香族ジビニル単量体単位、ジ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、トリ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、及びエポキシ基を含有するエチレン性不飽和単量体単位からなる群から選択される少なくとも1種の架橋性単量体単位と、
    を含有する重合体を含む粒子よりなり、
     前記架橋性単量体単位の含有割合が、前記重合体中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、0.1質量%以上5質量%以下である、請求項1~3の何れかに記載の電気化学素子機能層用組成物。
  5.  前記粒子状重合体を構成する粒子中の重合開始剤分解物の含有割合が、前記粒子状重合体を構成する粒子の全質量に対して、20ppm以下である、請求項4に記載の電気化学素子機能層用組成物。
  6.  結着材を更に含む、請求項1~5の何れかに記載の電気化学素子機能層用組成物。
  7.  前記結着材が、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と酸基含有単量体単位とを含有する、請求項6に記載の電気化学素子機能層用組成物。
  8.  アミン化合物を更に含む、請求項1~7の何れかに記載の電気化学素子機能層用組成物。
  9.  非導電性耐熱粒子を更に含む、請求項1~8の何れかに記載の電気化学素子機能層用組成物。
  10.  基材と、前記基材上に形成された機能層とを備える、電気化学素子用積層体であって、
     前記機能層が、請求項1~9の何れかに記載の電気化学素子機能層用組成物を用いてなる、電気化学素子用積層体。
  11.  請求項10に記載の電気化学素子用積層体を備える、電気化学素子。
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