JP6398431B2 - 非水系二次電池機能層用組成物、非水系二次電池用機能層および非水系二次電池 - Google Patents
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Description
本発明は、非水系二次電池機能層用組成物、非水系二次電池用機能層および非水系二次電池に関するものである。
リチウムイオン二次電池などの非水系二次電池（以下、「二次電池」と略記する場合がある）は、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そして二次電池は、一般に、正極、負極、および、正極と負極とを隔離して正極と負極との間の短絡を防ぐセパレータなどの電池部材を備えている。
ここで、近年、二次電池においては、耐熱性や強度の向上を目的とした多孔膜層や、電池部材間の接着性の向上を目的とした接着層などの機能層を備える電池部材が使用されている。具体的には、集電体上に電極合材層を設けてなる電極基材上に更に機能層を形成してなる電極や、セパレータ基材上に機能層を形成してなるセパレータが電池部材として使用されている（例えば特許文献１、２参照）。
そして、特許文献１では、電極基材上またはセパレータ基材上に形成される多孔膜層であって、ビニル単量体成分を重合してなる重合体で構成されるコア層と、親水性官能基含有単量体成分を重合してなる重合体で構成されるシェル層とでなる異相構造を有するポリマー粒子よりなる結着材と、非導電性粒子とを含む多孔膜層が、強度に優れると共に、リチウムイオン二次電池内において高度なリチウムイオン拡散性を発揮するとの報告がされている。
また特許文献２では、セパレータ基材の上に、非導電性粒子および結着材を含有する多孔膜の層を形成するとともに、この多孔膜層上に、所定のガラス転移温度を有する粒子状重合体を含有する接着剤層を更に設けてなるセパレータが、電極との良好な接着性を有し、そして、二次電池に優れた高温サイクル特性およびレート特性を発揮させるとの報告がされている。
また特許文献２では、セパレータ基材の上に、非導電性粒子および結着材を含有する多孔膜の層を形成するとともに、この多孔膜層上に、所定のガラス転移温度を有する粒子状重合体を含有する接着剤層を更に設けてなるセパレータが、電極との良好な接着性を有し、そして、二次電池に優れた高温サイクル特性およびレート特性を発揮させるとの報告がされている。
しかし、上記従来の多孔膜層や接着層などの機能層に含まれるポリマー粒子や粒子状重合体等の結着材成分は、二次電池の電解液中における接着性に劣るため、機能層に満足のいく性能（例えば、耐熱性や強度、或いは、電池部材間の接着性）を発揮させることができず、また二次電池に十分に優れた電気的特性（例えば、高温サイクル特性および低温出力特性）を発揮させることができていなかった。
また、一般に、機能層は、結着材成分と、水などの分散媒とを含有する機能層形成用スラリー組成物（非水系二次電池機能層用組成物）を用いて形成される。そして、通常、非水系二次電池機能層用組成物は、調製された後、機能層の形成に使用されるまでの間、スラリー組成物の状態で保管される。そのため、上記従来の結着材成分には、非水系二次電池機能層用組成物の保管中に菌の繁殖などにより劣化し、電解液中での接着性や、二次電池の電気的特性が更に損なわれるという問題もあった。
したがって、上記従来の結着材成分を含む非水系二次電池機能層用組成物には、保管後に使用した場合であっても結着材成分に電解液中で優れた接着性を発揮させ、性能に優れる機能層および電気的特性に優れる二次電池の製造を可能にするという点において改善の余地があった。
また、一般に、機能層は、結着材成分と、水などの分散媒とを含有する機能層形成用スラリー組成物（非水系二次電池機能層用組成物）を用いて形成される。そして、通常、非水系二次電池機能層用組成物は、調製された後、機能層の形成に使用されるまでの間、スラリー組成物の状態で保管される。そのため、上記従来の結着材成分には、非水系二次電池機能層用組成物の保管中に菌の繁殖などにより劣化し、電解液中での接着性や、二次電池の電気的特性が更に損なわれるという問題もあった。
したがって、上記従来の結着材成分を含む非水系二次電池機能層用組成物には、保管後に使用した場合であっても結着材成分に電解液中で優れた接着性を発揮させ、性能に優れる機能層および電気的特性に優れる二次電池の製造を可能にするという点において改善の余地があった。
そこで、本発明は、保管後に使用した場合であっても性能に優れる非水系二次電池用機能層および電気的特性に優れる非水系二次電池を形成することが可能な非水系二次電池機能層用組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させることが可能な、優れた性能を有する非水系二次電池用機能層を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、電気的特性に優れる非水系二次電池を提供することを目的とする。
また、本発明は、非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させることが可能な、優れた性能を有する非水系二次電池用機能層を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、電気的特性に優れる非水系二次電池を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、それぞれ特定の電解液膨潤度を有するコア部とシェル部とを備える特定のコアシェル構造を有する有機粒子、および防腐剤としてのイソチアゾリン系化合物を特定量比で含む非水系二次電池機能層用組成物によれば、保管後の組成物を使用して機能層を形成した場合であっても優れた性能を有する機能層が得られ、且つ、当該機能層を備える二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池機能層用組成物は、有機粒子、イソチアゾリン系化合物、および水を含む非水系二次電池機能層用組成物であって、前記有機粒子が、コア部と、前記コア部の外表面を部分的に覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有しており、前記コア部が、電解液膨潤度が５倍以上３０倍以下の重合体からなり、前記シェル部が、電解液膨潤度が１倍超４倍以下の重合体からなり、前記有機粒子１００質量部当たり、前記イソチアゾリン系化合物を０．０００１質量部以上０．０２５質量部以下含むことを特徴とする。このように、特定の電解液膨潤度を有するコア部とシェル部とを備える特定のコアシェル構造を有する有機粒子と、イソチアゾリン系化合物とを含む組成物を機能層の形成に用いれば、組成物の保管後に機能層を形成した場合であっても電解液中で有機粒子が優れた接着性を発揮し、性能に優れる機能層を得ることができる。また、二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができる。
ここで、本発明において、有機粒子のコア部およびシェル部の「電解液膨潤度」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
ここで、本発明において、有機粒子のコア部およびシェル部の「電解液膨潤度」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
ここで、本発明の非水系二次電池機能層用組成物において、前記イソチアゾリン系化合物はベンゾイソチアゾリン系化合物であることが好ましい。イソチアゾリン系化合物としてベンゾイソチアゾリン系化合物を使用すれば、得られる機能層の性能、および、二次電池の高温サイクル特性などの電気的特性を更に優れたものとすることができるからである。
更に、本発明の非水系二次電池機能層用組成物中の前記有機粒子は、前記コア部が、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を５０質量％以上含む重合体からなり、前記シェル部が、芳香族ビニル単量体単位を５０質量％以上含む重合体からなることが好ましい。コア部およびシェル部がそれぞれ上述の重合体からなる有機粒子を使用すれば、有機粒子の接着性を更に向上させて機能層に優れた性能を発揮させつつ、二次電池の低温出力特性などの電気的特性を更に優れたものとすることができるからである。
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池用機能層は、上述した非水系二次電池機能層用組成物の何れかを用いて形成されることを特徴とする。上述の何れかの機能層用組成物を材料として形成される機能層は、耐熱性や強度、或いは、電池部材間の接着性などの性能に優れ、また、二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができる。
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池は、上述した非水系二次電池用機能層を備えることを特徴とする。上述の非水系二次電池用機能層を備える二次電池は、高温サイクル特性、低温出力特性などの電気的特性に優れる。
本発明によれば、保管後に使用した場合であっても性能に優れる非水系二次電池用機能層および電気的特性に優れる非水系二次電池を形成することが可能な非水系二次電池機能層用組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させることが可能な、優れた性能を有する非水系二次電池用機能層を提供することができる。
さらに、本発明によれば、電気的特性に優れる非水系二次電池を提供することができる。
また、本発明によれば、非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させることが可能な、優れた性能を有する非水系二次電池用機能層を提供することができる。
さらに、本発明によれば、電気的特性に優れる非水系二次電池を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、本発明の非水系二次電池機能層用組成物は、本発明の非水系二次電池用機能層を調製する際の材料として用いられる。また、本発明の非水系二次電池用機能層は、本発明の非水系二次電池機能層用組成物を用いて調製され、例えばセパレータや電極の一部を構成する。なお、本発明の非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成される本発明の非水系二次電池用機能層は、セパレータや電極等の電池部材の耐熱性および強度を向上させるための多孔膜層であってもよいし、電池部材同士を接着させるための接着層であってもよいし、多孔膜層と接着層との双方の機能を発揮する層であってもよい。そして、本発明の非水系二次電池は、少なくとも本発明の非水系二次電池用機能層を備えるものである。
ここで、本発明の非水系二次電池機能層用組成物は、本発明の非水系二次電池用機能層を調製する際の材料として用いられる。また、本発明の非水系二次電池用機能層は、本発明の非水系二次電池機能層用組成物を用いて調製され、例えばセパレータや電極の一部を構成する。なお、本発明の非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成される本発明の非水系二次電池用機能層は、セパレータや電極等の電池部材の耐熱性および強度を向上させるための多孔膜層であってもよいし、電池部材同士を接着させるための接着層であってもよいし、多孔膜層と接着層との双方の機能を発揮する層であってもよい。そして、本発明の非水系二次電池は、少なくとも本発明の非水系二次電池用機能層を備えるものである。
（非水系二次電池機能層用組成物）
非水系二次電池機能層用組成物は、少なくとも有機粒子とイソチアゾリン系化合物とを特定の量比で含有し、任意に、機能層用粒子状重合体およびその他の成分を含有する、水を分散媒としたスラリー組成物である。なお、非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成される機能層が多孔膜層として機能する層である場合には、非水系二次電池機能層用組成物は、通常、非導電性粒子（有機粒子および機能層用粒子状重合体に該当するものを除く）を更に含有する。
そして、本発明の非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成される機能層は、有機粒子の寄与、そしてイソチアゾリン系化合物の防腐剤としての寄与により、電解液中で優れた性能を発揮し、また、二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができる。
非水系二次電池機能層用組成物は、少なくとも有機粒子とイソチアゾリン系化合物とを特定の量比で含有し、任意に、機能層用粒子状重合体およびその他の成分を含有する、水を分散媒としたスラリー組成物である。なお、非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成される機能層が多孔膜層として機能する層である場合には、非水系二次電池機能層用組成物は、通常、非導電性粒子（有機粒子および機能層用粒子状重合体に該当するものを除く）を更に含有する。
そして、本発明の非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成される機能層は、有機粒子の寄与、そしてイソチアゾリン系化合物の防腐剤としての寄与により、電解液中で優れた性能を発揮し、また、二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができる。
＜有機粒子＞
非水系二次電池機能層用組成物に含有される有機粒子は、接着層として機能する機能層においては、電解液中で非水系二次電池の電池部材同士、例えばセパレータと電極とを強固に接着させる接着剤としての機能を担う。また、有機粒子は、多孔膜層として機能する機能層においては、電解液中で非導電性粒子同士を強固に結着させる結着材としての機能を担う。そして、有機粒子は、コア部と、コア部の外表面を部分的に覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有しており、コア部は、電解液膨潤度が５倍以上３０倍以下の重合体からなり、且つ、シェル部は、電解液膨潤度が１倍超４倍以下の重合体からなることを特徴とする。
非水系二次電池機能層用組成物に含有される有機粒子は、接着層として機能する機能層においては、電解液中で非水系二次電池の電池部材同士、例えばセパレータと電極とを強固に接着させる接着剤としての機能を担う。また、有機粒子は、多孔膜層として機能する機能層においては、電解液中で非導電性粒子同士を強固に結着させる結着材としての機能を担う。そして、有機粒子は、コア部と、コア部の外表面を部分的に覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有しており、コア部は、電解液膨潤度が５倍以上３０倍以下の重合体からなり、且つ、シェル部は、電解液膨潤度が１倍超４倍以下の重合体からなることを特徴とする。
ここで、上記構造および性状を有する有機粒子は、電解液中において優れた接着性を発揮し、機能層を備える非水系二次電池の電気的特性を良好に向上させることができる。更に、電極基材やセパレータ基材上に機能層を形成してなる電池部材（電極、セパレータ）は、巻き重ねられた状態で保存および運搬されることがあるが、上記非水系二次電池用機能層が形成された基材は、巻き重ねられた場合でもブロッキング（機能層を介した電池部材同士の膠着）を生じ難く、ハンドリング性に優れている。
なお、上記有機粒子を使用することで上述したような優れた効果が得られる理由は、明らかではないが、以下の通りであると推察される。
即ち、有機粒子のシェル部を構成する重合体は、電解液に対して膨潤する。このとき、例えば膨潤したシェル部の重合体が有する官能基が活性化して基材（例えば、機能層が接するセパレータ基材、電極基材等）や非導電性粒子の表面と化学的または電気的な相互作用を生じるなどの要因により、シェル部は電解液中で電池部材や非導電性粒子と強固に接着できる。そのため、有機粒子を含む機能層により電池部材同士（例えば、セパレータと電極）を電解液中において強力に接着したり、非導電性粒子同士を電解液中において強力に接着して機能層の強度および耐熱性を高めたりすることが可能となっているものと推察される。
また、有機粒子を含む機能層を接着層として使用した場合、上述したように電解液中においてセパレータと電極とを強力に接着することができるので、当該機能層を備える二次電池では、機能層を介して接着された電池部材間（例えば、セパレータと電極との間）に空隙を生じ難い。そのため、有機粒子を含む機能層を使用した二次電池では、二次電池内において正極と負極との距離が大きくなり難く、二次電池の内部抵抗を小さくできると共に、電極における電気化学反応の反応場が不均一になり難い。更に、当該二次電池では、充放電を繰り返してもセパレータと電極との間に空隙ができ難く、電池容量が低下しにくい。これにより、優れた耐膨らみ性や高温サイクル特性などを実現できるものと推察される。
更に、有機粒子のコア部を構成する重合体は、電解液に対して大きく膨潤する。そして、重合体は、電解液に大きく膨潤した状態では、重合体の分子間の隙間が大きくなり、その分子間をイオンが通り易くなる。また、有機粒子のコア部の重合体は、シェル部によって完全に覆われてはいない。そのため、電解液中においてイオンがコア部を通りやすくなるので、有機粒子は高いイオン拡散性を発現できる。従って、上記有機粒子を使用すれば、機能層による抵抗の上昇を抑制し、低温出力特性などの電気的特性の低下を抑制することも可能である。
また、シェル部の重合体は、電解液に膨潤していない状態においては、通常、接着性を有さず、電解液に膨潤することにより始めて接着性を発現する。そのため、有機粒子は、電解液に膨潤していない状態において、通常、接着性を発現しない。このため、その有機粒子を含む機能層は、電解液に膨潤していない状態では、通常、大きな接着性を発現せず、その機能層が形成されたセパレータ基材等の基材は、重ねてもブロッキングを生じ難いものと推察される。なお、有機粒子は、電解液に膨潤しない限りは接着性を全く発揮しないというものではなく、電解液に膨潤していない状態であっても、例えば一定温度以上（例えば５０℃以上）に加熱されることにより、接着性を発現し得る。
即ち、有機粒子のシェル部を構成する重合体は、電解液に対して膨潤する。このとき、例えば膨潤したシェル部の重合体が有する官能基が活性化して基材（例えば、機能層が接するセパレータ基材、電極基材等）や非導電性粒子の表面と化学的または電気的な相互作用を生じるなどの要因により、シェル部は電解液中で電池部材や非導電性粒子と強固に接着できる。そのため、有機粒子を含む機能層により電池部材同士（例えば、セパレータと電極）を電解液中において強力に接着したり、非導電性粒子同士を電解液中において強力に接着して機能層の強度および耐熱性を高めたりすることが可能となっているものと推察される。
また、有機粒子を含む機能層を接着層として使用した場合、上述したように電解液中においてセパレータと電極とを強力に接着することができるので、当該機能層を備える二次電池では、機能層を介して接着された電池部材間（例えば、セパレータと電極との間）に空隙を生じ難い。そのため、有機粒子を含む機能層を使用した二次電池では、二次電池内において正極と負極との距離が大きくなり難く、二次電池の内部抵抗を小さくできると共に、電極における電気化学反応の反応場が不均一になり難い。更に、当該二次電池では、充放電を繰り返してもセパレータと電極との間に空隙ができ難く、電池容量が低下しにくい。これにより、優れた耐膨らみ性や高温サイクル特性などを実現できるものと推察される。
更に、有機粒子のコア部を構成する重合体は、電解液に対して大きく膨潤する。そして、重合体は、電解液に大きく膨潤した状態では、重合体の分子間の隙間が大きくなり、その分子間をイオンが通り易くなる。また、有機粒子のコア部の重合体は、シェル部によって完全に覆われてはいない。そのため、電解液中においてイオンがコア部を通りやすくなるので、有機粒子は高いイオン拡散性を発現できる。従って、上記有機粒子を使用すれば、機能層による抵抗の上昇を抑制し、低温出力特性などの電気的特性の低下を抑制することも可能である。
また、シェル部の重合体は、電解液に膨潤していない状態においては、通常、接着性を有さず、電解液に膨潤することにより始めて接着性を発現する。そのため、有機粒子は、電解液に膨潤していない状態において、通常、接着性を発現しない。このため、その有機粒子を含む機能層は、電解液に膨潤していない状態では、通常、大きな接着性を発現せず、その機能層が形成されたセパレータ基材等の基材は、重ねてもブロッキングを生じ難いものと推察される。なお、有機粒子は、電解液に膨潤しない限りは接着性を全く発揮しないというものではなく、電解液に膨潤していない状態であっても、例えば一定温度以上（例えば５０℃以上）に加熱されることにより、接着性を発現し得る。
また、水を分散媒とする機能層用組成物中においては、通常、菌の繁殖等により保管中に有機粒子が劣化することがある。そして、劣化した有機粒子は電解液中で十分な接着性を発揮することができないので、当該劣化した有機粒子を用いた機能層の性能および二次電池の電気的特性は低下する。この問題に対し、例えば防腐剤を添加することで菌の繁殖を抑制し、有機粒子の劣化を防止することが考えられる。しかし、防腐剤を添加した場合、二次電池の使用中に防腐剤の分解反応などが起こって高温サイクル特性などの電気的特性が低下する虞がある。これに対し、上記構造および性状を有する有機粒子は、後述する防腐剤としてのイソチアゾリン系化合物と併用することで、二次電池の電気的特性の低下を抑制しつつ、保管中の劣化を抑制することができる。この理由は、明らかではないが、以下の通りであると推察される。
即ち、上記構造および性状を有する有機粒子は、コア部の電解液膨潤度がシェル部の電解液膨潤度よりも大きく、当該コア部は一般に水に対する膨潤度もシェル部よりも大きくなるため、水を分散媒とする機能層用組成物中で、コア部において防腐剤であるイソチアゾリン系化合物を十分に吸収する一方で、シェル部でのイソチアゾリン系化合物の吸収が抑制される。その結果、コア部に吸収されたイソチアゾリン系化合物により保管中の有機粒子の劣化が抑制される一方で、イソチアゾリン系化合物が吸収され難いシェル部では有機粒子と電解液との間の界面におけるイソチアゾリン系化合物の分解反応が抑制され、高温サイクル特性などの電気的特性の低下が抑制されるものと推察される。なお、様々な防腐剤の中でも、イソチアゾリン系化合物は二次電池中での分解反応が起こり難いため、イソチアゾリン系化合物を使用した場合、イソチアゾリン系化合物が吸収され難いシェル部においては特に分解反応が抑制されると推察される。
即ち、上記構造および性状を有する有機粒子は、コア部の電解液膨潤度がシェル部の電解液膨潤度よりも大きく、当該コア部は一般に水に対する膨潤度もシェル部よりも大きくなるため、水を分散媒とする機能層用組成物中で、コア部において防腐剤であるイソチアゾリン系化合物を十分に吸収する一方で、シェル部でのイソチアゾリン系化合物の吸収が抑制される。その結果、コア部に吸収されたイソチアゾリン系化合物により保管中の有機粒子の劣化が抑制される一方で、イソチアゾリン系化合物が吸収され難いシェル部では有機粒子と電解液との間の界面におけるイソチアゾリン系化合物の分解反応が抑制され、高温サイクル特性などの電気的特性の低下が抑制されるものと推察される。なお、様々な防腐剤の中でも、イソチアゾリン系化合物は二次電池中での分解反応が起こり難いため、イソチアゾリン系化合物を使用した場合、イソチアゾリン系化合物が吸収され難いシェル部においては特に分解反応が抑制されると推察される。
［有機粒子の構造］
ここで、有機粒子は、コア部と、コア部の外表面を覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有している。また、シェル部は、コア部の外表面を部分的に覆っている。即ち、有機粒子のシェル部は、コア部の外表面を覆っているが、コア部の外表面の全体を覆ってはいない。外観上、コア部の外表面がシェル部によって完全に覆われているように見える場合であっても、シェル部の内外を連通する孔が形成されていれば、そのシェル部はコア部の外表面を部分的に覆うシェル部である。したがって、例えば、シェル部の外表面（即ち、有機粒子の周面）からコア部の外表面まで連通する細孔を有するシェル部を備える有機粒子は、上記有機粒子に含まれる。
ここで、有機粒子は、コア部と、コア部の外表面を覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有している。また、シェル部は、コア部の外表面を部分的に覆っている。即ち、有機粒子のシェル部は、コア部の外表面を覆っているが、コア部の外表面の全体を覆ってはいない。外観上、コア部の外表面がシェル部によって完全に覆われているように見える場合であっても、シェル部の内外を連通する孔が形成されていれば、そのシェル部はコア部の外表面を部分的に覆うシェル部である。したがって、例えば、シェル部の外表面（即ち、有機粒子の周面）からコア部の外表面まで連通する細孔を有するシェル部を備える有機粒子は、上記有機粒子に含まれる。
具体的には、有機粒子の一例の断面構造を図１に示すように、有機粒子１００は、コア部１１０およびシェル部１２０を備えるコアシェル構造を有する。ここで、コア部１１０は、この有機粒子１００においてシェル部１２０よりも内側にある部分である。また、シェル部１２０は、コア部１１０の外表面１１０Ｓを覆う部分であり、通常は有機粒子１００において最も外側にある部分である。そして、シェル部１２０は、コア部１１０の外表面１１０Ｓの全体を覆っているのではなく、コア部１１０の外表面１１０Ｓを部分的に覆っている。
ここで、有機粒子では、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合（被覆率）は、好ましくは１０％以上、より好ましくは４０％以上、更に好ましくは５５％以上であり、好ましくは９９％以下、より好ましくは９５％以下、更に好ましくは９０％以下である。被覆率を前記範囲の下限値以上とすることにより、電解液中での有機粒子の接着性を高め、高温サイクル特性を更に向上させることができる。くわえて機能層のブロッキングを抑制することができる。また、被覆率を前記範囲の上限値以下とすることにより、機能層のイオン拡散性が高まり、二次電池の低温出力特性を更に向上させることができる。くわえて、機能層用組成物中において有機粒子のコア部がイソチアゾリン系化合物を円滑に吸収でき、有機粒子の劣化を好適に抑制することができる。
なお、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合は、有機粒子の断面構造の観察結果から測定しうる。具体的には、以下に説明する方法により測定しうる。
まず、有機粒子を常温硬化性のエポキシ樹脂中に十分に分散させた後、包埋し、有機粒子を含有するブロック片を作製する。次に、ブロック片を、ダイヤモンド刃を備えたミクロトームで厚さ８０ｎｍ〜２００ｎｍの薄片状に切り出して、測定用試料を作製する。その後、必要に応じて、例えば四酸化ルテニウムまたは四酸化オスミウムを用いて測定用試料に染色処理を施す。
次に、この測定用試料を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にセットして、有機粒子の断面構造を写真撮影する。電子顕微鏡の倍率は、有機粒子１個の断面が視野に入る倍率が好ましく、具体的には１０，０００倍程度が好ましい。
撮影された有機粒子の断面構造において、コア部の外表面に相当する周の長さＤ１、および、コア部の外表面とシェル部とが当接する部分の長さＤ２を測定する。そして、測定された長さＤ１および長さＤ２を用いて、下記の式（１）により、その有機粒子のコア部の外表面がシェル部によって覆われる割合Ｒｃを算出する。
被覆割合Ｒｃ（％）＝（Ｄ２／Ｄ１）×１００ ・・・（１）
前記の被覆割合Ｒｃを、２０個以上の有機粒子について測定し、その平均値を計算して、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合（被覆率）とする。
ここで、前記の被覆割合Ｒｃは、断面構造からマニュアルで計算することもできるが、市販の画像解析ソフトを用いて計算することもできる。市販の画像解析ソフトとして、例えば「ＡｎａｌｙＳＩＳ Ｐｒｏ」（オリンパス株式会社製）を用いることができる。
まず、有機粒子を常温硬化性のエポキシ樹脂中に十分に分散させた後、包埋し、有機粒子を含有するブロック片を作製する。次に、ブロック片を、ダイヤモンド刃を備えたミクロトームで厚さ８０ｎｍ〜２００ｎｍの薄片状に切り出して、測定用試料を作製する。その後、必要に応じて、例えば四酸化ルテニウムまたは四酸化オスミウムを用いて測定用試料に染色処理を施す。
次に、この測定用試料を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にセットして、有機粒子の断面構造を写真撮影する。電子顕微鏡の倍率は、有機粒子１個の断面が視野に入る倍率が好ましく、具体的には１０，０００倍程度が好ましい。
撮影された有機粒子の断面構造において、コア部の外表面に相当する周の長さＤ１、および、コア部の外表面とシェル部とが当接する部分の長さＤ２を測定する。そして、測定された長さＤ１および長さＤ２を用いて、下記の式（１）により、その有機粒子のコア部の外表面がシェル部によって覆われる割合Ｒｃを算出する。
被覆割合Ｒｃ（％）＝（Ｄ２／Ｄ１）×１００ ・・・（１）
前記の被覆割合Ｒｃを、２０個以上の有機粒子について測定し、その平均値を計算して、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合（被覆率）とする。
ここで、前記の被覆割合Ｒｃは、断面構造からマニュアルで計算することもできるが、市販の画像解析ソフトを用いて計算することもできる。市販の画像解析ソフトとして、例えば「ＡｎａｌｙＳＩＳ Ｐｒｏ」（オリンパス株式会社製）を用いることができる。
また、有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０は、好ましくは０．０１μｍ以上、より好ましくは０．０２μｍ以上、更に好ましくは０．０５μｍ以上であり、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、更に好ましくは１μｍ以下である。有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層の内部抵抗の上昇を抑制し、二次電池の低温出力特性を更に向上させることができる。また、有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０を前記範囲の上限値以下にすることにより、電解液中での有機粒子の接着性を高め、高温サイクル特性を更に向上させることができる。くわえて、機能層を基材上に設ける際に、熱プレスによる接着性を高めることができる。
なお、有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０は、固形分濃度１５質量％に調整した水分散溶液の、レーザー回折式粒子径分布測定装置を用いて湿式測定された粒子径分布において、小径側から計算した累積体積が５０％となる粒子径として求めうる。
なお、有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０は、固形分濃度１５質量％に調整した水分散溶液の、レーザー回折式粒子径分布測定装置を用いて湿式測定された粒子径分布において、小径側から計算した累積体積が５０％となる粒子径として求めうる。
なお、有機粒子は、所期の効果を著しく損なわない限り、上述したコア部およびシェル部以外に任意の構成要素を備えていてもよい。具体的には、例えば、有機粒子は、コア部の内部に、コア部とは別の重合体で形成された部分を有していてもよい。具体例を挙げると、有機粒子をシード重合法で製造する場合に用いたシード粒子が、コア部の内部に残留していてもよい。ただし、所期の効果を顕著に発揮する観点からは、有機粒子はコア部およびシェル部のみを備えることが好ましい。
−コア部−
有機粒子のコア部は、電解液に対して所定の膨潤度を有する重合体からなる。具体的には、コア部の重合体の電解液膨潤度は、５倍以上であることが必要であり、７倍以上であることが好ましく、８倍以上であることがより好ましく、また、３０倍以下であることが必要であり、２８倍以下であることが好ましく、２５倍以下であることがより好ましい。コア部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層のイオン拡散性を高め、二次電池の低温出力特性を向上させることができる。くわえて機能層用組成物中においてコア部がイソチアゾリン系化合物を好適に吸収することができるので、長期保管などによる有機粒子の劣化が抑制され、電解液中での有機粒子の接着性および二次電池の電気的特性を確保することができる。また、コア部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の上限値以下にすることにより、電解液中での有機粒子の接着性を高め、高温サイクル特性を向上させることができる。
有機粒子のコア部は、電解液に対して所定の膨潤度を有する重合体からなる。具体的には、コア部の重合体の電解液膨潤度は、５倍以上であることが必要であり、７倍以上であることが好ましく、８倍以上であることがより好ましく、また、３０倍以下であることが必要であり、２８倍以下であることが好ましく、２５倍以下であることがより好ましい。コア部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層のイオン拡散性を高め、二次電池の低温出力特性を向上させることができる。くわえて機能層用組成物中においてコア部がイソチアゾリン系化合物を好適に吸収することができるので、長期保管などによる有機粒子の劣化が抑制され、電解液中での有機粒子の接着性および二次電池の電気的特性を確保することができる。また、コア部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の上限値以下にすることにより、電解液中での有機粒子の接着性を高め、高温サイクル特性を向上させることができる。
ここで、コア部の重合体の電解液膨潤度を測定するために用いる電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとビニレンカーボネートの混合溶媒（体積混合比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＝６８．５／３０／１．５；ＳＰ値１２．７（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2）に、支持電解質としてＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶かした溶液を用いる。
そして、コア部の重合体の電解液膨潤度は、具体的には、下記のようにして測定することができる。
まず、有機粒子のコア部の重合体を用意する。例えば、有機粒子の調製においてコア部を形成するために行うのと同様の工程を行うことにより得られた重合体を用意する。その後、用意した重合体によりフィルムを作製する。例えば重合体が固体であれば、温度２５℃、４８時間の条件で重合体を乾燥した後、その重合体をフィルム状に成形して、厚み０．５ｍｍのフィルムを作製する。また、例えば、重合体がラテックス等の溶液または分散液である場合は、その溶液または分散液を、ポリテトラフルオロエチレン製のシャーレに入れ、温度２５℃、４８時間の条件で乾燥して、厚み０．５ｍｍのフィルムを作製する。
次に、上記のようにして作製したフィルムを１ｃｍ角に裁断して、試験片を得る。この試験片の重量を測定し、Ｗ０とする。また、この試験片を上記電解液に温度６０℃で７２時間浸漬し、その試験片を電解液から取り出す。取り出した試験片の表面の電解液を拭き取り、浸漬後の試験片の重量Ｗ１を測定する。
そして、これらの重量Ｗ０およびＷ１を用いて、膨潤度Ｓ（倍）を、Ｓ＝Ｗ１／Ｗ０にて計算する。
まず、有機粒子のコア部の重合体を用意する。例えば、有機粒子の調製においてコア部を形成するために行うのと同様の工程を行うことにより得られた重合体を用意する。その後、用意した重合体によりフィルムを作製する。例えば重合体が固体であれば、温度２５℃、４８時間の条件で重合体を乾燥した後、その重合体をフィルム状に成形して、厚み０．５ｍｍのフィルムを作製する。また、例えば、重合体がラテックス等の溶液または分散液である場合は、その溶液または分散液を、ポリテトラフルオロエチレン製のシャーレに入れ、温度２５℃、４８時間の条件で乾燥して、厚み０．５ｍｍのフィルムを作製する。
次に、上記のようにして作製したフィルムを１ｃｍ角に裁断して、試験片を得る。この試験片の重量を測定し、Ｗ０とする。また、この試験片を上記電解液に温度６０℃で７２時間浸漬し、その試験片を電解液から取り出す。取り出した試験片の表面の電解液を拭き取り、浸漬後の試験片の重量Ｗ１を測定する。
そして、これらの重量Ｗ０およびＷ１を用いて、膨潤度Ｓ（倍）を、Ｓ＝Ｗ１／Ｗ０にて計算する。
なお、コア部の重合体の電解液膨潤度を調整する方法としては、例えば、電解液のＳＰ値を考慮して、当該コア部の重合体を製造するための単量体の種類および量を適切に選択することが挙げられる。一般に、重合体のＳＰ値が電解液のＳＰ値に近い場合、その重合体はその電解液に膨潤しやすい傾向がある。他方、重合体のＳＰ値が電解液のＳＰ値から離れていると、その重合体はその電解液に膨潤し難い傾向がある。
ここでＳＰ値とは、溶解度パラメーターのことを意味する。
そして、ＳＰ値は、Ｈａｎｓｅｎ Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ Ａ Ｕｓｅｒ’ｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，２ｎｄＥｄ（ＣＲＣＰｒｅｓｓ）で紹介される方法を用いて算出することができる。
また、有機化合物のＳＰ値は、その有機化合物の分子構造から推算することも可能である。具体的には、ＳＭＩＬＥの式からＳＰ値を計算できるシミュレーションソフトウェア（例えば「ＨＳＰｉＰ」（ｈｔｔｐ＝／／ｗｗｗ．ｈａｎｓｅｎ−ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ．ｃｏｍ））を用いて計算しうる。このシミュレーションソフトウェアでは、Ｈａｎｓｅｎ ＳＯＬＵＢＩＬＩＴＹ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ Ａ Ｕｓｅｒ’ｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ＳｅｃｏｎｄＥｄｉｔｉｏｎ、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｍ．Ｈａｎｓｅｎに記載の理論に基づき、ＳＰ値が求められている。
そして、ＳＰ値は、Ｈａｎｓｅｎ Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ Ａ Ｕｓｅｒ’ｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，２ｎｄＥｄ（ＣＲＣＰｒｅｓｓ）で紹介される方法を用いて算出することができる。
また、有機化合物のＳＰ値は、その有機化合物の分子構造から推算することも可能である。具体的には、ＳＭＩＬＥの式からＳＰ値を計算できるシミュレーションソフトウェア（例えば「ＨＳＰｉＰ」（ｈｔｔｐ＝／／ｗｗｗ．ｈａｎｓｅｎ−ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ．ｃｏｍ））を用いて計算しうる。このシミュレーションソフトウェアでは、Ｈａｎｓｅｎ ＳＯＬＵＢＩＬＩＴＹ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ Ａ Ｕｓｅｒ’ｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ＳｅｃｏｎｄＥｄｉｔｉｏｎ、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｍ．Ｈａｎｓｅｎに記載の理論に基づき、ＳＰ値が求められている。
コア部の重合体を調製するために用いる単量体としては、その重合体の電解液膨潤度が前記範囲となるものを適宜選択して用いうる。そのような単量体としては、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン等の塩化ビニル系単量体；酢酸ビニル等の酢酸ビニル系単量体；スチレン、α−メチルスチレン、スチレンスルホン酸、ブトキシスチレン、ビニルナフタレン等の芳香族ビニル単量体；ビニルアミン等のビニルアミン系単量体；Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド等のビニルアミド系単量体；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、水酸基を有する単量体等の酸基含有単量体；メタクリル酸２−ヒドロキシエチル等の（メタ）アクリル酸誘導体；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、２−エチルヘキシルアクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル単量体；アクリルアミド、メタクリルアミド等の（メタ）アクリルアミド単量体；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の（メタ）アクリロニトリル単量体；２−（パーフルオロヘキシル）エチルメタクリレート、２−（パーフルオロブチル）エチルアクリレート等のフッ素含有（メタ）アクリレート単量体；マレイミド；フェニルマレイミド等のマレイミド誘導体；１，３−ブタジエン、イソプレン等のジエン系単量体；などが挙げられる。また、これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
なお、本明細書において「（メタ）アクリル」とは、アクリルおよび／またはメタクリルを意味し、「（メタ）アクリロ」は、アクリロおよび／またはメタクリロを意味する。
なお、本明細書において「（メタ）アクリル」とは、アクリルおよび／またはメタクリルを意味し、「（メタ）アクリロ」は、アクリロおよび／またはメタクリロを意味する。
前記の単量体の中でも、コア部の重合体の調製に用いられる単量体としては、（メタ）アクリル酸エステル単量体、（メタ）アクリロニトリル単量体を用いることが好ましく、（メタ）アクリル酸エステル単量体を用いることがより好ましい。即ち、コア部の重合体は、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位または（メタ）アクリロニトリル単量体単位を含むことが好ましく、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を含むことがより好ましく、メタクリル酸メチル由来の単量体単位を含むことが特に好ましい。これにより、重合体の膨潤度の制御が容易になると共に、有機粒子を用いた機能層のイオン拡散性を一層高めることができる。
また、コア部の重合体における（メタ）アクリル酸エステル単量体単位の割合は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６０質量％以上、更に好ましくは７０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８０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を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層のイオン拡散性を高め、二次電池の低温出力特性を更に向上させることができる。くわえて（メタ）アクリル酸エステル単量体はイソチアゾリン系化合物との親和性が良好であるため、コア部がイソチアゾリン系化合物をより多く保持することができ、有機粒子の劣化をさらに抑制することができる。また、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位の割合を前記範囲の上限値以下にすることにより、電解液中での有機粒子の接着性を高め、二次電池の高温サイクル特性を更に向上させることができる。
また、コア部の重合体は、酸基含有単量体単位を含みうる。ここで、酸基含有単量体としては、酸基を有する単量体、例えば、カルボン酸基を有する単量体、スルホン酸基を有する単量体、リン酸基を有する単量体、および、水酸基を有する単量体が挙げられる。
そして、カルボン酸基を有する単量体としては、例えば、モノカルボン酸、ジカルボン酸などが挙げられる。モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などが挙げられる。ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。
また、スルホン酸基を有する単量体としては、例えば、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、（メタ）アリルスルホン酸、（メタ）アクリル酸−２−スルホン酸エチル、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、３−アリロキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸などが挙げられる。なお、本明細書において、「（メタ）アリル」とは、アリルおよび／またはメタリルを意味する。
更に、リン酸基を有する単量体としては、例えば、リン酸−２−（メタ）アクリロイルオキシエチル、リン酸メチル−２−（メタ）アクリロイルオキシエチル、リン酸エチル−（メタ）アクリロイルオキシエチルなどが挙げられる。なお、本明細書において、「（メタ）アクリロイル」とは、アクリロイルおよび／またはメタクリロイルを意味する。
また、水酸基を有する単量体としては、例えば、アクリル酸−２−ヒドロキシエチル、アクリル酸−２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−２−ヒドロキシプロピルなどが挙げられる。
また、スルホン酸基を有する単量体としては、例えば、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、（メタ）アリルスルホン酸、（メタ）アクリル酸−２−スルホン酸エチル、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、３−アリロキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸などが挙げられる。なお、本明細書において、「（メタ）アリル」とは、アリルおよび／またはメタリルを意味する。
更に、リン酸基を有する単量体としては、例えば、リン酸−２−（メタ）アクリロイルオキシエチル、リン酸メチル−２−（メタ）アクリロイルオキシエチル、リン酸エチル−（メタ）アクリロイルオキシエチルなどが挙げられる。なお、本明細書において、「（メタ）アクリロイル」とは、アクリロイルおよび／またはメタクリロイルを意味する。
また、水酸基を有する単量体としては、例えば、アクリル酸−２−ヒドロキシエチル、アクリル酸−２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−２−ヒドロキシプロピルなどが挙げられる。
これらの中でも、酸基含有単量体としては、カルボン酸基を有する単量体が好ましく、中でもモノカルボン酸が好ましく、（メタ）アクリル酸がより好ましい。
また、酸基含有単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
また、酸基含有単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
また、コア部の重合体における酸基含有量体単位の割合は、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは１質量％以上、更に好ましくは３質量％以上であり、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１０質量％以下、更に好ましくは７質量％以下である。酸基含有量体単位の割合を前記範囲に収めることにより、有機粒子の調製時に、コア部の重合体の分散性を高め、コア部の重合体の外表面に対し、コア部の外表面を部分的に覆うシェル部を形成し易くすることができる。
また、コア部の重合体は、上記単量体単位に加え、架橋性単量体単位を含んでいることが好ましい。架橋性単量体とは、加熱またはエネルギー線の照射により、重合中または重合後に架橋構造を形成しうる単量体である。架橋性単量体単位を含むことにより、重合体の膨潤度を、前記の範囲に容易に収めることができる。
架橋性単量体としては、例えば、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、ジビニルベンゼン等のジビニル化合物；ジエチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート等のジ（メタ）アクリル酸エステル化合物；トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等のトリ（メタ）アクリル酸エステル化合物；アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基を含有するエチレン性不飽和単量体；などが挙げられる。これらの中でも、コア部の重合体の電解液膨潤度を容易に制御する観点から、エチレングリコールジメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレートが好ましく、エチレングリコールジメタクリレートがより好ましい。また、これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
ここで、一般に、重合体において架橋性単量体単位の割合が増えると、その重合体の電解液膨潤度は小さくなる傾向がある。したがって、架橋性単量体単位の割合は、使用する単量体の種類および量を考慮して決定することが好ましい。コア部の重合体における架橋性単量体単位の具体的な割合は、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．２質量％以上、更に好ましくは０．５質量％以上であり、好ましくは７質量％以下、より好ましくは６質量％以下、更に好ましくは４．５質量％以下である。架橋性単量体単位の割合を前記範囲の下限値以上にすることにより、電解液中での有機粒子の接着性を高め、高温サイクル特性を更に向上させることができる。また、架橋性単量体単位の割合を前記範囲の上限値以下にすることにより、有機粒子の調製時の重合安定性が確保され、得られる有機粒子を好適な粒子状とすることができる。
また、コア部の重合体のガラス転移温度は、好ましくは−５０℃以上、より好ましくは０℃以上、更に好ましくは２０℃以上であり、好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１２０℃以下、更に好ましくは１００℃以下である。コア部の重合体のガラス転移温度を前記範囲の下限値以上にすることにより、有機粒子の接着性を高めることができる。更に、ガラス転移温度を前記範囲の上限値以下にすることにより、二次電池の高温サイクル特性を更に向上させることができる。また、コア部の重合体のガラス転移温度を前記範囲に収めることにより、二次電池の低温出力特性を改善することができる。ここで、ガラス転移温度は、ＪＩＳ Ｋ７１２１に従って測定することができる。
更に、コア部の径は、有機粒子の体積平均粒子径１００％に対して、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上、更に好ましくは７０％以上、特に好ましくは８０％以上であり、好ましくは９９％以下、より好ましくは９８．５％以下、更に好ましくは９８％以下である。コア部の径を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層のイオン拡散性を高めることができる。また、コア部がイソチアゾリン系化合物を円滑に吸収することができる。一方、コア部の径を前記範囲の上限値以下にすることにより、有機粒子の接着性を高めることができる 。
ここで、コア部の径は、有機粒子の製造過程において得られる、シェル部を形成する前の粒子状の重合体の体積平均粒子径Ｄ５０として測定することができる。このようなシェル部を形成する前の粒子状の重合体は、コア部を構成する粒子状の重合体に相当する。なお、シェル部を形成する前の粒子状の重合体の体積平均粒子径Ｄ５０は、前記有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０と同様に測定しうる。
−シェル部−
有機粒子のシェル部は、コア部の電解液膨潤度よりも小さい所定の電解液膨潤度を有する重合体からなる。具体的には、シェル部の重合体の電解液膨潤度は、１倍超４倍以下であることが必要であり、１．１倍以上であることが好ましく、１．２倍以上であることがより好ましく、また、３．５倍以下であることが好ましく、３倍以下であることがより好ましい。シェル部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層のイオン拡散性を高め、二次電池の低温出力特性を向上させることができる。また、シェル部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の上限値以下にすることにより、電解液中での有機粒子の接着性を高め、二次電池の高温サイクル特性を向上させることができる。くわえて、シェル部によるイソチアゾリン系化合物の吸収が抑制されるため、二次電池中において有機粒子と電解液との間の界面におけるイソチアゾリン系化合物の分解反応が抑制される。したがって、二次電池の優れた電気的特性の維持が可能となる。
有機粒子のシェル部は、コア部の電解液膨潤度よりも小さい所定の電解液膨潤度を有する重合体からなる。具体的には、シェル部の重合体の電解液膨潤度は、１倍超４倍以下であることが必要であり、１．１倍以上であることが好ましく、１．２倍以上であることがより好ましく、また、３．５倍以下であることが好ましく、３倍以下であることがより好ましい。シェル部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層のイオン拡散性を高め、二次電池の低温出力特性を向上させることができる。また、シェル部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の上限値以下にすることにより、電解液中での有機粒子の接着性を高め、二次電池の高温サイクル特性を向上させることができる。くわえて、シェル部によるイソチアゾリン系化合物の吸収が抑制されるため、二次電池中において有機粒子と電解液との間の界面におけるイソチアゾリン系化合物の分解反応が抑制される。したがって、二次電池の優れた電気的特性の維持が可能となる。
ここで、シェル部の重合体の電解液膨潤度を測定するために用いる電解液としては、コア部の重合体の電解液膨潤度を測定するために用いる電解液と同様のものを用いる。
そして、シェル部の重合体の電解液膨潤度は、具体的には、下記のようにして測定することができる。
まず、有機粒子のシェル部の重合体を用意する。例えば、有機粒子の調製において、コア部の形成に用いる単量体組成物の代わりにシェル部の形成に用いる単量体組成物を用いて、コア部の製造方法と同様にして重合体を製造する。
その後、コア部の重合体の膨潤度の測定方法と同様の方法で、シェル部の重合体によりフィルムを作製し、そのフィルムから試験片を得て、膨潤度Ｓを測定する。
まず、有機粒子のシェル部の重合体を用意する。例えば、有機粒子の調製において、コア部の形成に用いる単量体組成物の代わりにシェル部の形成に用いる単量体組成物を用いて、コア部の製造方法と同様にして重合体を製造する。
その後、コア部の重合体の膨潤度の測定方法と同様の方法で、シェル部の重合体によりフィルムを作製し、そのフィルムから試験片を得て、膨潤度Ｓを測定する。
ここで、シェル部の重合体の電解液膨潤度を調整する方法としては、例えば、電解液のＳＰ値を考慮して、当該シェル部の重合体を製造するための単量体の種類および量を適切に選択することが挙げられる。
そして、シェル部の重合体を調製するために用いる単量体としては、その重合体の電解液膨潤度が前記範囲となるものを適宜選択して用いうる。そのような単量体としては、例えば、コア部の重合体を製造するために用いうる単量体として例示した単量体と同様の単量体が挙げられる。また、このような単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
これらの単量体の中でも、シェル部の重合体の調製に用いられる単量体としては、芳香族ビニル単量体が好ましい。即ち、シェル部の重合体は、芳香族ビニル単量体単位を含むことが好ましい。また、芳香族ビニル単量体の中でも、スチレンおよびスチレンスルホン酸等のスチレン誘導体がより好ましい。芳香族ビニル単量体を用いれば、重合体の電解液膨潤度を制御し易い。また、有機粒子の接着性を一層高めることができる。
そして、シェル部の重合体における芳香族ビニル単量体単位の割合は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは８５質量％以上であり、好ましくは１００質量％以下、より好ましくは９９．９質量％以下、更に好ましくは９９．５質量％以下である。芳香族ビニル単量体単位の割合を前記範囲の下限値以上にすることにより、電解液中での機能層の接着性を高め、高温サイクル特性を更に向上させることができる。くわえてシェル部によるイソチアゾリン系化合物の吸収が抑制され、二次電池中において有機粒子と電解液との間の界面におけるイソチアゾリン系化合物の分解反応が抑制されるため、優れたサイクル特性などの電気的特性の維持が可能となる。また、芳香族ビニル単量体単位の割合を前記範囲の上限値以下にすることにより、機能層のイオン拡散性を高め、二次電池の低温出力特性を更に向上させることができる。
また、シェル部の重合体は、芳香族ビニル単量体単位以外に、酸基含有単量体単位を含みうる。ここで、酸基含有単量体としては、酸基を有する単量体、例えば、カルボン酸基を有する単量体、スルホン酸基を有する単量体、リン酸基を有する単量体、および、水酸基を有する単量体が挙げられる。具体的には、酸基含有単量体としては、コア部に含み得る酸基含有単量体単位を構成しうる単量体と同様の単量体が挙げられる。
中でも、酸基含有単量体としては、カルボン酸基を有する単量体が好ましく、中でもモノカルボン酸が好ましく、（メタ）アクリル酸がより好ましい。
また、酸基含有単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
また、酸基含有単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
シェル部の重合体中の酸基含有単量体単位の割合は、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは１質量％以上、更に好ましくは３質量％以上であり、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１０質量％以下、更に好ましくは７質量％以下である。酸基含有単量体単位の割合を前記範囲に収めることにより、機能層中での有機粒子の分散性を向上させ、機能層全面に渡って良好な接着性を発現させることができる。
また、シェル部の重合体は、架橋性単量体単位を含みうる。架橋性単量体としては、例えば、コア部の重合体に用いうる架橋性単量体として例示したものと同様の単量体が挙げられる。また、架橋性単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
そして、シェル部の重合体における架橋性単量体単位の割合は、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．２質量％以上、更に好ましくは０．５質量％以上であり、好ましくは５質量％以下、より好ましくは４質量％以下、更に好ましくは３質量％以下である。
また、シェル部の重合体のガラス転移温度は、好ましくは６０℃以上、より好ましくは７０℃以上、更に好ましくは１００℃以上であり、好ましくは１８０℃以下、より好ましくは１５０℃以下、更に好ましくは１２０℃以下である。シェル部の重合体のガラス転移温度を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層のブロッキングを抑制することができると共に、二次電池の低温出力特性を更に向上させることができる。また、ガラス転移温度を前記範囲の上限値以下にすることにより、電解液中における有機粒子の接着性を更に高めることができる。
更に、シェル部は、有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０に対して、所定の範囲に収まる平均厚みを有することが好ましい。具体的には、有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０に対するシェル部の平均厚み（コアシェル比率）は、好ましくは１．５％以上、より好ましくは２％以上であり、好ましくは２５％以下、より好ましくは２０％以下である。シェル部の平均厚みを前記範囲の下限値以上にすることにより、電解液中での有機粒子の接着性を高め、高温サイクル特性を更に向上させることができ、前記範囲の上限値以下とすることにより、二次電池の低温出力特性を更に向上させることができる。
ここで、シェル部の平均厚みは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて有機粒子の断面構造を観察することにより求められる。具体的には、ＴＥＭを用いて有機粒子の断面構造におけるシェル部の最大厚みを測定し、任意に選択した２０個以上の有機粒子のシェル部の最大厚みの平均値を、シェル部の平均厚みとする。ただし、シェル部が重合体の粒子によって構成されており、かつ、有機粒子の径方向で、シェル部を構成する粒子同士が重なり合わず、それらの重合体の粒子が単層でシェル部を構成している場合は、シェル部を構成する粒子の個数平均粒子径をシェル部の平均厚みとする。
また、シェル部の形態は特に制限されないが、シェル部は、重合体の粒子によって構成されていることが好ましい。シェル部が重合体の粒子によって構成されている場合、有機粒子の径方向にシェル部を構成する粒子が複数重なり合っていてもよい。ただし、有機粒子の径方向では、シェル部を構成する粒子同士が重なり合わず、それらの重合体の粒子が単層でシェル部を構成していることが好ましい。
更に、シェル部が重合体の粒子によって構成されている場合、シェル部を構成する粒子の個数平均粒子径は、好ましくは１０ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上、更に好ましくは３０ｎｍであり、好ましくは２００ｎｍ以下、より好ましくは１５０ｎｍ以下、更に好ましくは１００ｎｍ以下である。個数平均粒子径を前記範囲に収めることにより、イオン拡散性と接着性とのバランスを良好にできる。
なお、シェル部を構成する粒子の個数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて有機粒子の断面構造を観察することにより求められる。具体的には、有機粒子の断面構造におけるシェル部を構成する粒子の最長径を測定し、任意に選択した２０個以上の有機粒子のシェル部を構成する粒子の最長径の平均値を、シェル部を構成する粒子の個数平均粒子径とすることができる。
［有機粒子の調製方法］
そして、上述したコアシェル構造を有する有機粒子は、例えば、コア部の重合体の単量体と、シェル部の重合体の単量体とを用い、経時的にそれらの単量体の比率を変えて段階的に重合することにより、調製することができる。具体的には、有機粒子は、先の段階の重合体を後の段階の重合体が順次に被覆するような連続した多段階乳化重合法および多段階懸濁重合法によって調製することができる。
そして、上述したコアシェル構造を有する有機粒子は、例えば、コア部の重合体の単量体と、シェル部の重合体の単量体とを用い、経時的にそれらの単量体の比率を変えて段階的に重合することにより、調製することができる。具体的には、有機粒子は、先の段階の重合体を後の段階の重合体が順次に被覆するような連続した多段階乳化重合法および多段階懸濁重合法によって調製することができる。
そこで、以下に、多段階乳化重合法により上記コアシェル構造を有する有機粒子を得る場合の一例を示す。
重合に際しては、常法に従って、乳化剤として、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ソルビタンモノラウレート等のノニオン性界面活性剤、またはオクタデシルアミン酢酸塩等のカチオン性界面活性剤を用いることができる。また、重合開始剤として、例えば、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、過硫酸カリウム、キュメンパーオキサイド等の過酸化物、２，２’−アゾビス（２−メチル−Ｎ−（２−ハイドロキシエチル）−プロピオンアミド）、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）塩酸塩等のアゾ化合物を用いることができる。
そして、重合手順としては、まず、コア部を形成する単量体および乳化剤を混合し、一括で乳化重合することによってコア部を構成する粒子状の重合体を得る。更に、このコア部を構成する粒子状の重合体の存在下にシェル部を形成する単量体の重合を行うことによって、上述したコアシェル構造を有する有機粒子を得ることができる。
この際、コア部の外表面をシェル部によって部分的に覆う観点から、シェル部の重合体を形成する単量体は、複数回に分割して、もしくは、連続して重合系に供給することが好ましい。シェル部の重合体を形成する単量体を重合系に分割して、もしくは、連続で供給することにより、シェル部を構成する重合体が粒子状に形成され、この粒子がコア部と結合することで、コア部を部分的に覆うシェル部を形成することができる。
ここで、シェル部の重合体を形成する単量体を複数回に分割して供給する場合には、単量体を分割する割合に応じてシェル部を構成する粒子の粒子径およびシェル部の平均厚みを制御することが可能である。また、シェル部の重合体を形成する単量体を連続で供給する場合には、単位時間あたりの単量体の供給量を調整することで、シェル部を構成する粒子の粒子径およびシェル部の平均厚みを制御することが可能である。
また、シェル部の重合体を形成する単量体として重合溶媒に対して親和性の低い単量体を用いると、コア部を部分的に覆うシェル部を形成し易くなる傾向がある。従って、重合溶媒が水の場合、シェル部の重合体を形成する単量体は、疎水性単量体を含むことが好ましく、芳香族ビニル単量体を含むことが特に好ましい。
更に、シェル部の重合に用いる乳化剤量を少なくすると、コア部を部分的に覆うシェル部を形成し易くなる傾向がある。従って、適宜乳化剤量を調整することによっても、コア部を部分的に覆うシェル部を形成することができる。
なお、コア部を構成する粒子状の重合体の体積平均粒子径Ｄ５０、シェル部を形成した後の有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０、および、シェル部を構成する粒子の個数平均粒子径は、例えば、乳化剤の量、単量体の量などを調整することで、所望の範囲にすることができる。
更に、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合は、コア部を構成する粒子状の重合体の体積平均粒子径Ｄ５０に対応させて、例えば、乳化剤の量、および、シェル部の重合体を形成する単量体の量を調整することで、所望の範囲にすることができる。
＜イソチアゾリン系化合物＞
イソチアゾリン系化合物は、特に機能層用組成物中において、菌類の繁殖を抑制する防腐剤として機能し得る成分である。ここで本発明の機能層用組成物においては、上述したように有機粒子のコア部にイソチアゾリン系化合物が円滑に吸収されるためと推察されるが、機能層用組成物の長期保管などによる有機粒子の経時劣化が抑制される。また、イソチアゾリン系化合物自体は、防腐剤として機能し得る化合物の中でも二次電池中において分解し難い化合物である。したがって、機能層用組成物では、保管中に上述した有機粒子の各種特性が損なわれず、保管後の機能層用組成物を用いて形成される機能層の性能および二次電池の電気的特性を十分に優れたものとすることができる。
イソチアゾリン系化合物は、特に機能層用組成物中において、菌類の繁殖を抑制する防腐剤として機能し得る成分である。ここで本発明の機能層用組成物においては、上述したように有機粒子のコア部にイソチアゾリン系化合物が円滑に吸収されるためと推察されるが、機能層用組成物の長期保管などによる有機粒子の経時劣化が抑制される。また、イソチアゾリン系化合物自体は、防腐剤として機能し得る化合物の中でも二次電池中において分解し難い化合物である。したがって、機能層用組成物では、保管中に上述した有機粒子の各種特性が損なわれず、保管後の機能層用組成物を用いて形成される機能層の性能および二次電池の電気的特性を十分に優れたものとすることができる。
ここで、イソチアゾリン系化合物は、具体的には、下記の式（１）で示される構造を有する
（式（１）中、Ｙは水素原子又は置換されていてもよい炭化水素基であり、Ｘ1及びＸ2は、それぞれ、独立して水素原子、ハロゲン原子又は置換されていてもよい炭素数１〜６のアルキル基であるか、或いはＸ1及びＸ2は共同して芳香環を形成する。なお、Ｘ1及びＸ2が共同して芳香環を形成しない場合、Ｘ1及びＸ2はそれぞれ同一でもよく、相異なっていてもよい。）
式（１）において、Ｙの炭化水素基としては、例えば炭素数１〜１０のアルキル基（メチル基等）、炭素数２〜６のアルケニル基（ビニル基、アリル基等）、炭素数２〜６のアルキニル基（エチニル基、プロピニル基等）、炭素数３〜１０のシクロアルキル基（シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、炭素数６〜１４のアリール基（フェニル基）等が挙げられる。
そして上記Ｙの炭化水素基は水素原子の一部又は全部が置換基により置換されていてもよい。このような置換基としては、例えばヒドロキシル基、ハロゲン原子（例えば塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、シアノ基、アミノ基、カルボキシル基、炭素数１〜４のアルコキシ基（例えばメトキシ基、エトキシ基等）、炭素数６〜１０のアリールオキシ基（例えばフェノキシ基等）、炭素数１〜４のアルキルチオ基（例えばメチルチオ基、エチルチオ基等）及び炭素数６〜１０のアリールチオ基（例えばフェニルチオ基等）等が挙げられる。なお、Ｙの炭化水素基が複数の置換基を有する場合、置換基はそれぞれ同一でもよく、相異なっていてもよい。
そして上記Ｙの炭化水素基は水素原子の一部又は全部が置換基により置換されていてもよい。このような置換基としては、例えばヒドロキシル基、ハロゲン原子（例えば塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、シアノ基、アミノ基、カルボキシル基、炭素数１〜４のアルコキシ基（例えばメトキシ基、エトキシ基等）、炭素数６〜１０のアリールオキシ基（例えばフェノキシ基等）、炭素数１〜４のアルキルチオ基（例えばメチルチオ基、エチルチオ基等）及び炭素数６〜１０のアリールチオ基（例えばフェニルチオ基等）等が挙げられる。なお、Ｙの炭化水素基が複数の置換基を有する場合、置換基はそれぞれ同一でもよく、相異なっていてもよい。
ここで式（１）において、Ｙはメチル基または水素原子であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
式（１）において、Ｘ1及びＸ2のハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
式（１）において、Ｘ1及びＸ2の炭素数１〜６のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。なお、これらアルキル基は水素原子の一部又は全部が置換基により置換されていてもよい。このような置換基としては、Ｙの炭化水素基における置換基として上述したものと同様のものが挙げられる。
式（１）において、Ｘ1及びＸ2が共同して形成する芳香環としては、ベンゼン環等が挙げられる。
以下、Ｘ1及びＸ2が共同して芳香環を形成する式（１）の化合物を、「芳香環−イソチアゾリン系化合物」といい、Ｘ1及びＸ2が共同して芳香環を形成しない式（１）の化合物を、「非芳香環−イソチアゾリン系化合物」という。
式（１）において、Ｘ1及びＸ2の炭素数１〜６のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。なお、これらアルキル基は水素原子の一部又は全部が置換基により置換されていてもよい。このような置換基としては、Ｙの炭化水素基における置換基として上述したものと同様のものが挙げられる。
式（１）において、Ｘ1及びＸ2が共同して形成する芳香環としては、ベンゼン環等が挙げられる。
以下、Ｘ1及びＸ2が共同して芳香環を形成する式（１）の化合物を、「芳香環−イソチアゾリン系化合物」といい、Ｘ1及びＸ2が共同して芳香環を形成しない式（１）の化合物を、「非芳香環−イソチアゾリン系化合物」という。
ここで式（１）において、Ｘ1及びＸ2は、それぞれ水素原子であるか、又は、共同して芳香環を形成していることが好ましく、そして、耐分解性に優れ、そして、有機粒子の電解液中での接着性、および二次電池の高温サイクル特性などの電気的特性を更に向上させる観点からは、Ｘ1及びＸ2は、共同して芳香環を形成していることがより好ましく、すなわち、イソチアゾリン系化合物は、芳香環−イソチアゾリン系化合物であることが好ましい。
[ベンゾイソチアゾリン系化合物]
そして、芳香環−イソチアゾリン系化合物としては、Ｘ1及びＸ2が芳香環としてベンゼン環を形成した、下記式（２）で示される構造を有するベンゾイソチアゾリン系化合物が好ましい。
そして、芳香環−イソチアゾリン系化合物としては、Ｘ1及びＸ2が芳香環としてベンゼン環を形成した、下記式（２）で示される構造を有するベンゾイソチアゾリン系化合物が好ましい。
式（２）において、Ｘ3〜Ｘ6のハロゲン原子としては、式（１）におけるＸ1及びＸ2と同様のものが挙げられる。
式（２）において、炭素数１〜４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基が挙げられる。
式（２）において、炭素数１〜４のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
式（２）において、炭素数１〜４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基が挙げられる。
式（２）において、炭素数１〜４のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
ここで式（２）において、ＹおよびＸ3〜Ｘ6は水素原子であることが好ましい。
[イソチアゾリン系化合物の具体例]
そして、式（１）で表されるイソチアゾリン系化合物としては、例えば５−クロロ−２−メチル−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（ＭＩＴ）、２−ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、４，５−ジクロロ−２−ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、２−エチル−４−イソチアゾリン−３−オン、４，５−ジクロロ−２−シクロヘキシル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−エチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−ｔ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オンなどの非芳香環−イソチアゾリン系化合物；１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン（ＢＩＴ）、Ｎ−メチル−１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンなどの芳香環−イソチアゾリン系化合物が挙げられる。これは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
そして、式（１）で表されるイソチアゾリン系化合物としては、例えば５−クロロ−２−メチル−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（ＭＩＴ）、２−ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、４，５−ジクロロ−２−ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、２−エチル−４−イソチアゾリン−３−オン、４，５−ジクロロ−２−シクロヘキシル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−エチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−ｔ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オンなどの非芳香環−イソチアゾリン系化合物；１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン（ＢＩＴ）、Ｎ−メチル−１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンなどの芳香環−イソチアゾリン系化合物が挙げられる。これは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
そしてこれらの中でも、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン（ＭＩＴ）、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン（ＢＩＴ）が好ましく、上述したように耐分解性に優れ、有機粒子の電解液中での接着性および二次電池の高温サイクル特性などの電気的特性を更に向上させる観点からは、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン（ＢＩＴ）が特に好ましい。
[イソチアゾリン系化合物の配合量]
本発明の機能層用組成物は、有機粒子１００質量部当たり、イソチアゾリン系化合物を０．０００１質量部以上０．０２５質量部以下含むことが必要であり、好ましくは０．０００２質量部以上、より好ましくは０．０００３質量部以上含み、また、好ましくは０．０１質量部以下、より好ましくは０．００５質量部以下含む。イソチアゾリン系化合物の配合量が前記範囲の下限値未満であると、イソチアゾリン系化合物の防腐剤としての特性が十分に発揮されず、有機粒子の機能層用組成物中などでの経時劣化を抑制することができない。よって有機粒子の特性を十分に発揮させることができず、電解液中での機能層の性能、および二次電池の高温サイクル特性などの電気的特性が低下する。一方、イソチアゾリン系化合物の配合量が前記範囲の上限値超であると、過剰なイソチアゾリン系化合物が電解液中で分解して二次電池の高温サイクル特性などの電気的特性が低下する。
本発明の機能層用組成物は、有機粒子１００質量部当たり、イソチアゾリン系化合物を０．０００１質量部以上０．０２５質量部以下含むことが必要であり、好ましくは０．０００２質量部以上、より好ましくは０．０００３質量部以上含み、また、好ましくは０．０１質量部以下、より好ましくは０．００５質量部以下含む。イソチアゾリン系化合物の配合量が前記範囲の下限値未満であると、イソチアゾリン系化合物の防腐剤としての特性が十分に発揮されず、有機粒子の機能層用組成物中などでの経時劣化を抑制することができない。よって有機粒子の特性を十分に発揮させることができず、電解液中での機能層の性能、および二次電池の高温サイクル特性などの電気的特性が低下する。一方、イソチアゾリン系化合物の配合量が前記範囲の上限値超であると、過剰なイソチアゾリン系化合物が電解液中で分解して二次電池の高温サイクル特性などの電気的特性が低下する。
＜機能層用粒子状重合体＞
ここで、上述した通り、有機粒子は、電解液に膨潤していない状態では、通常、接着性を発現しない。そのため、電解液への浸漬前に機能層に含まれる成分が機能層から脱落するのを抑制する観点からは、結着材として、電解液に膨潤していない温度２５℃の環境下において有機粒子よりも高い接着性を発揮する機能層用粒子状重合体を機能層用組成物に含有させることが好ましい。機能層用粒子状重合体を用いることにより、電解液に膨潤している状態および膨潤していない状態の両方において、機能層を構成する成分が機能層から脱落するのを抑制することができる。
ここで、上述した通り、有機粒子は、電解液に膨潤していない状態では、通常、接着性を発現しない。そのため、電解液への浸漬前に機能層に含まれる成分が機能層から脱落するのを抑制する観点からは、結着材として、電解液に膨潤していない温度２５℃の環境下において有機粒子よりも高い接着性を発揮する機能層用粒子状重合体を機能層用組成物に含有させることが好ましい。機能層用粒子状重合体を用いることにより、電解液に膨潤している状態および膨潤していない状態の両方において、機能層を構成する成分が機能層から脱落するのを抑制することができる。
そして、上記有機粒子と併用し得る機能層用粒子状重合体としては、非水溶性で、水中に分散可能な既知の粒子状重合体、例えば、熱可塑性エラストマーが挙げられる。そして、熱可塑性エラストマーとしては、共役ジエン系重合体およびアクリル系重合体が好ましく、アクリル系重合体がより好ましい。
ここで、共役ジエン系重合体とは、共役ジエン単量体単位を含む重合体を指し、共役ジエン系重合体の具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）などの芳香族ビニル単量体単位および脂肪族共役ジエン単量体単位を含む重合体が挙げられる。また、アクリル系重合体とは、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を含む重合体を指す。
なお、これらの機能層用粒子状重合体は、１種類を単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。ただし、２種類以上を組み合わせた機能層用粒子状重合体を用いる場合、かかる重合体は、上述した所定の電解液膨潤度を有する重合体からなるコアシェル構造を有する有機粒子とは異なるものである。
ここで、共役ジエン系重合体とは、共役ジエン単量体単位を含む重合体を指し、共役ジエン系重合体の具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）などの芳香族ビニル単量体単位および脂肪族共役ジエン単量体単位を含む重合体が挙げられる。また、アクリル系重合体とは、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を含む重合体を指す。
なお、これらの機能層用粒子状重合体は、１種類を単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。ただし、２種類以上を組み合わせた機能層用粒子状重合体を用いる場合、かかる重合体は、上述した所定の電解液膨潤度を有する重合体からなるコアシェル構造を有する有機粒子とは異なるものである。
更に、機能層用粒子状重合体としてのアクリル系重合体は、（メタ）アクリロニトリル単量体単位を含むことが更に好ましい。これにより、機能層の強度を高めることができる。
ここで、機能層用粒子状重合体としてのアクリル系重合体において、（メタ）アクリロニトリル単量体単位および（メタ）アクリル酸エステル単量体単位の合計量に対する（メタ）アクリロニトリル単量体単位の量の割合は、好ましくは１質量％以上、より好ましくは２質量％以上であり、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２５質量％以下である。前記割合を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層用粒子状重合体としてのアクリル系重合体の強度を高め、当該アクリル系重合体を用いた機能層の強度をより高くすることができる。また、前記割合を前記範囲の上限値以下にすることにより、機能層用粒子状重合体としてのアクリル系重合体が電解液に対して適度に膨潤するため、機能層のイオン伝導性の低下および二次電池の低温出力特性の低下を抑制することができる。
また、有機粒子にイソチアゾリン化合物を効率的に吸収させる観点から、機能層用粒子重合体の電解液膨潤度は、有機粒子のコア部の重合体の電解液膨潤度よりも小さいことが好ましく、５倍未満であることがより好ましい。
ここで、機能層用粒子重合体の電解液膨潤度を測定するために用いる電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとビニレンカーボネートの混合溶媒（体積混合比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＝６８．５／３０／１．５；ＳＰ値１２．７（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2）に、支持電解質としてＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶かした溶液を用いる。
また、有機粒子にイソチアゾリン化合物を効率的に吸収させる観点から、機能層用粒子重合体の電解液膨潤度は、有機粒子のコア部の重合体の電解液膨潤度よりも小さいことが好ましく、５倍未満であることがより好ましい。
ここで、機能層用粒子重合体の電解液膨潤度を測定するために用いる電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとビニレンカーボネートの混合溶媒（体積混合比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＝６８．５／３０／１．５；ＳＰ値１２．７（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2）に、支持電解質としてＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶かした溶液を用いる。
また、機能層用粒子状重合体としての重合体のガラス転移温度は、好ましくは−５０℃以上であり、好ましくは２５℃以下である。機能層用粒子状重合体としての重合体のガラス転移温度を前記範囲の下限値以上にすることにより、電解液への浸漬前の機能層の接着性を高めることができる。また、ガラス転移温度を前記範囲の上限値以下にすることにより、機能層の柔軟性を高めることができる。
更に、機能層用粒子状重合体の体積平均粒子径Ｄ５０は、好ましくは０．１μｍ以上０．５μｍ以下である。機能層用粒子状重合体の体積平均粒子径Ｄ５０を前記範囲の下限値以上にすることにより、機能層用粒子状重合体の分散性を高めることができる。また、体積平均粒子径Ｄ５０を前記範囲の上限値以下にすることにより、機能層用粒子状重合体の接着性を高めることができる。なお、機能層用粒子状重合体の体積平均粒子径Ｄ５０は、前記有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０と同様に測定しうる。
そして、機能層用組成物中の機能層用粒子状重合体の配合量は、有機粒子１００質量部当たり、１質量部以上であることが好ましく、５質量部以上であることがより好ましく、また、３０質量部以下であることが好ましく、２０質量部以下であることがより好ましい。機能層用粒子状重合体の含有量を前記範囲の下限値以上にすることにより、有機粒子が機能層から脱落するのを十分に防止するとともに、電解液中での機能層の接着性を高めることができる。また、機能層用粒子状重合体の含有量を前記範囲の上限値以下にすることにより、機能層のイオン拡散性が低下するのを抑制し、二次電池の低温出力特性を確保することができる。
機能層用粒子状重合体の製造方法としては、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などが挙げられる。中でも、水中で重合をすることができ、粒子状重合体を含む水分散液をそのまま機能層用組成物の材料として好適に使用できるので、乳化重合法および懸濁重合法が好ましい。また、機能層用粒子状重合体としての重合体を製造する際、その反応系は分散剤を含むことが好ましい。機能層用粒子状重合体は、通常、実質的にそれを構成する重合体により形成されるが、重合に際して用いた添加剤等の任意の成分を同伴していてもよい。
＜非導電性粒子＞
更に、多孔膜層として機能し得る機能層の形成に使用する機能層用組成物に配合される非導電性粒子としては、特に限定されることなく、非水系二次電池に用いられる既知の非導電性粒子を挙げることができる。
具体的には、非導電性粒子としては、無機微粒子と、上述した有機粒子および機能層用粒子状重合体以外の有機微粒子との双方を用いることができるが、通常は無機微粒子が用いられる。なかでも、非導電性粒子の材料としては、非水系二次電池の使用環境下で安定に存在し、電気化学的に安定である材料が好ましい。このような観点から非導電性粒子の材料の好ましい例を挙げると、酸化アルミニウム（アルミナ）、水和アルミニウム酸化物（ベーマイト）、酸化ケイ素、酸化マグネシウム（マグネシア）、酸化カルシウム、酸化チタン（チタニア）、ＢａＴｉＯ3、ＺｒＯ、アルミナ−シリカ複合酸化物等の酸化物粒子；窒化アルミニウム、窒化ホウ素等の窒化物粒子；シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶粒子；硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性イオン結晶粒子；タルク、モンモリロナイト等の粘土微粒子；などが挙げられる。また、これらの粒子は必要に応じて元素置換、表面処理、固溶体化等が施されていてもよい。
なお、上述した非導電性粒子は、１種類を単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
更に、多孔膜層として機能し得る機能層の形成に使用する機能層用組成物に配合される非導電性粒子としては、特に限定されることなく、非水系二次電池に用いられる既知の非導電性粒子を挙げることができる。
具体的には、非導電性粒子としては、無機微粒子と、上述した有機粒子および機能層用粒子状重合体以外の有機微粒子との双方を用いることができるが、通常は無機微粒子が用いられる。なかでも、非導電性粒子の材料としては、非水系二次電池の使用環境下で安定に存在し、電気化学的に安定である材料が好ましい。このような観点から非導電性粒子の材料の好ましい例を挙げると、酸化アルミニウム（アルミナ）、水和アルミニウム酸化物（ベーマイト）、酸化ケイ素、酸化マグネシウム（マグネシア）、酸化カルシウム、酸化チタン（チタニア）、ＢａＴｉＯ3、ＺｒＯ、アルミナ−シリカ複合酸化物等の酸化物粒子；窒化アルミニウム、窒化ホウ素等の窒化物粒子；シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶粒子；硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性イオン結晶粒子；タルク、モンモリロナイト等の粘土微粒子；などが挙げられる。また、これらの粒子は必要に応じて元素置換、表面処理、固溶体化等が施されていてもよい。
なお、上述した非導電性粒子は、１種類を単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
＜その他の成分＞
非水系二次電池機能層用組成物は、上述した成分以外にも、任意のその他の成分を含んでいてもよい。これらのその他の成分としては、例えば、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体などの濡れ剤、粘度調整剤、電解液添加剤などの既知の添加剤が挙げられる。また、これらのその他の成分は、１種類を単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい
非水系二次電池機能層用組成物は、上述した成分以外にも、任意のその他の成分を含んでいてもよい。これらのその他の成分としては、例えば、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体などの濡れ剤、粘度調整剤、電解液添加剤などの既知の添加剤が挙げられる。また、これらのその他の成分は、１種類を単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい
＜非水系二次電池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、特に限定はされないが、通常は、有機粒子と、イソチアゾリン系化合物と、分散媒としての水と、必要に応じて用いられる機能層用粒子状重合体、非導電性粒子およびその他の成分とを混合して機能層用組成物を調製する。混合方法は特に制限されないが、各成分を効率よく分散させるため、通常は混合装置として分散機を用いて混合を行う。
分散機は、上記成分を均一に分散および混合できる装置が好ましい。例を挙げると、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサーなどが挙げられる。また、高い分散シェアを加えることができる観点から、ビーズミル、ロールミル、フィルミックス等の高分散装置も挙げられる。
機能層用組成物の調製方法は、特に限定はされないが、通常は、有機粒子と、イソチアゾリン系化合物と、分散媒としての水と、必要に応じて用いられる機能層用粒子状重合体、非導電性粒子およびその他の成分とを混合して機能層用組成物を調製する。混合方法は特に制限されないが、各成分を効率よく分散させるため、通常は混合装置として分散機を用いて混合を行う。
分散機は、上記成分を均一に分散および混合できる装置が好ましい。例を挙げると、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサーなどが挙げられる。また、高い分散シェアを加えることができる観点から、ビーズミル、ロールミル、フィルミックス等の高分散装置も挙げられる。
なお、得られる非水系二次電池機能層用組成物の粘度は、特に限定されないが、１ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましく、５ｍＰａ・ｓ以上であることがより好ましく、１０ｍＰａ・ｓ以上であることが更に好ましく、１５ｍＰａ・ｓ以上であることが特に好ましく、１００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、９０ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましい。機能層用組成物の粘度が前記範囲内であれば、機能層用組成物中で有機粒子などの各成分を良好に分散させつつ、機能層用組成物の基材上への塗工性を確保することができる。
（非水系二次電池用機能層）
非水系二次電池用機能層は、上述した非水系二次電池機能層用組成物を用い、適切な基材上に形成することができる。この機能層は、電解液中で優れた機能を発揮し、そして、二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができる。ここで、機能層は基材の片面に設けてもよいし、基材の両面に設けてもよい。
なお、機能層は、基材から剥離し、自立膜の状態でそのままセパレータとして使用することもできる。
非水系二次電池用機能層は、上述した非水系二次電池機能層用組成物を用い、適切な基材上に形成することができる。この機能層は、電解液中で優れた機能を発揮し、そして、二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができる。ここで、機能層は基材の片面に設けてもよいし、基材の両面に設けてもよい。
なお、機能層は、基材から剥離し、自立膜の状態でそのままセパレータとして使用することもできる。
＜基材＞
機能層を形成する基材としては、特に限定されず、例えばセパレータの一部を構成する部材として機能層を使用する場合には、基材としてはセパレータ基材を用いることができ、また、電極の一部を構成する部材として機能層を使用する場合には、基材としては集電体上に電極合材層を形成してなる電極基材を用いることができる。また、基材上に形成した機能層の用法に特に制限は無く、例えばセパレータ基材等の上に機能層を形成してそのままセパレータ等の電池部材として使用してもよいし、電極基材上に機能層を形成して電極として使用してもよいし、離型基材上に形成した機能層を基材から一度剥離し、他の基材に貼り付けて電池部材として使用してもよい。
しかし、機能層から離型基材を剥がす工程を省略して電池部材の製造効率を高める観点からは、基材としてセパレータ基材又は電極基材を用いることが好ましい。セパレータ基材又は電極基材に設けられた機能層は、セパレータ又は電極の耐熱性や強度を高める保護層としての機能と、特に電解液中においてセパレータと電極とを強固に接着させる接着剤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。
なお、機能層が主として接着剤層として機能するものである場合には、表面に多孔膜層を設けたセパレータ基材または電極基材の上に機能層を形成してもよい。
機能層を形成する基材としては、特に限定されず、例えばセパレータの一部を構成する部材として機能層を使用する場合には、基材としてはセパレータ基材を用いることができ、また、電極の一部を構成する部材として機能層を使用する場合には、基材としては集電体上に電極合材層を形成してなる電極基材を用いることができる。また、基材上に形成した機能層の用法に特に制限は無く、例えばセパレータ基材等の上に機能層を形成してそのままセパレータ等の電池部材として使用してもよいし、電極基材上に機能層を形成して電極として使用してもよいし、離型基材上に形成した機能層を基材から一度剥離し、他の基材に貼り付けて電池部材として使用してもよい。
しかし、機能層から離型基材を剥がす工程を省略して電池部材の製造効率を高める観点からは、基材としてセパレータ基材又は電極基材を用いることが好ましい。セパレータ基材又は電極基材に設けられた機能層は、セパレータ又は電極の耐熱性や強度を高める保護層としての機能と、特に電解液中においてセパレータと電極とを強固に接着させる接着剤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。
なお、機能層が主として接着剤層として機能するものである場合には、表面に多孔膜層を設けたセパレータ基材または電極基材の上に機能層を形成してもよい。
［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、二次電池内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという点より、ポリオレフィン系（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル）の樹脂からなる微多孔膜が好ましい。
機能層を形成するセパレータ基材としては、特に限定されることなく、例えば特開２０１２−２０４３０３号公報に記載のものを用いることができる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、二次電池内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという点より、ポリオレフィン系（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル）の樹脂からなる微多孔膜が好ましい。
［電極基材］
機能層を形成する電極基材（正極基材および負極基材）としては、特に限定されないが、集電体上に電極合材層が形成された電極基材が挙げられる。
ここで、集電体、電極合材層中の成分（例えば、電極活物質（正極活物質、負極活物質）および電極合材層用結着材（正極合材層用結着材、負極合材層用結着材）など）、並びに、集電体上への電極合材層の形成方法は、既知のものを用いることができ、例えば特開２０１３−１４５７６３号公報に記載のものを用いることができる。
機能層を形成する電極基材（正極基材および負極基材）としては、特に限定されないが、集電体上に電極合材層が形成された電極基材が挙げられる。
ここで、集電体、電極合材層中の成分（例えば、電極活物質（正極活物質、負極活物質）および電極合材層用結着材（正極合材層用結着材、負極合材層用結着材）など）、並びに、集電体上への電極合材層の形成方法は、既知のものを用いることができ、例えば特開２０１３−１４５７６３号公報に記載のものを用いることができる。
［離型基材］
機能層を形成する離型基材としては、特に限定されず、既知の離型基材を用いることができる。
機能層を形成する離型基材としては、特に限定されず、既知の離型基材を用いることができる。
＜非水系二次電池用機能層の形成方法＞
上述したセパレータ基材、電極基材などの基材上に機能層を形成する方法としては、以下の方法が挙げられる。
１）機能層用組成物をセパレータ基材又は電極基材の表面に塗布し、次いで乾燥する方法；
２）機能層用組成物にセパレータ基材又は電極基材を浸漬後、これを乾燥する方法；
３）機能層用組成物を、離型基材上に塗布、乾燥して機能層を製造し、得られた機能層をセパレータ基材又は電極基材の表面に転写する方法；
これらの中でも、前記１）の方法が、機能層の膜厚制御をしやすいことから特に好ましい。該１）の方法は、詳細には、機能層用組成物をセパレータ基材又は電極基材上に塗布する工程（塗布工程）、セパレータ基材又は電極基材上に塗布された機能層用組成物を乾燥させて機能層を形成する工程（機能層形成工程）を備える。
上述したセパレータ基材、電極基材などの基材上に機能層を形成する方法としては、以下の方法が挙げられる。
１）機能層用組成物をセパレータ基材又は電極基材の表面に塗布し、次いで乾燥する方法；
２）機能層用組成物にセパレータ基材又は電極基材を浸漬後、これを乾燥する方法；
３）機能層用組成物を、離型基材上に塗布、乾燥して機能層を製造し、得られた機能層をセパレータ基材又は電極基材の表面に転写する方法；
これらの中でも、前記１）の方法が、機能層の膜厚制御をしやすいことから特に好ましい。該１）の方法は、詳細には、機能層用組成物をセパレータ基材又は電極基材上に塗布する工程（塗布工程）、セパレータ基材又は電極基材上に塗布された機能層用組成物を乾燥させて機能層を形成する工程（機能層形成工程）を備える。
塗布工程において、機能層用組成物をセパレータ基材又は電極基材上に塗布する方法は、特に制限は無く、例えば、スプレーコート法、ドクターブレード法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などの方法が挙げられる。なかでも、薄い機能層を形成する点から、グラビア法、スプレーコート法が好ましい。
また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、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。乾燥条件は特に限定されないが、乾燥温度は好ましくは３０〜８０℃で、乾燥時間は好ましくは３０秒〜１０分である。
また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、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。乾燥条件は特に限定されないが、乾燥温度は好ましくは３０〜８０℃で、乾燥時間は好ましくは３０秒〜１０分である。
なお、基材上に形成された機能層の厚みは、好ましくは０．０１μｍ以上、より好ましくは０．１μｍ以上、更に好ましくは０．５μｍ以上であり、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、更に好ましくは５μｍ以下である。機能層の厚みが前記範囲の下限値以上であることで、機能層の強度を十分に確保することができ、前記範囲の上限値以下であることで、機能層のイオン拡散性を確保し二次電池の低温出力特性を更に向上させることができる。
（非水系二次電池）
本発明の非水系二次電池は、上述した本発明の非水系二次電池用機能層を備えるものである。より具体的には、本発明の非水系二次電池は、正極、負極、セパレータ、および電解液を備え、上述した非水系二次電池用機能層が、電池部材である正極、負極およびセパレータの少なくとも１つに含まれる。
本発明の非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池用機能層を備えているので、高温サイクル特性や低温出力特性などの電気的特性に優れる。
本発明の非水系二次電池は、上述した本発明の非水系二次電池用機能層を備えるものである。より具体的には、本発明の非水系二次電池は、正極、負極、セパレータ、および電解液を備え、上述した非水系二次電池用機能層が、電池部材である正極、負極およびセパレータの少なくとも１つに含まれる。
本発明の非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池用機能層を備えているので、高温サイクル特性や低温出力特性などの電気的特性に優れる。
＜正極、負極およびセパレータ＞
本発明の二次電池に用いる正極、負極およびセパレータは、少なくとも一つが機能層を有している。具体的には、機能層を有する正極および負極としては、集電体上に電極合材層を形成してなる電極基材の上に機能層を設けてなる電極を用いることができる。また、機能層を有するセパレータとしては、セパレータ基材の上に機能層を設けてなるセパレータや、機能層よりなるセパレータを用いることができる。なお、電極基材およびセパレータ基材としては、「基材」の項で挙げたものと同様のものを用いることができる。
また、機能層を有さない正極、負極およびセパレータとしては、特に限定されることなく、上述した電極基材よりなる電極および上述したセパレータ基材よりなるセパレータを用いることができる。
本発明の二次電池に用いる正極、負極およびセパレータは、少なくとも一つが機能層を有している。具体的には、機能層を有する正極および負極としては、集電体上に電極合材層を形成してなる電極基材の上に機能層を設けてなる電極を用いることができる。また、機能層を有するセパレータとしては、セパレータ基材の上に機能層を設けてなるセパレータや、機能層よりなるセパレータを用いることができる。なお、電極基材およびセパレータ基材としては、「基材」の項で挙げたものと同様のものを用いることができる。
また、機能層を有さない正極、負極およびセパレータとしては、特に限定されることなく、上述した電極基材よりなる電極および上述したセパレータ基材よりなるセパレータを用いることができる。
＜電解液＞
電解液としては、通常、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。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、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＣｌＯ4、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、Ｃ4Ｆ9ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＣＯＯＬｉ、（ＣＦ3ＣＯ）2ＮＬｉ、（ＣＦ3ＳＯ2）2ＮＬｉ、（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）ＮＬｉなどが挙げられる。なかでも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すので、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉが好ましい。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、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＣｌＯ4、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、Ｃ4Ｆ9ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＣＯＯＬｉ、（ＣＦ3ＣＯ）2ＮＬｉ、（ＣＦ3ＳＯ2）2ＮＬｉ、（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）ＮＬｉなどが挙げられる。なかでも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すので、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉが好ましい。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（ＭＥＣ）等のカーボネート類；γ−ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類；１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類；スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物類；などが好適に用いられる。またこれらの溶媒の混合液を用いてもよい。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いのでカーボネート類が好ましい。通常、用いる溶媒の粘度が低いほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、溶媒の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
なお、電解液中の電解質の濃度は適宜調整することができる。また、電解液には、既知の添加剤を添加してもよい。
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。
＜非水系二次電池の製造方法＞
非水系二次電池は、例えば、正極と負極とをセパレータを介して重ね合わせ、これを必要に応じて、巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口することで製造し得る。なお、正極、負極、セパレータのうち、少なくとも一つの部材を機能層付きの部材とする。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素子などの過電流防止素子、リード板などを入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防止をしてもよい。電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。
非水系二次電池は、例えば、正極と負極とをセパレータを介して重ね合わせ、これを必要に応じて、巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口することで製造し得る。なお、正極、負極、セパレータのうち、少なくとも一つの部材を機能層付きの部材とする。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素子などの過電流防止素子、リード板などを入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防止をしてもよい。電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。
以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「％」および「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
また、複数種類の単量体を共重合して製造される重合体において、ある単量体を重合して形成される構造単位の前記重合体における割合は、別に断らない限り、通常は、その重合体の重合に用いる全単量体に占める当該ある単量体の比率(仕込み比)と一致する。
実施例および比較例において、有機粒子を構成する重合体の電解液膨潤度、有機粒子のコア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合（被覆率）、有機粒子のシェル部の平均厚み（コアシェル比率）、各粒子（有機粒子および機能層用粒子状重合体）の体積平均粒子径Ｄ５０、各重合体（コア部の重合体、シェル部の重合体および機能層用粒子状重合体）のガラス転移温度、並びに、二次電池の低温出力特性および高温サイクル特性、機能層を介したセパレータおよび電極間の接着性（サイクル後）は、下記の方法で測定および評価した。
また、複数種類の単量体を共重合して製造される重合体において、ある単量体を重合して形成される構造単位の前記重合体における割合は、別に断らない限り、通常は、その重合体の重合に用いる全単量体に占める当該ある単量体の比率(仕込み比)と一致する。
実施例および比較例において、有機粒子を構成する重合体の電解液膨潤度、有機粒子のコア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合（被覆率）、有機粒子のシェル部の平均厚み（コアシェル比率）、各粒子（有機粒子および機能層用粒子状重合体）の体積平均粒子径Ｄ５０、各重合体（コア部の重合体、シェル部の重合体および機能層用粒子状重合体）のガラス転移温度、並びに、二次電池の低温出力特性および高温サイクル特性、機能層を介したセパレータおよび電極間の接着性（サイクル後）は、下記の方法で測定および評価した。
＜有機粒子を構成する重合体および機能層用粒子状重合体の電解液膨潤度＞
有機粒子のコア部およびシェル部の調製に使用した単量体組成物を使用し、コア部およびシェル部の重合条件と同様の重合条件で測定試料となる重合体（コア部の重合体およびシェル部の重合体）の水分散液をそれぞれ作製した。また、機能層用粒子状重合体の水分散液を作製した。
次に、得られた水分散液を、ポリテトラフルオロエチレン製のシャーレに入れ、温度２５℃で４８時間乾燥して、厚み０．５ｍｍのフィルムを製造した。そして、得られたフィルムを１ｃｍ角に裁断し、試験片を得た。この試験片の重量を測定し、Ｗ０とした。また、前記試験片を電解液に温度６０℃で７２時間浸漬した。その後、試験片を電解液から取り出し、試験片の表面の電解液を拭き取り、浸漬後の試験片の重量Ｗ１を測定した。そして、これらの重量Ｗ０およびＷ１を用いて、膨潤度Ｓ（倍）を、Ｓ＝Ｗ１／Ｗ０にて計算した。
なお、電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとビニレンカーボネートの混合溶媒（体積混合比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＝６８．５／３０／１．５；ＳＰ値１２．７（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2）に、支持電解質としてＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶かしたものを用いた。
＜有機粒子のコア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合（被覆率）＞
有機粒子を、可視光硬化性樹脂（日本電子株式会社製「Ｄ−８００」）に十分に分散させた後、包埋し、有機粒子を含有するブロック片を作製した。次に、ブロック片を、ダイヤモンド刃を備えたミクロトームで厚さ１００ｎｍの薄片状に切り出して測定用試料を作製した。その後、四酸化ルテニウムを用いて測定用試料に染色処理を施した。
次に、染色した測定用試料を、透過型電子顕微鏡（日本電子社製「ＪＥＭ−３１００Ｆ」）にセットして、加速電圧８０ｋＶにて、粒子状重合体の断面構造を写真撮影した。電子顕微鏡の倍率は、視野に有機粒子１個の断面が入るように倍率を設定した。そして、撮影された有機粒子の断面構造において、コア部の周の長さＤ１、および、コア部の外表面とシェル部とが当接する部分の長さＤ２を計測し、下記式（１）により、その有機粒子のコア部の外表面がシェル部によって覆われる割合Ｒｃを算出した。
被覆割合Ｒｃ（％）＝（Ｄ２／Ｄ１）×１００ ・・・（１）
そして、被覆割合Ｒｃを、任意に選択した２０個の有機粒子について測定し、その平均値を計算して、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合（被覆率）とした。
＜有機粒子のシェル部の平均厚み（コアシェル比率）＞
有機粒子のシェル部の平均厚みを、以下の手順で測定した。
シェル部が重合体の粒子により構成されている場合、上記被覆率の測定方法と同様にして、透過型電子顕微鏡によって、有機粒子の断面構造を観察した。そして、観察された有機粒子の断面構造から、シェル部を構成する重合体の粒子の最長径を測定した。任意に選択した２０個の有機粒子についてシェル部を構成する重合体の粒子の最長径を測定し、その最長径の平均値をシェル部の平均厚みとした。
また、シェル部が粒子以外の形状を有している場合、上記被覆率の測定方法と同様にして、透過型電子顕微鏡によって、有機粒子の断面構造を観察した。そして、観察された有機粒子の断面構造から、シェル部の最大厚みを測定した。任意に選択した２０個の有機粒子についてシェル部の最大厚みを測定し、その最大厚みの平均値をシェル部の平均厚みとした。
そして、測定されたシェル部の平均厚みを有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０で割ることにより、有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０に対するシェル部の平均厚みの比率であるコアシェル比率（単位：％）を計算し、シェル部の平均厚みを評価した。
＜各粒子の体積平均粒子径Ｄ５０＞
各粒子（有機粒子および機能層用粒子状重合体）の体積平均粒子径Ｄ５０は、それぞれ固形分濃度１５質量％に調整した水分散溶液の、レーザー回折式粒子径分布測定装置（島津製作所社製「ＳＡＬＤ−３１００」）により測定された粒子径分布において、小径側から計算した累積体積が５０％となる粒子径とした。
＜コア部の重合体、シェル部の重合体、機能層用粒子状重合体のガラス転移温度（Ｔｇ）＞
コア部の重合体、シェル部の重合体のガラス転移温度の測定には、各重合体の調製に使用した単量体組成物を使用し、当該重合体の重合条件と同様の重合条件で、測定試料となる重合体を含む水分散液をそれぞれ作製し、当該水分散液を乾固させて得られる測定試料を使用した。
機能層用粒子状重合体のガラス転移温度の測定には、得られた機能層用粒子状重合体を含む水分散液を乾固させて得られる測定試料を使用した。
次に、示差熱分析測定装置（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名「ＥＸＳＴＡＲ ＤＳＣ６２２０」）を用い、上述の測定試料１０ｍｇをアルミパンに計量し、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲−１００℃〜５００℃の間で、昇温速度１０℃／分、常温常湿下で、ＤＳＣ曲線を測定した。この昇温過程で、微分信号（ＤＤＳＣ）が０．０５ｍＷ／分／ｍｇ以上となるＤＳＣ曲線の吸熱ピークが出る直前のベースラインと、吸熱ピーク後に最初に現れる変曲点でのＤＳＣ曲線の接線との交点から、ガラス転移温度を求めた。
＜二次電池の低温出力特性＞
製造した放電容量８００ｍＡｈの捲回型リチウムイオン二次電池を、２５℃の環境下で２４時間静置した。その後、２５℃の環境下で、０．１Ｃの充電レートで５時間の充電の操作を行い、その時の電圧Ｖ０を測定した。その後、−１０℃の環境下で、１Ｃの放電レートにて放電の操作を行い、放電開始１５秒後の電圧Ｖ１を測定した。そして、ΔＶ＝Ｖ０−Ｖ１で示す電圧変化を求め、下記の基準で評価した。この電圧変化が小さいほど、低温出力特性に優れていることを示す。
Ａ：電圧変化ΔＶが３５０ｍＶ未満
Ｂ：電圧変化ΔＶが３５０ｍＶ以上５００ｍＶ未満
Ｃ：電圧変化ΔＶが５００ｍＶ以上６５０ｍＶ未満
Ｄ：電圧変化ΔＶが６５０ｍＶ以上
＜二次電池の高温サイクル特性＞
製造した放電容量８００ｍＡｈの捲回型リチウムイオン二次電池を、２５℃の環境下で２４時間静置した。次に、２５℃の環境下で、４．３５Ｖ、０．１Ｃの定電圧・定電流充電、２．７５Ｖ、０．１Ｃの定電流放電にて充放電の操作を行い、初期容量Ｃ０を測定した。その後、更に、６０℃の環境下で、同様の充放電の操作を繰り返し、１０００サイクル後の容量Ｃ１を測定した。そして、サイクル前後での容量維持率ΔＣ（％）＝Ｃ１／Ｃ０×１００を算出し、下記の基準で評価した。容量維持率ΔＣの値が大きいほど、高温サイクル特性に優れていることを示す。
Ａ：容量維持率ΔＣが８４％以上
Ｂ：容量維持率ΔＣが８０％以上８４％未満
Ｃ：容量維持率ΔＣが７５％以上８０％未満
Ｄ：容量維持率ΔＣが７５％未満
＜機能層を介したセパレータおよび電極間の接着性（サイクル後）＞
上述した高温サイクル特性測定後の二次電池を解体し、負極及びセパレータを備える積層体を二次電池から取り出した。当該積層体を１０ｍｍ幅に切り出して、試験片とし、表面に付着した電解液を拭き取った。その後、この試験片を、電極の表面を下にして、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。その後、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。この測定を、負極及びセパレータを備える積層体で３回行い、応力の平均値を求めて、当該平均値をピール強度とした。ピール強度が大きいほど、電解液に膨潤した有機粒子の接着性が優れており、高温サイクル後であっても機能層が優れた接着性を発揮することを示す。
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０．５Ｎ／ｍ以上３．０Ｎ／ｍ未満
Ｄ：ピール強度が０．５Ｎ／ｍ未満
有機粒子のコア部およびシェル部の調製に使用した単量体組成物を使用し、コア部およびシェル部の重合条件と同様の重合条件で測定試料となる重合体（コア部の重合体およびシェル部の重合体）の水分散液をそれぞれ作製した。また、機能層用粒子状重合体の水分散液を作製した。
次に、得られた水分散液を、ポリテトラフルオロエチレン製のシャーレに入れ、温度２５℃で４８時間乾燥して、厚み０．５ｍｍのフィルムを製造した。そして、得られたフィルムを１ｃｍ角に裁断し、試験片を得た。この試験片の重量を測定し、Ｗ０とした。また、前記試験片を電解液に温度６０℃で７２時間浸漬した。その後、試験片を電解液から取り出し、試験片の表面の電解液を拭き取り、浸漬後の試験片の重量Ｗ１を測定した。そして、これらの重量Ｗ０およびＷ１を用いて、膨潤度Ｓ（倍）を、Ｓ＝Ｗ１／Ｗ０にて計算した。
なお、電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとビニレンカーボネートの混合溶媒（体積混合比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＝６８．５／３０／１．５；ＳＰ値１２．７（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2）に、支持電解質としてＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶かしたものを用いた。
＜有機粒子のコア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合（被覆率）＞
有機粒子を、可視光硬化性樹脂（日本電子株式会社製「Ｄ−８００」）に十分に分散させた後、包埋し、有機粒子を含有するブロック片を作製した。次に、ブロック片を、ダイヤモンド刃を備えたミクロトームで厚さ１００ｎｍの薄片状に切り出して測定用試料を作製した。その後、四酸化ルテニウムを用いて測定用試料に染色処理を施した。
次に、染色した測定用試料を、透過型電子顕微鏡（日本電子社製「ＪＥＭ−３１００Ｆ」）にセットして、加速電圧８０ｋＶにて、粒子状重合体の断面構造を写真撮影した。電子顕微鏡の倍率は、視野に有機粒子１個の断面が入るように倍率を設定した。そして、撮影された有機粒子の断面構造において、コア部の周の長さＤ１、および、コア部の外表面とシェル部とが当接する部分の長さＤ２を計測し、下記式（１）により、その有機粒子のコア部の外表面がシェル部によって覆われる割合Ｒｃを算出した。
被覆割合Ｒｃ（％）＝（Ｄ２／Ｄ１）×１００ ・・・（１）
そして、被覆割合Ｒｃを、任意に選択した２０個の有機粒子について測定し、その平均値を計算して、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合（被覆率）とした。
＜有機粒子のシェル部の平均厚み（コアシェル比率）＞
有機粒子のシェル部の平均厚みを、以下の手順で測定した。
シェル部が重合体の粒子により構成されている場合、上記被覆率の測定方法と同様にして、透過型電子顕微鏡によって、有機粒子の断面構造を観察した。そして、観察された有機粒子の断面構造から、シェル部を構成する重合体の粒子の最長径を測定した。任意に選択した２０個の有機粒子についてシェル部を構成する重合体の粒子の最長径を測定し、その最長径の平均値をシェル部の平均厚みとした。
また、シェル部が粒子以外の形状を有している場合、上記被覆率の測定方法と同様にして、透過型電子顕微鏡によって、有機粒子の断面構造を観察した。そして、観察された有機粒子の断面構造から、シェル部の最大厚みを測定した。任意に選択した２０個の有機粒子についてシェル部の最大厚みを測定し、その最大厚みの平均値をシェル部の平均厚みとした。
そして、測定されたシェル部の平均厚みを有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０で割ることにより、有機粒子の体積平均粒子径Ｄ５０に対するシェル部の平均厚みの比率であるコアシェル比率（単位：％）を計算し、シェル部の平均厚みを評価した。
＜各粒子の体積平均粒子径Ｄ５０＞
各粒子（有機粒子および機能層用粒子状重合体）の体積平均粒子径Ｄ５０は、それぞれ固形分濃度１５質量％に調整した水分散溶液の、レーザー回折式粒子径分布測定装置（島津製作所社製「ＳＡＬＤ−３１００」）により測定された粒子径分布において、小径側から計算した累積体積が５０％となる粒子径とした。
＜コア部の重合体、シェル部の重合体、機能層用粒子状重合体のガラス転移温度（Ｔｇ）＞
コア部の重合体、シェル部の重合体のガラス転移温度の測定には、各重合体の調製に使用した単量体組成物を使用し、当該重合体の重合条件と同様の重合条件で、測定試料となる重合体を含む水分散液をそれぞれ作製し、当該水分散液を乾固させて得られる測定試料を使用した。
機能層用粒子状重合体のガラス転移温度の測定には、得られた機能層用粒子状重合体を含む水分散液を乾固させて得られる測定試料を使用した。
次に、示差熱分析測定装置（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名「ＥＸＳＴＡＲ ＤＳＣ６２２０」）を用い、上述の測定試料１０ｍｇをアルミパンに計量し、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲−１００℃〜５００℃の間で、昇温速度１０℃／分、常温常湿下で、ＤＳＣ曲線を測定した。この昇温過程で、微分信号（ＤＤＳＣ）が０．０５ｍＷ／分／ｍｇ以上となるＤＳＣ曲線の吸熱ピークが出る直前のベースラインと、吸熱ピーク後に最初に現れる変曲点でのＤＳＣ曲線の接線との交点から、ガラス転移温度を求めた。
＜二次電池の低温出力特性＞
製造した放電容量８００ｍＡｈの捲回型リチウムイオン二次電池を、２５℃の環境下で２４時間静置した。その後、２５℃の環境下で、０．１Ｃの充電レートで５時間の充電の操作を行い、その時の電圧Ｖ０を測定した。その後、−１０℃の環境下で、１Ｃの放電レートにて放電の操作を行い、放電開始１５秒後の電圧Ｖ１を測定した。そして、ΔＶ＝Ｖ０−Ｖ１で示す電圧変化を求め、下記の基準で評価した。この電圧変化が小さいほど、低温出力特性に優れていることを示す。
Ａ：電圧変化ΔＶが３５０ｍＶ未満
Ｂ：電圧変化ΔＶが３５０ｍＶ以上５００ｍＶ未満
Ｃ：電圧変化ΔＶが５００ｍＶ以上６５０ｍＶ未満
Ｄ：電圧変化ΔＶが６５０ｍＶ以上
＜二次電池の高温サイクル特性＞
製造した放電容量８００ｍＡｈの捲回型リチウムイオン二次電池を、２５℃の環境下で２４時間静置した。次に、２５℃の環境下で、４．３５Ｖ、０．１Ｃの定電圧・定電流充電、２．７５Ｖ、０．１Ｃの定電流放電にて充放電の操作を行い、初期容量Ｃ０を測定した。その後、更に、６０℃の環境下で、同様の充放電の操作を繰り返し、１０００サイクル後の容量Ｃ１を測定した。そして、サイクル前後での容量維持率ΔＣ（％）＝Ｃ１／Ｃ０×１００を算出し、下記の基準で評価した。容量維持率ΔＣの値が大きいほど、高温サイクル特性に優れていることを示す。
Ａ：容量維持率ΔＣが８４％以上
Ｂ：容量維持率ΔＣが８０％以上８４％未満
Ｃ：容量維持率ΔＣが７５％以上８０％未満
Ｄ：容量維持率ΔＣが７５％未満
＜機能層を介したセパレータおよび電極間の接着性（サイクル後）＞
上述した高温サイクル特性測定後の二次電池を解体し、負極及びセパレータを備える積層体を二次電池から取り出した。当該積層体を１０ｍｍ幅に切り出して、試験片とし、表面に付着した電解液を拭き取った。その後、この試験片を、電極の表面を下にして、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。その後、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。この測定を、負極及びセパレータを備える積層体で３回行い、応力の平均値を求めて、当該平均値をピール強度とした。ピール強度が大きいほど、電解液に膨潤した有機粒子の接着性が優れており、高温サイクル後であっても機能層が優れた接着性を発揮することを示す。
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０．５Ｎ／ｍ以上３．０Ｎ／ｍ未満
Ｄ：ピール強度が０．５Ｎ／ｍ未満
（実施例１）
＜有機粒子の調製＞
攪拌機付き５ＭＰａ耐圧容器に、有機粒子のコア部形成用として、（メタ）アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチル７５部、酸基含有単量体としてのメタクリル酸４部、架橋性単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート１部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム１部、イオン交換水１５０部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム０．５部を添加し、十分に攪拌した後、６０℃に加温して重合を開始した。重合転化率が９６％になった時点で、続いて、有機粒子のシェル部形成用として、芳香族ビニル単量体としてのスチレン１９部と、酸基含有単量体としてのメタクリル酸１部との混合物を連続添加し、７０℃に加温して重合を継続した。添加した全単量体の重合転化率が９６％になった時点で、冷却し反応を停止して、有機粒子を含む水分散液を得た。
そして、得られた有機粒子の被覆率およびコアシェル比率、体積平均粒子径Ｄ５０を測定した。また、有機粒子を構成する重合体の電解液膨潤度およびガラス転移温度も測定した。結果を後述する表１に示す。
＜機能層用粒子状重合体の調製＞
撹拌機を備えた反応器に、イオン交換水７０部、乳化剤としてのラウリル硫酸ナトリウム（花王ケミカル社製、製品名「エマール２Ｆ」）０．１５部、並びに過硫酸アンモニウム０．５部を、それぞれ供給し、気相部を窒素ガスで置換し、６０℃に昇温した。
一方、別の容器で、イオン交換水５０部、分散剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．５部、並びに、ブチルアクリレート９４部、アクリロニトリル２部、メタクリル酸２部、Ｎ−メチロールアクリルアミド１部およびアクリルアミド１部を混合して単量体混合物を得た。この単量体混合物を４時間かけて前記反応器に連続的に添加して重合を行った。添加中は、６０℃で反応を行った。添加終了後、更に７０℃で３時間撹拌して反応を終了し、機能層用粒子状重合体（アクリル系重合体）を含む水分散液を調製した。
得られた機能層用粒子状重合体の体積平均粒子径Ｄ５０は０．３６μｍ、ガラス転移温度は−４０℃であった。また、前記機能層用粒子状重合体（アクリル系重合体）の電解液膨潤度は４倍であった。
＜機能層用組成物の調製＞
有機粒子を含む水分散液を固形分相当で１００部、機能層用粒子状重合体を含む水分散液を固形分相当で１５部、濡れ剤としてのエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体の水溶液（固形分濃度７０質量％、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの重合比（質量基準）：５／５）を固形分相当で２部、およびイソチアゾリン系化合物としての１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンの水溶液（固形分濃度５．０質量％）を固形分相当で０．０００５部を混合し、さらにイオン交換水を固形分濃度が２０％になるように添加して、機能層用組成物を得た。なお、得られた機能層用組成物を２５℃で１週間保管し、その後、後述する機能層の作製に使用した。
＜機能層および機能層を備えるセパレータの作製＞
セパレータ基材として、ポリエチレン製の多孔材料からなる有機セパレータ基材（厚さ１６μｍ、ガーレー値２１０ｓ／１００ｃｃ）を用意した。用意したセパレータ基材の両面に、前述の機能層用組成物をスプレーコート法により塗布し、５０℃で１分間乾燥させた。これにより、片面当たり厚さ１μｍの機能層（接着層）を両面に備えるセパレータを作製した。
＜有機粒子の調製＞
攪拌機付き５ＭＰａ耐圧容器に、有機粒子のコア部形成用として、（メタ）アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチル７５部、酸基含有単量体としてのメタクリル酸４部、架橋性単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート１部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム１部、イオン交換水１５０部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム０．５部を添加し、十分に攪拌した後、６０℃に加温して重合を開始した。重合転化率が９６％になった時点で、続いて、有機粒子のシェル部形成用として、芳香族ビニル単量体としてのスチレン１９部と、酸基含有単量体としてのメタクリル酸１部との混合物を連続添加し、７０℃に加温して重合を継続した。添加した全単量体の重合転化率が９６％になった時点で、冷却し反応を停止して、有機粒子を含む水分散液を得た。
そして、得られた有機粒子の被覆率およびコアシェル比率、体積平均粒子径Ｄ５０を測定した。また、有機粒子を構成する重合体の電解液膨潤度およびガラス転移温度も測定した。結果を後述する表１に示す。
＜機能層用粒子状重合体の調製＞
撹拌機を備えた反応器に、イオン交換水７０部、乳化剤としてのラウリル硫酸ナトリウム（花王ケミカル社製、製品名「エマール２Ｆ」）０．１５部、並びに過硫酸アンモニウム０．５部を、それぞれ供給し、気相部を窒素ガスで置換し、６０℃に昇温した。
一方、別の容器で、イオン交換水５０部、分散剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．５部、並びに、ブチルアクリレート９４部、アクリロニトリル２部、メタクリル酸２部、Ｎ−メチロールアクリルアミド１部およびアクリルアミド１部を混合して単量体混合物を得た。この単量体混合物を４時間かけて前記反応器に連続的に添加して重合を行った。添加中は、６０℃で反応を行った。添加終了後、更に７０℃で３時間撹拌して反応を終了し、機能層用粒子状重合体（アクリル系重合体）を含む水分散液を調製した。
得られた機能層用粒子状重合体の体積平均粒子径Ｄ５０は０．３６μｍ、ガラス転移温度は−４０℃であった。また、前記機能層用粒子状重合体（アクリル系重合体）の電解液膨潤度は４倍であった。
＜機能層用組成物の調製＞
有機粒子を含む水分散液を固形分相当で１００部、機能層用粒子状重合体を含む水分散液を固形分相当で１５部、濡れ剤としてのエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体の水溶液（固形分濃度７０質量％、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの重合比（質量基準）：５／５）を固形分相当で２部、およびイソチアゾリン系化合物としての１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンの水溶液（固形分濃度５．０質量％）を固形分相当で０．０００５部を混合し、さらにイオン交換水を固形分濃度が２０％になるように添加して、機能層用組成物を得た。なお、得られた機能層用組成物を２５℃で１週間保管し、その後、後述する機能層の作製に使用した。
＜機能層および機能層を備えるセパレータの作製＞
セパレータ基材として、ポリエチレン製の多孔材料からなる有機セパレータ基材（厚さ１６μｍ、ガーレー値２１０ｓ／１００ｃｃ）を用意した。用意したセパレータ基材の両面に、前述の機能層用組成物をスプレーコート法により塗布し、５０℃で１分間乾燥させた。これにより、片面当たり厚さ１μｍの機能層（接着層）を両面に備えるセパレータを作製した。
＜負極の調製＞
攪拌機付き５ＭＰａ耐圧容器に、１，３−ブタジエン３３．５部、イタコン酸３．５部、スチレン６２部、２−ヒドロキシエチルアクリレート１部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．４部、イオン交換水１５０部および重合開始剤としての過硫酸カリウム０．５部を入れ、十分に攪拌した後、５０℃に加温して重合を開始した。重合転化率が９６％になった時点で冷却して反応を停止して、負極合材層用の粒子状結着材（ＳＢＲ）を含む混合物を得た。上記粒子状結着材を含む混合物に、５％水酸化ナトリウム水溶液を添加して、ｐＨ８に調整後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った。その後、３０℃以下まで冷却し、所望の粒子状結着材を含む水分散液を得た。
次に、負極活物質としての人造黒鉛（体積平均粒子径Ｄ５０：１５．６μｍ）１００部、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１部、および、イオン交換水を混合して固形分濃度が６８％となるように調整した後、２５℃で６０分間混合した。次いで、固形分濃度が６２％となるようにイオン交換水で調整し、更に２５℃で１５分間混合した。その後、得られた混合液に、前述の粒子状結着材を含む水分散液を固形分相当で１．５部、およ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、更に１０分間混合した。これを減圧下で脱泡処理し、流動性の良い負極用スラリー組成物を得た。
そして、前述のようにして得られた負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ２０μｍの銅箔の上に、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、負極合材層の厚さが８０μｍのプレス後の負極を得た。
攪拌機付き５ＭＰａ耐圧容器に、１，３−ブタジエン３３．５部、イタコン酸３．５部、スチレン６２部、２−ヒドロキシエチルアクリレート１部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．４部、イオン交換水１５０部および重合開始剤としての過硫酸カリウム０．５部を入れ、十分に攪拌した後、５０℃に加温して重合を開始した。重合転化率が９６％になった時点で冷却して反応を停止して、負極合材層用の粒子状結着材（ＳＢＲ）を含む混合物を得た。上記粒子状結着材を含む混合物に、５％水酸化ナトリウム水溶液を添加して、ｐＨ８に調整後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った。その後、３０℃以下まで冷却し、所望の粒子状結着材を含む水分散液を得た。
次に、負極活物質としての人造黒鉛（体積平均粒子径Ｄ５０：１５．６μｍ）１００部、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１部、および、イオン交換水を混合して固形分濃度が６８％となるように調整した後、２５℃で６０分間混合した。次いで、固形分濃度が６２％となるようにイオン交換水で調整し、更に２５℃で１５分間混合した。その後、得られた混合液に、前述の粒子状結着材を含む水分散液を固形分相当で１．５部、およ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、更に１０分間混合した。これを減圧下で脱泡処理し、流動性の良い負極用スラリー組成物を得た。
そして、前述のようにして得られた負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ２０μｍの銅箔の上に、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、負極合材層の厚さが８０μｍのプレス後の負極を得た。
＜正極の調製＞
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ2（体積平均粒子径Ｄ５０：１２μｍ）を１００部、導電材としてのアセチレンブラック（電気化学工業社製「ＨＳ−１００」）を２部、正極合材層用の粒子状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部と、Ｎ−メチルピロリドンとを混合し、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。
前述のようにして得られた正極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ２０μｍのアルミ箔の上に、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、正極原反を得た。このプレス前の正極原反をロールプレスで圧延して、正極合材層の厚さが８０μｍのプレス後の正極を得た。
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ2（体積平均粒子径Ｄ５０：１２μｍ）を１００部、導電材としてのアセチレンブラック（電気化学工業社製「ＨＳ−１００」）を２部、正極合材層用の粒子状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部と、Ｎ−メチルピロリドンとを混合し、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。
前述のようにして得られた正極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ２０μｍのアルミ箔の上に、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、正極原反を得た。このプレス前の正極原反をロールプレスで圧延して、正極合材層の厚さが８０μｍのプレス後の正極を得た。
＜リチウムイオン二次電池の製造＞
上記で得られたプレス後の正極を４９ｃｍ×５ｃｍ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、その上に５５ｃｍ×５．５ｃｍに切り出した両面に機能層を備えるセパレータを配置した。更に、上記で得られたプレス後の負極を、５０ｃｍ×５．２ｃｍに切り出し、これをセパレータ上に、負極合材層側の表面がセパレータに向かい合うよう配置した。これを捲回機により、捲回し、捲回体を得た。この捲回体を６０℃、０．５ＭＰａでプレスし、扁平体とし、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（体積混合比）＝６８．５／３０／１．５、電解質：濃度１ＭのＬｉＰＦ6）を空気が残らないように注入した。更に、アルミ包材外装の開口を密封するために、１５０℃のヒートシールをしてアルミ包材外装を閉口し、非水系二次電池として放電容量８００ｍＡｈの捲回型リチウムイオン二次電池を製造した。
得られたリチウムイオン二次電池を用いて、低温出力特性、高温サイクル特性、および機能層を介したセパレータおよび電極間の接着性（サイクル後）を評価した。結果を後述する表１に示す。
上記で得られたプレス後の正極を４９ｃｍ×５ｃｍ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、その上に５５ｃｍ×５．５ｃｍに切り出した両面に機能層を備えるセパレータを配置した。更に、上記で得られたプレス後の負極を、５０ｃｍ×５．２ｃｍに切り出し、これをセパレータ上に、負極合材層側の表面がセパレータに向かい合うよう配置した。これを捲回機により、捲回し、捲回体を得た。この捲回体を６０℃、０．５ＭＰａでプレスし、扁平体とし、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（体積混合比）＝６８．５／３０／１．５、電解質：濃度１ＭのＬｉＰＦ6）を空気が残らないように注入した。更に、アルミ包材外装の開口を密封するために、１５０℃のヒートシールをしてアルミ包材外装を閉口し、非水系二次電池として放電容量８００ｍＡｈの捲回型リチウムイオン二次電池を製造した。
得られたリチウムイオン二次電池を用いて、低温出力特性、高温サイクル特性、および機能層を介したセパレータおよび電極間の接着性（サイクル後）を評価した。結果を後述する表１に示す。
（実施例２〜４）
有機粒子を含む水分散液の調製時に、有機粒子のコア部形成用として添加した単量体の種類および割合を後述する表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
有機粒子を含む水分散液の調製時に、有機粒子のコア部形成用として添加した単量体の種類および割合を後述する表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
（実施例５）
有機粒子を含む水分散液の調製時に、有機粒子のシェル部形成用として添加した単量体の種類および割合を後述する表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
有機粒子を含む水分散液の調製時に、有機粒子のシェル部形成用として添加した単量体の種類および割合を後述する表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
（実施例６）
有機粒子を含む水分散液の調製時に、有機粒子のシェル部形成用として添加した単量体の種類および割合を後述する表１に示すように変更し、重合開始から終了までの温度を９０℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
有機粒子を含む水分散液の調製時に、有機粒子のシェル部形成用として添加した単量体の種類および割合を後述する表１に示すように変更し、重合開始から終了までの温度を９０℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
（実施例７）
機能層用組成物の調製時に、イソチアゾリン系化合物としての１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンの量を後述する表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
機能層用組成物の調製時に、イソチアゾリン系化合物としての１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンの量を後述する表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
（実施例８）
機能層用組成物の調製時に、イソチアゾリン系化合物としての１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンに替えて２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンを使用したこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
機能層用組成物の調製時に、イソチアゾリン系化合物としての１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンに替えて２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンを使用したこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
（実施例９）
実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物を調製した。そして、リチウムイオン二次電池の製造時に、セパレータとして、両面に機能層を備えるセパレータに替えてポリエチレン製の多孔材料からなる有機セパレータ基材（厚さ１６μｍ、ガーレー値２１０ｓ／１００ｃｃ）を使用し、負極、正極として、それぞれ以下のように調製された機能層を備える負極、機能層を備える正極を使用した以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
＜機能層を備える負極の調製＞
実施例１と同様にして集電体（銅箔）上に厚さ８０μｍの負極合材層を形成し、電極基材（負極基材）を得た後、負極合材層側の面に、機能層用組成物をスプレーコート法により塗布し、５０℃で１分間乾燥させた。これにより、厚さ１μｍの機能層を片面に備える負極を作製した。
＜機能層を備える正極の調製＞
実施例１と同様にして集電体（アルミ箔）上に厚さ８０μｍの正極合材層を形成し、電極基材（正極基材）を得た後、正極合材層側の面に、機能層用組成物をスプレーコート法により塗布し、５０℃で１分間乾燥させた。これにより、厚さ１μｍの機能層を片面に備える正極を作製した。
実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物を調製した。そして、リチウムイオン二次電池の製造時に、セパレータとして、両面に機能層を備えるセパレータに替えてポリエチレン製の多孔材料からなる有機セパレータ基材（厚さ１６μｍ、ガーレー値２１０ｓ／１００ｃｃ）を使用し、負極、正極として、それぞれ以下のように調製された機能層を備える負極、機能層を備える正極を使用した以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
＜機能層を備える負極の調製＞
実施例１と同様にして集電体（銅箔）上に厚さ８０μｍの負極合材層を形成し、電極基材（負極基材）を得た後、負極合材層側の面に、機能層用組成物をスプレーコート法により塗布し、５０℃で１分間乾燥させた。これにより、厚さ１μｍの機能層を片面に備える負極を作製した。
＜機能層を備える正極の調製＞
実施例１と同様にして集電体（アルミ箔）上に厚さ８０μｍの正極合材層を形成し、電極基材（正極基材）を得た後、正極合材層側の面に、機能層用組成物をスプレーコート法により塗布し、５０℃で１分間乾燥させた。これにより、厚さ１μｍの機能層を片面に備える正極を作製した。
（比較例１、２）
機能層用組成物の調製時に、イソチアゾリン系化合物としての１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンの量を後述する表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
機能層用組成物の調製時に、イソチアゾリン系化合物としての１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンの量を後述する表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
（比較例３、４）
機能層用組成物の調製時に、有機粒子に替えて、それぞれ以下のように調製されたコアシェル構造を有さない重合体（非コアシェル重合体１、２）を使用した以外は、実施例１と同様にして、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。なお、非コアシェル重合体の電解液膨潤度、ガラス転移温度は、それぞれ有機粒子のコア部およびシェル部を構成する重合体の電解液膨潤度、ガラス転移温度の測定方法に準じて測定した。また、非コアシェル重合体の体積平均粒子径Ｄ５０は、有機粒子、機能層用粒子状重合体のそれと同様にして測定した。
＜非コアシェル重合体１＞
攪拌機付き５ＭＰａ耐圧容器に、（メタ）アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチル９９部、酸基含有単量体としてのメタクリル酸１部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム１部、イオン交換水１５０部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム０．５部を添加し、十分に攪拌した後、６０℃に加温して重合を開始した。重合転化率が９６％になった時点で、冷却し反応を停止して、非コアシェル重合体１を含む水分散液を得た。
＜非コアシェル重合体２＞
攪拌機付き５ＭＰａ耐圧容器に、芳香族ビニル単量体としてのスチレン９８部、酸基含有単量体としてのメタクリル酸２部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム１部、イオン交換水１５０部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム０．５部を添加し、十分に攪拌した後、６０℃に加温して重合を開始した。重合転化率が９６％になった時点で、冷却し反応を停止して、非コアシェル重合体２を含む水分散液を得た。
機能層用組成物の調製時に、有機粒子に替えて、それぞれ以下のように調製されたコアシェル構造を有さない重合体（非コアシェル重合体１、２）を使用した以外は、実施例１と同様にして、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。なお、非コアシェル重合体の電解液膨潤度、ガラス転移温度は、それぞれ有機粒子のコア部およびシェル部を構成する重合体の電解液膨潤度、ガラス転移温度の測定方法に準じて測定した。また、非コアシェル重合体の体積平均粒子径Ｄ５０は、有機粒子、機能層用粒子状重合体のそれと同様にして測定した。
＜非コアシェル重合体１＞
攪拌機付き５ＭＰａ耐圧容器に、（メタ）アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチル９９部、酸基含有単量体としてのメタクリル酸１部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム１部、イオン交換水１５０部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム０．５部を添加し、十分に攪拌した後、６０℃に加温して重合を開始した。重合転化率が９６％になった時点で、冷却し反応を停止して、非コアシェル重合体１を含む水分散液を得た。
＜非コアシェル重合体２＞
攪拌機付き５ＭＰａ耐圧容器に、芳香族ビニル単量体としてのスチレン９８部、酸基含有単量体としてのメタクリル酸２部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム１部、イオン交換水１５０部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム０．５部を添加し、十分に攪拌した後、６０℃に加温して重合を開始した。重合転化率が９６％になった時点で、冷却し反応を停止して、非コアシェル重合体２を含む水分散液を得た。
（比較例５）
有機粒子を含む水分散液の調製時に、有機粒子のシェル部形成用として添加した単量体の種類および割合を後述する表１に示すように変更し、そして機能層用組成物の調製時に、イソチアゾリン系化合物としての１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンに替えて、イソチアゾリン系化合物に該当しない防腐剤としての２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールを使用したこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
有機粒子を含む水分散液の調製時に、有機粒子のシェル部形成用として添加した単量体の種類および割合を後述する表１に示すように変更し、そして機能層用組成物の調製時に、イソチアゾリン系化合物としての１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンに替えて、イソチアゾリン系化合物に該当しない防腐剤としての２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールを使用したこと以外は、実施例１と同様にして、有機粒子、機能層用粒子状重合体、機能層用組成物、機能層、機能層を備えるセパレータ、負極、正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例１と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表１に示す。
なお、以下に示す表１中、
「ＭＭＡ」は、メタクリル酸メチルを示し、
「ＢＡ」は、ブチルアクリレートを示し、
「ＭＡＡ」は、メタクリル酸を示し、
「ＥＤＭＡ」は、エチレングリコールジメタクリレートを示し、
「ＳＴ」は、スチレンを示し、
「ＡＮ」は、アクリルニトリルを示し、
「ＢＩＴ」は、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンを示し、
「ＭＩＴ」は、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンを示し、
「ＢＮＰＤ」は、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールを示し、
「ＡＣＬ」は、アクリル系重合体を示す。
「ＭＭＡ」は、メタクリル酸メチルを示し、
「ＢＡ」は、ブチルアクリレートを示し、
「ＭＡＡ」は、メタクリル酸を示し、
「ＥＤＭＡ」は、エチレングリコールジメタクリレートを示し、
「ＳＴ」は、スチレンを示し、
「ＡＮ」は、アクリルニトリルを示し、
「ＢＩＴ」は、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンを示し、
「ＭＩＴ」は、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンを示し、
「ＢＮＰＤ」は、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールを示し、
「ＡＣＬ」は、アクリル系重合体を示す。
上述の表１の実施例１〜９および比較例１〜５より、所定の電解液膨潤度を有する重合体によりそれぞれ形成されたコア部とシェル部とからなる、所定のコアシェル構造を有する有機粒子とイソチアゾリン系化合物を特定の量比で含む機能層用組成物を使用した実施例１〜９では、電解液中において機能層が良好な接着性を発揮し、また、二次電池が優れた高温サイクル特性および低温出力特性を発揮できていることが分かる。
また、上述の表１の実施例１〜４より、有機粒子のコア部の単量体組成、電解液膨潤度、Ｔｇを調整することで、電解液中における機能層の接着性、並びに二次電池の高温サイクル特性および低温出力特性を更に向上させ得ることがわかる。
そして、上述の表１の実施例１、５、６より、有機粒子のシェル部の単量体組成、電解液膨潤度、Ｔｇを調整することで、電解液中における機能層の接着性、および二次電池の高温サイクル特性を更に向上させ得ることがわかる。
さらに、上述の表１の実施例１、８より、イソチアゾリン系化合物の種類を変更することで、電解液中における機能層の接着性、および二次電池の高温サイクル特性を更に向上させ得ることがわかる。
また、上述の表１の実施例１、９より、電極基材上に機能層を設けた場合でも、セパレータ基材上に機能層を設けた場合と同様に、電解液中において機能層が良好な接着性を発揮し、また、二次電池が優れた高温サイクル特性および低温出力特性を発揮できていることが分かる。
また、上述の表１の実施例１〜４より、有機粒子のコア部の単量体組成、電解液膨潤度、Ｔｇを調整することで、電解液中における機能層の接着性、並びに二次電池の高温サイクル特性および低温出力特性を更に向上させ得ることがわかる。
そして、上述の表１の実施例１、５、６より、有機粒子のシェル部の単量体組成、電解液膨潤度、Ｔｇを調整することで、電解液中における機能層の接着性、および二次電池の高温サイクル特性を更に向上させ得ることがわかる。
さらに、上述の表１の実施例１、８より、イソチアゾリン系化合物の種類を変更することで、電解液中における機能層の接着性、および二次電池の高温サイクル特性を更に向上させ得ることがわかる。
また、上述の表１の実施例１、９より、電極基材上に機能層を設けた場合でも、セパレータ基材上に機能層を設けた場合と同様に、電解液中において機能層が良好な接着性を発揮し、また、二次電池が優れた高温サイクル特性および低温出力特性を発揮できていることが分かる。
本発明によれば、保管後に使用した場合であっても性能に優れる非水系二次電池用機能層および電気的特性に優れる非水系二次電池を形成することが可能な非水系二次電池機能層用組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させることが可能な、優れた性能を有する非水系二次電池用機能層を提供することができる。
さらに、本発明によれば、電気的特性に優れる非水系二次電池を提供することができる。
また、本発明によれば、非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させることが可能な、優れた性能を有する非水系二次電池用機能層を提供することができる。
さらに、本発明によれば、電気的特性に優れる非水系二次電池を提供することができる。
１００ 有機粒子
１１０ コア部
１１０Ｓ コア部の外表面
１２０ シェル部
１１０ コア部
１１０Ｓ コア部の外表面
１２０ シェル部
Claims (6)
- 有機粒子、イソチアゾリン系化合物、および水を含む非水系二次電池機能層用組成物であって、
前記有機粒子が、コア部と、前記コア部の外表面を部分的に覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有しており、
前記コア部が、電解液膨潤度が５倍以上３０倍以下の重合体からなり、
前記シェル部が、電解液膨潤度が１倍超４倍以下の重合体からなり、
前記電解液膨潤度は、前記コア部の重合体又は前記シェル部の重合体の水分散液を、２５℃、４８時間の条件で乾燥して作製した試験片の重量Ｗ０と、前記試験片を電解液に６０℃で７２時間浸漬した後の当該試験片の重量Ｗ１とを用いて膨潤度＝Ｗ１／Ｗ０にて計算されるものであり、
前記電解液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとビニレンカーボネートの混合溶媒（体積混合比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＝６８．５／３０／１．５）に、ＬｉＰＦ 6 を当該混合溶媒に対して１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶かした溶液であり、
前記有機粒子１００質量部当たり、前記イソチアゾリン系化合物を０．０００１質量部以上０．０２５質量部以下含むことを特徴とする、非水系二次電池機能層用組成物。 - 前記イソチアゾリン系化合物がベンゾイソチアゾリン系化合物である、請求項１に記載の非水系二次電池機能層用組成物。
- 前記コア部が、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を５０質量％以上含む重合体からなり、
前記シェル部が、芳香族ビニル単量体単位を５０質量％以上含む重合体からなる、請求項１または２に記載の非水系二次電池機能層用組成物。 - 前記コア部の重合体のガラス転移温度が−５０℃以上１５０℃以下である、請求項１〜３の何れかに記載の非水系二次電池機能層用組成物。
- 請求項１〜４の何れかに記載の非水系二次電池機能層用組成物を用いて形成される、非水系二次電池用機能層。
- 請求項５に記載の非水系二次電池用機能層を備える、非水系二次電池。
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