WO2016031466A1 - 積層体、セパレータ及び非水二次電池 - Google Patents

積層体、セパレータ及び非水二次電池 Download PDF

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村上 力
俊彦 緒方
一郎 有瀬
孝輔 倉金
央江 吉丸
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住友化学株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a laminate and a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery including the laminate.
  • the present invention relates to a laminate, a nonaqueous electrolyte secondary battery member, and a nonaqueous electrolyte secondary battery.
  • the present invention relates to a laminate, a separator, and use thereof, and more specifically, a laminate used for a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a separator using the laminate, and a non-water provided with the same.
  • the present invention relates to a secondary battery.
  • the present invention relates to a separator for a non-aqueous secondary battery, a laminate, a method for producing the laminate, and a non-aqueous secondary battery.
  • non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium secondary batteries are currently widely used as batteries for use in devices such as personal computers, mobile phones, and portable information terminals.
  • non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium secondary batteries have high energy density. Therefore, when an internal short circuit or an external short circuit occurs due to damage to the battery or equipment using the battery. A large current may flow and generate heat. Therefore, non-aqueous electrolyte secondary batteries are required to ensure high safety by preventing heat generation beyond a certain level.
  • the separator prevents the passage of ions between the positive electrode and the negative electrode to prevent further heat generation.
  • the method of giving is common.
  • the shutdown is performed by closing the pores formed in the separator by melting the separator by heat when the normal use temperature is exceeded. And after performing the said shutdown, it is preferable that a separator maintains the shutdown state, without destroying with a heat
  • a porous film mainly composed of polyolefin that melts at, for example, about 80 to 180 ° C. when abnormal heat generation occurs is generally used.
  • porous membranes mainly composed of polyolefin cannot maintain the membrane structure at high temperatures above the melting point of polyolefin, causing film breakage, causing direct contact between the positive electrode and negative electrode of the battery, resulting in a short circuit phenomenon. There is a risk of causing.
  • the porous film which has polyolefin as a main component has bad adhesiveness with an electrode, there exists a possibility of causing a fall of battery capacity and a fall of cycling characteristics.
  • a separator for the purpose of preventing the occurrence of the short circuit phenomenon, there is a separator in which a heat-resistant layer composed of various resins and fillers is laminated on at least one surface of a porous film mainly composed of polyolefin.
  • a separator for the purpose of improving the adhesion of the separator to the electrode, there is a separator in which a porous layer (adhesive layer) containing a polyvinylidene fluoride resin is laminated on at least one surface of a porous film mainly composed of polyolefin. ing.
  • Patent Document 1 proposes a separator in which the heat-resistant layer is well formed.
  • Patent Document 1 A separator containing an organic binder (for example, polyvinylidene fluoride resin) has also been proposed (Patent Document 1).
  • non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries have high energy density and are therefore widely used as batteries for use in personal computers, mobile phones, personal digital assistants and other devices. Has been.
  • non-aqueous electrolyte secondary battery various attempts have been made to improve the separator disposed between the positive electrode and the negative electrode for the purpose of improving performance such as safety.
  • a porous film made of polyolefin is widely used as a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery because it has excellent electrical insulation and good ion permeability, and various proposals regarding the separator have been made. Yes.
  • Patent Document 2 includes a polyolefin resin composition comprising a polyolefin resin mixed with an alkenyl sulfonic acid metal salt and a foaming agent.
  • the polyolefin resin is cross-linked with an electron beam and contains closed cells. -Based resin crosslinked foams are described.
  • Patent Document 3 discloses a first microporous film composed of a first resin composition and a second resin composition composed of a second resin composition having a melting point lower than that of the first resin composition. A laminated microporous film having a porosity of 50 to 70% is described.
  • Patent Document 4 discloses a heat-resistant porous film containing a heat-resistant resin that reduces the defect rate in the leak inspection, a first polyolefin porous film that covers the entire surface on the positive electrode side of the heat-resistant porous film, and the heat-resistant property.
  • a second polyolefin porous membrane that covers the entire negative electrode side surface of the porous membrane, and the melting point or thermal deformation temperature of the heat-resistant resin is the melting point or thermal deformation of the polyolefin contained in the first and second polyolefin porous membranes.
  • a separator above the temperature is described.
  • non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium secondary batteries are currently widely used as batteries for use in devices such as personal computers, mobile phones, and portable information terminals.
  • non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium secondary batteries have high energy density, and therefore, when an internal short circuit or an external short circuit occurs due to damage to the battery or equipment using the battery. A large current may flow and generate heat. Therefore, non-aqueous electrolyte secondary batteries are required to ensure high safety by preventing a certain amount of heat generation.
  • the separator blocks the passage of ions between the positive electrode and the negative electrode to prevent further heat generation.
  • the method of giving is common.
  • the shutdown is performed by closing the pores formed in the separator by melting the separator with heat when the normal use temperature is exceeded. Then, after the shutdown, the separator is preferably maintained in the shutdown state without being destroyed by heat even if the temperature inside the battery reaches a certain level.
  • the separator As the separator, a porous film mainly composed of polyolefin that melts at, for example, about 80 to 180 ° C. when abnormal heat generation occurs is generally used.
  • the separator made of the porous film has insufficient shape stability at high temperature, and even if the shutdown function is exhibited, if the shrinkage or film breakage occurs, the positive electrode and the negative electrode are in direct contact with each other. May cause an internal short circuit. That is, the separator made of the porous film may not be able to sufficiently suppress abnormal heat generation due to an internal short circuit, and therefore, a separator that can ensure higher safety is required.
  • Patent Document 5 proposes a porous film in which a heat-resistant porous layer made of an aromatic polymer such as aromatic aramid is laminated on a polyolefin microporous film.
  • Patent Document 6 discloses a composition containing a copolymer obtained by copolymerizing a monomer composition containing a specific monomer, the monomer being The ratio of the unsaturated carboxylic acid monomer in the composition is less than 1.0% by mass, and the Tg of the copolymer calculated from monomers other than the crosslinkable monomer is ⁇ 25 ° C. or lower.
  • the multilayer porous membrane obtained by using the multilayer porous membrane copolymer composition and the porous layer-forming coating solution containing inorganic particles is suppressed in thermal shrinkage even in a high temperature environment and has curl resistance. Proposed.
  • non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium secondary batteries are widely used as batteries for use in devices such as personal computers, mobile phones, and portable information terminals. in use.
  • non-aqueous secondary batteries typified by lithium secondary batteries have high energy density. Therefore, when an internal short circuit or an external short circuit occurs due to the damage of the battery or the equipment using the battery, it is large. Current may flow and generate heat. Therefore, non-aqueous secondary batteries are required to ensure high safety by preventing a certain amount of heat generation.
  • the separator blocks the passage of ions between the positive electrode and the negative electrode and provides a shutdown function to prevent further heat generation.
  • the method is common. That is, in a non-aqueous secondary battery, when an abnormal current flows in the battery due to, for example, an internal short circuit between the positive electrode and the negative electrode, the separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, A method of providing a function of suppressing further heat generation by blocking (shutdown) the flow of an excessive current by interrupting the current is common.
  • the shutdown is performed by closing the pores formed in the separator by melting the separator with heat when the normal use temperature is exceeded. Then, after the shutdown, the separator is preferably maintained in the shutdown state without being destroyed by heat even if the temperature inside the battery reaches a certain level.
  • a film-like porous base material mainly composed of polyolefin that melts at, for example, about 80 to 180 ° C. when abnormal heat generation occurs is generally used.
  • the porous substrate mainly composed of polyolefin cannot maintain the film structure at a high temperature equal to or higher than the melting point of the polyolefin, causing a film breakage, whereby the positive electrode and the negative electrode of the battery are in direct contact with each other, There is a risk of short circuit.
  • the porous film which has polyolefin as a main component has bad adhesiveness with an electrode, there exists a possibility of causing a fall of battery capacity and a fall of cycling characteristics.
  • a porous layer containing a polyvinylidene fluoride-based resin on at least one surface of a porous substrate mainly composed of polyolefin In order to prevent the occurrence of the short circuit phenomenon and to improve the adhesion of the separator to the electrode, a porous layer containing a polyvinylidene fluoride-based resin on at least one surface of a porous substrate mainly composed of polyolefin ( The development of separators with laminated adhesive layers is underway.
  • Patent Document 7 shows that the porosity of a porous layer containing a polyvinylidene fluoride-based resin is set to 30 to 60% in consideration of adhesive strength with an electrode and ion permeability.
  • the present invention has been made as a result of such studies, and has an object of providing a laminate having higher dielectric strength and suitable as a separator.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a separator laminate in which the occurrence of curling is suppressed and a technique for using the laminate.
  • the porous layer containing the polyvinylidene fluoride-based resin When the porous layer containing the polyvinylidene fluoride-based resin is incorporated into a non-aqueous secondary battery, it can be gelled by the electrolytic solution, thereby improving the adhesion with the electrode.
  • the ion moving speed is reduced, which may cause deterioration in cycle characteristics.
  • the decrease in the ion movement speed causes an increase in charging time (particularly constant voltage charging), resulting in a decrease in capacity such as oxidative decomposition of the electrolyte on the positive electrode side and metal deposition on the negative electrode side. There may be a problem.
  • the present invention has been made in view of such problems, and the object thereof is a non-aqueous secondary battery that suppresses deterioration in cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery while ensuring adhesion with the electrode. It is in providing the separator, laminated body, manufacturing method of a laminated body, and a nonaqueous secondary battery.
  • this invention is for solving said problem,
  • the average pore diameter (C) of the porous film is a value indicating the average pore diameter of the porous film in ⁇ m
  • the porosity (D) is the porous It is a value indicating the ratio of the volume occupied by the voids in the actual porous film, based on the volume of the film, assuming that there are no voids in the film.
  • the resin contained in the porous layer is more preferably a polyvinylidene fluoride resin.
  • the present invention is for solving the above-described problems, and is characterized in that it is a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery including the laminate.
  • the present invention is for solving the above-described problems, and is characterized in that it is a non-aqueous electrolyte secondary battery including the separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • a laminate according to the present invention comprises a porous film mainly composed of polyolefin, and a porous layer containing a resin laminated on one or both sides of the porous film.
  • A The amount of increase in the dielectric strength of the porous layer (V ⁇ m 2 / g) relative to the amount of increase in the amount of the resin (g / m 2 ) contained per unit area of the porous layer
  • B the amount of increase in dielectric strength (V ⁇ m 2 / g) of the porous film relative to the amount of increase in the amount of polyolefin (g / m 2 ) contained per unit area of the porous film, Is expressed by the following formula (1) (A)> (B) (1)
  • the relationship between the average pore diameter (C) and the porosity (D) of the porous film is represented by the following formula (2): (C) / (D) ⁇ 0.13 (2) It is characterized by being indicated by.
  • the average pore diameter (C) of the porous film is a value indicating the average pore diameter of the porous film in ⁇ m
  • the porosity (D) is the porous It is a value indicating the ratio of the volume occupied by the voids in the actual porous film, based on the volume of the film, assuming that there are no voids in the film.
  • (A) and (B) further satisfy the relationship of (A)> 2 ⁇ (B).
  • the resin is more preferably polyvinylidene fluoride.
  • the resin is more preferably an aromatic polyamide.
  • the separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is characterized by including the above-mentioned laminate.
  • non-aqueous electrolyte secondary battery member according to the present invention is characterized in that the positive electrode, the non-aqueous electrolyte secondary battery separator according to the present invention, and the negative electrode are arranged in this order.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is characterized by including the non-aqueous electrolyte secondary battery separator according to the present invention.
  • the present inventors As a result of diligent study in view of the above-mentioned problem, the present inventors, as a result of the above-mentioned problem, (A) the moisture absorption characteristics and the occurrence of curl in the laminate constituting the separator are closely related, (B) When the hygroscopic property of the laminate is within a specific range, curling can be suppressed, and (C) the shape of the second porous layer of the laminate constituting the separator and the curling are closely related. And (D) When the shape of the second porous layer is a specific one, the inventors have found that curling can be suppressed, and have completed the present invention. That is, the present invention includes the following inventions.
  • the difference between (a) the moisture content in an atmosphere with a dew point of 20 ° C. and (b) the moisture content in an atmosphere with a dew point of ⁇ 30 ° C. is 100 ppm or more (1) to (6)
  • the laminated body in any one of.
  • the difference between the water content of the first porous layer and (d) the water content of the second porous layer in the atmosphere with a dew point of 20 ° C. is 1 mg / m 2 or more ( 1) The laminate according to any one of (7).
  • a separator for a non-aqueous secondary battery according to the present invention is for solving the above-described problem, and is a non-aqueous battery disposed between a positive electrode and a negative electrode for a non-aqueous secondary battery.
  • a separator for a secondary battery comprising: a porous base material mainly composed of polyolefin; and a porous layer containing a polyvinylidene fluoride-based resin laminated on at least one surface of the porous base material,
  • the average value of the pore diameter of the pores in the porous substrate is expressed in ⁇ m as the average pore diameter of the porous substrate (C), and the porous substrate is assumed to have no voids
  • the porosity (D) of the porous substrate is the average pore diameter (C ) And porosity (D) is (C) / (D) ⁇ 0.13 Filled, the porous layer 24 to the electrolyte concentration of 1.0 mol / l ethyl methyl carbonate of LiPF 6, 25 ° C.
  • the volume ratio of diethyl carbonate and ethylene carbonate were dissolved in a mixed solvent of 50:20:30
  • the volume of the resin that has absorbed the electrolyte and is contained per square meter of the porous layer after being immersed for a period of time is 0.05 to 5.00 cm 3 .
  • the porous layer is contained in per 1 square meter of the porous layer after being immersed in the electrolytic solution for 24 hours. Is preferably 0.25 to 1.50 cm 3 .
  • the porous layer preferably has a porosity of 0.005 to 0.55 after being immersed in the electrolytic solution for 24 hours.
  • the porous layer preferably has an average pore diameter of 0.8 to 95.0 nm after being immersed in the electrolytic solution for 24 hours.
  • the laminate according to the present invention is for solving the above-described problem, and includes the non-aqueous secondary battery separator and an electrode sheet.
  • the method for producing a laminate according to the present invention is for solving the above-mentioned problem, and a solution in which a resin for forming the porous layer is dissolved is applied to the porous substrate or the electrode sheet. A drying step is included.
  • the non-aqueous secondary battery according to the present invention is for solving the above-described problem, and includes the non-aqueous secondary battery separator and an electrode sheet.
  • the laminate according to the present invention has an effect that curling can be suppressed when used as a battery separator. Therefore, handling during battery production is improved, and an improvement in battery performance can be expected.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the laminated body in this invention (invention 1). It is a schematic diagram which shows the method of the electrolyte solution penetration test using the laminated body in this invention (invention 1). It is the image which image
  • the critical surface tension on the interface side of the porous film is the side where the interface with the porous layer of the porous film (base material) remaining after peeling the porous layer from the laminate was present.
  • electrolyte in this specification includes all electrolytes generally used in non-aqueous electrolyte secondary batteries.
  • One embodiment of the present invention is a laminate in which a porous layer containing a resin is laminated on at least one surface of a porous film, the critical surface tension (A) of the outermost surface of the porous layer, When the laminate is peeled at the interface between the porous film and the porous layer, the relationship with the critical surface tension (B) on the interface side of the porous film is expressed by the following formula (1): 0 ⁇ (A) ⁇ (B) ⁇ 20 mN / m (1) It is the structure shown by.
  • the porous film in the present invention is a base material for a separator, has a polyolefin as a main component, has a large number of pores connected to the inside thereof, and allows gas or liquid to pass from one side to the other side. Is possible.
  • the proportion of polyolefin in the porous film is 50% by volume or more of the entire porous film, more preferably 90% by volume or more, and still more preferably 95% by volume or more.
  • the polyolefin preferably contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 5 ⁇ 10 5 to 15 ⁇ 10 6 .
  • the polyolefin contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more because the strength of the porous film and the laminate including the porous film is improved.
  • polystyrene resin examples include, for example, a single product obtained by (co) polymerizing monomers such as ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, and 1-hexene.
  • a polymer for example, polyethylene, polypropylene, polybutene
  • a copolymer for example, ethylene-propylene copolymer
  • polyethylene is more preferable because it can prevent (shut down) an excessive current from flowing at a lower temperature.
  • polyethylene examples include low density polyethylene, high density polyethylene, linear polyethylene (ethylene- ⁇ -olefin copolymer), and ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1 million or more.
  • weight average molecular weight Is more preferably an ultrahigh molecular weight polyethylene having 1 million or more.
  • the film thickness of the porous film may be appropriately determined in consideration of the film thickness of the laminate.
  • the porous film is used as a base material, and the porous film is laminated on one or both sides of the porous film. Is preferably 4 to 40 ⁇ m, more preferably 7 to 30 ⁇ m.
  • the basis weight per unit area of the porous film may be appropriately determined in consideration of the strength, film thickness, weight, and handling properties of the laminate, but the laminate was used as a separator for a nonaqueous electrolyte secondary battery. In order to increase the weight energy density and volume energy density of the battery in the case, it is usually preferably 4 to 20 g / m 2 , more preferably 5 to 12 g / m 2 .
  • the air permeability of the porous film is preferably 30 to 500 sec / 100 mL as a Gurley value, and more preferably 50 to 300 sec / 100 mL.
  • the porous film has the above air permeability, sufficient ion permeability can be obtained when the laminate is used as a separator.
  • the porosity (D) of the porous film is set to 0.2 to 0 so that the retained amount of the electrolyte can be increased and the function of reliably preventing (shutdown) the flow of excessive current at a lower temperature can be obtained.
  • 0.8 (20 to 80% by volume) is preferable, and 0.3 to 0.75 (30 to 75% by volume) is more preferable.
  • the pore diameter of the porous film can provide sufficient ion permeability when the laminate is used as a separator, and can prevent particles from entering the positive electrode and the negative electrode. Thus, it is preferably 3 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or less.
  • the average pore diameter of the pores of the porous film (hereinafter also referred to as average pore diameter (C)) and the porosity (D) of the porous film are in a relationship of (C) / (D) ⁇ 0.13. It is preferable to satisfy, and it is more preferable to satisfy the relationship of (C) / (D) ⁇ 0.10.
  • the average pore diameter (C) of the porous film is a value indicating the average pore diameter of the porous film in ⁇ m
  • the porosity (D) is the porous It is a value indicating the ratio of the volume occupied by the voids in the actual porous film, based on the volume of the film, assuming that there are no voids in the film.
  • the average pore diameter (C) of the porous film is measured using a palm porometer (type: CFP-1500A) manufactured by PMI.
  • GalWick trade name manufactured by PMI is used as a test solution, and the curves described in (i) and (ii) below in the porous film are measured.
  • (I) Pressure-flow curve when immersed in test solution (ii) Pressure-flow curve which is 1 ⁇ 2 of the flow measured in the dry state Value of pressure P at the intersection of the curves of (i) and (ii) Based on the above, the average pore diameter (C) of the porous film is calculated using the following formula (3).
  • (C) 4 cos ⁇ r / P (3)
  • (C) average pore diameter ( ⁇ m)
  • r surface tension (N / m) of the test solution
  • P pressure at the intersection point (Pa) shown above
  • porous film and test solution Represents the contact angle (°).
  • the porosity (D) of the porous film is measured by the following method.
  • the porous film is cut into a 10 cm long square, and the weight: W (g) and thickness: E (cm) of the cut piece are measured.
  • W (g) and thickness: E (cm) of the cut piece are measured.
  • Porosity (D) 1 ⁇ ⁇ (W / ⁇ ) ⁇ / (10 ⁇ 10 ⁇ E) (4)
  • the dispersion state of the pore opening agent such as an inorganic filler or the phase separation agent is made uniform when forming the porous film.
  • a method of refining the particle size of the inorganic filler pore opening agent, a method of stretching in a state containing a phase separation agent, and a method of stretching at a low draw ratio are examples of the average pore diameter (C) of the porous film.
  • the amount of a pore-opening agent or phase separation agent such as an inorganic filler with respect to a resin such as polyolefin a method of stretching after removing the phase separating agent, a method of stretching at a high stretching ratio, and the like.
  • the average pore diameter (C) of the porous film described above / the porosity (D) of the porous film is determined by the penetration of the electrolyte into the polyolefin substrate of the separator for the non-aqueous electrolyte secondary battery containing the porous film. It is considered to be one of the governing factors for ease.
  • a decrease in the value of (C) / (D) indicates that the average pore diameter (C) of the porous film is decreased and / or the porosity (D) of the porous film is increased.
  • the capillary force that is estimated to be a driving force for introducing the electrolytic solution into the pores inside the polyolefin base material is increased.
  • the porosity (D) of a porous film increases, it is thought that the volume of the location in which the polyolefin which the said electrolyte solution cannot osmose
  • the above (C) / (D) ⁇ 0.13, preferably (C) / (D) ⁇ 0.10, for a non-aqueous electrolyte secondary battery including the porous film
  • the ease of penetration of the electrolyte into the polyolefin substrate of the separator can be increased to a size sufficient for practical use as a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery. That is, the above (C) / (D) is an element that affects the above-mentioned critical surface tension (B), that is, by adjusting (C) / (D), the above (A)-(B) Can be controlled.
  • the average pore diameter (C) of a porous film becomes a value larger than zero. Therefore, the value of (C) / (D) described above is also larger than zero.
  • the method for producing the porous film is not particularly limited, and examples thereof include a method of adding a plasticizer to a resin such as polyolefin to form a film, and then removing the plasticizer with an appropriate solvent.
  • a polyolefin resin composition prepared by kneading 100 parts by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene, 5 to 200 parts by weight of a low molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight of 10,000 or less, and 100 to 400 parts by weight of an inorganic filler such as calcium carbonate.
  • the commercial item which has the physical property mentioned above can also be used for a porous film.
  • the porous film may be subjected to a hydrophilic treatment before forming the porous layer, that is, before applying a coating liquid described later.
  • the critical surface tension (B) can be adjusted by applying a hydrophilic treatment to the porous film. That is, by adjusting the critical surface tension (B) mainly resulting from the porous film according to the critical surface tension (A) of the outermost surface of the porous layer measured in advance, the above formula (1) A laminate satisfying the relationship can be obtained.
  • hydrophilic treatment examples include known treatments such as chemical treatment with acid or alkali, corona treatment, plasma treatment and the like.
  • the porous film can be hydrophilized in a relatively short time, and since the hydrophilization is limited only to the vicinity of the surface of the porous film, the inside of the porous film is not altered, Corona treatment is more preferred.
  • the porous film may contain a porous layer in addition to the porous layer containing a resin, if necessary.
  • the porous layer include known porous layers such as a heat-resistant layer, an adhesive layer, and a protective layer. Specific examples of the porous layer include those having the same composition as the porous layer containing a resin described later.
  • the porous layer of the present invention is preferably a heat-resistant layer or an adhesive layer laminated on one or both sides of the porous film.
  • the resin constituting the porous layer is preferably insoluble in the battery electrolyte and electrochemically stable in the battery usage range.
  • the porous layer is preferably laminated on the surface of the porous film facing the positive electrode when a non-aqueous electrolyte secondary battery is used. More preferably, it is laminated on the surface in contact with the positive electrode.
  • the resin include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polybutene, and ethylene-propylene copolymers; fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene; vinylidene fluoride-hexa Fluorine-containing rubber such as fluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer and ethylene-tetrafluoroethylene copolymer; aromatic polyamide; wholly aromatic polyamide (aramid resin); styrene-butadiene copolymer and its hydride, methacrylic acid Ester copolymers, acrylonitrile-acrylic acid ester copolymers, styrene-acrylic acid ester copolymers, rubbers such as ethylene propylene rubber and polyvinyl acetate; polyphenylene ether, polysulfone, polyether sulfone , Polyphenylene sulfide
  • aromatic polyamide examples include poly (paraphenylene terephthalamide), poly (metaphenylene isophthalamide), poly (parabenzamide), poly (metabenzamide), and poly (4,4 ′).
  • -Benzanilide terephthalamide poly (paraphenylene-4,4'-biphenylenedicarboxylic acid amide), poly (metaphenylene-4,4'-biphenylenedicarboxylic acid amide), poly (paraphenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid) Acid amide), poly (metaphenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide), poly (2-chloroparaphenylene terephthalamide), paraphenylene terephthalamide / 2,6-dichloroparaphenylene terephthalamide copolymer, metaphenylene Terephthalamide / , 6-dichloro-para-phenylene terephthalamide copolymer and the like.
  • fluorine-containing resins and aromatic polyamides are more preferable.
  • fluorine-containing resins polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer of vinylidene fluoride (VDF) and hexafluoropropylene (HFP), etc.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • HFP hexafluoropropylene
  • the porous layer may contain a filler.
  • examples of the filler that may be contained in the porous layer include a filler made of an organic material and a filler made of an inorganic material.
  • Specific examples of the filler made of an organic substance include homopolymers of monomers such as styrene, vinyl ketone, acrylonitrile, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, and methyl acrylate, or two or more types.
  • Copolymer polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-6-fluoropropylene copolymer, fluorinated resin such as tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, polyvinylidene fluoride; melamine resin; urea resin; polyethylene;
  • fluorinated resin such as tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, polyvinylidene fluoride; melamine resin; urea resin; polyethylene;
  • Examples include fillers made of polypropylene; polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and the like.
  • fillers made of inorganic materials include calcium carbonate, talc, clay, kaolin, silica, hydrotalcite, diatomaceous earth, magnesium carbonate, barium carbonate, calcium sulfate, magnesium sulfate, barium sulfate, aluminum hydroxide
  • examples include fillers made of inorganic substances such as magnesium hydroxide, calcium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, titanium nitride, alumina (aluminum oxide), aluminum nitride, mica, zeolite, and glass. Only one type of filler may be used, or two or more types may be used in combination.
  • fillers made of inorganic substances are suitable, and fillers made of inorganic oxides such as silica, calcium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, alumina, mica, and zeolite are more preferred.
  • At least one filler selected from the group consisting of silica, magnesium oxide, titanium oxide, and alumina is more preferable, and alumina is particularly preferable.
  • Alumina has many crystal forms such as ⁇ -alumina, ⁇ -alumina, ⁇ -alumina, and ⁇ -alumina, and any of them can be suitably used. Among these, ⁇ -alumina is most preferred because of its particularly high thermal stability and chemical stability.
  • a coating liquid for forming a porous layer is usually prepared by dissolving the resin in a solvent and dispersing the filler as necessary.
  • the critical surface tension is a value defined as the surface tension when the contact angle when a droplet is dropped on the surface of a substance is 0 °, and is an index indicating the ease of wetting of the substance. Become. The smaller the critical surface tension value, the easier the material gets wet and the better the liquid absorbency. However, in the case of a laminate, the liquid absorption resistance between layers has a large effect on the liquid absorbency. .
  • the critical surface tension in this specification is measured by a method according to JIS K 6768.
  • a contact angle meter Drop Master 500 manufactured by Kyowa Interface Chemical is used in an environment of 25 ° C., and pure water and propylene are used as solvents.
  • the contact angle ⁇ of each solvent is measured, and the critical surface tension (A) is calculated by Zismanm plot.
  • the critical surface tension (B) is calculated.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery is When assembling, generally, a step of injecting an electrolytic solution into a group consisting of positive and negative electrodes and a separator, and an aging step of spreading the electrolytic solution into the separator are carried out.
  • the electrolyte penetration time into the laminate (non-aqueous electrolyte secondary battery separator) measured by the method described later has an inverse correlation with the working time (tact time) of the two steps described above. Therefore, it is estimated that the electrolyte solution permeation time into the laminate is an index of the working speed of the above two steps, particularly the electrolyte solution permeation time up to the inside of the separator.
  • the electrolyte solution permeation time into the laminate is preferably less than 50 seconds, and more preferably less than 30 seconds.
  • the laminate constituting the separator in the present invention is formed on the surface of the porous film serving as a substrate, for example, one of the following methods (1) to (3): Is used to form a porous layer containing a resin.
  • a step of further drying the obtained laminate after the porous layer is deposited may be included.
  • the solvent (dispersion medium) for dissolving the resin is not particularly limited as long as it does not adversely affect the porous film, can dissolve the resin uniformly and stably, and can uniformly and stably disperse the filler. Absent.
  • Specific examples of the solvent (dispersion medium) include water; lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, and t-butyl alcohol; acetone, toluene, xylene, hexane, N -Methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide and the like.
  • the solvent may be used alone or in combination of two or more.
  • the resin constituting the porous layer is a PVDF resin
  • an amide solvent such as N-methylpyrrolidone
  • -Methylpyrrolidone is more preferred.
  • the precipitation solvent for example, another solvent (hereinafter, solvent X) that dissolves in the solvent (dispersion medium) contained in the coating liquid and does not dissolve the resin contained in the coating liquid can be used. After immersing the porous film on which the coating liquid has been applied and the coating film is formed in the solvent X, and replacing the solvent (dispersion medium) in the coating film on the porous film or the support with the solvent X, By evaporating the solvent X, the solvent (dispersion medium) can be efficiently removed from the coating liquid.
  • the precipitation solvent include water; lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, and t-butyl alcohol; acetone and the like.
  • the said precipitation solvent may use only 1 type and may use it in combination of 2 or more types.
  • the resin constituting the porous layer is a PVDF resin
  • isopropyl alcohol or t-butyl alcohol is preferable as the solvent for depositing the porous layer.
  • the difference between the critical surface tension (A) and the critical surface tension (B) can be adjusted by the combination of the solvent for dissolving the resin and the precipitation solvent. Due to the characteristics of these solvents, the amount of coating liquid, that is, the resin that enters the voids of the porous film changes. As a result, the critical surface tension (B) varies, and as a result, the critical surface tension (A) and The difference from the critical surface tension (B) varies.
  • examples of the low boiling point proton acid include hydrochloric acid and acetic acid.
  • far-infrared heating or freeze-drying has an advantage that the shape of the pores of the porous layer is less likely to collapse during deposition, compared to other drying methods (such as air drying).
  • the laminate constituting the separator in the present invention may be manufactured by forming a porous layer containing a resin on the surface of the porous film serving as a substrate by the method shown in (4) below. .
  • a method of forming a porous layer by applying a coating liquid in which a resin fine particle forming the porous layer is dispersed in a dispersion medium such as water to a substrate, and removing the dispersion medium by drying.
  • the dispersion medium is preferably water, and the dispersion medium such as water may be diluted and replaced by immersing the laminated film before drying in lower alcohols.
  • the lower alcohol isopropyl alcohol or t-butyl alcohol is preferable.
  • the same method as described above is performed except that the resin constituting the heat-resistant layer is used instead of the resin constituting the porous layer.
  • the heat-resistant layer can be laminated.
  • porous layer contains a filler
  • a porous material containing the filler can be obtained by further dispersing the filler in a coating solution in which the resin forming the porous layer is dissolved.
  • a layer can be formed.
  • the method for applying the coating liquid to the porous film that is, the method for forming the porous layer on the surface of the porous film that has been subjected to hydrophilic treatment as necessary is not particularly limited.
  • a sequential laminating method of forming a porous layer on the other side, or a porous film A simultaneous lamination method in which a porous layer is simultaneously formed on both surfaces of the substrate can be performed.
  • the thickness of the porous layer is the thickness of the coating film in the wet state after coating, the weight ratio of the resin to the filler, and the solid content concentration of the coating liquid (the sum of the resin concentration and the filler concentration). It can be controlled by adjusting etc.
  • the method for applying the coating solution to the porous film is not particularly limited as long as it can realize the necessary weight per unit area and coating area.
  • a coating method of the coating liquid conventionally known methods can be employed. Specifically, for example, a gravure coater method, a small diameter gravure coater method, a reverse roll coater method, a transfer roll coater method, a kiss coater method, a dip coater method, Examples include a coater method, a knife coater method, an air doctor blade coater method, a blade coater method, a rod coater method, a squeeze coater method, a cast coater method, a bar coater method, a die coater method, a screen printing method, and a spray coating method.
  • the drying temperature is a temperature at which the air permeability of the porous film does not decrease in order to avoid the pores of the porous film from shrinking and decrease in air permeability, specifically 10 to 120 ° C. It is preferable to carry out at 20 to 80 ° C.
  • the film thickness of the porous layer formed by the above-described method may be appropriately determined in consideration of the film thickness of the laminate, the porous film is used as a base material and porous on one or both sides of the porous film.
  • the thickness is preferably 0.1 to 20 ⁇ m (total value in the case of both surfaces), and more preferably 2 to 15 ⁇ m.
  • the film thickness of the porous layer exceeds the above range, when the laminate is used as a separator, the load characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery may be reduced. If the film thickness of the porous layer is less than the above range, when heat is generated in the battery due to an accident or the like, the porous layer breaks without resisting the thermal contraction of the porous film and the separator contracts. There is a fear.
  • the basis weight per unit area of the porous layer may be appropriately determined in consideration of the strength, film thickness, weight, and handling properties of the laminate, but the laminate was used as a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery. In general, it is preferably 0.1 to 5 g / m 2 , more preferably 0.5 to 3 g / m 2 so that the weight energy density and volume energy density of the battery in the case can be increased. preferable. When the basis weight of the porous layer exceeds the above range, the non-aqueous electrolyte secondary battery becomes heavy when the laminate is used as a separator.
  • the porosity of the porous layer is preferably 0.1 to 0.9 (10 to 90% by volume) so that sufficient ion permeability can be obtained, and 0.3 to 0.8 (30 More preferably, it is ⁇ 80% by volume.
  • the pore diameter of the porous layer can provide sufficient ion permeability when the laminate is used as a separator, and can prevent particles from entering the positive electrode and the negative electrode. Thus, it is preferably 3 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or less.
  • the relationship between the average pore diameter (average pore diameter (C)) of the pores of the porous film and the porosity (D) of the porous film is (C) / (D) ⁇ 0.13. Is preferable, and (C) / (D) ⁇ 0.10 is more preferable.
  • the use of a laminate including a porous film in which (C) / (D) is in the above range as a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery means that the polyolefin of the separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery
  • the ease of entry of the electrolyte into the base material is preferable because it can be increased to a size sufficient for practical use as a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • the present invention may also include a laminate having the following configuration and a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • the critical surface tension (A) of the outermost surface of the porous layer, and the critical surface tension on the interface side of the porous film (when the laminate is peeled off at the interface between the porous film and the porous layer) B) is represented by the following formula (1 ′)
  • a laminate according to the present invention comprises: a porous film containing polyolefin as a main component; and a porous layer containing a resin laminated on one or both sides of the porous film, and (A) the porous layer The amount of increase in dielectric strength (V ⁇ m 2 / g) of the porous layer with respect to the amount of increase in the amount of the resin (g / m 2 ) contained per unit area, and (B) the porous film
  • the relationship between the average pore diameter (C) and the porosity (D) of the porous film is represented by the following formula (2): (C) / (D) ⁇ 0.13 (2) Indicated by
  • the separator which has higher dielectric strength can be obtained by
  • the average pore diameter (C) of the porous film is a value indicating the average pore diameter of the porous film in ⁇ m
  • the porosity (D) is the porous It is a value indicating the ratio of the volume occupied by the voids in the actual porous film, based on the volume of the film, assuming that there are no voids in the film.
  • the dielectric strength of the porous layer and the porous film can be measured by the following procedure using an impulse insulation tester IMP3800K manufactured by Nippon Technate.
  • a laminate to be measured is sandwiched between an upper cylindrical electrode ⁇ 25 mm and a lower cylindrical electrode ⁇ 75 mm.
  • a voltage is applied in a straight line from 0 V to the laminated body between the upper electrode and the lower electrode electrically connected to the internal capacitor. .
  • a voltage is applied until a voltage drop is detected (that is, breakdown occurs), and the voltage at which the voltage drop is detected is measured as a breakdown voltage.
  • the dielectric breakdown voltage is plotted against the resin basis weight of the porous layer of the laminate, and the dielectric strength is calculated from the slope of the linear approximation.
  • a heat-resistant layer made of a heat-resistant resin may be laminated on the non-aqueous secondary battery separator in addition to the porous layer.
  • the heat-resistant layer is preferably a layer containing aramid or alumina fine particles.
  • the porous film in the present invention is a base material for a separator, has a polyolefin as a main component, has a large number of pores connected to the inside thereof, and allows gas or liquid to pass from one side to the other side. Is possible.
  • the type and content of the polyolefin contained in the porous film satisfy the relationship of (A)> (B) in the above (A) and (B), and the average value of the pore diameters of the pores of the porous film It is sufficient that (average pore diameter (C)) and porosity (D) satisfy the relationship of (C) / (D) ⁇ 0.13. That is, the type and content of the polyolefin may be appropriately set according to the type and content of the resin contained in the porous layer and the properties of the target porous film. Hereinafter, specific examples will be described on the assumption that the relationship is satisfied.
  • the proportion of polyolefin in the porous film is 50% by volume or more of the entire porous film, more preferably 90% by volume or more, and still more preferably 95% by volume or more.
  • the polyolefin preferably contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 5 ⁇ 10 5 to 15 ⁇ 10 6 .
  • the polyolefin contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more because the strength of the porous film and the laminate including the porous film is improved.
  • the “amount of the polyolefin contained per unit area of the porous film” in the present invention is a ratio of the polyolefin to the porous film described here.
  • the dielectric strength of the porous film can be measured by a conventionally known method.
  • the measurement can be performed according to the attached instruction by using “Lithium ion battery insulation tester model IMP-1090” manufactured by Nippon Technate Co., Ltd.
  • polyolefins that are thermoplastic resins include, for example, single polymers obtained by (co) polymerizing monomers such as ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, and 1-hexene.
  • examples thereof include a polymer (for example, polyethylene, polypropylene, polybutene) or a copolymer (for example, an ethylene-propylene copolymer).
  • polyethylene is more preferable because it can prevent (shut down) an excessive current from flowing at a lower temperature.
  • polyethylene examples include low density polyethylene, high density polyethylene, linear polyethylene (ethylene- ⁇ -olefin copolymer), and ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1 million or more.
  • weight average molecular weight Is more preferably an ultrahigh molecular weight polyethylene having 1 million or more.
  • the film thickness of the porous film may be appropriately determined in consideration of the film thickness of the laminate.
  • the porous film is used as a base material, and the porous film is laminated on one or both sides of the porous film. Is preferably 4 to 40 ⁇ m, more preferably 7 to 30 ⁇ m.
  • the basis weight (content) of the polyolefin per unit area of the porous film may be appropriately determined in consideration of the strength, film thickness, weight, and handling properties of the laminate, but the laminate is non-aqueous electrolyte secondary.
  • the laminate is usually preferably 4 to 20 g / m 2 and preferably 5 to 12 g / m 2. Is more preferable.
  • the air permeability of the porous film is preferably 30 to 500 sec / 100 mL as a Gurley value, and more preferably 50 to 300 sec / 100 mL.
  • the porous film has the above air permeability, sufficient ion permeability can be obtained when the laminate is used as a separator.
  • the porosity (D) of the porous film is set to 0.2 to 0 so that the retained amount of the electrolyte can be increased and the function of reliably preventing (shutdown) the flow of excessive current at a lower temperature can be obtained.
  • 0.8 (20 to 80% by volume) is preferable, and 0.3 to 0.75 (30 to 75% by volume) is more preferable.
  • the pore diameter of the porous film can provide sufficient ion permeability when the laminate is used as a separator, and can prevent particles from entering the positive electrode and the negative electrode. Thus, it is preferably 3 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or less.
  • the average pore diameter of the pores of the porous film (hereinafter also referred to as average pore diameter (C)) and the porosity (D) of the porous film are in a relationship of (C) / (D) ⁇ 0.13. It is preferable to satisfy, and it is more preferable to satisfy the relationship of (C) / (D) ⁇ 0.10.
  • the average pore diameter (C) of the porous film is measured using a palm porometer (model: CFP-1500A) manufactured by PMI.
  • GalWick trade name manufactured by PMI is used as a test solution, and the curves described in (i) and (ii) below in the porous film are measured.
  • (I) Pressure-flow curve in the state immersed in the test solution (ii) Pressure P value at the intersection of the curves of the pressure-flow curves (i) and (ii) which are 1 ⁇ 2 of the flow measured in the dry state
  • the average pore diameter (C) of the porous film is calculated using the following formula (3).
  • (C) 4 cos ⁇ r / P (3)
  • (C) average pore diameter ( ⁇ m)
  • r surface tension (N / m) of the test solution
  • P pressure at the intersection point (Pa) shown above
  • porous film and test solution Represents the contact angle (°).
  • the porosity (D) of the porous film is measured by the following method.
  • the porous film is cut into a 10 cm long square, and the weight: W (g) and thickness: E (cm) of the cut piece are measured.
  • W (g) and thickness: E (cm) of the cut piece are measured.
  • Porosity (D) 1 ⁇ ⁇ (W / ⁇ ) ⁇ / (10 ⁇ 10 ⁇ E) (4)
  • the dispersion state of the pore opening agent such as an inorganic filler or the phase separation agent is made uniform when forming the porous film.
  • a method of refining the particle size of the inorganic filler pore opening agent a method of stretching in a state containing a phase separation agent, a method of stretching at a low stretching ratio, and the like.
  • the amount of a pore-opening agent or phase separation agent such as an inorganic filler for a resin such as polyolefin is used as a method of controlling the porosity (D) of the porous film.
  • a pore-opening agent or phase separation agent such as an inorganic filler for a resin such as polyolefin.
  • the average pore diameter (C) of the porous film described above / the porosity (D) of the porous film is a reduction in the coating separator withstand voltage reduction point that is a source of defective parts detected as defective parts in the withstand voltage test. It is estimated that this is a factor that affects the uniformity of the porous layer laminated on the film.
  • the average pore diameter (C) of the porous film increases, the penetration of the laminated resin into the substrate (porous film) pores easily occurs as the pore diameter of the porous film (pores) increases. Therefore, as a result, it is considered that the amount of the laminated resin contained per unit area of the laminated porous layer is locally reduced (in some cases, lacked) and a low withstand voltage portion is generated.
  • the porosity (D) of the porous film is reduced, the penetration of the laminated resin into the pores of the porous film is suppressed. As a result, the laminated body composed of the porous film and the porous layer is sufficient. It is considered that a low withstand voltage portion in which the laminated porous layer is locally dropped off is likely to be generated because a high interface strength is not obtained.
  • the average pore diameter (C) of a porous film becomes a value larger than zero. Therefore, the value of the above (C) / (D) is also larger than 0.
  • the method for producing the porous film is not particularly limited, and examples thereof include a method of adding a plasticizer to a resin such as polyolefin to form a film, and then removing the plasticizer with an appropriate solvent.
  • a polyolefin resin composition prepared by kneading 100 parts by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene, 5 to 200 parts by weight of a low molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight of 10,000 or less, and 100 to 400 parts by weight of an inorganic filler such as calcium carbonate.
  • the commercial item which has the physical property mentioned above can also be used for a porous film.
  • the porous film is subjected to a hydrophilic treatment before forming a porous layer, that is, before coating a coating liquid described later.
  • a hydrophilic treatment is effective when the proportion of water in the solvent (dispersion medium) contained in the coating liquid is high.
  • Specific examples of the hydrophilic treatment include known treatments such as chemical treatment with acid or alkali, corona treatment, plasma treatment and the like.
  • the porous film can be hydrophilized in a relatively short time, and since the hydrophilization is limited only to the vicinity of the surface of the porous film, the inside of the porous film is not altered, Corona treatment is more preferred.
  • the porous layer which concerns on this invention is a heat-resistant layer laminated
  • the resin constituting the porous layer only needs to satisfy the relationship (A)> (B) in the above (A) and (B), but is insoluble in the battery electrolyte, and the battery It is preferable that it is electrochemically stable in the range of use. Whether or not the resin has a three-dimensional network structure can be confirmed by, for example, a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • the “amount of the resin contained per unit area of the porous layer” in the present invention refers to the amount of resin, monomer, filler, etc. used when forming the porous layer, and the amount of the porous layer to be produced. It can be calculated from the area.
  • the dielectric strength of the porous layer can be measured by the same method as the measurement method of the dielectric strength of the porous film described above.
  • the resin contained in the porous layer include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polybutene, and ethylene-propylene copolymers; fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene; Fluorine-containing rubber such as vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer and ethylene-tetrafluoroethylene copolymer; aromatic polyamide: wholly aromatic polyamide (aramid resin); styrene-butadiene copolymer and Rubbers such as hydrides, methacrylic acid ester copolymers, acrylonitrile-acrylic acid ester copolymers, styrene-acrylic acid ester copolymers, ethylene propylene rubber, polyvinyl acetate; polyphenylene ether, polysulfone, poly Resins with a melting point or glass transition temperature
  • ether sulfone polyphenylene sulfide, polyether imide, polyamide imide, polyether amide, and polyester
  • polyvinyl alcohol polyethylene glycol, cellulose ethers, polyacrylic acid, polyacrylamide, poly And water-soluble polymers such as methacrylic acid.
  • aromatic polyamide examples include poly (paraphenylene terephthalamide), poly (metaphenylene isophthalamide), poly (parabenzamide), poly (metabenzamide), and poly (4,4 ′).
  • -Benzanilide terephthalamide poly (paraphenylene-4,4'-biphenylenedicarboxylic acid amide), poly (metaphenylene-4,4'-biphenylenedicarboxylic acid amide), poly (paraphenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid) Acid amide), poly (metaphenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide), poly (2-chloroparaphenylene terephthalamide), paraphenylene terephthalamide / 2,6-dichloroparaphenylene terephthalamide copolymer, metaphenylene Terephthalamide / , 6-dichloro-para-phenylene terephthalamide copolymer and the like.
  • the polyimide a wholly aromatic polyimide produced by condensation polymerization of an aromatic dianhydride and a diamine is preferable.
  • the dianhydride include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, and the like.
  • Examples include anhydrides, 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, and 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride.
  • diamine examples include oxydianiline, paraphenylenediamine, benzophenonediamine, 3,3′-methylenedianiline, 3,3′-diaminobenzophenone, 3,3′-diaminodiphenylsulfone, 1,5′- Naphthalenediamine is mentioned.
  • Polyamideimides include those obtained from these condensation polymerizations using aromatic dicarboxylic acids and aromatic diisocyanates, and those obtained from these condensation polymerizations using aromatic dianhydrides and aromatic diisocyanates.
  • aromatic dicarboxylic acid include isophthalic acid and terephthalic acid.
  • aromatic dianhydride include trimellitic anhydride.
  • aromatic diisocyanate include 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, orthotolylane diisocyanate, and m-xylene diisocyanate.
  • polyolefins polyolefins, fluorine-containing resins, aromatic polyamides, and water-soluble polymers are more preferable.
  • Aromatic polyamide and polyvinylidene fluoride are more preferable because high dielectric strength can be obtained.
  • the porous layer may contain a filler. Therefore, when the porous layer contains a filler, the resin has a function as a binder resin.
  • examples of the filler that may be contained in the porous layer include a filler made of an organic material and a filler made of an inorganic material.
  • Specific examples of the filler made of an organic substance include homopolymers of monomers such as styrene, vinyl ketone, acrylonitrile, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, and methyl acrylate, or two or more types.
  • Copolymer polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-6-fluoropropylene copolymer, fluorinated resin such as tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, polyvinylidene fluoride; melamine resin; urea resin; polyethylene;
  • fluorinated resin such as tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, polyvinylidene fluoride; melamine resin; urea resin; polyethylene;
  • Examples include fillers made of polypropylene; polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and the like.
  • fillers made of inorganic materials include calcium carbonate, talc, clay, kaolin, silica, hydrotalcite, diatomaceous earth, magnesium carbonate, barium carbonate, calcium sulfate, magnesium sulfate, barium sulfate, aluminum hydroxide
  • examples include fillers made of inorganic substances such as magnesium hydroxide, calcium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, titanium nitride, alumina (aluminum oxide), aluminum nitride, mica, zeolite, and glass. Only one type of filler may be used, or two or more types may be used in combination.
  • the inorganic particles are fillers made of an inorganic substance, generally called a filler.
  • the inorganic particles are more preferably fillers made of inorganic oxides such as silica, calcium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, alumina, mica, and zeolite, and are selected from the group consisting of silica, magnesium oxide, titanium oxide, and alumina. More preferred is at least one filler, and alumina is particularly preferred.
  • Alumina has many crystal forms such as ⁇ -alumina, ⁇ -alumina, ⁇ -alumina, and ⁇ -alumina, and any of them can be suitably used. Among these, ⁇ -alumina is most preferred because of its particularly high thermal stability and chemical stability.
  • the shape of the filler varies depending on the manufacturing method of the organic or inorganic material that is the raw material, the dispersion condition of the filler when producing the coating liquid for forming the porous layer, and the like, spherical, oval, short, Although there are various shapes such as a shape or an indefinite shape having no specific shape, any shape may be used as long as it has the following particle diameter.
  • the filler content is preferably 10 to 90% by weight, more preferably 25 to 75% by weight, based on the total amount of the porous layer. It is more preferable.
  • the inorganic particles are 90% by weight or less, preferably 75% by weight or less, based on the total amount of the resin layer, the dielectric strength of the resin layer can be further improved.
  • a coating liquid for forming a porous layer is prepared, Subsequently, the said coating liquid is apply
  • the laminate according to the present invention is not particularly limited as long as the above-described laminate can be obtained, and can be produced by various methods.
  • a coating liquid containing the fluorine-containing resin is applied onto the porous film to form a coating layer, and then the fluorine-containing resin of the coating layer is formed.
  • the porous layer is integrally formed on the porous film.
  • the porous layer containing the fluororesin can be formed by, for example, the following wet coating method, and a porous layer having a three-dimensional network structure can be obtained by forming by such a method.
  • the coating liquid may be prepared by dissolving the fluororesin in a solvent and dispersing the filler in the solvent. This coating solution is applied to a porous film, and then immersed in an appropriate coagulation solution to solidify the fluororesin while inducing phase separation. Through this step, a layer having a porous structure (preferably a three-dimensional network structure) containing a fluorine-containing resin is formed on the porous film. Thereafter, washing and drying are performed to remove the coagulating liquid from the porous structure layer.
  • Method 1 A solution in which a fluororesin is dissolved in a solvent is prepared. (B) The solution is applied to a porous film to form a coating film. (C) The fluorine-containing resin is precipitated from the coating film by means such as immersion of the wet coating film in a solvent that does not dissolve the fluorine-containing resin. (D) If necessary, the coated film on which the fluorine-containing resin in a wet state is deposited is further immersed and washed in a solvent that does not dissolve the fluorine-containing resin. (E) The coating film on which the wet fluororesin is deposited is dried.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • a polar amide solvent is preferably used.
  • phase separation agent that induces phase separation into a good solvent.
  • the phase separation agent include water, methanol, ethanol, propyl alcohol, butyl alcohol, butanediol, ethylene glycol, propylene glycol, and tripropylene glycol.
  • the phase separation agent is preferably added in a range that can ensure a viscosity suitable for coating.
  • the solvent is preferably a mixed solvent containing 60% by mass or more of a good solvent and 5% to 40% by mass of a phase separation agent from the viewpoint of forming a good porous structure.
  • the coating solution preferably contains a fluorine-containing resin at a concentration of 3% by mass to 10% by mass from the viewpoint of forming a good porous structure.
  • the coating solution has a filler content of 1% by mass to 30% by mass with respect to the total amount of the fluororesin and the filler from the viewpoint of imparting slipperiness to the porous layer and forming a good porous structure. It is preferably 3% by mass to 28% by mass.
  • the coagulation liquid is generally composed of a good solvent used for preparing the coating liquid, a phase separation agent, and water. It is preferable in production that the mixing ratio of the good solvent and the phase separation agent is adjusted to the mixing ratio of the mixed solvent used for dissolving the fluororesin.
  • the concentration of water is preferably 40% by mass to 90% by mass from the viewpoint of formation of a porous structure and productivity.
  • the conventional coating method such as Meyer bar, die coater, reverse roll coater or gravure coater may be applied to the coating liquid on the porous film.
  • the porous layer can be produced by a dry coating method other than the wet coating method described above.
  • the dry coating method is a method in which a coating liquid containing a fluorine-containing resin, a filler and a solvent is applied to a porous film, and this coating layer is dried to volatilize and remove the solvent. How to get.
  • the wet coating method is preferred from the viewpoint of obtaining a good porous structure (three-dimensional network structure).
  • the separator can also be manufactured by a method in which a porous layer is produced as an independent sheet, and this porous layer is stacked on a porous film and combined by thermocompression bonding or an adhesive.
  • a method for producing the porous layer as an independent sheet a coating liquid containing a fluorine-containing resin and a filler is applied onto a release sheet, and the porous layer is formed by applying the wet coating method or the dry coating method described above. The method of forming and peeling a porous layer from a peeling sheet is mentioned.
  • the porous layer when a resin other than the fluorine-containing resin is used as the porous layer, a method of separately preparing and bonding the porous film and the porous layer, and a coating solution containing the components and medium of the porous layer
  • the laminate can be obtained by, for example, a method in which the medium is coated on a porous film and the medium is removed. The latter method is convenient and preferable.
  • the medium is a solvent or a dispersion medium, and any medium that can uniformly and stably dissolve or disperse the components of the porous layer may be used.
  • the medium include water, alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol, acetone, toluene, xylene, hexane, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide and the like.
  • the medium may be used alone or in combination as long as it is compatible.
  • the medium is preferably 80% by weight or more, more preferably water alone.
  • the coating method for applying the coating liquid to the porous film is not particularly limited as long as it is a method that enables uniform wet coating, and a conventionally known method can be employed.
  • the coating method include a capillary coating method, a spin coating method, a slit die coating method, a spray coating method, a roll coating method, a screen printing method, a flexographic printing method, a bar coater method, a gravure coater method, and a die coater method.
  • the thickness of the porous layer is controlled by adjusting the coating amount of the coating liquid, the concentration of the polymer in the coating liquid, and the ratio of the fine particles to the polymer when the coating liquid contains fine particles. Can do.
  • the method for obtaining the coating liquid is not particularly limited as long as it is a method capable of obtaining a homogeneous coating liquid.
  • the coating liquid contains a filler, in particular, a mechanical stirring method, an ultrasonic dispersion method, a high-pressure dispersion method, a media dispersion method or the like is preferable, and it is easy to disperse more uniformly.
  • a dispersion method is more preferable.
  • the mixing order at that time may be mixed by adding other components such as polymer and filler to the medium at once, or added to the medium in any order. These may be mixed, or may be arbitrarily mixed after being dissolved or dispersed in the medium.
  • the medium of the coating solution contains water
  • a hydrophilic treatment By applying a hydrophilic treatment to the porous film, the coating property is further improved, and a more uniform porous layer can be obtained.
  • This hydrophilization treatment is particularly effective when the concentration of water in the medium is high.
  • hydrophilic treatment examples include chemical treatment with acid or alkali, corona treatment, plasma treatment and the like.
  • porous film hydrophilic in addition to making the porous film hydrophilic in a relatively short time, polyolefin modification by corona discharge is limited to the vicinity of the surface of the porous film, and high coating properties without changing the properties inside the porous film Corona treatment is preferable from the viewpoint of ensuring the above.
  • Removal of the medium from the coating solution applied on the porous film is preferable because it is easy to dry.
  • the drying method include natural drying, air drying, heat drying, reduced pressure drying, and the like, and heat drying is preferable.
  • the drying temperature is preferably 30 to 80 ° C., more preferably 50 to 80 ° C. If it is 30 degreeC or more, sufficient drying speed will be obtained, and if it is 80 degrees C or less, the lamination
  • the film thickness of the porous layer according to the present invention formed by the method described above may be appropriately determined in consideration of the film thickness of the laminate, the porous film is used as a base material, In the case of forming a laminate by laminating porous layers on both sides, the thickness is preferably 0.1 to 20 ⁇ m (total value in the case of both sides), more preferably 2 to 15 ⁇ m.
  • the film thickness of the porous layer exceeds the above range, when the laminate is used as a separator, the load characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery may be reduced. If the film thickness of the porous layer is less than the above range, when heat is generated in the battery due to an accident or the like, the porous layer breaks without resisting the thermal contraction of the porous film and the separator contracts. There is a fear.
  • the surface of the porous film facing the positive electrode when a non-aqueous electrolyte secondary battery is formed is used. It refers to at least the physical properties of the laminated porous layer.
  • the basis weight per unit area of the porous layer may be appropriately determined in consideration of the strength, film thickness, weight, and handling properties of the laminate, but the laminate was used as a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery. In general, it is preferably 0.1 to 5 g / m 2 , more preferably 0.5 to 3 g / m 2 so that the weight energy density and volume energy density of the battery in the case can be increased. preferable. When the basis weight of the porous layer exceeds the above range, the non-aqueous electrolyte secondary battery becomes heavy when the laminate is used as a separator.
  • the laminate according to the present invention is formed by laminating a porous layer on one side or both sides of a porous film by the method described above. That is, the laminate according to the present invention is configured by laminating the porous layer on one side or both sides of a porous film.
  • the air permeability of the laminate is preferably 30 to 800 sec / 100 mL as a Gurley value, and more preferably 50 to 500 sec / 100 mL.
  • the air permeability is preferably 30 to 800 sec / 100 mL as a Gurley value, and more preferably 50 to 500 sec / 100 mL.
  • the laminate has the above air permeability, sufficient ion permeability can be obtained when the laminate is used as a separator.
  • the air permeability exceeds the above range it means that the laminated structure is rough because the porosity of the laminated body is high, and as a result, the strength of the laminated body is reduced, and the shape at a high temperature is particularly high. Stability may be insufficient.
  • the air permeability is less than the above range, sufficient ion permeability cannot be obtained when used as a separator, and the battery characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery may be deteriorated.
  • (A) and (B) satisfy the relationship of “(A)> 2 ⁇ (B)”.
  • the above (A) and (B) satisfy the above relationship, the voltage resistance of the defect portion in the laminated porous layer of the obtained laminate is improved, and the structure defect portion and the thickness of the laminated porous layer are improved. Even in the case where a lowered portion or the like is present, it is possible to obtain a laminate that does not deteriorate in the withstand voltage test and a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery including the laminate.
  • the number of defects generated by the withstand voltage test is preferably 30 or less, and 25 or less. It is more preferable that By suppressing the number of defects within the above range, the malfunction rate of a non-aqueous electrolyte secondary battery assembled using the laminate as a separator can be reduced.
  • the laminate according to the present invention does not impair the object of the present invention with known porous films such as a heat-resistant layer, an adhesive layer, and a protective layer, if necessary. It may be included in the range.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes a laminate as a separator. More specifically, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes a non-aqueous electrolyte secondary battery member in which a positive electrode, a laminate, and a negative electrode are arranged in this order.
  • a lithium ion secondary battery will be described as an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery.
  • the components of the non-aqueous electrolyte secondary battery other than the laminate are not limited to the components described below.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery for example, a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent can be used.
  • the lithium salt include LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , Li 2 B 10 Cl 10 , lower aliphatic carboxylic acid lithium salt, LiAlCl 4 and the like.
  • the lithium salt may be used alone or in combination of two or more.
  • lithium salts at least one selected from the group consisting of LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiC (CF 3 SO 2 ) 3. More preferred are fluorine-containing lithium salts.
  • organic solvent constituting the non-aqueous electrolyte include, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one Carbonates such as 1,2-di (methoxycarbonyloxy) ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropyl methyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl difluoromethyl Ethers such as ether, tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; Esters such as methyl formate, methyl acetate and ⁇ -butyrolactone; Nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; N, N-dimethylformamide and N, N-dimethyl Amides such as cetamide; Carbamates such as 3-methyl-2-ox
  • Fluorine organic solvent Only one kind of the organic solvent may be used, or two or more kinds may be used in combination.
  • the organic solvents carbonates are more preferable, and a mixed solvent of cyclic carbonate and acyclic carbonate, or a mixed solvent of cyclic carbonate and ethers is more preferable.
  • a mixed solvent of cyclic carbonate and non-cyclic carbonate ethylene carbonate has a wide operating temperature range and is difficult to decompose even when a graphite material such as natural graphite or artificial graphite is used as the negative electrode active material. More preferred is a mixed solvent containing dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate.
  • the positive electrode a sheet-like positive electrode in which a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive material, and a binder is usually supported on a positive electrode current collector is used.
  • the positive electrode active material examples include materials that can be doped / undoped with lithium ions.
  • the material include lithium composite oxides containing at least one transition metal such as V, Mn, Fe, Co, and Ni.
  • lithium composite oxides having an ⁇ -NaFeO 2 type structure such as lithium nickelate and lithium cobaltate
  • lithium composite oxides having a spinel type structure such as lithium manganese spinel Oxides are more preferred.
  • the lithium composite oxide may contain various metal elements, and composite lithium nickelate is more preferable.
  • the number of moles of at least one metal element selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Ag, Mg, Al, Ga, In and Sn and Ni in lithium nickelate When the composite lithium nickelate containing the metal element is used so that the ratio of the at least one metal element is 0.1 to 20 mol% with respect to the sum of the number of moles of This is particularly preferable because of excellent cycle characteristics.
  • Examples of the conductive material include carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers, and organic polymer compound fired bodies. Only one type of the conductive material may be used. For example, two or more types may be used in combination, such as a mixture of artificial graphite and carbon black.
  • binder examples include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride copolymer, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, and tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer. And ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, thermoplastic resins such as thermoplastic polyimide, polyethylene, and polypropylene.
  • the binder also has a function as a thickener.
  • a method for obtaining the positive electrode mixture for example, a method of obtaining a positive electrode mixture by pressurizing a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector; a positive electrode active material, a conductive material using an appropriate organic solvent And a method of obtaining a positive electrode mixture by pasting a material and a binder.
  • Examples of the positive electrode current collector include conductors such as Al, Ni, and stainless steel, and Al is more preferable because it is easily processed into a thin film and is inexpensive.
  • a method for producing a sheet-like positive electrode that is, a method of loading a positive electrode mixture on a positive electrode current collector, for example, a positive electrode active material, a conductive material, and a binder as a positive electrode mixture are added on the positive electrode current collector.
  • Method of pressure molding After a positive electrode active material, a conductive material and a binder are pasted using an appropriate organic solvent to obtain a positive electrode mixture, the positive electrode mixture is applied to the positive electrode current collector and dried. And a method of pressurizing the obtained sheet-like positive electrode mixture and fixing it to the positive electrode current collector.
  • a sheet-like negative electrode in which a negative electrode mixture containing a negative electrode active material is usually supported on a negative electrode current collector is used.
  • the negative electrode active material examples include materials that can be doped / undoped with lithium ions, lithium metal, and lithium alloys. Specific examples of the material include carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers, and fired organic polymer compounds; And chalcogen compounds such as oxides and sulfides that dope and dedope lithium ions.
  • the negative electrode active materials the potential flatness is high, and since the average discharge potential is low, a large energy density can be obtained when combined with the positive electrode. Therefore, the main component is a graphite material such as natural graphite or artificial graphite. A carbonaceous material is more preferable.
  • the negative electrode active material is pressurized on the negative electrode current collector to obtain the negative electrode mixture; the negative electrode active material is pasted into a paste using an appropriate organic solvent. And the like.
  • Examples of the negative electrode current collector include Cu, Ni, and stainless steel, and Cu is more preferable because it is difficult to form an alloy with lithium in a lithium ion secondary battery and it is easy to process into a thin film.
  • a method for producing a sheet-like negative electrode that is, a method of supporting the negative electrode mixture on the negative electrode current collector, for example, a method in which a negative electrode active material to be the negative electrode mixture is pressure-molded on the negative electrode current collector; After the negative electrode active material is made into a paste using an organic solvent to obtain a negative electrode mixture, the negative electrode mixture is applied to the negative electrode current collector and dried to press the sheet-like negative electrode mixture. And a method of fixing to the negative electrode current collector.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery is placed in a container serving as a casing of the non-aqueous electrolyte secondary battery. After the battery member is inserted, and then the inside of the container is filled with the non-aqueous electrolyte, the battery is sealed while being decompressed, whereby the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention can be manufactured.
  • the shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited, and may be any shape such as a thin plate (paper) type, a disc type, a cylindrical type, and a rectangular column type such as a rectangular parallelepiped.
  • the manufacturing method of a nonaqueous electrolyte secondary battery is not specifically limited, A conventionally well-known manufacturing method is employable.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention has a high dielectric strength, the rate of occurrence of defects such as leakage is low.
  • the present invention can also include a laminate, a non-aqueous electrolyte secondary battery member, and a non-aqueous electrolyte secondary battery having the following configuration.
  • a porous film mainly composed of polyolefin; A porous layer containing resin laminated on one or both sides of the porous film, (A) The amount of increase in the dielectric strength of the porous layer (V ⁇ m 2 / g) relative to the amount of increase in the amount of the resin (g / m 2 ) contained per unit area of the porous layer, (B) The amount of increase in the dielectric strength of the porous film (V ⁇ m 2 / g) relative to the amount of increase in the amount of the polyolefin (g / m 2 ) contained per unit area of the porous film, A laminate in which the relationship of (A)> (B).
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery member comprising a positive electrode, the laminate according to any one of [1] to [3], and a negative electrode arranged in this order.
  • the laminate according to the present invention is a laminate in which a first porous layer made of a polyolefin resin and a second porous layer are laminated.
  • the moisture absorption characteristics of the laminate are important.
  • the inventors of the present invention are closely related to the moisture absorption characteristics of the laminate constituting the separator and the occurrence of curling in the separator, and when the moisture absorption characteristics of the laminate are within a specific range, It was found that it can be suppressed.
  • the laminate in which the first porous layer and the second porous layer are laminated (a) the moisture content in an atmosphere with a dew point of 20 ° C., and (a) the moisture content in an atmosphere with a dew point of ⁇ 30 ° C. It is preferable that the difference with a rate is 1000 ppm or less.
  • the difference between (a) and (b) is preferably 800 ppm or less, more preferably 600 ppm or less, further preferably 500 ppm or less, and particularly preferably 400 ppm or less.
  • the values (a) and (b) are calculated by the method described in the examples described later.
  • the difference between the (a) and (b) in the laminate is 100 ppm or more. If it is more than this numerical value, when using the said laminated body as a separator, electrolyte solution will osmose
  • the difference between (c) the moisture content of the first porous layer and (d) the moisture content of the second porous layer in an atmosphere with a dew point of 20 ° C. is 10 mg / m is preferably 2 or less. Further, the difference between (c) and (d) is preferably 8 mg / m 2 or less, more preferably 7 mg / m 2 or less, and even more preferably 6 mg / m 2 or less. Particularly preferred is 5 mg / m 2 or less.
  • the values of (c) and (d) are calculated by the method described in Examples described later.
  • the difference between (c) and (d) is preferably 1 mg / m 2 or more. If it is this range, when using the said laminated body as a separator, electrolyte solution will osmose
  • the shape of the second porous layer constituting the laminate is important.
  • the inventors of the present invention are closely related to the shape of the second porous layer of the laminate constituting the separator and the occurrence of curling in the separator, and the shape of the second porous layer is specific. In this case, it was found that curling can be suppressed.
  • the area of the opening portion of the macropores of 0.5 ⁇ m 2 or more is 30% or less.
  • the area of the opening part of the macropore of 0.5 ⁇ m 2 or more on the surface of the second porous layer is calculated by the method described in the examples described later. If the area of the opening portion of the macropore of 0.5 ⁇ m 2 or more on the surface of the second porous layer is within the above-described range, it is preferable because curling can be effectively suppressed.
  • the first porous layer may be made of a polyolefin-based resin, and is preferably a microporous film. That is, the first porous layer has a structure having pores connected to the inside thereof, and is a porous film mainly composed of polyolefin that allows gas and liquid to pass from one surface to the other surface. Preferably there is. Further, the battery can be melted when heat is generated to render the laminate (in other words, the separator) non-porous, thereby providing a shutdown function to the laminate.
  • the first porous layer may be composed of one layer or may be formed from a plurality of layers.
  • the proportion of the polyolefin component in the first porous layer is required to be 50% by volume or more of the total components contained in the first porous layer, preferably 90% by volume or more, and 95% by volume or more. It is more preferable.
  • the polyolefin component of the first porous layer preferably contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 5 ⁇ 10 5 to 15 ⁇ 10 6 .
  • the inclusion of a polyolefin component having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more as the polyolefin component of the first porous layer is preferable because the strength of the entire laminate including the first porous layer and the first porous layer is increased.
  • the polyolefin examples include a high molecular weight homopolymer or copolymer obtained by polymerizing ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene and the like.
  • the first porous layer may be a layer containing these polyolefins alone and / or a layer containing two or more of these polyolefins.
  • high molecular weight polyethylene mainly composed of ethylene is preferable.
  • a 1st porous layer does not prevent containing components other than polyolefin in the range which does not impair the function of the said layer.
  • the first porous layer has a structure having pores connected to the inside thereof, and gas, liquid, ions and the like can be transmitted from one surface to the other surface.
  • the transmittance is usually expressed by air permeability.
  • the air permeability of the first porous layer is usually in the range of 30 to 1000 seconds / 100 cc in terms of Gurley value, and preferably in the range of 50 to 800 seconds / 100 cc.
  • Gurley value preferably in the range of 50 to 800 seconds / 100 cc.
  • the porosity of the first porous layer is preferably 20 to 80% by volume, and more preferably 30 to 70% by volume from the viewpoint of increasing the amount of electrolyte retained and ensuring a shutdown function. If the porosity is less than 20% by volume, the retained amount of the electrolytic solution may be reduced, and if it exceeds 80% by volume, non-porous formation at the temperature drop that causes shutdown may be insufficient. That is, there is a risk that the battery may generate heat and particularly current cannot be cut off.
  • the pore diameter of the first porous layer is 3 ⁇ m in that sufficient ion permeability can be obtained when the separator of the present invention is incorporated in a battery and particles can be prevented from entering the positive electrode and the negative electrode.
  • the following is preferable, and 1 ⁇ m or less is more preferable.
  • the film thickness of the first porous layer is appropriately determined in consideration of the number of laminated layers.
  • the thickness of the first porous layer is preferably 4 to 40 ⁇ m. 5 to 30 ⁇ m is more preferable. If the thickness is less than 4 ⁇ m, the strength of the first porous layer may be insufficient, and if it exceeds 40 ⁇ m, the thickness becomes too thick and the battery capacity may be reduced.
  • the basis weight of the first porous layer is usually that the strength, film thickness, handling property and weight of the laminate can be further increased, and the weight energy density and volume energy density of the battery when used as a battery separator can be increased. 4 to 15 g / m 2 , preferably 5 to 12 g / m 2 .
  • Examples of such a first porous layer include a porous polyolefin layer disclosed in JP2013-14017A, a polyolefin porous film disclosed in JP2012-54229A, and a polyolefin substrate porous material disclosed in JP2012-0405580A.
  • a quality film can be suitably used.
  • a well-known method can be used also about the manufacturing method of a 1st porous layer, and it does not specifically limit.
  • JP-A-7-29563 there is a method in which a plasticizer is added to a thermoplastic resin to form a film, and then the plasticizer is removed with an appropriate solvent.
  • the first porous layer is formed from a polyolefin resin containing ultrahigh molecular weight polyethylene and a low molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight of 10,000 or less, from the viewpoint of production cost, It is preferable to manufacture by the method as shown.
  • a polyolefin resin composition obtained by kneading 100 parts by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene, 5 to 200 parts by weight of a low molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight of 10,000 or less, and 100 to 400 parts by weight of an inorganic filler such as calcium carbonate.
  • step (B) A step of molding a sheet using the polyolefin resin composition
  • step (c) A step of removing an inorganic filler from the sheet obtained in step (b)
  • step (d) Obtained in step (c)
  • other methods described in the above-mentioned patent documents may be used.
  • the moisture content of the first porous layer can be adjusted by the raw materials constituting it, but can also be adjusted by hydrophilizing the first porous layer.
  • the laminate of the present invention can be obtained by setting the moisture content of the first porous layer to a desired value.
  • the hydrophilization treatment include chemical treatment with acid or alkali, corona treatment, plasma treatment and the like.
  • the second porous layer is not particularly limited as long as it exhibits the above-described moisture absorption characteristics.
  • the second porous layer has a structure in which a large number of micropores are connected inside and these micropores are connected to each other, and a gas or liquid can pass from one surface to the other surface. possible.
  • the second porous layer may be a layer that is provided on one side of the first porous layer as the outermost layer of the laminate and can adhere to the electrode when used as a separator.
  • the second porous layer may be composed of a plurality of layers.
  • the 2nd porous layer can illustrate the composition which contains at least one of a heat-resistant layer and a functional layer.
  • a heat resistant layer may be provided between the first porous layer and the functional layer (that is, the first porous layer / heat resistant layer / functional layer). It becomes a laminate in the order of).
  • a laminated body in the order of the first porous layer / functional layer / heat-resistant layer may be used.
  • the first porous layer is sandwiched between a functional layer and a heat-resistant layer (that is, heat-resistant layer / first porous layer / functional layer) may be employed.
  • the second porous layer is preferably composed of only a functional layer. This is to contribute to increasing the capacity of the battery.
  • the moisture content of the second porous layer can be adjusted by the raw materials constituting it, but can also be adjusted by hydrophilizing the second porous layer.
  • the laminate of the present invention can be obtained by setting the moisture content of the second porous layer to a desired value.
  • the hydrophilization treatment include chemical treatment with acid or alkali, corona treatment, plasma treatment and the like.
  • the functional layer constituting the second porous layer is not particularly limited as long as it exhibits the above-described moisture absorption characteristics.
  • a structure in which a skeleton having a diameter of 1 ⁇ m or less is connected in a three-dimensional network shape is used. It is preferable that it consists of resin which has.
  • Such a resin preferably contains, for example, a polyvinylidene fluoride-based resin (hereinafter sometimes simply referred to as “PVDF-based resin”).
  • PVDF-based resins homopolymers of vinylidene fluoride (that is, polyvinylidene fluoride); copolymers of vinylidene fluoride and other copolymerizable monomers (polyvinylidene fluoride copolymer); Can be mentioned.
  • the monomer copolymerizable with vinylidene fluoride include hexafluoropropylene, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, trichloroethylene, vinyl fluoride, and the like, and one kind or two or more kinds can be used.
  • the PVDF resin can be synthesized by emulsion polymerization or suspension polymerization.
  • the PVDF resin preferably contains 95 mol% or more (more preferably 98 mol% or more) of vinylidene fluoride as a structural unit.
  • 95 mol% or more of vinylidene fluoride is contained, it is easy to ensure mechanical strength and heat resistance that can withstand pressure and heating during battery production.
  • the functional layer contains two types of PVDF resins (the following first resin and second resin) having different hexafluoropropylene contents.
  • First resin A vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer or a vinylidene fluoride homopolymer (hexafluoropropylene content) having a hexafluoropropylene content of more than 0 mol% and not more than 1.5 mol% Is 0 mol%)
  • Second resin vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer having a hexafluoropropylene content of more than 1.5 mol%
  • the functional layer containing the two types of PVDF resins contains either one Compared with the functional layer that does not, the adhesion with the electrode is improved.
  • the functional layer containing the two types of PVDF-based resins has improved adhesion to the first porous layer and a peeling force between these layers as compared with a functional layer not containing any one of them.
  • the mixing ratio (mass ratio, first resin: second resin) of the first resin and the second resin is preferably 15:85 to 85:15.
  • the PVDF resin preferably has a weight average molecular weight of 300,000 to 3,000,000.
  • the weight average molecular weight is 300,000 or more, the mechanical properties that the second porous layer can withstand the adhesion treatment with the electrode can be secured, and sufficient adhesion can be obtained.
  • the weight average molecular weight is 3 million or less, the viscosity of the coating liquid at the time of coating molding does not become too high, and the moldability is excellent.
  • the weight average molecular weight is more preferably in the range of 300,000 to 2,000,000, still more preferably in the range of 500,000 to 1,500,000.
  • the fibril diameter of the PVDF resin is preferably 10 nm to 1000 nm from the viewpoint of cycle characteristics.
  • the functional layer may contain a resin other than the PVDF resin.
  • resins include styrene-butadiene copolymers; homopolymers or copolymers of vinyl nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile; polyethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide;
  • the functional layer may include a filler made of an inorganic material or an organic material.
  • a filler made of an inorganic material or an organic material.
  • the filler may be either an organic filler or an inorganic filler that is stable in a non-aqueous electrolyte and electrochemically stable.
  • organic filler examples include cross-linked polyacrylic acid, cross-linked polyacrylic ester, cross-linked polymethacrylic acid, cross-linked polymethacrylic acid ester, cross-linked polymethyl methacrylate, cross-linked polysilicon, cross-linked polystyrene, cross-linked polydivinylbenzene, and styrene-divinyl.
  • Cross-linked polymer fine particles such as benzene copolymer cross-linked product, polyimide, melamine resin, phenol resin, benzoguanamine-formaldehyde condensate; heat-resistant polymer fine particles such as polysulfone, polyacrylonitrile, polyaramid, polyacetal, thermoplastic polyimide It is done.
  • the resin (polymer) that constitutes the organic filler is a mixture of the molecular species exemplified above, a modified product, a derivative, or a copolymer (random copolymer, alternating copolymer, block copolymer, graft copolymer). It may be a crosslinked body.
  • the inorganic filler examples include metal hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, chromium hydroxide, zirconium hydroxide, nickel hydroxide, and boron hydroxide; metal oxides such as alumina and zirconia; Examples thereof include carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate; sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate; clay minerals such as calcium silicate and talc; From the viewpoint of imparting flame retardancy and charge removal effect, metal hydroxides are preferred.
  • metal hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, chromium hydroxide, zirconium hydroxide, nickel hydroxide, and boron hydroxide
  • metal oxides such as alumina and zirconia
  • carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate
  • sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate
  • clay minerals such as calcium silicate and
  • fillers may be used alone or in combination of two or more.
  • the volume average particle diameter of the filler is preferably 0.01 ⁇ m to 10 ⁇ m from the viewpoints of ensuring good adhesion and slipperiness and the moldability of the separator.
  • the lower limit is more preferably 0.1 ⁇ m or more, and the upper limit is more preferably 5 ⁇ m or less.
  • the particle shape of the filler is arbitrary and may be spherical, elliptical, plate-like, rod-like, or indefinite. From the viewpoint of preventing a short circuit of the battery, plate-like particles and non-aggregated primary particles are preferable.
  • the filler can improve slipperiness by forming fine irregularities on the surface of the functional layer.
  • the filler is a plate-like particle or a non-aggregated primary particle
  • the functional layer is formed by the filler.
  • the unevenness formed on the surface of the electrode becomes finer, and the adhesion to the electrode is better.
  • the proportion of the filler in the total amount of the PVDF resin and the filler is preferably 1% by mass to 30% by mass.
  • the content of the filler is 1% by mass or more, the effect of improving the slipperiness of the separator by forming fine irregularities on the surface of the functional layer is easily exhibited.
  • the filler content is more preferably 3% by mass or more.
  • the filler content is 30% by mass or less, the mechanical strength of the functional layer and the separator is maintained, for example, when the electrode and the separator are rolled and wound to produce an electrode body, the separator is cracked, etc. Is unlikely to occur.
  • the filler content is more preferably 20% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less.
  • the ratio of the filler to the total amount of the PVDF resin and filler is 1% by mass from the viewpoint of suppressing the occurrence of slitting and bending at the slit end face when the separator is slit, and mixing of slit waste.
  • it is preferably 3% by mass or more.
  • the average thickness of the functional layer is preferably 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m on one side of the first porous layer, more preferably 1 ⁇ m to 5 ⁇ m, from the viewpoint of ensuring adhesion with the electrode and high energy density. .
  • the functional layer preferably has a sufficiently porous structure from the viewpoint of ion permeability. Specifically, the porosity is preferably 30% to 60%.
  • the functional layer preferably has an average pore size of 20 nm to 100 nm.
  • the surface roughness of the functional layer is 10-point average roughness (Rz), preferably 0.8 ⁇ m to 8.0 ⁇ m, more preferably 0.9 ⁇ m to 6.0 ⁇ m, and still more preferably 1.0 ⁇ m to 3.0 ⁇ m.
  • the ten-point average roughness (Rz) is a value measured by a method according to JIS B 0601-1994 (or Rzjis of JIS Bz0601-2001). Specifically, Rz is a value measured using a ET4000 manufactured by Kosaka Laboratories under the conditions of a measurement length of 1.25 mm, a measurement speed of 0.1 mm / second, and a temperature and humidity of 25 ° C./50% RH. is there.
  • the dynamic friction coefficient of the functional layer is preferably 0.1 to 0.6, more preferably 0.1 to 0.4, and still more preferably 0.1 to 0.3.
  • the dynamic friction coefficient is a value measured by a method according to JIS K7125.
  • the dynamic friction coefficient in the present invention is a value measured using a surface property tester manufactured by Haydon.
  • the coating amount of the functional layer is preferably from the viewpoint of adhesiveness and ion permeability of the electrode is 0.5g / m 2 ⁇ 1.5g / m 2 on one side of the first porous layer.
  • the functional layer constituting the second porous layer may include resin fine particles.
  • the resin fine particles are preferably a resin having a structural unit derived from an ⁇ -olefin having 2 to 4 carbon atoms or a PVDF resin.
  • Such a functional layer may contain a binder resin in addition to the resin fine particles.
  • the binder resin has a property of binding resin fine particles, is insoluble in the battery electrolyte, and is a polymer that is electrochemically stable in the battery usage environment (that is, a binder resin). preferable.
  • the binder resin may be a water-soluble polymer or a water-insoluble polymer.
  • binder resin examples include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer and ethylene-tetrafluoroethylene copolymer.
  • Fluorine-containing rubber such as coal, styrene-butadiene copolymer and its hydride, methacrylic acid ester copolymer, acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, ethylene propylene rubber, polyvinyl acetate Rubbers such as, polyphenylene ether, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyetheramide Melting point or glass transition temperature of 180 ° C.
  • cellulose ethers examples include carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), carboxyethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, cyanethyl cellulose, oxyethyl cellulose, and the like.
  • the functional layer can be an aggregate layer of fine particles containing a resin having a structural unit derived from an ⁇ -olefin having 2 to 4 carbon atoms or a PVDF resin.
  • the functional layer further includes a filler containing at least one of an organic compound and an inorganic compound.
  • the filler content is 20% by mass to 80% by mass with respect to the total mass of the fine particles and the filler.
  • the volume of the fine particles and the volume of the filler The volume of the filler with respect to the total volume is 15% by volume to 90% by volume.
  • the content of fine particles per functional layer is 0.1 g / m 2 to 6.0 g / m 2 .
  • the filler those described above can be suitably exemplified.
  • the structure having such a functional layer makes it possible to secure excellent adhesion when the electrode and the separator are joined by hot pressing, and the separator has excellent ion permeability and handling properties.
  • the functional layer may be an aggregate layer of fine particles containing the fine particles as an aggregate.
  • examples of the “aggregate layer of fine particles” include the following configurations (i) and (ii).
  • the configuration (i) is a configuration in which fine particles are fixed to the first porous layer as primary particles, or is fixed to the first porous layer as an aggregate (secondary particle) of fine particles or fine particles and filler. It is the structure which was made.
  • a plurality of adjacent fine particles or a fine particle and a filler are integrally connected to form a layer, and at least a part of the fine particles in this layer is fixed to the surface of the first porous layer.
  • the entire layer structure is fixed (integrated) to the first porous layer.
  • the structure of the functional layer is not particularly limited as long as it has sufficient ion permeability. From the viewpoint of ion permeability, the functional layer preferably has a porous structure.
  • the porous functional layer is also referred to as an adhesive porous layer.
  • the fine particles maintain a particle shape in the functional layer.
  • holding the particle shape refers to a state where the particle interface of the fine particles can be identified when the nonaqueous secondary battery separator of the present invention is observed with a scanning electron microscope, for example. .
  • the average particle diameter of the fine particles is preferably 0.01 ⁇ m to 1 ⁇ m, more preferably 0.02 ⁇ m to 1 ⁇ m, and particularly preferably 0.05 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • the non-aqueous secondary battery separator is excellent in slipping and handling properties.
  • the average particle size of the fine particles is 1 ⁇ m or less, it is easy to make the functional layer uniformly thin.
  • the mass of the fine particles per functional layer is 0.1 g / m 2 to 6.0 g / m 2 , but is preferably in the range of 1.0 g / m 2 to 3.0 g / m 2 .
  • the mass of the fine particles per functional layer is 0.1 g / m 2 or more, the adhesion between the separator and the electrode is increased.
  • the mass of the fine particles per functional layer is 6.0 g / m 2 or less, ions can easily pass through the separator, and the load characteristics of the battery can be improved.
  • the functional layer is a layer that adheres to the electrode by pressure bonding or hot pressing in a state containing the electrolytic solution.
  • the resin fine particles are preferably a resin having a structural unit derived from an ⁇ -olefin having 2 to 4 carbon atoms.
  • a copolymer of ethylene and vinyl acetate is preferable.
  • the average particle diameter of the fine particles is preferably 0.01 ⁇ m to 1 ⁇ m, more preferably 0.02 ⁇ m to 1 ⁇ m, and particularly preferably 0.05 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • Examples of the ⁇ -olefin having 2 to 4 carbon atoms include ethylene, propylene, 1-butene and the like, and preferably ethylene.
  • the resin having a structural unit derived from an ⁇ -olefin having 2 to 4 carbon atoms may be a copolymer of these ⁇ -olefin having 2 to 4 carbon atoms and another monomer.
  • Other monomers include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl laurate, vinyl caproate, vinyl stearate, vinyl palmitate, vinyl versatate, etc .; methyl acrylate, ethyl acrylate, acrylic acid Acrylic acid ester having an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms such as propyl, butyl acrylate, hexyl acrylate, octyl acrylate, lauryl acrylate; ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate, methacryl Methacrylic acid esters having an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms such as octyl acid and lauryl methacrylate; acrylic acid, methacrylic acid, 2-acryloyloxyethyl succinate, 2-methacryloyloxyethyl succine Acid group-containing vinyl monomers such as carboxyethyl acrylate
  • the resin having a structural unit derived from an ⁇ -olefin having 2 to 4 carbon atoms is preferably a resin having an ⁇ -olefin having 2 to 4 carbon atoms and a structural unit derived from another monomer, more preferably.
  • the heat-resistant layer may be any layer that includes a heat-resistant material and has heat resistance at a high temperature at which shutdown occurs, and other configurations are not particularly limited.
  • the heat-resistant layer also has a structure in which a large number of micropores are formed in the inside and these micropores are connected, and a gas or liquid can pass from one surface to the other. preferable.
  • the second porous layer can have shape stability even at a high temperature.
  • the heat resistant material is a material that does not melt or pyrolyze at a temperature at which the first porous layer melts (for example, about 130 ° C. when the first porous layer is made of polyethylene). Define.
  • the heat resistant material examples include a heat resistant resin and a heat resistant resin composition containing a filler.
  • heat resistant resin examples include polyamide, polyimide, polyamideimide, polycarbonate, polyacetal, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, aromatic polyester, polyethersulfone, polyetherimide, and cellulose ether. These heat resistant resins can be used alone or in admixture of two or more.
  • polyamide, polyimide, polyamideimide, polyethersulfone, and polyetherimide are preferable, and polyamide, polyimide, and polyamideimide are more preferable in terms of further improving heat resistance.
  • nitrogen-containing aromatic polymers such as aromatic polyamide (para-oriented aromatic polyamide, meta-oriented aromatic polyamide), aromatic polyimide, aromatic polyamideimide, and particularly preferred is aromatic polyamide.
  • aromatic polyamide para-oriented aromatic polyamide (hereinafter also referred to as “para-aramid”).
  • Para-aramid is obtained by condensation polymerization of a para-oriented aromatic diamine and a para-oriented aromatic dicarboxylic acid halide, and the amide bond is in the para position of the aromatic ring or an oriented position equivalent thereto (for example, 4,4′- It consists essentially of repeating units bonded at opposite orientations, such as biphenylene, 1,5-naphthalene, 2,6-naphthalene, etc., oriented in the opposite direction coaxially or in parallel.
  • para-aramid examples include poly (paraphenylene terephthalamide), poly (parabenzamide), poly (4,4′-benzanilide terephthalamide), poly (paraphenylene-4,4′-biphenylenedicarboxylic amide), poly (Paraphenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide), poly (2-chloro-paraphenylene terephthalamide), paraphenylene terephthalamide / 2,6-dichloroparaphenylene terephthalamide copolymer, etc.
  • Para-aramid having a structure conforming to the orientation type may be mentioned.
  • the aromatic polyimide is preferably a wholly aromatic polyimide produced by condensation polymerization of an aromatic dianhydride and a diamine.
  • the dianhydride include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, and the like.
  • Anhydrides, 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride may be mentioned.
  • diamine examples include oxydianiline, paraphenylenediamine, benzophenonediamine, 3,3′-methylenedianiline, 3,3′-diaminobenzophenone, 3,3′-diaminodiphenylsulfone, 1,5′- Naphthalenediamine is mentioned.
  • aromatic polyamideimide those obtained from these condensation polymerizations using aromatic dicarboxylic acids and aromatic diisocyanates, those obtained from these condensation polymerizations using aromatic diacid anhydrides and aromatic diisocyanates, Can be mentioned.
  • aromatic dicarboxylic acid include isophthalic acid and terephthalic acid.
  • aromatic dianhydride include trimellitic anhydride.
  • aromatic diisocyanate include 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, orthotolylane diisocyanate, and m-xylene diisocyanate.
  • cellulose ethers examples include carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), carboxyethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, cyanethyl cellulose, oxyethyl cellulose, and the like.
  • CMC and HEC excellent in chemical and thermal stability are preferable, and CMC is more preferable.
  • an organic filler or an inorganic filler can be used as the filler.
  • the organic filler include styrene, vinyl ketone, acrylonitrile, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, and methyl acrylate, or a copolymer of two or more kinds, polytetrafluoroethylene, 4 fluorine.
  • Fluorinated resins such as fluorinated ethylene-6propylene copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, polyvinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride resin), melamine resin, urea resin, polyethylene, polypropylene, polymethacrylate And the like.
  • Inorganic fillers include calcium carbonate, talc, clay, kaolin, silica, hydrotalcite, diatomaceous earth, magnesium carbonate, barium carbonate, calcium sulfate, magnesium sulfate, barium sulfate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium oxide, oxidation Examples thereof include fine particles composed of magnesium, titanium oxide, alumina (for example, ⁇ -alumina), mica, zeolite, glass and the like.
  • filler a substance similar to the filler, such as a hydrate of the filler, may be used.
  • These fillers can be used alone or in admixture of two or more.
  • inorganic oxide fillers are preferable, and ⁇ -alumina is more preferable in terms of further improving chemical stability and shape stability at high temperatures.
  • a filler is a thing which can form a hole of a grade sufficient to ensure the ion permeability in a 2nd porous layer.
  • the weight ratio of the filler can be 20 to 99% by weight, preferably 30 to 99% by weight, more preferably 40 to 99% by weight, based on the total 100% by weight of the heat resistant resin and the filler.
  • the amount is preferably 50 to 99% by weight, more preferably 60 to 99% by weight.
  • the heat-resistant layer may contain components other than the heat-resistant material as long as the function of the heat-resistant layer is not impaired.
  • components include a dispersant, a plasticizer, and a pH adjuster.
  • the thickness of the heat-resistant layer can be 1 to 25 ⁇ m or less, preferably 5 to 20 ⁇ m or less.
  • the thickness is 1 ⁇ m or more, when the battery generates heat due to an accident or the like, the thermal contraction of the first porous layer can be suppressed, and the possibility that the separator contracts can be avoided.
  • the thickness is 25 ⁇ m or less, it is possible to avoid a possibility that the thickness of the second porous layer is not too thick and the battery capacity is reduced.
  • the laminate of the present invention can be used as a separator (for example, a separator for a nonaqueous secondary battery).
  • a separator for example, a separator for a nonaqueous secondary battery.
  • Such a separator preferably has a total film thickness of 5 ⁇ m to 35 ⁇ m, and more preferably 10 ⁇ m to 20 ⁇ m, from the viewpoint of mechanical strength and energy density when used as a battery.
  • the porosity of the separator is preferably 30% to 60% from the viewpoints of adhesion to electrodes, handling properties, mechanical strength, and ion permeability.
  • the separator Gurley value (JIS P8117) is preferably 50 seconds / 100 cc to 800 seconds / 100 cc in terms of a good balance between mechanical strength and membrane resistance. From the viewpoint of ion permeability, the separator has a difference between the Gurley value of the first porous layer and the Gurley value of the separator provided with the second porous layer on the first porous layer is 300 seconds / 100 cc or less. Is preferably 150 seconds / 100 cc or less, and more preferably 100 seconds / 100 cc or less.
  • the curvature of the separator is preferably 1.5 to 2.5 from the viewpoint of ion permeability.
  • Membrane resistance of the separator in view of the load characteristics of the battery, it is preferable that 1ohm ⁇ cm 2 ⁇ 10ohm ⁇ cm 2.
  • the membrane resistance is a resistance value when the separator is impregnated with an electrolytic solution, and is measured by an alternating current method.
  • the above numerical values are values measured at 20 ° C. using 1 M LiBF 4 -propylene carbonate / ethylene carbonate (mass ratio 1/1) as the electrolytic solution.
  • the thermal shrinkage rate at 105 ° C. of the separator is preferably 10% or less in both the MD direction and the TD direction. When the thermal contraction rate is within this range, the shape stability of the separator and the shutdown characteristics are balanced. More preferably, it is 5% or less.
  • a coating liquid containing the PVDF resin is applied on the first porous layer (base material) to form a coating layer. Then, by solidifying the PVDF resin of the coating layer, it can be manufactured by a method in which the second porous layer is integrally formed on the first porous layer.
  • the second porous layer containing PVDF resin can be formed by, for example, the following wet coating method.
  • a PVDF resin may be dissolved in a solvent, and a filler may be dispersed therein to prepare a coating solution.
  • This coating liquid is applied to the first porous layer, and then immersed in an appropriate coagulating liquid to solidify the PVDF resin while inducing phase separation.
  • a layer having a porous structure containing PVDF-based resin is formed on the first porous layer. Thereafter, washing and drying are performed to remove the coagulating liquid from the porous structure layer.
  • Method 1 A solution in which a PVDF resin is dissolved in a solvent is prepared. (B) The solution is applied to the first porous layer to form a coating film. (C) The PVDF resin is deposited from the coating film by means such as immersing the wet coating film in a solvent that does not dissolve the PVDF resin. (D) If necessary, the coating film on which the wet PVDF resin is deposited is further immersed and washed in a solvent that does not dissolve the PVDF resin. (E) The coated film on which the wet PVDF resin is deposited is dried.
  • Method 2 (Method 2) (A) If necessary, a coating film in which a PVDF resin is dispersed in an aqueous solution in which a binder resin is dissolved in water is prepared. At this time, the PVDF resin may be fine particles. (B) A coating liquid is applied to the first porous layer to form a coating film. (C) Dry and remove water.
  • the second porous layer produced by such a method usually has a structure in which skeletons having a diameter of 1 ⁇ m or less are connected in a three-dimensional network. It can be confirmed by observing the surface of the second porous layer with a scanning electron microscope that a skeleton having a diameter of 1 ⁇ m or less is connected in a three-dimensional network.
  • Solvents used to prepare the coating liquid for dissolving the PVDF resin include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylacetamide, dimethylformamide, dimethylformamide and the like.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • a polar amide solvent is preferably used.
  • phase separation agent that induces phase separation into a good solvent.
  • the phase separation agent include water, methanol, ethanol, propyl alcohol, and butyl alcohol.
  • a hydrophilic phase separation agent having a boiling point exceeding 150 ° C. such as tripropylene glycol and ethylene glycol with a good solvent. Since the first porous layer made of polyolefin resin melts and deforms at 80 ° C. to 150 ° C., the laminate according to the present invention cannot be dried at a temperature exceeding 150 ° C. Therefore, a hydrophilic phase separation agent having a boiling point exceeding 150 ° C. tends to remain in the laminate and tends to increase the water content in an atmosphere with a dew point of 20 ° C.
  • the phase separation agent is preferably added in a range that can ensure a viscosity suitable for coating.
  • the solvent is preferably a mixed solvent containing 60% by mass or more of a good solvent and 5% to 40% by mass of a phase separation agent from the viewpoint of forming a good porous structure.
  • the coating liquid preferably contains a PVDF resin at a concentration of 3% by mass to 10% by mass.
  • the proportion of the filler in the total amount of the PVDF resin and the filler is 1% by mass to 30% by mass. %, Preferably 3% by mass to 28% by mass.
  • the coagulating liquid (a solvent that does not dissolve the PVDF resin) is generally composed of a good solvent used for preparing the coating liquid, a phase separation agent, and water.
  • the mixing ratio of the good solvent and the phase separation agent is adjusted to the mixing ratio of the mixed solvent used for dissolving the PVDF resin.
  • the concentration of water is preferably 40% by mass to 90% by mass from the viewpoint of formation of a porous structure and productivity.
  • the coagulating liquid does not contain a hydrophilic phase separation agent having a boiling point exceeding 150 ° C.
  • the coating liquid may be applied to the first porous layer by a conventional coating method such as a Meyer bar, a die coater, a reverse roll coater, or a gravure coater.
  • the second porous layer can be produced by a dry coating method other than the wet coating method described above.
  • the dry coating method is a method in which a coating liquid containing a PVDF resin, a filler, and a solvent is applied to the first porous layer, and the coating layer is dried to volatilize and remove the solvent. It is a method of obtaining a layer.
  • the dry coating method tends to make the coating layer denser than the wet coating method, and the good solvent of the coating solution tends to remain in the second porous material, so that a good porous structure can be obtained.
  • the wet coating method is preferred.
  • a mixed solvent of a good solvent and a poor solvent having a higher boiling point than the good solvent may be used as a solvent for dissolving the PVDF resin to form a porous structure. From the viewpoint of suppressing curling, it is not preferable to use such a mixed solvent.
  • the good solvent evaporates first, and the poor solvent remains, so that the pores of the porous layer are formed. That is, the trace of evaporation of the poor solvent becomes pores, but when the second porous layer is formed by such a method, the size of the pores tends to increase. Specifically, the area of the opening portion of the macropores of 0.5 ⁇ m 2 or more on the surface of the second porous layer tends to exceed 30%.
  • the first porous layer and the second porous layer When the size of the pores increases and the area of the macropores of 0.5 ⁇ m 2 or more on the surface of the second porous layer exceeds 30%, the first porous layer and the second porous layer The pore size of the second porous layer at the interface with the layer also increases, and the adhesion point between the first porous layer and the second porous layer becomes rough. As a result, the shrinkage stress of the first porous layer accompanying the change in humidity cannot be suppressed by the second porous layer, and the laminate curls.
  • the separator can also be manufactured by a method in which the second porous layer is produced as an independent sheet, and this second porous layer is superimposed on the first porous layer and combined by thermocompression bonding or an adhesive.
  • a method for producing the second porous layer as an independent sheet a coating liquid containing a PVDF resin and a filler is applied onto a release sheet, and the above-described wet coating method or dry coating method is applied. And a method of peeling the second porous layer from the release sheet.
  • the second porous layer is a heat-resistant layer
  • a method of separately preparing and bonding the first porous layer and the second porous layer, a coating containing the components of the second porous layer and the medium examples include a method of preparing a working liquid, applying the solution onto the first porous layer, and removing the medium. The latter method is simple and preferable.
  • the medium is a solvent or a dispersion medium, and any medium that can uniformly or stably dissolve or disperse the components of the second porous layer may be used.
  • the medium include water, alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol, acetone, toluene, xylene, hexane, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide and the like.
  • the medium may be used alone or in combination as long as it is compatible.
  • the medium is preferably 80% by weight or more, more preferably water alone.
  • the coating method for applying the coating liquid to the first porous layer is not particularly limited as long as it is a method that allows uniform wet coating, and a conventionally known method can be employed.
  • the coating method include a capillary coating method, a spin coating method, a slit die coating method, a spray coating method, a roll coating method, a screen printing method, a flexographic printing method, a bar coater method, a gravure coater method, and a die coater method.
  • the thickness of the second porous layer is controlled by adjusting the coating amount of the coating liquid, the concentration of the polymer in the coating liquid, and, when the coating liquid contains fine particles, the ratio of the fine particles to the polymer. can do.
  • the application of the coating liquid to the first porous layer and the removal of the medium from the coating liquid applied to the first porous layer are continuously performed while conveying the first porous layer. Is called.
  • the method for obtaining the coating liquid is not particularly limited as long as it is a method capable of obtaining a homogeneous coating liquid.
  • the coating liquid contains other components, particularly fillers, in addition to the polymer other than polyolefin, methods such as a mechanical stirring method, an ultrasonic dispersion method, a high-pressure dispersion method, and a media dispersion method are preferable and more uniform.
  • the high-pressure dispersion method is more preferable in that it can be easily dispersed in the solution.
  • the mixing order at that time may be mixed by adding other components such as polymer and filler to the medium at once, or added to the medium in any order. These may be mixed, or may be arbitrarily mixed after being dissolved or dispersed in the medium.
  • the medium of the coating liquid contains water
  • a hydrophilic treatment By subjecting the first porous layer to a hydrophilic treatment, applicability is further improved, and a more homogeneous second porous layer can be obtained.
  • This hydrophilization treatment is particularly effective when the concentration of water in the medium is high.
  • hydrophilic treatment examples include chemical treatment with acid or alkali, corona treatment, plasma treatment and the like.
  • the modification of polyolefin by corona discharge is limited only to the vicinity of the surface of the first porous layer, and changes the properties inside the first porous layer.
  • the corona treatment is preferable from the viewpoint that high applicability can be ensured.
  • the removal of the medium from the coating liquid applied on the first porous layer is preferable because it is easy to dry.
  • the drying method include natural drying, air drying, heat drying, reduced pressure drying, and the like, and heat drying is preferable.
  • the drying temperature is preferably 30 to 80 ° C., more preferably 50 to 80 ° C. If it is 30 degreeC or more, sufficient drying speed will be obtained, and if it is 80 degrees C or less, the lamination
  • the separator manufacturing method includes a coating step of coating an aqueous dispersion containing fine particles containing a PVDF-based resin and a filler containing at least one of an organic compound and an inorganic compound on one side or both sides of the first porous layer; And a drying step of drying the coated aqueous dispersion to produce a separator.
  • the separator for non-aqueous secondary batteries of this invention can be manufactured by evaporating the solvent of aqueous dispersion. Therefore, equipment for handling an organic solvent such as acetone, which is generally used for manufacturing the separator, is not necessary, and the manufacturing cost of the separator can be reduced. Therefore, the separator can be manufactured with high productivity.
  • the coating step fine particles containing PVDF resin and a filler containing at least one of an organic compound and an inorganic compound are contained, and the content of the filler is 20% by mass with respect to the total mass of the fine particles and the filler.
  • the aqueous dispersion is first prepared by dispersing, suspending, or emulsifying fine particles containing a PVDF resin and a filler containing at least one of an organic compound and an inorganic compound in a solid state, respectively.
  • the obtained aqueous dispersion serves as a coating liquid for coating the first porous layer.
  • the aqueous dispersion may be an emulsion or a suspension.
  • a solvent for the aqueous dispersion at least water is used, and a solvent other than water may be added.
  • the solvent other than water is not particularly limited as long as it is a solvent that does not dissolve the PVDF resin and filler and can be dispersed, suspended or emulsified in a solid state.
  • examples thereof include alcohols such as methanol, ethanol and 2-propanol, and organic solvents such as acetone, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylformamide and dimethylformamide.
  • the aqueous emulsion is obtained by emulsifying fine particles and a filler containing PVDF resin in water or a mixed solution of water and the above organic solvent.
  • water or a water-based emulsion in which fine particles containing PVDF-based resin and filler are used in a mixed solution of water and alcohol.
  • composition of the aqueous dispersion only needs to contain water, fine particles, and filler, and the content of the filler is 20% by mass to 80% by mass with respect to the total mass of the fine particles and filler.
  • volume of the filler with respect to the total volume of the volume of the fine particles and the volume of the filler is preferably 15% by volume or more and 90% by volume or less.
  • a known thickener may be further contained within a range in which an appropriate viscosity can be secured for coating, and a known surfactant may be used to improve the dispersibility of fine particles and filler in the aqueous dispersion. May be contained.
  • the content of the fine particles containing the PVDF resin in the aqueous dispersion is preferably 1% by mass to 50% by mass with respect to the total mass of the aqueous dispersion.
  • the aqueous dispersion to the first porous layer for example, conventional coating such as Meyer bar, die coater, reverse roll coater, gravure coater, micro gravure coater, spray coat, etc. It is possible to apply a scheme.
  • the aqueous dispersion may be coated on each side and dried. From the viewpoint of productivity, it is preferable to apply the aqueous dispersion to the first porous layer simultaneously on both sides and dry the aqueous dispersion. [Drying process] In the drying step, the aqueous dispersion coated on the first porous layer in the coating step is dried.
  • the fine particles containing the PVDF-based resin in the functional layer obtained through the drying step maintain the particle shape.
  • the PVDF resin fine particles function as a binder, and the entire functional layer is integrally formed on the first porous layer such as a polyolefin microporous film.
  • the non-aqueous secondary battery according to the present invention is a non-aqueous secondary battery that obtains an electromotive force by doping or dedoping lithium, as long as it includes a positive electrode, a negative electrode, and the separator described above.
  • the configuration of is not particularly limited.
  • the non-aqueous secondary battery has a structure in which a battery element in which a negative electrode and a positive electrode are opposed to each other with the above-described separator interposed therebetween is impregnated with an electrolytic solution.
  • the non-aqueous secondary battery is suitable for a non-aqueous electrolyte secondary battery, particularly a lithium ion secondary battery.
  • the dope means occlusion, support, adsorption, or insertion, and means a phenomenon in which lithium ions enter the active material of an electrode such as a positive electrode. Since the non-aqueous secondary battery manufactured using the separator described above is excellent in the handling property of the separator, the manufacturing yield is high.
  • the positive electrode may have a structure in which an active material layer containing a positive electrode active material and a binder resin is formed on a current collector.
  • the active material layer may further contain a conductive additive.
  • Examples of the positive electrode active material include lithium-containing transition metal oxides. Specifically, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 1/2 Ni 1/2 O 2 , LiCo 1/3 Mn 1/3 Ni 1 / 3 O 2, LiMn 2 O 4 , LiFePO 4, LiCo 1/2 Ni 1/2 O 2, LiAl 1/4 Ni 3/4 O 2 and the like.
  • binder resin examples include PVDF resin.
  • conductive aid examples include carbon materials such as acetylene black, ketjen black, and graphite powder.
  • Examples of the current collector include aluminum foil, titanium foil, and stainless steel foil having a thickness of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the negative electrode may have a structure in which an active material layer containing a negative electrode active material and a binder resin is formed on a current collector.
  • the active material layer may further contain a conductive additive.
  • the negative electrode active material include materials that can occlude lithium electrochemically, and specific examples include carbon materials; alloys of silicon, tin, aluminum, and the like with lithium.
  • binder resin examples include PVDF resin and styrene-butadiene rubber.
  • the separator of the present invention can ensure sufficient adhesion to the negative electrode even when styrene-butadiene rubber is used as the negative electrode binder.
  • the conductive aid include carbon materials such as acetylene black, ketjen black, and graphite powder.
  • the current collector examples include copper foil, nickel foil, stainless steel foil, etc. having a thickness of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m. Moreover, it may replace with said negative electrode and may use metal lithium foil as a negative electrode.
  • the electrolytic solution is a solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent.
  • the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4, and the like.
  • non-aqueous solvents examples include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, and difluoroethylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and fluorine-substituted products thereof; ⁇ -butyrolactone , Cyclic esters such as ⁇ -valerolactone, and the like. These may be used alone or in combination.
  • cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, and difluoroethylene carbonate
  • chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and fluorine-substituted products thereof
  • ⁇ -butyrolactone Cyclic esters such as ⁇ -valerolactone, and the like.
  • a solution in which a cyclic carbonate and a chain carbonate are mixed at a mass ratio (cyclic carbonate / chain carbonate) of 20/80 to 40/60 and a lithium salt is dissolved in an amount of 0.5 M to 1.5 M is preferable. is there.
  • Examples of exterior materials include metal cans and aluminum laminate film packs.
  • the battery has a square shape, a cylindrical shape, a coin shape, and the like.
  • the non-aqueous secondary battery is, for example, impregnated with an electrolyte in a laminate in which the separator described above is disposed between a positive electrode and a negative electrode, and accommodated in an exterior material (for example, an aluminum laminate film pack). It can be manufactured by pressing the laminate from above.
  • the separator can be adhered by overlapping with an electrode. Therefore, although the press is not an essential step in battery production, it is preferable to perform the press in order to improve the adhesion between the electrode and the separator. Furthermore, in order to improve the adhesion between the electrode and the separator, the press is preferably a press while heating (hot press).
  • the method of disposing the separator between the positive electrode and the negative electrode may be a method of stacking at least one layer of the positive electrode, the separator, and the negative electrode in this order (so-called stack method).
  • stack method a method of stacking at least one layer of the positive electrode, the separator, and the negative electrode in this order.
  • the positive electrode, the separator, the negative electrode, and the separator are stacked in this order.
  • a method of rolling in the vertical direction may be used.
  • a separator for a non-aqueous secondary battery according to the present invention is disposed between a positive electrode and a negative electrode in a non-aqueous secondary battery, and is a film-like porous base material mainly composed of polyolefin, and at least a porous base material And a porous layer laminated on one surface.
  • a heat-resistant layer made of a heat-resistant resin may be laminated on the non-aqueous secondary battery separator in addition to the porous layer.
  • the heat resistant layer is preferably a layer containing an aromatic polyamide.
  • porous substrate and the porous layer constituting the separator for a non-aqueous secondary battery according to the present invention will be described.
  • the porous substrate may be a porous and membrane-shaped substrate (polyolefin-based porous substrate) mainly composed of polyolefin, and is preferably a microporous film. That is, the porous substrate is a porous film mainly composed of polyolefin having a structure having pores connected to the inside thereof and allowing gas or liquid to pass from one surface to the other surface. It is preferable. Moreover, when the battery generates heat, it is melted to make the non-aqueous secondary battery separator non-porous, thereby giving a shutdown function to the non-aqueous secondary battery separator.
  • the porous substrate may be composed of one layer or may be formed from a plurality of layers.
  • the volume-based porosity (D) of the porous substrate is 0 so that the retention amount of the electrolytic solution can be increased and the function of reliably preventing (shutdown) the flow of excessive current at a lower temperature can be obtained.
  • 0.2 to 0.8 (20 to 80% by volume) is preferable, and 0.3 to 0.75 (30 to 75% by volume) is more preferable.
  • the pore diameter of the pores of the porous substrate is such that when used as a separator, sufficient ion permeability can be obtained, and entry of particles into the positive electrode and negative electrode can be prevented. It is preferably 3 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or less.
  • the average pore diameter of the pores of the porous substrate (hereinafter also referred to as the average pore diameter (C)) and the porosity (D) of the porous substrate are (C) / (D) ⁇ 0.13 It is preferable that the relationship of (C) / (D) ⁇ 0.10 is satisfied.
  • the average pore diameter (C) of the polycrystalline base material is a value indicating the average pore diameter of the porous base material in ⁇ m
  • the porosity (D) is The ratio of the volume (F) occupied by the voids in the actual porous substrate, based on the volume (E) of the film when it is assumed that there are no voids in the porous substrate ((E) / (F)).
  • the average pore diameter (C) of the porous substrate is measured using a palm porometer (model: CFP-1500A) manufactured by PMI.
  • GalWick trade name manufactured by PMI is used as a test solution, and the curves described in the following (i) and (ii) in the porous substrate are measured.
  • (I) Pressure-flow rate curve immersed in the test solution (ii) Pressure P value at the intersection of the pressure-flow rate curves (i) and (ii) which are half the flow rate measured in the dry state
  • the average pore diameter (C) of the porous substrate is calculated using the following formula (1).
  • C 4 cos ⁇ r / P (1)
  • C average pore diameter ( ⁇ m)
  • r surface tension (N / m) of the test liquid
  • P pressure at the intersection point (Pa) shown above
  • contact angle between the laminate and the test liquid (°).
  • the porosity (D) of the porous substrate is measured by the following method.
  • the porous substrate is cut into a square having a length of 10 cm and the weight: W (g) and thickness: E (cm) of the cut piece are measured.
  • W (g) and thickness: E (cm) of the cut piece are measured.
  • E thickness
  • the porosity (D ) Is calculated.
  • Porosity (D) 1 ⁇ ⁇ (W / ⁇ ) ⁇ / (10 ⁇ 10 ⁇ E) (2)
  • a method for controlling the average pore diameter (C) of the porous substrate for example, when the pore diameter is reduced, a dispersion state of a pore-opening agent or a phase separation agent such as an inorganic filler at the time of forming the porous substrate And the like, a method of refining the particle size of the inorganic filler pore opening agent, a method of stretching in a state containing a phase separation agent, and a method of stretching at a low draw ratio.
  • a method for controlling the porosity (D) of the porous substrate for example, when obtaining a porous substrate having a high porosity, a pore-opening agent or a phase separation agent such as an inorganic filler for a resin such as polyolefin Examples thereof include a method of increasing the amount of, a method of stretching after removing the phase separation agent, and a method of stretching at a high stretching ratio.
  • the average pore diameter (C) of the porous base material / the porosity (D) of the porous base material described above is the electrolysis of the separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing the porous base material into the polyolefin base material. This is considered to be one of the governing factors for the ease of liquid penetration.
  • a decrease in the value of (C) / (D) means that the average pore diameter (C) of the porous substrate decreases and / or the porosity (D) of the porous substrate increases.
  • the capillary force estimated to be a driving force for introducing the electrolyte into the pores inside the polyolefin substrate increases.
  • production of the dendrite (dendritic crystal) by a lithium metal can be suppressed because an average pore diameter (C) is small.
  • the nonaqueous electrolyte secondary battery including the porous substrate is used.
  • the ease of penetration of the electrolyte into the polyolefin substrate of the separator for the battery can be increased to a size sufficient to be actually used as a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • the porous base material which concerns on this invention has a pore, the average pore diameter (C) of a porous film becomes a value larger than zero. Therefore, the value of (C) / (D) described above is also larger than zero.
  • the proportion of the polyolefin component in the porous substrate is required to be 50% by volume or more of the entire porous substrate, preferably 90% by volume or more, and more preferably 95% by volume or more.
  • the polyolefin component of the porous substrate preferably contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 5 ⁇ 10 5 to 15 ⁇ 10 6 .
  • the inclusion of a polyolefin component having a weight average molecular weight of 1 million or more as the polyolefin component of the porous substrate is preferable because the strength of the entire porous substrate and the separator for the nonaqueous secondary battery is increased.
  • the polyolefin examples include a high molecular weight homopolymer or copolymer obtained by polymerizing ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene and the like.
  • the porous substrate may be a layer containing these polyolefins alone and / or a layer containing two or more of these polyolefins.
  • high molecular weight polyethylene mainly composed of ethylene is preferable.
  • a porous base material does not prevent containing components other than polyolefin in the range which does not impair the function of the said layer.
  • the air permeability of the porous substrate is usually in the range of 30 to 500 seconds / 100 cc as a Gurley value, and preferably in the range of 50 to 300 seconds / 100 cc.
  • the porous substrate has an air permeability in the above range, sufficient ion permeability can be obtained when used as a separator.
  • the film thickness of the porous substrate is appropriately determined in consideration of the number of laminated nonaqueous secondary battery separators. Particularly when the porous layer is formed on one side (or both sides) of the porous substrate, the thickness of the porous substrate is preferably 4 to 40 ⁇ m, more preferably 7 to 30 ⁇ m.
  • the basis weight of the porous substrate can increase the strength, film thickness, handling properties and weight of the laminate, and further increase the weight energy density and volume energy density of the battery when used as a separator for a non-aqueous secondary battery. In general, it is 4 to 20 g / m 2 , preferably 5 to 12 g / m 2 .
  • Examples of such a porous substrate include a porous polyolefin layer disclosed in JP2013-14017A, a polyolefin porous membrane disclosed in JP2012-54229A, and a polyolefin substrate porous disclosed in JP2012-0405580A.
  • a film etc. can be used suitably.
  • a well-known method can be used also about the manufacturing method of a porous base material, and it is not specifically limited.
  • a plasticizer is added to a thermoplastic resin to form a film, and then the plasticizer is removed with an appropriate solvent.
  • the porous base material is formed from a polyolefin resin containing ultra-high molecular weight polyethylene and a low molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight of 10,000 or less, from the viewpoint of production cost, the following is shown. It is preferable to manufacture by such a method.
  • a polyolefin resin composition obtained by kneading 100 parts by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene, 5 to 200 parts by weight of a low molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight of 10,000 or less, and 100 to 400 parts by weight of an inorganic filler such as calcium carbonate.
  • step (3) step of molding a sheet using the polyolefin resin composition (3) step of removing inorganic filler from the sheet obtained in step (2) (4)
  • step (3) step of molding a sheet using the polyolefin resin composition (3) step of removing inorganic filler from the sheet obtained in step (2) (4)
  • porous substrate a commercial product having the above-described characteristics may be used.
  • the porous layer according to the present invention includes a polyvinylidene fluoride resin (PVDF resin).
  • PVDF resin polyvinylidene fluoride resin
  • the porous layer has a structure in which a large number of pores are formed inside and these pores are connected to each other, and can be a layer in which gas or liquid can pass from one surface to the other surface.
  • the porous layer is provided as an outermost layer of the separator on one surface of the porous substrate, and becomes a layer that can be bonded to the electrode.
  • the present inventors have determined that the porous layer was mixed with LiPF 6 having a concentration of 1.0 mol / liter in a mixed solvent having a volume ratio of ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate of 50:20:30.
  • the volume of the porous layer here, the resin that has absorbed the electrolyte solution contained in 1 m 2 of the porous layer is 0.05 to 5.00 cm 3 .
  • the average pore diameter (C) and the porosity (D) are included per 1 square meter of the porous substrate satisfying the relationship of (C) / (D) ⁇ 0.13 and the porous layer after immersion in the electrolytic solution.
  • a porous layer having a volume of the resin that has absorbed the electrolyte of 0.05 to 5.00 cm 3 it is possible to suppress deterioration in cycle characteristics while ensuring adhesion with the electrode. I found it.
  • the average pore diameter (C) of the porous substrate and the porosity (D) satisfy the relationship of (C) / (D) ⁇ 0.13, and the volume included per square meter of the porous layer after immersion in the electrolyte is 0.05 to 5.00 cm 3 Satisfying both of them can suppress deterioration in cycle characteristics while ensuring adhesion with the electrode.
  • the average pore diameter (C) and the porosity (D) are included per 1 square meter of the porous substrate that satisfies the relationship of (C) / (D) ⁇ 0.13 and the porous layer after immersion in the electrolyte solution
  • a porous layer having a volume of the resin that has absorbed the electrolyte of 0.05 to 5.00 cm 3 it is possible to further suppress the formation of dendrites and improve the shutdown characteristics.
  • the gel constituting the porous layer becomes too soft, and it becomes difficult to suppress the formation of dendrites.
  • the resin (gel) that absorbs the electrolytic solution that constitutes the porous layer maintains an appropriate hardness, the pores of the porous substrate satisfying the relationship of (C) / (D) ⁇ 0.13.
  • the gel is difficult to enter. Thereby, the fall of the shutdown characteristic by the said gel entering into the pore of a porous base material can be prevented. That is, the shutdown characteristics can be improved.
  • an electrolyte solution in which LiPF 6 having a concentration of 1.0 mol / liter is dissolved in a mixed solvent having a volume ratio of ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate and ethylene carbonate of 50:20:30 is a non-aqueous secondary battery. It is an example of the electrolyte solution used. Therefore, the porous layer immersed in the electrolytic solution at 25 ° C. for 24 hours represents the porous layer in a state of being incorporated in the non-aqueous secondary battery.
  • the resin that has absorbed the electrolytic solution indicates a state in which the resin constituting the porous layer is swollen by the electrolytic solution, that is, a gelled state.
  • volume (volume basis weight) of the resin that absorbed the electrolyte contained per square meter of the porous layer was measured and calculated as follows.
  • volume swelling degree (W1 / ⁇ 1 + W2 ′ / ⁇ 2) / (W1 / ⁇ 1)
  • ⁇ 1 is the specific gravity of the PVDF resin at 25 ° C.
  • ⁇ 2 is LiPF 6 at a concentration of 1.0 mol / liter at 25 ° C.
  • the volume ratio of ethylmethyl carbonate, diethyl carbonate and ethylene carbonate is 50:20:
  • the specific gravity of the electrolytic solution dissolved in 30 mixed solvents is shown.
  • volume basis weight of the porous layer after the electrolyte solution swelling that is, per square meter of the porous layer
  • Vw volume (Vw) of the resin that has absorbed the electrolytic solution contained in the electrolyte
  • the volume of the absorbed resin electrolyte 0.05 cm 3 or more it contained in the porous layer per square meter after immersion in the electrolytic solution, by setting the volume of the absorbed resin electrolyte 0.05 cm 3 or more, to ensure the adhesion between the porous layer and the electrode it can. That is, when the volume of the resin that has absorbed the electrolyte solution per square meter of the porous layer is less than 0.05 cm 3 , the amount of the gelled resin is small and it is difficult to maintain the adhesion with the electrode. Adhesiveness with an electrode is securable by setting it as 0.05 cm ⁇ 3 > or more.
  • the volume of the resin that has absorbed the electrolyte solution per square meter of the porous layer is more preferably 0.25 cm 3 or more.
  • the volume characteristic of the resin which absorbed electrolyte solution per 1 square meter of porous layers shall be 5.00 cm ⁇ 3 > or less, and the cycling characteristics of the non-aqueous secondary battery in which the said porous layer was incorporated. Can be improved. That is, when the volume of the resin that has absorbed the electrolyte solution per square meter of the porous layer is larger than 5.00 cm 3 , the permeation resistance of ions in the gelled porous layer is increased. However, by setting it as 5.00 cm ⁇ 3 > or less, the fall of the moving speed of the ion in a gelatinized porous layer can be suppressed, and the increase in charging time can be suppressed. As a result, when the porous layer is incorporated in a nonaqueous secondary battery, oxidative decomposition of the electrolyte solution on the positive electrode side and metal deposition on the negative electrode side can be suppressed, and cycle characteristics can be improved.
  • the volume of the resin that has absorbed the electrolytic solution contained per square meter of the porous layer is 1.50 cm 3 or less.
  • the porosity after being immersed in the electrolytic solution at 25 ° C. for 24 hours is preferably 0.5 to 55.0%.
  • the porosity of the porous layer after being immersed in the electrolytic solution for 24 hours is 0.005 (0.5% by volume) or more
  • the porous layer is incorporated into a nonaqueous secondary battery, the void portion Therefore, even if the electrolyte is locally depleted, the electrolyte present in the nearby gap is supplied to the location. As a result, it is possible to prevent the electrolyte solution from being depleted, and to suppress deterioration in cycle characteristics.
  • the porosity of the porous layer after being immersed in the electrolytic solution for 24 hours 0.55 (55% by volume) or less, the strength of the gelled porous layer can be maintained and the nonaqueous secondary battery can be maintained. Since the area of the gelled porous layer that comes into contact with the electrode can be ensured when incorporated into the electrode, it is possible to prevent a decrease in adhesion with the electrode. This can prevent a decrease in capacity due to an increase in the distance between the positive electrode and the negative electrode during the charge / discharge cycle.
  • the average pore diameter after being immersed in the electrolytic solution at 25 ° C. for 24 hours is 0.8 to 95.0 nm.
  • the average pore diameter after being immersed in the electrolytic solution for 24 hours can be measured by a scanning probe microscope (SPM).
  • an inorganic solid material may be generated due to slightly mixed water.
  • an inorganic solid matter closes the pores in the porous layer, the capacity of the battery is reduced.
  • the average pore diameter of the porous layer after being immersed in the electrolytic solution for 24 hours is set to 0.8 nm or more, the probability that such an inorganic solid matter clogs the pores can be reduced, and the capacity of the battery The decrease can be suppressed.
  • the average pore diameter of the porous layer after being immersed in the electrolytic solution for 24 hours is set to 95.0 nm or less, the strength of the gelled porous layer can be maintained, and when the porous layer is incorporated in a non-aqueous secondary battery.
  • the area of the gelatinized porous layer which contacts with an electrode can be ensured, adhesiveness with an electrode can be maintained. This can prevent a decrease in capacity due to an increase in the distance between the positive electrode and the negative electrode during the charge / discharge cycle.
  • the resin constituting the porous layer contains a polyvinylidene fluoride resin, and is preferably made of a resin having a structure in which a skeleton having a diameter of 1 ⁇ m or less is connected in a three-dimensional network.
  • polyvinylidene fluoride resin a homopolymer of vinylidene fluoride (that is, polyvinylidene fluoride); a copolymer of vinylidene fluoride and another copolymerizable monomer (polyvinylidene fluoride copolymer); a mixture thereof ;
  • the monomer copolymerizable with vinylidene fluoride include hexafluoropropylene, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, trichloroethylene, vinyl fluoride, and the like, and one kind or two or more kinds can be used.
  • the polyvinylidene fluoride resin can be synthesized by emulsion polymerization or suspension polymerization.
  • the polyvinylidene fluoride resin preferably contains 95 mol% or more (more preferably 98 mol% or more) of vinylidene fluoride as a structural unit.
  • 95 mol% or more of vinylidene fluoride is contained, it is easy to ensure mechanical strength and heat resistance that can withstand pressure and heating during battery production.
  • a porous layer contains two types of polyvinylidene fluoride-type resins (the following 1st resin and 2nd resin below) from which content of hexafluoropropylene differs is also preferable.
  • First resin A vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer or a vinylidene fluoride homopolymer (hexafluoropropylene content) having a hexafluoropropylene content of more than 0 mol% and not more than 1.5 mol% Is 0 mol%)
  • Second resin a vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer having a hexafluoropropylene content of more than 1.5 mol%, the porous layer containing the two types of polyvinylidene fluoride resins is either one Compared with a porous layer containing no, the adhesion to the electrode is improved.
  • the porous layer containing the two types of polyvinylidene fluoride-based resins has improved adhesion to the porous substrate, and the peeling force between these layers is improved, compared to a porous layer that does not contain any one of them.
  • the mixing ratio (mass ratio, first resin: second resin) of the first resin and the second resin is preferably 15:85 to 85:15.
  • the polyvinylidene fluoride resin preferably has a weight average molecular weight of 300,000 to 3,000,000.
  • weight average molecular weight is 300,000 or more, mechanical properties that the porous layer can withstand the adhesion treatment with the electrode can be secured, and sufficient adhesion can be obtained.
  • weight average molecular weight is 3 million or less, the viscosity of the coating liquid at the time of coating molding does not become too high, and the moldability is excellent.
  • the weight average molecular weight is more preferably in the range of 300,000 to 2,000,000, still more preferably in the range of 500,000 to 1,500,000.
  • the fibril diameter of the polyvinylidene fluoride resin is preferably 10 nm to 1000 nm from the viewpoint of cycle characteristics.
  • the porous layer may contain a resin other than the polyvinylidene fluoride resin.
  • resins include styrene-butadiene copolymers; homopolymers or copolymers of vinyl nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile; polyethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide;
  • the porous layer may contain a filler made of an inorganic material or an organic material.
  • a filler made of an inorganic material or an organic material.
  • the filler may be either an organic filler or an inorganic filler that is stable in a non-aqueous electrolyte and electrochemically stable. From the viewpoint of ensuring the safety of the battery, a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher is preferable.
  • organic filler examples include cross-linked polyacrylic acid, cross-linked polyacrylic ester, cross-linked polymethacrylic acid, cross-linked polymethacrylic acid ester, cross-linked polymethyl methacrylate, cross-linked polysilicon, cross-linked polystyrene, cross-linked polydivinylbenzene, and styrene-divinyl.
  • Cross-linked polymer fine particles such as benzene copolymer cross-linked product, polyimide, melamine resin, phenol resin, benzoguanamine-formaldehyde condensate; heat-resistant polymer fine particles such as polysulfone, polyacrylonitrile, polyaramid, polyacetal, thermoplastic polyimide It is done.
  • the resin (polymer) that constitutes the organic filler is a mixture of the molecular species exemplified above, a modified product, a derivative, or a copolymer (random copolymer, alternating copolymer, block copolymer, graft copolymer). It may be a crosslinked body.
  • the inorganic filler examples include metal hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, chromium hydroxide, zirconium hydroxide, nickel hydroxide, and boron hydroxide; metal oxides such as alumina and zirconia; Examples thereof include carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate; sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate; clay minerals such as calcium silicate and talc; From the viewpoint of imparting flame retardancy and charge removal effect, metal hydroxides are preferred.
  • metal hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, chromium hydroxide, zirconium hydroxide, nickel hydroxide, and boron hydroxide
  • metal oxides such as alumina and zirconia
  • carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate
  • sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate
  • clay minerals such as calcium silicate and
  • fillers may be used alone or in combination of two or more.
  • the volume average particle diameter of the filler is preferably 0.01 ⁇ m to 10 ⁇ m from the viewpoints of ensuring good adhesion and slipperiness and moldability of the separator.
  • the lower limit is more preferably 0.1 ⁇ m or more, and the upper limit is more preferably 5 ⁇ m or less.
  • the particle shape of the filler is arbitrary and may be spherical, elliptical, plate-like, rod-like, or indefinite. From the viewpoint of preventing a short circuit of the battery, plate-like particles and non-aggregated primary particles are preferable.
  • the filler can improve slipperiness by forming fine irregularities on the surface of the porous layer, but when the filler is a plate-like particle or a primary particle that is not aggregated, The unevenness formed on the surface of the electrode becomes finer, and the adhesion to the electrode is better.
  • the ratio of the filler to the total amount of the polyvinylidene fluoride resin and the filler is preferably 1% by mass to 30% by mass.
  • the content ratio of the filler is 1% by mass or more, the effect of improving the slipperiness of the separator by forming fine irregularities on the surface of the porous layer is easily exhibited.
  • the filler content is more preferably 3% by mass or more.
  • the filler content is 30% by mass or less, the mechanical strength of the porous layer is maintained. For example, when an electrode body is produced by rolling the electrode and the separator, the separator is cracked. Hard to do.
  • the filler content is more preferably 20% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less.
  • the ratio of the filler to the total amount of the polyvinylidene fluoride resin and the filler is 1 from the viewpoint of suppressing the occurrence of flaking or bending at the slit end face and the generation of slit waste.
  • the content is preferably at least 3% by mass, and more preferably at least 3% by mass.
  • the average film thickness of the porous layer is preferably 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m, more preferably 1 ⁇ m to 5 ⁇ m on one side of the porous substrate, from the viewpoint of ensuring adhesion with the electrode and high energy density. .
  • the porous layer preferably has a sufficiently porous structure from the viewpoint of ion permeability. Specifically, the porosity is preferably 30% to 60%.
  • the porous layer preferably has an average pore size of 20 nm to 100 nm.
  • the surface roughness of the porous layer is a ten-point average roughness (Rz), preferably 0.8 ⁇ m to 8.0 ⁇ m, more preferably 0.9 ⁇ m to 6.0 ⁇ m, and even more preferably 1.0 ⁇ m to 3.0 ⁇ m.
  • the ten-point average roughness (Rz) is a value measured by a method according to JIS B 0601-1994 (or Rzjis of JIS Bz0601-2001). Specifically, Rz is a value measured using a ET4000 manufactured by Kosaka Laboratories under the conditions of a measurement length of 1.25 mm, a measurement speed of 0.1 mm / second, and a temperature and humidity of 25 ° C./50% RH. is there.
  • the dynamic friction coefficient of the porous layer is preferably 0.1 to 0.6, more preferably 0.1 to 0.4, and still more preferably 0.1 to 0.3.
  • the dynamic friction coefficient is a value measured by a method according to JIS K7125.
  • the dynamic friction coefficient in the present invention is a value measured using a surface property tester manufactured by Haydon.
  • the coating amount of the porous layer from the viewpoint of adhesiveness and ion permeability of the electrode, it is preferred in one surface of the porous substrate is 0.5g / m 2 ⁇ 1.5g / m 2.
  • the non-aqueous secondary battery separator according to the present invention is not particularly limited as long as the above-described non-aqueous secondary battery separator can be obtained, and can be manufactured by various methods.
  • a porous layer containing a polyvinylidene fluoride-based resin on the surface of a polyolefin-based resin microporous membrane serving as a porous substrate by using one of the following methods (1) to (3) It is manufactured by forming.
  • the porous substrate After applying a solution in which the resin forming the porous layer is dissolved to the surface of the porous substrate, the porous substrate is immersed in a precipitation solvent which is a poor solvent for the resin.
  • a precipitation solvent which is a poor solvent for the resin.
  • the resin After applying the solution in which the resin forming the porous layer is dissolved to the surface of the porous substrate, the resin is made acidic by using a low-boiling point organic acid to make the solution liquid acidic.
  • a step of further drying the obtained laminate after the porous layer is deposited may be included.
  • the resin constituting the porous layer is a PVDF resin
  • N-methylpyrrolidone as a solvent for dissolving the PVDF resin
  • the resin constituting the porous layer is a PVDF resin
  • isopropyl alcohol or t-butyl alcohol is preferable as the solvent for depositing the porous layer.
  • the porous layer prepared by the method (1) may be irradiated with an electron beam (EB: Electric Beam).
  • EB Electric Beam
  • examples of the organic acid include p-toluenesulfonic acid and acetic acid.
  • far-infrared heating or freeze-drying has an advantage that the shape of the pores of the porous layer is not easily collapsed during deposition, compared to other drying methods (such as air drying).
  • a heat-resistant layer is further laminated on the laminate, by performing the same method as described above, except that the resin constituting the heat-resistant layer is used instead of the resin constituting the porous layer.
  • a heat-resistant layer can be laminated.
  • porous layer contains a filler
  • a porous material containing the filler is obtained by using a solution in which a filler is further dispersed in the solution instead of a solution in which the resin forming the porous layer is dissolved.
  • a layer can be formed.
  • the porosity and average pore diameter of the porous layer after being immersed in the electrolytic solution can be adjusted by changing the amount of the solvent that dissolves the resin forming the porous layer.
  • the non-aqueous secondary battery according to the present invention is a non-aqueous secondary battery that obtains an electromotive force by doping or dedoping lithium, the positive electrode sheet, the negative electrode sheet, and the non-aqueous secondary battery of the present invention described above Any other configuration may be used as long as it includes a laminate in which separators for use are laminated, and other configurations are not particularly limited.
  • a non-aqueous secondary battery has a structure in which a battery element in which a negative electrode sheet and a positive electrode sheet are impregnated with an electrolyte in a structure facing the above-described non-aqueous secondary battery separator is enclosed in an exterior material. Have.
  • the non-aqueous secondary battery is suitable for a non-aqueous electrolyte secondary battery, particularly a lithium ion secondary battery.
  • the dope means occlusion, support, adsorption, or insertion, and means a phenomenon in which lithium ions enter the active material of an electrode such as a positive electrode. Since the non-aqueous secondary battery manufactured using the separator for non-aqueous secondary batteries according to the present invention is excellent in the handling property of the separator, the manufacturing yield is high.
  • the positive electrode sheet may have a structure in which an active material layer containing a positive electrode active material and a binder resin is formed on a current collector.
  • the active material layer may further contain a conductive additive.
  • Examples of the positive electrode active material include lithium-containing transition metal oxides. Specifically, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 1/2 Ni 1/2 O 2 , LiCo 1/3 Mn 1/3 Ni 1 / 3 O 2, LiMn 2 O 4 , LiFePO 4, LiCo 1/2 Ni 1/2 O 2, LiAl 1/4 Ni 3/4 O 2 and the like.
  • binder resin examples include polyvinylidene fluoride resin.
  • conductive aid examples include carbon materials such as acetylene black, ketjen black, and graphite powder.
  • Examples of the current collector include aluminum foil, titanium foil, and stainless steel foil having a thickness of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the negative electrode sheet may have a structure in which an active material layer containing a negative electrode active material and a binder resin is formed on a current collector.
  • the active material layer may further contain a conductive additive.
  • the negative electrode active material include materials that can occlude lithium electrochemically, and specific examples include carbon materials; alloys of silicon, tin, aluminum, and the like with lithium.
  • binder resin examples include polyvinylidene fluoride resin and styrene-butadiene rubber.
  • the separator of the present invention can ensure sufficient adhesion to the negative electrode even when styrene-butadiene rubber is used as the negative electrode binder.
  • the conductive aid include carbon materials such as acetylene black, ketjen black, and graphite powder.
  • the current collector examples include copper foil, nickel foil, stainless steel foil, etc. having a thickness of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m. Moreover, it may replace with the said negative electrode and may use metal lithium foil as a negative electrode.
  • the electrolytic solution is a solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent.
  • the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4, and the like.
  • Non-aqueous solvents include all solvents generally used in non-aqueous secondary batteries, and are limited to the above-mentioned mixed solvents (volume ratio of ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate and ethylene carbonate is 50:20:30). is not.
  • cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and fluorine-substituted products thereof; ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, etc. These may be used alone or in admixture.
  • lithium salt is added to a solvent in which cyclic carbonate and chain carbonate are mixed at a mass ratio (cyclic carbonate / chain carbonate) of 20/80 to 40/60 (more preferably 30/70). Those dissolved in ⁇ 1.5M are preferred.
  • Examples of exterior materials include metal cans and aluminum laminate film packs.
  • the battery has a square shape, a cylindrical shape, a coin shape, and the like.
  • the non-aqueous secondary battery is, for example, impregnated with an electrolyte in a laminate in which the separator described above is disposed between a positive electrode sheet and a negative electrode sheet, and accommodated in an exterior material (for example, an aluminum laminate film pack). It can be manufactured by pressing the laminate from above the material.
  • the separator when a polyvinylidene fluoride resin is used as the separator for the non-aqueous secondary battery, the separator can be adhered by being overlapped with the electrode. Therefore, although the press is not an essential step in battery production, it is preferable to perform the press in order to improve the adhesion between the electrode and the separator. Furthermore, in order to improve the adhesion between the electrode and the separator, the press is preferably a press while heating (hot press).
  • the method of disposing the separator between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet may be a method of stacking at least one layer of the positive electrode sheet, the separator, and the negative electrode in this order (so-called stack method).
  • stack method The positive electrode sheet, the separator, the negative electrode sheet, and the separator It is also possible to use a method in which these are stacked in this order and rolled in the length direction.
  • the manufacturing method of the non-aqueous secondary battery according to the present invention is not limited to this.
  • the porous layer may be formed by applying a solution in which a resin forming the porous layer is dissolved on at least one surface of the positive electrode sheet or the negative electrode sheet.
  • a solution in which a resin forming the porous layer is dissolved on at least one surface of the positive electrode sheet or the negative electrode sheet any one of the above-described methods (1) to (3) may be used.
  • the positive electrode sheet and the negative electrode sheet are stacked so as to sandwich the porous base material, and hot-pressed to manufacture a laminate including the nonaqueous secondary battery separator and the electrode.
  • the electrode sheet on which the porous layer is formed may be disposed so that the porous layer faces the porous substrate.
  • stacked can be manufactured.
  • a porous layer is disposed between the electrode and the porous substrate, and the cycle characteristics can be improved while ensuring the adhesion between the porous substrate and the electrode.
  • Examples for Invention 1 (Average pore diameter of porous film (C)) The average pore diameter (C) was measured using a palm porometer (model: CFP-1500A) manufactured by PMI. Here, for measurement, GalWick (trade name) manufactured by PMI was used as a test solution, and the curves described in the following (i) and (ii) in the porous film were measured. (I) Pressure-flow rate curve immersed in the test solution (ii) Pressure P value at the intersection of the pressure-flow rate curves (i) and (ii) which are half the flow rate measured in the dry state Based on the above, the average pore diameter (C) of the porous film was calculated using the following formula (3).
  • (C) 4 cos ⁇ r / P (3)
  • (C) average pore diameter ( ⁇ m)
  • r surface tension (N / m) of the test solution
  • P pressure at the intersection point (Pa) shown above
  • porous film and test solution Represents the contact angle (°).
  • the porous film was cut into a square having a side length of 10 cm, and the weight: W (g) and thickness: E (cm) of the cut piece were measured. Based on the measured weight (W) and thickness (E) and the true specific gravity ⁇ (g / cm 3 ) of the porous film, the porosity (D) of the porous film is calculated using the following formula (4). Calculated.
  • PVDF-HEP vinylidene fluoride-hexafluoropropylene
  • This is a polyethylene porous film having a thickness of 17 ⁇ m and an average pore diameter (C) and porosity (D) shown in Table 1 below, and (C) / (D) 0.08
  • a porous layer composed of a polyvinylidene fluoride resin (PVDF-HEP copolymer) was deposited by coating on one side of the substrate and dipping in isopropyl alcohol. Further, by drying the polyethylene porous film on which the porous layer is deposited, the porous layer composed of the polyvinylidene fluoride resin (PVDF-HEP copolymer) becomes a polyethylene porous film. A laminated body formed on the surface was obtained.
  • Example 2 A porous layer composed of PVDF was formed on the surface of the polyethylene porous film in the same manner as in Example 1 except that polyvinylidene fluoride (PVDF) resin was used instead of the PVDF-HEP copolymer. A laminate was obtained.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • Example 3 A porous layer made of Mitsui Chemicals polyolefin aqueous dispersion Chemipearl W401 was prepared in the same manner as in Example 1 except that Mitsui Chemicals polyolefin aqueous dispersion Chemipearl W401 was used instead of PVDF-HEP copolymer. The laminated body formed in the surface of the polyethylene porous film was obtained.
  • Example 2 A porous layer composed of CMC was formed on the surface of the polyethylene porous film in the same manner as in Example 1 except that carboxymethylcellulose (CMC) was used instead of the PVDF-HEP copolymer. A laminate was obtained.
  • CMC carboxymethylcellulose
  • Example 3 A porous layer composed of a polyolefin aqueous dispersion Chemipearl S300 manufactured by Mitsui Chemicals was used in the same manner as in Example 1 except that a polyolefin aqueous dispersion Chemipearl S300 manufactured by Mitsui Chemicals was used instead of the PVDF-HEP copolymer. The laminated body formed in the surface of the polyethylene porous film was obtained.
  • Example 4 A porous layer made of Mitsui Chemicals polyolefin aqueous dispersion Chemipearl S600 was prepared in the same manner as in Example 1 except that Mitsui Chemicals polyolefin aqueous dispersion Chemipearl S600 was used instead of PVDF-HEP copolymer. The laminated body formed in the surface of the polyethylene porous film was obtained.
  • Example 4 in which the permeation time of the laminate obtained in Example 1 and (C) / (D) of the porous film are different and the constituent elements of the porous layer are the same, and Comparative Example 1 and Comparing the penetration time of the laminate obtained in Comparative Example 5, the smaller the average pore diameter (C) / porosity (D) value in the porous film, the shorter the penetration time, and the penetration of the electrolyte solution was found to be easy.
  • Examples for Invention 2 (Average pore diameter of porous film (C)) The average pore diameter (C) was measured using a palm porometer (model: CFP-1500A) manufactured by PMI. Here, for measurement, GalWick (trade name) manufactured by PMI was used as a test solution, and the curves described in the following (i) and (ii) in the porous film were measured. (I) Pressure-flow curve in the state immersed in the test solution (ii) Pressure P value at the intersection of the curves of the pressure-flow curves (i) and (ii) which are 1 ⁇ 2 of the flow measured in the dry state Based on the above, the average pore diameter (C) of the porous film was calculated using the following formula (3).
  • This is a polyethylene porous film having a film thickness of 17 ⁇ m and an average pore diameter (C) and porosity (D) shown in Table 2 below, and (C) / (D) 0.08
  • distributed to the aramid resin matrix was deposited by coating on the single side
  • Example 6 A polyvinylidene fluoride resin in the same manner as in Example 5 except that a polyvinylidene fluoride resin (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVDF-HEP) copolymer) was used instead of the aramid resin and the alumina particles.
  • PVDF-HEP polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene
  • PVDF-HEP copolymer polyvinylidene fluoride resin
  • Hygroscopicity of the laminate-Moisture content of the laminate Three laminates of 8 cm ⁇ 8 cm square were cut out from the laminate and kept at room temperature for 1 day at dew points of 20 ° C. and ⁇ 30 ° C., and then a trace moisture measuring device (Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd .; CA-200, VA- 230), and the moisture content detected by heating to 150 ° C. in a nitrogen stream at a flow rate of 200 mL / min was measured. The ratio of the water content to the total weight of the laminate before heating at 150 ° C. was determined as the moisture content (% by mass).
  • Moisture content difference The water content difference was determined by subtracting the water content at a dew point of ⁇ 30 ° C. from the water content at a dew point of 20 ° C.
  • Example 8 A PVDF resin (manufactured by Arkema; trade name “KYNAR2801”) is added to N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter sometimes referred to as “NMP”) to 65% so that the solid content is 7% by mass. The mixture was stirred and dissolved in a scene at 30 ° C. for 30 minutes. The obtained solution is used as a coating solution, and the amount of PVDF resin in the coating solution is 1.0 g per square meter by a doctor blade method on a polyethylene porous film (thickness 17 ⁇ m, porosity 36%). It was applied to.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • the obtained laminate which was a coated product, was immersed in 2-propanol while the coating film was in an NMP wet state and allowed to stand at 25 ° C. for 5 minutes to obtain a laminated porous film (1-i).
  • the obtained laminated porous film (1-i) was further immersed in another 2-propanol in a dipping solvent wet condition and allowed to stand at 25 ° C. for 5 minutes to obtain a laminated porous film (1-ii). .
  • the obtained laminated porous film (1-ii) was dried at 65 ° C. for 5 minutes to obtain a coated separator (1).
  • Table 3 shows the evaluation results of the obtained coated separator (1).
  • the 2nd porous layer which a coating separator (1) has has a structure where frame
  • Example 9 A coating separator (2) was obtained in the same manner as in Example 8, except that the amount of PVDF resin in the coating solution was changed to 3.0 g per square meter. Table 3 shows the evaluation results of the obtained coated separator (2).
  • the 2nd porous layer which a coating separator (2) has has the structure where frame
  • the obtained coating liquid was subjected to corona treatment 20 W / (m 2 / min) on a polyethylene porous film (thickness: 17 ⁇ m, porosity: 36%) with the alumina fine particles and carboxymethyl cellulose in the coating liquid. It applied by the doctor blade method so that the sum of weight might be 7.0g per square meter.
  • the laminate as the obtained coated product was dried at 65 ° C. for 5 minutes to obtain a laminated porous film (3).
  • Table 3 shows the evaluation results of the obtained laminated porous film (3).
  • the second porous layer of the laminated porous film (3) does not have a structure in which skeletons having a diameter of 1 ⁇ m or less are connected in a three-dimensional network.
  • PVDF resin manufactured by Arkema; trade name “KYNAR2801”
  • a mixed solvent of dimethylacetamide / tripropylene glycol 7/3 [WR] at 65 ° C. for 30 minutes so that the solid content is 7% by mass.
  • the mixture was stirred and dissolved under the following conditions.
  • the obtained solution is used as a coating solution, and the amount of PVDF resin in the coating solution is 1.0 g per square meter by a doctor blade method on a polyethylene porous film (thickness 17 ⁇ m, porosity 36%). It was applied to.
  • the obtained laminated porous film (2-i) was further immersed in another 2-propanol in a dipping solvent wet state and allowed to stand at 25 ° C. for 5 minutes to obtain a laminated porous film (2-ii). .
  • the obtained laminated porous film (2-ii) was dried at 65 ° C. for 5 minutes to obtain a coated separator (4).
  • Table 3 shows the evaluation results of the obtained coating separator (4).
  • the 2nd porous layer which a coating separator (4) has has the structure where frame
  • Comparative Example 12 A coated separator (5) was obtained in the same manner as in Comparative Example 11, except that the laminated porous film (2-ii) was dried at 65 ° C. for 1 hour. Table 3 shows the evaluation results of the obtained coated separator (5).
  • the second porous layer of the coating separator (5) has a structure in which skeletons having a diameter of 1 ⁇ m or less are connected in a three-dimensional network.
  • PVDF resin manufactured by Arkema; trade name “KYNAR2801”
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • a doctor blade method it was applied by a doctor blade method so that the PVDF resin content in the coating solution was 1.0 g per square meter.
  • the obtained coated material was immersed in 2-propanol while the coating film was in an NMP wet state, and allowed to stand at 25 ° C. for 5 minutes to obtain a laminated porous film (1-i).
  • the obtained laminated porous film (1-i) was further immersed in another 2-propanol in a dipping solvent wet condition and allowed to stand at 25 ° C. for 5 minutes to obtain a laminated porous film (1-ii). .
  • the obtained laminated porous film (1-ii) was dried at 65 ° C. for 5 minutes to obtain a nonaqueous secondary battery separator according to Example 10.
  • LiPF 6 having a concentration of 1.0 mol / liter was dissolved in a mixed solvent having a volume ratio of ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate of 50:20:30.
  • the volume of the resin that absorbed the electrolytic solution contained per square meter of the porous layer containing the PVDF resin after being immersed in the electrolytic solution at 25 ° C. for 24 hours was 0.8 cm 3 .
  • LiPF 6 having a concentration of 1.0 mol / liter was dissolved in a mixed solvent having a volume ratio of ethylmethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate of 50:20:30.
  • the volume of the resin that absorbed the electrolytic solution contained per square meter of the porous layer containing the PVDF resin after being immersed in the electrolytic solution at 25 ° C. for 24 hours was 0.8 cm 3 .
  • Example 12 The non-conformity according to Example 12 under the same conditions as in Example 10 except that PVDF resin (manufactured by Arkema; trade name “KYNAR2500”) was used instead of PVDF resin (manufactured by Arkema; trade name “KYNAR2801”). A separator for a water secondary battery was obtained.
  • the separator for a non-aqueous secondary battery according to Example 12 was prepared by dissolving LiPF 6 having a concentration of 1.0 mol / liter in a mixed solvent having a volume ratio of ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate of 50:20:30.
  • the volume of the resin that absorbed the electrolytic solution contained per square meter of the porous layer containing the PVDF resin after being immersed in the electrolytic solution at 25 ° C. for 24 hours was 1.3 cm 3 .
  • Example 13 Instead of PVDF resin (Arkema; trade name “KYNAR2801”), PVDF resin (Arkema; tradename “KYNAR2801”) and ethylene-vinyl acetate copolymer resin were mixed in a ratio of 70:30.
  • a separator for a non-aqueous secondary battery according to Example 13 was obtained under the same conditions as in Example 10 except that the resin was used.
  • the separator for a non-aqueous secondary battery according to Example 13 was prepared by dissolving LiPF 6 having a concentration of 1.0 mol / liter in a mixed solvent having a volume ratio of ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate of 50:20:30.
  • the volume of the resin that absorbed the electrolytic solution contained per square meter of the porous layer containing the PVDF resin and the ethylene-vinyl acetate copolymer resin after being immersed in the electrolytic solution at 25 ° C. for 24 hours is 4.3 cm 3. Met.
  • LiPF 6 having a concentration of 1.0 mol / liter was dissolved in a mixed solvent having a volume ratio of ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate of 50:20:30.
  • the volume of the resin that absorbed the electrolytic solution contained per square meter of the porous layer containing the PVDF resin after being immersed in the electrolytic solution at 25 ° C. for 24 hours was 0.8 cm 3 .
  • the separator for non-aqueous secondary batteries which concerns on the comparative example 15 was obtained on the same conditions as Example 10 except the point which used.
  • LiPF 6 having a concentration of 1.0 mol / liter was dissolved in a mixed solvent having a volume ratio of ethylmethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate of 50:20:30.
  • the volume of the resin that absorbed the electrolytic solution contained per square meter of the porous layer containing the PVDF resin after being immersed in the electrolytic solution at 25 ° C. for 24 hours was 0.8 cm 3 .
  • Comparative Example 16 instead of PVDF resin (Arkema; trade name “KYNAR2801”), PVDF resin (Arkema; tradename “KYNAR2801”) and ethylene-vinyl acetate copolymer resin were mixed in a ratio of 55:45.
  • a separator for a non-aqueous secondary battery according to Comparative Example 16 was obtained under the same conditions as in Example 10 except that the resin was used.
  • LiPF 6 having a concentration of 1.0 mol / liter was dissolved in a mixed solvent having a volume ratio of ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate of 50:20:30.
  • the volume of the resin that absorbed the electrolyte contained in the porous layer containing PVDF resin and ethylene-vinyl acetate copolymer resin after being immersed in the electrolyte at 25 ° C. for 24 hours was 6 cm 3. It was.
  • Comparative Example 17 A separator for a non-aqueous secondary battery according to Comparative Example 17 under the same conditions as in Example 10 except that an ethylene-vinyl acetate copolymer resin was used instead of PVDF resin (manufactured by Arkema Inc .; trade name “KYNAR2801”). Got.
  • LiPF 6 having a concentration of 1.0 mol / liter was dissolved in a mixed solvent having a volume ratio of ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate of 50:20:30.
  • the volume of the resin that absorbed the electrolytic solution contained per square meter of the porous layer containing the ethylene-vinyl acetate copolymer-based resin after being immersed in the electrolytic solution at 25 ° C. for 24 hours was 12 cm 3 .
  • Comparative Example 18 For non-aqueous secondary battery according to Comparative Example 18 under the same conditions as in Example 10 except that the solid content concentration of PVDF resin (manufactured by Arkema Inc .; trade name “KYNAR2801”) was 0.3% by mass. A separator was obtained.
  • LiPF 6 having a concentration of 1.0 mol / liter was dissolved in a mixed solvent having a volume ratio of ethylmethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate of 50:20:30.
  • the volume of the resin that absorbed the electrolytic solution contained per square meter of the porous layer containing the PVDF resin after being immersed in the electrolytic solution at 25 ° C. for 24 hours was 0.03 cm 3 .
  • non-aqueous secondary batteries were produced in the following manner using the non-aqueous secondary battery separators of Examples 10 to 13 and Comparative Examples 14 to 18 produced as described above.
  • Nitative electrode A commercially available negative electrode produced by applying graphite / styrene-1,3-butadiene copolymer / sodium carboxymethylcellulose (weight ratio 98/1/1) to a copper foil was used. Cut off the copper foil from the negative electrode so that the size of the portion where the negative electrode active material layer was formed was 50 mm ⁇ 40 mm and the outer periphery had a portion with a width of 13 mm and no negative electrode active material layer formed. A negative electrode was obtained. The thickness of the negative electrode active material layer was 49 ⁇ m, and the density was 1.40 g / cm 3 .
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery member was put in a bag in which an aluminum layer and a heat seal layer were laminated, and 0.25 mL of the non-aqueous electrolyte was put in this bag.
  • the non-aqueous electrolyte an electrolyte at 25 ° C. in which LiPF 6 having a concentration of 1.0 mol / liter was dissolved in a mixed solvent having a volume ratio of ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate and ethylene carbonate of 50:20:30 was used. It was.
  • the non-aqueous secondary battery was produced by heat-sealing the said bag, decompressing the inside of a bag.
  • a non-aqueous secondary battery separator except Comparative Example 18 a non-aqueous secondary battery could be produced by the above method, but the non-aqueous secondary battery separator according to Comparative Example 18 did not adhere to the electrode. A non-aqueous secondary battery could not be produced.
  • the separator for non-aqueous secondary batteries according to Comparative Example 18 in which the volume of the resin that has absorbed the electrolyte contained per square meter of the porous layer after immersion in the electrolyte is less than 0.05 cm 3 , the electrode is in close contact with the electrode. It was confirmed that the sex could not be secured.
  • initial battery characteristics maintenance ratio (%) (20 C discharge capacity / 0.2 C discharge capacity) ⁇ 100 According to the calculation, the initial battery characteristic maintenance rate was calculated.
  • the volume of the resin that has absorbed the electrolytic solution contained per square meter of the porous layer after immersion in the electrolytic solution is 0.05 to 5.00 cm 3 and the average pore diameter (D) in the porous substrate /
  • the initial battery property maintenance ratio is 60% or more
  • the battery characteristic maintenance rate after 100 cycles was also 50% or more, and it was confirmed that the cycle characteristics can be suppressed from being lowered.
  • the present invention relates to a laminate and a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery including the laminate.
  • the separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention has improved pouring properties with respect to the electrolyte when assembling the non-aqueous electrolyte secondary battery, and the time for the process of injecting the electrolyte into the battery is shortened. The Therefore, the separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention can be used for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery having a short productivity and a high productivity.
  • the porous layer according to the present invention and the laminate formed by laminating the porous layer can be widely used in the field of manufacturing non-aqueous electrolyte secondary batteries.
  • invention 3 The present invention can be widely used in the field of manufacturing non-aqueous electrolyte secondary batteries.
  • invention 4 The present invention can be widely used in the field of manufacturing non-aqueous secondary batteries.

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Abstract

 本発明に係る積層体は、ポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルムの少なくとも一方の面に、樹脂を含む多孔質層を積層させた積層体であって、上記多孔質層の最表面の臨界表面張力(A)と、上記積層体を上記多孔質フィルムと上記多孔質層との界面において剥離させた場合の、多孔質フィルムの界面側の臨界表面張力(B)との関係が、0≦(A)-(B)≦20mN /mで示される(発明1)。 本発明の積層体は、より高い絶縁耐力を有する二次電池のセパレータとして使用し得る、ポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルムと、樹脂を含む多孔質層とを備え、(A)多孔質層の単位面積当たりに含まれる、樹脂の量の増加量に対する絶縁耐力の上昇量と、(B)多孔質フィルムの単位面積当たりに含まれるポリオレフィンの量の増加量に対する絶縁耐力の上昇量との関係が、(A)>(B)で示される(発明2)。

Description

積層体、セパレータ及び非水二次電池
 第1に、本発明は、積層体、および積層体を含む非水電解液二次電池用セパレータに関する。
 第2に、本発明は、積層体、非水電解液二次電池用部材及び非水電解液二次電池に関する。
 第3に、本発明は、積層体、セパレータ及びその利用に関し、更に詳しくは、非水電解液二次電池用セパレータに用いられる積層体、当該積層体を用いたセパレータ及びこれを備えた非水二次電池に関する。
 第4に、本発明は、非水二次電池用セパレータ、積層体、積層体の製造方法、および非水二次電池に関する。
 第1に、リチウム二次電池等の非水電解液二次電池は、現在、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末等の機器に用いる電池として広く使用されている。
 リチウム二次電池に代表されるこれら非水電解液二次電池は、エネルギー密度が高く、それゆえ、電池の破損或いは電池を用いている機器の破損によって内部短絡または外部短絡が生じた場合には、大電流が流れて発熱することがある。そのため、非水電解液二次電池には、一定以上の発熱を防止することによって、高い安全性を確保することが求められている。
 非水電解液二次電池の安全性を確保する手段としては、異常な発熱が生じたときに、セパレータによって正極および負極間のイオンの通過を遮断して、更なる発熱を防止するシャットダウン機能を付与する方法が一般的である。つまり、非水電解液二次電池においては、正極と負極との間に配置されるセパレータに、例えば正極および負極間の内部短絡等が原因となって当該電池内に異常な電流が流れたときに、その電流を遮断して過大電流が流れることを阻止(シャットダウン)して更なる発熱を抑制する機能を付与する方法が一般的である。ここで、上記シャットダウンは、通常の使用温度を超えた場合に、熱によってセパレータが溶融し、当該セパレータに形成されている細孔を閉塞することによってなされる。そして、セパレータは、上記シャットダウンを行った後、電池内が或る程度の高温になっても熱によって破壊されることなく、シャットダウンした状態を維持することが好ましい。
 上記セパレータとしては、異常な発熱が生じたときに例えば約80~180℃で溶融するポリオレフィンを主成分とする多孔膜が一般的に用いられている。しかしながら、ポリオレフィンを主成分とする多孔膜は、ポリオレフィンの融点以上の高温下において、膜構造を維持することができなくなり、破膜を引き起こすことによって、電池の正極と負極が直接接触し、短絡現象を起こす恐れがある。また、ポリオレフィンを主成分とする多孔膜は、電極との接着性が悪いために、電池容量の低下やサイクル特性の低下を引き起こす恐れがある。
 上記短絡現象の発生を阻止する目的で、ポリオレフィンを主成分とする多孔膜の少なくとも一面に、各種の樹脂およびフィラーから構成される耐熱層を積層させたセパレータが存在している。
 また、セパレータの電極への接着性を改善する目的で、ポリオレフィンを主成分とする多孔膜の少なくとも一面に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多孔質層(接着層)を積層させたセパレータが存在している。
 さらに、上記ポリオレフィンを主成分とする多孔膜の濡れ性(臨界表面張力)と、上記耐熱層の濡れ性(臨界表面張力)とを調整することによって、上記耐熱層が良好に形成されたセパレータが提案されている(特許文献1)。
 加えて、上記耐熱層と、上記ポリオレフィンを主成分とする多孔膜との間の接着性を向上させるため、および上記耐熱層を構成する微粒子同士の接着性を向上させる目的で、上記耐熱層に有機バインダ(例えば、ポリフッ化ビニリデン系樹脂)を含んでいるセパレータも提案されている(特許文献1)。
 さらに加えて、セパレータの表面濡れ性、すなわち電池組み立て時の電解液の注液性を改善するための方法として、セパレータの表面、すなわち上記樹脂を含む多孔質層に対してコロナ処理を行うことによって、上記樹脂を含む多孔質層の表面に極性官能基を導入すること等が一般的に知られている。
 第2に、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池は、エネルギー密度が高く、それゆえ、現在、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末等の機器に用いる電池として広く使用されている。
 そして、非水電解液二次電池においては、安全性等の性能の向上を目的として、正極と負極との間に配置されるセパレータの改良が種々試みられている。特に、ポリオレフィンからなる多孔質フィルムは電気絶縁性に優れると共に良好なイオン透過性を示すことから、非水電解液二次電池のセパレータとして広く利用されており、当該セパレータに関する種々の提案がなされている。
 特許文献2には、ポリオレフィン系樹脂にアルケニルスルフォン酸金属塩と発泡剤とを配合したポリオレフィン系樹脂組成物からなり、上記ポリオレフィン系樹脂が電子線架橋されると共に、独立気泡を含有してなるポリオレフィン系樹脂架橋発泡体が記載されている。
 特許文献3には、第1の樹脂組成物から構成される第1の微多孔性フィルムと、上記第1の樹脂組成物よりも低い融点を有する第2の樹脂組成物から構成される第2の微多孔性フィルムと、を備える積層微多孔性フィルムであって、気孔率が50~70%である、積層微多孔性フィルムが記載されている。
 またセパレータが、電池製造時に例えば電極群からの捲芯の抜き取り操作等で損傷を受けると、正負極間の電子絶縁性を維持できず電池性能不良が発生し、電池組立の生産性を低下させる。上記不良を事前に検出するため、電池製造では一般的に電解液注液前に電流のリーク検査を行う。
 特許文献4には、上記リーク検査での不良率を低減させる耐熱性樹脂を含む耐熱性多孔膜と、前記耐熱性多孔膜の正極側の面全体を覆う第1ポリオレフィン多孔膜と、前記耐熱性多孔膜の負極側の面全体を覆う第2ポリオレフィン多孔膜とを有し、前記耐熱性樹脂の融点又は熱変形温度が、前記第1及び第2ポリオレフィン多孔膜に含まれるポリオレフィンの融点又は熱変形温度よりも高いセパレータが記載されている。
 第3に、リチウム二次電池等の非水電解液二次電池は、現在、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末等の機器に用いる電池として広く使用されている。
 リチウム二次電池に代表されるこれら非水電解液二次電池は、エネルギー密度が高く、それ故に、電池の破損或いは電池を用いている機器の破損によって内部短絡又は外部短絡が生じた場合には、大電流が流れて発熱することがある。そのため、非水電解液二次電池には、一定量以上の発熱を防止することによって、高い安全性を確保することが求められている。
 非水電解液二次電池の安全性を確保する手段としては、異常な発熱が生じたときに、セパレータによって正極及び負極間のイオンの通過を遮断して、更なる発熱を防止するシャットダウン機能を付与する方法が一般的である。つまり、非水電解液二次電池においては、正極と負極との間に配置されるセパレータに、例えば正極及び負極間の内部短絡等が原因となって当該電池内に異常な電流が流れたときに、その電流を遮断して過大電流が流れることを阻止(シャットダウン)して更なる発熱を抑制する機能を付与する方法が一般的である。ここで、前記シャットダウンは、通常の使用温度を超えた場合に、熱によってセパレータが溶融し、当該セパレータに形成されている細孔を閉塞することによってなされる。そして、セパレータは、前記シャットダウンを行った後、電池内が或る程度の高温になっても熱によって破壊されることなく、シャットダウンした状態を維持することが好ましい。
 前記セパレータとしては、異常な発熱が生じたときに例えば約80~180℃で溶融するポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルムが一般的に用いられている。しかしながら、前記多孔質フィルムからなるセパレータは、高温での形状安定性が不充分であり、シャットダウン機能を発現しても、収縮や破膜等が生じると、正極と負極とが直接、接触して、内部短絡を起こすおそれがある。つまり、前記多孔質フィルムからなるセパレータは、内部短絡による異常な発熱を充分に抑制することができないおそれがあり、従って、より高い安全性を確保することができるセパレータが求められている。
 耐熱性に優れた多孔質フィルムとして、例えば、特許文献5には、ポリオレフィンの微多孔膜に芳香族アラミド等の芳香族重合体からなる耐熱多孔層を積層した多孔質フィルムが提案されている。
 また、リチウム二次電池の大型化に伴い、セパレータのカールが顕在化しやすくなる傾向がある。セパレータにカールが発生すると、製造時のハンドリングが悪くなるため、捲回不良や組み立て不良等、電池の作製に問題が生じる場合がある。かかる課題を解決する技術として、例えば、特許文献6には、特定の単量体を含む単量体組成物を共重合して得られる共重合体を含む組成物であって、前記単量体組成物中における不飽和カルボン酸単量体の割合が1.0質量%未満であり、前記架橋性単量体以外の単量体から計算される共重合体のTgが-25℃以下である多層多孔膜用共重合体組成物と、無機粒子を含む多孔層形成用塗布液を用いて得られる多層多孔膜が、高温環境下においても熱収縮が抑制され、かつ耐カール性を有するものとして提案されている。
 第4に、リチウム二次電池等の非水電解液二次電池(以下、「非水二次電池」という)は、現在、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末等の機器に用いる電池として広く使用されている。
 リチウム二次電池に代表されるこれら非水二次電池は、エネルギー密度が高く、それ故に、電池の破損或いは電池を用いている機器の破損によって内部短絡又は外部短絡が生じた場合には、大電流が流れて発熱することがある。そのため、非水二次電池には、一定量以上の発熱を防止することによって、高い安全性を確保することが求められている。
 非水二次電池の安全性を確保する手段としては、異常な発熱が生じたときに、セパレータによって正極および負極間のイオンの通過を遮断して、更なる発熱を防止するシャットダウン機能を付与する方法が一般的である。つまり、非水二次電池においては、正極と負極との間に配置されるセパレータに、例えば正極および負極間の内部短絡等が原因となって当該電池内に異常な電流が流れたときに、その電流を遮断して過大電流が流れることを阻止(シャットダウン)して更なる発熱を抑制する機能を付与する方法が一般的である。ここで、前記シャットダウンは、通常の使用温度を超えた場合に、熱によってセパレータが溶融し、当該セパレータに形成されている細孔を閉塞することによってなされる。そして、セパレータは、前記シャットダウンを行った後、電池内が或る程度の高温になっても熱によって破壊されることなく、シャットダウンした状態を維持することが好ましい。
 前記セパレータとしては、異常な発熱が生じたときに例えば約80~180℃で溶融するポリオレフィンを主成分とする膜状の多孔質基材が一般的に用いられている。しかしながら、ポリオレフィンを主成分とする多孔質基材は、ポリオレフィンの融点以上の高温下において、膜構造を維持することができなくなり、破膜を引き起こすことによって、電池の正極と負極が直接接触し、短絡現象を起こす恐れがある。また、ポリオレフィンを主成分とする多孔膜は、電極との接着性が悪いために、電池容量の低下やサイクル特性の低下を引き起こす恐れがある。
 前記短絡現象の発生を阻止する目的、および、セパレータの電極への接着性を改善する目的で、ポリオレフィンを主成分とする多孔質基材の少なくとも一面に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多孔層(接着層)を積層させたセパレータの開発が進められている。
 例えば、特許文献7には、電極との接着力およびイオン透過性を考慮して、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多孔層の空孔率を30~60%とすることが示されている。
国際公開公報第2011/129169号(2011年10月20日公開) 日本国公開特許公報「特開2000-1561号公報(2000年1月7日公開)」 日本国公開特許公報「特開2013-28099号公報(2013年2月7日公開)」 国際公開公報第2011/013300号パンフレット(2011年2月3日公開) 特開2009-205959号公報 特開2012-221889号公報 日本国特許公報「特許5432417号公報(発行日:2014年3月5日)」
 上記背景技術の第1の点について、従来技術によるセパレータにおいては、上記樹脂を含む多孔質層(耐熱層、接着層)の臨界表面張力と、基材(上記多孔膜)の臨界表面張力との差異が大きく、上述の2層間の電解液に対する注液抵抗の差が大きくなるため、上記セパレータ全体での、非水電解液二次電池の組み立て時における、電解液に対する注液性が悪くなる、という問題が存在する。
 このことにより、非水電解液二次電池を組み立てる際に、電解液を電池内に注液する工程の時間が長くなる等の問題が発生する。
 上記背景技術の第2の点について、上述のように、種々のセパレータが開発されているが、良好な電池特性を得るためにはこれだけでは十全ではない。特に、リーク発生等が生じる不良率はより低くする必要がある。本発明者らは、そのために、高い絶縁耐力を有する新たな二次電池のセパレータが必要であると考え、より高い絶縁耐力を有するセパレータを得るべく検討している。
 本発明はこのような検討の結果に成されたものであり、より高い絶縁耐力を有し、セパレータとして好適な積層体を提供することにある。
 上記背景技術の第3の点について、上述のように、種々のセパレータが開発されているが、良好な電池特性を得るためにはこれだけでは十全ではない。特に、カールの発生を抑制する技術については、更なる改善の余地がある。
 本発明は、前記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、カールの発生が抑制されたセパレータ用の積層体及び当該積層体の利用技術を提供することにある。
 上記背景技術の第4の点について、特許文献7の技術では、多孔層本体の空孔率のみが考慮されており、非水二次電池に組み込まれた状態について考慮されていない。
 ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多孔層は、非水二次電池に組み込まれると、電解液によりゲル化することで、電極との密着性を高めることができる。しかしながら、多孔層がゲル化することにより、イオンの移動速度が低下し、サイクル特性の低下を引き起こす可能性がある。具体的には、イオン移動速度の低下により、充電時間(特に電圧一定充電)の増大を招き、その結果、正極側での電解液の酸化分解や負極側での金属析出など、容量低下に至る不具合が考えられる。
 本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、電極との密着性を確保しつつ、非水二次電池のサイクル特性の低下を抑制する非水二次電池用セパレータ、積層体、積層体の製造方法、および非水二次電池を提供することにある。
 〔発明1〕
 上記第1の課題について、本発明は、上記の問題を解決するためのものであり、ポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルムの少なくとも一方の面に、樹脂を含む多孔質層を積層させた積層体であって、前記多孔質層の最表面の臨界表面張力(A)と、前記積層体を前記多孔質フィルムと前記多孔質層との界面において剥離させた場合の、多孔質フィルムの界面側の臨界表面張力(B)との関係が、以下に示す式(1)
 0≦(A)-(B)≦20mN/m…(1)
で示されることを特徴とする。
 また、前記多孔質フィルムの平均細孔径(C)と空隙率(D)との関係が、以下に示す式(2)
 (C)/(D)≦0.13…(2)
で示されることが好ましい。
 ここで、前記多孔質フィルムの平均細孔径(C)は、前記多孔質フィルムにおける細孔の孔径の平均値をμm単位にて示した値であり、前記空隙率(D)は、前記多孔質フィルムに空隙が無いと仮定したときの、そのフィルムの体積を基準とした場合の、実際の前記多孔質フィルムにおける空隙が占める体積の割合を示す値である。
 さらに、前記多孔質層に含まれる樹脂が、ポリフッ化ビニリデン系樹脂であることがより好ましい。
 さらに加えて、本発明は、上記の問題を解決するためのものであり、上記積層体を含む非水電解液二次電池用セパレータであることを特徴とする。
 さらに加えて、本発明は、上記の問題を解決するためのものであり、上記非水電解液二次電池用セパレータを含む非水電解液二次電池であることを特徴とする。
 〔発明2〕
 上記第2の課題について、本発明者らは、セパレータを構成する各層における、単位面積当たりの樹脂の含有量の増加に伴う絶縁耐力の上昇量に着目した。そして、多孔質フィルムと、その片面または両面に積層された、樹脂を含む多孔質層とにおいて、多孔質層における上記上昇量がフィルムにおける上記上昇量以上となる樹脂を採用することで、より高い絶縁耐力を有する積層体を得ることが可能になることを見出して、本発明を完成するに至った。
 すなわち、上記課題を解決するために本発明に係る積層体は、ポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルムと、上記多孔質フィルムの片面または両面に積層された、樹脂を含む多孔質層と、を備え、(A)上記多孔質層の単位面積当たりに含まれる、上記樹脂の量(g/m)の増加量に対する、当該多孔質層の絶縁耐力の上昇量(V・m/g)と、(B)上記多孔質フィルムの単位面積当たりに含まれる上記ポリオレフィンの量(g/m)の増加量に対する当該多孔質フィルムの絶縁耐力の上昇量(V・m/g)と、の関係が、以下に示す式(1)
 (A)>(B) …(1)
で示され、かつ、前記多孔質フィルムの平均細孔径(C)と空隙率(D)との関係が、以下に示す式(2)
 (C)/(D)≦0.13 …(2)
で示されることを特徴としている。
 ここで、前記多孔質フィルムの平均細孔径(C)は、前記多孔質フィルムにおける細孔の孔径の平均値をμm単位にて示した値であり、前記空隙率(D)は、前記多孔質フィルムに空隙が無いと仮定したときの、そのフィルムの体積を基準とした場合の、実際の前記多孔質フィルムにおける空隙が占める体積の割合を示す値である。
 また、本発明に係る積層体では、前記(A)と(B)とが、さらに、(A)>2×(B)の関係を満たすことが好ましい。
 本発明に係る積層体では、上記樹脂は、ポリフッ化ビニリデンであることがより好ましい。
 本発明に係る積層体では、上記樹脂は、芳香族ポリアミドであることがより好ましい。
 また、本発明に係る非水電解液二次電池用セパレータは、上記積層体を含むことを特徴としている。
 さらに、本発明に係る非水電解液二次電池用部材は、正極、本発明に係る非水電解液二次電池用セパレータ、および負極がこの順で配置されてなることを特徴としている。
 また、本発明に係る非水電解液二次電池は、本発明に係る非水電解液二次電池用セパレータを含むことを特徴としている。
 〔発明3〕
 上記第3の課題について、本発明者らは、前記課題に鑑み鋭意検討した結果、(A)セパレータを構成する積層体における吸湿特性とカール発生とが密接に関連していること、(B)積層体の吸湿特性が特定の範囲内である場合、カールの発生を抑制できること、(C)セパレータを構成する積層体の第2の多孔層の形状とカール発生とが密接に関連していること、及び(D)第2の多孔層の形状が特定のものである場合、カールの発生を抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、以下の発明を包含する。
 (1)ポリオレフィン系樹脂からなる第1の多孔層と、第2の多孔層とを積層させた積層体であって、前記積層体における、(ア)露点20℃雰囲気での含水率と、(イ)露点-30℃雰囲気での含水率と、の差が、1000ppm以下であり、第2の多孔層の表面における、0.5μm以上の孔の開孔部の面積が30%以下である積層体。
 (2)露点20℃雰囲気における、(ウ)前記第1の多孔層の含水量と、(エ)前記第2の多孔層の含水量と、の差が、10mg/m以下である(1)に記載の積層体。
 (3)第2の多孔層の表面における、0.5μm以上の孔の開孔部の面積が5%以下である(1)又は(2)に記載の積層体。
 (4)前記第2の多孔層が、直径1μm以下の骨格が三次元網目状に連結した構造を有する、又は樹脂微粒子を含むものである(1)~(3)のいずれかに記載の積層体。
 (5)前記第2の多孔層が、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む(1)~(4)のいずれかに記載の積層体。
 (6)前記樹脂微粒子が、炭素数2~4のα-オレフィンに由来する構造単位を有する樹脂である(4)に記載の積層体。
 (7)前記積層体における、(ア)露点20℃雰囲気での含水率と、(イ)露点-30℃雰囲気での含水率と、の差が、100ppm以上である(1)~(6)のいずれかに記載の積層体。
 (8)前記露点20℃雰囲気における、(ウ)前記第1の多孔層の含水量と、(エ)前記第2の多孔層の含水量と、の差が、1mg/m以上である(1)~(7)のいずれかに記載の積層体。
 (9)前記(1)~(8)のいずれかに記載の積層体から構成されるセパレータ。
 (10)前記(9)に記載のセパレータを備えた非水二次電池。
 〔発明4〕
 上記第4の課題について、本発明に係る非水二次電池用セパレータは、前記の問題を解決するためのものであり、非水二次電池用の正極および負極の間に配置される非水二次電池用セパレータであって、ポリオレフィンを主成分とする多孔質基材と、前記多孔質基材の少なくとも一方の面に積層された、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多孔層とを備え、前記多孔質基材における細孔の孔径の平均値をμm単位にて示した値を前記多孔質基材の平均細孔径(C)とし、前記多孔質基材に空隙が無いと仮定したときの、その基材の体積を基準とした場合の、実際の前記多孔質基材における空隙が占める体積の割合を示す値を前記多孔質基材の空隙率(D)とするとき、平均細孔径(C)と空隙率(D)との関係が、(C)/(D)≦0.13 を満たし、前記多孔層は、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた25℃の電解液に24時間浸漬させた後の、多孔層1平方メートル当たりに含まれる、前記電解液を吸収した樹脂の体積が0.05~5.00cmであることを特徴とする。
 さらに、本発明に係る非水二次電池用セパレータにおいて、前記多孔層は、前記電解液に24時間浸漬させた後の、多孔層1平方メートル当たりに含まれる、前記電解液を吸収した樹脂の体積が0.25~1.50cmであることが好ましい。
 さらに、本発明に係る非水二次電池用セパレータにおいて、前記多孔層は、前記電解液に24時間浸漬させた後の空隙率が0.005~0.55であることが好ましい。
 さらに、本発明に係る非水二次電池用セパレータにおいて、前記多孔層は、前記電解液に24時間浸漬させた後の平均細孔径が0.8~95.0nmであることが好ましい。
 また、本発明に係る積層体は、前記の問題を解決するためのものであり、前記非水二次電池用セパレータと、電極シートとを含むことを特徴とする。
 また、本発明に係る積層体の製造方法は、前記の問題を解決するためのものであり、前記多孔層を形成する樹脂を溶解させた溶液を、前記多孔質基材または前記電極シートに塗布乾燥する工程を含むことを特徴とする。
 また、本発明に係る非水二次電池は、前記の問題を解決するためのものであり、前記非水二次電池用セパレータと、電極シートとを含むことを特徴とする。
 〔発明1〕
 本発明に係るセパレータを用いることによって、非水電解液二次電池の組み立て時における電解液に対する注液性が改善される、という効果を奏する。
 〔発明2〕
 本発明によれば、より高い絶縁耐力を有する非水電解液二次電池のセパレータを提供できるという効果を奏する。
 〔発明3〕
 本発明に係る積層体によれば、電池のセパレータとして用いた際に、カールの発生を抑制できるという効果を奏する。それゆえ、電池作製の際のハンドリングが良好となり、また電池性能の向上も期待できる。
 〔発明4〕
 本発明によれば、電極との密着性を確保しつつ、非水二次電池のサイクル特性を低下を抑制する効果を奏する。
本発明における積層体を示す模式図である(発明1)。 本発明における積層体を用いた電解液浸透試験の方法を示す模式図である(発明1)。 本発明に係る積層体の第2の多孔層の表面を走査型電子顕微鏡により撮影した画像である(発明3)。 従来の積層体(比較例4)の第2の多孔層の表面を走査型電子顕微鏡により撮影した画像である(発明3)。
 〔第1の実施形態:発明1〕
 本発明者らが鋭意検討を行った結果、ポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルム(以下、多孔質フィルムということがある)の少なくとも一方の面に、樹脂を含む多孔質層を積層させた積層体であって、前記多孔質層の最表面の臨界表面張力(A)と、前記積層体を前記多孔質フィルムと前記多孔質層との界面において剥離させた場合の、多孔質フィルムの界面側の臨界表面張力(B)との差異が小さくなる場合、具体的には上述の差である(A)-(B)が、0mN/m以上、20mN/m以下になるような場合に、積層体を含む非水電解液二次電池用セパレータの濡れ性が良好になり、非水電解液二次電池の組み立て時における電解液に対する注液性が従来のセパレータよりも改善されることを見出し、本発明を完成させた。
 ここで、多孔質フィルムの界面側の臨界表面張力とは、上記積層体から上記多孔質層を剥離させた後に残った多孔質フィルム(基材)の上記多孔質層との界面が存在した側の表面における臨界表面張力を意味する。
 また、本明細書における「電解液」には、非水電解液二次電池において一般に用いられる電解液がすべて含まれる。
 (本発明の実施形態)
 以下、本発明の第1の実施形態について、以下に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。なお、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上B以下」を意味する。
 (非水電解液二次電池用セパレータ)
 本発明の一実施形態は、多孔質フィルムの少なくとも一方の面に、樹脂を含む多孔質層を積層させた積層体であって、上記多孔質層の最表面の臨界表面張力(A)と、上記積層体を上記多孔質フィルムと上記多孔質層との界面において剥離させた場合の、多孔質フィルムの界面側の臨界表面張力(B)との関係が、以下に示す式(1)
 0≦(A)-(B)≦20mN/m…(1)
で示される構成である。
 <多孔質フィルム>
 本発明における多孔質フィルムは、セパレータの基材であり、ポリオレフィンを主成分とし、その内部に連結した細孔を多数有しており、一方の面から他方の面に気体や液体を通過させることが可能となっている。
 多孔質フィルムに占めるポリオレフィンの割合は、多孔質フィルム全体の50体積%以上であり、90体積%以上であることがより好ましく、95体積%以上であることがさらに好ましい。また、上記ポリオレフィンには、重量平均分子量が5×10~15×10の高分子量成分が含まれていることがより好ましい。特に、ポリオレフィンに重量平均分子量が100万以上の高分子量成分が含まれていると、多孔質フィルム、および多孔質フィルムを含む積層体の強度が向上するのでより好ましい。
 熱可塑性樹脂である上記ポリオレフィンとしては、具体的には、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン等の単量体を(共)重合してなる単独重合体(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン)または共重合体(例えば、エチレン-プロピレン共重合体)が挙げられる。このうち、過大電流が流れることをより低温で阻止(シャットダウン)することができるため、ポリエチレンがより好ましい。当該ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレン(エチレン-α-オレフィン共重合体)、重量平均分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレン等が挙げられ、このうち、重量平均分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレンがさらに好ましい。
 多孔質フィルムの膜厚は、積層体の膜厚を考慮して適宜決定すればよいものの、多孔質フィルムを基材として用い、多孔質フィルムの片面または両面に多孔質層を積層して積層体を形成する場合においては、4~40μmであることが好ましく、7~30μmであることがより好ましい。
 多孔質フィルムの単位面積当たりの目付は、積層体の強度、膜厚、重量、およびハンドリング性を考慮して適宜決定すればよいものの、積層体を非水電解液二次電池のセパレータとして用いた場合の当該電池の重量エネルギー密度や体積エネルギー密度を高くすることができるように、通常、4~20g/mであることが好ましく、5~12g/mであることがより好ましい。
 多孔質フィルムの透気度は、ガーレ値で30~500sec/100mLであることが好ましく、50~300sec/100mLであることがより好ましい。多孔質フィルムが上記透気度を有することにより、積層体をセパレータとして用いたときに、充分なイオン透過性を得ることができる。
 多孔質フィルムの空隙率(D)は、電解液の保持量を高めると共に、過大電流が流れることをより低温で確実に阻止(シャットダウン)する機能を得ることができるように、0.2~0.8(20~80体積%)であることが好ましく、0.3~0.75(30~75体積%)であることがより好ましい。また、多孔質フィルムが有する細孔の孔径は、積層体をセパレータとして用いたときに、充分なイオン透過性を得ることができ、かつ、正極や負極への粒子の入り込みを防止することができるように、3μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましい。さらに、多孔質フィルムの細孔の平均孔径(以下、平均細孔径(C)とも称する)と多孔質フィルムの空隙率(D)とは、(C)/(D)≦0.13との関係を満たすことが好ましく、(C)/(D)≦0.10との関係を満たすことがより好ましい。ここで、前記多孔質フィルムの平均細孔径(C)は、前記多孔質フィルムにおける細孔の孔径の平均値をμm単位にて示した値であり、前記空隙率(D)は、前記多孔質フィルムに空隙が無いと仮定したときの、そのフィルムの体積を基準とした場合の、実際の前記多孔質フィルムにおける空隙が占める体積の割合を示す値である。
 また、多孔質フィルムの平均細孔径(C)は、PMI社製パームポロメーター(型式:CFP-1500A)を用いて測定される。ここで測定には、試験液としてPMI社製 GalWick(商品名)を用い、多孔質フィルムにおける下記(i)および(ii)に記載の曲線を測定する。
(i)試験液に浸漬した状態の圧力―流量曲線
(ii)乾燥した状態で測定した流量の1/2とする圧力―流量曲線
 (i)および(ii)の曲線の交点における圧力Pの値に基づき、以下の式(3)を用いて多孔質フィルムの平均細孔径(C)を算出する。
 (C)=4cosθr/P…(3)
ここで、(C):平均細孔径(μm)、r:試験液の表面張力(N/m)、P:上で示した交点の圧力(Pa)、およびθ:多孔質フィルムと試験液との接触角(°)を表す。
 多孔質フィルムの空隙率(D)は、下記の方法によって測定される。多孔質フィルムを一辺の長さ10cmの正方形に切り取り、その切り取った小片の重量:W(g)および厚さ:E(cm)を測定する。測定された重量(W)および厚さ(E)、並びに、多孔質フィルムの真比重ρ(g/cm)に基づき、以下の式(4)を用いて多孔質フィルムの空隙率(D)を算出する。
 空隙率(D)=1-{(W/ρ)}/(10×10×E)…(4)
 上記多孔質フィルムの平均細孔径(C)を制御する方法としては、例えば、細孔径を小さくする場合、多孔質フィルム製膜時に無機フィラー等の開孔剤または相分離剤の分散状態を均一化させる方法、無機フィラー開孔剤の粒径を微細化する方法、相分離剤を含んだ状態で延伸する方法、および低い延伸倍率で延伸する方法等の方法が挙げられる。また、上記多孔質フィルムの空隙率(D)を制御する方法としては、例えば、高空隙率の多孔質フィルムを得る場合、ポリオレフィン等の樹脂に対する無機フィラー等の開孔剤または相分離剤の量を多くする方法、相分離剤除去した後に延伸する方法、および高い延伸倍率で延伸する方法等の方法が挙げられる。
 上述した多孔質フィルムの平均細孔径(C)/多孔質フィルムの空隙率(D)は、上記多孔質フィルムを含む非水電解液二次電池用セパレータのポリオレフィン基材内部への電解液の浸入容易性に対する支配因子の1つであると考えられる。
 (C)/(D)の値が減少することは、多孔質フィルムの平均細孔径(C)が減少すること、および/または、多孔質フィルムの空隙率(D)が増大することを示す。
 多孔質フィルムの平均細孔径(C)が減少すると、上記ポリオレフィン基材内部の細孔へ上記電解液を導入する駆動力になると推定される毛細管力が増大すると考えられる。また、多孔質フィルムの空隙率(D)が増大すると、上記ポリオレフィン基材における上記電解液が浸透できないポリオレフィンが存在する箇所の体積が減少すると考えられる。それゆえ、上述の(C)/(D)の値が減少すると、上記多孔質フィルムを含む非水電解液二次電池用セパレータのポリオレフィン基材内部への電解液の浸入(浸透)容易性が増大すると考えられる。
 具体的には、上述の(C)/(D)≦0.13、望ましくは(C)/(D)≦0.10である場合、上記多孔質フィルムを含む非水電解液二次電池用セパレータのポリオレフィン基材内部への電解液の浸入容易性が、非水電解液二次電池用セパレータとして実際に使用されるのに十分な大きさに増大し得る。すなわち、上述の(C)/(D)は、上記の臨界表面張力(B)に影響する要素であり、つまり、(C)/(D)を調整することで上記(A)-(B)の範囲を制御することができる。
 尚、本発明に係る多孔質フィルムは、細孔を有していることから、多孔質フィルムの平均細孔径(C)は、0よりも大きな値となる。それゆえ、上述の(C)/(D)の値もまた、0よりも大きくなる。
 多孔質フィルムの製造方法は特に限定されるものではなく、例えば、ポリオレフィン等の樹脂に可塑剤を加えてフィルムに成形した後、可塑剤を適当な溶媒で除去する方法が挙げられる。
 具体的には、例えば、超高分子量ポリエチレンと、重量平均分子量が1万以下の低分子量ポリオレフィンとを含むポリオレフィン樹脂を用いて多孔質フィルムを製造する場合には、製造コストの観点から、以下に示す方法によって当該多孔質フィルムを製造することが好ましい。
(1)超高分子量ポリエチレン100重量部と、重量平均分子量が1万以下の低分子量ポリオレフィン5~200重量部と、炭酸カルシウム等の無機充填剤100~400重量部とを混練してポリオレフィン樹脂組成物を得る工程、
(2)上記ポリオレフィン樹脂組成物を用いてシートを成形する工程、
次いで、
(3)工程(2)で得られたシートから無機充填剤を除去する工程、
(4)工程(3)で無機充填剤を除去したシートを延伸して多孔質フィルムを得る工程。
或いは、
(3’)工程(2)で得られたシートを延伸する工程、
(4’)工程(3’)で延伸したシートから無機充填剤を除去して多孔質フィルムを得る工程。
 尚、多孔質フィルムは、上述した物性を有する市販品を用いることもできる。
 また、多孔質フィルムには、多孔質層を形成する前に、つまり、後述する塗工液を塗工する前に、親水化処理を施してもよい。多孔質フィルムに親水化処理を施すことにより、上記臨界表面張力(B)を調整することができる。つまり、予め測定した多孔質層の最表面の臨界表面張力(A)に応じて、多孔質フィルムに主に起因する臨界表面張力(B)を調整しておくことによって、上記式(1)の関係を満たす積層体を得ることができる。
 上記親水化処理としては、具体的には、例えば、酸やアルカリ等による薬剤処理、コロナ処理、プラズマ処理等の公知の処理が挙げられる。上記親水化処理のうち、比較的短時間で多孔質フィルムを親水化することができる上に、親水化が多孔質フィルムの表面近傍のみに限られ、多孔質フィルムの内部を変質しないことから、コロナ処理がより好ましい。
 多孔質フィルムは、必要に応じて、樹脂を含む多孔質層の他に多孔質層で含んでいてもよい。当該多孔質層としては、耐熱層や接着層、保護層等の公知の多孔質層が挙げられる。具体的な多孔質層としては後述する樹脂を含む多孔質層と同じ組成のものが挙げられる。
<多孔質層>
 本発明の多孔質層は、好ましくは、多孔質フィルムの片面または両面に積層される耐熱層または接着層である。多孔質層を構成する樹脂は、電池の電解液に不溶であり、また、その電池の使用範囲において電気化学的に安定であることが好ましい。多孔質フィルムの片面に多孔質層が積層される場合には、当該多孔質層は、好ましくは、非水電解液二次電池としたときの、多孔質フィルムにおける正極と対向する面に積層され、より好ましくは正極と接する面に積層される。
 当該樹脂としては、具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン-プロピレン共重合体等のポリオレフィン;ポリフッ化ビニリデン(PVDF)やポリテトラフルオロエチレン等の含フッ素樹脂;フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体やエチレン-テトラフルオロエチレン共重合体等の含フッ素ゴム;芳香族ポリアミド;全芳香族ポリアミド(アラミド樹脂);スチレン-ブタジエン共重合体およびその水素化物、メタクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリ酢酸ビニル等のゴム類;ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルアミド、ポリエステル等の融点やガラス転移温度が180℃以上の樹脂;ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、セルロースエーテル、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸等の水溶性ポリマー等が挙げられる。
 また、上記芳香族ポリアミドとしては、具体的には、例えば、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)、ポリ(メタフェニレンイソフタルアミド)、ポリ(パラベンズアミド)、ポリ(メタベンズアミド)、ポリ(4,4’-ベンズアニリドテレフタルアミド)、ポリ(パラフェニレン-4,4’-ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(メタフェニレン-4,4’-ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(パラフェニレン-2,6-ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(メタフェニレン-2,6-ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(2-クロロパラフェニレンテレフタルアミド)、パラフェニレンテレフタルアミド/2,6-ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体、メタフェニレンテレフタルアミド/2,6-ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体等が挙げられる。このうち、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)がより好ましい。
 上記樹脂のうち、含フッ素樹脂、および芳香族ポリアミドがより好ましく、含フッ素樹脂の中でも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデン(VDF)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)との共重合体等のポリフッ化ビニリデン系樹脂がより好ましく、PVDFがさらに好ましい。
 上記多孔質層は、フィラーを含んでもよい。
 本発明において多孔質層に含まれていてもよいフィラーとしては、有機物からなるフィラーおよび無機物からなるフィラーが挙げられる。有機物からなるフィラーとしては、具体的には、例えば、スチレン、ビニルケトン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アクリル酸メチル等の単量体の単独重合体或いは2種類以上の共重合体;ポリテトラフルオロエチレン、4フッ化エチレン-6フッ化プロピレン共重合体、4フッ化エチレン-エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素樹脂;メラミン樹脂;尿素樹脂;ポリエチレン;ポリプロピレン;ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸;等からなるフィラーが挙げられる。無機物からなるフィラーとしては、具体的には、例えば、炭酸カルシウム、タルク、クレー、カオリン、シリカ、ハイドロタルサイト、珪藻土、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、窒化チタン、アルミナ(酸化アルミニウム)、窒化アルミニウム、マイカ、ゼオライト、ガラス等の無機物からなるフィラーが挙げられる。フィラーは、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
 上記フィラーのうち、一般に、充填材と称される、無機物からなるフィラーが好適であり、シリカ、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、マイカ、ゼオライト等の無機酸化物からなるフィラーがより好ましく、シリカ、酸化マグネシウム、酸化チタン、およびアルミナからなる群から選択される少なくとも1種のフィラーがさらに好ましく、アルミナが特に好ましい。アルミナには、α-アルミナ、β-アルミナ、γ-アルミナ、θ-アルミナ等の多くの結晶形が存在するが、何れも好適に使用することができる。この中でも、熱的安定性および化学的安定性が特に高いため、α-アルミナが最も好ましい。
 本発明においては、通常、上記樹脂を溶媒に溶解させると共に、必要に応じて上記フィラーを分散させることにより、多孔質層を形成するための塗工液を作製する。
 本発明において臨界表面張力とは、物質の表面に液滴を滴下したときの接触角が0°の場合の表面張力であると定義される値であり、その物質の濡れ易さを示す指標となる。臨界表面張力の値が小さいほどその物質は濡れ易く、通常は吸液性が良好になるが、積層体の場合は、層と層との間の吸液抵抗が吸液性に大きな影響を与える。本明細書における臨界表面張力は、JIS K 6768に準拠した方法によって測定される。
 具体的には、積層体における多孔質層(塗工層)の最表面を対象にして、25℃の環境下において共和界面化学製の接触角計Drop Master 500を用い、溶媒として純水およびプロピレンカーボネートを用いて、各々の溶媒の接触角θを測定し、Zisman plotにより臨界表面張力(A)を算出する。また、同様の方法にて、積層体から多孔質層(塗工層)を剥離した後の該多孔質フィルム(基材)の該多孔質層(塗工層)が剥離された側の表面における臨界表面張力(B)を算出する。
 上記多孔質層の最表面の臨界表面張力(A)と、上記積層体を多孔質フィルムと上記多孔質層との界面で剥離させた場合の、多孔質フィルムの界面側の臨界表面張力(B)との差の絶対値が小さくなり、かつ、上記臨界表面張力(A)から上記臨界表面張力(B)を差し引いた値が0以上になると、上記多孔質フィルムの層と、上記多孔質層との間の吸液抵抗差が低減し、結果としてセパレータ全体の吸液性が高くなる。具体的には、0mN/m≦(A)-(B)≦20mN/m、望ましくは4mN/m≦(A)-(B)≦19mN/m、さらに望ましくは4mN/m≦(A)-(B)≦15mN/mである場合に、セパレータ全体の電解液に対する吸液性が十分高くなるので好ましい。
 (多孔質層における電解液の浸透時間)
 本発明に係る積層体を非水電解液二次電池用セパレータとして用いて製造される非水電解液二次電池の内部抵抗を実用レベルにまで下げるために、上記非水電解液二次電池を組み立てる際に、一般的に正負極およびセパレータからなる群に電解液を注液する工程と、さらにセパレータ内部まで電解液を染み渡らせるエージング工程とを実施する。後述する方法において測定される積層体(非水電解液二次電池用セパレータ)への電解液浸透時間は、上述の2つの工程の作業時間(タクトタイム)と逆相関関係である。よって、上記積層体への電解液浸透時間は、上述の2つの工程の作業速度、特にセパレータ内部までの電解液浸透時間の指標となると推定される。
 上記積層体への電解液浸透時間は、50秒未満であることが好ましく、30秒未満であることがより好ましい。上記積層体への電解液浸透時間を上記範囲内とすることにより、上記積層体を用いた非水電解液二次電池用セパレータの組み立て工程、特にそのうちのセパレータ内部まで電解液を染み渡らせるエージング工程の作業時間(タクトタイム)を実用レベルにまで短縮し得る。
 (非水電解液二次電池用セパレータの製造方法)
 本発明におけるセパレータを構成する積層体は、図1に示すように、基材となる多孔質フィルムの表面上に、例えば、以下に示す方法(1)~(3)の何れかの1つの方法を用いて、樹脂を含む多孔質層を形成することによって、製造される。
 (1)上記多孔質層を形成する樹脂を溶解させた塗工液を、上記多孔質フィルムの表面に塗工した後、そのフィルムを前記樹脂に対して貧溶媒である、析出溶媒に浸漬することによって、前記樹脂から構成された多孔質層を析出させる方法。
 (2)上記多孔質層を形成する樹脂を溶解させた塗工液を、上記多孔質フィルムの表面に塗工した後、低沸点プロトン酸を用いて、前記塗工液の液性を酸性とすることによって、前記樹脂から構成された多孔質層を析出させる方法。
 (3)上記多孔質層を形成する樹脂を溶解させた塗工液を、上記多孔質フィルムの表面に塗工した後、遠赤外線加熱または凍結乾燥を用いて、前記塗工液中の溶媒を蒸発させて、前記樹脂から構成された多孔質層を析出させる方法。
 さらに、上記方法(1)および(2)の場合は、上記多孔質層が析出した後に、得られた積層体をさらに乾燥させる工程が含まれ得る。
 樹脂を溶解させる溶媒(分散媒)は、多孔質フィルムに悪影響を及ぼさず、上記樹脂を均一かつ安定に溶解し、上記フィラーを均一かつ安定に分散させることができればよく、特に限定されるものではない。上記溶媒(分散媒)としては、具体的には、例えば、水;メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、t-ブチルアルコール等の低級アルコール;アセトン、トルエン、キシレン、ヘキサン、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等が挙げられる。上記溶媒(分散媒)は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。上記方法において、例えば、上記多孔質層を構成する樹脂がPVDF系樹脂である場合には、PVDF系樹脂を溶解させる溶媒としては、N-メチルピロリドン等のアミド系溶媒を用いることが好ましく、N-メチルピロリドンがより好ましい。
 上記析出溶媒には、例えば、塗工液に含まれる溶媒(分散媒)に溶解し、かつ、塗工液に含まれる樹脂を溶解しない他の溶媒(以下、溶媒X)が使用できる。塗工液が塗布されて塗膜が形成された多孔質フィルムを上記溶媒Xに浸漬し、多孔質フィルム上または支持体上の塗膜中の溶媒(分散媒)を溶媒Xで置換した後に、溶媒Xを蒸発させることにより、塗工液から溶媒(分散媒)を効率よく除去することができる。析出溶媒としては具体的には、例えば、水;メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、t-ブチルアルコール等の低級アルコール;アセトン等が挙げられる。上記析出溶媒は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。上記方法(1)において、例えば、上記多孔質層を構成する樹脂がPVDF系樹脂である場合には、上記多孔質層を析出させるための溶媒としては、イソプロピルアルコールまたはt-ブチルアルコールが好ましい。
 樹脂を溶解させる溶媒と、析出溶媒との組み合わせによって、上記臨界表面張力(A)と上記臨界表面張力(B)との差を調整することができる。これらの溶媒の特性によって、多孔質フィルムの空隙に入り込む塗工液すなわち樹脂の量が変化するため、その結果として臨界表面張力(B)が変動し、その結果として、臨界表面張力(A)と臨界表面張力(B)との差が変動する。
 上記方法(2)において、上記低沸点プロトン酸としては、例えば、塩酸、酢酸等が挙げられる。
 上記方法(3)において、遠赤外線加熱または凍結乾燥は、他の乾燥方法(風乾等)と比較して、上記多孔質層の空孔の形状が析出時に崩れ難いという利点を有する。
 加えて、本発明におけるセパレータを構成する積層体は、基材となる多孔質フィルムの表面上に以下(4)に示す方法で樹脂を含む多孔質層を形成することによって、製造されても良い。
 (4)上記多孔質層を形成する樹脂微粒子の水等分散媒に分散させた塗工液を、基材に塗工し、分散媒を乾燥除去することで多孔質層を形成させる方法。
 上記方法(4)においては、分散媒は水であることが好ましく、また乾燥前の積層膜を低級アルコール類へ浸漬することで、水等の分散媒を希釈、置換しても良く、この場合の低級アルコール類としては、イソプロピルアルコールまたはt-ブチルアルコールが好ましい。
 また、上記積層体に、さらに耐熱層を積層する場合には、多孔質層を構成する樹脂の代わりに上記耐熱層を構成する樹脂を用いること以外は、上述した方法と同様の方法を行うことにより、耐熱層を積層させることができる。
 さらに、上記多孔質層にフィラーが含まれる場合には、上記多孔質層を形成する樹脂を溶解させた塗工液に、さらにフィラーを分散させたものを用いることによって、フィラーが含まれる多孔質層を形成することができる。
 塗工液の多孔質フィルムへの塗布方法、つまり、必要に応じて親水化処理が施された多孔質フィルムの表面への多孔質層の形成方法は、特に制限されるものではない。多孔質フィルムの両面に多孔質層を積層する場合においては、多孔質フィルムの一方の面に多孔質層を形成した後、他方の面に多孔質層を形成する逐次積層方法や、多孔質フィルムの両面に多孔質層を同時に形成する同時積層方法を行うことができる。
 多孔質層の厚さは、塗工後の湿潤状態(ウェット)の塗工膜の厚さ、樹脂とフィラーとの重量比、塗工液の固形分濃度(樹脂濃度とフィラー濃度との和)等を調節することによって制御することができる。
 上記塗工液を多孔質フィルムに塗布する方法は、必要な目付や塗工面積を実現し得る方法であればよく、特に制限されるものではない。塗工液の塗布方法としては、従来公知の方法を採用することができ、具体的には、例えば、グラビアコーター法、小径グラビアコーター法、リバースロールコーター法、トランスファロールコーター法、キスコーター法、ディップコーター法、ナイフコーター法、エアドクターブレードコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、スクイズコーター法、キャストコーター法、バーコーター法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法等が挙げられる。
 上記乾燥には、通常の乾燥装置を用いることができる。乾燥温度は、多孔質フィルムの細孔が収縮して透気度が低下することを回避するために、多孔質フィルムの透気度が低下しない温度、具体的には、10~120℃、より好ましくは20~80℃で行うことが望ましい。
 上述した方法により形成される多孔質層の膜厚は、積層体の膜厚を考慮して適宜決定すればよいものの、多孔質フィルムを基材として用い、多孔質フィルムの片面または両面に多孔質層を積層して積層体を形成する場合においては、0.1~20μm(両面の場合は合計値)であることが好ましく、2~15μmであることがより好ましい。多孔質層の膜厚が上記範囲を超える場合には、積層体をセパレータとして用いたときに、非水電解液二次電池の負荷特性が低下するおそれがある。多孔質層の膜厚が上記範囲未満の場合には、事故等によって当該電池に発熱が生じたときに、多孔質層が多孔質フィルムの熱収縮に抗しきれずに破損してセパレータが収縮するおそれがある。
 多孔質層の単位面積当たりの目付は、積層体の強度、膜厚、重量、およびハンドリング性を考慮して適宜決定すればよいものの、積層体を非水電解液二次電池のセパレータとして用いた場合の当該電池の重量エネルギー密度や体積エネルギー密度を高くすることができるように、通常、0.1~5g/mであることが好ましく、0.5~3g/mであることがより好ましい。多孔質層の目付が上記範囲を超える場合には、積層体をセパレータとして用いたときに、非水電解液二次電池が重くなる。
 多孔質層の空隙率は、充分なイオン透過性を得ることができるように、0.1~0.9(10~90体積%)であることが好ましく、0.3~0.8(30~80体積%)であることがより好ましい。また、多孔質層が有する細孔の孔径は、積層体をセパレータとして用いたときに、充分なイオン透過性を得ることができ、かつ、正極や負極への粒子の入り込みを防止することができるように、3μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましい。また、上記多孔質フィルムが有する細孔の平均孔径(平均細孔径(C))と多孔質フィルムの空隙率(D)との関係が、(C)/(D)<0.13であることが好ましく、(C)/(D)≦0.10であることがより好ましい。
 上記(C)/(D)が上に示した範囲である多孔質フィルムを含む積層体を非水電解液二次電池用セパレータとして用いることは、上記非水電解液二次電池用セパレータのポリオレフィン基材内部への電解液の浸入容易性が、非水電解液二次電池用セパレータとして実際に使用されるのに十分な大きさに増大し得るために好ましい。
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
 本発明はまた、以下に示す構成を備える積層体および非水電解液二次電池用セパレータを含み得る。
[1]ポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルムの少なくとも一方の面に、樹脂を含む多孔質層を積層させた積層体であって、
 前記多孔質層の最表面の臨界表面張力(A)と、前記積層体を前記多孔質フィルムと前記多孔質層との界面において剥離させた場合の、多孔質フィルムの界面側の臨界表面張力(B)との関係が、以下に示す式(1’)
 |(A)-(B)|<10mN/m …(1’)
で示されることを特徴とする、積層体。
[2]前記多孔質層に含まれる樹脂が、ポリフッ化ビニリデン系樹脂であることを特徴とする[1]に記載の積層体。
[3][1]または[2]に記載の積層体を含む非水電解液二次電池用セパレータ。
 〔第2の実施形態:発明2〕
 本発明の第2の実施形態について以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態や実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態や実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された学術文献及び特許文献の全てが、本明細書中において参考文献として援用される。なお、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上、B以下」を意味する。
 <積層体>
 本発明に係る積層体は、ポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルムと、上記多孔質フィルムの片面または両面に積層された、樹脂を含む多孔質層と、を備え、(A)上記多孔質層の単位面積当たりに含まれる、上記樹脂の量(g/m)の増加量に対する、当該多孔質層の絶縁耐力の上昇量(V・m/g)と、(B)上記多孔質フィルムの単位面積当たりに含まれる上記ポリオレフィンの量(g/m)の増加量に対する当該多孔質フィルムの絶縁耐力の上昇量(V・m/g)と、の関係が、以下に示す式(1)
 (A)>(B) …(1)
で示され、かつ、前記多孔質フィルムの平均細孔径(C)と空隙率(D)との関係が、以下に示す式(2)
 (C)/(D)≦0.13 …(2)
で示される。このように、樹脂の増加量に対する絶縁耐力の向上量が大きい樹脂を採用することによって、より高い絶縁耐力を有するセパレータを得ることができる。
 ここで、前記多孔質フィルムの平均細孔径(C)は、前記多孔質フィルムにおける細孔の孔径の平均値をμm単位にて示した値であり、前記空隙率(D)は、前記多孔質フィルムに空隙が無いと仮定したときの、そのフィルムの体積を基準とした場合の、実際の前記多孔質フィルムにおける空隙が占める体積の割合を示す値である。
 また、耐電圧試験で不良箇所として検出される欠損箇所の発生源となる塗工セパレータ耐電圧低下箇所の低減に必要な、フィルムに積層された多孔質層の均一性に影響する因子と推定される(C)/(D)が、0.13以下の値となることによって、上記欠損箇所の発生を抑制することができる。
 多孔質層および多孔質フィルムの絶縁耐力は、日本テクナート製のインパルス絶縁試験機IMP3800Kを用いて、以下の手順にて測定することができる。
(i)上部円柱電極φ25mm、下部円柱電極φ75mmの間に測定対象である積層体を挟む。
(ii)装置内部にあるコンデンサに電荷を溜めていくことにより、この内部コンデンサに電気的に接続された上部電極と下部電極の間にある前記積層体に、0Vから直線上に電圧を印加する。
(iii)電圧降下が検出される(すなわち絶縁破壊が発生する)まで、電圧を印加し、上記電圧降下が検出された電圧を絶縁破壊電圧として測定する。
(iv)積層体の多孔質層の樹脂目付量に対して、絶縁破壊電圧をプロットし、線形近似した直線の傾きから絶縁耐力を算出する。
 さらに、本発明の他の実施形態において、前記非水二次電池用セパレータには、前記多孔層以外に耐熱性の樹脂から構成される耐熱層が積層されていてもよい。前記耐熱層としては、アラミドまたはアルミナ微粒子を含んでいる層が好ましい。
 〔多孔質フィルム〕
 本発明における多孔質フィルムは、セパレータの基材であり、ポリオレフィンを主成分とし、その内部に連結した細孔を多数有しており、一方の面から他方の面に気体や液体を通過させることが可能となっている。
 多孔質フィルムに含まれるポリオレフィンの種類及び含有量等は、上記(A)及び(B)において、(A)>(B)の関係を満たし、かつ、多孔質フィルムの細孔の孔径の平均値(平均細孔径(C))と空隙率(D)とが、(C)/(D)≦0.13の関係を満たすものであればよい。つまり、当該多孔質層に含まれる樹脂の種類及び含有量、並びに、目的とする多孔質フィルムの性質等に応じて、ポリオレフィンの種類及び含有量等を適宜設定すればよい。以下、当該関係を満たすことを前提として、具体例について説明する。
 多孔質フィルムに占めるポリオレフィンの割合は、多孔質フィルム全体の50体積%以上であり、90体積%以上であることがより好ましく、95体積%以上であることがさらに好ましい。また、ポリオレフィンには、重量平均分子量が5×10~15×10の高分子量成分が含まれていることがより好ましい。特に、ポリオレフィンに重量平均分子量が100万以上の高分子量成分が含まれていると、多孔質フィルム、および多孔質フィルムを含む積層体の強度が向上するのでより好ましい。なお、本発明における「多孔質フィルムの単位面積当たりに含まれる上記ポリオレフィンの量」は、ここに説明する多孔質フィルムに占めるポリオレフィンの割合である。
 多孔質フィルムの絶縁耐力は、従来公知の方法で測定することができる。例えば、株式会社日本テクナート製「リチウムイオン電池絶縁試験器型式IMP-1090」を用いて、添付されている説明書に従って測定することができる。
 熱可塑性樹脂であるポリオレフィンとしては、具体的には、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン等の単量体を(共)重合してなる単独重合体(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン)または共重合体(例えば、エチレン-プロピレン共重合体)が挙げられる。このうち、過大電流が流れることをより低温で阻止(シャットダウン)することができるため、ポリエチレンがより好ましい。当該ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレン(エチレン-α-オレフィン共重合体)、重量平均分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレン等が挙げられ、このうち、重量平均分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレンがさらに好ましい。
 多孔質フィルムの膜厚は、積層体の膜厚を考慮して適宜決定すればよいものの、多孔質フィルムを基材として用い、多孔質フィルムの片面または両面に多孔質層を積層して積層体を形成する場合においては、4~40μmであることが好ましく、7~30μmであることがより好ましい。
 多孔質フィルムの単位面積当たりのポリオレフィンの目付(含有量)は、積層体の強度、膜厚、重量、およびハンドリング性を考慮して適宜決定すればよいものの、積層体を非水電解液二次電池のセパレータとして用いた場合の当該電池の重量エネルギー密度や体積エネルギー密度を高くすることができるように、通常、4~20g/mであることが好ましく、5~12g/mであることがより好ましい。
 多孔質フィルムの透気度は、ガーレ値で30~500sec/100mLであることが好ましく、50~300sec/100mLであることがより好ましい。多孔質フィルムが上記透気度を有することにより、積層体をセパレータとして用いたときに、充分なイオン透過性を得ることができる。
 多孔質フィルムの空隙率(D)は、電解液の保持量を高めると共に、過大電流が流れることをより低温で確実に阻止(シャットダウン)する機能を得ることができるように、0.2~0.8(20~80体積%)であることが好ましく、0.3~0.75(30~75体積%)であることがより好ましい。また、多孔質フィルムが有する細孔の孔径は、積層体をセパレータとして用いたときに、充分なイオン透過性を得ることができ、かつ、正極や負極への粒子の入り込みを防止することができるように、3μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましい。さらに、多孔質フィルムの細孔の平均孔径(以下、平均細孔径(C)とも称する)と多孔質フィルムの空隙率(D)とは、(C)/(D)≦0.13との関係を満たすことが好ましく、(C)/(D)≦0.10との関係を満たすことがより好ましい。
 多孔質フィルムの平均細孔径(C)は、PMI社製パームポロメーター(型式:CFP-1500A)を用いて測定される。ここで測定には、試験液としてPMI社製 GalWick(商品名)を用い、多孔質フィルムにおける下記(i)および(ii)に記載の曲線を測定する。
(i)試験液に浸漬した状態の圧力-流量曲線
(ii)乾燥した状態で測定した流量の1/2とする圧力-流量曲線
(i)および(ii)の曲線の交点における圧力Pの値に基づき、以下の式(3)を用いて多孔質フィルムの平均細孔径(C)を算出する。
 (C)=4cosθr/P …(3)
ここで、(C):平均細孔径(μm)、r:試験液の表面張力(N/m)、P:上で示した交点の圧力(Pa)、およびθ:多孔質フィルムと試験液との接触角(°)を表す。
 多孔質フィルムの空隙率(D)は、下記の方法によって測定される。多孔質フィルムを一辺の長さ10cmの正方形に切り取り、その切り取った小片の重量:W(g)および厚さ:E(cm)を測定する。測定された重量(W)および厚さ(E)、並びに、多孔質フィルムの真比重ρ(g/cm)に基づき、以下の式(4)を用いて多孔質フィルムの空隙率(D)を算出する。
 空隙率(D)=1-{(W/ρ)}/(10×10×E) …(4)
 上記多孔質フィルムの平均細孔径(C)を制御する方法としては、例えば、細孔径を小さくする場合、多孔質フィルム製膜時に無機フィラー等の開孔剤又は相分離剤の分散状態を均一化させる方法、無機フィラー開孔剤の粒径を微細化する方法、相分離剤を含んだ状態で延伸する方法、及び低い延伸倍率で延伸する方法等の方法が挙げられる。また、上記多孔質フィルムの空隙率(D)を制御する方法としては、例えば、高空隙率の多孔質フィルムを得る場合、ポリオレフィン等の樹脂に対する無機フィラー等の開孔剤又は相分離剤の量を多くする方法、相分離剤を除去した後に延伸する方法、及び高い延伸倍率で延伸する方法等の方法が挙げられる。
 上述した多孔質フィルムの平均細孔径(C)/多孔質フィルムの空隙率(D)は、耐電圧試験で不良箇所として検出される欠損箇所の発生源となる塗工セパレータ耐電圧低下箇所の低減に必要な、フィルムに積層された多孔質層の均一性に影響する因子であると推定される。
 (C)/(D)の値が上記範囲外、すなわち0.13よりも大きな値となる場合としては、多孔質フィルムの平均細孔径(C)が増大する場合、または、多孔質フィルムの空隙率(D)が減少する場合が想定される。
 多孔質フィルムの平均細孔径(C)が増大する場合、多孔質フィルムの空孔(細孔)の孔径の増大に伴い積層樹脂の基材(多孔質フィルム)細孔内への浸入が起こり易くなるため、結果として局所的に積層多孔質層の単位面積当たりに含まれる積層樹脂量が減少した(場合によって欠如した)低耐電圧箇所の発生を招くと考えられる。一方、多孔質フィルムの空隙率(D)が減少する場合、積層樹脂の多孔質フィルム細孔への浸入が抑制されるため、結果として、多孔質フィルムと多孔質層とからなる積層体において十分な界面強度が得られず、局所的に積層多孔質層が脱落欠損した低耐電圧箇所が発生し易くなると考えられる。
 それゆえ、上述の(C)/(D)の値が0.13以下の場合、低耐電圧箇所の発生が抑制され、耐電圧試験において欠損箇所が低減した、より高い絶縁耐力を有し、セパレータとして好適な積層体を得ることができる。
 尚、本発明に係る多孔質フィルムは、細孔を有していることから、多孔質フィルムの平均細孔径(C)は、0よりも大きな値となる。それゆえ、上述の(C)/(D)の値もまた0よりも大きくなる。
 多孔質フィルムの製造方法は特に限定されるものではなく、例えば、ポリオレフィン等の樹脂に可塑剤を加えてフィルムに成形した後、可塑剤を適当な溶媒で除去する方法が挙げられる。
 具体的には、例えば、超高分子量ポリエチレンと、重量平均分子量が1万以下の低分子量ポリオレフィンとを含むポリオレフィン樹脂を用いて多孔質フィルムを製造する場合には、製造コストの観点から、以下に示す方法によって当該多孔質フィルムを製造することが好ましい。
(1)超高分子量ポリエチレン100重量部と、重量平均分子量が1万以下の低分子量ポリオレフィン5~200重量部と、炭酸カルシウム等の無機充填剤100~400重量部とを混練してポリオレフィン樹脂組成物を得る工程、
(2)上記ポリオレフィン樹脂組成物を用いてシートを成形する工程、
次いで、
(3)工程(2)で得られたシートから無機充填剤を除去する工程、
(4)工程(3)で無機充填剤を除去したシートを延伸して多孔質フィルムを得る工程。
或いは、
(3’)工程(2)で得られたシートを延伸する工程、
(4’)工程(3’)で延伸したシートから無機充填剤を除去して多孔質フィルムを得る工程。
 尚、多孔質フィルムは、上述した物性を有する市販品を用いることもできる。
 また、多孔質フィルムには、多孔質層を形成する前に、つまり、後述する塗工液を塗工する前に、親水化処理を施しておくことがより好ましい。多孔質フィルムに親水化処理を施しておくことにより、塗工液の塗工性がより向上し、それゆえ、より均一な多孔質層を形成することができる。この親水化処理は、塗工液に含まれる溶媒(分散媒)に占める水の割合が高い場合に有効である。上記親水化処理としては、具体的には、例えば、酸やアルカリ等による薬剤処理、コロナ処理、プラズマ処理等の公知の処理が挙げられる。上記親水化処理のうち、比較的短時間で多孔質フィルムを親水化することができる上に、親水化が多孔質フィルムの表面近傍のみに限られ、多孔質フィルムの内部を変質しないことから、コロナ処理がより好ましい。
 〔多孔質層〕
 本発明に係る多孔質層は、少なくとも樹脂を含んでなる、多孔質フィルムの片面または両面に積層される耐熱層である。上記樹脂は、三次元網目構造を有することがより好ましい。
 多孔質層を構成する樹脂は、上記(A)及び(B)において、(A)>(B)の関係を満たすものであればよいが、電池の電解液に不溶であり、また、その電池の使用範囲において電気化学的に安定であることが好ましい。また、樹脂が三次元網目構造を有するか否かは、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)により確認することができる。
 なお、本発明における「多孔質層の単位面積当たりに含まれる、上記樹脂の量」は、多孔質層を形成する際に用いる樹脂、モノマー、フィラー等の量と、製造される多孔質層の面積とから算出することができる。
 多孔質層の絶縁耐力は、上述した多孔質フィルムの絶縁耐力の測定方法と同様の方法で測定することができる。
 多孔質層に含まれる樹脂としては、具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン-プロピレン共重合体等のポリオレフィン;ポリフッ化ビニリデン(PVDF)やポリテトラフルオロエチレン等の含フッ素樹脂;フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体やエチレン-テトラフルオロエチレン共重合体等の含フッ素ゴム;;芳香族ポリアミド:全芳香族ポリアミド(アラミド樹脂);スチレン-ブタジエン共重合体およびその水素化物、メタクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリ酢酸ビニル等のゴム類;ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルアミド、ポリエステル等の融点やガラス転移温度が180℃以上の樹脂;ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、セルロースエーテル類、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸等の水溶性ポリマー等が挙げられる。
 また、上記芳香族ポリアミドとしては、具体的には、例えば、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)、ポリ(メタフェニレンイソフタルアミド)、ポリ(パラベンズアミド)、ポリ(メタベンズアミド)、ポリ(4,4’-ベンズアニリドテレフタルアミド)、ポリ(パラフェニレン-4,4’-ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(メタフェニレン-4,4’-ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(パラフェニレン-2,6-ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(メタフェニレン-2,6-ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(2-クロロパラフェニレンテレフタルアミド)、パラフェニレンテレフタルアミド/2,6-ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体、メタフェニレンテレフタルアミド/2,6-ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体等が挙げられる。このうち、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)がより好ましい。
 ポリイミドとしては、芳香族の二酸無水物とジアミンとの縮重合で製造される全芳香族ポリイミドが好ましい。二酸無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’、4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。ジアミンとしては、例えば、オキシジアニリン、パラフェニレンジアミン、ベンゾフェノンジアミン、3,3’-メチレンジアニリン、3,3’-ジアミノベンソフェノン、3,3’-ジアミノジフェニルスルフォン、1,5’-ナフタレンジアミンが挙げられる。
 ポリアミドイミドとしては、芳香族ジカルボン酸および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるもの、芳香族二酸無水物および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるもの、が挙げられる。芳香族ジカルボン酸としては、例えば、イソフタル酸、テレフタル酸が挙げられる。芳香族二酸無水物としては、例えば、無水トリメリット酸が挙げられる。芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、オルソトリランジイソシアネート、m-キシレンジイソシアネートが挙げられる。
 上記樹脂のうち、ポリオレフィン、含フッ素樹脂、芳香族ポリアミド、および水溶性ポリマーがより好ましい。また、芳香族ポリアミド、及び、ポリフッ化ビニリデンが高い絶縁耐力が得られることからより好ましい。
 多孔質層は、フィラーを含んでもよい。従って、多孔質層がフィラーを含む場合には、上記樹脂は、バインダー樹脂としての機能を有することとなる。
 本発明において多孔質層に含まれていてもよいフィラーとしては、有機物からなるフィラーおよび無機物からなるフィラーが挙げられる。有機物からなるフィラーとしては、具体的には、例えば、スチレン、ビニルケトン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アクリル酸メチル等の単量体の単独重合体或いは2種類以上の共重合体;ポリテトラフルオロエチレン、4フッ化エチレン-6フッ化プロピレン共重合体、4フッ化エチレン-エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素樹脂;メラミン樹脂;尿素樹脂;ポリエチレン;ポリプロピレン;ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸;等からなるフィラーが挙げられる。無機物からなるフィラーとしては、具体的には、例えば、炭酸カルシウム、タルク、クレー、カオリン、シリカ、ハイドロタルサイト、珪藻土、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、窒化チタン、アルミナ(酸化アルミニウム)、窒化アルミニウム、マイカ、ゼオライト、ガラス等の無機物からなるフィラーが挙げられる。フィラーは、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
 上記フィラーのうち、無機粒子が好ましい。無機粒子は、一般に、充填材と称される、無機物からなるフィラーである。例えば、無機粒子としては、シリカ、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、マイカ、ゼオライト等の無機酸化物からなるフィラーがより好ましく、シリカ、酸化マグネシウム、酸化チタン、およびアルミナからなる群から選択される少なくとも1種のフィラーがさらに好ましく、アルミナが特に好ましい。アルミナには、α-アルミナ、β-アルミナ、γ-アルミナ、θ-アルミナ等の多くの結晶形が存在するが、何れも好適に使用することができる。この中でも、熱的安定性および化学的安定性が特に高いため、α-アルミナが最も好ましい。
 フィラーの形状は、原料である有機物または無機物の製造方法や、多孔質層を形成するための塗工液を作製するときのフィラーの分散条件等によって変化し、球形、長円形、短形、瓢箪形等の形状、或いは特定の形状を有さない不定形等、様々な形状が存在するものの、下記粒子径を有していれば、どのような形状であってもよい。
 多孔質層がフィラーを含んでおり、フィラーが無機粒子の場合において、フィラーの含有量は、多孔質層の全量に対して10~90重量%であることが好ましく、25~75重量%であることがより好ましい。無機粒子が樹脂層の全量に対して90重量%以下、好ましくは75重量%以下であることで、樹脂層の絶縁耐力をより向上させることができる。本発明に係る積層体を製造する方法としては、例えば、樹脂を溶媒に溶解させると共に、必要に応じて上記フィラーを分散させることにより、多孔質層を形成するための塗工液を作製し、次いで、当該塗工液を多孔質フィルムの片面または両面に塗布して乾燥させることにより、本発明に係る多孔質層を形成する。つまり、塗工液を多孔質フィルムの片面または両面に塗布して乾燥させることにより、多孔質フィルムの片面または両面に多孔質層が積層された本発明に係る積層体を製造する。
 本発明に係る積層体は、上述の積層体を得ることができれば特に限定されず、種々の方法にて製造し得る。
 例えば、多孔質層として、含フッ素樹脂を用いる場合であれば、含フッ素樹脂を含む塗工液を多孔質フィルム上に塗工し塗工層を形成し、次いで塗工層の含フッ素樹脂を固化させることで、多孔質層を多孔質フィルム上に一体的に形成する方法で製造し得る。
 含フッ素樹脂を含む多孔質層は、例えば次の湿式塗工法によって形成することができ、このような方法によって形成することで三次元網目構造を有する多孔質層を得ることができる。まず、含フッ素樹脂を溶媒に溶解させ、これにフィラーを分散させて塗工液を調製してもよい。この塗工液を多孔質フィルムに塗工し、次いで、適切な凝固液に浸漬することで、相分離を誘発しつつ含フッ素樹脂を固化させる。この工程を経て、多孔質フィルム上には、含フッ素樹脂を含む多孔質構造(好ましくは三次元網目構造)の層が形成される。その後、水洗と乾燥を行って、多孔質構造の層から凝固液を除去する。
 例えば、以下の方法を挙げることができる。
 (方法1)
(a)含フッ素樹脂が溶媒に溶解した溶液を調製する。
(b)該溶液を多孔質フィルムに塗工し、塗工膜を形成する。
(c)湿潤状態の該塗工膜を、該含フッ素樹脂を溶解しない溶媒への浸漬等の手段で、前記塗工膜から含フッ素樹脂を析出させる。
(d)必要に応じて湿潤状態の該含フッ素樹脂が析出した塗工膜を、該含フッ素樹脂を溶解しない溶媒に、さらに浸漬させ洗浄する。
(e)湿潤状態の該含フッ素樹脂が析出した塗工膜を乾燥する。
 本発明に好適な湿式塗工法の詳細は、以下のとおりである。
 塗工液の調製に用いる、含フッ素樹脂を溶解する溶媒(以下、「良溶媒」とも称する。)としては、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルホルムアミド等の極性アミド溶媒が好適に用いられる。
 良好な多孔質構造を形成する観点からは、相分離を誘発する相分離剤を良溶媒に混合させることが好ましい。相分離剤としては、水、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ブタンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリプロピレングリコール等が挙げられる。相分離剤は、塗工に適切な粘度が確保できる範囲で添加することが好ましい。
 溶媒としては、良好な多孔質構造を形成する観点から、良溶媒を60質量%以上、相分離剤を5質量%~40質量%含む混合溶媒が好ましい。塗工液は、良好な多孔質構造を形成する観点から、含フッ素樹脂が3質量%~10質量%の濃度で含まれていることが好ましい。
 また、塗工液は、多孔質層に滑り性を付与する観点と良好な多孔質構造を形成する観点から、含フッ素樹脂及びフィラーの総量に占めるフィラーの割合が1質量%~30質量%であることが好ましく、3質量%~28質量%であることがより好ましい。
 凝固液は、塗工液の調製に用いた良溶媒と相分離剤、及び水から構成されるのが一般的である。良溶媒と相分離剤の混合比は含フッ素樹脂の溶解に用いた混合溶媒の混合比に合わせるのが生産上好ましい。水の濃度は、多孔質構造の形成及び生産性の観点から、40質量%~90質量%であることが好ましい。
 多孔質フィルムへの塗工液の塗工は、マイヤーバー、ダイコーター、リバースロールコーター、グラビアコーターなど従来の塗工方式を適用してよい。
 多孔質層は、上述した湿式塗工法以外にも、乾式塗工法で製造し得る。ここで、乾式塗工法とは、含フッ素樹脂、フィラー及び溶媒を含んだ塗工液を多孔質フィルムに塗工し、この塗工層を乾燥させて溶媒を揮発除去することにより、多孔層を得る方法である。ただし、乾式塗工法は湿式塗工法と比べて塗工層が緻密になり易いので、良好な多孔質構造(三次元網目構造)を得られる点で湿式塗工法のほうが好ましい。
 セパレータは、多孔質層を独立したシートとして作製し、この多孔質層を多孔質フィルムに重ねて、熱圧着や接着剤によって複合化する方法によっても製造し得る。多孔質層を独立したシートとして作製する方法としては、含フッ素樹脂及びフィラーを含む塗工液を剥離シート上に塗工し、上述した湿式塗工法あるいは乾式塗工法を適用して多孔質層を形成し、剥離シートから多孔質層を剥離する方法が挙げられる。
 また、多孔質層として、含フッ素樹脂以外の樹脂を用いる場合は、多孔質フィルムと多孔質層とを別々に作製し貼合する方法、及び多孔質層の成分と媒体とを含む塗工液を作製し、多孔質フィルム上に塗布し媒体を除去する方法等によって積層体を得ることができる。後者の方法が簡便であり好ましい。
 媒体は、溶媒又は分散媒であり、多孔質層の成分が均一かつ安定に溶解又は分散させることができる媒体あればよい。媒体としては、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、アセトン、トルエン、キシレン、ヘキサン、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等が挙げられる。媒体は単独で用いても、相溶する範囲で複数混合して用いてもよい。
 プロセスや環境負荷の点で、媒体は、80重量%以上が水であることが好ましく、水のみであることがより好ましい。
 前記塗工液を多孔質フィルムに塗布する塗布方法は、均一にウェットコーティングできる方法であれば特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができる。塗布方法としては、例えば、キャピラリーコート法、スピンコート法、スリットダイコート法、スプレーコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、バーコーター法、グラビアコーター法、ダイコーター法等が挙げられる。多孔質層の厚さは前記塗工液の塗布量、前記塗工液中の重合体の濃度、前記塗工液が微粒子を含む場合、微粒子の重合体に対する比を調節することによって制御することができる。
 前記塗工液を得る方法としては、均質な塗工液を得ることができる方法であれば、特に限定されない。前記塗工液が、特にフィラーを含む場合は、機械攪拌法、超音波分散法、高圧分散法、メディア分散法等の方法が好ましく、より均一に分散させることが容易であるという点で、高圧分散法がより好ましい。その際の混合順序も、沈殿物が発生する等特段の問題がない限り、重合体とフィラー等のその他成分を一度に媒体に添加して混合してもよいし、任意の順番で媒体に添加して混合してもよいし、それぞれを媒体に溶解又は分散した後に混合する等任意である。
 前記塗工液の媒体が水を含む場合、前記塗工液を多孔質フィルム上に塗布する前に、あらかじめ多孔質フィルムに親水化処理を行うことが好ましい。多孔質フィルムを親水化処理することにより、より塗布性が向上し、より均質な多孔質層を得ることができる。この親水化処理は、特に媒体中の水の濃度が高いときに有効である。
 親水化処理としては、酸やアルカリ等による薬剤処理、コロナ処理、プラズマ処理等が挙げられる。
 比較的短時間で多孔質フィルムを親水化できることに加え、コロナ放電によるポリオレフィンの改質が、多孔質フィルムの表面近傍のみに限られ、多孔質フィルム内部の性質を変化させることなく、高い塗布性を確保できるという点から、コロナ処理が好ましい。
 多孔質フィルム上に塗布した前記塗工液からの媒体の除去は乾燥が簡便であり好ましい。乾燥方法としては、例えば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥等が挙げられ、加熱乾燥が好ましい。使用する媒体にも依存するが、乾燥温度は30~80℃であることが好ましく、50~80℃がより好ましい。30℃以上であれば十分な乾燥速度が得られ、80℃以下であれば、外観が良好な積層多孔質フィルムが得られる。
 上述した方法により形成される本発明に係る多孔質層の膜厚は、積層体の膜厚を考慮して適宜決定すればよいものの、多孔質フィルムを基材として用い、多孔質フィルムの片面または両面に多孔質層を積層して積層体を形成する場合においては、0.1~20μm(両面の場合は合計値)であることが好ましく、2~15μmであることがより好ましい。多孔質層の膜厚が上記範囲を超える場合には、積層体をセパレータとして用いたときに、非水電解液二次電池の負荷特性が低下するおそれがある。多孔質層の膜厚が上記範囲未満の場合には、事故等によって当該電池に発熱が生じたときに、多孔質層が多孔質フィルムの熱収縮に抗しきれずに破損してセパレータが収縮するおそれがある。
 多孔質層の物性に関する下記説明においては、多孔質フィルムの両面に多孔質層が積層される場合には、非水電解液二次電池としたときの、多孔質フィルムにおける正極と対向する面に積層された多孔質層の物性を少なくとも指す。
 多孔質層の単位面積当たりの目付は、積層体の強度、膜厚、重量、およびハンドリング性を考慮して適宜決定すればよいものの、積層体を非水電解液二次電池のセパレータとして用いた場合の当該電池の重量エネルギー密度や体積エネルギー密度を高くすることができるように、通常、0.1~5g/mであることが好ましく、0.5~3g/mであることがより好ましい。多孔質層の目付が上記範囲を超える場合には、積層体をセパレータとして用いたときに、非水電解液二次電池が重くなる。
 上述した方法によって多孔質フィルムの片面または両面に多孔質層を積層することにより、本発明に係る積層体が形成される。即ち、本発明に係る積層体は、多孔質フィルムの片面または両面に上記多孔質層が積層されて構成されている。
 積層体の透気度は、ガーレ値で30~800sec/100mLであることが好ましく、50~500sec/100mLであることがより好ましい。積層体が上記透気度を有することにより、積層体をセパレータとして用いたときに、充分なイオン透過性を得ることができる。透気度が上記範囲を超える場合には、積層体の空隙率が高いために積層構造が粗になっていることを意味し、結果として積層体の強度が低下して、特に高温での形状安定性が不充分になるおそれがある。一方、透気度が上記範囲未満の場合には、セパレータとして用いたときに、充分なイオン透過性を得ることができず、非水電解液二次電池の電池特性を低下させることがある。
 積層体において、上記(A)および上記(B)は、「(A)>2×(B)」の関係を満たすことがより好ましい。上記(A)および上記(B)が上記関係を満たすことにより、得られた積層体の積層多孔質層における欠損部の耐電圧性が向上し、上記積層多孔質層において構造欠損部や厚みの低下した箇所等が存在した場合においても、耐電圧試験において不良化しない積層体および上記積層体を含む非水電解液二次電池用セパレータを得ることができる。
 積層体に対して耐電圧試験を行う(すなわち、積層体に対して電圧を印加する)場合に、耐電圧試験によって発生する欠損数の数は、30個以下であることが好ましく、25個以下であることがより好ましい。上記欠損数を上記範囲内に抑えることによって、当該積層体をセパレータとして用いて組み立てられた非水電解液二次電池の作動不良率が減少し得る。
 尚、本発明に係る積層体は、上記多孔質フィルムおよび多孔質層の他に、必要に応じて、耐熱層や接着層、保護層等の公知の多孔膜を、本発明の目的を損なわない範囲で含んでいてもよい。
 <非水電解液二次電池>
 本発明に係る非水電解液二次電池は、積層体をセパレータとして含んでいる。より具体的には、本発明に係る非水電解液二次電池は、正極、積層体、および負極がこの順で配置されてなる非水電解液二次電池用部材を含んでいる。以下、非水電解液二次電池として、リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。尚、積層体以外の非水電解液二次電池の構成要素は、下記説明の構成要素に限定されるものではない。
 本発明に係る非水電解液二次電池においては、例えばリチウム塩を有機溶媒に溶解してなる非水電解液を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、LiClO、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、Li10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl等が挙げられる。上記リチウム塩は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。上記リチウム塩のうち、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、およびLiC(CFSOからなる群から選択される少なくとも1種のフッ素含有リチウム塩がより好ましい。
 非水電解液を構成する有機溶媒としては、具体的には、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、4-トリフルオロメチル-1,3-ジオキソラン-2-オン、1,2-ジ(メトキシカルボニルオキシ)エタン等のカーボネート類;1,2-ジメトキシエタン、1,3-ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン等のエーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、γ-ブチロラクトン等のエステル類;アセトニトリル、ブチロニトリル等のニトリル類;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド類;3-メチル-2-オキサゾリドン等のカーバメート類;スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3-プロパンサルトン等の含硫黄化合物;並びに、上記有機溶媒にフッ素基が導入されてなる含フッ素有機溶媒;等が挙げられる。上記有機溶媒は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。上記有機溶媒のうち、カーボネート類がより好ましく、環状カーボネートと非環状カーボネートとの混合溶媒、または、環状カーボネートとエーテル類との混合溶媒がさらに好ましい。環状カーボネートと非環状カーボネートとの混合溶媒としては、作動温度範囲が広く、かつ、負極活物質として天然黒鉛や人造黒鉛等の黒鉛材料を用いた場合においても難分解性を示すことから、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートを含む混合溶媒がさらに好ましい。
 正極としては、通常、正極活物質、導電材および結着剤を含む正極合剤を正極集電体上に担持したシート状の正極を用いる。
 上記正極活物質としては、例えば、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料が挙げられる。当該材料としては、具体的には、例えば、V、Mn、Fe、Co、Ni等の遷移金属を少なくとも1種類含んでいるリチウム複合酸化物が挙げられる。上記リチウム複合酸化物のうち、平均放電電位が高いことから、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム等のα-NaFeO型構造を有するリチウム複合酸化物、リチウムマンガンスピネル等のスピネル型構造を有するリチウム複合酸化物がより好ましい。当該リチウム複合酸化物は、種々の金属元素を含んでいてもよく、複合ニッケル酸リチウムがさらに好ましい。さらに、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Ag、Mg、Al、Ga、InおよびSnからなる群から選択される少なくとも1種の金属元素のモル数とニッケル酸リチウム中のNiのモル数との和に対して、上記少なくとも1種の金属元素の割合が0.1~20モル%となるように当該金属元素を含む複合ニッケル酸リチウムを用いると、高容量での使用におけるサイクル特性に優れるので特に好ましい。
 上記導電材としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成体等の炭素質材料等が挙げられる。上記導電材は、1種類のみを用いてもよく、例えば人造黒鉛とカーボンブラックとを混合して用いる等、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
 上記結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレンの共重合体、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体、エチレン-テトラフルオロエチレンの共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレンの共重合体、熱可塑性ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂が挙げられる。尚、結着剤は、増粘剤としての機能も有している。
 正極合剤を得る方法としては、例えば、正極活物質、導電材および結着剤を正極集電体上で加圧して正極合剤を得る方法;適当な有機溶剤を用いて正極活物質、導電材および結着剤をペースト状にして正極合剤を得る方法;等が挙げられる。
 上記正極集電体としては、例えば、Al、Ni、ステンレス等の導電体が挙げられ、薄膜に加工し易く、安価であることから、Alがより好ましい。
 シート状の正極の製造方法、即ち、正極集電体に正極合剤を担持させる方法としては、例えば、正極合剤となる正極活物質、導電材および結着剤を正極集電体上で加圧成型する方法;適当な有機溶剤を用いて正極活物質、導電材および結着剤をペースト状にして正極合剤を得た後、当該正極合剤を正極集電体に塗工し、乾燥して得られたシート状の正極合剤を加圧して正極集電体に固着する方法;等が挙げられる。
 負極としては、通常、負極活物質を含む負極合剤を負極集電体上に担持したシート状の負極を用いる。
 上記負極活物質としては、例えば、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料、リチウム金属またはリチウム合金等が挙げられる。当該材料としては、具体的には、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成体等の炭素質材料;正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープ・脱ドープを行う酸化物、硫化物等のカルコゲン化合物;が挙げられる。上記負極活物質のうち、電位平坦性が高く、また平均放電電位が低いために正極と組み合わせた場合に大きなエネルギー密度が得られることから、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料を主成分とする炭素質材料がより好ましい。
 負極合剤を得る方法としては、例えば、負極活物質を負極集電体上で加圧して負極合剤を得る方法;適当な有機溶剤を用いて負極活物質をペースト状にして負極合剤を得る方法;等が挙げられる。
 上記負極集電体としては、例えば、Cu、Ni、ステンレス等が挙げられ、特にリチウムイオン二次電池においてはリチウムと合金を作り難く、かつ薄膜に加工し易いことから、Cuがより好ましい。
 シート状の負極の製造方法、即ち、負極集電体に負極合剤を担持させる方法としては、例えば、負極合剤となる負極活物質を負極集電体上で加圧成型する方法;適当な有機溶剤を用いて負極活物質をペースト状にして負極合剤を得た後、当該負極合剤を負極集電体に塗工し、乾燥して得られたシート状の負極合剤を加圧して負極集電体に固着する方法;等が挙げられる。
 上記正極、積層体、および負極をこの順で配置して非水電解液二次電池用部材を形成した後、非水電解液二次電池の筐体となる容器に当該非水電解液二次電池用部材を入れ、次いで、当該容器内を非水電解液で満たした後、減圧しつつ密閉することにより、本発明に係る非水電解液二次電池を製造することができる。非水電解液二次電池の形状は、特に限定されるものではなく、薄板(ペーパー)型、円盤型、円筒型、直方体等の角柱型等のどのような形状であってもよい。尚、非水電解液二次電池の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の製造方法を採用することができる。
 本発明に係る非水電解液二次電池は、高い絶縁耐力を有するので、リーク等の不良が起こる率が低い。
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
 本発明はまた、以下に示す構成を備える積層体、非水電解液二次電池用部材および非水電解液二次電池を含み得る。
[1]ポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルムと、
 上記多孔質フィルムの片面または両面に積層された、樹脂を含む多孔質層と、を備え、
 (A)上記多孔質層の単位面積当たりに含まれる、上記樹脂の量(g/m)の増加量に対する、当該多孔質層の絶縁耐力の上昇量(V・m/g)と、
 (B)上記多孔質フィルムの単位面積当たりに含まれる上記ポリオレフィンの量(g/m)の増加量に対する当該多孔質フィルムの絶縁耐力の上昇量(V・m/g)と、
の関係が(A)>(B)である積層体。
[2]上記樹脂は、ポリフッ化ビニリデンである、[1]に記載の積層体。
[3]上記樹脂は、芳香族ポリアミドである、[1]に記載の積層体。
[4]正極、[1]~[3]の何れか一つに記載の積層体、および負極がこの順で配置されてなる、非水電解液二次電池用部材。
[5][1]~[3]の何れか一つに記載の積層体をセパレータとして含む、非水電解液二次電池。
 〔第3の実施形態:発明3〕
 本発明の第3の実施形態について以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態や実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態や実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された学術文献及び特許文献の全てが、本明細書中において参考文献として援用される。なお、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上B以下」を意味する。
 〔1.積層体〕
 本発明に係る積層体は、ポリオレフィン系樹脂からなる第1の多孔層と、第2の多孔層とを積層させた積層体である。
 本発明においては、前記積層体の吸湿特性が重要である。本発明者らは、セパレータを構成する積層体の吸湿特性とセパレータにおけるカールの発生とが密接に関連していること、そして積層体の吸湿特性が特定の範囲内である場合、カールの発生を抑制できることを見出した。具体的には、前記第1の多孔層と第2の多孔層とを積層させた積層体における、(ア)露点20℃雰囲気での含水率と、(イ)露点-30℃雰囲気での含水率と、の差が、1000ppm以下であることが好ましい。また、前記(ア)と(イ)との差は800ppm以下であることが好ましく、600ppm以下であることがより好ましく、500ppm以下であることがさらに好ましく、400ppm以下であることが特に好ましい。なお、前記(ア)及び(イ)の値は、後述する実施例に記載の方法により算出する。
 前記(ア)と(イ)との差が前記数値以下である場合、すなわち異なる2つの露点(20℃と-30℃との)間における含水率の差が所定値以下である場合、前記積層体をセパレータとして使用する際に、カールの発生を抑制できる。この作用機序について、露点を低くした場合の積層体の水分率の変化量が所定値より大きい場合、積層体にカールが発生するため、積層体の水分率の変化量を所定値以下に制御することが重要であると、本発明者らは推測している。
 また、前記積層体における、前記(ア)と(イ)との差が100ppm以上であることが好ましい。かかる数値以上であれば、前記積層体をセパレータとして使用する際に電解液が浸透し易く、レート特性等に対して悪影響を及ぼしにくい。
 さらに、他の重要な吸湿特性として、露点20℃雰囲気における、(ウ)前記第1の多孔層の含水量と、(エ)前記第2の多孔層の含水量と、の差が、10mg/m以下であることが好ましい。また、前記(ウ)と(エ)との差は、8mg/m以下であることが好ましく、7mg/m以下であることがより好ましく、6mg/m以下であることがさらに好ましく、5mg/m以下であることが特に好ましい。前記(ウ)及び(エ)の値は、後述の実施例に記載の方法により算出する。
 前記(ウ)と(エ)との差が、上述した数値以下である場合、前記積層体をセパレータとして使用する際に、カールの発生を抑制できる。これは、積層体を構成する第1の多孔層が保持する水分量と第2の多孔層が保持する水分量との差が所定値より大きい場合、積層体にカールが発生するため、第1の多孔層及び第2の多孔層の水分量の差を制御することが重要であると、本発明者らは推測している。なお、第2の多孔層が保持する水分量が少ないほど、水分による電池内での副反応を起こさず、電池特性を低下させないため好ましい。
 また、前記(ウ)と(エ)との差は、1mg/m以上であることが好ましい。かかる範囲であれば、前記積層体をセパレータとして使用する際に電解液が浸透し易く、レート特性等に対して悪影響を及ぼしにくい。
 また、本発明においては、前記積層体を構成する第2の多孔層の形状が重要である。本発明者らは、セパレータを構成する積層体の第2の多孔層の形状とセパレータにおけるカールの発生とが密接に関連していること、そして第2の多孔層の形状が特定のものである場合、カールの発生を抑制できることを見出した。具体的には、第2の多孔層の表面(第1の多孔層が積層された側と反対側の表面)における、0.5μm以上のマクロ孔の開孔部の面積は30%以下であることが好ましい。より好ましくは20%以下であり、さらに好ましくは10%以下であり、とりわけ好ましくは5%以下である。また、イオン透過性の観点から好ましくは0.001以上であり、より好ましくは0.1%以上である。なお、第2の多孔層の表面における、0.5μm以上のマクロ孔の開孔部の面積は、後述する実施例に記載の方法により算出する。前記第2の多孔層の表面における0.5μm以上のマクロ孔の開孔部の面積が上述した範囲内であれば、カールの発生を効果的に抑制し得るため、好ましい。
 次に、本発明に係る積層体を構成する第1の多孔層、第2の多孔層について説明する。
 〔1-1.第1の多孔層〕
 第1の多孔層は、ポリオレフィン系樹脂からなるものであればよく、微多孔膜であることが好ましい。すなわち、第1の多孔層は、その内部に連結した細孔を有す構造を有し、一方の面から他方の面に気体や液体が透過可能であるポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルムであることが好ましい。また、電池が発熱したときに溶融して、積層体(換言すれば、セパレータ)を無孔化することにより、該積層体にシャットダウン機能を付与するものであり得る。第1の多孔層は、1つの層からなるものであってもよいし、複数の層から形成されるものであってもよい。
 第1の多孔層におけるポリオレフィン成分の割合は、第1の多孔層に含まれる成分全体の50体積%以上であることを必須とし、90体積%以上であることが好ましく、95体積%以上であることがより好ましい。第1の多孔層のポリオレフィン成分には、重量平均分子量が5×10~15×10の高分子量成分が含まれていることが好ましい。特に第1の多孔層のポリオレフィン成分として重量平均分子量100万以上のポリオレフィン成分が含まれることにより、第1の多孔層及び第1の多孔層を含む積層体全体の強度が高くなるため好ましい。
 ポリオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセンなどを重合した高分子量の単独重合体又は共重合体を挙げることができる。第1の多孔層は、これらのポリオレフィンを単独にて含む層、及び/又は、これらのポリオレフィンの2種以上を含む層、であり得る。特に、エチレンを主体とする高分子量のポリエチレンが好ましい。なお、第1の多孔層は、当該層の機能を損なわない範囲で、ポリオレフィン以外の成分を含むことを妨げない。
 第1の多孔層は、その内部に連結した細孔を有する構造であり、一方の面から他方の面に気体、液体及びイオン等が透過可能である。その透過率は、通常、透気度で表される。第1の多孔層の透気度は、通常、ガーレ値で30~1000秒/100ccの範囲であり、好ましくは、50~800秒/100ccの範囲である。第1の多孔層が、上記範囲の透気度を有すると、セパレータとして用いた際に、十分なイオン透過性を得ることができる。
 第1の多孔層の空隙率は、電解液の保持量を高めると共に、確実にシャットダウン機能を得ることができる点で、20~80体積%が好ましく、30~70体積%がより好ましい。空隙率が20体積%未満では電解液の保持量が少なくなるおそれがあり、80体積%を超えるとシャットダウンが生じる降温における無孔化が不十分となるおそれがある。すなわち、電池が激しく発熱したとくに電流が遮断できなくなるおそれがある。
 第1の多孔層の孔径は、本発明のセパレータを電池に組み込んだ際に、十分なイオン透過性が得られ、また、正極や負極への粒子の入り込みを防止することができる点で、3μm以下が好ましく、1μm以下がより好ましい。
 第1の多孔層の膜厚は、積層体の積層数を勘案して適宜決定される。特に第1の多孔層を基材として用い、第1の多孔層の片面(又は両面)に第2の多孔層を形成する場合において、第1の多孔層の膜厚は、4~40μmが好ましく、5~30μmがより好ましい。厚さが4μm未満であると、第1の多孔層の強度が不十分となるおそれがあり、40μmを超えると厚くなり過ぎ、電池容量が小さくなるおそれがある。
 第1の多孔層の目付は、積層体の強度、膜厚、ハンドリング性及び重量、さらには、電池のセパレータとして用いた場合の電池の重量エネルギー密度や体積エネルギー密度を高くできる点で、通常、4~15g/mであり、5~12g/mが好ましい。
 このような第1の多孔層としては、例えば、特開2013-14017号公報の多孔質ポリオレフィン層、特開2012-54229号公報のポリオレフィン多孔膜及び特開2014-040580号公報のポリオレフィン基材多孔質フィルムなどを好適に利用できる。
 第1の多孔層の製造方法についても、公知の手法を用いることができ、特に限定されない。例えば、特開平7-29563号公報に記載されたように、熱可塑性樹脂に可塑剤を加えてフィルム成形した後、該可塑剤を適当な溶媒で除去する方法が挙げられる。
 具体的には、例えば、第1の多孔層が、超高分子量ポリエチレン及び重量平均分子量1万以下の低分子量ポリオレフィンを含むポリオレフィン樹脂から形成されてなる場合には、製造コストの観点から、以下に示すような方法により製造することが好ましい。
(a)超高分子量ポリエチレン100重量部と、重量平均分子量1万以下の低分子量ポリオレフィン5~200重量部と、炭酸カルシウム等の無機充填剤100~400重量部とを混練してポリオレフィン樹脂組成物を得る工程
(b)前記ポリオレフィン樹脂組成物を用いてシートを成形する工程
(c)工程(b)で得られたシート中から無機充填剤を除去する工程
(d)工程(c)で得られたシートを延伸して第1の多孔層を得る工程
その他、上述した各特許文献に記載の方法を利用してもよい。
 また、第1の多孔層については上述した特性を有する市販品を用いてもよい。
 第1の多孔層の含水率は、それを構成する原料によって調整することができるが、第1の多孔層を親水化処理することによって調整することもできる。親水化処理することにより、第1の多孔層の含水率を所望の値とすることによって本発明の積層体を得ることができる。親水化処理としては、酸やアルカリ等による薬剤処理、コロナ処理、プラズマ処理等が挙げられる。
 〔1-2.第2の多孔層〕
 第2の多孔層は、上述した吸湿特性を示すものであればよく、具体的な構成は特に限定されない。第2の多孔層は、内部に多数の微細孔を有し、これら微細孔が連結された構造となっており、一方の面から他方の面へと気体あるいは液体が通過可能となった層であり得る。また、第2の多孔層は、第1の多孔層の片面に、積層体の最外層として設けられ、セパレータとして使用する際に電極と接着し得る層であってもよい。
 第2の多孔層は、複数の層から構成されるものであってもよい。例えば、第2の多孔層は、耐熱層及び機能層の少なくとも一方を含むものである構成を例示できる。第2の多孔層が耐熱層と機能層からなる場合、前記第1の多孔層と、機能層との間に耐熱層を設けてもよい(すなわち、第1の多孔層/耐熱層/機能層の順の積層体となる)。他の態様として、前記第1の多孔層/機能層/耐熱層の順の積層体としてもよい。さらに他の態様として、機能層と耐熱層とで、前記第1の多孔層を挟み込む構造であってもよい(すなわち、耐熱層/第1の多孔層/機能層)。ただし、セパレータの厚みを薄くするためには、第2の多孔層は機能層のみからなることが好ましい。電池の高容量化に寄与するためである。
 以下、機能層と耐熱層について説明する。
 第2の多孔層の含水率は、それを構成する原料によって調整することができるが、第2の多孔層を親水化処理することによって調整することもできる。親水化処理することにより、第2の多孔層の含水率を所望の値とすることによって本発明の積層体を得ることができる。親水化処理としては、酸やアルカリ等による薬剤処理、コロナ処理、プラズマ処理等が挙げられる。
 <機能層>
 第2の多孔層を構成する機能層としては、上述した吸湿特性を示すものであればよく、その構成は特に限定されないが、例えば、直径1μm以下の骨格が三次元網目状に連結した構造を有する樹脂からなるものであることが好ましい。かかる樹脂は、例えば、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(以下、単に「PVDF系樹脂」と称する場合もある。)を含むものであることが好ましい。
 PVDF系樹脂としては、フッ化ビニリデンの単独重合体(すなわちポリフッ化ビニリデン);フッ化ビニリデンと他の共重合可能なモノマーとの共重合体(ポリフッ化ビニリデン共重合体);これらの混合物;が挙げられる。フッ化ビニリデンと共重合可能なモノマーとしては、例えば、ヘキサフロロプロピレン、テトラフロロエチレン、トリフロロエチレン、トリクロロエチレン、フッ化ビニル等が挙げられ、1種類又は2種類以上を用いることができる。PVDF系樹脂は、乳化重合又は懸濁重合で合成し得る。
 PVDF系樹脂は、その構成単位としてフッ化ビニリデンが95モル%以上(より好ましくは98モル%以上)含まれていることが好ましい。フッ化ビニリデンが95モル%以上含まれていると、電池製造時の加圧や加熱に耐え得る機械的強度と耐熱性とを確保しやすい。
 機能層は、ヘキサフロロプロピレンの含有量が異なる2種類のPVDF系樹脂(下記の第一の樹脂と第二の樹脂)を含有する態様も好ましい。
・第一の樹脂:ヘキサフロロプロピレンの含有量が0モル%超1.5モル%以下であるフッ化ビニリデン/ヘキサフロロプロピレン共重合体、又はフッ化ビニリデン単独重合体(ヘキサフロロプロピレンの含有量が0モル%)
・第二の樹脂:ヘキサフロロプロピレンの含有量が1.5モル%超であるフッ化ビニリデン/ヘキサフロロプロピレン共重合体
 前記2種類のPVDF系樹脂を含有する機能層は、いずれか一方を含有しない機能層に比べて、電極との密着性が向上する。また、前記2種類のPVDF系樹脂を含有する機能層は、いずれか一方を含有しない機能層に比べて、第1の多孔層との接着性が向上し、これら層間の剥離力が向上する。第一の樹脂と第二の樹脂との混合比(質量比、第一の樹脂:第二の樹脂)は、15:85~85:15が好ましい。
 PVDF系樹脂は、重量平均分子量が30万~300万であることが好ましい。重量平均分子量が30万以上であると、第2の多孔層が電極との接着処理に耐え得る力学物性を確保でき、十分な密着性が得られる。一方、重量平均分子量が300万以下であると、塗工成形する際の塗工液の粘度が高くなり過ぎず成形性に優れる。重量平均分子量はより好ましくは30万~200万の範囲であり、更に好ましくは50万~150万の範囲である。
 PVDF系樹脂のフィブリル径は、サイクル特性の観点から、10nm~1000nmであることが好ましい。
 前記機能層は、PVDF系樹脂以外の他の樹脂を含んでいてもよい。他の樹脂としては、スチレン-ブタジエン共重合体;アクリロニトリルやメタクリロニトリル等のビニルニトリル類の単独重合体又は共重合体;ポリエチレンオキサイドやポリプロピレンオキサイド等のポリエーテル類;などが挙げられる。
 さらに、前記機能層は、無機物又は有機物からなるフィラーを含んでいてもよい。フィラーを含有することで、セパレータの滑り性や耐熱性を向上し得る。フィラーとしては、非水電解液に安定であり、且つ、電気化学的に安定な、有機フィラー及び無機フィラーのいずれでもよい。
 有機フィラーとしては、例えば、架橋ポリアクリル酸、架橋ポリアクリル酸エステル、架橋ポリメタクリル酸、架橋ポリメタクリル酸エステル、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋ポリシリコーン、架橋ポリスチレン、架橋ポリジビニルベンゼン、スチレン-ジビニルベンゼン共重合体架橋物、ポリイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン-ホルムアルデヒド縮合物等の架橋高分子微粒子;ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリアラミド、ポリアセタール、熱可塑性ポリイミド等の耐熱性高分子微粒子;などが挙げられる。
 有機フィラーを構成する樹脂(高分子)は、前記に例示した分子種の混合物、変性体、誘導体、共重合体(ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体)、架橋体であってもよい。
 無機フィラーとしては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化クロム、水酸化ジルコニウム、水酸化ニッケル、水酸化ホウ素等の金属水酸化物;アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩;硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の硫酸塩;ケイ酸カルシウム、タルク等の粘土鉱物;などが挙げられる。難燃性付与や除電効果の観点からは、金属水酸化物が好ましい。
 各種のフィラーは、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してよい。
 フィラーの体積平均粒子径は、良好な密着性とすべり性の確保及びセパレータの成形性の観点から、0.01μm~10μmであることが好ましい。その下限値としては0.1μm以上がより好ましく、上限値としては5μm以下がより好ましい。
 フィラーの粒子形状は任意であり、球形、楕円形、板状、棒状、不定形のいずれでもよい。電池の短絡防止の観点からは、板状の粒子や、凝集していない一次粒子であることが好ましい。
 フィラーは、機能層の表面に微細な凹凸を形成することで滑り性を向上させ得るものであるが、フィラーが板状の粒子や凝集していない一次粒子である場合には、フィラーによって機能層の表面に形成される凹凸がより微細になり、電極との密着性がより良好である。
 前記機能層においては、PVDF系樹脂及びフィラーの総量に占めるフィラーの割合が、1質量%~30質量%であることが好ましい。フィラーの含有割合が1質量%以上であると、機能層の表面に微細な凹凸を形成してセパレータの滑り性を向上させる効果が発揮されやすい。この観点では、フィラーの含有割合は3質量%以上がより好ましい。一方、フィラーの含有割合が30質量%以下であると、機能層及びセパレータの機械的強度が保たれ、例えば電極とセパレータとを重ねて捲き回して電極体を作製する際に、セパレータに割れなどが発生しにくい。この観点では、フィラーの含有割合は20質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。
 機能層においては、セパレータをスリットした際にスリット端面にケバ立ちや折れ曲がり、スリット屑の混入が発生するのを抑制する観点で、PVDF系樹脂及びフィラーの総量に占めるフィラーの割合が、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上がより好ましい。
 機能層の平均厚は、電極との密着性と高エネルギー密度を確保する観点から、第1の多孔層の片面において0.5μm~10μmであることが好ましく、1μm~5μmであることがより好ましい。
 機能層は、イオン透過性の観点から十分に多孔化された構造であることが好ましい。具体的には、空孔率が30%~60%であることが好ましい。機能層は、平均孔径が20nm~100nmであることが好ましい。
 機能層の表面粗さは、十点平均粗さ(Rz)で、0.8μm~8.0μmが好ましく、0.9μm~6.0μmがより好ましく、1.0μm~3.0μmが更に好ましい。十点平均粗さ(Rz)は、JIS B 0601-1994(又はJIS B 0601-2001のRzjis)に準じた方法により測定される値である。具体的には、Rzは、小坂研究所社製のET4000を用いて、測定長1.25mm、測定速度0.1mm/秒、温湿度25℃/50%RHの条件にて測定される値である。
 機能層の動摩擦係数は、0.1~0.6が好ましく、0.1~0.4がより好ましく、0.1~0.3が更に好ましい。動摩擦係数は、JIS K7125に準じた方法により測定される値である。具体的には、本発明における動摩擦係数は、ヘイドン社製のサーフェイスプロパティテスターを用いて測定される値である。
 機能層の塗工量は、電極との密着性及びイオン透過性の観点から、第1の多孔層の片面において0.5g/m~1.5g/mであることが好ましい。
 また、第2の多孔層を構成する機能層は、樹脂微粒子を含むものであってもよい。前記樹脂微粒子は、炭素数2~4のα-オレフィンに由来する構造単位を有する樹脂又はPVDF系樹脂であることが好ましい。またこのような機能層は、樹脂微粒子に加えてバインダー樹脂を含むものであってもよい。前記バインダー樹脂は、樹脂微粒子同士を結着させる性質を有し、電池の電解液に対して不溶性であり、電池の使用環境下で電気化学的に安定である重合体(すなわち、バインダー樹脂)が好ましい。また、バインダー樹脂は、水溶性の重合体であってもよいし、非水溶性の重合体であってもよい。
 バインダー樹脂としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレンなどの含フッ素樹脂、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体やエチレン-テトラフルオロエチレン共重合体などの含フッ素ゴム、スチレン-ブタジエン共重合体やその水素化物、メタクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリ酢酸ビニルなどのゴム類、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルアミド、ポリエステルなどの融点やガラス転移温度が180℃以上の樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、セルロースエーテル類、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸等の重合体が挙げられる。これらのバインダー樹脂は、単独、又は、二種以上を混合して用いることができる。セルロースエーテル類としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、カルボキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、シアンエチルセルロース、オキシエチルセルロース等が挙げられる。
 また、機能層のその他の態様として、機能層は、炭素数2~4のα-オレフィンに由来する構造単位を有する樹脂又はPVDF系樹脂を含む微粒子の集合体層を挙げることができる。この機能層には、さらに有機化合物及び無機化合物の少なくとも一方を含むフィラーが含まれている。フィラーの含有量は、第1の実施形態においては、微粒子とフィラーの合計質量に対して20質量%~80質量%であり、第2の実施形態においては、微粒子の体積とフィラーの体積との合計体積に対するフィラーの体積が15体積%~90体積%である。また、機能層1層当たりの微粒子の含有量は、0.1g/m~6.0g/mである。フィラーは、上述したものを好適に例示できる。
 機能層がかかる構成であることで、セパレータのイオン透過性及びハンドリング性に優れ、かつ、電極とセパレータを熱プレスにより接合した場合に良好な密着性を確保することができる。
 機能層は、前記微粒子を集合体として含む微粒子の集合体層となっていてもよい。ここで「微粒子の集合体層」としては、例えば、次の(i)の構成と、(ii)の構成とが挙げられる。
(i)の構成は、微粒子が一次粒子で第1の多孔層に固定化された構成、又は、微粒子同士もしくは微粒子とフィラーとの凝集体(二次粒子)として第1の多孔層に固定化された構成である。
(ii)の構成は、互いに隣接する複数の微粒子同士又は微粒子とフィラーとが一体的に連結されて層状になっていて、この層における微粒子の少なくとも一部が第1の多孔層の表面に固定されて、層状をなす全体が第1の多孔層に固定(一体化)した構成である。
 なお、微粒子が集合体となっていることは、セパレータ表面(機能層表面)を走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope; SEM)で観察することにより確認することができる。
 機能層は、十分なイオン透過性を有するものであれば、その構造は特に制限されるものではない。イオン透過性という観点からは、機能層は多孔化された構造であることが好ましい。多孔化された機能層を接着性多孔質層ともいう。
 また、前記微粒子は、機能層中において粒子形状を保持していることが好ましい。
 ここでいう「粒子形状を保持している」とは、例えば走査型電子顕微鏡で本発明の非水系二次電池用セパレータを観察した際に、前記微粒子の粒子界面を識別できる状態のことをいう。
 微粒子の平均粒径は、0.01μm~1μmであることが好ましく、0.02μm~1μmであることがより好ましく、0.05μm~1μmであることが特に好ましい。
 微粒子の平均粒径が0.01μm以上であることで、非水系二次電池用セパレータの滑り性及びハンドリング性に優れる。一方、微粒子の平均粒径が1μm以下であることで、機能層を均一に薄い厚みとし易い。
 機能層の1層当たりにおける微粒子の質量は、0.1g/m~6.0g/mであるが、1.0g/m~3.0g/mの範囲であることが好ましい。
 機能層の1層当たりにおける微粒子の質量が0.1g/m以上であることで、セパレータと電極との密着性が高まる。また、機能層の1層当たりにおける微粒子の質量が6.0g/m以下であることで、イオンがセパレータを透過し易く、電池の負荷特性を向上することができる。
 機能層は、電解液を含んだ状態で圧着又は熱プレスすることによって電極と接着する層である。
 また、前記樹脂微粒子が、炭素数2~4のα-オレフィンに由来する構造単位を有する樹脂であることが好ましい。例えば、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体であることが好ましい。
 微粒子の平均粒径は、0.01μm~1μmであることが好ましく、0.02μm~1μmであることがより好ましく、0.05μm~1μmであることが特に好ましい。
 炭素数2~4のα-オレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン等を挙げることができ、好ましくはエチレンである。炭素数2~4のα-オレフィンに由来する構造単位を有する樹脂は、これらの炭素数2~4のα-オレフィンと、その他のモノマーとの共重合体でもよい。その他のモノマーとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ラウリン酸ビニル、カプロン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、バーサチック酸ビニル等の脂肪酸ビニル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ラウリル等の炭素数1~16のアルキル基を有するアクリル酸エステル;メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ラウリル等の炭素数1~16のアルキル基を有するメタクリル酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、2-アクリロイルオキシエチルサクシネート、2-メタクリロイルオキシエチルサクシネート、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシエチルメタクリレート等の酸性基含有ビニルモノマー;スチレン、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル等の芳香族ビニルモノマー;1,3-ブタジエン、イソプレン等のジエン;及びアクリロニトリル;等が挙げられる。中でも脂肪酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルが好ましく、酢酸ビニル、アクリル酸エチルがより好ましい。
 炭素数2~4のα-オレフィンに由来する構造単位を有する樹脂は、好ましくは、炭素数2~4のα-オレフィンと、その他のモノマーに由来する構造単位とを有する樹脂であり、より好ましくは、脂肪酸ビニル、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも一種に由来する構造単位と、炭素数2~4のα-オレフィンに由来する構造単位と、を有する樹脂である。
 <耐熱層>
 耐熱層は、耐熱性材料を含み、シャットダウンが生じる高温において耐熱性を有している層であればよく、その他の構成は特に限定されない。耐熱層も、内部に多数の微細孔を有し、これら微細孔が連結された構造となっており、一方の面から他方の面へと気体あるいは液体が通過可能となった層であることが好ましい。
 第2の多孔層が耐熱層を含む場合、当該第2の多孔層は、高温でも形状安定性を有することができる。なお、本明細書において、耐熱性材料とは、第1の多孔層が溶融する温度(例えば、第1の多孔層がポリエチレンからなる場合は、約130℃)において、溶融又は熱分解しない材料と定義する。
 耐熱性材料としては、例えば、耐熱性樹脂、並びに、フィラーを含む耐熱性樹脂組成物などが挙げられる。
 耐熱性樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、セルロースエーテル類などが挙げられる。これらの耐熱樹脂は、単独、又は、二種以上を混合して用いることができる。
 上述した耐熱性樹脂の中でも、耐熱性をより高める点で、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミドが好ましく、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドがより好ましい。さらに好ましくは、芳香族ポリアミド(パラ配向芳香族ポリアミド、メタ配向芳香族ポリアミド)、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミドイミド等の含窒素芳香族重合体であり、とりわけ好ましくは芳香族ポリアミドである。耐熱性の観点で特に好ましいものは、パラ配向芳香族ポリアミド(以下、「パラアラミド」ともいう。)である。
 パラアラミドは、パラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドとの縮合重合により得られるものであり、アミド結合が芳香族環のパラ位又はそれに準じた配向位(例えば、4,4’-ビフェニレン、1,5-ナフタレン、2,6-ナフタレン等のような反対方向に同軸又は平行に延びる配向位)で結合される繰り返し単位から実質的になるものである。パラアラミドとしては、例えば、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)、ポリ(パラベンズアミド)、ポリ(4,4’-ベンズアニリドテレフタルアミド)、ポリ(パラフェニレン-4,4’-ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(パラフェニレン-2,6-ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(2-クロロ-パラフェニレンテレフタルアミド)、パラフェニレンテレフタルアミド/2,6-ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体等のパラ配向型又はパラ配向型に準じた構造を有するパラアラミドが挙げられる。
 芳香族ポリイミドとしては、芳香族の二酸無水物とジアミンとの縮重合で製造される全芳香族ポリイミドが好ましい。二酸無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’、4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’-ビス(3,4―ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。ジアミンとしては、例えば、オキシジアニリン、パラフェニレンジアミン、ベンゾフェノンジアミン、3,3’-メチレンジアニリン、3,3’-ジアミノベンソフェノン、3,3’-ジアミノジフェニルスルフォン、1,5’-ナフタレンジアミンが挙げられる。
 芳香族ポリアミドイミドとしては、芳香族ジカルボン酸及び芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるもの、芳香族二酸無水物及び芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるもの、が挙げられる。芳香族ジカルボン酸としては、例えば、イソフタル酸、テレフタル酸が挙げられる。芳香族二酸無水物としては、例えば、無水トリメリット酸が挙げられる。芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、オルソトリランジイソシアネート、m-キシレンジイソシアネートが挙げられる。
 セルロースエーテル類としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、カルボキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、シアンエチルセルロース、オキシエチルセルロース等が挙げられる。
中でも、化学的、熱的な安定性に優れたCMC、HECが好ましく、CMCがより好ましい。
 フィラーとしては、有機のフィラー、又は、無機のフィラーを用いることができる。有機のフィラーとしては、例えば、スチレン、ビニルケトン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アクリル酸メチル等の単独あるいは2種類以上の共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、4フッ化エチレン-6フッ化プロピレン共重合体、4フッ化エチレン-エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド(ポリフッ化ビニリデン系樹脂)等のフッ素系樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリレート等からなる微粒子が挙げられる。
 無機のフィラーとしては、炭酸カルシウム、タルク、クレー、カオリン、シリカ、ハイドロタルサイト、珪藻土、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ(例えば、α-アルミナ)、マイカ、ゼオライト、ガラス等からなる微粒子が挙げられる。
 また、前記フィラーの水和物のような、前記フィラーに類似の物質を用いてもよい。これらのフィラーは、単独、又は、二種以上を混合して用いることができる。
 前記フィラーの中でも、化学安定性、高温における形状安定性をより高める点で、無機酸化物のフィラーが好ましく、中でもα-アルミナがより好ましい。
 なお、フィラーは、第2の多孔層におけるイオン透過性を確保するのに十分な程度の孔を形成することのできるものであることが好ましい。
 フィラーの重量割合は、耐熱性樹脂及びフィラーの合計100重量%あたり、20~99重量%であり得るが、好ましくは30~99重量%であり、より好ましくは40~99重量%であり、より好ましくは50~99重量%であり、更に好ましくは60~99重量%である。フィラーの重量割合が前記特定の範囲であることで、イオン透過性と、粉落ちのしにくさとのバランスに優れる第2の多孔層が得られる。なお、粉落ちとは、積層多孔質フィルムからフィラーが剥がれる現象である。
 耐熱層には、耐熱層の機能を損なわない範囲で、耐熱性材料以外の成分が含まれていてもよい。そのような成分として、例えば、分散剤、可塑剤、pH調製剤が挙げられる。
 耐熱層の厚みは、1~25μm以下であり得るが、好ましくは5~20μm以下の範囲である。厚みが1μm以上であると、事故等により電池の発熱が生じたときに、第1の多孔層の熱収縮を抑制でき、セパレータが収縮する虞を回避できる。一方、厚みが25μm以下である場合、第2の多孔層の厚みが厚くなり過ぎず、電池の容量が小さくなる虞を回避できる。
 〔2.積層体を用いたセパレータ〕
 本発明の積層体は、セパレータ(例えば、非水二次電池用セパレータ)として利用可能である。かかるセパレータは、機械強度と電池としたときのエネルギー密度の観点から、全体の膜厚が5μm~35μmであることが好ましく、10μm~20μmであることがより好ましい。
 セパレータの空孔率は、電極との密着性、ハンドリング性、機械的強度、及びイオン透過性の観点から、30%~60%であることが好ましい。
 セパレータのガーレ値(JIS P8117)は、機械強度と膜抵抗のバランスがよい点で、50秒/100cc~800秒/100ccであることが好ましい。セパレータは、イオン透過性の観点から、第1の多孔層のガーレ値と、前記第1の多孔層上に第2の多孔層を設けたセパレータのガーレ値との差が、300秒/100cc以下であることが好ましく、150秒/100cc以下であることがより好ましく、100秒/100cc以下であることが更に好ましい。
 セパレータの曲路率は、イオン透過性の観点から、1.5~2.5であることが好ましい。
 セパレータの膜抵抗は、電池の負荷特性の観点から、1ohm・cm~10ohm・cmであることが好ましい。ここで膜抵抗とは、セパレータに電解液を含浸させたときの抵抗値であり、交流法にて測定される。当然、電解液の種類、温度によって異なるが、上記の数値は電解液として1M LiBF-プロピレンカーボネート/エチレンカーボネート(質量比1/1)を用い、20℃にて測定した数値である。
 セパレータの105℃における熱収縮率は、MD方向、TD方向ともに、10%以下であることが好ましい。熱収縮率がこの範囲にあると、セパレータの形状安定性とシャットダウン特性のバランスがとれたものとなる。より好ましくは5%以下である。
 〔3.セパレータの製造方法〕
 本発明に係る積層体を用いたセパレータの製造方法についても、当該セパレータを得ることができれば特に限定されず、種々の方法にて製造し得る。
 例えば、第2の多孔層の機能層として、PVDF系樹脂を用いる場合であれば、PVDF系樹脂を含む塗工液を第1の多孔層(基材)上に塗工し塗工層を形成し、次いで塗工層のPVDF系樹脂を固化させることで、第2の多孔層を第1の多孔層上に一体的に形成する方法で製造し得る。
 PVDF系樹脂を含む第2の多孔層は、例えば次の湿式塗工法によって形成することができる。まず、PVDF系樹脂を溶媒に溶解させ、これにフィラーを分散させて塗工液を調製してもよい。この塗工液を第1の多孔層に塗工し、次いで、適切な凝固液に浸漬することで、相分離を誘発しつつPVDF系樹脂を固化させる。この工程を経て、第1の多孔層上には、PVDF系樹脂を含む多孔質構造の層が形成される。その後、水洗と乾燥を行って、多孔質構造の層から凝固液を除去する。
 例えば、以下の方法を挙げることができる。
(方法1)
(a)PVDF系樹脂が溶媒に溶解した溶液を調製する。
(b)該溶液を第1の多孔層に塗工し、塗工膜を形成する。
(c)湿潤状態の該塗工膜を、該PVDF系樹脂を溶解しない溶媒への浸漬等の手段で、前記塗工膜からPVDF系樹脂を析出させる。
(d)必要に応じて湿潤状態の該PVDF系樹脂が析出した塗工膜を、該PVDF系樹脂を溶解しない溶媒に、さらに浸漬させ洗浄する。
(e)湿潤状態の該PVDF系樹脂が析出した塗工膜を乾燥する。
(方法2)
(a)必要に応じバインダー樹脂が水に溶解した水溶液に、PVDF系樹脂が分散した塗工膜を調製する。このとき、PVDF系樹脂は微粒子であってもよい。
(b)塗工液を第1の多孔層に塗工し、塗工膜を形成する。
(c)水を乾燥除去する。
 このような方法によって製造された第2の多孔層は、通常、直径1μm以下の骨格が三次元網目状に連結した構造を有する。直径1μm以下の骨格が三次元網目状に連結した構造を有することは、走査型電子顕微鏡によって第2の多孔層の表面を観察することで確認することができる。
 本発明に好適な湿式塗工法の詳細は、以下のとおりである。
 塗工液の調製に用いる、PVDF系樹脂を溶解する溶媒(以下、「良溶媒」とも称する。)としては、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルホルムアミド等の極性アミド溶媒が好適に用いられる。
 良好な多孔質構造を形成する観点からは、相分離を誘発する相分離剤を良溶媒に混合させることが好ましい。相分離剤としては、水、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、ブチルアルコール等が挙げられる。ただし、トリプロピレングリコール、及びエチレングリコール等の沸点が150℃を超える親水性の相分離剤を良溶媒に混合させないのが好ましい。ポリオレフィン系樹脂からなる第1の多孔層は、80℃~150℃で溶融変形するため、本発明に係る積層体は、150℃を超える温度での乾燥を行なうことができない。そのため、沸点が150℃を超える親水性の相分離剤は、積層体中に残存し易く、露点20℃雰囲気での含水率を上昇させる傾向がある。相分離剤は、塗工に適切な粘度が確保できる範囲で添加することが好ましい。
 溶媒としては、良好な多孔質構造を形成する観点から、良溶媒を60質量%以上、相分離剤を5質量%~40質量%含む混合溶媒が好ましい。塗工液は、良好な多孔質構造を形成する観点から、PVDF系樹脂が3質量%~10質量%の濃度で含まれていることが好ましい。
 また、塗工液は、第2の多孔層に滑り性を付与する観点と良好な多孔質構造を形成する観点から、PVDF系樹脂及びフィラーの総量に占めるフィラーの割合が1質量%~30質量%であることが好ましく、3質量%~28質量%であることがより好ましい。
 凝固液(PVDF系樹脂を溶解しない溶媒)は、塗工液の調製に用いた良溶媒と相分離剤、及び水から構成されるのが一般的である。良溶媒と相分離剤の混合比はPVDF系樹脂の溶解に用いた混合溶媒の混合比に合わせるのが一般的である。水の濃度は、多孔質構造の形成及び生産性の観点から、40質量%~90質量%であることが好ましい。上記良溶媒と同様の理由により、凝固液にも沸点が150℃を超える親水性の相分離剤は含まれないのが好ましい。
 第1の多孔層への塗工液の塗工は、マイヤーバー、ダイコーター、リバースロールコーター、グラビアコーターなど従来の塗工方式を適用してよい。
 第2の多孔層は、上述した湿式塗工法以外にも、乾式塗工法で製造し得る。ここで、乾式塗工法とは、PVDF系樹脂、フィラー及び溶媒を含んだ塗工液を第1の多孔層に塗工し、この塗工層を乾燥させて溶媒を揮発除去することにより、多孔層を得る方法である。ただし、乾式塗工法は湿式塗工法と比べて塗工層が緻密になり易く、また、塗工液の良溶媒が第2の多孔質中に残存し易いので、良好な多孔質構造を得られる点で湿式塗工法のほうが好ましい。
 乾式塗工法においては、多孔質構造を形成するためにPVDF系樹脂を溶解する溶媒として、良溶媒と該良溶媒よりも沸点が高い貧溶媒との混合溶媒を使用することがあるが、積層体のカールを抑制するという観点では、このような混合溶媒を用いることは好ましくない。当該混合溶媒を用いた場合、良溶媒が先に蒸発し、貧溶媒が残存することで多孔層の孔が形成される。つまり、貧溶媒が蒸発した跡が孔となるが、このような方法によって第2の多孔層を形成した場合、前記孔の大きさが大きくなる傾向がある。具体的には、第2の多孔層の表面における、0.5μm以上のマクロ孔の開孔部の面積が30%を超える傾向がある。
 前記孔の大きさが大きくなり、第2の多孔層の表面における、0.5μm以上のマクロ孔の開孔部の面積が30%を超える場合、第1の多孔層と、第2の多孔層との界面における、第2の多孔層の孔の大きさも大きくなり、第1の多孔層と、第2の多孔層との接着点が粗雑になる。その結果、湿度の変化に伴う第1の多孔層の収縮応力を、第2の多孔層が抑えることができなくなり積層体のカールが発生する。
 セパレータは、第2の多孔層を独立したシートとして作製し、この第2の多孔層を第1の多孔層に重ねて、熱圧着や接着剤によって複合化する方法によっても製造し得る。第2の多孔層を独立したシートとして作製する方法としては、PVDF系樹脂及びフィラーを含む塗工液を剥離シート上に塗工し、上述した湿式塗工法あるいは乾式塗工法を適用して第2の多孔層を形成し、剥離シートから第2の多孔層を剥離する方法が挙げられる。
 また、第2の多孔層が耐熱層である場合は、第1の多孔層と第2の多孔層とを別々に作製し貼合する方法、第2の多孔層の成分と媒体とを含む塗工液を作製し、第1の多孔層上に塗布し媒体を除去する方法が挙げられ、後者の方法が簡便であり好ましい。
 媒体は、溶媒又は分散媒であり、第2の多孔層の成分が均一かつ安定に溶解又は分散させることができる媒体あればよい。媒体としては、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、アセトン、トルエン、キシレン、ヘキサン、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等が挙げられる。媒体は単独で用いても、相溶する範囲で複数混合して用いてもよい。
 プロセスや環境負荷の点で、媒体は、80重量%以上が水であることが好ましく、水のみであることがより好ましい。
 前記塗工液を第1の多孔層に塗布する塗布方法は、均一にウェットコーティングできる方法であれば特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができる。塗布方法としては、例えば、キャピラリーコート法、スピンコート法、スリットダイコート法、スプレーコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、バーコーター法、グラビアコーター法、ダイコーター法等が挙げられる。第2の多孔層の厚さは前記塗工液の塗布量、前記塗工液中の重合体の濃度、前記塗工液が微粒子を含む場合、微粒子の重合体に対する比を調節することによって制御することができる。通常、第1の多孔層への前記塗工液の塗布、及び第1の多孔層に塗布した前記塗工液からの媒体の除去は、第1の多孔層を搬送しながら、連続して行われる。このようにすることで、第1の多孔層が長尺であっても、連続的に第1の多孔層と第2の多孔層を積層することが可能である。
 前記塗工液を得る方法としては、均質な塗工液を得ることができる方法であれば、特に限定されない。前記塗工液が、ポリオレフィン以外の重合体の他に、他の成分、特にフィラーを含む場合は、機械攪拌法、超音波分散法、高圧分散法、メディア分散法等の方法が好ましく、より均一に分散させることが容易であるという点で、高圧分散法がより好ましい。その際の混合順序も、沈殿物が発生する等特段の問題がない限り、重合体とフィラー等のその他成分を一度に媒体に添加して混合してもよいし、任意の順番で媒体に添加して混合してもよいし、それぞれを媒体に溶解又は分散した後に混合する等任意である。
 前記塗工液の媒体が水を含む場合、前記塗工液を第1の多孔層上に塗布する前に、あらかじめ第1の多孔層に親水化処理を行うことが好ましい。第1の多孔層を親水化処理することにより、より塗布性が向上し、より均質な第2の多孔層を得ることができる。この親水化処理は、特に媒体中の水の濃度が高いときに有効である。
 親水化処理としては、酸やアルカリ等による薬剤処理、コロナ処理、プラズマ処理等が挙げられる。
 比較的短時間で第1の多孔層を親水化できることに加え、コロナ放電によるポリオレフィンの改質が、第1の多孔層の表面近傍のみに限られ、第1の多孔層内部の性質を変化させることなく、高い塗布性を確保できるという点から、コロナ処理が好ましい。
 第1の多孔層上に塗布した前記塗工液からの媒体の除去は乾燥が簡便であり好ましい。乾燥方法としては、例えば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥等が挙げられ、加熱乾燥が好ましい。使用する媒体にも依存するが、乾燥温度は30~80℃であることが好ましく、50~80℃がより好ましい。30℃以上であれば十分な乾燥速度が得られ、80℃以下であれば、外観が良好な積層多孔質フィルムが得られる。
 また、第2の多孔層として、PVDF系樹脂を含む微粒子を用いる場合を例に挙げて説明する。セパレータの製造方法は、PVDF系樹脂を含む微粒子と有機化合物及び無機化合物の少なくとも一方を含むフィラーとを含有する水系分散物を第1の多孔層の片面又は両面に塗工する塗工工程と、塗工された水系分散物を乾燥する乾燥工程とを有し、セパレータを製造する。
 セパレータの製造方法を上記構成とすることで、水系分散物の溶媒を蒸発させることによって、本発明の非水系二次電池用セパレータを製造することができる。そのため、セパレータの製造に一般に用いられるアセトン等の有機溶剤を扱う設備が不要であり、セパレータの製造コストを低減することができるため、生産性高くセパレータを製造することができる。
〔塗工工程〕
 塗工工程では、PVDF系樹脂を含む微粒子と有機化合物及び無機化合物の少なくとも一方を含むフィラーとを含有し、前記フィラーの含有量が、前記微粒子及び前記フィラーの合計質量に対して、20質量%以上80質量%以下である水系分散物を、前記微粒子が、1層当たり0.1g/m~6.0g/mとなるように、第1の多孔層の片面又は両面に塗工する。
〔水系分散物〕
 水系分散物は、まず、PVDF系樹脂を含む微粒子と、有機化合物及び無機化合物の少なくとも一方を含むフィラーとを、それぞれ、溶媒に、固体状態で、分散、懸濁、又は乳化することで調製される。得られた水系分散物が、第1の多孔層に塗工する塗工液となる。水系分散物は、エマルションであっても、サスペンションであってもよい。
 水系分散物の溶媒としては、少なくとも水が用いられ、さらに、水以外の溶媒を加えてもよい。
 水以外の溶媒としては、PVDF系樹脂及びフィラーを溶解せず、固体状態で、分散、懸濁又は乳化し得る溶媒であれば特に限定されるものではない。例えば、メタノール、エタノール、2-プロパノール等のアルコール、アセトン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、N-メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルホルムアミド等の有機溶剤が挙げられる。
 本発明において、水系エマルションとは、PVDF系樹脂を含む微粒子とフィラーを、水又は、水と上記有機溶剤との混合液に乳化したものである。
 環境、安全及び経済的な観点からは、水、又は、水とアルコールとの混合液にPVDF系樹脂を含む微粒子とフィラーをした水系エマルションを使用することが好ましい。
 水系分散物の組成は、水と、微粒子と、フィラーとを含有していればよいが、さらに、フィラーの含有量が、微粒子及びフィラーの合計質量に対して、20質量%以上80質量%以下となる量、又は、微粒子の体積とフィラーの体積との合計体積に対するフィラーの体積が15体積%以上90体積%以下であることが好ましい。
 また、塗工に適切な粘度が確保できる範囲で、公知の増粘剤をさらに含有していてもよいし、水系分散物における微粒子及びフィラーの分散性を向上するために、公知の界面活性剤を含有していてもよい。
 水系分散物中のPVDF系樹脂を含む微粒子の含有量は、水系分散物の全質量に対し、1質量%~50質量%であることが好ましい。微粒子の濃度を調節することで、非水系二次電池用セパレータに存在するPVDF系樹脂を含む微粒子の質量を調整することができる。
 第1の多孔層(例えば、ポリオレフィン微多孔膜)への水系分散物の塗工には、例えば、マイヤーバー、ダイコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、スプレーコートなど従来の塗工方式を適用することが可能である。PVDF系樹脂を含む微粒子を第1の多孔層の表裏両面に固定化する場合、水系分散物を片面ずつ塗工して乾燥してもよい。生産性の観点からは、水系分散物を両面同時に第1の多孔層へ塗工し、水系分散物を乾燥することが好ましい。
〔乾燥工程〕
 乾燥工程では、塗工工程で第1の多孔層に塗工された水系分散物を乾燥する。
 第1の多孔層(たとえば、ポリオレフィン微多孔膜)の少なくとも一方の面に塗工された水系分散物を乾燥させることで、水系分散物の溶媒を蒸発しつつPVDF系樹脂を含む微粒子の集合体とフィラーとを含む機能層を形成する。
 乾燥工程を経ることにより得られた機能層中のPVDF系樹脂を含む微粒子は、粒子形状を保持していることが好ましい。また、乾燥工程を行うことにより、PVDF系樹脂微粒子がバインダーとして機能して、機能層全体が、ポリオレフィン微多孔膜等の第1の多孔層上に一体的に形成された状態となる。
 〔4.非水二次電池〕
 本発明に係る非水二次電池は、リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る非水系二次電池であって、正極と、負極と、既述したセパレータを備えるものであればよく、その他の構成は特に限定されない。非水二次電池は、負極と正極とが上述したセパレータを介して対向した構造体に電解液が含浸された電池要素が、外装材内に封入された構造を有する。非水二次電池は、非水電解質二次電池、特にはリチウムイオン二次電池に好適である。なお、ドープとは、吸蔵、担持、吸着、又は挿入を意味し、正極等の電極の活物質にリチウムイオンが入る現象を意味する。上述したセパレータを用いて製造された非水二次電池は、セパレータのハンドリング性に優れるので、製造歩留まりが高い。
 正極は、正極活物質及びバインダー樹脂を含む活物質層が集電体上に成形された構造としてよい。活物質層は、さらに導電助剤を含んでもよい。
 正極活物質としては、例えばリチウム含有遷移金属酸化物等が挙げられ、具体的にはLiCoO、LiNiO、LiMn1/2Ni1/2、LiCo1/3Mn1/3Ni1/3、LiMn、LiFePO、LiCo1/2Ni1/2、LiAl1/4Ni3/4等が挙げられる。
 バインダー樹脂としては、例えばPVDF系樹脂などが挙げられる。
導電助剤としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉末といった炭素材料が挙げられる。
 集電体としては、例えば厚さ5μm~20μmの、アルミ箔、チタン箔、ステンレス箔等が挙げられる。
 負極は、負極活物質及びバインダー樹脂を含む活物質層が集電体上に成形された構造としてよい。活物質層は、さらに導電助剤を含んでもよい。負極活物質としては、リチウムを電気化学的に吸蔵し得る材料が挙げられ、具体的には、例えば、炭素材料;ケイ素、スズ、アルミニウム等とリチウムとの合金;などが挙げられる。
 バインダー樹脂としては、例えばPVDF系樹脂、スチレン-ブタジエンゴムなどが挙げられる。本発明のセパレータは、負極バインダーとしてスチレン-ブタジエンゴムを用いた場合でも、負極に対し十分な密着性を確保できる。
導電助剤としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉末といった炭素材料が挙げられる。
 集電体としては、例えば厚さ5μm~20μmの、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔等が挙げられる。また、上記の負極に代えて、金属リチウム箔を負極として用いてもよい。
 電解液は、リチウム塩を非水系溶媒に溶解した溶液である。リチウム塩としては、例えばLiPF、LiBF、LiClO等が挙げられる。
 非水系溶媒としては、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フロロエチレンカーボネート、ジフロロエチレンカーボネート等の環状カーボネート;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、及びそのフッ素置換体等の鎖状カーボネート;γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン等の環状エステル;などが挙げられ、これらは単独で用いても混合して用いてもよい。
 電解液としては、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを質量比(環状カーボネート/鎖状カーボネート)20/80~40/60で混合し、リチウム塩を0.5M~1.5M溶解したものが好適である。
 外装材としては、金属缶やアルミラミネートフィルム製パック等が挙げられる。電池の形状は角型、円筒型、コイン型等がある。
 非水二次電池は、例えば、正極と負極との間に上述したセパレータを配置した積層体に、電解液を含浸させて外装材(例えばアルミラミネートフィルム製パック)に収容し、前記外装材の上から前記積層体をプレスすることで製造し得る。
 また、セパレータとして、PVDF系樹脂を使用する場合、当該セパレータは電極と重ねることによって接着し得る。したがって、電池製造において前記プレスは必須の工程ではないが、電極とセパレータとの密着性を高めるためには、プレスを行うことが好ましい。さらに電極とセパレータとの密着性を高めるために、プレスは加熱しながらのプレス(熱プレス)とすることが好ましい。
 正極と負極との間にセパレータを配置する方式は、正極、セパレータ、負極をこの順に少なくとも1層ずつ積層する方式(いわゆるスタック方式)でもよく、正極、セパレータ、負極、セパレータをこの順に重ね、長さ方向に捲き回す方式でもよい。
 〔第4の実施形態:発明4〕
 本発明の第4の実施形態について以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。なお、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上B以下」を意味する。
 〔1.非水二次電池用セパレータ〕
 本発明に係る非水二次電池用セパレータは、非水二次電池において正極と負極との間に配置され、ポリオレフィンを主成分とする膜状の多孔質基材と、多孔質基材の少なくとも一方の面に積層された多孔層とを含む。
 さらに、本発明の他の実施形態において、前記非水二次電池用セパレータには、前記多孔層以外に耐熱性の樹脂から構成される耐熱層が積層されていてもよい。前記耐熱層としては、芳香族ポリアミドを含んでいる層が好ましい。
 以下に、本発明に係る非水二次電池用セパレータを構成する多孔質基材および多孔層について説明する。
 〔1-1.多孔質基材〕
 多孔質基材は、ポリオレフィンを主成分とする多孔質かつ膜状の基材(ポリオレフィン系多孔質基材)であればよく、微多孔膜であることが好ましい。すなわち、多孔質基材は、その内部に連結した細孔を有す構造を有し、一方の面から他方の面に気体や液体が透過可能であるポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルムであることが好ましい。また、電池が発熱したときに溶融して、非水二次電池用セパレータを無孔化することにより、該非水二次電池用セパレータにシャットダウン機能を付与するものであり得る。多孔質基材は、1つ層からなるものであってもよいし、複数の層から形成されるものであってもよい。
 多孔質基材の体積基準の空隙率(D)は、電解液の保持量を高めると共に、過大電流が流れることをより低温で確実に阻止(シャットダウン)する機能を得ることができるように、0.2~0.8(20~80体積%)であることが好ましく、0.3~0.75(30~75体積%)であることがより好ましい。また、多孔質基材が有する細孔の孔径は、セパレータとして用いたときに、充分なイオン透過性を得ることができ、かつ、正極や負極への粒子の入り込みを防止することができるように、3μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましい。さらに、多孔質基材の細孔の平均孔径(以下、平均細孔径(C)とも称する)と多孔質基材の空隙率(D)とは、(C)/(D)≦0.13との関係を満たし、(C)/(D)≦0.10との関係を満たすことが好ましい。ここで、前記多項質基材の平均細孔径(C)は、前記多孔質基材における細孔の孔径の平均値をμm単位にて示した値であり、前記空隙率(D)は、前記多孔質基材に空隙が無いと仮定したときの、そのフィルムの体積(E)を基準とした場合の、実際の前記多孔質基材における空隙が占める体積(F)の割合((E)/(F))を示す値である。
 多孔質基材の平均細孔径(C)は、PMI社製パームポロメーター(型式:CFP-1500A)を用いて測定される。ここで測定には、試験液としてPMI社製 GalWick(商品名)を用い、多孔質基材における下記(i)および(ii)に記載の曲線を測定する。
(i)試験液に浸漬した状態の圧力―流量曲線
(ii)乾燥した状態で測定した流量の1/2とする圧力―流量曲線
(i)および(ii)の曲線の交点における圧力Pの値に基づき、以下の式(1)を用いて多孔質基材の平均細孔径(C)を算出する。
 C=4cosθr/P …(1)
ここで、C:平均細孔径(μm)、r:試験液の表面張力(N/m)、P:上で示した交点の圧力(Pa)、およびθ:積層体と試験液との接触角(°)を表す。
 多孔質基材の空隙率(D)は、下記の方法によって測定される。多孔質基材を一辺の長さ10cmの正方形に切り取り、その切り取った小片の重量:W(g)および厚さ:E(cm)を測定する。測定された重量(W)および厚さ(E)、並びに、多孔質基材の真比重ρ(g/cm)に基づき、以下の式(2)を用いて多孔質フィルムの空隙率(D)を算出する。
 空隙率(D)=1-{(W/ρ)}/(10×10×E) …(2)
 上記多孔質基材の平均細孔径(C)を制御する方法としては、例えば、細孔径を小さくする場合、多孔質基材の製膜時に無機フィラー等の開孔剤又は相分離剤の分散状態を均一化させる方法、無機フィラー開孔剤の粒径を微細化する方法、相分離剤を含んだ状態で延伸する方法、及び低い延伸倍率で延伸する方法等の方法が挙げられる。また、上記多孔質基材の空隙率(D)を制御する方法としては、例えば、高空隙率の多孔質基材を得る場合、ポリオレフィン等の樹脂に対する無機フィラー等の開孔剤又は相分離剤の量を多くする方法、相分離剤除去した後に延伸する方法、及び高い延伸倍率で延伸する方法等の方法が挙げられる。
 上述した多孔質基材の平均細孔径(C)/多孔質基材の空隙率(D)は、上記多孔質基材を含む非水電解液二次電池用セパレータのポリオレフィン基材内部への電解液の浸入容易性に対する支配因子の1つであると考えられる。
 (C)/(D)の値が減少することは、多孔質基材の平均細孔径(C)が減少すること、および/または、多孔質基材の空隙率(D)が増大することを示す。
 多孔質基材の平均細孔径(C)が減少すると、上記ポリオレフィン基材内部の細孔へ上記電解液を導入する駆動力になると推定される毛細管力が増大すると考えられる。また、平均細孔径(C)が小さいことで、リチウム金属によるデンドライト(樹枝状晶)の生成を抑制することができる。
 また、多孔質基材の空隙率(D)が増大すると、上記ポリオレフィン基材における上記電解液が浸透できないポリオレフィンが存在する箇所の体積が減少すると考えられる。それゆえ、上述の(C)/(D)の値が減少すると、上記多孔質基材を含む非水電解液二次電池用セパレータのポリオレフィン基材内部への電解液の浸入(浸透)容易性が増大すると考えられる。
 具体的には、上述の(C)/(D)≦0.13、望ましくは(C)/(D)≦0.10である場合、上記多孔質基材を含む非水電解液二次電池用セパレータのポリオレフィン基材内部への電解液の浸入容易性が、非水電解液二次電池用セパレータとして実際に使用されるのに十分な大きさに増大し得る。尚、本発明に係る多孔質基材は、細孔を有していることから、多孔質フィルムの平均細孔径(C)は、0よりも大きな値となる。それゆえ、上述の(C)/(D)の値もまた、0よりも大きくなる。
 多孔質基材におけるポリオレフィン成分の割合は、多孔質基材全体の50体積%以上であることを必須とし、90体積%以上であることが好ましく、95体積%以上であることがより好ましい。多孔質基材のポリオレフィン成分には、重量平均分子量が5×10~15×10の高分子量成分が含まれていることが好ましい。特に多孔質基材のポリオレフィン成分として重量平均分子量100万以上のポリオレフィン成分が含まれることにより、多孔質基材及び非水二次電池用セパレータ全体の強度が高くなるため好ましい。
 ポリオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセンなどを重合した高分子量の単独重合体又は共重合体を挙げることができる。多孔質基材は、これらのポリオレフィンを単独にて含む層、及び/又は、これらのポリオレフィンの2種以上を含む層、であり得る。特に、エチレンを主体とする高分子量のポリエチレンが好ましい。なお、多孔質基材は、当該層の機能を損なわない範囲で、ポリオレフィン以外の成分を含むことを妨げない。
 多孔質基材の透気度は、通常、ガーレ値で30~500秒/100ccの範囲であり、好ましくは、50~300秒/100ccの範囲である。多孔質基材が、前記範囲の透気度を有すると、セパレータとして用いた際に、十分なイオン透過性を得ることができる。
 多孔質基材の膜厚は、非水二次電池用セパレータの積層数を勘案して適宜決定される。特に多孔質基材の片面(又は両面)に多孔層を形成する場合において、多孔質基材の膜厚は、4~40μmが好ましく、7~30μmがより好ましい。
 多孔質基材の目付は、積層体の強度、膜厚、ハンドリング性及び重量、さらには、非水二次電池のセパレータとして用いた場合の当該電池の重量エネルギー密度や体積エネルギー密度を高くできる点で、通常、4~20g/mであり、5~12g/mが好ましい。
 このような多孔質基材としては、例えば、特開2013-14017号公報の多孔質ポリオレフィン層、特開2012-54229号公報のポリオレフィン多孔膜及び特開2014-040580号公報のポリオレフィン基材多孔質フィルムなどを好適に利用できる。
 多孔質基材の製造方法についても、公知の手法を用いることができ、特に限定されない。例えば、特開平7-29563号公報に記載されたように、熱可塑性樹脂に可塑剤を加えてフィルム成形した後、該可塑剤を適当な溶媒で除去する方法が挙げられる。
 具体的には、例えば、多孔質基材が、超高分子量ポリエチレン及び重量平均分子量1万以下の低分子量ポリオレフィンを含むポリオレフィン樹脂から形成されてなる場合には、製造コストの観点から、以下に示すような方法により製造することが好ましい。
(1)超高分子量ポリエチレン100重量部と、重量平均分子量1万以下の低分子量ポリオレフィン5~200重量部と、炭酸カルシウム等の無機充填剤100~400重量部とを混練してポリオレフィン樹脂組成物を得る工程
(2)ポリオレフィン樹脂組成物を用いてシートを成形する工程
(3)工程(2)で得られたシート中から無機充填剤を除去する工程
(4)工程(3)で得られたシートを延伸してA層を得る工程
その他、上述した各特許文献に記載の方法を利用してもよい。
 また、多孔質基材については上述した特性を有する市販品を用いてもよい。
 〔1-2.多孔層〕
 本発明に係る多孔層は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(PVDF系樹脂)を含む。多孔層は、内部に多数の細孔を有し、これら細孔が連結された構造となっており、一方の面から他方の面へと気体あるいは液体が通過可能となった層であり得る。また、本実施形態において、多孔層は、多孔質基材の片面にセパレータの最外層として設けられ、電極と接着し得る層となる。
 本発明者らは、鋭意検討を行った結果、多孔層を、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた電解液に25℃で24時間浸漬させた後、多孔層1平方メートル当たりに含まれる、多孔層(ここでは、電解液を吸収した樹脂)の体積を0.05~5.00cmとすることにより、電極との密着性を確保しながら、サイクル特性の低下を抑制させることができることを見出した。
 特に、平均細孔径(C)と空隙率(D)とが(C)/(D)≦0.13の関係を満たす多孔質基材と、電解液浸漬後の多孔層1平方メートル当たりに含まれる、当該電解液を吸収した樹脂の体積が0.05~5.00cmである多孔層とを組み合わせることで、電極との密着性を確保しながら、サイクル特性の低下を抑制させることができることを見出した。すなわち、ポリオレフィン系の多孔質基材と、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多孔層とが積層された構造を有する非水電解液二次電池用セパレータでは、多孔質基材の平均細孔径(C)と空隙率(D)とが(C)/(D)≦0.13の関係を満たすことと、電解液浸漬後の多孔層1平方メートル当たりに含まれる体積が0.05~5.00cmであることとの両者を充足することにより、電極との密着性を確保しながら、サイクル特性の低下を抑制させることができる。
 さらに、平均細孔径(C)と空隙率(D)とが(C)/(D)≦0.13の関係を満たす多孔質基材と、電解液浸漬後の多孔層1平方メートル当たりに含まれる、当該電解液を吸収した樹脂の体積が0.05~5.00cmである多孔層とを組み合わせることで、デンドライトの生成をさらに抑制することができるとともに、シャットダウン特性の向上を図ることができる。
 上述したように、(C)/(D)≦0.13の関係を満たすように多孔質基材の平均細孔径(C)を小さくすることで、多孔質基材におけるリチウム金属によるデンドライト(樹枝状晶)の生成を抑制することができる。そして、電解液を吸収した樹脂の体積が5.00cm以下となる多孔層を用いることで、電解液を吸収した場合であっても、多孔層を構成する樹脂(ゲル)が適度な硬さを保持することができ、デンドライトの生成を抑制することができる。電解液を吸収した樹脂の体積が5.00cmを超えると、多孔層を構成するゲルが柔らかくなりすぎ、デンドライトの生成を抑制することが困難となる。このように、本実施形態によれば、多孔質基材および多孔層の両者において、デンドライトの生成を抑制することができる。また、多孔層を構成する、電解液を吸収した樹脂(ゲル)が適度な硬さを保持するため、(C)/(D)≦0.13の関係を満たす多孔質基材の細孔に当該ゲルが入りにくくなる。これにより、当該ゲルが多孔質基材の細孔に入ることによるシャットダウン特性の低下を防止することができる。すなわち、シャットダウン特性の向上を図ることができる。
 ここで、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた電解液とは、非水二次電池に用いられる電解液の一例である。よって、25℃の当該電解液に24時間浸漬させられた多孔層は、非水二次電池に組み込まれた状態の多孔層を模擬的に表している。
 また、電解液を吸収した樹脂とは、多孔層を構成する樹脂が電解液により膨潤した状態、つまり、ゲル化した状態を示している。
 さらに、多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積(体積目付)は、以下のように測定算出した。
 1)電解液膨潤後増加重量の算出
 ポリフッ化ビニリデン系樹脂をアルミ製カップに塗布し、120℃、8時間真空乾燥させた。そこで得られたフィルム状の無孔性のポリフッ化ビニリデン系樹脂を2cm四方に切断し、試料の重量W1を測定した。この試料を、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた電解液に、25℃で24時間浸漬した後に、試料を取り出し重量W2を測定し、下記式から膨潤後増加重量を算出した。
膨潤後増加重量W2‘=W2-W1
[式中、W1は、浸漬前の重量を表す。W2は、浸漬させてから24時間後の重量を表す。]
 2)電解液膨潤後樹脂の体積膨潤度の算出
 ポリフッ化ビニリデン系樹脂の電解液膨潤後の体積膨潤度を下記式から算出した。
体積膨潤度 =(W1/ρ1+W2‘/ρ2)/(W1/ρ1)
[式中、ρ1は25℃でのPVDF系樹脂の比重を、ρ2は25℃における濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた電解液の比重を表す。]
 3)電解液膨潤後の多孔層の体積目付の算出
 乾燥状態での多孔層の目付(1平方メートル当たりの重量)Wdを測定し、当該目付を、25℃でのPVDF系樹脂の比重で除算することにより、乾燥状態での多孔層の樹脂成分の体積目付(1平方メートル当たりの樹脂体積)Vdを算出した。
 当該乾燥状態での多孔層の樹脂成分の体積目付Vdに、前記電解液膨潤後樹脂の体積膨潤度を積算する事で、電解液膨潤後の多孔層の体積目付(つまり、多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積)Vwを求めることができる。
 そして、電解液に浸漬した後の多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積を0.05cm以上とすることにより、多孔層と電極との密着性を確保することができる。すなわち、多孔層1平方メートル当たりの電解液を吸収した樹脂の体積が0.05cm未満である場合、ゲル化した樹脂の量が少なく、電極との密着性を維持することが困難となるが、0.05cm以上とすることにより、電極との密着性を確保することができる。なお、多孔層1平方メートル当たりの電解液を吸収した樹脂の体積を0.25cm以上とすることがより好ましい。
 また、電解液に浸漬した後において、多孔層1平方メートル当たりの電解液を吸収した樹脂の体積を5.00cm以下とすることにより、当該多孔層が組み込まれた非水二次電池のサイクル特性を向上させることができる。すなわち、多孔層1平方メートル当たりの電解液を吸収した樹脂の体積が5.00cmよりも大きい場合、ゲル化した多孔層におけるイオンの透過抵抗の増大を招くこととなる。しかしながら、5.00cm以下とすることにより、ゲル化した多孔層におけるイオンの移動速度の低下を抑制し、充電時間の増加を抑制することができる。その結果、当該多孔層を非水二次電池に組み込んだ際に、正極側での電解液の酸化分解や負極側での金属析出を抑えることができ、サイクル特性を向上させることができる。
 なお、多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積を1.50cm以下とすることがより好ましい。
 また、本発明に係る多孔層において、25℃の前記電解液に24時間浸漬した後の空隙率を0.5~55.0%とすることが好ましい。
 ここで、電解液に24時間浸漬した後の多孔層の空隙率は、次のようにして求めることができる。まず、電解液に24時間浸漬した後の多孔層の体積Aを空隙を含んだ状態で計測する。また、電解液に24時間浸漬した後の多孔層の重量を測定し、当該重量を電解液を吸収した樹脂の真密度で除算することにより、樹脂(電解液によりゲル化した樹脂)自体の体積Bを求める。そして、空隙率=100×(A-B)/A により空隙率を求める。
 非水二次電池に多孔層を組み込み、電解液によって多孔層がゲル化すると、ゲル内での電解液の拡散速度は遅くなる。そのため、何等かの影響により多孔層内において局所的に電解液が枯渇すると、当該箇所に電解液を供給することができなくなる。その結果、電解液が枯渇した状態が維持され、サイクル特性が低下する可能性がある。
 しかしながら、電解液に24時間浸漬した後の多孔層の空隙率を0.005(0.5体積%)以上とすることにより、当該多孔層を非水二次電池に組み込んだ際、空隙の部分に電解液が液体状で存在することとなり、局所的な電解液の枯渇が生じたとしても、近傍の空隙に存在する電解液が当該箇所に供給される。その結果、電解液が枯渇した状態が維持されることを防止でき、サイクル特性の低下を抑制することができる。
 また、電解液に24時間浸漬した後の多孔層の空隙率を0.55(55体積%)以下とすることにより、ゲル化した多孔層の強度を維持することできるとともに、非水二次電池に組み込んだ際に、電極と接触するゲル化した多孔層の面積を確保することができるため、電極との密着性の低下を防止することができる。これにより、充放電サイクル中の正極-負極間距離の増大による容量低下を防止することができる。
 さらに、本発明に係る多孔層において、25℃の前記電解液に24時間浸漬した後の平均細孔径を0.8~95.0nmとすることが好ましい。
 ここで、電解液に24時間浸漬した後の平均細孔径は、走査型プローブ顕微鏡(SPM)により測定することができる。
 非水二次電池では、わずかに混入した水分により無機固体物が生成されることがあり得る。このような無機固体物が多孔層における細孔を閉塞すると、電池の容量低下を生じさせることになる。
 しかしながら、電解液に24時間浸漬した後の多孔層の平均細孔径を0.8nm以上とすることにより、このような無機固体物が細孔を閉塞する確率を低減することができ、電池の容量低下を抑制することができる。
 また、電解液に24時間浸漬した後の多孔層の平均細孔径を95.0nm以下とすることにより、ゲル化した多孔層の強度を維持することできるとともに、非水二次電池に組み込んだ際に、電極と接触するゲル化した多孔層の面積を確保することができるため、電極との密着性を維持することができる。これにより、充放電サイクル中の正極-負極間距離の増大による容量低下を防止することができる。
 多孔層を構成する樹脂は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含むものであり、直径1μm以下の骨格が三次元網目状に連結した構造を有する樹脂からなるものであることが好ましい。
 ポリフッ化ビニリデン系樹脂としては、フッ化ビニリデンの単独重合体(すなわちポリフッ化ビニリデン);フッ化ビニリデンと他の共重合可能なモノマーとの共重合体(ポリフッ化ビニリデン共重合体);これらの混合物;が挙げられる。フッ化ビニリデンと共重合可能なモノマーとしては、例えば、ヘキサフロロプロピレン、テトラフロロエチレン、トリフロロエチレン、トリクロロエチレン、フッ化ビニル等が挙げられ、1種類又は2種類以上を用いることができる。ポリフッ化ビニリデン系樹脂は、乳化重合又は懸濁重合で合成し得る。
 ポリフッ化ビニリデン系樹脂は、その構成単位としてフッ化ビニリデンが95モル%以上(より好ましくは98モル%以上)含まれていることが好ましい。フッ化ビニリデンが95モル%以上含まれていると、電池製造時の加圧や加熱に耐え得る機械的強度と耐熱性とを確保しやすい。
 また、多孔層は、ヘキサフロロプロピレンの含有量が異なる2種類のポリフッ化ビニリデン系樹脂(下記の第一の樹脂と第二の樹脂)を含有する態様も好ましい。
・第一の樹脂:ヘキサフロロプロピレンの含有量が0モル%超1.5モル%以下であるフッ化ビニリデン/ヘキサフロロプロピレン共重合体、又はフッ化ビニリデン単独重合体(ヘキサフロロプロピレンの含有量が0モル%)
・第二の樹脂:ヘキサフロロプロピレンの含有量が1.5モル%超であるフッ化ビニリデン/ヘキサフロロプロピレン共重合体
 前記2種類のポリフッ化ビニリデン系樹脂を含有する多孔層は、いずれか一方を含有しない多孔層に比べて、電極との接着性が向上する。また、前記2種類のポリフッ化ビニリデン系樹脂を含有する多孔層は、いずれか一方を含有しない多孔層に比べて、多孔質基材との接着性が向上し、これら層間の剥離力が向上する。第一の樹脂と第二の樹脂との混合比(質量比、第一の樹脂:第二の樹脂)は、15:85~85:15が好ましい。
 ポリフッ化ビニリデン系樹脂は、重量平均分子量が30万~300万であることが好ましい。重量平均分子量が30万以上であると、多孔層が電極との接着処理に耐え得る力学物性を確保でき、十分な接着性が得られる。一方、重量平均分子量が300万以下であると、塗工成形する際の塗工液の粘度が高くなり過ぎず成形性に優れる。重量平均分子量はより好ましくは30万~200万の範囲であり、更に好ましくは50万~150万の範囲である。
 ポリフッ化ビニリデン系樹脂のフィブリル径は、サイクル特性の観点から、10nm~1000nmであることが好ましい。
 多孔層は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂以外の他の樹脂を含んでいてもよい。他の樹脂としては、スチレン-ブタジエン共重合体;アクリロニトリルやメタクリロニトリル等のビニルニトリル類の単独重合体又は共重合体;ポリエチレンオキサイドやポリプロピレンオキサイド等のポリエーテル類;などが挙げられる。
 さらに、多孔層は、無機物又は有機物からなるフィラーを含んでいてもよい。フィラーを含有することで、セパレータの滑り性や耐熱性を向上し得る。フィラーとしては、非水電解液に安定であり、且つ、電気化学的に安定な、有機フィラー及び無機フィラーのいずれでもよい。電池の安全性を確保する観点からは、耐熱温度が150℃以上のフィラーが好ましい。
 有機フィラーとしては、例えば、架橋ポリアクリル酸、架橋ポリアクリル酸エステル、架橋ポリメタクリル酸、架橋ポリメタクリル酸エステル、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋ポリシリコーン、架橋ポリスチレン、架橋ポリジビニルベンゼン、スチレン-ジビニルベンゼン共重合体架橋物、ポリイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン-ホルムアルデヒド縮合物等の架橋高分子微粒子;ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリアラミド、ポリアセタール、熱可塑性ポリイミド等の耐熱性高分子微粒子;などが挙げられる。
 有機フィラーを構成する樹脂(高分子)は、前記に例示した分子種の混合物、変性体、誘導体、共重合体(ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体)、架橋体であってもよい。
 無機フィラーとしては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化クロム、水酸化ジルコニウム、水酸化ニッケル、水酸化ホウ素等の金属水酸化物;アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩;硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の硫酸塩;ケイ酸カルシウム、タルク等の粘土鉱物;などが挙げられる。難燃性付与や除電効果の観点からは、金属水酸化物が好ましい。
 各種のフィラーは、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してよい。
 フィラーの体積平均粒子径は、良好な接着性とすべり性の確保及びセパレータの成形性の観点から、0.01μm~10μmであることが好ましい。その下限値としては0.1μm以上がより好ましく、上限値としては5μm以下がより好ましい。
 フィラーの粒子形状は任意であり、球形、楕円形、板状、棒状、不定形のいずれでもよい。電池の短絡防止の観点からは、板状の粒子や、凝集していない一次粒子であることが好ましい。
 フィラーは、多孔層の表面に微細な凹凸を形成することで滑り性を向上させ得るものであるが、フィラーが板状の粒子や凝集していない一次粒子である場合には、フィラーによって多孔層の表面に形成される凹凸がより微細になり、電極との接着性がより良好である。
 多孔層においては、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及びフィラーの総量に占めるフィラーの割合が、1質量%~30質量%であることが好ましい。フィラーの含有割合が1質量%以上であると、多孔層の表面に微細な凹凸を形成してセパレータの滑り性を向上させる効果が発揮されやすい。この観点では、フィラーの含有割合は3質量%以上がより好ましい。一方、フィラーの含有割合が30質量%以下であると、多孔層の機械的強度が保たれ、例えば電極とセパレータとを重ねて捲き回して電極体を作製する際に、セパレータに割れなどが発生しにくい。この観点では、フィラーの含有割合は20質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。
 多孔層においては、セパレータをスリットした際にスリット端面にケバ立ちや折れ曲がり、スリット屑の混入が発生するのを抑制する観点で、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及びフィラーの総量に占めるフィラーの割合が、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上がより好ましい。
 多孔層の平均膜厚は、電極との接着性と高エネルギー密度を確保する観点から、多孔質基材の片面において0.5μm~10μmであることが好ましく、1μm~5μmであることがより好ましい。
 多孔層は、イオン透過性の観点から十分に多孔化された構造であることが好ましい。具体的には、空孔率が30%~60%であることが好ましい。多孔層は、平均孔径が20nm~100nmであることが好ましい。
 多孔層の表面粗さは、十点平均粗さ(Rz)で、0.8μm~8.0μmが好ましく、0.9μm~6.0μmがより好ましく、1.0μm~3.0μmが更に好ましい。十点平均粗さ(Rz)は、JIS B 0601-1994(又はJIS B 0601-2001のRzjis)に準じた方法により測定される値である。具体的には、Rzは、小坂研究所社製のET4000を用いて、測定長1.25mm、測定速度0.1mm/秒、温湿度25℃/50%RHの条件にて測定される値である。
 多孔層の動摩擦係数は、0.1~0.6が好ましく、0.1~0.4がより好ましく、0.1~0.3が更に好ましい。動摩擦係数は、JIS K7125に準じた方法により測定される値である。具体的には、本発明における動摩擦係数は、ヘイドン社製のサーフェイスプロパティテスターを用いて測定される値である。
 多孔層の塗工量は、電極との接着性及びイオン透過性の観点から、多孔質基材の片面において0.5g/m~1.5g/mであることが好ましい。
 〔2.非水二次電池用セパレータの製造方法〕
 本発明に係る非水二次電池用セパレータは、上述の非水二次電池用セパレータを得ることができれば特に限定されず、種々の方法にて製造し得る。
 例えば、多孔質基材となるポリオレフィン系樹脂微多孔膜の表面上に、以下に示す方法(1)~(3)の何れかの1つの方法を用いて、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多孔層を形成することによって、製造される。
 (1)前記多孔層を形成する樹脂を溶解させた溶液を、多孔質基材の表面に塗布した後、その多孔質基材を前記樹脂に対して貧溶媒である、析出溶媒に浸漬することによって、前記樹脂から構成された多孔層を析出させる方法。
 (2)前記多孔層を形成する樹脂を溶解させた溶液を、多孔質基材の表面に塗布した後、低沸点有機酸を用いて、前記溶液の液性を酸性とすることによって、前記樹脂から構成された多孔層を析出させる方法。
 (3)前記多孔層を形成する樹脂を溶解させた溶液を、多孔質基材の表面に塗布した後、遠赤外線加熱または凍結乾燥を用いて、前記溶液中の溶媒を蒸発させて、前記樹脂から構成された多孔層を析出させる方法。
 さらに、前記方法(1)および(2)の場合は、前記多孔層が析出した後に、得られた積層体をさらに乾燥させる工程が含まれ得る。
 前記方法において、例えば、前記多孔層を構成する樹脂がPVDF系樹脂である場合には、PVDF系樹脂を溶解させる溶媒としては、N-メチルピロリドンを用いることが好ましい。
 前記方法(1)において、例えば、前記多孔層を構成する樹脂がPVDF系樹脂である場合には、前記多孔層を析出させるための溶媒としては、イソプロピルアルコールまたはt-ブチルアルコールが好ましい。
 また、前記方法(1)で調製された多孔層に電子線(EB:Electric Beam)を照射してもよい。これにより、多孔層の樹脂における架橋を増加させることができる。
 前記方法(2)において、前記有機酸としては、例えば、パラトルエンスルホン酸、酢酸等が挙げられる。
 前記方法(3)において、遠赤外線加熱または凍結乾燥は、他の乾燥方法(風乾等)と比較して、前記多孔層の空孔の形状が析出時に崩れ難いという利点を有する。
 また、前記積層体に、さらに耐熱層を積層する場合には、多孔層を構成する樹脂の代わりに前記耐熱層を構成する樹脂を用いること以外は、上述した方法と同様の方法を行うことにより、耐熱層を積層させることができる。
 さらに、前記多孔層にフィラーが含まれる場合には、前記多孔層を形成する樹脂を溶解させた溶液の代わりに、その溶液にさらにフィラーを分散させたものを用いることによって、フィラーが含まれる多孔層を形成することができる。
 本実施形態では、前記方法(1)~(3)において、多孔層を形成する樹脂を溶解させた溶液中の樹脂量を変化させることにより、電解液に浸漬した後の多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積を調整することができる。
 また、多孔層を形成する樹脂を溶解させる溶媒量を変化させることにより、電解液に浸漬した後の多孔層の空隙率、平均細孔径を調整することができる。
 〔3.非水二次電池〕
 本発明に係る非水二次電池は、リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る非水系二次電池であって、正極シートと、負極シートと、既述した本発明の非水系二次電池用セパレータとが積層された積層体を備えるものであればよく、その他の構成は特に限定されない。非水二次電池は、負極シートと正極シートとが上述した非水二次電池用セパレータを介して対向した構造体に電解液が含浸された電池要素が、外装材内に封入された構造を有する。非水二次電池は、非水電解質二次電池、特にはリチウムイオン二次電池に好適である。なお、ドープとは、吸蔵、担持、吸着、又は挿入を意味し、正極等の電極の活物質にリチウムイオンが入る現象を意味する。上述した本発明に係る非水二次電池用セパレータを用いて製造された非水二次電池は、セパレータのハンドリング性に優れるので、製造歩留まりが高い。
 正極シートは、正極活物質及びバインダー樹脂を含む活物質層が集電体上に成形された構造としてよい。活物質層は、さらに導電助剤を含んでもよい。
 正極活物質としては、例えばリチウム含有遷移金属酸化物等が挙げられ、具体的にはLiCoO、LiNiO、LiMn1/2Ni1/2、LiCo1/3Mn1/3Ni1/3、LiMn、LiFePO、LiCo1/2Ni1/2、LiAl1/4Ni3/4等が挙げられる。
 バインダー樹脂としては、例えばポリフッ化ビニリデン系樹脂などが挙げられる。
導電助剤としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉末といった炭素材料が挙げられる。
 集電体としては、例えば厚さ5μm~20μmの、アルミ箔、チタン箔、ステンレス箔等が挙げられる。
 負極シートは、負極活物質及びバインダー樹脂を含む活物質層が集電体上に成形された構造としてよい。活物質層は、さらに導電助剤を含んでもよい。負極活物質としては、リチウムを電気化学的に吸蔵し得る材料が挙げられ、具体的には、例えば、炭素材料;ケイ素、スズ、アルミニウム等とリチウムとの合金;などが挙げられる。
 バインダー樹脂としては、例えばポリフッ化ビニリデン系樹脂、スチレン-ブタジエンゴムなどが挙げられる。本発明のセパレータは、負極バインダーとしてスチレン-ブタジエンゴムを用いた場合でも、負極に対し十分な接着性を確保できる。
導電助剤としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉末といった炭素材料が挙げられる。
 集電体としては、例えば厚さ5μm~20μmの、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔等が挙げられる。また、前記の負極に代えて、金属リチウム箔を負極として用いてもよい。
 電解液は、リチウム塩を非水系溶媒に溶解した溶液である。リチウム塩としては、例えばLiPF、LiBF、LiClO等が挙げられる。
 非水系溶媒としては、非水二次電池において一般に用いられる溶媒がすべて含まれ、上述した混合溶媒(エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30)に限定されるものではない。
 例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フロロエチレンカーボネート、ジフロロエチレンカーボネート等の環状カーボネート;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、及びそのフッ素置換体等の鎖状カーボネート;γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン等の環状エステル;などが挙げられ、これらは単独で用いても混合して用いてもよい。
 電解液としては、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを質量比(環状カーボネート/鎖状カーボネート)20/80~40/60(より好ましくは30/70)で混合した溶媒に、リチウム塩を0.5M~1.5M溶解したものが好適である。
 外装材としては、金属缶やアルミラミネートフィルム製パック等が挙げられる。電池の形状は角型、円筒型、コイン型等がある。
 非水二次電池は、例えば、正極シートと負極シートとの間に上述したセパレータを配置した積層体に、電解液を含浸させて外装材(例えばアルミラミネートフィルム製パック)に収容し、前記外装材の上から前記積層体をプレスすることで製造し得る。
 また、前記非水二次電池用セパレータとして、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を使用する場合、当該セパレータは電極と重ねることによって接着し得る。したがって、電池製造において前記プレスは必須の工程ではないが、電極とセパレータとの接着性を高めるためには、プレスを行うことが好ましい。さらに電極とセパレータとの接着性を高めるために、プレスは加熱しながらのプレス(熱プレス)とすることが好ましい。
 正極シートと負極シートとの間にセパレータを配置する方式は、正極シート、セパレータ、負極をシートこの順に少なくとも1層ずつ積層する方式(いわゆるスタック方式)でもよく、正極シート、セパレータ、負極シート、セパレータをこの順に重ね、長さ方向に捲き回す方式でもよい。
 〔その他の実施形態〕
 上述した説明では、多孔質基材の上に多孔層を形成した非水二次電池用セパレータを製造し、当該非水二次電池用セパレータを挟むように正極シートおよび負極シートを重ねることで、非水二次電池用セパレータと電極とを含む積層体を製造するものとした。しかしながら、本発明に係る非水二次電池の製造方法は、これに限定されるものでない。
 例えば、多孔層を形成する樹脂を溶解させた溶液を、正極シートまたは負極シートの少なくとも一方の面上に塗布することで、多孔層を形成してもよい。この形成方法としては、上述した方法(1)~(3)のいずれかを用いればよい。そして、多孔質基材を挟むように正極シートおよび負極シートを重ね、熱プレスすることにより、非水二次電池用セパレータと電極とを含む積層体を製造する。このとき、多孔層が形成された電極シートについては、多孔層が多孔質基材と対向するように配置すればよい。これにより、電極、多孔層、多孔質基材、(多孔層)、電極が積層された積層体を製造することができる。その結果、電極と多孔質基材との間に多孔層が配置され、多孔質基材と電極との密着性を確保しつつ、サイクル特性を向上させることができる。
 〔発明1についての実施例〕
 (多孔質フィルムの平均細孔径(C))
 PMI社製パームポロメーター(型式:CFP-1500A)を用いて平均細孔径(C)を測定した。ここで測定には、試験液としてPMI社製 GalWick(商品名)を用い、多孔質フィルムにおける下記(i)および(ii)に記載の曲線を測定した。
(i)試験液に浸漬した状態の圧力―流量曲線
(ii)乾燥した状態で測定した流量の1/2とする圧力―流量曲線
(i)および(ii)の曲線の交点における圧力Pの値に基づき、以下の式(3)を用いて多孔質フィルムの平均細孔径(C)を算出した。
 (C)=4cosθr/P …(3)
ここで、(C):平均細孔径(μm)、r:試験液の表面張力(N/m)、P:上で示した交点の圧力(Pa)、およびθ:多孔質フィルムと試験液との接触角(°)を表す。
 (多孔質フィルムの空隙率(D))
 多孔質フィルムを一辺の長さ10cmの正方形に切り取り、その切り取った小片の重量:W(g)および厚さ:E(cm)を測定した。測定した重量(W)および厚さ(E)、並びに、多孔質フィルムの真比重ρ(g/cm)に基づき、以下の式(4)を用いて多孔質フィルムの空隙率(D)を算出した。
 空隙率(D)=1-{(W/ρ)}/(10×10×E) …(4)
 (セパレータの製造)
 [実施例1]
 フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン(PVDF-HEP)共重合体をN-メチルピロリドンに7重量%の濃度で溶解させ、塗工液を作成した。これを膜厚17μmであり、かつ、以下の表1に示す平均細孔径(C)および空隙率(D)を有し、(C)/(D)=0.08であるポリエチレン多孔質フィルム(基材)の片面に塗工し、イソプロピルアルコールに浸漬することによって、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(PVDF-HEP共重合体)から構成された多孔質層を析出させた。さらに、上記の多孔質層がその表面に析出したポリエチレン多孔質フィルムを乾燥させることによって、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(PVDF-HEP共重合体)から構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 [実施例2]
 PVDF-HEP共重合体の代わりに、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)樹脂を使用した以外は、実施例1と同様にして、PVDFから構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 [実施例3]
 PVDF-HEP共重合体の代わりに、三井化学製ポリオレフィン水性ディスバージョン ケミパールW401を使用した以外は、実施例1と同様にして、三井化学製ポリオレフィン水性ディスバージョン ケミパールW401から構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 [実施例4]
 基材として、(C)/(D)=0.08であるポリエチレン多孔質フィルムの代わりに、以下の表1に示す平均細孔径(C)および空隙率(D)を有し、(C)/(D)=0.13であるポリエチレン多孔質フィルムを用いた以外は、実施例1と同様にして、PVDF-HEP共重合体から構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 [比較例1]
 基材として、(C)/(D)=0.08であるポリエチレン多孔質フィルムの代わりに、以下の表1に示す平均細孔径(C)および空隙率(D)を有し、(C)/(D)=0.18であるポリエチレン多孔質フィルムを用いた以外は、実施例1と同様にして、PVDF-HEP共重合体から構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 [比較例2]
 PVDF-HEP共重合体の代わりに、カルボキシメチルセルロース(CMC)を使用した以外は、実施例1と同様にして、CMCから構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 [比較例3]
 PVDF-HEP共重合体の代わりに、三井化学製ポリオレフィン水性ディスバージョン ケミパールS300を使用した以外は、実施例1と同様にして、三井化学製ポリオレフィン水性ディスバージョン ケミパールS300から構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 [比較例4]
 PVDF-HEP共重合体の代わりに、三井化学製ポリオレフィン水性ディスバージョン ケミパールS600を使用した以外は、実施例1と同様にして、三井化学製ポリオレフィン水性ディスバージョン ケミパールS600から構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 [比較例5]
 基材として、(C)/(D)=0.08であるポリエチレン多孔質フィルムの代わりに、以下の表1に示す平均細孔径(C)および空隙率(D)を有し、(C)/(D)=0.16であるポリエチレン多孔質フィルムを用いた以外は、実施例1と同様にして、PVDF-HEP共重合体から構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 (臨界表面張力試験)
 実施例1~6および比較例1~5にて得られた各々の積層体について、当該積層体における上記多孔質層(塗工層)の最表面を対象にして、25℃の環境下において共和界面化学製の接触角計Drop Master 500を用い、溶媒として純水およびプロピレンカーボネートを用いて、各々の溶媒の接触角θを測定し、Zisman plotにより臨界表面張力(A)を算出した。また、同様の方法にて、上記積層体から上記多孔質層(塗工層)を剥離した後の上記多孔質フィルム(基材)の上記多孔質層(塗工層)が剥離された側の表面における臨界表面張力(B)を算出した。
 (電解液浸透試験)
 実施例1~4および比較例1~5にて得られた各々の積層体について、図2に示すように、得られた積層体を、多孔質層を上部にして、ガラス板上にて両面テープを用いて固定した上で、露点-20℃の環境下にて、ピペットを用いて電解液(ジエチルカーボネート(DEC))2μlを上記多孔質層の上から滴下した。次いで、滴下後から滴下した液面の光沢が消えるまでの時間を、上記滴下した電解液が上記積層体内部へと浸透するまでの時間(以下、浸透時間と称する)として測定した。
 (測定結果)
 実施例1~4および比較例1~5にて得られた各々の積層体について、使用した基材(多孔質フィルム)の平均細孔径(C)、空隙率(D)、および平均細孔径(C)/空隙率(D)、並びに、得られた積層体における臨界表面張力(A)、臨界表面張力(B)、およびその差異((A)-(B))、並びに、浸透時間の測定結果をまとめて表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 実施例1~4にて得られた積層体は下記式(1)の関係を満たす。
 0mN/m≦(A)-(B)≦20mN/m…(1)
 一方、比較例1~5にて得られた積層体は上記式(1)の関係を満たさない。
 また、実施例1~4、および比較例2~4にて得られた積層体は下記式(2)の関係を満たす。
 (C)/(D)≦0.13…(2)
 一方、実施例6、比較例1および比較例5にて得られた積層体は上記式(2)の関係を満たさない。
 実施例1~4にて得られた積層体の浸透時間と、比較例1~5にて得られた積層体の浸透時間とを比較すると、実施例1~4にて得られた積層体の浸透時間の方が短時間となることが分かった。すなわち、上述の式(1)を満たす積層体は、上述の式(1)を満たさない積層体よりも、電解液の浸透が容易であることが分かった。
 また、実施例1にて得られた積層体の浸透時間と、多孔質フィルムの(C)/(D)が異なり、多孔質層の構成要素が同一である実施例4、並びに比較例1および比較例5にて得られた積層体の浸透時間とを比較すると、多孔質フィルムにおける平均細孔径(C)/空隙率(D)の値が小さい方が、浸透時間が短く、電解液の浸透が容易であることが分かった。
 〔発明2についての実施例〕
 (多孔質フィルムの平均細孔径(C))
 PMI社製パームポロメーター(型式:CFP-1500A)を用いて平均細孔径(C)を測定した。ここで測定には、試験液としてPMI社製 GalWick(商品名)を用い、多孔質フィルムにおける下記(i)および(ii)に記載の曲線を測定した。
(i)試験液に浸漬した状態の圧力-流量曲線
(ii)乾燥した状態で測定した流量の1/2とする圧力-流量曲線
(i)および(ii)の曲線の交点における圧力Pの値に基づき、以下の式(3)を用いて多孔質フィルムの平均細孔径(C)を算出した。
 (C)=4cosθr/P …(3)
ここで、(C):平均細孔径(μm)、r:試験液の表面張力(N/m)、P:上で示した交点の圧力(Pa)、およびθ:多孔質フィルムと試験液との接触角(°)を表す。
(多孔質フィルムの空隙率(D))
 多孔質フィルムを一辺の長さ10cmの正方形に切り取り、その切り取った小片の重量:W(g)および厚さ:E(cm)を測定した。測定した重量(W)および厚さ(E)、並びに、多孔質フィルムの真比重ρ(g/cm)に基づき、以下の式(4)を用いて多孔質フィルムの空隙率(D)を算出した。
 空隙率(D)=1-{(W/ρ)}/(10×10×E) …(4)
 (セパレータの製造)
 [実施例5]
 全芳香族ポリアミド(アラミド樹脂)をN-メチルピロリドンに7重量%の濃度で溶解させ、かつ、アルミナ粒子を分散させた塗工液を作成した。これを膜厚17μmであり、かつ、以下の表2に示す平均細孔径(C)および空隙率(D)を有し、(C)/(D)=0.08であるポリエチレン多孔質フィルム(基材)の片面に塗工し、イソプロピルアルコールに浸漬することによって、アラミド樹脂マトリックスにアルミナ粒子が分散した樹脂から構成された多孔質層を析出させた。さらに、上記多孔質層がその表面に析出したポリエチレン多孔質フィルムを乾燥させることによって、アラミド樹脂マトリックスにアルミナ粒子が分散した樹脂から構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 [実施例6]
 アラミド樹脂およびアルミナ粒子の代わりに、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン(PVDF-HEP)共重合体)を用いた以外は、実施例5と同様にして、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(PVDF-HEP共重合体)から構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 [実施例7]
 基材として、(C)/(D)=0.08であるポリエチレン多孔質フィルムの代わりに、以下の表2に示す平均細孔径(C)および空隙率(D)を有し、(C)/(D)=0.13であるポリエチレン多孔質フィルムを用いた以外は、実施例6と同様にして、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(PVDF-HEP共重合体)から構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 [比較例6]
 基材として、(C)/(D)=0.08であるポリエチレン多孔質フィルムの代わりに、以下の表2に示す平均細孔径(C)および空隙率(D)を有し、(C)/(D)=0.16であるポリエチレン多孔質フィルムを用いた以外は、実施例6と同様にして、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(PVDF-HEP共重合体)から構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 [比較例7]
 基材として、(C)/(D)=0.08であるポリエチレン多孔質フィルムの代わりに、以下の表2に示す平均細孔径(C)および空隙率(D)を有し、(C)/(D)=0.18であるポリエチレン多孔質フィルムを用いた以外は、実施例6と同様にして、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(PVDF-HEP共重合体)から構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された、積層体を得た。
 [比較例8]
 20重量%エタノール水溶液にカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC、第一工業製薬株式会社製:セロゲン3H)を溶解させて得たCMC溶液(CMC濃度:0.70重量%)100重量部に、アルミナ(AKP3000、住友化学株式会社製)25重量部を添加し、混合した塗工液を作成した。これを、以下の表2に示す平均細孔径(C)および空隙率(D)を有し、(C)/(D)=0.18であるポリエチレン多孔質フィルム(基材)の片面に塗工し、乾燥することで、アルミナとCMCから構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された積層体を得た。
 [比較例9]
 基材として、(C)/(D)=0.18であるポリエチレン多孔質フィルムの代わりに、以下の表2に示す平均細孔径(C)および空隙率(D)を有し、(C)/(D)=0.08であるポリエチレン多孔質フィルムを用いた以外は、比較例8と同様にして、アルミナとCMCから構成された多孔質層が、ポリエチレン多孔質フィルムの表面に形成された積層体を得た。
 (絶縁耐力試験)
 実施例5~7および比較例6~9にて得られた積層体について、日本テクナート製のインパルス絶縁試験機IMP3800Kを用いて、以下の手順にて多孔質層および多孔質フィルムの絶縁耐力試験を行った。
(i)上部円柱電極φ25mm、下部円柱電極φ75mmの間に測定対象である積層体を挟んだ。
(ii)装置内部にあるコンデンサに電荷を溜めていくことにより、この内部コンデンサに電気的に接続された上部電極と下部電極の間にある上記積層体に、0Vから直線上に電圧を印加した。
(iii)絶縁破壊が発生する、すなわち電圧降下が検出されるまで、電圧を印加し、上記電圧降下が検出された電圧を絶縁破壊電圧として測定した。
(iv)積層体の多孔質層の樹脂目付量に対して、絶縁破壊電圧をプロットし、線形近似した直線の傾きから絶縁耐力を算出した。
 (耐電圧不良数判定試験)
 実施例5~7および比較例6~9にて得られた積層体について、各々の積層体を13cm×13cmのサイズに切断し、菊水電子工業株式会社製の耐電圧試験機TOS-9201を用いて耐電圧試験を実施した。上記耐電圧試験の試験条件は以下の通りであった。
(i)上部円柱電極φ25mm、下部円柱電極φ75mmの間に測定対象である積層体を挟んだ。
(ii)上記電極間において、昇電圧速度40V/sにて800Vまで昇電圧した後、その電圧(800V)を60秒間維持した。
(iii)同一の積層体内における25ヵ所において、(i),(ii)に記載の方法と同様の方法で、耐電圧試験を行った。
(iv)デジタルスチルカメラを用いて、(iii)に記載の耐電圧試験の後の積層体を写真撮影した。
(v)(iv)にて撮影された写真のデータをパソコンに取り込み、アメリカ国立衛生研究所(NIH:National Institues of Health)が発行する画像解析のフリーソフトIMAGEJを用いて、耐電圧不良数判定を行い、欠損箇所の個数を算出した。
 (測定結果)
 実施例5~7および比較例6~9にて得られた各々の積層体について、使用した基材(多孔質フィルム)の平均細孔径(C)、空隙率(D)、および平均細孔径(C)/空隙率(D)、並びに、得られた積層体における多孔質層の絶縁耐力(A)、および多孔質フィルムの絶縁耐力(B)、並びに、耐電圧不良数判定試験の測定結果をまとめて表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 実施例6、7と、比較例6、7との比較から、同様の絶縁耐力を備える積層体において、(C)/(D)が小さいほうが、耐電圧試験における欠損数の数が少なくなり、特に、(C)/(D)が0.13以下である場合、欠損数は好ましい範囲である30個以下となることが分かった。
 実施例5~7と比較例7、8との比較から、以下の式(1)を満たす積層体は、式(1)を満たさない積層体よりも、欠損数が減少することが分かった。
 (A)>(B)…(1)
 実施例5と実施例6、7との比較から、(A)>2×(B)を満たす実施例5にて得られた積層体の方が、(A)>2×(B)を満たさない実施例6、7にて得られた積層体よりも、欠損数がより減少することが分かった。
 〔発明3についての実施例〕
 以下の各実施例、比較例及び参考例において、積層体の吸湿性、カール特性等の物性は、以下の方法で測定した。
 (1)積層体の吸湿性
 ・積層体の含水率:
積層体を8cm×8cm角の正方形を3枚切り出し、室温下、露点20℃並びに-30℃で1日保持した後、微量水分測定装置(株式会社三菱化学アナリテック製;CA-200、VA-230)を用いて、200mL/minの流速で窒素気流下、150℃に加熱して検出される水分量を測定した。150℃で加熱する前の積層体の全重量に対する上記水分量の割合を含水率(質量%)として求めた。
 ・含水率差:
露点20℃での含水率から、露点-30℃での含水率を差し引いた値を含水率差とした。
 ・特定露点でのポリオレフィン多孔膜(第1の多孔層)と塗工膜(第2の多孔層)との含水量差:
露点20℃でのポリオレフィン多孔膜及び塗工膜それぞれの含水率に、1平方メートルあたりのポリオレフィン又は塗工膜重量を積算し、ポリオレフィン多孔膜及び塗工膜それぞれの1平方メートルあたりの含水量を算出し、これらの差の接待値を、ポリオレフィン多孔膜と塗工膜との含水量差とした。
 (2)第2の多孔層の表面における、0.5μm以上の孔の開孔部の面積の測定
 走査型電子顕微鏡(株式会社 日立ハイテクノロジーズ製、SU1510)を用いて、第2の多孔層の表面を2000倍で観察し、その画像をアメリカ国立衛生研究所(NIH:National Institues of Health)が発行する画像解析のフリーソフトIMAGEJを用いて、孔が検出できる輝度で分離した。孔内が全て孔面積として検出できるように、孔内にある輝度の穴を埋めた。その後、測定範囲から、面積が0.5μm以上の孔を全て検出し、その面積の合計を算出した。測定範囲の総面積から面積が0.5μm以上の孔が占める割合を算出した。
 (3)カール測定
 積層体を8cm×8cm角の正方形に切り出し、室温下、露点-30℃で一日保持した後、端部の持ち上がった高さを測定した。また、外観を以下の基準で判断した。なお、Cは完全にカールした状態を示し、A及びBの状態が好ましく、Aが最も好ましい状態とする。
・A:端部の持ち上がりなし。
・B:端部の持ち上がりはあるが、端部以外の大部分は持ち上がりがなく、平坦な状態。
・C:両端部が近づき、筒状に巻き込んだ状態。
 (実施例8)
 PVDF系樹脂(アルケマ社製;商品名「KYNAR2801」)を、固形分が7質量%となるように、N-メチル-2-ピロリドン(以下、「NMP」と称する場合もある。)に、65℃、30分の情景で撹拌し、溶解させた。得られた溶液を塗工液とし、ポリエチレンの多孔膜(厚さ17μm、空隙率36%)上に、ドクターブレード法により、塗工液中のPVDF系樹脂の1平方メートルあたり1.0gとなるように塗布した。得られた塗布物である積層体を、塗膜がNMP湿潤状態のままで2-プロパノール中に浸漬し、25℃で5分間静置させ、積層多孔質フィルム(1-i)を得た。得られた積層多孔質フィルム(1-i)を浸漬溶媒湿潤状態で、さらに別の2-プロパノール中に浸漬し、25℃で5分間静置させ積層多孔質フィルム(1-ii)を得た。得られた積層多孔質フィルム(1-ii)を65℃で5分間乾燥させて、塗工セパレータ(1)を得た。得られた塗工セパレータ(1)の評価結果を表3に示す。なお、塗工セパレータ(1)が有する第2の多孔層は、直径1μm以下の骨格が三次元網目状に連結した構造を有する。
 (実施例9)
 塗工液中のPVDF系樹脂の1平方メートルあたりの量が3.0gとなるように変更した点以外は、実施例8と同様の方法で、塗工セパレータ(2)を得た。得られた塗工セパレータ(2)の評価結果を表3に示す。なお、塗工セパレータ(2)が有する第2の多孔層は、直径1μm以下の骨格が三次元網目状に連結した構造を有する。
 (比較例10)
 アルミナ微粒子(住友化学社製;商品名「AKP3000」)100重量部、カルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム製;品番1110)3重量部の混合物に、固形分が29質量%となるように水を添加し、得られた混合物を自転・公転ミキサー「あわとり練太郎」(株式会社シンキー製;登録商標)で室温下、2000rpm、30秒の条件で2回撹拌・混合した。得られた混合物に、2-プロパノール14質量部を加え、混合し、固形分が28質量%の塗工液を得た。得られた塗工液を、コロナ処理20W/(m/分)を施したポリエチレンの多孔膜(厚さ17μm、空隙率36%)上に、塗工液中のアルミナ微粒子とカルボキシメチルセルロースとの重さの和が、1平方メートルあたり7.0gとなるように、ドクターブレード法により塗布した。得られた塗布物である積層体を65℃で5分間乾燥させて、積層多孔質フィルム(3)を得た。得られた積層多孔質フィルム(3)の評価結果を表3に示す。なお、積層多孔質フィルム(3)が有する第2の多孔層は、直径1μm以下の骨格が三次元網目状に連結した構造を有さない。
 (比較例11)
 PVDF系樹脂(アルケマ社製;商品名「KYNAR2801」)を、固形分が7質量%となるように、ジメチルアセトアミド/トリプロピレングリコール=7/3[WR]の混合溶媒に、65℃、30分の条件で撹拌し、溶解させた。得られた溶液を塗工液とし、ポリエチレンの多孔膜(厚さ17μm、空隙率36%)上に、ドクターブレード法により、塗工液中のPVDF系樹脂の1平方メートルあたり1.0gとなるように塗布した。得られた塗布物である積層体を、塗膜が混合溶媒湿潤状態のままで水/ジメチルアセトアミド/トリプロピレングリコール=57/30/13[WR]中に浸漬し、25℃で5分間静置させ、積層多孔質フィルム(2-i)を得た。得られた積層多孔質フィルム(2-i)を浸漬溶媒湿潤状態で、さらに別の2-プロパノール中に浸漬し、25℃で5分間静置させ積層多孔質フィルム(2-ii)を得た。得られた積層多孔質フィルム(2-ii)を65℃で5分間乾燥させて、塗工セパレータ(4)を得た。得られた塗工セパレータ(4)の評価結果を表3に示す。なお、塗工セパレータ(4)が有する第2の多孔層は、直径1μm以下の骨格が三次元網目状に連結した構造を有する。
 (比較例12)
 積層多孔質フィルム(2-ii)を65℃で1時間乾燥させた点以外は、比較例11と同様の方法で、塗工セパレータ(5)を得た。得られた塗工セパレータ(5)の評価結果を表3に示す。なお、塗工セパレータ(5)が有する第2の多孔層は、直径1μm以下の骨格が三次元網目状に連結した構造を有する。
 (比較例13)
 PVDF系樹脂(アルケマ社製;商品名「KYNAR2801」)を、固形分が7質量%となるように、アセトン(良溶媒)/2-プロパノール(貧溶媒)/水=130/10/5[WR]の混合溶媒に、40℃、30分の条件で撹拌し、溶解させた。得られた溶液を塗工液とし、ポリエチレンの多孔膜(厚さ17μm、空隙率36%)上に、ドクターブレード法により、塗工液中のPVDF系樹脂の1平方メートルあたり1.0gとなるように塗布した。得られた塗布物である積層体を、湿度40%に調整したボックス内で、25℃で5分間乾燥させて、塗工セパレータ(6)を得た。得られた塗工セパレータ(6)の評価結果を表3に示す。
 (参考例1)
 実施例8及び9、並びに比較例10、11、12及び13で使用したポリエチレンの多孔膜の評価結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 〔発明4についての実施例〕
 <セパレータの作製>
 以下のように、実施例10~13および比較例14~18に係る非水二次電池用セパレータを作製した。
 (実施例10)
 PVDF系樹脂(アルケマ社製;商品名「KYNAR2801」)を、固形分が7質量%となるように、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)に65℃、30分で撹拌し、溶解させた。得られた溶液を塗工液とし、ポリエチレンからなる多孔質基材(厚さ12μm、空隙率0.44(44体積%)、平均細孔径(C)/空隙率(D)=0.08)上に、ドクターブレード法により、塗工液中のPVDF系樹脂含有量が1平方メートルあたり1.0gとなるように塗布した。得られた塗布物を、塗膜がNMP湿潤状態のままで2-プロパノール中に浸漬し、25℃で5分間静置させ、積層多孔質フィルム(1-i)を得た。得られた積層多孔質フィルム(1-i)を浸漬溶媒湿潤状態で、さらに別の2-プロパノール中に浸漬し、25℃で5分間静置させ積層多孔質フィルム(1-ii)を得た。得られた積層多孔質フィルム(1-ii)を65℃で5分間乾燥させて、実施例10に係る非水二次電池用セパレータを得た。
 実施例10に係る非水二次電池用セパレータを、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた25℃の電解液に24時間浸漬させた後の、前記PVDF系樹脂を含む多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積は0.8cmであった。
 (実施例11)
 実施例10の多孔質基材に換えて、異なるポリエチレンからなる多孔質基材(厚さ9μm、空隙率0.35(35体積%)、平均細孔径(C)/空隙率(D)=0.13)を用いた点以外は実施例10と同じ条件で実施例11に係る非水二次電池用セパレータを得た。
 実施例11に係る非水二次電池用セパレータを、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた25℃の電解液に24時間浸漬させた後の、前記PVDF系樹脂を含む多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積は0.8cmであった。
 (実施例12)
 PVDF系樹脂(アルケマ社製;商品名「KYNAR2801」)に換えて、PVDF系樹脂(アルケマ社製;商品名「KYNAR2500」)を用いた以外は実施例10と同じ条件で実施例12に係る非水二次電池用セパレータを得た。
 実施例12に係る非水二次電池用セパレータを、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた25℃の電解液に24時間浸漬させた後の、前記PVDF系樹脂を含む多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積は1.3cmであった。
 (実施例13)
 PVDF系樹脂(アルケマ社製;商品名「KYNAR2801」)に換えて、PVDF系樹脂(アルケマ社製;商品名「KYNAR2801」)とエチレン―酢酸ビニル共重合体系樹脂を70:30の比で混合した樹脂を用いた以外は実施例10と同じ条件で実施例13に係る非水二次電池用セパレータを得た。
 実施例13に係る非水二次電池用セパレータを、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた25℃の電解液に24時間浸漬させた後の、PVDF系樹脂とエチレン―酢酸ビニル共重合体系樹脂を含む多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積は4.3cmであった。
 (比較例14)
 実施例10の多孔質基材に換えて、異なるポリエチレンからなる多孔質基材(厚さ16μm、空隙率0.39(39体積%)、平均細孔径(C)/空隙率(D)=0.16)を用いた点以外は実施例10と同じ条件で比較例14に係る非水二次電池用セパレータを得た。
 比較例14に係る非水二次電池用セパレータを、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた25℃の電解液に24時間浸漬させた後の、PVDF系樹脂を含む多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積は0.8cmであった。
 (比較例15)
 実施例10の多孔質基材に換えて、異なるポリエチレンからなる多孔膜(厚さ17μm、空隙率0.54(54体積%)、平均細孔径(C)/空隙率(D)=0.18)を用いた点以外は実施例10と同じ条件で比較例15に係る非水二次電池用セパレータを得た。
 比較例15に係る非水二次電池用セパレータを、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた25℃の電解液に24時間浸漬させた後の、PVDF系樹脂を含む多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積は0.8cmであった。
 (比較例16)
 PVDF系樹脂(アルケマ社製;商品名「KYNAR2801」)に換えて、PVDF系樹脂(アルケマ社製;商品名「KYNAR2801」)とエチレン―酢酸ビニル共重合体系樹脂を55:45の比で混合した樹脂を用いた以外は実施例10と同じ条件で比較例16に係る非水二次電池用セパレータを得た。
 比較例16に係る非水二次電池用セパレータを、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた25℃の電解液に24時間浸漬させた後の、PVDF系樹脂とエチレン―酢酸ビニル共重合体系樹脂を含む多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積は6cmであった。      
 (比較例17)
 PVDF系樹脂(アルケマ社製;商品名「KYNAR2801」)に換えて、エチレン―酢酸ビニル共重合体系樹脂を用いた以外は実施例10と同じ条件で比較例17に係る非水二次電池用セパレータを得た。
 比較例17に係る非水二次電池用セパレータを、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた25℃の電解液に24時間浸漬させた後の、エチレン―酢酸ビニル共重合体系樹脂を含む多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積は12cmであった。
 (比較例18)
 PVDF系樹脂(アルケマ社製;商品名「KYNAR2801」)の固形分濃度を、0.3質量%となるようにした以外は実施例10と同じ条件で比較例18に係る非水二次電池用セパレータを得た。
 比較例18に係る非水二次電池用セパレータを、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた25℃の電解液に24時間浸漬させた後の、PVDF系樹脂を含む多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積は0.03cmであった。
 <非水電解液二次電池の作製>
 次に、上記のようにして作製した実施例10~13および比較例14~18の非水二次電池用セパレータの各々を用いて非水二次電池を以下に従って作製した。
 (正極)
 LiNi0.5Mn0.3Co0.2/導電材/PVDF(重量比92/5/3)をアルミニウム箔に塗布することにより製造された市販の正極を用いた。上記正極を、正極活物質層が形成された部分の大きさが40mm×35mmであり、かつその外周に幅13mmで正極活物質層が形成されていない部分が残るように、アルミニウム箔を切り取って正極とした。正極活物質層の厚さは58μm、密度は2.50g/cmであった。
 (負極)
 黒鉛/スチレン-1,3-ブタジエン共重合体/カルボキシメチルセルロースナトリウム(重量比98/1/1)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極を用いた。上記負極を、負極活物質層が形成された部分の大きさが50mm×40mmであり、かつその外周に幅13mmで負極活物質層が形成されていない部分が残るように、銅箔を切り取って負極とした。負極活物質層の厚さは49μm、の密度は1.40g/cmであった。
 (組み立て)
 ラミネートパウチ内で、上記正極、非水二次電池用セパレータ、および負極をこの順で積層(配置)することにより、非水電解液二次電池用部材を得た。このとき、正極の正極活物質層における主面の全部が、負極の負極活物質層における主面の範囲に含まれる(主面に重なる)ように、正極および負極を配置した。
 続いて、上記非水電解液二次電池用部材を、アルミニウム層とヒートシール層とが積層されてなる袋に入れ、さらにこの袋に非水電解液を0.25mL入れた。上記非水電解液は、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた25℃の電解液を用いた。そして、袋内を減圧しつつ、当該袋をヒートシールすることにより、非水二次電池を作製した。
 比較例18を除く非水二次電池用セパレータについては上記方法により非水二次電池を作製することができたが、比較例18に係る非水二次電池用セパレータについては電極と密着せず、非水二次電池を作製することができなかった。このように、電解液浸漬後の多孔層1平方メートル当たりに含まれる電解液を吸収した樹脂の体積が0.05cm未満である比較例18に係る非水二次電池用セパレータでは電極との密着性を確保できないことが確認された。一方、比較例18を除く実施例10~13および比較例14~17に係る非水二次電池用セパレータでは、電解液浸漬後の多孔層1平方メートル当たりに含まれる電解液を吸収した樹脂の体積が0.05cm以上であり、電極との密着性を確保できることが確認された。
 <サイクル試験>
 充放電サイクルを経ていない新たな非水二次電池に対して、25℃で電圧範囲;4.1~2.7V、電流値;0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする、以下も同様)を1サイクルとして、4サイクルの初期充放電を行った。
 続いて、55℃で次式
 初期電池特性維持率(%)=(20C放電容量/0.2C放電容量)×100
に従い、初期電池特性維持率を算出した。
 続いて、55℃で充電状態50%から、充電電流値;1.0C、放電電流値;10Cの定電流で、充放電容量が4mAhとなるように充放電を行うことを1サイクルとして、100サイクルの充放電を行った。そして、次式
 電池特性維持率(%)=(100サイクル目の20C放電容量/100サイクル目の0.2C放電容量)×100
に従い、100サイクル後の電池特性維持率を算出した。表4に結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4に示されるように、電解液浸漬後の多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積が5.00cmを超える比較例16,17に係る非水二次電池用セパレータを用いた非水二次電池については、初期電池特性維持率が60%未満、100サイクル後の電池特性維持率が40%以下と低いことが確認された。また、多孔質基板における平均細孔径(D)/空隙率(C)が0.13を超える比較例14,15に係る非水二次電池用セパレータを用いた非水二次電池については、初期電池特性維持率が37%未満、100サイクル後の電池特性維持率が31%以下とさらに低いことが確認された。
 これに対し、電解液浸漬後の多孔層1平方メートル当たりに含まれる、電解液を吸収した樹脂の体積が0.05~5.00cmであり、かつ、多孔質基板における平均細孔径(D)/空隙率(C)が0.13以下である実施例10~13に係る非水二次電池用セパレータを用いた非水二次電池については、初期電池特性維持率が60%以上であり、100サイクル後の電池特性維持率も50%以上であり、サイクル特性を低下を抑制できることが確認された。
 〔発明1〕
 本発明は、積層体、および積層体を含む非水電解液二次電池用セパレータに関する。本発明に係る非水電解液二次電池用セパレータは、非水電解液二次電池組み立て時の電解液に対する注液性が改善され、電解液を電池内に注液する工程の時間が短縮される。それゆえ、本発明に係る非水電解液二次電池用セパレータは、電池の組み立てに必要な時間が短く、生産性に優れた非水電解液二次電池の製造に使用することができる。
 〔発明2〕
 本発明に係る多孔質層、および多孔質層を積層してなる積層体は、非水電解液二次電池の製造分野において広範に利用することができる。
 〔発明3〕
 本発明は、非水電解液二次電池の製造分野において広範に利用することができる。
 〔発明4〕
 本発明は、非水二次電池の製造分野において広範に利用することができる。
 1 樹脂を含む多孔質層
 2 ポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルム
 3 ピペット
 4 電解液
 5 多孔質層
 6 多孔質フィルム
 7 両面テープ
 8 ガラス板

Claims (29)

  1.  ポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルムの少なくとも一方の面に、樹脂を含む多孔質層を積層させた積層体であって、
     前記多孔質層の最表面の臨界表面張力(A)と、前記積層体を前記多孔質フィルムと前記多孔質層との界面において剥離させた場合の、多孔質フィルムの界面側の臨界表面張力(B)との関係が、以下に示す式(1)
     0mN/m≦(A)-(B)≦20mN/m…(1)
    で示される積層体。
  2.  前記多孔質フィルムの平均細孔径(C)と空隙率(D)との関係が、以下に示す式(2)
     (C)/(D)≦0.13…(2)
    で示され、
     ここで、前記多孔質フィルムの平均細孔径(C)は、前記多孔質フィルムにおける細孔の孔径の平均値をμm単位にて示した値であり、前記空隙率(D)は、前記多孔質フィルムに空隙が無いと仮定したときの、そのフィルムの体積を基準とした場合の、実際の前記多孔質フィルムにおける空隙が占める体積の割合を示す値である、請求項1に記載の積層体。
  3.  前記多孔質層に含まれる樹脂が、ポリフッ化ビニリデン系樹脂である、請求項1または2に記載の積層体。
  4.  請求項1~3の何れか一項に記載の積層体を含む非水電解液二次電池用セパレータ。
  5.  請求項4に記載の非水電解液二次電池用セパレータを含む非水電解液二次電池。
  6.  ポリオレフィンを主成分とする多孔質フィルムと、
     上記多孔質フィルムの片面または両面に積層された、樹脂を含む多孔質層と、を備え、
     (A)上記多孔質層の単位面積当たりに含まれる、上記樹脂の量(g/m)の増加量に対する、当該多孔質層の絶縁耐力の上昇量(V・m/g)と、
     (B)上記多孔質フィルムの単位面積当たりに含まれる上記ポリオレフィンの量(g/m)の増加量に対する当該多孔質フィルムの絶縁耐力の上昇量(V・m/g)と、
    の関係が、以下に示す式(1)
     (A)>(B)…(1)
    で示され、かつ、前記多孔質フィルムの平均細孔径(C)と空隙率(D)との関係が、以下に示す式(2)
     (C)/(D)≦0.13…(2)
    で示され、
     ここで、前記多孔質フィルムの平均細孔径(C)は、前記多孔質フィルムにおける細孔の孔径の平均値をμm単位にて示した値であり、前記空隙率(D)は、前記多孔質フィルムに空隙が無いと仮定したときの、そのフィルムの体積を基準とした場合の、実際の前記多孔質フィルムにおける空隙が占める体積の割合を示す値である積層体。
  7.  前記(A)と(B)とが、さらに、
     (A)>2×(B)
    の関係を満たす、請求項6に記載の積層体。
  8.  上記樹脂は、ポリフッ化ビニリデンである、請求項6または7に記載の積層体。
  9.  上記樹脂は、芳香族ポリアミドである、請求項6または7に記載の積層体。
  10.  請求項6~9の何れか一項に記載の積層体を含む非水電解液二次電池用セパレータ。
  11.  正極、請求項10に記載のセパレータ、および負極がこの順で配置されてなる、非水電解液二次電池用部材。
  12.  請求項10に記載のセパレータを含む、非水電解液二次電池。
  13.  ポリオレフィン系樹脂からなる第1の多孔層と、第2の多孔層とを積層させた積層体であって、
     前記積層体における、(ア)露点20℃雰囲気での含水率と、(イ)露点-30℃雰囲気での含水率と、の差が、1000ppm以下であり、
     前記第2の多孔層の表面における、0.5μm以上の孔の開孔部の面積が30%以下であることを特徴とする積層体。
  14.  露点20℃雰囲気における、(ウ)前記第1の多孔層の含水量と、(エ)前記第2の多孔層の含水量と、の差が、10mg/m以下であることを特徴とする請求項13に記載の積層体。
  15.  前記第2の多孔層の表面における、0.5μm以上の孔の開孔部の面積が5%以下であることを特徴とする請求項13又は14に記載の積層体。
  16.  前記第2の多孔層が、直径1μm以下の骨格が三次元網目状に連結した構造を有する、又は樹脂微粒子を含むものであることを特徴とする請求項13~15のいずれか1項に記載の積層体。
  17.  前記第2の多孔層が、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含むことを特徴とする請求項13~16のいずれか1項に記載の積層体。
  18.  前記樹脂微粒子が、炭素数2~4のα-オレフィンに由来する構造単位を有する樹脂であることを特徴とする請求項16に記載の積層体。
  19.  前記積層体における、(ア)露点20℃雰囲気での含水率と、(イ)露点-30℃雰囲気での含水率と、の差が、100ppm以上であることを特徴とする請求項13~18のいずれか1項に記載の積層体。
  20.  前記露点20℃雰囲気における、(ウ)前記第1の多孔層の含水量と、(エ)前記第2の多孔層の含水量と、の差が、1mg/m以上であることを特徴とする請求項13~19のいずれか1項に記載の積層体。
  21.  請求項13~20のいずれか1項に記載の積層体から構成されるセパレータ。
  22.  請求項21に記載のセパレータを備えた非水二次電池。
  23.  非水二次電池用の正極および負極の間に配置される非水二次電池用セパレータであって、
     ポリオレフィンを主成分とする多孔質基材と、
     前記多孔質基材の少なくとも一方の面に積層された、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多孔層とを備え、
     前記多孔質基材における細孔の孔径の平均値をμm単位にて示した値を前記多孔質基材の平均細孔径(C)とし、前記多孔質基材に空隙が無いと仮定したときの、その基材の体積を基準とした場合の、実際の前記多孔質基材における空隙が占める体積の割合を示す値を前記多孔質基材の空隙率(D)とするとき、平均細孔径(C)と空隙率(D)との関係が、(C)/(D)≦0.13 を満たし、
     前記多孔層は、濃度1.0モル/リットルのLiPFをエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が50:20:30の混合溶媒に溶解させた25℃の電解液に24時間浸漬させた後の、多孔層1平方メートル当たりに含まれる、前記電解液を吸収した樹脂の体積が0.05~5.00cmであることを特徴とする非水二次電池用セパレータ。
  24.  前記多孔層は、前記電解液に24時間浸漬させた後の、多孔層1平方メートル当たりに含まれる、前記電解液を吸収した樹脂の体積が0.25~1.50cmであることを特徴とする請求項23に記載の非水二次電池用セパレータ。
  25.  前記多孔層は、前記電解液に24時間浸漬させた後の空隙率が0.005~0.55であることを特徴とする請求項23または24に記載の非水二次電池用セパレータ。
  26.  前記多孔層は、前記電解液に24時間浸漬させた後の平均細孔径が0.8~95.0nmであることを特徴とする請求項23~25のいずれか1項に記載の非水二次電池用セパレータ。
  27.  請求項23~26の何れか1項に記載の非水二次電池用セパレータと、電極シートとを含むことを特徴とする積層体。
  28.  請求項27に記載の積層体の製造方法であって、
     前記多孔層を形成する樹脂を溶解させた溶液を、前記多孔質基材または前記電極シートに塗布する工程を含むことを特徴とする積層体の製造方法。
  29.  請求項23~26のいずれか1項に記載の非水二次電池用セパレータと、電極シートとを含むことを特徴とする非水二次電池。
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