WO2022025215A1 - 非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池 - Google Patents

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WO2022025215A1
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separator
porous layer
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恵美 佐藤
聡 西川
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帝人株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to a separator for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery.
  • the separator which is one of the members that make up a non-aqueous secondary battery, is required to have heat resistance that does not easily break or shrink even when the inside of the battery becomes hot, in order to ensure the safety of the battery. Will be done.
  • a separator having enhanced heat resistance a separator having a porous layer containing a heat-resistant resin and / or inorganic particles on a porous substrate is known.
  • Japanese Patent No. 524981 or International Publication No. 2014/148536 discloses a separator having a porous layer containing barium sulfate particles on a porous substrate.
  • 2019-216533 discloses a separator having a porous layer containing a resin such as a total aromatic polyamide and inorganic particles on a porous substrate.
  • a separator having a porous layer containing a resin such as a total aromatic polyamide and barium sulfate particles on a porous substrate.
  • the separator In order to ensure the safety of the battery, the separator is required to have adhesiveness that does not easily peel off from the electrode even if it receives an impact from the outside or the electrode expands and contracts due to charging and discharging. In order to ensure the adhesiveness of the separator to the electrode, in addition to the adhesiveness of the separator surface to the electrode, it is also necessary that the layers constituting the separator are not easily peeled off from each other. It is important from the viewpoint of increasing the manufacturing yield of the battery that the layers constituting the separator are not easily peeled off from each other.
  • the embodiments of the present disclosure have been made under the above circumstances.
  • the embodiment of the present disclosure is a separator for a non-aqueous secondary battery provided with a heat-resistant porous layer on a porous substrate, which has excellent heat resistance and the heat-resistant porous layer is not easily peeled off from the porous substrate.
  • An object of the present invention is to provide a separator for a non-aqueous secondary battery.
  • Porous substrate and A heat-resistant porous layer provided on one side or both sides of the porous base material and containing a heat-resistant resin and barium sulfate particles is provided.
  • the average primary particle size of the barium sulfate particles contained in the heat-resistant porous layer is 0.01 ⁇ m or more and less than 0.30 ⁇ m.
  • the volume ratio of the barium sulfate particles to the solid content of the heat-resistant porous layer is 5% by volume or more and less than 30% by volume.
  • the separator for a non-aqueous secondary battery according to ⁇ 1> wherein the volume ratio of the barium sulfate particles to the solid content of the heat-resistant porous layer is 5% by volume or more and less than 27% by volume.
  • the heat-resistant resin contains at least one selected from the group consisting of total aromatic polyamide, polyamideimide, poly-N-vinylacetamide, polyacrylamide, copolymerized polyether polyamide, polyimide and polyetherimide.
  • ⁇ 4> The non-aqueous secondary according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the peel strength between the porous substrate and the heat-resistant porous layer is 0.30 N / 12 mm or more.
  • Battery separator. ⁇ 5> The non-aqueous secondary battery according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the area shrinkage rate when the separator for a non-aqueous secondary battery is heat-treated at 135 ° C. for 1 hour is 30% or less.
  • Battery separator. ⁇ 6> The non-aqueous secondary battery according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the area shrinkage rate when the separator for a non-aqueous secondary battery is heat-treated at 150 ° C.
  • the positive electrode, the negative electrode, and the separator for a non-aqueous secondary battery according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9> arranged between the positive electrode and the negative electrode are provided, and the lithium ion is provided.
  • a separator for a non-aqueous secondary battery provided with a heat-resistant porous layer on a porous base material, and has excellent heat resistance and the heat-resistant porous layer is not easily peeled off from the porous base material.
  • Separator for water-based secondary battery is provided.
  • the numerical range indicated by using "-" in the present disclosure indicates a range including the numerical values before and after "-" as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range described in another stepwise description. .. Further, in the numerical range described in the present disclosure, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the examples.
  • process is included in this term not only for an independent process but also for cases where the intended purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from other processes.
  • the amount of each component in the composition in the present disclosure if a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition, unless otherwise specified, the plurality of species present in the composition. It means the total amount of substances.
  • a plurality of types of particles corresponding to each component may be contained.
  • the particle size of each component means a value for a mixture of the plurality of particles present in the composition, unless otherwise specified.
  • MD Machine Direction
  • TD transverse direction
  • MD Means the direction orthogonal to the MD.
  • TD is also referred to as "width direction”.
  • each layer constituting the separator when the stacking relationship of each layer constituting the separator is expressed by "upper” and “lower”, the layer closer to the porous substrate is referred to as “lower”, and the layer closer to the porous substrate is referred to as “lower”.
  • the distant layer is called "upper”.
  • the separator for a non-aqueous secondary battery of the present disclosure (also referred to as “separator” in the present disclosure) includes a porous base material and a heat-resistant porous layer provided on one side or both sides of the porous base material.
  • the heat-resistant porous layer contains a heat-resistant resin and barium sulfate particles, and the average primary particle size of the barium sulfate particles contained in the heat-resistant porous layer is 0.01 ⁇ m or more and less than 0.30 ⁇ m.
  • the volume ratio of barium sulfate particles to the solid content of the heat-resistant porous layer is 5% by volume or more and less than 30% by volume.
  • the heat-resistant resin refers to a resin having a melting point of 200 ° C. or higher, or a resin having no melting point and a decomposition temperature of 200 ° C. or higher. That is, the heat-resistant resin in the present disclosure is a resin that does not melt or decompose in a temperature range of less than 200 ° C.
  • the average primary particle size of the barium sulfate particles contained in the heat-resistant porous layer is less than 0.30 ⁇ m from the viewpoint of enhancing the heat resistance of the heat-resistant porous layer.
  • the average primary particle size of the barium sulfate particles is less than 0.30 ⁇ m, the heat resistance of the heat-resistant porous layer is enhanced.
  • the mechanism is that the small particle size of the barium sulfate particles increases the surface area (that is, the specific surface area) of the barium sulfate particles per unit volume, and thus the contact point between the barium sulfate particles and the heat-resistant resin. Therefore, it is considered that the shrinkage of the heat-resistant porous layer when exposed to high temperature is suppressed.
  • the heat-resistant porous layer is less likely to shrink when exposed to a high temperature by connecting a large number of barium sulfate particles having a small particle size.
  • the average primary particle size of the barium sulfate particles contained in the heat-resistant porous layer is 0.01 ⁇ m or more from the viewpoint of suppressing aggregation of the barium sulfate particles to form a highly uniform heat-resistant porous layer.
  • the volume ratio of the barium sulfate particles to the solid content of the heat-resistant porous layer is 5% by volume or more from the viewpoint of obtaining the heat-resistant function of the barium sulfate particles.
  • the volume ratio of barium sulfate particles to the solid content of the heat-resistant porous layer is less than 30% by volume from the viewpoint that the heat-resistant porous layer does not easily peel off from the porous substrate.
  • the content of small barium sulfate particles having an average primary particle size of less than 0.30 ⁇ m is large, the surface of the heat-resistant porous layer becomes flat and the heat-resistant porous layer is easily peeled off from the porous substrate.
  • the volume ratio of barium sulfate particles to the solid content of the heat-resistant porous layer is less than 30% by volume.
  • the porous base material means a base material having pores or voids inside.
  • a base material a microporous film; a porous sheet made of a fibrous material such as a non-woven fabric or paper; a composite porous structure in which one or more other porous layers are laminated on the microporous film or the porous sheet. Quality sheet; etc.
  • a microporous membrane is preferable from the viewpoint of thinning and strength of the separator.
  • the microporous membrane means a membrane having a large number of micropores inside and having a structure in which the micropores are connected so that a gas or a liquid can pass from one surface to the other.
  • a material having electrical insulation is preferable, and either an organic material or an inorganic material may be used.
  • the porous substrate contains a thermoplastic resin in order to impart a shutdown function to the porous substrate.
  • the shutdown function is a function of blocking the movement of ions by melting the constituent materials and closing the pores of the porous substrate when the battery temperature rises to prevent thermal runaway of the battery.
  • the thermoplastic resin a thermoplastic resin having a melting point of less than 200 ° C. is preferable.
  • the thermoplastic resin include polyesters such as polyethylene terephthalate; polyolefins such as polyethylene and polypropylene; and the like, among which polyolefins are preferable.
  • a microporous membrane containing polyolefin As the porous substrate, a microporous membrane containing polyolefin (referred to as "polyolefin microporous membrane” in the present disclosure) is preferable.
  • the polyolefin microporous membrane include a polyolefin microporous membrane applied to a conventional battery separator, and it is desirable to select one having sufficient mechanical properties and ion permeability from these.
  • the polyolefin microporous membrane is preferably a microporous membrane containing polyethylene from the viewpoint of exhibiting a shutdown function, and the polyethylene content is preferably 95% by mass or more with respect to the total mass of the polyolefin microporous membrane.
  • the microporous polyolefin membrane is preferably a microporous polypropylene film from the viewpoint of having heat resistance that does not easily break when exposed to high temperatures.
  • the microporous polyolefin membrane is preferably a microporous polyolefin membrane containing polyethylene and polypropylene from the viewpoint of having a shutdown function and heat resistance that does not easily break when exposed to high temperatures.
  • the polyolefin microporous membrane containing polyethylene and polypropylene include a microporous membrane in which polyethylene and polypropylene are mixed in one layer.
  • the microporous membrane preferably contains 95% by mass or more of polyethylene and 5% by mass or less of polypropylene.
  • a polyolefin microporous membrane having a laminated structure of two or more layers, at least one layer containing polyethylene and at least one layer containing polypropylene is also preferable.
  • a polyolefin having a weight average molecular weight (Mw) of 100,000 to 5,000,000 is preferable.
  • Mw weight average molecular weight
  • the Mw of the polyolefin is 100,000 or more, sufficient mechanical properties can be imparted to the microporous membrane.
  • the Mw of the polyolefin is 5 million or less, the shutdown characteristics of the microporous membrane are good, and the microporous membrane can be easily formed.
  • a molten polyolefin resin is extruded from a T-die to form a sheet, which is crystallized and then stretched, and then heat-treated to form a microporous film: liquid paraffin or the like.
  • a method for producing a microporous polyolefin film a molten polyolefin resin is extruded from a T-die to form a sheet, which is crystallized and then stretched, and then heat-treated to form a microporous film: liquid paraffin or the like.
  • a polyolefin resin melted together with a plasticizer is extruded from a T-die, cooled to form a sheet, stretched, and then the plasticizer is extracted and heat-treated to form a microporous film.
  • porous sheet made of a fibrous material examples include polyesters such as polyethylene terephthalate; polyolefins such as polyethylene and polypropylene; heat resistant materials such as total aromatic polyamide, polyamideimide, polyimide, polyethersulfone, polysulfone, polyetherketone, and polyetherimide.
  • porous sheets such as non-woven fabrics and paper made of fibrous materials such as sex resin; cellulose;
  • the composite porous sheet examples include a sheet in which a functional layer is laminated on a porous sheet made of a microporous membrane or a fibrous material. Such a composite porous sheet is preferable from the viewpoint that further functions can be added by the functional layer.
  • the functional layer examples include a porous layer made of a heat-resistant resin and a porous layer made of a heat-resistant resin and an inorganic filler from the viewpoint of imparting heat resistance.
  • the heat-resistant resin include one or more heat-resistant resins selected from total aromatic polyamide, polyamideimide, polyimide, polyethersulfone, polysulfone, polyetherketone and polyetherimide.
  • the inorganic filler examples include metal oxides such as alumina; metal hydroxides such as magnesium hydroxide; and the like.
  • a method of compositing a method of applying a functional layer to a microporous membrane or a porous sheet, a method of joining a microporous membrane or a porous sheet and a functional layer with an adhesive, a method of joining a microporous membrane or a porous sheet with an adhesive, and the like.
  • Examples thereof include a method of thermocompression bonding with the functional layer.
  • the surface of the porous substrate is subjected to various surface treatments in order to improve the wettability with the coating liquid for forming the heat-resistant porous layer, as long as the properties of the porous substrate are not impaired. You may.
  • the surface treatment include corona treatment, plasma treatment, flame treatment, ultraviolet irradiation treatment and the like.
  • the thickness of the porous substrate is preferably 18 ⁇ m or less, more preferably 15 ⁇ m or less, further preferably 12 ⁇ m or less from the viewpoint of increasing the energy density of the battery, and 4 ⁇ m or more from the viewpoint of the manufacturing yield of the separator and the manufacturing yield of the battery. Is preferable, 6 ⁇ m or more is more preferable, and 8 ⁇ m or more is further preferable.
  • the galley value (JIS P8117: 2009) of the porous substrate is preferably 40 seconds / 100 mL to 300 seconds / 100 mL, preferably 50 seconds / 100 mL to 200 seconds / from the viewpoint of the balance between ion permeability and suppression of short circuit of the battery. 100 mL is more preferable.
  • the porosity of the porous substrate is preferably 20% to 60% from the viewpoint of obtaining appropriate film resistance and shutdown function.
  • Ws is the basis weight of the porous substrate (g / m 2 )
  • ds is the true density of the porous substrate (g / cm 3 )
  • t is the thickness of the porous substrate ( ⁇ m).
  • Metsuke is the mass per unit area.
  • the average pore size of the porous substrate is preferably 20 nm to 100 nm from the viewpoint of ion permeability or suppression of short circuit of the battery.
  • the average pore size of the porous substrate is measured according to ASTM E1294-89 using a palm poromometer (CFP-1500-A manufactured by PMI).
  • the puncture strength of the porous substrate is preferably 150 gf or more, more preferably 200 gf or more, from the viewpoint of the manufacturing yield of the separator and the manufacturing yield of the battery.
  • the piercing strength of the porous substrate is measured by performing a piercing test using a KES-G5 handy compression tester manufactured by Kato Tech Co., Ltd. under the conditions of a radius of curvature of the needle tip of 0.5 mm and a piercing speed of 2 mm / sec. Refers to strength (gf).
  • the heat-resistant porous layer has a large number of micropores inside and has a structure in which the micropores are connected, and is a layer through which a gas or a liquid can pass from one surface to the other.
  • the heat-resistant porous layer may be on only one side of the porous base material, or may be on both sides of the porous base material.
  • the heat resistance of the separator is more excellent, and the safety of the battery can be further enhanced.
  • curl is less likely to occur on the separator, and it is excellent in handleability during battery manufacturing.
  • the heat-resistant porous layer is present on only one side of the porous substrate, the ion permeability of the separator is more excellent.
  • the thickness of the entire separator can be suppressed, and a battery having a higher energy density can be manufactured.
  • the heat-resistant porous layer contains at least a heat-resistant resin and barium sulfate particles.
  • the heat-resistant porous layer may contain a resin other than the heat-resistant resin.
  • the heat-resistant porous layer may contain other inorganic particles other than barium sulfate particles.
  • the heat-resistant porous layer may contain an organic filler.
  • the type of the heat-resistant resin is not limited as long as it is a resin that does not melt or decompose in a temperature range of less than 200 ° C.
  • Examples of the heat-resistant resin include total aromatic polyamide, polyamideimide, poly-N-vinylacetamide, polyacrylamide, copolymerized polyether polyamide, polyimide, and polyetherimide.
  • the heat-resistant resin one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the total aromatic polyamide means a polyamide in which the main chain is composed only of a benzene ring and an amide bond. However, a small amount of aliphatic monomer may be copolymerized with the total aromatic polyamide.
  • Total aromatic polyamides are also called aramids.
  • the total aromatic polyamide may be a meta type or a para type.
  • meta-type total aromatic polyamides are preferable from the viewpoint of easily forming a porous layer and having excellent oxidation-reduction resistance in an electrode reaction.
  • the total aromatic polyamide is preferably polymetaphenylene isophthalamide, copolyparaphenylene 3,4'oxydiphenylene terephthalamide or polyparaphenylene terephthalamide, and the meta-type total aromatic polyamide is polymetha. Phenylene isophthalamide is more preferred. Further, from the viewpoint of excellent heat resistance at higher temperatures, para-type total aromatic polyamides are preferable.
  • the para-type total aromatic polyamide copolyparaphenylene, 3,4'oxydiphenylene, and terephthalamide are preferable.
  • the heat resistance of the heat-resistant resin can be evaluated, for example, by a spot heating test in the presence of an electrolytic solution.
  • the content of the heat-resistant resin contained in the heat-resistant porous layer is preferably 85% by mass to 100% by mass, more preferably 90% by mass to 100% by mass, based on the total amount of the resin contained in the heat-resistant porous layer. It is preferable, and more preferably 95% by mass to 100% by mass.
  • the heat-resistant porous layer may contain a resin other than the heat-resistant resin, that is, a resin that melts or decomposes in a temperature range of less than 200 ° C.
  • a resin other than the heat-resistant resin that is, a resin that melts or decomposes in a temperature range of less than 200 ° C.
  • other resins include polyfluorinated vinylidene resins, acrylic resins, fluororubbers, styrene-butadiene copolymers, homopolymers or copolymers of vinylnitrile compounds (acrylonitrile, methacrylonitrile, etc.), and carboxy.
  • Examples thereof include methyl cellulose, hydroxyalkyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl pyrrolidone, polyether (polyethylene oxide, polypropylene oxide, etc.), polysulfone, polyketone, polyetherketone, polyethersulfone, and mixtures thereof.
  • the type and content of other resins can be selected from the viewpoints of improving the adhesiveness of the heat-resistant porous layer to the electrode, the function of binding barium sulfate particles, and the moldability of the heat-resistant porous layer.
  • the content of other resins contained in the heat-resistant porous layer is preferably 0% by mass to 15% by mass, more preferably 0% by mass to 10% by mass, based on the total amount of the resins contained in the heat-resistant porous layer. It is preferable, and 0% by mass to 5% by mass is more preferable.
  • Barium sulfate particles- Barium sulfate is less likely to decompose the electrolyte or electrolyte and therefore less likely to generate gas. Therefore, by using the barium sulfate particles as the inorganic filler of the heat-resistant porous layer, it is possible to obtain a separator that is less likely to generate gas and is less likely to cause swelling or deformation of the battery.
  • the barium sulfate particles may be barium sulfate particles surface-modified with a silane coupling agent or the like.
  • the particle shape of the barium sulfate particles is not limited, and may be spherical, plate-shaped, needle-shaped, or indefinite.
  • the barium sulfate particles are preferably spherical or plate-shaped particles from the viewpoint of suppressing short circuit of the battery or forming a highly uniform heat-resistant porous layer.
  • the average primary particle size of the barium sulfate particles contained in the heat-resistant porous layer is less than 0.30 ⁇ m, preferably 0.28 ⁇ m or less, preferably 0.27 ⁇ m or less, from the viewpoint of enhancing the heat resistance of the heat-resistant porous layer. More preferred.
  • the average primary particle size of the barium sulfate particles contained in the heat-resistant porous layer is 0.01 ⁇ m or more from the viewpoint of suppressing aggregation of barium sulfate particles to form a highly uniform heat-resistant porous layer, which is 0. It is preferably 3.03 ⁇ m or more, and more preferably 0.04 ⁇ m or more.
  • the average primary particle size of barium sulfate particles is determined by measuring the major axis of 100 barium sulfate particles randomly selected in observation with a scanning electron microscope (SEM) and averaging the major axis of 100 particles.
  • the sample to be used for SEM observation is barium sulfate particles which are materials for forming the heat-resistant porous layer, or barium sulfate particles taken out from the heat-resistant porous layer of the separator. There are no restrictions on the method of extracting barium sulfate particles from the heat-resistant porous layer of the separator.
  • the method is, for example, a method of immersing a heat-resistant porous layer peeled off from a separator in an organic solvent that dissolves the resin, dissolving the resin with the organic solvent, and taking out barium sulfate particles; the heat-resistant porous layer peeled off from the separator. Is heated to about 800 ° C. to eliminate the resin and take out barium sulfate particles.
  • the average primary particle size of the barium sulfate particles contained in one heat-resistant porous layer and the barium sulfate particles contained in the other heat-resistant porous layer may be the same as or different from the average primary particle size.
  • the volume ratio of barium sulfate particles to the solid content of the heat-resistant porous layer is 5% by volume or more, preferably 8% by volume or more, and more preferably 10% by volume or more from the viewpoint of heat resistance of the separator.
  • the volume ratio of the barium sulfate particles to the solid content of the heat-resistant porous layer is less than 30% by volume, preferably less than 27% by volume, preferably 24 volumes, from the viewpoint that the heat-resistant porous layer does not easily peel off from the porous substrate. More preferably less than%.
  • the volume ratio Va (volume%) of the barium sulfate particles to the solid content of the heat-resistant porous layer is calculated by the following formula.
  • Va ⁇ (Xa / Da) / (Xa / Da + Xb / Db + Xc / Dc + ... + Xn / Dn) ⁇ ⁇ 100
  • the barium sulfate particles are a
  • the other constituent materials are b, c, ..., N, and each configuration is contained in the heat-resistant porous layer having a predetermined area.
  • the mass of the material is Xa, Xb, Xc, ..., Xn (g), and the true density of each constituent material is Da, Db, Dc, ..., Dn (g / cm 3 ).
  • Xa or the like substituted into the above formula is the mass (g) of the constituent material used for forming the heat-resistant porous layer having a predetermined area, or the mass (g) of the constituent material taken out from the heat-resistant porous layer having a predetermined area. ).
  • Da etc. substituted in the above formula is the true density (g / cm 3) of the constituent material used to form the heat-resistant porous layer, or the true density (g / cm 3 ) of the constituent material taken out from the heat-resistant porous layer. cm 3 ).
  • the volume ratio of the barium sulfate particles to the solid content of one heat-resistant porous layer and the barium sulfate to the solid content of the other heat-resistant porous layer may be the same or different.
  • the content of the barium sulfate particles contained in the heat-resistant porous layer is preferably 50% by volume to 100% by volume, preferably 60% by volume to 100% by volume, based on the total amount of the inorganic particles contained in the heat-resistant porous layer. More preferably, 70% by volume to 100% by volume is further preferable.
  • the heat-resistant porous layer may contain other inorganic particles other than barium sulfate particles.
  • examples of other inorganic particles include metal sulfate particles such as strontium sulfate, calcium sulfate, calcium sulfate dihydrate, myoban stone, and jarosite; magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, calcium hydroxide, chromium hydroxide, and the like.
  • Metal hydroxide particles such as zirconium hydroxide, cerium hydroxide, nickel hydroxide, boron hydroxide; magnesium oxide, alumina (Al 2 O 3 ), boehmite (alumina monohydrate), titania (TIO 2 ), silica Metal oxide particles such as (SiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), barium titanate (BaTIO 3 ), zinc oxide; metal carbonate particles such as calcium carbonate and magnesium carbonate; magnesium nitride, aluminum nitride, calcium nitride, nitride.
  • Metal nitride particles such as titanium; metal fluoride particles such as magnesium fluoride and calcium fluoride; clay mineral particles such as calcium silicate, calcium phosphate, apatite and talc; and the like.
  • metal hydroxide particles or metal oxide particles are preferable from the viewpoint of stability with respect to the electrolytic solution and electrochemical stability.
  • the other inorganic particles may be inorganic particles whose surface is modified with a silane coupling agent or the like. As for other inorganic particles, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
  • the type of other inorganic particles contained in one heat-resistant porous layer and the type of other inorganic particles contained in the other heat-resistant porous layer May be the same or different.
  • the average primary particle size of the other inorganic particles is preferably 0.01 ⁇ m to 5 ⁇ m, more preferably 0.05 ⁇ m to 3 ⁇ m, and even more preferably 0.1 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • the method for measuring the average primary particle size of the other inorganic particles is the same as the method for measuring the average primary particle size of the barium sulfate particles.
  • the particle shape of other inorganic particles is not limited, and may be spherical, plate-shaped, needle-shaped, or indefinite.
  • the other inorganic particles are preferably spherical or plate-shaped particles from the viewpoint of suppressing short circuit of the battery or forming a highly uniform heat-resistant porous layer.
  • the content of other inorganic particles contained in the heat-resistant porous layer is preferably 0% by volume to 50% by volume, preferably 0% by volume to 40% by volume, based on the total amount of the inorganic particles contained in the heat-resistant porous layer. Is more preferable, and 0% by volume to 30% by volume is further preferable.
  • the volume ratio of the other inorganic particles in the solid content of one heat-resistant porous layer and the other in the solid content of the other heat-resistant porous layer may be the same or different.
  • the volume ratio of the entire inorganic particles to the solid content of the heat-resistant porous layer is preferably less than 50% by volume, more preferably less than 45% by volume, and more preferably 40, from the viewpoint that the heat-resistant porous layer does not easily peel off from the porous substrate. Less than% by volume is more preferred, and less than 35% by volume is even more preferred.
  • the volume ratio of the entire inorganic particles to the solid content of the heat-resistant porous layer is preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, still more preferably 15% by volume or more, from the viewpoint of heat resistance of the separator.
  • the volume ratio Va 0 (volume%) of the inorganic particles to the solid content of the heat-resistant porous layer is calculated by the following formula.
  • Va 0 ⁇ (Xa 0 / Da 0 ) / (Xa 0 / Da 0 + Xb / Db + Xc / Dc + ... + Xn / Dn) ⁇ ⁇ 100
  • the inorganic particles are a0
  • the other constituent materials are b, c, ..., N, and each configuration is contained in the heat-resistant porous layer having a predetermined area.
  • the mass of the material is Xa 0 , Xb, Xc, ..., Xn (g), and the true density of each constituent material is Da 0 , Db, Dc, ..., Dn (g / cm 3 ).
  • Xa 0 or the like substituted into the above formula is the mass (g) of the constituent material used for forming the heat-resistant porous layer of a predetermined area, or the mass of the constituent material taken out from the heat-resistant porous layer of a predetermined area ( g).
  • Da 0 or the like substituted into the above formula is the true density (g / cm 3 ) of the constituent material used to form the heat-resistant porous layer, or the true density (g) of the constituent material taken out from the heat-resistant porous layer. / Cm 3 ).
  • the heat-resistant porous layer may contain an organic filler.
  • the organic filler include crosslinked poly (meth) acrylic acid, crosslinked poly (meth) acrylic acid ester, crosslinked polystyrene, crosslinked polysilicone, crosslinked polydivinylbenzene, styrene-divinylbenzene copolymer crosslinked product, melamine resin, and phenol. Particles made of crosslinked polymers such as resins and benzoguanamine-formaldehyde condensates; particles made of heat-resistant polymers such as polysulfone, polyacrylonitrile, aramid, and polyacetal; and the like. These organic fillers may be used alone or in combination of two or more.
  • the notation "(meth) acrylic” means that it may be either "acrylic" or "methacrylic".
  • the heat-resistant porous layer may contain additives such as a dispersant such as a surfactant, a wetting agent, a defoaming agent, and a pH adjuster.
  • the dispersant is added to the coating liquid for forming the heat-resistant porous layer for the purpose of improving dispersibility, coatability or storage stability.
  • Wetting agents, defoaming agents, and pH adjusters are used in the coating liquid for forming a heat-resistant porous layer, for example, for the purpose of improving the compatibility with the porous base material, and for the purpose of air entrainment in the coating liquid. It is added for the purpose of suppressing or adjusting the pH.
  • the thickness of the heat-resistant porous layer is preferably 0.5 ⁇ m or more on one side, more preferably 1.0 ⁇ m or more on one side, further preferably 1.5 ⁇ m or more on one side, and ion permeability from the viewpoint of heat resistance or handleability of the separator. From the viewpoint of the energy density of the battery, one side is preferably 8.0 ⁇ m or less, one side is more preferably 6.0 ⁇ m or less, and one side is more preferably 4.0 ⁇ m or less.
  • the total thickness of the heat-resistant porous layer is preferably 1.0 ⁇ m or more, more preferably 2.0 ⁇ m or more, and more preferably 3.0 ⁇ m or more. Is more preferable, 16.0 ⁇ m or less is preferable, 12.0 ⁇ m or less is more preferable, 8.0 ⁇ m or less is further preferable, and 6.0 ⁇ m or less is even more preferable.
  • the difference ( ⁇ m) between the thickness of one heat-resistant porous layer and the thickness of the other heat-resistant porous layer is preferably smaller, and the total of both sides is total. It is preferably 20% or less of the thickness ( ⁇ m).
  • the mass per unit area of the heat-resistant porous layer is the total of both sides from the viewpoint of heat resistance or handleability of the separator regardless of whether the heat-resistant porous layer is on one side or both sides of the porous base material.
  • 1.0 g / m 2 or more is preferable, 2.0 g / m 2 or more is more preferable, 3.0 g / m 2 or more is further preferable, and from the viewpoint of ion permeability and battery energy density, the total of both sides is 30.
  • 0 g / m 2 or less is preferable, 20.0 g / m 2 or less is more preferable, 10.0 g / m 2 or less is further preferable, and 6.0 g / m 2 or less is even more preferable.
  • the difference between the mass per unit area of one heat-resistant porous layer and the mass per unit area of the other heat-resistant porous layer (g /).
  • the smaller m 2 ) is preferable from the viewpoint of suppressing curl of the separator or improving the cycle characteristics of the battery, and it is preferably 20% or less of the total amount (g / m 2 ) of both sides.
  • the porosity of the heat-resistant porous layer is preferably 30% or more, more preferably 35% or more, further preferably 40% or more, and the mechanical strength and heat resistance of the heat-resistant porous layer. From the viewpoint of the above, 70% or less is preferable, 65% or less is more preferable, and 60% or less is further preferable.
  • the constituent materials of the heat-resistant porous layer are a, b, c, ..., N, and the mass per unit area of each constituent material is Wa, Wb, Wc, ..., Wn (g / cm 2 ).
  • the true densities of each constituent material are da, db, dc, ..., Dn (g / cm 3 ), and the thickness of the heat-resistant porous layer is t (cm).
  • the average pore size of the heat-resistant porous layer is preferably 10 nm to 200 nm.
  • the average pore diameter is 10 nm or more, when the heat-resistant porous layer is impregnated with the electrolytic solution, the pores are less likely to be closed even if the resin contained in the heat-resistant porous layer swells.
  • the average pore diameter is 200 nm or less, the uniformity of ion transfer in the heat-resistant porous layer is high, and the cycle characteristics and load characteristics of the battery are excellent.
  • the average pore diameter (nm) of the heat-resistant porous layer is calculated by the following formula, assuming that all pores are columnar.
  • d 4V / S
  • d represents the average pore diameter (diameter) of the heat-resistant porous layer
  • V represents the pore volume per 1 m 2 of the heat-resistant porous layer
  • S represents the pore surface area per 1 m 2 of the heat-resistant porous layer.
  • the pore volume V per 1 m 2 of the heat-resistant porous layer is calculated from the porosity of the heat-resistant porous layer.
  • the pore surface area S per 1 m 2 of the heat-resistant porous layer is determined by the following method.
  • the specific surface area (m 2 / g) of the porous substrate and the specific surface area (m 2 / g) of the separator are calculated from the amount of nitrogen gas adsorbed by applying the BET formula to the nitrogen gas adsorption method. These specific surface areas (m 2 / g) are multiplied by each basis weight (g / m 2 ) to calculate the pore surface area per 1 m 2 of each. Then, the pore surface area per 1 m 2 of the porous substrate is subtracted from the pore surface area per 1 m 2 of the separator to calculate the pore surface area S per 1 m 2 of the heat-resistant porous layer. Metsuke is the mass per unit area.
  • the peel strength between the porous substrate and the heat-resistant porous layer is preferably 0.30 N / 12 mm or more, more preferably 0.40 N / 12 mm or more, and more preferably 0.50 N, from the viewpoint of the adhesive strength of the separator to the electrode. / 12 mm or more is more preferable. From the above viewpoint, the higher the peel strength between the porous substrate and the heat-resistant porous layer, the more preferable, but the peel strength is usually 2.00 N / 12 mm or less.
  • the peel strength between the porous substrate and the heat-resistant porous layer may be in the above range on both sides of the porous substrate. preferable.
  • the peel strength (N / 12 mm) between the porous substrate and the heat-resistant porous layer is determined by a T-shaped peel test in which the separator is peeled in the MD direction.
  • the dimensions of the test piece are a rectangle with MD 70 mm and TD 12 mm, and the tensile speed of the T-shaped peeling test is 300 mm / min.
  • the separator of the present disclosure may further have a layer other than the porous substrate and the heat-resistant porous layer.
  • the other layer include an adhesive layer.
  • the adhesive layer is provided as the outermost layer of the separator, and is a layer that adheres to the electrode when the separator and the electrode are overlapped and pressed or hot pressed.
  • the material constituting the adhesive layer examples include resins, inorganic fillers, and organic fillers.
  • the form of the adhesive layer is, for example, a porous layer having a large number of micropores inside and allowing a gas or liquid to pass from one surface to the other; a porous film having a large number of micropores.
  • a layer in which a large number of particles are arranged in a plane direction and a gas or a liquid can pass from one surface to the other by a gap existing between the particles;
  • Examples of the form of the resin constituting the adhesive layer include a fibril-like resin, a film-like resin, and a particle-like resin. Inorganic fillers or organic fillers may be linked and contained in the adhesive layer by these forms of resin.
  • Examples of the resin constituting the adhesive layer include polyfluorinated vinylidene resin, acrylic resin, fluororubber, styrene-butadiene copolymer, homopolymer of vinylnitrile compound (acrylonitrile, methacrylonitrile, etc.) or co-weight.
  • Examples thereof include coalescence, carboxymethyl cellulose, hydroxyalkyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinylpyrrolidone, polyether (polyethylene oxide, polypropylene oxide, etc.), polysulfone, polyketone, polyetherketone, polyethersulfone, and mixtures thereof.
  • the adhesive layer contains an inorganic filler
  • examples of the inorganic filler include metal sulfate particles such as barium sulfate, strontium sulfate, calcium sulfate, calcium sulfate dihydrate, myoban stone, and jarosite; magnesium hydroxide, hydroxide.
  • Metal hydroxide particles such as aluminum, calcium hydroxide, chromium hydroxide, zirconium hydroxide, cerium hydroxide, nickel hydroxide, boron hydroxide; magnesium oxide, alumina (Al 2 O 3 ), boehmite (alumina monohydrate) Material), titania (TiO 2 ), silica (SiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), barium titanate (BaTIO 3 ), metal oxide particles such as zinc oxide; metal carbonate particles such as calcium carbonate and magnesium carbonate; Metal nitride particles such as magnesium oxide, aluminum hydroxide, calcium nitride and titanium nitride; metal fluoride particles such as magnesium fluoride and calcium fluoride; clay mineral particles such as calcium silicate, calcium phosphate, apatite and talc; etc. Be done. These inorganic fillers may be inorganic fillers whose surface is modified with a silane coupling agent or the like. These inorganic fillers may
  • the adhesive layer contains an organic filler
  • examples of the organic filler include crosslinked poly (meth) acrylic acid, crosslinked poly (meth) acrylic acid ester, crosslinked polystyrene, crosslinked polysilicone, crosslinked polydivinylbenzene, and styrene-divinylbenzene.
  • Particles made of crosslinked polymers such as polymer crosslinked products, melamine resins, phenol resins, benzoguanamine-formaldehyde condensates; particles made of heat resistant polymers such as polysulfone, polyacrylonitrile, aramid, and polyacetal; and the like.
  • These organic fillers may be used alone or in combination of two or more.
  • separator having an adhesive layer for example, a separator having a heat-resistant porous layer on both sides of a porous substrate and an adhesive layer on each of both heat-resistant porous layers; on both sides of the porous substrate.
  • Separator having a heat-resistant porous layer and an adhesive layer on one heat-resistant porous layer having a heat-resistant porous layer on one surface of the porous substrate and the other of the porous substrate Separator with an adhesive layer on the surface; Separator with a heat-resistant porous layer on one surface of the porous substrate and an adhesive layer on the heat-resistant porous layer; Heat-resistant on one surface of the porous substrate Examples thereof include a separator having a porous porous layer and having an adhesive layer on the other surface of the porous substrate and on the heat-resistant porous layer.
  • the thickness of the separator is preferably 8 ⁇ m or more, more preferably 10 ⁇ m or more, further preferably 12 ⁇ m or more, preferably 25 ⁇ m or less, and more preferably 22 ⁇ m or less from the viewpoint of battery energy density. , 20 ⁇ m or less is more preferable.
  • the puncture strength of the separator is preferably 150 gf to 1000 gf, more preferably 200 gf to 600 gf, from the viewpoint of the mechanical strength of the separator or the short circuit resistance of the battery.
  • the method for measuring the puncture strength of the separator is the same as the method for measuring the puncture strength of the porous substrate.
  • the porosity of the separator is preferably 30% to 70%, more preferably 35% to 65%, and 40% to 60% from the viewpoint of adhesiveness to the electrode, handleability of the separator, ion permeability or mechanical strength. Is more preferable.
  • the galley value of the separator is preferably 80 seconds / 100 mL to 400 seconds / 100 mL, more preferably 120 seconds / 100 mL to 300 seconds / 100 mL, from the viewpoint of the mechanical strength of the separator and ion permeability. More preferably, 150 seconds / 100 mL to 250 seconds / 100 mL.
  • the area shrinkage of the separator when heat-treated at 135 ° C. for 1 hour is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, further preferably 15% or less, still more preferably 11% or less.
  • the area shrinkage of the separator when heat-treated at 150 ° C. for 1 hour is preferably 45% or less, more preferably 30% or less, still more preferably 20% or less.
  • the area shrinkage rate when the separator is heat-treated at 135 ° C. or 150 ° C. for 1 hour is determined by the following measuring method.
  • the separator is cut into a rectangle with an MD of 180 mm and a TD of 60 mm, and used as a test piece.
  • This test piece is marked on the line that bisects the TD and at 20 mm and 170 mm from one end (referred to as points A and B, respectively). Further, marks are made at points 10 mm and 50 mm from one end on the line that divides the MD into two equal parts (referred to as points C and D, respectively).
  • the area shrinkage rate when the separator is heat-treated can be controlled by the volume ratio of barium sulfate particles in the heat-resistant porous layer, the thickness of the heat-resistant porous layer, the porosity of the heat-resistant porous layer, and the like.
  • the separator of the present disclosure can be produced, for example, by forming a heat-resistant porous layer on a porous substrate by a wet coating method or a dry coating method.
  • the wet coating method is a method of solidifying the coating layer in a coagulating liquid
  • the dry coating method is a method of drying and solidifying the coating layer. An embodiment of the wet coating method will be described below.
  • a coating liquid containing a heat-resistant resin and barium sulfate particles is applied onto a porous substrate, immersed in a coagulating liquid to solidify the coating layer, and then withdrawn from the coagulating liquid for washing and drying. How to do it.
  • the coating liquid for forming the heat-resistant porous layer is prepared by dissolving or dispersing the heat-resistant resin and barium sulfate particles in a solvent. In the coating liquid, if necessary, other components other than the heat-resistant resin and the inorganic particles are dissolved or dispersed.
  • the solvent used to prepare the coating liquid contains a solvent that dissolves the heat-resistant resin (hereinafter, also referred to as "good solvent”).
  • good solvent include polar amide solvents such as N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide and dimethylformamide.
  • the solvent used for preparing the coating liquid may contain a phase separation agent that induces phase separation from the viewpoint of forming a porous layer having a good porous structure. Therefore, the solvent used for preparing the coating liquid may be a mixed solvent of a good solvent and a phase separating agent.
  • the phase separation agent is preferably mixed with a good solvent in an amount that can secure an appropriate viscosity for coating. Examples of the phase separation agent include water, methanol, ethanol, propyl alcohol, butyl alcohol, butane diol, ethylene glycol, propylene glycol, tripropylene glycol and the like.
  • the solvent used for preparing the coating liquid is a mixed solvent of a good solvent and a phase separating agent
  • the good solvent is contained in an amount of 60% by mass or more and the phase separating agent is contained in an amount of 5% by mass or more.
  • a mixed solvent containing 40% by mass is preferable.
  • the resin concentration of the coating liquid is preferably 1% by mass to 20% by mass from the viewpoint of forming a good porous structure.
  • the concentration of inorganic particles in the coating liquid is preferably 0.5% by mass to 50% by mass from the viewpoint of forming a good porous structure.
  • the coating liquid may contain a dispersant such as a surfactant, a wetting agent, an antifoaming agent, a pH adjusting agent and the like. These additives may remain in the heat-resistant porous layer as long as they are electrochemically stable in the range of use of the non-aqueous secondary battery and do not inhibit the reaction in the battery.
  • a dispersant such as a surfactant, a wetting agent, an antifoaming agent, a pH adjusting agent and the like.
  • Examples of the means for applying the coating liquid to the porous substrate include a Meyer bar, a die coater, a reverse roll coater, a roll coater, and a gravure coater.
  • a Meyer bar a die coater, a reverse roll coater, a roll coater, and a gravure coater.
  • the solidification of the coating layer is performed by immersing the porous base material on which the coating layer is formed in a coagulating liquid and solidifying the resin while inducing phase separation in the coating layer. As a result, a laminated body composed of a porous base material and a heat-resistant porous layer is obtained.
  • the coagulation liquid generally contains a good solvent and a phase separation agent used for preparing the coating liquid, and water. It is preferable in terms of production that the mixing ratio of the good solvent and the phase separating agent is adjusted to the mixing ratio of the mixed solvent used for preparing the coating liquid.
  • the content of water in the coagulation liquid is preferably 40% by mass to 90% by mass from the viewpoint of forming a porous structure and productivity.
  • the temperature of the coagulant is, for example, 20 ° C to 50 ° C.
  • the laminate After solidifying the coating layer in the coagulation liquid, the laminate is lifted from the coagulation liquid and washed with water.
  • the coagulant is removed from the laminate by washing with water. Further, by drying, water is removed from the laminate. Water washing is performed, for example, by transporting the laminate in a water bath. Drying is performed, for example, by transporting the laminate in a high temperature environment, blowing air on the laminate, bringing the laminate into contact with a heat roll, and the like.
  • the drying temperature is preferably 40 ° C to 80 ° C.
  • the separator of the present disclosure can also be manufactured by a dry coating method.
  • the dry coating method is a method of forming a heat-resistant porous layer on a porous substrate by applying a coating liquid to the porous substrate and drying the coating layer to volatilize and remove the solvent. ..
  • the separator of the present disclosure can also be manufactured by a method in which a heat-resistant porous layer is prepared as an independent sheet, the heat-resistant porous layer is laminated on a porous base material, and the heat-resistant porous layer is bonded by thermocompression bonding or an adhesive.
  • a method for producing the heat-resistant porous layer as an independent sheet include a method of forming the heat-resistant porous layer on the release sheet by applying the above-mentioned wet coating method or dry coating method.
  • the adhesive layer can be formed by a wet coating method or a dry coating method.
  • the wet coating method for the adhesive layer is the same as the wet coating method for the heat-resistant porous layer.
  • the dry coating method of the adhesive layer may be the same as the dry coating method of the heat-resistant porous layer, or may be a method of coating and drying an aqueous dispersion containing a constituent material.
  • the adhesive layer formed on the release sheet may be laminated on the porous substrate or the heat-resistant porous layer and composited by thermocompression bonding or an adhesive.
  • the adhesive layer can be formed after the heat-resistant porous layer is formed on the porous substrate.
  • a heat-resistant porous layer may be formed on the other surface of the porous substrate after the adhesive layer is provided on one surface of the porous substrate.
  • a heat-resistant porous layer and an adhesive layer may be formed simultaneously on the porous substrate by applying a plurality of types of coating liquids on the porous substrate at the same time.
  • the non-aqueous secondary battery of the present disclosure is a non-aqueous secondary battery that obtains an electromotive force by doping and dedoping lithium ions, and includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator for the non-aqueous secondary battery of the present disclosure.
  • 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.
  • the non-aqueous secondary battery of the present disclosure has, for example, a structure in which a battery element in which a negative electrode and a positive electrode face each other via a separator is enclosed in an exterior material together with an electrolytic solution.
  • the non-aqueous secondary battery of the present disclosure is suitable for a non-aqueous electrolyte secondary battery, particularly a lithium ion secondary battery.
  • Examples of the embodiment of the positive electrode include 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 /. Examples thereof include 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 .
  • Examples of the binder resin include polyvinylidene fluoride-based resins and styrene-butadiene copolymers.
  • Examples of the conductive auxiliary agent include carbon materials such as acetylene black, ketjen black, and graphite powder.
  • Examples of the current collector include aluminum foil, titanium foil, stainless steel foil and the like having a thickness of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • An example of an embodiment of the negative electrode is 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 capable of electrochemically occluding lithium ions, and specific examples thereof include carbon materials; alloys of silicon, tin, aluminum and the like with lithium; wood alloys; and the like.
  • the binder resin include polyvinylidene fluoride-based resins and styrene-butadiene copolymers.
  • the conductive auxiliary agent include carbon materials such as acetylene black, ketjen black, graphite powder, and ultrafine carbon fibers.
  • the current collector include copper foil, nickel foil, stainless steel foil and the like having a thickness of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m. Further, instead of the above-mentioned negative electrode, a metallic lithium foil may be used as the 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.
  • the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, and vinylene carbonate; and chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and fluorine-substituted products thereof; Cyclic esters such as ⁇ -butyrolactone and ⁇ -valerolactone; may be used alone or in combination.
  • the cyclic carbonate and the chain carbonate are mixed at a mass ratio (cyclic carbonate: chain carbonate) of 20:80 to 40:60, and the lithium salt is in the range of 0.5 mol / L to 1.5 mol / L.
  • a solution dissolved in is suitable.
  • Examples of the exterior material include metal cans and aluminum laminated film packs.
  • the shape of the battery includes a square shape, a cylindrical shape, a coin shape, and the like, and the separator of the present disclosure is suitable for any shape.
  • the laminated body is used, for example, any of the following (1) to (3).
  • the laminated body is used, for example, any of the following (1) to (3).
  • performing a hot pressing process by impregnating a separator with an electrolytic solution is referred to as “wet heat pressing”
  • performing a hot pressing process without impregnating a separator with an electrolytic solution is referred to as “dry heat pressing”.
  • the laminate to bond the electrode and the separator After heat-pressing (dry heat-pressing) the laminate to bond the electrode and the separator, it is housed in an exterior material (for example, a pack made of an aluminum laminated film; the same applies hereinafter), and an electrolytic solution is injected therein to form an exterior. After the inside of the material is put into a vacuum state, the laminate is further heat-pressed (wet heat-pressed) from above the exterior material to bond the electrode and the separator and to seal the exterior material.
  • an exterior material for example, a pack made of an aluminum laminated film; the same applies hereinafter
  • the press temperature is preferably 70 ° C to 110 ° C, and the press pressure is preferably 0.5 MPa to 2 MPa.
  • the press temperature is preferably 20 ° C to 100 ° C, and the press pressure is preferably 0.5 MPa to 9 MPa.
  • the press time is preferably adjusted according to the press temperature and the press pressure, for example, in the range of 0.5 minutes to 60 minutes.
  • the method of arranging the separator between the positive electrode and the negative electrode is a method of laminating at least one layer of the positive electrode, the separator, and the negative electrode in this order (so-called).
  • (Stack method) may be used, or a method in which a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a separator are stacked in this order and wound in the length direction may be used.
  • the separator and the non-aqueous secondary battery of the present disclosure will be described in more detail with reference to examples.
  • the materials, amounts, ratios, treatment procedures, etc. shown in the following examples may be appropriately changed as long as they do not deviate from the gist of the present disclosure. Therefore, the scope of the separators and non-aqueous secondary batteries of the present disclosure should not be construed as limiting by the specific examples shown below.
  • the volume ratio Va (volume%) of the barium sulfate particles was determined by the following formula from the amount and true density of the barium sulfate particles and the heat-resistant resin used in the coating liquid for forming the heat-resistant porous layer.
  • Va ⁇ (Xa / Da) / (Xa / Da + Xb / Db) ⁇ ⁇ 100
  • the barium sulfate particles are a
  • the heat-resistant resin is b
  • the amounts of the constituent materials used are Xa and Xb (g)
  • the true densities of the constituent materials are Da and Db (g / cm 3 ).
  • the thickness ( ⁇ m) of the porous base material and the separator was determined by measuring 20 points in a 10 cm square with a contact-type thickness gauge (Mitutoyo Co., Ltd., LITEMACTIC VL-50S) and averaging them.
  • a spherical measuring element with a radius of 10 mm (Mitutoyo Co., Ltd., super hard spherical surface measuring element ⁇ 10.5) was used as the measurement terminal, and the measurement was adjusted so that a load of 0.19N was applied during the measurement.
  • the thickness of the heat-resistant porous layer was determined by subtracting the thickness ( ⁇ m) of the porous substrate from the thickness of the separator ( ⁇ m).
  • Ws is the basis weight of the porous substrate (g / m 2 )
  • ds is the true density of the porous substrate (g / cm 3 )
  • t is the thickness of the porous substrate ( ⁇ m).
  • the constituent materials of the heat-resistant porous layer are a, b, c, ..., N
  • the mass per unit area of each constituent material is Wa, Wb, Wc, ..., Wn (g / cm 2 ).
  • the true densities of each constituent material are da, db, dc, ..., Dn (g / cm 3 ), and the thickness of the heat-resistant porous layer is t (cm).
  • Gale value The Gale value (seconds / 100 mL) of the porous substrate and the separator was measured using a Gale type densometer (Toyo Seiki Co., Ltd., GB2C) according to JIS P8117: 2009.
  • the adhesive tape is used as a support for peeling the heat-resistant porous layer from the porous substrate.
  • the tensile speed of the T-shaped peeling test was set to 300 mm / min, and a load (N / 12 mm) from 10 mm to 40 mm was collected at intervals of 0.4 mm after the start of measurement, and the average value was calculated. Further, the load (N / 12 mm) of 10 test pieces was averaged.
  • the separator was cut into a rectangle with an MD of 180 mm and a TD of 60 mm, and used as a test piece.
  • the test piece was marked on the line bisecting the TD at 20 mm and 170 mm from one end (referred to as points A and B, respectively). Further, marks were made at points 10 mm and 50 mm from one end on the line that bisects the MD (referred to as points C and D, respectively).
  • Attach a clip to this (the place to attach the clip is between the end closest to point A and point A), hang it in an oven whose temperature inside the refrigerator is adjusted to 135 ° C or 150 ° C, and under no tension. It was heat treated for 1 hour.
  • the lengths between AB and CD were measured before and after the heat treatment, the area shrinkage was calculated by the following formula, and the area shrinkage of 10 test pieces was averaged.
  • Area shrinkage rate (%) ⁇ 1- (length of AB after heat treatment ⁇ length of AB before heat treatment) ⁇ (length of CD after heat treatment ⁇ length of CD before heat treatment) ⁇ ⁇ 100
  • the test piece after impregnation with the electrolytic solution was placed on a horizontal table, and the tip of the soldering iron was brought into point contact with the separator surface for 60 seconds with the tip temperature of the soldering iron having a tip diameter of 2 mm heated to 260 ° C or 400 ° C. ..
  • the area of the holes (mm 2 ) formed in the separator by the point contact was measured, and the areas of the holes of 10 test pieces were averaged. The higher the heat resistance of the separator, the smaller the area of holes formed in the separator.
  • Example 1 As materials for the heat-resistant porous layer, meta-type total aromatic polyamide (trade name: Cornex (manufactured by Teijin Limited)) and barium sulfate particles were prepared. These physical properties are as shown in Table 1.
  • the meta-type total aromatic polyamide was dissolved in dimethylacetamide (DMAc) so that the resin concentration was 6.5% by mass, and barium sulfate particles were further stirred and mixed to obtain a coating liquid (1).
  • DMAc dimethylacetamide
  • Examples 2 to 8, Comparative Examples 1 to 4 In the same manner as in Example 1, however, the particle size and / or the volume ratio of the barium sulfate particles contained in the heat-resistant porous layer was changed to the specifications shown in Table 1 to prepare each separator. ..
  • Example 9 In the same manner as in Example 1, however, the meta-type total aromatic polyamide contained in the heat-resistant porous layer is changed to a para-type total aromatic polyamide (trade name: Technora (manufactured by Teijin Limited)) to replace the separator. Made.
  • Example 10 In the same manner as in Example 1, however, the meta-type total aromatic polyamide contained in the heat-resistant porous layer was changed to polyamide-imide (trade name: 4000THV (manufactured by Solvay)) to prepare a separator.
  • polyamide-imide trade name: 4000THV (manufactured by Solvay)
  • Table 1 shows the compositions, physical properties, and evaluation results of each of the separators of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4.
  • the meta-type total aromatic polyamide used for forming the heat-resistant porous layer is described as "meta-type aramid” in Table 1.
  • the para-type total aromatic polyamide of Example 9 used for forming the heat-resistant porous layer is described as “para-type aramid” in Table 1.
  • the polyamide-imide of Example 10 used for forming the heat-resistant porous layer is referred to as "PAI" in Table 1.
  • Adhesive layers were provided on both sides of the separator of Example 1 by the following method to prepare the separator of Example 11.
  • Polyvinylidene fluoride resin particles (melting point 140 ° C., volume average particle size 0.2 ⁇ m) and acrylic resin particles (glass transition temperature 59 ° C., volume average particle size 0.5 ⁇ m) were dispersed in water at a mass ratio of 70:30.
  • An aqueous dispersion (solid content concentration 7% by mass) was prepared.
  • the separator of Example 1 was passed between a pair of bar coaters on which an appropriate amount of this aqueous dispersion was placed, and an equal amount of the aqueous dispersion was applied to both sides of the separator, and then dried. In this way, a separator having a heat-resistant porous layer and an adhesive layer formed on both sides of the polyethylene microporous membrane was obtained.
  • Example 12 Adhesive layers were provided on both sides of the separator of Example 9 by the same method as in Example 11, and the separator of Example 12 was prepared.
  • Example 13 Adhesive layers were provided on both sides of the separator of Example 10 by the same method as in Example 11, and the separator of Example 13 was prepared.
  • the adhesive strength with respect to the electrodes was measured for the separator of Example 1 and the separators of Examples 11 to 13.
  • the separators of Examples 11 to 13 had higher adhesive strength to the electrodes than the separators of Example 1.
  • the electrodes and the measuring method used for measuring the adhesive strength to the electrodes are as follows.
  • a dual-arm mixer contains 300 parts by mass of artificial graphite, 7.5 parts by mass of an aqueous dispersion containing 40% by mass of a modified styrene-butadiene copolymer, 3 parts by mass of carboxymethyl cellulose, and an appropriate amount of water. Kneading was performed to prepare a slurry. This slurry was applied to one side of a copper foil having a thickness of 10 ⁇ m, dried and pressed to obtain a negative electrode.
  • the positive electrode and the negative electrode were cut into rectangles of 70 mm and 15 mm, respectively, and the separator was cut into rectangles of MD 72 mm and TD 18 mm.
  • the positive electrode, the separator, and the negative electrode were stacked in this order and heat-pressed (85 ° C., 1 MPa, 30 seconds) to adhere the electrode and the separator to obtain a test piece.
  • the test piece was fixed to the lower chuck of Tensilon (A & D Co., Ltd., STB-1225S). At this time, the test piece was fixed to Tensilon so that the length direction of the test piece (that is, the MD of the separator) was the direction of gravity.
  • the positive electrode was peeled off from the separator about 2 cm from the lower end, the end was fixed to the upper chuck, and a 180 ° peeling test was performed.
  • the tensile speed of the 180 ° peeling test was set to 300 mm / min, and the load (N) from 10 mm to 40 mm was collected at intervals of 0.4 mm after the start of measurement, and the average was calculated. Further, the loads of the three test pieces were averaged to obtain the adhesive strength (N / 15 mm) between the electrode and the separator.

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Abstract

本発明の一実施形態は、多孔質基材と、前記多孔質基材の片面又は両面に設けられた耐熱性樹脂及び硫酸バリウム粒子を含む耐熱性多孔質層と、を備え、前記耐熱性多孔質層に含まれる前記硫酸バリウム粒子の平均一次粒径が0.01μm以上0.30μm未満であり、前記耐熱性多孔質層の固形分に占める前記硫酸バリウム粒子の体積割合が5体積%以上30体積%未満である、非水系二次電池用セパレータを提供する。

Description

非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池
 本開示は、非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池に関する。
 非水系二次電池を構成する部材の一つであるセパレータには、電池の安全性を担保するために、電池内部が高温になっても容易に破膜したり収縮したりしない耐熱性が要求される。耐熱性を高めたセパレータとして、耐熱性樹脂及び/又は無機粒子を含有する多孔質層を多孔質基材上に備えたセパレータが知られている。
 例えば、特許第5429811号公報又は国際公開第2014/148036号には、硫酸バリウム粒子を含有する多孔質層を多孔質基材上に備えたセパレータが開示されている。
 例えば、特開2012-119224号公報又は特開2019-216033号公報には、全芳香族ポリアミド等の樹脂と無機粒子とを含有する多孔質層を多孔質基材上に備えたセパレータが開示されている。
 例えば、特許第6526359号公報には、全芳香族ポリアミド等の樹脂と硫酸バリウム粒子とを含有する多孔質層を多孔質基材上に備えたセパレータが開示されている。
 電池の安全性を担保するために、セパレータには、外部から衝撃を受けたり、充放電に伴って電極が膨張及び収縮したりしても、容易に電極から剥がれない接着性が求められる。電極へのセパレータの接着性を担保するには、電極に対するセパレータ表面の接着性のほかに、セパレータを構成する各層が互いに剥がれにくいことも必要である。セパレータを構成する各層が互いに剥がれにくいことは、電池の製造歩留まりを高める観点からも重要である。
 本開示の実施形態は、上記状況のもとになされた。
 本開示の実施形態は、耐熱性多孔質層を多孔質基材上に備えた非水系二次電池用セパレータであって、耐熱性に優れ且つ多孔質基材から耐熱性多孔質層が剥がれにくい非水系二次電池用セパレータを提供することを課題とする。
 前記課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
<1> 多孔質基材と、
 前記多孔質基材の片面又は両面に設けられ、耐熱性樹脂及び硫酸バリウム粒子を含む耐熱性多孔質層と、を備え、
 前記耐熱性多孔質層に含まれる前記硫酸バリウム粒子の平均一次粒径が0.01μm以上0.30μm未満であり、
 前記耐熱性多孔質層の固形分に占める前記硫酸バリウム粒子の体積割合が5体積%以上30体積%未満である、
 非水系二次電池用セパレータ。
<2> 前記耐熱性多孔質層の固形分に占める前記硫酸バリウム粒子の体積割合が5体積%以上27体積%未満である、<1>に記載の非水系二次電池用セパレータ。
<3> 前記耐熱性樹脂が、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリ-N-ビニルアセトアミド、ポリアクリルアミド、共重合ポリエーテルポリアミド、ポリイミド及びポリエーテルイミドからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、<1>又は<2>に記載の非水系二次電池用セパレータ。
<4> 前記多孔質基材と前記耐熱性多孔質層との間の剥離強度が0.30N/12mm以上である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の非水系二次電池用セパレータ。
<5> 前記非水系二次電池用セパレータを135℃で1時間熱処理したときの面積収縮率が30%以下である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の非水系二次電池用セパレータ。
<6> 前記非水系二次電池用セパレータを150℃で1時間熱処理したときの面積収縮率が45%以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の非水系二次電池用セパレータ。
<7> 前記耐熱性多孔質層の空孔率が30%~70%である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の非水系二次電池用セパレータ。
<8> 前記耐熱性多孔質層の単位面積当たりの質量が両面合計で1.0g/m~30.0g/mである、<1>~<7>のいずれか1つに記載の非水系二次電池用セパレータ。
<9> 前記非水系二次電池用セパレータがその片面又は両面に最外層としてさらに接着層を備える、<1>~<8>のいずれか1つに記載の非水系二次電池用セパレータ。
<10> 正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された<1>~<9>のいずれか1つに記載の非水系二次電池用セパレータと、を備え、リチウムイオンのドープ及び脱ドープにより起電力を得る非水系二次電池。
 本開示によれば、耐熱性多孔質層を多孔質基材上に備えた非水系二次電池用セパレータであって、耐熱性に優れ且つ多孔質基材から耐熱性多孔質層が剥がれにくい非水系二次電池用セパレータが提供される。
 以下に、本開示の実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。
 本開示において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
 本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
 本開示において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
 本開示において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
 本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
 本開示において、MD(Machine Direction)とは、長尺状に製造される多孔質基材及びセパレータにおいて長尺方向を意味し、TD(transverse direction)とは、多孔質基材及びセパレータの面方向においてMDに直交する方向を意味する。本開示において、TDを「幅方向」ともいう。
 本開示において、セパレータを構成する各層の積層関係について「上」及び「下」で表現する場合、多孔質基材に対してより近い層について「下」といい、多孔質基材に対してより遠い層について「上」という。
<非水系二次電池用セパレータ>
 本開示の非水系二次電池用セパレータ(本開示において「セパレータ」ともいう。)は、多孔質基材と、多孔質基材の片面又は両面に設けられた耐熱性多孔質層とを備える。
 本開示のセパレータにおいて耐熱性多孔質層は、耐熱性樹脂及び硫酸バリウム粒子を含有し、耐熱性多孔質層に含まれる硫酸バリウム粒子の平均一次粒径が0.01μm以上0.30μm未満であり、耐熱性多孔質層の固形分に占める硫酸バリウム粒子の体積割合が5体積%以上30体積%未満である。
 本開示において耐熱性樹脂とは、融点が200℃以上の樹脂、又は、融点を有さず分解温度が200℃以上の樹脂を指す。つまり、本開示における耐熱性樹脂とは、200℃未満の温度領域で溶融及び分解を起こさない樹脂である。
 耐熱性多孔質層に含まれる硫酸バリウム粒子の平均一次粒径は、耐熱性多孔質層の耐熱性を高める観点から、0.30μm未満である。硫酸バリウム粒子の平均一次粒径が0.30μm未満であると、耐熱性多孔質層の耐熱性が高まる。この機序としては、硫酸バリウム粒子の粒径が小さいことにより、単位体積あたりの硫酸バリウム粒子の表面積(すなわち、比表面積)が大きくなり、したがって、硫酸バリウム粒子と耐熱性樹脂との接触点が多くなるので、高温に曝された際の耐熱性多孔質層の収縮が抑制されるものと考えられる。また、粒径の小さい硫酸バリウム粒子どうしが多数繋がることにより、高温に曝された際において、耐熱性多孔質層が収縮しにくくなると推測される。
 耐熱性多孔質層に含まれる硫酸バリウム粒子の平均一次粒径は、硫酸バリウム粒子どうしの凝集を抑制し均一性の高い耐熱性多孔質層を形成する観点から、0.01μm以上である。
 本開示のセパレータにおいて耐熱性多孔質層の固形分に占める硫酸バリウム粒子の体積割合は、硫酸バリウム粒子の耐熱機能を得る観点から、5体積%以上である。
 本開示のセパレータにおいて耐熱性多孔質層の固形分に占める硫酸バリウム粒子の体積割合は、耐熱性多孔質層が多孔質基材から剥がれにくい観点から、30体積%未満である。平均一次粒径0.30μm未満という粒径の小さい硫酸バリウム粒子の含有量が多いと、耐熱性多孔質層の表面が平坦になって耐熱性多孔質層が多孔質基材から剥がれやすくなる。この事象を抑制するために、耐熱性多孔質層の固形分に占める硫酸バリウム粒子の体積割合は、30体積%未満である。
 以上の各構成の作用が相乗して、本開示のセパレータは、耐熱性に優れ、且つ、多孔質基材から耐熱性多孔質層が剥がれにくい。
 以下、本開示のセパレータが有する多孔質基材及び耐熱性多孔質層の詳細を説明する。
[多孔質基材]
 本開示において多孔質基材とは、内部に空孔ないし空隙を有する基材を意味する。このような基材としては、微多孔膜;繊維状物からなる、不織布、紙等の多孔性シート;これら微多孔膜や多孔性シートに他の多孔性の層を1層以上積層した複合多孔質シート;などが挙げられる。本開示においては、セパレータの薄膜化及び強度の観点から、微多孔膜が好ましい。微多孔膜とは、内部に多数の微細孔を有し、微細孔が連結した構造となっており、一方の面から他方の面へと気体又は液体が通過可能となった膜を意味する。
 多孔質基材の材料としては、電気絶縁性を有する材料が好ましく、有機材料又は無機材料のいずれでもよい。
 多孔質基材は、多孔質基材にシャットダウン機能を付与するため、熱可塑性樹脂を含むことが望ましい。シャットダウン機能とは、電池温度が高まった際に、構成材料が溶解して多孔質基材の孔を閉塞することによりイオンの移動を遮断し、電池の熱暴走を防止する機能をいう。熱可塑性樹脂としては、融点200℃未満の熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;などが挙げられ、中でもポリオレフィンが好ましい。
 多孔質基材としては、ポリオレフィンを含む微多孔膜(本開示において「ポリオレフィン微多孔膜」という。)が好ましい。ポリオレフィン微多孔膜としては、例えば、従来の電池セパレータに適用されているポリオレフィン微多孔膜が挙げられ、この中から十分な力学特性とイオン透過性を有するものを選択することが望ましい。
 ポリオレフィン微多孔膜は、シャットダウン機能を発現する観点から、ポリエチレンを含む微多孔膜が好ましく、ポリエチレンの含有量としては、ポリオレフィン微多孔膜全体の質量に対して95質量%以上が好ましい。
 ポリオレフィン微多孔膜は、高温に曝されたときに容易に破膜しない耐熱性を備える観点から、ポリプロピレンを含む微多孔膜が好ましい。
 ポリオレフィン微多孔膜は、シャットダウン機能と、高温に曝されたときに容易に破膜しない耐熱性とを備える観点から、ポリエチレン及びポリプロピレンを含むポリオレフィン微多孔膜が好ましい。ポリエチレン及びポリプロピレンを含むポリオレフィン微多孔膜としては、ポリエチレンとポリプロピレンが1つの層において混在している微多孔膜が挙げられる。該微多孔膜においては、シャットダウン機能と耐熱性の両立という観点から、95質量%以上のポリエチレンと5質量%以下のポリプロピレンとを含むことが好ましい。また、シャットダウン機能と耐熱性の両立という観点からは、2層以上の積層構造を備え、少なくとも1層はポリエチレンを含み、少なくとも1層はポリプロピレンを含む構造のポリオレフィン微多孔膜も好ましい。
 ポリオレフィン微多孔膜に含まれるポリオレフィンとしては、重量平均分子量(Mw)が10万~500万のポリオレフィンが好ましい。ポリオレフィンのMwが10万以上であると、微多孔膜に十分な力学特性を付与できる。一方、ポリオレフィンのMwが500万以下であると、微多孔膜のシャットダウン特性が良好であるし、微多孔膜の成形がしやすい。
 ポリオレフィン微多孔膜の製造方法としては、溶融したポリオレフィン樹脂をT-ダイから押し出してシート化し、これを結晶化処理した後延伸し、次いで熱処理をして微多孔膜とする方法:流動パラフィンなどの可塑剤と一緒に溶融したポリオレフィン樹脂をT-ダイから押し出し、これを冷却してシート化し、延伸した後、可塑剤を抽出し熱処理をして微多孔膜とする方法;などが挙げられる。
 繊維状物からなる多孔性シートとしては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド等の耐熱性樹脂;セルロース;などの繊維状物からなる、不織布、紙等の多孔性シートが挙げられる。
 複合多孔質シートとしては、微多孔膜や繊維状物からなる多孔性シートに、機能層を積層したシートが挙げられる。このような複合多孔質シートは、機能層によってさらなる機能付加が可能となる観点から好ましい。機能層としては、例えば耐熱性を付与するという観点からは、耐熱性樹脂からなる多孔性の層や、耐熱性樹脂及び無機フィラーからなる多孔性の層が挙げられる。耐熱性樹脂としては、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルケトン及びポリエーテルイミドから選ばれる1種又は2種以上の耐熱性樹脂が挙げられる。無機フィラーとしては、アルミナ等の金属酸化物;水酸化マグネシウム等の金属水酸化物;などが挙げられる。複合化の手法としては、微多孔膜や多孔性シートに機能層を塗工する方法、微多孔膜や多孔性シートと機能層とを接着剤で接合する方法、微多孔膜や多孔性シートと機能層とを熱圧着する方法等が挙げられる。
 多孔質基材の表面には、耐熱性多孔質層を形成するための塗工液との濡れ性を向上させる目的で、多孔質基材の性質を損なわない範囲で、各種の表面処理を施してもよい。表面処理としては、コロナ処理、プラズマ処理、火炎処理、紫外線照射処理等が挙げられる。
[多孔質基材の特性]
 多孔質基材の厚さは、電池のエネルギー密度を高める観点から、18μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましく、12μm以下が更に好ましく、セパレータの製造歩留り及び電池の製造歩留りの観点から、4μm以上が好ましく、6μm以上がより好ましく、8μm以上が更に好ましい。
 多孔質基材のガーレ値(JIS P8117:2009)は、イオン透過性と電池の短絡抑制とのバランスの観点から、40秒/100mL~300秒/100mLが好ましく、50秒/100mL~200秒/100mLがより好ましい。
 多孔質基材の空孔率は、適切な膜抵抗やシャットダウン機能を得る観点から、20%~60%が好ましい。多孔質基材の空孔率ε(%)は、下記の式により求める。
 ε={1-Ws/(ds・t)}×100
 ここに、Wsは多孔質基材の目付(g/m)、dsは多孔質基材の真密度(g/cm)、tは多孔質基材の厚さ(μm)である。目付とは、単位面積当たりの質量である。
 多孔質基材の平均孔径は、イオン透過性又は電池の短絡抑制の観点から、20nm~100nmが好ましい。多孔質基材の平均孔径は、パームポロメーター(PMI社製CFP-1500-A)を用いて、ASTM E1294-89に従って測定する。
 多孔質基材の突刺強度は、セパレータの製造歩留り及び電池の製造歩留りの観点から、150gf以上が好ましく、200gf以上がより好ましい。多孔質基材の突刺強度は、カトーテック社製KES-G5ハンディー圧縮試験器を用いて、針先端の曲率半径0.5mm、突刺速度2mm/秒の条件で突刺試験を行って測定する最大突刺強度(gf)を指す。
[耐熱性多孔質層]
 耐熱性多孔質層は、内部に多数の微細孔を有し、微細孔が連結した構造となっており、一方の面から他方の面へと気体又は液体が通過可能な層である。
 耐熱性多孔質層は、多孔質基材の片面のみにあってもよく、多孔質基材の両面にあってもよい。耐熱性多孔質層が多孔質基材の両面にあると、セパレータの耐熱性がより優れ、電池の安全性をより高めることができる。また、セパレータにカールが発生しにくく、電池製造時のハンドリング性に優れる。耐熱性多孔質層が多孔質基材の片面のみにあると、セパレータのイオン透過性がより優れる。また、セパレータ全体の厚さを抑えることができ、エネルギー密度のより高い電池を製造し得る。
 耐熱性多孔質層は、少なくとも耐熱性樹脂と硫酸バリウム粒子とを含有する。耐熱性多孔質層は、耐熱性樹脂以外のその他の樹脂を含有していてもよい。耐熱性多孔質層は、硫酸バリウム粒子以外のその他の無機粒子を含有していてもよい。耐熱性多孔質層は、有機フィラーを含有していてもよい。
-耐熱性樹脂-
 耐熱性樹脂は、200℃未満の温度領域で溶融及び分解を起こさない樹脂であれば、その種類は制限されない。耐熱性樹脂としては、例えば、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリ-N-ビニルアセトアミド、ポリアクリルアミド、共重合ポリエーテルポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミドが挙げられる。耐熱性樹脂は、1種を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もよい。
 耐熱性樹脂の中でも、耐久性の観点から、全芳香族ポリアミドが好ましい。全芳香族ポリアミドとは、主鎖がベンゼン環とアミド結合のみから構成されているポリアミドを意味する。ただし、全芳香族ポリアミドには、少量の脂肪族単量体が共重合されていてもよい。全芳香族ポリアミドは、アラミドとも呼ばれる。
 全芳香族ポリアミドは、メタ型でもパラ型でもよい。全芳香族ポリアミドの中でも、多孔質層を形成しやすい観点および電極反応において耐酸化還元性に優れる観点から、メタ型全芳香族ポリアミドが好ましい。全芳香族ポリアミドは、具体的には、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、コポリパラフェニレン・3、4’オキシジフェニレン・テレフタルアミド又はポリパラフェニレンテレフタルアミドが好ましく、メタ型全芳香族ポリアミドとしてはポリメタフェニレンイソフタルアミドがより好ましい。
 また、より高温での耐熱性に優れる観点から、パラ型全芳香族ポリアミドが好ましい。パラ型全芳香族ポリアミドとしては、コポリパラフェニレン・3、4’オキシジフェニレン・テレフタルアミドが好ましい。耐熱性樹脂の耐熱性は、例えば電解液存在下でのスポット加熱試験で評価することができる。
 耐熱性多孔質層が多孔質基材の両面にある場合、一方の耐熱性多孔質層に含まれる耐熱性樹脂の種類と、他方の耐熱性多孔質層に含まれる耐熱性樹脂の種類とは、同じでもよく異なっていてもよい。
 耐熱性多孔質層に含まれる耐熱性樹脂の含有量は、耐熱性多孔質層に含まれる樹脂の全量に対して、85質量%~100質量%が好ましく、90質量%~100質量%がより好ましく、95質量%~100質量%が更に好ましい。
-その他の樹脂-
 耐熱性多孔質層は、耐熱性樹脂以外のその他の樹脂、つまり、200℃未満の温度領域で溶融又は分解を起こす樹脂を含有していてもよい。その他の樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系ゴム、スチレン-ブタジエン共重合体、ビニルニトリル化合物(アクリロニトリル、メタクリロニトリル等)の単独重合体又は共重合体、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル(ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド等)、ポリスルホン、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、及びこれらの混合物が挙げられる。
 その他の樹脂の種類及び含有量は、電極に対する耐熱性多孔質層の接着性の向上、硫酸バリウム粒子を結着する機能、耐熱性多孔質の成形性などの観点から選択することができる。
 耐熱性多孔質層に含まれるその他の樹脂の含有量は、耐熱性多孔質層に含まれる樹脂の全量に対して、0質量%~15質量%が好ましく、0質量%~10質量%がより好ましく、0質量%~5質量%が更に好ましい。
-硫酸バリウム粒子-
 硫酸バリウムは、電解液又は電解質を分解しにくく、したがって、ガス発生を起しにくい。それ故、硫酸バリウム粒子を耐熱性多孔質層の無機フィラーとして用いることにより、ガス発生を起しにくく、電池の膨らみや変形を起しにくいセパレータが得られる。
 硫酸バリウム粒子は、シランカップリング剤等により表面修飾された硫酸バリウム粒子でもよい。
 硫酸バリウム粒子の粒子形状に限定はなく、球状、板状、針状、不定形状のいずれでもよい。硫酸バリウム粒子は、電池の短絡抑制の観点又は均一性の高い耐熱性多孔質層を形成する観点から、球状又は板状の粒子であることが好ましい。
 耐熱性多孔質層に含まれる硫酸バリウム粒子の平均一次粒径は、耐熱性多孔質層の耐熱性を高める観点から、0.30μm未満であり、0.28μm以下が好ましく、0.27μm以下がより好ましい。耐熱性多孔質層に含まれる硫酸バリウム粒子の平均一次粒径は、硫酸バリウム粒子どうしの凝集を抑制し均一性の高い耐熱性多孔質層を形成する観点から、0.01μm以上であり、0.03μm以上が好ましく、0.04μm以上がより好ましい。
 硫酸バリウム粒子の平均一次粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察において無作為に選んだ硫酸バリウム粒子100個の長径を計測し、100個の長径を平均することで求める。SEM観察に供する試料は、耐熱性多孔質層を形成する材料である硫酸バリウム粒子、又は、セパレータの耐熱性多孔質層から取り出した硫酸バリウム粒子である。
 セパレータの耐熱性多孔質層から硫酸バリウム粒子を取り出す方法に制限はない。当該方法は、例えば、セパレータから剥がした耐熱性多孔質層を、樹脂を溶解する有機溶剤に浸漬して有機溶剤で樹脂を溶解させ硫酸バリウム粒子を取り出す方法;セパレータから剥がした耐熱性多孔質層を800℃程度に加熱して樹脂を消失させ硫酸バリウム粒子を取り出す方法;などである。
 耐熱性多孔質層が多孔質基材の両面にある場合、一方の耐熱性多孔質層に含まれる硫酸バリウム粒子の平均一次粒径と、他方の耐熱性多孔質層に含まれる硫酸バリウム粒子の平均一次粒径とは、同じでもよく異なっていてもよい。
 耐熱性多孔質層の固形分に占める硫酸バリウム粒子の体積割合は、セパレータの耐熱性の観点から、5体積%以上であり、8体積%以上が好ましく、10体積%以上がより好ましい。耐熱性多孔質層の固形分に占める硫酸バリウム粒子の体積割合は、耐熱性多孔質層が多孔質基材から剥がれにくい観点から、30体積%未満であり、27体積%未満が好ましく、24体積%未満がより好ましい。
 耐熱性多孔質層の固形分に占める硫酸バリウム粒子の体積割合Va(体積%)は、下記の式により求める。
Va={(Xa/Da)/(Xa/Da+Xb/Db+Xc/Dc+…+Xn/Dn)}×100
 ここに、耐熱性多孔質層の構成材料のうち、硫酸バリウム粒子がaであり、その他の構成材料がb、c、…、nであり、所定面積の耐熱性多孔質層に含まれる各構成材料の質量がXa、Xb、Xc、…、Xn(g)であり、各構成材料の真密度がDa、Db、Dc、…、Dn(g/cm)である。
 上記の式に代入するXa等は、所定面積の耐熱性多孔質層の形成に使用する構成材料の質量(g)、又は、所定面積の耐熱性多孔質層から取り出した構成材料の質量(g)である。
 上記の式に代入するDa等は、耐熱性多孔質層の形成に使用する構成材料の真密度(g/cm)、又は、耐熱性多孔質層から取り出した構成材料の真密度(g/cm)である。
 耐熱性多孔質層が多孔質基材の両面にある場合、一方の耐熱性多孔質層の固形分に占める硫酸バリウム粒子の体積割合と、他方の耐熱性多孔質層の固形分に占める硫酸バリウム粒子の体積割合とは、同じでもよく異なっていてもよい。
 耐熱性多孔質層に含まれる硫酸バリウム粒子の含有量は、耐熱性多孔質層に含まれる無機粒子の全量に対して、50体積%~100体積%が好ましく、60体積%~100体積%がより好ましく、70体積%~100体積%が更に好ましい。
-その他の無機粒子-
 耐熱性多孔質層は、硫酸バリウム粒子以外のその他の無機粒子を含有していてもよい。その他の無機粒子としては、例えば、硫酸ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸カルシウム二水和物、ミョウバン石、ジャロサイト等の金属硫酸塩粒子;水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化クロム、水酸化ジルコニウム、水酸化セリウム、水酸化ニッケル、水酸化ホウ素等の金属水酸化物粒子;酸化マグネシウム、アルミナ(Al)、ベーマイト(アルミナ1水和物)、チタニア(TiO)、シリカ(SiO)、ジルコニア(ZrO)、チタン酸バリウム(BaTiO)、酸化亜鉛等の金属酸化物粒子;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の金属炭酸塩粒子;窒化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化カルシウム、窒化チタン等の金属窒化物粒子;フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等の金属フッ化物粒子;ケイ酸カルシウム、リン酸カルシウム、アパタイト、タルク等の粘土鉱物粒子;などが挙げられる。その他の無機粒子としては、電解液に対する安定性及び電気化学的な安定性の観点から、金属水酸化物の粒子又は金属酸化物の粒子が好ましい。その他の無機粒子は、シランカップリング剤等により表面修飾された無機粒子でもよい。その他の無機粒子は、1種を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もよい。
 耐熱性多孔質層が多孔質基材の両面にある場合、一方の耐熱性多孔質層に含まれるその他の無機粒子の種類と、他方の耐熱性多孔質層に含まれるその他の無機粒子の種類とは、同じでもよく異なっていてもよい。
 その他の無機粒子の平均一次粒径は、0.01μm~5μmが好ましく、0.05μm~3μmがより好ましく、0.1μm~1μmが更に好ましい。その他の無機粒子の平均一次粒径の測定方法は、硫酸バリウム粒子の平均一次粒径の測定方法と同じである。
 その他の無機粒子の粒子形状に限定はなく、球状、板状、針状、不定形状のいずれでもよい。その他の無機粒子は、電池の短絡抑制の観点又は均一性の高い耐熱性多孔質層を形成する観点から、球状又は板状の粒子であることが好ましい。
 耐熱性多孔質層に含まれるその他の無機粒子の含有量は、耐熱性多孔質層に含まれる無機粒子の全量に対して、0体積%~50体積%が好ましく、0体積%~40体積%がより好ましく、0体積%~30体積%が更に好ましい。
 耐熱性多孔質層が多孔質基材の両面にある場合、一方の耐熱性多孔質層の固形分に占めるその他の無機粒子の体積割合と、他方の耐熱性多孔質層の固形分に占めるその他の無機粒子の体積割合とは、同じでもよく異なっていてもよい。
 耐熱性多孔質層の固形分に占める無機粒子全体の体積割合は、耐熱性多孔質層が多孔質基材から剥がれにくい観点から、50体積%未満が好ましく、45体積%未満がより好ましく、40体積%未満が更に好ましく、35体積%未満が更に好ましい。
 耐熱性多孔質層の固形分に占める無機粒子全体の体積割合は、セパレータの耐熱性の観点から、5体積%以上が好ましく、10体積%以上がより好ましく、15体積%以上が更に好ましい。
 耐熱性多孔質層の固形分に占める無機粒子の体積割合Va(体積%)は、下記の式により求める。
Va={(Xa/Da)/(Xa/Da+Xb/Db+Xc/Dc+…+Xn/Dn)}×100
 ここに、耐熱性多孔質層の構成材料のうち、無機粒子がaであり、その他の構成材料がb、c、…、nであり、所定面積の耐熱性多孔質層に含まれる各構成材料の質量がXa、Xb、Xc、…、Xn(g)であり、各構成材料の真密度がDa、Db、Dc、…、Dn(g/cm)である。
 上記の式に代入するXa等は、所定面積の耐熱性多孔質層の形成に使用する構成材料の質量(g)、又は、所定面積の耐熱性多孔質層から取り出した構成材料の質量(g)である。
 上記の式に代入するDa等は、耐熱性多孔質層の形成に使用する構成材料の真密度(g/cm)、又は、耐熱性多孔質層から取り出した構成材料の真密度(g/cm)である。
-有機フィラー-
 耐熱性多孔質層は、有機フィラーを含有していてもよい。有機フィラーとしては、例えば、架橋ポリ(メタ)アクリル酸、架橋ポリ(メタ)アクリル酸エステル、架橋ポリスチレン、架橋ポリシリコーン、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、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からなる粒子;ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、アラミド、ポリアセタール等の耐熱性高分子からなる粒子;などが挙げられる。これら有機フィラーは、1種を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もよい。本開示において「(メタ)アクリル」との表記は「アクリル」及び「メタクリル」のいずれでもよいことを意味する。
-その他の成分-
 耐熱性多孔質層は、界面活性剤等の分散剤、湿潤剤、消泡剤、pH調整剤などの添加剤を含んでいてもよい。分散剤は、耐熱性多孔質層を形成するための塗工液に、分散性、塗工性又は保存安定性を向上させる目的で添加される。湿潤剤、消泡剤、pH調整剤は、耐熱性多孔質層を形成するための塗工液に、例えば、多孔質基材とのなじみをよくする目的、塗工液へのエア噛み込みを抑制する目的、又はpH調整の目的で添加される。
[耐熱性多孔質層の特性]
 耐熱性多孔質層の厚さは、セパレータの耐熱性又はハンドリング性の観点から、片面0.5μm以上が好ましく、片面1.0μm以上がより好ましく、片面1.5μm以上が更に好ましく、イオン透過性及び電池のエネルギー密度の観点から、片面8.0μm以下が好ましく、片面6.0μm以下がより好ましく、片面4.0μm以下が更に好ましい。
 耐熱性多孔質層の厚さは、耐熱性多孔質層が多孔質基材の両面にある場合、両面の合計として、1.0μm以上が好ましく、2.0μm以上がより好ましく、3.0μm以上が更に好ましく、16.0μm以下が好ましく、12.0μm以下がより好ましく、8.0μm以下が更に好ましく、6.0μm以下が更により好ましい。
 耐熱性多孔質層が多孔質基材の両面にある場合、一方の耐熱性多孔質層の厚さと他方の耐熱性多孔質層の厚さとの差(μm)は、小さいほど好ましく、両面合計の厚さ(μm)の20%以下であることが好ましい。
 耐熱性多孔質層の単位面積当たりの質量は、耐熱性多孔質層が多孔質基材の片面にある場合も両面にある場合も、セパレータの耐熱性又はハンドリング性の観点から、両面の合計として1.0g/m以上が好ましく、2.0g/m以上がより好ましく、3.0g/m以上が更に好ましく、イオン透過性及び電池のエネルギー密度の観点から、両面の合計として30.0g/m以下が好ましく、20.0g/m以下がより好ましく、10.0g/m以下が更に好ましく、6.0g/m以下が更により好ましい。
 耐熱性多孔質層が多孔質基材の両面にある場合、一方の耐熱性多孔質層の単位面積当たりの質量と、他方の耐熱性多孔質層の単位面積当たりの質量との差(g/m)は、セパレータのカールを抑制する観点又は電池のサイクル特性を良好にする観点から、小さいほど好ましく、両面の合計量(g/m)の20%以下であることが好ましい。
 耐熱性多孔質層の空孔率は、イオン透過性の観点から、30%以上が好ましく、35%以上がより好ましく、40%以上が更に好ましく、耐熱性多孔質層の力学的強度及び耐熱性の観点から、70%以下が好ましく、65%以下がより好ましく、60%以下が更に好ましい。耐熱性多孔質層の空孔率ε(%)は、下記の式により求める。
 ε={1-(Wa/da+Wb/db+Wc/dc+…+Wn/dn)/t}×100
 ここに、耐熱性多孔質層の構成材料がa、b、c、…、nであり、各構成材料の単位面積当たりの質量がWa、Wb、Wc、…、Wn(g/cm)であり、各構成材料の真密度がda、db、dc、…、dn(g/cm)であり、耐熱性多孔質層の厚さがt(cm)である。
 耐熱性多孔質層の平均孔径は、10nm~200nmが好ましい。平均孔径が10nm以上であると、耐熱性多孔質層に電解液を含浸させたとき、耐熱性多孔質層に含まれる樹脂が膨潤しても孔の閉塞が起きにくい。平均孔径が200nm以下であると、耐熱性多孔質層におけるイオン移動の均一性が高く、電池のサイクル特性及び負荷特性に優れる。
 耐熱性多孔質層の平均孔径(nm)は、すべての孔が円柱状であると仮定し、以下の式により算出する。
   d=4V/S
 式中、dは耐熱性多孔質層の平均孔径(直径)、Vは耐熱性多孔質層1m当たりの空孔体積、Sは耐熱性多孔質層1m当たりの空孔表面積を表す。
 耐熱性多孔質層1m当たりの空孔体積Vは、耐熱性多孔質層の空孔率から算出する。
 耐熱性多孔質層1m当たりの空孔表面積Sは、以下の方法で求める。
 まず、多孔質基材の比表面積(m/g)とセパレータの比表面積(m/g)とを、窒素ガス吸着法にBET式を適用することにより、窒素ガス吸着量から算出する。これらの比表面積(m/g)にそれぞれの目付(g/m)を乗算して、それぞれの1m当たりの空孔表面積を算出する。そして、多孔質基材1m当たりの空孔表面積をセパレータ1m当たりの空孔表面積から減算して、耐熱性多孔質層1m当たりの空孔表面積Sを算出する。目付とは、単位面積当たりの質量である。
 多孔質基材と耐熱性多孔質層との間の剥離強度は、電極に対するセパレータの接着強度の観点から、0.30N/12mm以上が好ましく、0.40N/12mm以上がより好ましく、0.50N/12mm以上が更に好ましい。上記の観点からは、多孔質基材と耐熱性多孔質層との間の剥離強度は高いほど好ましいが、通常、剥離強度は2.00N/12mm以下である。セパレータが多孔質基材の両面に耐熱性多孔質層を有する場合、多孔質基材と耐熱性多孔質層との間の剥離強度は、多孔質基材の両面において上記の範囲であることが好ましい。
 多孔質基材と耐熱性多孔質層との間の剥離強度(N/12mm)は、セパレータをMDの方向に剥離するT字剥離試験によって求める。試験片の寸法は、MD70mm且つTD12mmの長方形であり、T字剥離試験の引張速度は300mm/分である。
[接着層]
 本開示のセパレータは、多孔質基材及び耐熱性多孔質層以外のその他の層をさらに有していてもよい。その他の層としては、例えば、接着層が挙げられる。接着層は、セパレータの最外層として設けられ、セパレータと電極とを重ねてプレス又は熱プレスしたときに電極と接着する層である。
 接着層を構成する材料としては、例えば、樹脂、無機フィラー、有機フィラーが挙げられる。接着層の形態としては、例えば、内部に多数の微細孔を有し、一方の面から他方の面へと気体又は液体が通過可能な多孔質層;多数の微細孔が開いた多孔性被膜;粒子が面方向に多数並び、粒子どうしの間に存在する隙間によって一方の面から他方の面へと気体又は液体が通過可能な層;が挙げられる。
 接着層を構成する樹脂の形態としては、例えば、フィブリル状樹脂、被膜状樹脂、粒子状樹脂が挙げられる。これらの形態の樹脂によって、無機フィラー又は有機フィラーが連結されて接着層に含まれていてもよい。
 接着層を構成する樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系ゴム、スチレン-ブタジエン共重合体、ビニルニトリル化合物(アクリロニトリル、メタクリロニトリル等)の単独重合体又は共重合体、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル(ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド等)、ポリスルホン、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、及びこれらの混合物が挙げられる。
 接着層が無機フィラーを含む場合、無機フィラーとしては、例えば、硫酸バリウム、硫酸ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸カルシウム二水和物、ミョウバン石、ジャロサイト等の金属硫酸塩粒子;水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化クロム、水酸化ジルコニウム、水酸化セリウム、水酸化ニッケル、水酸化ホウ素等の金属水酸化物粒子;酸化マグネシウム、アルミナ(Al)、ベーマイト(アルミナ1水和物)、チタニア(TiO)、シリカ(SiO)、ジルコニア(ZrO)、チタン酸バリウム(BaTiO)、酸化亜鉛等の金属酸化物粒子;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の金属炭酸塩粒子;窒化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化カルシウム、窒化チタン等の金属窒化物粒子;フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等の金属フッ化物粒子;ケイ酸カルシウム、リン酸カルシウム、アパタイト、タルク等の粘土鉱物粒子;などが挙げられる。これら無機フィラーは、シランカップリング剤等により表面修飾された無機フィラーでもよい。これら無機フィラーは、1種を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もよい。
 接着層が有機フィラーを含む場合、有機フィラーとしては、例えば、架橋ポリ(メタ)アクリル酸、架橋ポリ(メタ)アクリル酸エステル、架橋ポリスチレン、架橋ポリシリコーン、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、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からなる粒子;ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、アラミド、ポリアセタール等の耐熱性高分子からなる粒子;などが挙げられる。これら有機フィラーは、1種を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もよい。
 接着層を有するセパレータとしては、例えば、多孔質基材の両面に耐熱性多孔質層を有し、両方の耐熱性多孔質層それぞれの上に接着層を有するセパレータ;多孔質基材の両面に耐熱性多孔質層を有し、一方の耐熱性多孔質層の上に接着層を有するセパレータ;多孔質基材の一方の面に耐熱性多孔質層を有し、多孔質基材の他方の面に接着層を有するセパレータ;多孔質基材の一方の面に耐熱性多孔質層を有し、耐熱性多孔質層の上に接着層を有するセパレータ;多孔質基材の一方の面に耐熱性多孔質層を有し、多孔質基材の他方の面と耐熱性多孔質層の上とに接着層を有するセパレータ;が挙げられる。
[セパレータの特性]
 セパレータの厚さは、セパレータの機械的強度の観点から、8μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、12μm以上が更に好ましく、電池のエネルギー密度の観点から、25μm以下が好ましく、22μm以下がより好ましく、20μm以下が更に好ましい。
 セパレータの突刺強度は、セパレータの機械的強度又は電池の耐短絡性の観点から、150gf~1000gfが好ましく、200gf~600gfがより好ましい。セパレータの突刺強度の測定方法は、多孔質基材の突刺強度の測定方法と同じである。
 セパレータの空孔率は、電極に対する接着性、セパレータのハンドリング性、イオン透過性又は機械的強度の観点から、30%~70%が好ましく、35%~65%がより好ましく、40%~60%が更に好ましい。
 セパレータのガーレ値(JIS P8117:2009)は、セパレータの機械的強度とイオン透過性の観点から、80秒/100mL~400秒/100mLが好ましく、120秒/100mL~300秒/100mLがより好ましく、150秒/100mL~250秒/100mLが更に好ましい。
 セパレータは、135℃で1時間熱処理したときの面積収縮率が、30%以下が好ましく、20%以下がより好ましく、15%以下が更に好ましく、11%以下が更により好ましい。
 セパレータは、150℃で1時間熱処理したときの面積収縮率が、45%以下が好ましく、30%以下がより好ましく、20%以下が更に好ましい。
 セパレータを135℃又は150℃で1時間熱処理したときの面積収縮率は、以下の測定方法によって求める。
 セパレータをMD180mm且つTD60mmの長方形に切り出し、試験片とする。この試験片に、TDを2等分する線上で且つ一方の端から20mm及び170mmの箇所に印を付ける(それぞれ点A、点Bという。)。さらに、MDを2等分する線上で且つ一方の端から10mm及び50mmの箇所に印を付ける(それぞれ点C、点Dという。)。印を付けた試験片にクリップをつけて(クリップをつける場所は、点Aから最も近い端と点Aとの間である。)、庫内の温度を135℃又は150℃に調整したオーブンの中につるし、無張力の状態で1時間熱処理を施す。AB間及びCD間の長さを熱処理の前後で測定し、下記の式により面積収縮率を算出する。
面積収縮率(%)={1-(熱処理後のABの長さ÷熱処理前のABの長さ)×(熱処理後のCDの長さ÷熱処理前のCDの長さ)}×100
 セパレータを熱処理したときの面積収縮率は、耐熱性多孔質層の硫酸バリウム粒子の体積割合、耐熱性多孔質層の厚さ、耐熱性多孔質層の空孔率等によって制御し得る。
[セパレータの製造方法]
 本開示のセパレータは、例えば、多孔質基材上に耐熱性多孔質層を湿式塗工法又は乾式塗工法で形成することにより製造できる。本開示において、湿式塗工法とは、塗工層を凝固液中で固化させる方法であり、乾式塗工法とは、塗工層を乾燥させて固化させる方法である。以下に、湿式塗工法の実施形態例を説明する。
 湿式塗工法は、耐熱性樹脂及び硫酸バリウム粒子を含有する塗工液を多孔質基材上に塗工し、凝固液に浸漬して塗工層を固化させ、凝固液から引き揚げ水洗及び乾燥を行う方法である。
 耐熱性多孔質層形成用の塗工液は、耐熱性樹脂及び硫酸バリウム粒子を溶媒に溶解又は分散させて作製する。塗工液には、必要に応じて、耐熱性樹脂及び無機粒子以外のその他の成分を溶解又は分散させる。
 塗工液の調製に用いる溶媒は、耐熱性樹脂を溶解する溶媒(以下、「良溶媒」ともいう。)を含む。良溶媒としては、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等の極性アミド溶媒が挙げられる。
 塗工液の調製に用いる溶媒は、良好な多孔構造を有する多孔質層を形成する観点から、相分離を誘発させる相分離剤を含んでいてもよい。したがって、塗工液の調製に用いる溶媒は、良溶媒と相分離剤との混合溶媒であってもよい。相分離剤は、塗工に適切な粘度が確保できる範囲の量で良溶媒と混合することが好ましい。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。
 塗工液の調製に用いる溶媒が良溶媒と相分離剤との混合溶媒である場合、良好な多孔構造を形成する観点から、良溶媒を60質量%以上含み、相分離剤を5質量%~40質量%含む混合溶媒が好ましい。
 塗工液の樹脂濃度は、良好な多孔構造を形成する観点から、1質量%~20質量%であることが好ましい。塗工液の無機粒子濃度は、良好な多孔構造を形成する観点から、0.5質量%~50質量%であることが好ましい。
 塗工液は、界面活性剤等の分散剤、湿潤剤、消泡剤、pH調整剤等を含有していてもよい。これらの添加剤は、非水系二次電池の使用範囲において電気化学的に安定で電池内反応を阻害しないものであれば、耐熱性多孔質層に残存するものであってもよい。
 多孔質基材への塗工液の塗工手段としては、マイヤーバー、ダイコーター、リバースロールコーター、ロールコーター、グラビアコーター等が挙げられる。耐熱性多孔質層を多孔質基材の両面に形成する場合、塗工液を両面同時に多孔質基材へ塗工することが生産性の観点から好ましい。
 塗工層の固化は、塗工層を形成した多孔質基材を凝固液に浸漬し、塗工層において相分離を誘発しつつ樹脂を固化させることで行われる。これにより、多孔質基材と耐熱性多孔質層とからなる積層体を得る。
 凝固液は、塗工液の調製に用いた良溶媒及び相分離剤と、水とを含むことが一般的である。良溶媒と相分離剤の混合比は、塗工液の調製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。凝固液中の水の含有量は40質量%~90質量%であることが、多孔構造の形成及び生産性の観点から好ましい。凝固液の温度は、例えば20℃~50℃である。
 凝固液中で塗工層を固化させた後、積層体を凝固液から引き揚げ、水洗する。水洗することによって、積層体から凝固液を除去する。さらに、乾燥することによって、積層体から水を除去する。水洗は、例えば、積層体を水浴中で搬送することによって行う。乾燥は、例えば、積層体を高温環境中で搬送すること、積層体に風をあてること、積層体をヒートロールに接触させること等によって行う。乾燥温度は40℃~80℃が好ましい。
 本開示のセパレータは、乾式塗工法でも製造し得る。乾式塗工法は、塗工液を多孔質基材に塗工し、塗工層を乾燥させて溶媒を揮発除去することにより、耐熱性多孔質層を多孔質基材上に形成する方法である。
 本開示のセパレータは、耐熱性多孔質層を独立したシートとして作製し、この耐熱性多孔質層を多孔質基材に重ねて、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。耐熱性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、上述した湿式塗工法又は乾式塗工法を適用して、剥離シート上に耐熱性多孔質層を形成する方法が挙げられる。
 本開示のセパレータが接着層を有する場合、接着層は、湿式塗工法又は乾式塗工法で形成することができる。接着層の湿式塗工法は、耐熱性多孔質層の湿式塗工法と同様の方法である。接着層の乾式塗工法は、耐熱性多孔質層の乾式塗工法と同様の方法でもよく、構成材料を含む水性分散液を塗工及び乾燥する方法でもよい。剥離シート上に形成した接着層を、多孔質基材又は耐熱性多孔質層に重ね、熱圧着や接着剤によって複合化してもよい。
 接着層の形成は、多孔質基材上に耐熱性多孔質層を形成した後に行うことができる。または、多孔質基材の一方の面に接着層を設けた後、多孔質基材の他方の面に耐熱性多孔質層を形成してもよい。または、多孔質基材上に複数種類の塗工液を複数層塗工することで、多孔質基材上に耐熱性多孔質層と接着層とを同時に形成してもよい。
<非水系二次電池>
 本開示の非水系二次電池は、リチウムイオンのドープ及び脱ドープにより起電力を得る非水系二次電池であり、正極と、負極と、本開示の非水系二次電池用セパレータとを備える。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。
 本開示の非水系二次電池は、例えば、負極と正極とがセパレータを介して対向した電池素子が電解液と共に外装材内に封入された構造を有する。本開示の非水系二次電池は、非水電解質二次電池、特にリチウムイオン二次電池に好適である。
 以下、本開示の非水系二次電池が備える正極、負極、電解液及び外装材の形態例を説明する。
 正極の実施形態例としては、正極活物質及びバインダ樹脂を含む活物質層が集電体上に成形された構造が挙げられる。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-ブタジエン共重合体等が挙げられる。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、黒鉛粉末等の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、アルミニウム箔、チタン箔、ステンレス箔等が挙げられる。
 負極の実施形態例としては、負極活物質及びバインダ樹脂を含む活物質層が集電体上に成形された構造が挙げられる。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、リチウムイオン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;ウッド合金;などが挙げられる。バインダ樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、スチレン-ブタジエン共重合体等が挙げられる。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、極細炭素繊維等の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、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート、ビニ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0.5mol/L~1.5mol/Lの範囲にて溶解した溶液が好適である。
 外装材としては、金属缶、アルミニウム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、コイン型等があるが、本開示のセパレータはいずれの形状にも好適である。
 本開示の非水系二次電池は、正極と負極との間に本開示のセパレータを配置した積層体を製造した後、この積層体を用いて、例えば下記の(1)~(3)のいずれかにより製造できる。以下、セパレータに電解液を含浸させて熱プレス処理を行うことを「ウェットヒートプレス」といい、セパレータに電解液を含浸させずに熱プレス処理を行うことを「ドライヒートプレス」という。
(1)積層体に熱プレス(ドライヒートプレス)して電極とセパレータとを接着した後、外装材(例えばアルミニウムラミネートフィルム製パック。以下同じ)に収容し、そこに電解液を注入し、外装材内を真空状態にした後、外装材の上からさらに積層体を熱プレス(ウェットヒートプレス)し、電極とセパレータとの接着と、外装材の封止とを行う。
(2)積層体を外装材に収容し、そこに電解液を注入し、外装材内を真空状態にした後、外装材の上から積層体を熱プレス(ウェットヒートプレス)し、電極とセパレータとの接着と、外装材の封止とを行う。
(3)積層体に熱プレス(ドライヒートプレス)して電極とセパレータとを接着した後、外装材に収容し、そこに電解液を注入し、外装材内を真空状態にした後、外装材の封止を行う。
 上記の製造方法におけるウェットヒートプレスの条件としては、プレス温度は70℃~110℃が好ましく、プレス圧は0.5MPa~2MPaが好ましい。上記の製造方法におけるドライヒートプレスの条件としては、プレス温度は20℃~100℃が好ましく、プレス圧は0.5MPa~9MPaが好ましい。プレス時間は、プレス温度及びプレス圧に応じて調節することが好ましく、例えば0.5分間~60分間の範囲で調節する。
 正極と負極との間にセパレータを配置した積層体を製造する際において、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(所謂スタック方式)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。
 以下に実施例を挙げて、本開示のセパレータ及び非水系二次電池をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理手順等は、本開示の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本開示のセパレータ及び非水系二次電池の範囲は、以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきではない。
<測定方法、評価方法>
 実施例及び比較例に適用した測定方法及び評価方法は、以下のとおりである。
[硫酸バリウム粒子の平均一次粒径]
 耐熱性多孔質層を形成するための塗工液に添加する前の硫酸バリウム粒子を試料とし、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察において無作為に選んだ粒子100個の長径を計測し、その平均値を算出し、硫酸バリウム粒子の平均一次粒径(μm)とした。SEMの倍率は5万倍~30万倍とした。
[硫酸バリウム粒子の含有量]
 耐熱性多孔質層を形成するための塗工液に使用する硫酸バリウム粒子と耐熱性樹脂の使用量及び真密度から、下記の式により硫酸バリウム粒子の体積割合Va(体積%)を求めた。
Va={(Xa/Da)/(Xa/Da+Xb/Db)}×100
 ここに、硫酸バリウム粒子がaであり、耐熱性樹脂がbであり、各構成材料の使用量がXa、Xb(g)であり、各構成材料の真密度がDa、Db(g/cm)である。
[多孔質基材及びセパレータの厚さ]
 多孔質基材及びセパレータの厚さ(μm)は、接触式の厚み計(株式会社ミツトヨ、LITEMATIC VL-50S)にて10cm四方内の20点を測定し、これを平均することで求めた。測定端子には球の半径10mmの球面測定子(株式会社ミツトヨ、超硬球面測定子φ10.5)を用い、測定中に0.19Nの荷重が印加されるように調整した。
[耐熱性多孔質層の厚さ]
 耐熱性多孔質層の厚さ(両面合計、μm)は、セパレータの厚さ(μm)から多孔質基材の厚さ(μm)を減算して求めた。
[耐熱性多孔質層の質量]
 セパレータを10cm×10cmに切り出し質量を測定し、質量を面積で除算してセパレータの目付(g/m)を求めた。セパレータの製造に用いた多孔質基材を10cm×10cmに切り出し質量を測定し、質量を面積で除算して多孔質基材の目付(g/m)を求めた。セパレータの目付から多孔質基材の目付を減算することで、耐熱性多孔質層の単位面積当たりの質量(両面合計、g/m)を求めた。
[多孔質基材の空孔率]
 多孔質基材の空孔率ε(%)は、下記の式により求めた。
 ε={1-Ws/(ds・t)}×100
 ここに、Wsは多孔質基材の目付(g/m)、dsは多孔質基材の真密度(g/cm)、tは多孔質基材の厚さ(μm)である。
[耐熱性多孔質層の空孔率]
 耐熱性多孔質層の空孔率ε(%)は、下記の式により求めた。
 ε={1-(Wa/da+Wb/db+Wc/dc+…+Wn/dn)/t}×100
 ここに、耐熱性多孔質層の構成材料がa、b、c、…、nであり、各構成材料の単位面積当たりの質量がWa、Wb、Wc、…、Wn(g/cm)であり、各構成材料の真密度がda、db、dc、…、dn(g/cm)であり、耐熱性多孔質層の厚さがt(cm)である。
[ガーレ値]
 多孔質基材及びセパレータのガーレ値(秒/100mL)は、JIS P8117:2009に従い、ガーレ式デンソメータ(東洋精機社、G-B2C)を用いて測定した。
[多孔質基材と耐熱性多孔質層との間の剥離強度]
 セパレータにT字剥離試験を行った。具体的には、セパレータの一方の表面に粘着テープ(3M製、#550、12mm幅)を貼り(貼る際に、粘着テープの長さ方向をセパレータのMDに一致させた。)、セパレータを粘着テープごと、MD70mm且つTD12mmの長方形に切り出した。粘着テープを直下の耐熱性多孔質層と共に少し剥がし、2つに分離した端部をテンシロン(オリエンテック社、RTC-1210A)に把持させてT字剥離試験を行った。なお、粘着テープは、耐熱性多孔質層を多孔質基材から剥がすための支持体として用いたものである。T字剥離試験の引張速度は300mm/分とし、測定開始後10mmから40mmまでの荷重(N/12mm)を0.4mm間隔で採取し、その平均値を算出した。さらに試験片10枚の荷重(N/12mm)を平均した。
[熱処理による面積収縮率]
 セパレータをMD180mm且つTD60mmの長方形に切り出し、試験片とした。この試験片に、TDを2等分する線上で且つ一方の端から20mm及び170mmの箇所に印を付けた(それぞれ点A、点Bという)。さらに、MDを2等分する線上で且つ一方の端から10mm及び50mmの箇所に印を付けた(それぞれ点C、点Dという)。これにクリップをつけて(クリップをつける場所は、点Aから最も近い端と点Aとの間)、庫内の温度を135℃又は150℃に調整したオーブンの中につるし、無張力下で1時間熱処理を施した。AB間及びCD間の長さを熱処理の前後で測定し、下記の式により面積収縮率を算出し、さらに試験片10枚の面積収縮率を平均した。
面積収縮率(%)={1-(熱処理後のABの長さ÷熱処理前のABの長さ)×(熱処理後のCDの長さ÷熱処理前のCDの長さ)}×100
[電解液存在下でのスポット加熱試験(Wetスポット加熱試験)]
 セパレータをMD方向50mm×TD方向50mmに切り出し、試験片とした。試験片を電解液に1分間含浸させた後取り出し、余分な電解液はふき取った。電解液としては、1mol/L LiBF4-エチレンカーボネート:エチルメチルカーボネート(体積比3:7)を用いた。
 電解液含浸後の試験片を水平な台に置き、先端直径2mmのハンダゴテを加熱して先端温度を260℃もしくは400℃にした状態で該ハンダゴテの先端をセパレータ表面に60秒間、点接触させた。点接触によってセパレータに生じた穴の面積(mm)を測定し、さらに試験片10枚の穴の面積を平均した。セパレータの耐熱性が高いほど、セパレータに生じる穴の面積は小さい。
<セパレータの作製>
[実施例1]
 耐熱性多孔質層の材料として、メタ型全芳香族ポリアミド(商品名:コーネックス(帝人株式会社製))と硫酸バリウム粒子とを用意した。これらの物性は表1に記載のとおりである。
 メタ型全芳香族ポリアミドを、樹脂濃度が6.5質量%となるように、ジメチルアセトアミド(DMAc)に溶解し、さらに硫酸バリウム粒子を攪拌混合し、塗工液(1)を得た。
 マイヤーバーに塗工液(1)を適量のせ、ポリエチレン微多孔膜(厚さ10μm、空孔率48%、ガーレ値72秒/100mL)の両面に塗工液(1)を塗工した。その際、ポリエチレン微多孔膜の表裏の塗工量が等量になるように塗工した。これを、凝固液(DMAc:水=50:50[質量比]、液温40℃)に浸漬し塗工層を固化させ、次いで、水温40℃の水洗槽で洗浄し、乾燥した。こうして、ポリエチレン微多孔膜の両面に耐熱性多孔質層が形成されたセパレータを得た。
[実施例2~8、比較例1~4]
 実施例1と同様にして、但し、耐熱性多孔質層に含まれる硫酸バリウム粒子の粒径及び/又は硫酸バリウム粒子の体積割合を表1に記載の仕様に変更して、各セパレータを作製した。
[実施例9]
 実施例1と同様にして、但し、耐熱性多孔質層に含まれるメタ型全芳香族ポリアミドをパラ型全芳香族ポリアミド(商品名: テクノーラ(帝人株式会社製))に変更して、セパレータを作製した。
[実施例10]
実施例1と同様にして、但し、耐熱性多孔質層に含まれるメタ型全芳香族ポリアミドをポリアミドイミド(商品名: 4000T HV(Solvay製))に変更して、セパレータを作製した。
 実施例1~10及び比較例1~4の各セパレータの組成、物性及び評価結果を表1に示す。耐熱性多孔質層の形成に用いたメタ型全芳香族ポリアミドを、表1に「メタ型アラミド」と記載する。
耐熱性多孔質層の形成に用いた実施例9のパラ型全芳香族ポリアミドを、表1に「パラ型アラミド」と記載する。
耐熱性多孔質層の形成に用いた実施例10のポリアミドイミドを、表1に「PAI」と記載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
比較例1、実施例1、実施例9のセパレータについて、Wetスポット加熱試験を実施した。比較例1のセパレータの場合、260℃、400℃での試験時の孔面積はそれぞれ、8.6mm、14.0mmであった。実施例1のセパレータの場合、孔面積はそれぞれ、4.3mm、11.9mmであり、比較例1より小さかった。実施例9のセパレータの場合、孔面積はそれぞれ、0mm、0mmであり、穴が開かなかった。
[実施例11]
 実施例1のセパレータの両面に下記の方法によって接着層を設け、実施例11のセパレータを作製した。
 ポリフッ化ビニリデン樹脂粒子(融点140℃、体積平均粒径0.2μm)とアクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)とが質量比70:30にて水に分散した水性分散液(固形分濃度7質量%)を用意した。この水性分散液を適量のせた一対のバーコータ間に実施例1のセパレータを通して、水性分散液をセパレータの両面に等量塗工し、次いで乾燥した。こうして、ポリエチレン微多孔膜の両面に耐熱性多孔質層及び接着層が形成されたセパレータを得た。
[実施例12]
実施例9のセパレータの両面に実施例11と同様の方法によって接着層を設け、実施例12のセパレータを作製した。
[実施例13]
実施例10のセパレータの両面に実施例11と同様の方法によって接着層を設け、実施例13のセパレータを作製した。
 実施例1のセパレータと、実施例11~13のセパレータについて、電極に対する接着強度を測定した。実施例11~13のセパレータは、実施例1のセパレータに比べて、電極に対する接着強度が高かった。電極に対する接着強度の測定に使用した電極及び測定方法は、下記のとおりである。
-正極の作製-
 コバルト酸リチウム粉末94質量部と、アセチレンブラック3質量部と、ポリフッ化ビニリデン樹脂3質量部と、適量のN-メチル-2-ピロリドンとを双腕式混合機にて混練し、ポリフッ化ビニリデン樹脂の濃度が5質量%であるスラリーを作製した。このスラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥後プレスし、正極を得た。
-負極の作製-
 人造黒鉛300質量部と、スチレン-ブタジエン共重合体の変性体を40質量%含む水性分散液7.5質量部と、カルボキシメチルセルロース3質量部と、適量の水とを双腕式混合機にて混練し、スラリーを作製した。このスラリーを厚さ10μmの銅箔の片面に塗布し、乾燥後プレスし、負極を得た。
 正極及び負極をそれぞれ70mm且つ15mmの長方形に切り出し、セパレータをMD72mm且つTD18mmの長方形に切り出した。正極、セパレータ、負極の順に重ね、熱プレス(85℃、1MPa、30秒間)して電極とセパレータとを接着させ、試験片を得た。
 試験片をテンシロン(エー・アンド・デイ社、STB-1225S)の下部チャックに固定した。この際、試験片の長さ方向(即ちセパレータのMD)が重力方向になるように、試験片をテンシロンに固定した。正極を下部の端から2cm程度セパレータから剥がして、その端部を上部チャックに固定し、180°剥離試験を行った。180°剥離試験の引張速度は300mm/分とし、測定開始後10mmから40mmまでの荷重(N)を0.4mm間隔で採取し、その平均を算出した。さらに試験片3枚の荷重を平均して、電極とセパレータの接着強度(N/15mm)とした。
 2020年7月31日に出願された日本国特許出願2020-130639の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
 本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (10)

  1.  多孔質基材と、
     前記多孔質基材の片面又は両面に設けられ、耐熱性樹脂及び硫酸バリウム粒子を含む耐熱性多孔質層と、を備え、
     前記耐熱性多孔質層に含まれる前記硫酸バリウム粒子の平均一次粒径が0.01μm以上0.30μm未満であり、
     前記耐熱性多孔質層の固形分に占める前記硫酸バリウム粒子の体積割合が5体積%以上30体積%未満である、
     非水系二次電池用セパレータ。
  2.  前記耐熱性多孔質層の固形分に占める前記硫酸バリウム粒子の体積割合が5体積%以上27体積%未満である、請求項1に記載の非水系二次電池用セパレータ。
  3.  前記耐熱性樹脂が、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリ-N-ビニルアセトアミド、ポリアクリルアミド、共重合ポリエーテルポリアミド、ポリイミド及びポリエーテルイミドからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1又は請求項2に記載の非水系二次電池用セパレータ。
  4.  前記多孔質基材と前記耐熱性多孔質層との間の剥離強度が0.30N/12mm以上である、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータ。
  5.  前記非水系二次電池用セパレータを135℃で1時間熱処理したときの面積収縮率が30%以下である、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータ。
  6.  前記非水系二次電池用セパレータを150℃で1時間熱処理したときの面積収縮率が45%以下である、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータ。
  7.  前記耐熱性多孔質層の空孔率が30%~70%である、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータ。
  8.  前記耐熱性多孔質層の単位面積当たりの質量が両面合計で1.0g/m~30.0g/mである、請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータ。
  9.  前記非水系二次電池用セパレータがその片面又は両面に最外層としてさらに接着層を備える、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータ。
  10.  正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータと、を備え、リチウムイオンのドープ及び脱ドープにより起電力を得る非水系二次電池。
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