JP2020072038A - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Abstract
【課題】ハイレート放電後の充電容量に優れた非水電解液二次電池を提供する。【解決手段】無機フィラーと樹脂とを含む多孔質層と、測定面積900mm2当たりの静電容量が所定の範囲にある正負極板とを備え、前記多孔質層の表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比及び広角X線回折法により測定したときの直交する任意の回折面(hkl)及び(abc)のピーク強度比(I(hkl)/I(abc))が所定範囲にある、非水電解液二次電池。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having an excellent charge capacity after high-rate discharge. SOLUTION: A porous layer containing an inorganic filler and a resin, and a positive and negative electrode plates having a capacitance per measurement area of 900 mm2 within a predetermined range are provided, and a projected image of the inorganic filler on the surface of the porous layer is provided. Non-aqueous electrolysis in which the peak intensity ratio (I (hkl) / I (abc)) of arbitrary orthogonal diffraction planes (hkl) and (abc) as measured by the aspect ratio and wide-angle X-ray diffraction method is in a predetermined range. Liquid secondary battery. [Selection diagram] None
Description
本発明は、非水電解液二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.
非水電解液二次電池、特にリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いのでパーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末などに用いる電池として広く使用され、また最近では車載用の電池として開発が進められている。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries, especially lithium-ion secondary batteries, are widely used as batteries for personal computers, mobile phones, personal digital assistants, etc. because of their high energy density, and recently they have been developed as in-vehicle batteries. Has been.
非水電解液二次電池として、例えば、特許文献1に記載されたような板状の無機フィラーを含有し、空孔率が60〜90%である多孔質層を多孔質基材の少なくとも一面に積層させた非水系二次電池用セパレータを備える非水電解液二次電池が知られている。
As a non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, a porous layer containing a plate-like inorganic filler as described in
しかしながら、上述のような従来技術は、ハイレート放電後の充電容量の観点からは改善の余地があった。 However, the above-described conventional techniques have room for improvement in terms of charge capacity after high-rate discharge.
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハイレート放電後の充電容量に優れた非水電解液二次電池を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to realize a non-aqueous electrolyte secondary battery having an excellent charge capacity after high rate discharge.
本発明の態様1に係る非水電解液二次電池は、無機フィラーと樹脂とを含む多孔質層と、測定面積900mm2当たりの静電容量が、1nF以上、1000nF以下である正極板と、測定面積900mm2当たりの静電容量が、4nF以上、8500nF以下である負極板と、を備え、前記多孔質層の表面の、無機フィラーの投影像のアスペクト比が、1.4〜4.0の範囲であり、前記多孔質層の、広角X線回折法により測定した、互いに直交する任意の回折面(hkl)及び(abc)のピーク強度であるI(hkl)及びI(abc)が、下式(1)を満たし、下式(2)で算出されるピーク強度比の最大値の範囲が、1.5〜300の範囲である。
I(hkl) > I(abc)・・・(1)、
I(hkl) / I(abc)・・・(2)。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to
I (hkl) > I (abc) ... (1),
I (hkl) / I (abc) (2).
また、本発明の態様2に係る非水電解液二次電池は、前記態様1において、前記多孔質層が、ポリオレフィン、(メタ)アクリレート系樹脂、含フッ素樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂及び水溶性ポリマーからなる群より1種以上選択される樹脂を含む。
Further, in the non-aqueous electrolyte secondary battery according to Aspect 2 of the present invention, in the
また、本発明の態様3に係る非水電解液二次電池は、前記態様2において、前記ポリアミド系樹脂がアラミド樹脂である。 Further, in the non-aqueous electrolyte secondary battery according to Aspect 3 of the present invention, in the Aspect 2, the polyamide resin is an aramid resin.
また、本発明の態様4に係る非水電解液二次電池は、前記態様1〜3のいずれかにおいて、前記多孔質層が、ポリオレフィン多孔質フィルムの片面または両面に積層されている。
Further, in the non-aqueous electrolyte secondary battery according to Aspect 4 of the present invention, in any one of
また、本発明の態様5に係る非水電解液二次電池は、前記態様1〜4のいずれかにおいて、前記正極板が遷移金属酸化物を含み、前記負極板が黒鉛を含む。
Further, in the non-aqueous electrolyte secondary battery according to Aspect 5 of the present invention, in any one of
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池は、電池のハイレート放電後の充電容量に優れる。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the embodiment of the present invention is excellent in charge capacity after high rate discharge of the battery.
本発明の一実施形態に関して以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態に関しても本発明の技術的範囲に含まれる。なお、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A〜B」は、「A以上、B以下」を意味する。 One embodiment of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto. The present invention is not limited to each configuration described below, various modifications are possible within the scope shown in the claims, and the technical means disclosed in different embodiments are appropriately combined. The obtained embodiments are also included in the technical scope of the present invention. Unless otherwise specified in the present specification, “A to B” representing a numerical range means “A or more and B or less”.
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池は、後述する多孔質層、後述する正極板及び負極板を備える。また、本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池は、後述するポリオレフィン多孔質フィルムをさらに備え得る。 A non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a porous layer described below, a positive electrode plate and a negative electrode plate described below. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the exemplary embodiment of the present invention may further include a polyolefin porous film described below.
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池を構成する部材について以下に詳述する。 The members constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the embodiment of the present invention will be described in detail below.
[多孔質層]
本発明の一実施形態における多孔質層は、無機フィラーと、樹脂とを含む多孔質層であって、当該多孔質層の表面(以下、「多孔質層表面」と称する場合がある)の無機フィラーの投影像のアスペクト比が、1.4〜4.0の範囲であり、前記多孔質層の、広角X線回折法により測定した、互いに直交する任意の回折面(hkl)及び(abc)のピーク強度であるI(hkl)及びI(abc)が下式(1)を満たし、下式(2)で算出されるピーク強度比の最大値の範囲が、1.5〜300の範囲である。
I(hkl) > I(abc) ・・・(1)、
I(hkl) / I(abc) ・・・(2)。
[Porous layer]
The porous layer in one embodiment of the present invention is a porous layer containing an inorganic filler and a resin, and is an inorganic material on the surface of the porous layer (hereinafter, may be referred to as “porous layer surface”). The aspect ratio of the projected image of the filler is in the range of 1.4 to 4.0, and arbitrary diffraction planes (hkl) and (abc) of the porous layer, which are measured by a wide-angle X-ray diffraction method and are orthogonal to each other. The peak intensities of I (hkl) and I (abc) satisfy the following formula (1), and the maximum value of the peak intensity ratio calculated by the following formula (2) is in the range of 1.5 to 300. is there.
I (hkl) > I (abc) ... (1),
I (hkl) / I (abc) (2).
本発明の一実施形態において、多孔質層は、非水電解液二次電池を構成する部材として、ポリオレフィン多孔質フィルムと、正極板及び負極板の少なくともいずれか一方との間に配置され得る。前記多孔質層は、ポリオレフィン多孔質フィルムの片面又は両面に形成され得る。或いは、前記多孔質層は、正極板及び負極板の少なくともいずれか一方の活物質層上に形成され得る。或いは、前記多孔質層は、ポリオレフィン多孔質フィルムと、正極板及び負極板の少なくともいずれか一方との間に、これらと接するように配置されてもよい。ポリオレフィン多孔質フィルムと正極板及び負極板の少なくともいずれか一方との間に配置される多孔質層は1層でもよく2層以上であってもよい。多孔質層は、樹脂を含む絶縁性の多孔質層であることが好ましい。 In one embodiment of the present invention, the porous layer may be disposed between the polyolefin porous film and at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate as a member constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery. The porous layer may be formed on one side or both sides of the polyolefin porous film. Alternatively, the porous layer may be formed on the active material layer of at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate. Alternatively, the porous layer may be disposed between the polyolefin porous film and at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate so as to be in contact with them. The porous layer disposed between the polyolefin porous film and at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate may be one layer or two or more layers. The porous layer is preferably an insulating porous layer containing a resin.
ポリオレフィン多孔質フィルムの片面に多孔質層が積層される場合には、当該多孔質層は、好ましくは、ポリオレフィン多孔質フィルムにおける正極板と対向する面に積層される。より好ましくは、当該多孔質層は、正極板と接する面に積層される。 When the porous layer is laminated on one surface of the polyolefin porous film, the porous layer is preferably laminated on the surface of the polyolefin porous film facing the positive electrode plate. More preferably, the porous layer is laminated on the surface in contact with the positive electrode plate.
上述の「多孔質層の表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比」及び上述の「式(2)で算出されるピーク強度比の最大値」は、共に、多孔質層における無機フィラーの配向性を表す指標である。ここで、前記配向性が高い場合と、前記配向性が低い場合の、多孔質層における無機フィラーの様態の模式図を図1に示す。図1の左図が、無機フィラーを含む多孔質層における、フィラーの配向性が大きく異方性が高い場合の当該多孔質層の構造を表す模式図であり、図1の右図が、無機フィラーの配向性が小さく異方性が低い場合の当該多孔質層の構造を表す模式図である。 The above-mentioned “aspect ratio of the projected image of the inorganic filler on the surface of the porous layer” and the above-mentioned “maximum value of the peak intensity ratio calculated by the formula (2)” are both the orientation of the inorganic filler in the porous layer. Is an index representing. Here, FIG. 1 shows a schematic diagram of the state of the inorganic filler in the porous layer when the orientation is high and when the orientation is low. The left diagram of FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of the porous layer containing an inorganic filler when the orientation of the filler is large and the anisotropy is high, and the right diagram of FIG. 1 is the inorganic layer. It is a schematic diagram showing the structure of the said porous layer in case the orientation of a filler is small and anisotropy is low.
本発明の一実施形態における多孔質層は、無機フィラーと、樹脂とを含む。多孔質層は、内部に多数の細孔を有し、これら細孔が連結された構造となっており、一方の面から他方の面へと気体或いは液体が通過可能となった層である。また、本発明の一実施形態における多孔質層が後述する非水電解液二次電池用積層セパレータを構成する部材として使用される場合、前記多孔質層は、当該積層セパレータの最外層として、電極板と接する層となり得る。 The porous layer in one embodiment of the present invention contains an inorganic filler and a resin. The porous layer has a large number of pores inside and has a structure in which these pores are connected, and is a layer through which gas or liquid can pass from one surface to the other surface. Further, when the porous layer in one embodiment of the present invention is used as a member constituting a non-aqueous electrolyte secondary battery laminated separator described below, the porous layer is an electrode as an outermost layer of the laminated separator. It can be a layer in contact with the plate.
本発明の一実施形態における多孔質層に含まれる樹脂は、電池の電解液に不溶であり、また、その電池の使用範囲において電気化学的に安定であることが好ましい。前記樹脂としては、具体的には、例えば、ポリオレフィン;(メタ)アクリレート系樹脂;含フッ素樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリイミド系樹脂;ポリエステル系樹脂;ゴム類;融点又はガラス転移温度が180℃以上の樹脂;水溶性ポリマー;ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。 The resin contained in the porous layer in one embodiment of the present invention is preferably insoluble in the electrolytic solution of the battery and is electrochemically stable in the usage range of the battery. Specific examples of the resin include polyolefins; (meth) acrylate resins; fluorine-containing resins; polyamide resins; polyimide resins; polyester resins; rubbers; melting points or glass transition temperatures of 180 ° C. or higher. Resins; water-soluble polymers; polycarbonates, polyacetals, polyether ether ketones and the like.
上述の樹脂のうち、ポリオレフィン、(メタ)アクリレート系樹脂、含フッ素樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂及び水溶性ポリマーが好ましい。 Among the above resins, polyolefin, (meth) acrylate resin, fluorine-containing resin, polyamide resin, polyester resin and water-soluble polymer are preferable.
ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、及びエチレン−プロピレン共重合体等が好ましい。 As the polyolefin, polyethylene, polypropylene, polybutene, ethylene-propylene copolymer and the like are preferable.
含フッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリクロロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−フッ化ビニル共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、及びエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等、並びに、前記含フッ素樹脂の中でもガラス転移温度が23℃以下である含フッ素ゴムを挙げることができる。 As a fluorine-containing resin, Polyvinylidene fluoride (PVDF), Polytetrafluoroethylene, Vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, Tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, Tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, Vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, Vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, Vinylidene fluoride-trichloroethylene copolymer, Vinylidene fluoride-vinyl fluoride copolymer, Vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, And ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, And Among the above-mentioned fluorine-containing resins, a fluorine-containing rubber having a glass transition temperature of 23 ° C. or lower can be mentioned.
ポリアミド系樹脂としては、芳香族ポリアミドおよび全芳香族ポリアミドなどのアラミド樹脂が好ましい。 As the polyamide resin, aramid resins such as aromatic polyamide and wholly aromatic polyamide are preferable.
アラミド樹脂としては、具体的には、例えば、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)、ポリ(メタフェニレンイソフタルアミド)、ポリ(パラベンズアミド)、ポリ(メタベンズアミド)、ポリ(4,4’−ベンズアニリドテレフタルアミド)、ポリ(パラフェニレン−4,4’−ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(メタフェニレン−4,4’−ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(パラフェニレン−2,6−ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(メタフェニレン−2,6−ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(2−クロロパラフェニレンテレフタルアミド)、パラフェニレンテレフタルアミド/2,6−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体、メタフェニレンテレフタルアミド/2,6−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体等が挙げられる。このうち、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)がより好ましい。 Specific examples of the aramid resin include poly (paraphenylene terephthalamide), poly (metaphenylene isophthalamide), poly (parabenzamide), poly (metabenzamide), poly (4,4′-benzanilide terephthalate). Amide), poly (paraphenylene-4,4′-biphenylenedicarboxylic acid amide), poly (metaphenylene-4,4′-biphenylenedicarboxylic acid amide), poly (paraphenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide), Poly (metaphenylene-2,6-naphthalene dicarboxylic acid amide), poly (2-chloroparaphenylene terephthalamide), paraphenylene terephthalamide / 2,6-dichloroparaphenylene terephthalamide copolymer, metaphenylene terephthalamide / 2 , 6-dichloro La-phenylene terephthalamide copolymer and the like. Of these, poly (paraphenylene terephthalamide) is more preferable.
ポリエステル系樹脂としては、ポリアリレートなどの芳香族ポリエステル及び液晶ポリエステルが好ましい。 As the polyester resin, aromatic polyesters such as polyarylate and liquid crystal polyesters are preferable.
ゴム類としては、スチレン−ブタジエン共重合体およびその水素化物、メタクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリ酢酸ビニル等を挙げることができる。 As the rubbers, styrene-butadiene copolymer and its hydride, methacrylic acid ester copolymer, acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, ethylene propylene rubber, polyvinyl acetate and the like. Can be mentioned.
融点又はガラス転移温度が180℃以上の樹脂としては、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルアミド等を挙げることができる。 Examples of the resin having a melting point or glass transition temperature of 180 ° C. or higher include polyphenylene ether, polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamideimide, and polyetheramide.
水溶性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、セルロースエーテル、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸等を挙げることができる。 Examples of the water-soluble polymer include polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, cellulose ether, sodium alginate, polyacrylic acid, polyacrylamide and polymethacrylic acid.
なお、本発明の一実施形態における多孔質層に含まれる樹脂は、1種類でもよく、2種類以上の樹脂の混合物でもよい。 The resin contained in the porous layer in the embodiment of the present invention may be one kind or a mixture of two or more kinds of resins.
前記樹脂の中でも、多孔質層が正極板に対向して配置される場合には、電池作動時の酸化劣化による、非水電解液二次電池のレート特性や抵抗特性等の各種性能を維持し易いため、含フッ素樹脂が好ましい。 Among the resins, when the porous layer is arranged to face the positive electrode plate, various performances such as rate characteristics and resistance characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery are maintained due to oxidative deterioration during battery operation. A fluorine-containing resin is preferable because it is easy.
本発明の一実施形態における多孔質層は、無機フィラーを含む。その含有量の下限値は、前記フィラーと、本発明の一実施形態における多孔質層を構成する樹脂との総重量に対して、50重量%以上であることが好ましく、70重量%以上であることがより好ましく、90重量%以上であることがさらに好ましい。一方、本発明の一実施形態における多孔質層における、無機フィラーの含有量の上限値は、99重量%以下であることが好ましく、98重量%以下であることがより好ましい。前記フィラーの含有量が、50重量%以上であることが耐熱性の観点から好ましく、前記フィラーの含有量が、99重量%以下であることがフィラー間の密着性の観点から好ましい。無機フィラーを含有することで、前記多孔質層を含むセパレータの滑り性や耐熱性を向上し得る。無機フィラーとしては、非水電解液に安定であり、かつ、電気化学的に安定なフィラーであれば特に限定されない。電池の安全性を確保する観点からは、耐熱温度が150℃以上のフィラーが好ましい。 The porous layer in one embodiment of the present invention contains an inorganic filler. The lower limit of the content is preferably 50% by weight or more and 70% by weight or more based on the total weight of the filler and the resin constituting the porous layer in the embodiment of the present invention. More preferably, it is more preferably 90% by weight or more. On the other hand, the upper limit of the content of the inorganic filler in the porous layer in the embodiment of the present invention is preferably 99% by weight or less, and more preferably 98% by weight or less. The content of the filler is preferably 50% by weight or more from the viewpoint of heat resistance, and the content of the filler is preferably 99% by weight or less from the viewpoint of adhesion between the fillers. By containing the inorganic filler, the slipperiness and heat resistance of the separator including the porous layer can be improved. The inorganic filler is not particularly limited as long as it is a filler that is stable in a non-aqueous electrolytic solution and is electrochemically stable. From the viewpoint of ensuring battery safety, a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher is preferable.
前記無機フィラーは、特に限定されないが、通常、絶縁性フィラーである。前記無機フィラーは、好ましくは、アルミニウム元素、亜鉛元素、カルシウム元素、ジルコニウム元素、ケイ素元素、マグネシウム元素、バリウム元素、及びホウ素元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含む無機物であり、好ましくはアルミニウム元素を含む無機物である。また、無機フィラーは、好ましくは前記元素の酸化物を含む。 The inorganic filler is not particularly limited, but is usually an insulating filler. The inorganic filler is preferably an inorganic material containing at least one element selected from the group consisting of aluminum element, zinc element, calcium element, zirconium element, silicon element, magnesium element, barium element, and boron element, and preferably Is an inorganic substance containing an aluminum element. The inorganic filler preferably contains an oxide of the above element.
具体的には、無機フィラーとして、チタン酸化物、アルミナ(Al2O3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化ジルコニア(ZrO2)、シリカ、マグネシア、酸化バリウム、酸化ホウ素、マイカ、ワラストナイト、アタパルジャイト、ベーマイト(アルミナ1水和物)などを挙げることができる。前記無機フィラーとしては、1種類のフィラーを単独で使用してもよく、2種類以上のフィラーを組み合わせて使用してもよい。 Specifically, as the inorganic filler, titanium oxide, alumina (Al 2 O 3 ), zinc oxide (ZnO), calcium oxide (CaO), zirconia oxide (ZrO 2 ), silica, magnesia, barium oxide, boron oxide, Examples thereof include mica, wollastonite, attapulgite, and boehmite (alumina monohydrate). As the inorganic filler, one kind of filler may be used alone, or two or more kinds of filler may be used in combination.
本発明の一実施形態における多孔質層における無機フィラーは、アルミナ及び板状フィラーを含むことが好ましい。前記板状フィラーとしては、上で挙げた元素の酸化物のうち、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、マイカ及びベーマイトからなる群より選ばれる1以上のフィラーを挙げることができる。 The inorganic filler in the porous layer in one embodiment of the present invention preferably contains alumina and a plate-like filler. Examples of the plate-like filler include one or more fillers selected from the group consisting of zinc oxide (ZnO), mica, and boehmite, among oxides of the above-mentioned elements.
前記無機フィラーの体積平均粒子径は、良好な接着性と滑り性の確保、及び積層体の成形性の観点から、0.01μm〜10μmの範囲であることが好ましい。その下限値としては0.05μm以上がより好ましく、0.1μm以上がさらに好ましい。その上限値としては5μm以下がより好ましく、1μm以下がさらに好ましい。 The volume average particle diameter of the inorganic filler is preferably in the range of 0.01 μm to 10 μm from the viewpoint of ensuring good adhesiveness and slipperiness, and moldability of the laminate. The lower limit value is more preferably 0.05 μm or more, further preferably 0.1 μm or more. The upper limit value is more preferably 5 μm or less, further preferably 1 μm or less.
前記無機フィラーの形状は、任意であり、特に限定されない。前記無機フィラーの形状は、粒子状であり得、例えば、球形状;楕円形状;板状;棒状;不定形状;繊維状;ピーナッツ状及び/又はテトラポット状のように球状や柱状の単一粒子が熱融着した形状;の何れでもよい。電池の短絡防止の観点から、前記無機フィラーは、板状の粒子、及び/又は、凝集していない一次粒子であることが好ましく、イオン透過の観点からは、多孔質中の粒子が最密充填され難く、粒子間に空隙が形成され易い、瘤、へこみ、くびれ、隆起もしくは膨らみを有する、樹枝状、珊瑚状、もしくは房(ふさ)状などの不定形状;繊維状;ピーナッツ状及び/又はテトラポット状のように単一粒子が熱融着した形状;が好ましく、特に、ピーナッツ状及び/又はテトラポット状のように球状や柱状の単一粒子が熱融着した形状が、さらに好ましい。 The shape of the inorganic filler is arbitrary and is not particularly limited. The shape of the inorganic filler may be a particle shape, for example, a spherical shape; an elliptical shape; a plate shape; a rod shape; an irregular shape; a fibrous shape; a spherical or columnar single particle such as a peanut shape and / or a tetrapot shape. The shape may be any of the above. From the viewpoint of battery short-circuit prevention, the inorganic filler is preferably plate-like particles and / or non-aggregated primary particles, and from the viewpoint of ion permeation, the particles in the porous layer are closest packed. Difficult to form, voids are easily formed between particles, bumps, dents, constrictions, bumps or bulges, dendritic, coral-shaped, or tuft-like irregular shapes; fibrous; peanut-shaped and / or tetra-shaped A shape in which single particles are heat-fused like a pot is preferable, and a shape in which spherical or columnar single particles are heat-fused like a peanut and / or tetrapot is more preferable.
フィラーは、多孔質層の表面に微細な凹凸を形成することで滑り性を向上させ得るものであるが、フィラーが板状の粒子及び/又は凝集していない一次粒子である場合には、フィラーによって多孔質層の表面に形成される凹凸がより微細になり、多孔質層と電極板との接着性がより良好となる。 The filler can improve the slipperiness by forming fine irregularities on the surface of the porous layer, but when the filler is plate-like particles and / or primary particles that are not aggregated, the filler is As a result, the irregularities formed on the surface of the porous layer become finer, and the adhesiveness between the porous layer and the electrode plate becomes better.
本発明の一実施形態における多孔質層に含まれる、無機フィラーを構成する前記元素の酸化物の酸素原子質量百分率は、10%〜50%であることが好ましく、20%〜50%であることがより好ましい。本発明において、「酸素原子質量百分率」とは、前記元素の酸化物全体の総質量に対する、当該酸化物中の酸素原子の質量の比を百分率で表したものを意味する。例えば、酸化亜鉛の場合、亜鉛の原子量:65.4、酸素の原子量:16.0より酸化亜鉛(ZnO)の分子量が65.4+16.0=81.4であることから、酸化亜鉛中の酸素原子質量百分率は16.0/81.4×100=20(%)である。 The oxygen atom mass percentage of the oxide of the element that constitutes the inorganic filler contained in the porous layer in one embodiment of the present invention is preferably 10% to 50%, and 20% to 50%. Is more preferable. In the present invention, the "oxygen atom mass percentage" means the ratio of the mass of oxygen atoms in the oxide to the total mass of the entire oxide of the element, expressed as a percentage. For example, in the case of zinc oxide, since the atomic weight of zinc is 65.4 and the atomic weight of oxygen is 16.0, the molecular weight of zinc oxide (ZnO) is 65.4 + 16.0 = 81.4. The atomic mass percentage is 16.0 / 81.4 × 100 = 20 (%).
前記元素の酸化物の酸素原子質量百分率が上述の範囲であることは、後述する多孔質層の製造方法にて使用する塗工液中の溶媒又は分散媒と、前記無機フィラーとの親和性を好適に保ち、前記無機フィラー間を適切な距離に保つことにより、塗工液の分散性を良好にすることができ、その結果、「多孔質層の表面の、無機フィラーの投影像のアスペクト比」及び「多孔質層の配向度」を適切な規定範囲に制御することができる面において好ましい。 The oxygen atom mass percentage of the oxide of the element is in the above range, the solvent or dispersion medium in the coating liquid used in the method for producing a porous layer described later, and the affinity of the inorganic filler. It is possible to improve the dispersibility of the coating liquid by keeping the suitable distance between the inorganic fillers and maintaining a suitable distance, and as a result, "the aspect ratio of the projected image of the inorganic filler on the surface of the porous layer is improved." And “the orientation degree of the porous layer” can be controlled within an appropriate specified range.
本発明の一実施形態における多孔質層に含まれる、無機フィラー自体のアスペクト比は、無機フィラーを平面上に配置した状態で、配置面の鉛直上方から観察したSEM像において、厚み方向に重なりあわない粒子100個の、短軸の長さと長軸の長さとの比の平均値として表される。なお、本明細書において、長軸の長さを長軸径、短軸の長さを短軸径とも称する。前記無機フィラー自体のアスペクト比は、1〜10であることが好ましく、1.1〜8であることがより好ましく、1.2〜5であることがさらに好ましい。無機フィラー自体のアスペクト比が上述の範囲であることによって、後述する方法にて本発明の一実施形態における多孔質層を形成した際に、得られる多孔質層において、当該フィラーの配向性や、多孔質層表面におけるフィラーの分布の均一性を好ましい範囲に制御することができる。 The aspect ratio of the inorganic filler itself contained in the porous layer in the embodiment of the present invention is such that, in a state where the inorganic filler is arranged on a plane, in an SEM image observed from vertically above the arrangement surface, overlapping in the thickness direction occurs. It is expressed as the average value of the ratio of the length of the short axis to the length of the long axis of 100 particles that are not present. In the present specification, the length of the major axis is also referred to as the major axis diameter and the length of the minor axis is also referred to as the minor axis diameter. The aspect ratio of the inorganic filler itself is preferably 1 to 10, more preferably 1.1 to 8, and even more preferably 1.2 to 5. By the aspect ratio of the inorganic filler itself is in the above range, when the porous layer in one embodiment of the present invention is formed by the method described below, in the resulting porous layer, the orientation of the filler, The uniformity of the distribution of the filler on the surface of the porous layer can be controlled within a preferable range.
本発明の一実施形態における多孔質層は、上述の無機フィラー及び樹脂以外のその他の成分を含んでいてもよい。前記その他の成分としては、例えば、界面活性剤やワックス、バインダー樹脂などを挙げることができる。また、前記その他の成分の含有量は、多孔質層全体の重量に対して、0重量%〜50重量%であることが好ましい。 The porous layer in one embodiment of the present invention may contain other components other than the above-mentioned inorganic filler and resin. Examples of the other components include a surfactant, a wax, and a binder resin. Further, the content of the other components is preferably 0% by weight to 50% by weight based on the weight of the entire porous layer.
本発明の一実施形態における多孔質層の平均膜厚は、電極板との接着性及び高エネルギー密度を確保する観点から、多孔質層一層当たり、0.5μm〜10μmの範囲であることが好ましく、1μm〜5μmの範囲であることがより好ましい。 The average film thickness of the porous layer in one embodiment of the present invention is preferably in the range of 0.5 μm to 10 μm per porous layer from the viewpoint of securing adhesiveness to the electrode plate and high energy density. More preferably, it is in the range of 1 μm to 5 μm.
多孔質層の単位面積当たりの目付は、多孔質層の強度、膜厚、重量及びハンドリング性を考慮して適宜決定することができる。多孔質層の単位面積当たりの目付は、多孔質層一層当たり、0.5〜20g/m2であることが好ましく、0.5〜10g/m2であることがより好ましい。 The basis weight per unit area of the porous layer can be appropriately determined in consideration of the strength, film thickness, weight and handleability of the porous layer. Basis weight per unit area of the porous layer, the porous per Soisso is preferably 0.5 to 20 g / m 2, and more preferably 0.5 to 10 g / m 2.
多孔質層の単位面積当たりの目付をこれらの数値範囲とすることにより、非水電解液二次電池の重量エネルギー密度及び体積エネルギー密度を高くすることができる。多孔質層の目付が前記範囲を超える場合には、非水電解液二次電池が重くなる傾向がある。 By setting the basis weight per unit area of the porous layer within these numerical ranges, the weight energy density and the volume energy density of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be increased. When the basis weight of the porous layer exceeds the above range, the non-aqueous electrolyte secondary battery tends to be heavy.
多孔質層の空隙率は、充分なイオン透過性を得ることができるように、20〜90体積%であることが好ましく、30〜80体積%であることがより好ましい。また、多孔質層が有する細孔の孔径は、1.0μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましい。細孔の孔径をこれらのサイズとすることにより、非水電解液二次電池は、充分なイオン透過性を得ることができる。 The porosity of the porous layer is preferably 20 to 90% by volume, and more preferably 30 to 80% by volume so that sufficient ion permeability can be obtained. The pore size of the pores of the porous layer is preferably 1.0 μm or less, more preferably 0.5 μm or less. By setting the pore diameters to these sizes, the non-aqueous electrolyte secondary battery can obtain sufficient ion permeability.
<多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比>
本発明の一実施形態における多孔質層は、当該多孔質層の表面の、無機フィラーの投影像のアスペクト比が、1.4〜4.0の範囲であり、1.5〜2.3の範囲であることが好ましい。ここで、前記アスペクト比は、走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して、多孔質層の真上、すなわち鉛直上方から、その表面の電子顕微鏡写真であるSEM画像を撮影し、その写真から無機フィラーの投影像を作成し、当該無機フィラーの投影像の長軸の長さ/短軸の長さの比率を算出することによって求められる値である。すなわち、前記アスペクト比とは、多孔質層の表面における無機フィラーを、多孔質層の真上方向から観測した場合に観測される当該無機フィラーの形状を示す。
<Aspect ratio of projected image of inorganic filler on porous layer surface>
In the porous layer in one embodiment of the present invention, the aspect ratio of the projected image of the inorganic filler on the surface of the porous layer is in the range of 1.4 to 4.0, and is 1.5 to 2.3. It is preferably in the range. Here, for the aspect ratio, a scanning electron microscope (SEM) is used to take an SEM image, which is an electron micrograph of the surface, immediately above the porous layer, that is, from above the vertical direction. It is a value obtained by creating a projected image of the filler and calculating the ratio of the major axis length / minor axis length of the projected image of the inorganic filler. That is, the aspect ratio refers to the shape of the inorganic filler observed when the inorganic filler on the surface of the porous layer is observed from directly above the porous layer.
なお、上述の多孔質層表面のSEM画像から作成される無機フィラーの投影像の模式図を図2に示す。 In addition, the schematic diagram of the projected image of the inorganic filler created from the SEM image of the above-mentioned porous layer surface is shown in FIG.
前記アスペクト比の具体的な測定法としては、例えば、以下の(1)〜(4)に示す工程からなる方法が挙げられる。なお、多孔質層の「表面」とは、多孔質層の真上からSEMによって観察可能な多孔質層の面をいう。
(1)多孔質層を基材上に積層させてなる積層体において、当該積層体の多孔質側の真上から日本電子製 電界放出形走査電子顕微鏡JSM−7600Fを用いて加速電圧5kVでSEM表面観察(反射電子像)を行い、SEM画像を得る工程。
(2)工程(1)にて得られたSEM画像上にOHPフィルムを載せ、当該SEM画像に写っている無機フィラーの粒子の輪郭に沿って敷き写した投影像を作成し、該投影像をデジタルスチルカメラにより撮影する工程。
(3)工程(2)にて得られた写真のデータをコンピュータに取り込み、アメリカ国立衛生研究所(NIH:National Institues of Health)が発行する画像解析のフリーソフトIMAGEJを用いて、前記フィラー粒子100個の各々のアスペクト比を算出する工程。なお、ここで前記フィラー粒子を1粒子ずつ楕円形に近似させ、長軸径と短軸径を算出し、長軸径を短軸径で除した値をアスペクト比とする。
(4)工程(3)にて得られたそれぞれの粒子の投影像のアスペクト比の平均値を算出し、その値を多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比とする工程。
As a specific measuring method of the aspect ratio, for example, a method including the following steps (1) to (4) can be mentioned. The “surface” of the porous layer means the surface of the porous layer that can be observed by SEM from directly above the porous layer.
(1) In a laminate obtained by laminating a porous layer on a substrate, an SEM at an accelerating voltage of 5 kV using a field emission scanning electron microscope JSM-7600F manufactured by JEOL Ltd. from directly above the porous side of the laminate. A step of observing the surface (reflected electron image) to obtain an SEM image.
(2) An OHP film is placed on the SEM image obtained in the step (1), a projection image laid along the contour of the particles of the inorganic filler shown in the SEM image is created, and the projection image is obtained. The process of shooting with a digital still camera.
(3) The photographic data obtained in the step (2) is loaded into a computer, and the filler particles 100 are filled with the image analysis free software IMAGEJ issued by the National Institutes of Health (NIH). Calculating the aspect ratio of each of the pieces. Here, each of the filler particles is approximated to an ellipse one by one, the major axis diameter and the minor axis diameter are calculated, and the value obtained by dividing the major axis diameter by the minor axis diameter is defined as an aspect ratio.
(4) A step of calculating the average value of the aspect ratios of the projected images of the respective particles obtained in the step (3), and using that value as the aspect ratio of the projected image of the inorganic filler on the surface of the porous layer.
前記多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比は、多孔質層、特にその表面における無機フィラーの分布の均一性を示す指標である。前記アスペクト比が1に近いということは、多孔質層表面の構成材の形状ならびに分布が均一であり、密に充填されやすい。一方、前記アスペクト比が大きいことは、多孔質層の表面構造における構成成分の配置が不均一になり、結果として、多孔質層表面開口部の形状並びに分布の均一性が低下することを示す。 The aspect ratio of the projected image of the inorganic filler on the surface of the porous layer is an index showing the uniformity of the distribution of the inorganic filler on the porous layer, especially on the surface thereof. When the aspect ratio is close to 1, the shape and distribution of the constituent material on the surface of the porous layer are uniform, and it is easy to be densely packed. On the other hand, when the aspect ratio is large, the arrangement of the constituent components in the surface structure of the porous layer becomes non-uniform, and as a result, the uniformity of the shape and distribution of the openings of the surface of the porous layer deteriorates.
前記アスペクト比が4.0より大きい場合には、多孔質層、特にその表面開口部の形状並びに分布の均一性が、過度に低下するため、前記多孔質層を組み込んだ非水電解液二次電池において、電池作動時の多孔質層の電解液受入能力が低下する箇所が生じ、その結果、当該非水電解液二次電池のレート特性が低下すると考えられる。一方、前記アスペクト比が1.4未満である場合には、多孔質層、特にその表面の無機フィラーの分布が、過度に均一化された構造となり、結果として多孔質層の表面開口部面積が小さくなるため、前記多孔質層を組み込んだ非水電解液二次電池において、電池作動時の多孔質層の電解液受入能力が低下し、その結果、当該非水電解液二次電池の電池レート特性が低下すると考えられる。 If the aspect ratio is greater than 4.0, the uniformity of the shape and distribution of the porous layer, especially the surface openings thereof, is excessively reduced, so that a non-aqueous electrolyte secondary electrode incorporating the porous layer is used. It is considered that in the battery, a portion where the capacity of the porous layer to receive the electrolyte solution during the operation of the battery is reduced, and as a result, the rate characteristic of the non-aqueous electrolyte secondary battery is reduced. On the other hand, when the aspect ratio is less than 1.4, the porous layer, in particular, the distribution of the inorganic filler on the surface thereof has an excessively uniform structure, and as a result, the surface opening area of the porous layer is small. In the non-aqueous electrolyte secondary battery incorporating the porous layer, the electrolyte receiving capacity of the porous layer during the operation of the battery decreases, and as a result, the battery rate of the non-aqueous electrolyte secondary battery decreases. It is considered that the characteristics are degraded.
<多孔質層の配向度>
本発明の一実施形態における多孔質層は、広角X線回折法により測定した、当該多孔質層における互いに直交する任意の回折面(hkl)及び(abc)のピーク強度であるI(hkl)及びI(abc)が下式(1)を満たし、かつ、下式(2)で算出されるピーク強度比の最大値の範囲が、1.5〜300の範囲であることが好ましく、1.5〜250の範囲であることがより好ましい。
I(hkl) > I(abc)・・・(1)、
I(hkl) / I(abc)・・・(2)。
<Orientation of porous layer>
The porous layer in one embodiment of the present invention has peak intensity I (hkl) of arbitrary diffraction planes (hkl) and (abc) orthogonal to each other in the porous layer measured by a wide-angle X-ray diffraction method, and It is preferable that I (abc) satisfies the following formula (1), and that the range of the maximum value of the peak intensity ratio calculated by the following formula (2) is in the range of 1.5 to 300. It is more preferably in the range of 250.
I (hkl) > I (abc) ... (1),
I (hkl) / I (abc) (2).
以下、本明細書において、前記式(2)で算出されるピーク強度比の最大値を、「多孔質層の配向度」とも称する。 Hereinafter, in the present specification, the maximum value of the peak intensity ratio calculated by the formula (2) is also referred to as “the degree of orientation of the porous layer”.
前記ピーク強度I(hkl)及びI(abc)、並びに、ピーク強度比I(hkl)/I(abc)を測定する方法は、特に限定されないが、例えば、以下の(1)〜(3)に示す工程からなる方法を挙げることができる。
(1)多孔質層を基材上に積層させてなる積層体(積層多孔質フィルム)を2cm角に切り取り、測定用サンプルを作製する工程。
(2)工程(1)にて得られた測定用サンプルを、当該サンプルにおける多孔質層側を測定面として、Al製ホルダーに取り付け広角X線回折法(2θ―θスキャン法)でX線プロファイルを測定する工程。なお、前記X線プロファイルを測定する装置及び測定条件は、特に限定されないが、例えば、装置として理学電機社製RU−200R(回転対陰極型)を使用し、X線源にCuKα線を用い、出力は50KV-200mA、スキャン速度2°/minにて測定する方法が挙げられる。
(3)工程(2)にて得られるX線プロファイルに基づき、多孔質層の広角X線回折測定における、互いに直交する任意の回折面(hkl)及び(abc)のピーク強度I(hkl)及びI(abc)が前記式(1)を満たす場合に、前記式(2)で算出されるピーク強度比を算出し、そのピーク強度比の最大値、すなわち多孔質層の配向度を算出する工程。
The method for measuring the peak intensities I (hkl) and I (abc) and the peak intensity ratio I (hkl) / I (abc) is not particularly limited, but for example, the following (1) to (3) are used. A method comprising the steps shown can be mentioned.
(1) A step of preparing a measurement sample by cutting a 2 cm square laminate (laminated porous film) obtained by laminating a porous layer on a substrate.
(2) The measurement sample obtained in step (1) was attached to an Al holder with the porous layer side of the sample as the measurement surface, and an X-ray profile was obtained by a wide-angle X-ray diffraction method (2θ-θ scan method). Measuring step. The device for measuring the X-ray profile and the measurement conditions are not particularly limited, but for example, RU-200R (rotating anticathode type) manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd. is used as the device, and CuKα rays are used as the X-ray source. The output may be measured at 50 KV-200 mA and a scanning speed of 2 ° / min.
(3) Based on the X-ray profile obtained in the step (2), peak intensity I (hkl) of arbitrary diffractive surfaces (hkl) and (abc) orthogonal to each other in wide-angle X-ray diffraction measurement of the porous layer. A step of calculating the peak intensity ratio calculated by the equation (2) when I (abc) satisfies the equation (1), and calculating the maximum value of the peak intensity ratio, that is, the degree of orientation of the porous layer. ..
なお、多孔質層の配向度の算出において、互いに直交する回折面を用いることにより、基材面に対して水平方向の向きと、法線方向の向きとの両方が決定されることが重要である。 In the calculation of the degree of orientation of the porous layer, it is important to determine both the orientation in the horizontal direction and the orientation in the normal direction with respect to the substrate surface by using the diffractive surfaces orthogonal to each other. is there.
前記式(2)にて示されるピーク強度比の最大値は、多孔質層内部の配向度を示す指標である。前記式(2)にて示されるピーク強度比が小さいことは、多孔質層の内部構造における配向度が低いことを示し、前記式(2)にて示されるピーク強度比が大きいことは、多孔質層の内部構造における配向度が高いことを示す。 The maximum value of the peak intensity ratio shown by the formula (2) is an index showing the degree of orientation inside the porous layer. A small peak intensity ratio represented by the formula (2) means that the degree of orientation in the internal structure of the porous layer is low, and a large peak intensity ratio represented by the formula (2) means that It shows that the internal structure of the texture layer has a high degree of orientation.
前記式(2)にて示されるピーク強度比の最大値が300より大きい場合には、多孔質層内部構造の異方性が過度に高い構造となり、多孔質層内部のイオン透過流路長が長くなるため、その結果、前記多孔質層を組み込んだ非水電解液二次電池において、多孔質層のイオン透過抵抗が増加し、当該非水電解液二次電池の電池レート特性が低下すると考えられる。 When the maximum value of the peak intensity ratio represented by the formula (2) is larger than 300, the anisotropy of the internal structure of the porous layer becomes excessively high, and the ion permeation flow channel length inside the porous layer is increased. Therefore, as a result, in the non-aqueous electrolyte secondary battery incorporating the porous layer, the ion permeation resistance of the porous layer is increased, and the battery rate characteristic of the non-aqueous electrolyte secondary battery is considered to deteriorate. Be done.
一方、前記式(2)にて示されるピーク強度比の最大値が1.5未満である場合には、1.5以上のピーク強度比を有する多孔質層を用いたケースに比べて、前記多孔質層を組み込んだ非水電解液二次電池において、電極から供給されるイオンを高速で透過させる為、電極からのイオン供給が律速となり(つまり、電極表面でイオンが枯渇する)、電池作動電流値条件である限界電流が小さくなるため、結果として、当該非水電解液二次電池の電池レート特性が低下すると考えられる。 On the other hand, when the maximum value of the peak intensity ratio represented by the above formula (2) is less than 1.5, compared to the case where the porous layer having the peak intensity ratio of 1.5 or more is used, In a non-aqueous electrolyte secondary battery incorporating a porous layer, the ions supplied from the electrodes permeate at high speed, so the ion supply from the electrodes is rate-determining (that is, the ions are depleted on the electrode surface), and the battery operates. Since the limiting current, which is a current value condition, becomes small, it is considered that the battery rate characteristic of the non-aqueous electrolyte secondary battery is deteriorated as a result.
<多孔質層の製造方法>
本発明の一実施形態における多孔質層の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、基材上に、以下に示す工程(1)〜(3)の何れかの1つの工程を用いて、前記無機フィラーと、前記樹脂とを含む多孔質層を形成する方法を挙げることができる。以下に示す工程(2)及び工程(3)の場合においては、前記樹脂を析出させた後にさらに乾燥させ、溶媒を除去することによって、製造され得る。工程(1)〜(3)における塗工液は、前記無機フィラーが分散しており、かつ、前記樹脂が溶解している状態であってもよい。なお、前記溶媒は、樹脂を溶解させる溶媒であるとともに、樹脂又は無機フィラーを分散させる分散媒であるとも言える。
<Method for producing porous layer>
The method for producing the porous layer according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, but, for example, one of the following steps (1) to (3) is used on the substrate, A method of forming a porous layer containing the inorganic filler and the resin can be mentioned. In the case of the step (2) and the step (3) shown below, the resin can be produced by precipitating the resin and then drying the resin to remove the solvent. The coating liquid in steps (1) to (3) may be in a state in which the inorganic filler is dispersed and the resin is dissolved. The solvent can be said to be a solvent for dissolving the resin and a dispersion medium for dispersing the resin or the inorganic filler.
(1)前記無機フィラー及び前記樹脂を含む塗工液を、基材上に塗工し、前記塗工液中の溶媒を乾燥除去することによって多孔質層を形成させる工程。 (1) A step of forming a porous layer by applying a coating liquid containing the inorganic filler and the resin onto a substrate and drying and removing the solvent in the coating liquid.
(2)前記無機フィラー及び前記樹脂を含む塗工液を、前記基材の表面に塗工した後、その基材を前記樹脂に対して貧溶媒である、析出溶媒に浸漬することによって、前記樹脂を析出させ、多孔質層を形成する工程。 (2) After applying a coating liquid containing the inorganic filler and the resin to the surface of the base material, the base material is immersed in a deposition solvent that is a poor solvent for the resin, A step of depositing a resin to form a porous layer.
(3)前記無機フィラー及び前記樹脂を含む塗工液を、前記基材の表面に塗工した後、低沸点有機酸を用いて、前記塗工液の液性を酸性にすることによって、前記樹脂を析出させ、多孔質層を形成する工程。 (3) After coating the coating liquid containing the inorganic filler and the resin on the surface of the base material, the liquid property of the coating liquid is made acidic by using a low-boiling organic acid. A step of depositing a resin to form a porous layer.
前記基材には、後述するポリオレフィン多孔質フィルムの他に、その他のフィルム、正極板及び負極板などを用いることができる。 As the base material, other than the polyolefin porous film described later, other films, a positive electrode plate, a negative electrode plate, and the like can be used.
前記溶媒は基材に悪影響を及ぼさず、前記樹脂を均一かつ安定に溶解し、前記無機フィラーを均一かつ安定に分散させる溶媒であることが好ましい。前記溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトン及び水等が挙げられる。 It is preferable that the solvent does not adversely affect the base material, dissolves the resin uniformly and stably, and uniformly and stably disperses the inorganic filler. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, acetone and water.
前記析出溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコール又はt−ブチルアルコールを用いることが好ましい。 As the deposition solvent, for example, isopropyl alcohol or t-butyl alcohol is preferably used.
前記工程(3)において、低沸点有機酸としては、例えば、パラトルエンスルホン酸、酢酸等を使用することができる。 In the step (3), as the low boiling point organic acid, for example, paratoluenesulfonic acid, acetic acid or the like can be used.
また、本発明の一実施形態における多孔質層の配向性、すなわち、「多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比」及び「多孔質層の配向度」を制御する方法として、以下に示すように、多孔質層の製造に使用する、前記無機フィラー及び前記樹脂を含む塗工液の固形分濃度、並びに、前記塗工液を基材上に塗工する際の塗工せん断速度を調節することを挙げることができる。 In addition, as a method for controlling the orientation of the porous layer in one embodiment of the present invention, that is, "the aspect ratio of the projected image of the inorganic filler on the surface of the porous layer" and "the orientation degree of the porous layer", As shown, used in the production of the porous layer, the solid content concentration of the coating liquid containing the inorganic filler and the resin, and the coating shear rate when coating the coating liquid on the substrate The adjustment can be mentioned.
前記塗工液の好適な固形分濃度は、フィラーの種類などによって変化し得るが、一般には、20重量%より大きく40重量%以下であることが好ましい。前記固形分濃度が上述の範囲であることは、前記塗工液の粘度を適切に保ち、その結果、「多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比」及び「多孔質層の配向度」を上述の好適な範囲に制御することができるため好ましい。 The suitable solid content concentration of the coating liquid may vary depending on the kind of the filler and the like, but it is generally preferably more than 20% by weight and 40% by weight or less. That the solid content concentration is within the above range, the viscosity of the coating liquid is appropriately maintained, and as a result, the "aspect ratio of the projected image of the inorganic filler on the surface of the porous layer" and the "orientation degree of the porous layer". Is preferable because it can be controlled within the above-mentioned preferable range.
前記塗工液を基材上に塗工する際の塗工せん断速度は、フィラーの種類などによって変化し得るが、一般には、2(1/s)以上であることが好ましく、4(1/s)〜50(1/s)であることがより好ましい。 The coating shear rate at the time of applying the coating liquid on the substrate may vary depending on the type of filler, etc., but generally it is preferably 2 (1 / s) or more and 4 (1 / s). s) to 50 (1 / s) is more preferable.
ここで、例えば、前記無機フィラーとして、ピーナッツ状及び/又はテトラポット状のように球状や柱状の単一粒子が熱融着した形状、球形状、楕円形状、板状、棒状、又は、不定形状の形状を有する無機フィラーを用いた場合、前記塗工せん断速度を大きくすると、高せん断力が無機フィラーにかかるため、異方性が高くなる傾向がある。一方、前記塗工せん断速度を小さくするとせん断力が無機フィラーにかからないため、等方的に配向する傾向がある。 Here, for example, as the inorganic filler, spherical or columnar single particles such as peanut-like and / or tetrapot-like particles are heat-sealed, spherical, elliptical, plate-like, rod-like, or irregular shape. When an inorganic filler having the above-mentioned shape is used, if the coating shear rate is increased, a high shearing force is applied to the inorganic filler, so that the anisotropy tends to increase. On the other hand, when the coating shear rate is reduced, the shearing force is not applied to the inorganic filler, so that the inorganic filler tends to be oriented isotropically.
一方、前記無機フィラーが繊維径の長いワラストナイトのような長繊維径無機フィラーである場合には、前記塗工せん断速度を大きくすると、長繊維どうしが絡みあう、あるいはドクターブレードの刃に長繊維がひっかかるためばらばらの配向になり、異方性が低くなる傾向がある。一方、前記塗工せん断速度を小さくすると、長繊維が互い及びドクターブレードの刃にひっかからないので、配向しやすくなり、異方性は高くなる傾向がある。 On the other hand, when the inorganic filler is a long fiber diameter inorganic filler such as long wollastonite having a large fiber diameter, when the coating shear rate is increased, the long fibers are entangled with each other, or the length of the doctor blade is long. Since the fibers are caught, the fibers tend to be in a random orientation, and the anisotropy tends to decrease. On the other hand, when the coating shear rate is decreased, the long fibers do not get caught on each other and the blade of the doctor blade, so that they tend to be oriented and the anisotropy tends to increase.
[正極板、負極板]
本発明の一実施形態における正極板は、測定面積900mm2当たりの静電容量が、1nF以上、1000nF以下であり、負極板は、測定面積900mm2当たりの静電容量が、4nF以上、8500nF以下である。
[Positive plate, negative plate]
The positive electrode plate in an embodiment of the present invention, the capacitance of the measurement area 900 mm 2 per are, 1nF or more, or less 1000 nF, negative plates, the capacitance of the measurement area 900 mm 2 per are, 4nF above, 8500NF less Is.
<静電容量>
本明細書において、「測定面積」とは後述する静電容量の測定方法において、LCRメーターの測定用電極(上部(主)電極、プローブ電極)における、測定対象(正極板又は負極板)と接している箇所の面積を意味する。従って、測定面積Xmm2当たりの静電容量の値とは、LCRメーターにおいて、測定対象と測定用電極とを、両者が重なっている箇所の当該測定用電極の面積がXmm2となるように、接触させて静電容量を測定した場合の測定値を意味する。
<Capacitance>
In the present specification, the “measurement area” is in contact with the measurement target (positive electrode plate or negative electrode plate) in the measurement electrode (upper (main) electrode, probe electrode) of the LCR meter in the capacitance measuring method described later. It means the area of the part. Therefore, the value of the capacitance per measurement area Xmm 2 means that the area of the measurement electrode in the LCR meter where the measurement object and the measurement electrode overlap is Xmm 2 . It means a measured value when the capacitance is measured by contacting.
本発明において、正極板の静電容量は、後述する電極板の静電容量の測定方法において、正極板の正極活物質層側の面に測定用電極(プローブ電極)を接触させて測定する値であり、主に正極板の正極活物質層の分極状態を表す。 In the present invention, the capacitance of the positive electrode plate is a value measured by bringing a measurement electrode (probe electrode) into contact with the positive electrode active material layer side surface of the positive electrode plate in the method for measuring the capacitance of the electrode plate described later. And mainly represents the polarization state of the positive electrode active material layer of the positive electrode plate.
また、本発明において、負極板の静電容量は、後述する電極板の静電容量の測定方法において、負極板の負極活物質層側の面に測定用電極を接触させて測定する値であり、主に負極板の負極活物質層の分極状態を表す。 Further, in the present invention, the capacitance of the negative electrode plate is a value measured by bringing a measurement electrode into contact with the negative electrode active material layer side surface of the negative electrode plate in the method for measuring the capacitance of the electrode plate described later. , Mainly represents the polarization state of the negative electrode active material layer of the negative electrode plate.
非水電解液二次電池においては、放電時、負極板から電荷担体としてのイオンが、放出される。当該イオンは、非水電解液二次電池用セパレータを通過し、その後、正極板に取り込まれる。このとき、前記イオンは、負極板中及び負極板の表面で電解液溶媒によって溶媒和され、正極板中及び正極板の表面で脱溶媒和される。なお、前記イオンは、例えば非水電解液二次電池がリチウムイオン二次電池である場合は、Li+である。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery, ions as charge carriers are released from the negative electrode plate during discharge. The ions pass through the separator for non-aqueous electrolyte secondary battery, and are then taken into the positive electrode plate. At this time, the ions are solvated by the electrolyte solvent in the negative electrode plate and the surface of the negative electrode plate, and desolvated in the positive electrode plate and the surface of the positive electrode plate. The ions are Li + when the non-aqueous electrolyte secondary battery is a lithium ion secondary battery, for example.
そのため、上述のイオンの溶媒和の程度は、負極板の負極活物質層の分極状態に影響され、また、上述のイオンの脱溶媒和の程度は、正極板の正極活物質層の分極状態に影響される。 Therefore, the degree of solvation of the above ions is influenced by the polarization state of the negative electrode active material layer of the negative electrode plate, and the degree of desolvation of the above ions is determined by the polarization state of the positive electrode active material layer of the positive electrode plate. To be affected.
従って、負極板および正極板の静電容量を好適な範囲に制御すること、すなわち、負極活物質層および正極活物質層の分極状態を好適な状態に調整することによって、上述の溶媒和及び脱溶媒和を適度に促進させることができる。これにより、電荷担体としてのイオンの透過性を向上させることができるとともに、とりわけ時間率が10C以上の大電流の放電電流を印加した場合において、非水電解液二次電池の放電出力特性を向上させることができる。上述の観点から、本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池における負極板においては、測定面積900mm2当たりの静電容量が、4nF以上、8500nF以下であり、4nF以上、3000nF以下であることが好ましく、4nF以上、2600nF以下であることがより好ましい。また、前記静電容量の下限値は、100nF以上でもよく、200nF以上でもよく、1000nF以上でもよい。 Therefore, by controlling the electrostatic capacities of the negative electrode plate and the positive electrode plate within a suitable range, that is, by adjusting the polarization state of the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer to a suitable state, the above-mentioned solvation and desolvation can be performed. Solvation can be moderately promoted. As a result, the permeability of ions as charge carriers can be improved, and the discharge output characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be improved especially when a large discharge current with a time rate of 10 C or more is applied. Can be made From the above viewpoint, in the negative electrode plate of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the embodiment of the present invention, the capacitance per measurement area 900 mm 2 is 4 nF or more and 8500 nF or less, and 4 nF or more and 3000 nF or less. Is preferable and 4nF or more and 2600nF or less is more preferable. The lower limit value of the capacitance may be 100 nF or more, 200 nF or more, and 1000 nF or more.
具体的には、前記負極板における、測定面積900mm2当たりの静電容量が4nF未満の場合、当該負極板の分極能が低いため、上述の溶媒和の促進にほとんど寄与しない。それゆえに、当該負極板を組み込んだ非水電解液二次電池において出力特性の向上は起こらない。一方、前記負極板における、測定面積900mm2当たりの静電容量が8500nFより大きい場合、当該負極版の分極能が高くなり過ぎるため、当該負極板の空隙の内壁とイオンとの親和性が高くなり過ぎる。そのため、当該負極板からのイオンの移動(放出)が阻害される。それゆえに、当該負極板を組み込んだ非水電解液二次電池において、その出力特性はかえって低下する。 Specifically, when the capacitance of the negative electrode plate per measured area of 900 mm 2 is less than 4 nF, the polarizability of the negative electrode plate is low, so that it hardly contributes to the promotion of solvation. Therefore, no improvement in output characteristics occurs in the non-aqueous electrolyte secondary battery incorporating the negative electrode plate. On the other hand, when the capacitance per measured area 900 mm 2 in the negative electrode plate is larger than 8500 nF, the polarizability of the negative electrode plate becomes too high, and the affinity between the inner wall of the void of the negative electrode plate and the ions becomes high. Pass. Therefore, the movement (release) of ions from the negative electrode plate is hindered. Therefore, the output characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery incorporating the negative electrode plate are rather deteriorated.
また、上述の観点から、本発明の一実施形態における正極板は、測定面積900mm2当たりの静電容量が、1nF以上、1000nF以下であり、2nF以上、600nF以下であることが好ましく、2nF以上、400nF以下であることがより好ましい。また、前記静電容量の下限値は、3nF以上でもよい。
From the above viewpoint, the positive electrode plate in one embodiment of the present invention has a capacitance per measurement area 900
具体的には、前記正極板において、測定面積900mm2当たりの静電容量が1nF未満である場合、当該正極板の分極能が低いため、前記脱溶媒和にほとんど寄与しない。それゆえに、当該正極板組み込んだ非水電解液二次電池において出力特性の向上は起こらない。一方、前記正極板において、測定面積900mm2当たりの静電容量が1000nFより大きい場合、当該正極板の分極能が高くなり過ぎるため、前記脱溶媒和が過剰に進行する。そのため、正極板内部を移動するための溶媒が脱溶媒和されると共に、正極板内部の空隙内壁と脱溶媒和したイオンとの親和性が高くなり過ぎる。従って、正極板内部におけるイオンの移動が阻害される。それゆえに、当該正極板を組み込んだ非水電解液二次電池において、その出力特性はかえって低下する。 Specifically, in the positive electrode plate, when the capacitance per 900 mm 2 of the measurement area is less than 1 nF, the positive electrode plate has a low polarizability and thus hardly contributes to the desolvation. Therefore, the improvement of the output characteristics does not occur in the non-aqueous electrolyte secondary battery incorporating the positive electrode plate. On the other hand, in the positive electrode plate, when the capacitance per 900 mm 2 of measured area is larger than 1000 nF, the polarizability of the positive electrode plate becomes too high, so that the desolvation proceeds excessively. Therefore, the solvent for moving inside the positive electrode plate is desolvated, and the affinity between the inner wall of the void inside the positive electrode plate and the desolvated ions becomes too high. Therefore, the movement of ions inside the positive electrode plate is hindered. Therefore, the output characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery incorporating the positive electrode plate are rather deteriorated.
<静電容量の制御方法>
正極板及び負極板の前記静電容量は、それぞれ、正極活物質層及び負極活物質層の表面積を調整することによって制御することができる。具体的には、例えば、正極活物質層及び負極活物質層の表面を紙やすり等にて削ることによって、前記表面積を増大させ、これにより、静電容量を増大させることができる。あるいは、正極板及び負極板の前記静電容量は、正極板及び負極板の各々を構成する材料の比誘電率を調整することによって制御することもできる。前記比誘電率は、正極板及び負極板の各々において、空隙の形状、空隙率、及び空隙の分布を変えることにより、調整することができる。また、比誘電率は、正極板及び負極板の各々を構成する材料を調整することによっても調整し得る。
<Control method of capacitance>
The capacitances of the positive electrode plate and the negative electrode plate can be controlled by adjusting the surface areas of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, respectively. Specifically, for example, the surfaces of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are ground with sandpaper or the like to increase the surface area, thereby increasing the capacitance. Alternatively, the electrostatic capacities of the positive electrode plate and the negative electrode plate can be controlled by adjusting the relative permittivity of the material forming each of the positive electrode plate and the negative electrode plate. The relative permittivity can be adjusted by changing the shape of voids, the void ratio, and the distribution of voids in each of the positive electrode plate and the negative electrode plate. The relative permittivity can also be adjusted by adjusting the materials forming each of the positive electrode plate and the negative electrode plate.
<静電容量の測定方法>
本発明の一実施形態における、測定面積900mm2当たりの電極板(正極板又は負極板)の静電容量は、LCRメーターを用いて、CV:0.010V、SPEED:SLOW2、AVG:8、CABLE:1m、OPEN:All,SHORT:All DCBIAS 0.00Vに設定し、周波数:300KHzの条件下で、測定される。
<Method of measuring capacitance>
The capacitance of the electrode plate (positive electrode plate or negative electrode plate) per measurement area 900 mm 2 in one embodiment of the present invention is CV: 0.010V, SPEED: SLOW2, AVG: 8, CABLE using an LCR meter. 1 m, OPEN: All, SHORT: All DCBIAS 0.00V, and the frequency is 300 KHz.
なお、この静電容量の測定においては、非水電解液二次電池に組み込む前の電極板の静電容量を測定している。静電容量は固体絶縁材料(電極板)の形状(表面積)、構成材料、空隙の形状、空隙率、及び空隙の分布等によって決定される、固有の値である。そのため、非水電解液二次電池に組み込んだ後の電極板の静電容量もまた、非水電解液二次電池に組み込み前に測定した静電容量の値と同等の値となる。 In the measurement of the electrostatic capacity, the electrostatic capacity of the electrode plate before being incorporated in the non-aqueous electrolyte secondary battery is measured. The capacitance is a unique value determined by the shape (surface area) of the solid insulating material (electrode plate), the constituent material, the shape of voids, the void ratio, the distribution of voids, and the like. Therefore, the capacitance of the electrode plate after being incorporated in the non-aqueous electrolyte secondary battery is also the same value as the capacitance value measured before being incorporated in the non-aqueous electrolyte secondary battery.
また、非水電解液二次電池に組み込んだ後に充放電の履歴を経た電池から正極板及び負極板を取り出し、当該正極板及び当該負極板の静電容量を測定することもできる。具体的には、例えば、非水電解液二次電池について外装部材から電極積層体(非水電解液二次電池用部材)を取り出した後、これを展開することにより、1枚の電極板(正極板又は負極板)を取り出す。この電極板を、前述の静電容量の測定方法において測定対象とする電極板と同様のサイズに切り出すことにより、試料片を得る。その後、当該試験片をジエチルカーボネート(以下、DECということがある)中にて数回(例えば、3回)洗浄する。上述の洗浄は、DEC中に試験片を加えて洗浄した後、DECを新たなDECに入れ替えて試験片を洗浄する工程を数回(例えば、3回)繰り返すことで、電極板の表面に付着する電解液及び電解液分解生成物、リチウム塩などを除去する工程である。得られた洗浄済みの電極板を十分乾燥させた後に、測定対象電極として用いる。取り出し対象となる電池の外装部材、積層構造の種類を問わない。 It is also possible to take out the positive electrode plate and the negative electrode plate from the battery that has undergone charge / discharge history after being incorporated into the non-aqueous electrolyte secondary battery, and measure the capacitance of the positive electrode plate and the negative electrode plate. Specifically, for example, after taking out the electrode laminate (member for non-aqueous electrolyte secondary battery) from the exterior member of the non-aqueous electrolyte secondary battery, it is expanded to form one electrode plate ( Take out the positive electrode plate or the negative electrode plate). A sample piece is obtained by cutting out this electrode plate into the same size as the electrode plate to be measured in the above-described capacitance measuring method. Then, the test piece is washed several times (for example, three times) in diethyl carbonate (hereinafter sometimes referred to as DEC). The above-mentioned cleaning is performed by adding a test piece to DEC and then cleaning the test piece by replacing the DEC with a new DEC and cleaning the test piece several times (for example, three times) to adhere to the surface of the electrode plate. This is a step of removing the electrolytic solution, the electrolytic solution decomposition product, the lithium salt, and the like. The obtained washed electrode plate is sufficiently dried and then used as an electrode to be measured. There is no limitation on the type of exterior member or laminated structure of the battery to be taken out.
<多孔質層における無機フィラーの配向性と電極板の静電容量>
上述したように、前記多孔質層の表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比が、1.4〜4.0の範囲であって、前記多孔質層を広角X線回折法により測定したときのI(hkl)及びI(abc)が、前記式を満たし、前記式(2)で算出されるピーク強度比の最大値の範囲が、1.5〜300の範囲である場合(条件1)に、前記多孔質層は、電解液を保持しやすい構造をとり、かつ、電荷担体としてのイオンの移動経路が最適化されるためイオンの透過性が促進される。
<Orientation of inorganic filler in porous layer and capacitance of electrode plate>
As described above, the aspect ratio of the projected image of the inorganic filler on the surface of the porous layer is in the range of 1.4 to 4.0, and when the porous layer is measured by the wide-angle X-ray diffraction method. When I (hkl) and I (abc) satisfy the above expression and the range of the maximum value of the peak intensity ratio calculated by the above expression (2) is in the range of 1.5 to 300 (condition 1) The porous layer has a structure that easily retains the electrolytic solution, and the migration path of ions as charge carriers is optimized, so that the permeability of ions is promoted.
また、正極板の測定面積900mm2当たりの静電容量が、1nF以上、1000nF以下であり、負極板の測定面積900mm2当たりの静電容量が、4nF以上、8500nF以下である場合(条件2)に、電極活物質層の分極が適度になることにより、電荷担体であるイオンの脱溶媒和・溶媒和を促進し、当該イオンの透過性が向上する。 Moreover, when the capacitance per 900 mm 2 of the measurement area of the positive electrode plate is 1 nF or more and 1000 nF or less and the capacitance per 900 mm 2 of the measurement area of the negative electrode plate is 4 nF or more and 8500 nF or less (condition 2). In addition, since the polarization of the electrode active material layer becomes appropriate, desolvation / solvation of ions as charge carriers is promoted, and the permeability of the ions is improved.
多孔質層における無機フィラーの配向度が前記の条件1を満たし、かつ、電極板が前記の条件2を満たす場合、多孔質層の細孔が適度な緻密構造をとり、電荷担体としてのイオンの透過性と電解液の受け入れ性を両立し、かつ電極活物質層の分極が適度である。それゆえ、電荷担体としてのイオンの溶媒和・脱溶媒和もスムーズに進行する。その結果、ハイレート放電による電極面方向の容量不均一化が抑制、すなわち、電荷担体としてのイオンの濃度ムラが解消される。これにより、再充電時の面方向不均一化の是正(再均一化)が可能となる。その結果、電池のハイレート放電後の充電容量を向上させることができると考えられる。
When the degree of orientation of the inorganic filler in the porous layer satisfies the
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池の、ハイレート放電(10C放電)後の1C充電時の充電容量は、14.5mAh以上であることが好ましく、15mAh以上であることがより好ましい。 The charge capacity of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to one embodiment of the present invention at 1 C charge after high rate discharge (10 C discharge) is preferably 14.5 mAh or more, and more preferably 15 mAh or more. preferable.
なお、ハイレート放電(10C放電)後の1C充電時の充電容量は、実施例に記載の測定方法により測定される値である。 The charge capacity during 1C charging after high-rate discharge (10C discharge) is a value measured by the measuring method described in the examples.
<正極板>
本発明の一実施形態における正極板は、測定面積900mm2当たりの静電容量が、上述の範囲であれば特に限定されない。例えば、正極活物質層として、正極活物質、導電剤及び結着剤を含む正極合剤を正極集電体上に担持したシート状の正極板が用いられる。なお、正極板は、正極集電体の両面上に正極合剤を担持してもよく、正極集電体の片面上に正極合剤を担持してもよい。
<Positive plate>
The positive electrode plate in one embodiment of the present invention is not particularly limited as long as the capacitance per measurement area 900 mm 2 is within the above range. For example, as the positive electrode active material layer, a sheet-shaped positive electrode plate in which a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive agent and a binder is carried on a positive electrode current collector is used. The positive electrode plate may carry the positive electrode mixture on both surfaces of the positive electrode current collector, or may carry the positive electrode mixture on one surface of the positive electrode current collector.
前記正極活物質としては、例えば、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料が挙げられる。当該材料としては、遷移金属酸化物が好ましい。遷移金属酸化物として、具体的には、例えば、V、Mn、Fe、Co及びNi等の遷移金属、及び/又は、当該遷移金属の酸化物を少なくとも1種類含んでいるリチウム複合酸化物が挙げられる。 Examples of the positive electrode active material include materials that can be doped with lithium ions and dedoped. A transition metal oxide is preferable as the material. Specific examples of the transition metal oxide include transition metals such as V, Mn, Fe, Co, and Ni, and / or lithium composite oxides containing at least one oxide of the transition metal. Be done.
前記導電剤としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成体等の炭素質材料等が挙げられる。前記導電剤は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the conductive agent include natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers, and carbonaceous materials such as organic polymer compound fired bodies. The conductive agent may be used alone or in combination of two or more kinds.
前記結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンの共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレンの共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレンの共重合体、熱可塑性ポリイミド、ポリエチレン及びポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、アクリル樹脂、並びに、スチレンブタジエンゴムが挙げられる。なお、結着剤は、増粘剤としての機能も有している。 Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride copolymer, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer. , Ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, thermoplastic polyimide, thermoplastic resin such as polyethylene and polypropylene , Acrylic resin, and styrene-butadiene rubber. The binder also has a function as a thickener.
前記正極集電体としては、例えば、Al、Ni、ステンレス等の導電体が挙げられる。なかでも、薄膜に加工し易く、安価であることから、Alがより好ましい。 Examples of the positive electrode current collector include conductors such as Al, Ni, and stainless steel. Among them, Al is more preferable because it is easily processed into a thin film and is inexpensive.
シート状の正極板の製造方法としては、例えば、正極活物質、導電剤及び結着剤を正極集電体上で加圧成型する方法;適当な有機溶剤を用いて正極活物質、導電剤及び結着剤をペースト状にした後、当該ペーストを正極集電体に塗工し、次いで、乾燥した後に加圧することにより、正極集電体に固着する方法;等が挙げられる。 Examples of the method for producing a sheet-shaped positive electrode plate include a method in which a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are pressure-molded on a positive electrode current collector; a positive electrode active material, a conductive agent, and A method of fixing the binder to the positive electrode current collector by applying the paste to the positive electrode current collector, applying the paste to the positive electrode current collector, and then drying and pressing the paste, and the like.
<負極板>
本発明の一実施形態における負極板は、測定面積900mm2当たりの静電容量が、上述の範囲であれば特に限定されない。例えば、負極活物質層として、負極活物質、導電剤及び結着剤を含む負極合剤を負極集電体上に担持したシート状の負極板が用いられる。なお、負極板は、負極集電体の両面上に負極合剤を担持してもよく、負極集電体の片面上に負極合剤を担持してもよい。
<Negative electrode plate>
The negative electrode plate in one embodiment of the present invention is not particularly limited as long as the capacitance per measurement area 900 mm 2 is within the above range. For example, as the negative electrode active material layer, a sheet-shaped negative electrode plate in which a negative electrode mixture containing a negative electrode active material, a conductive agent and a binder is carried on a negative electrode current collector is used. The negative electrode plate may carry the negative electrode mixture on both surfaces of the negative electrode current collector, or may carry the negative electrode mixture on one surface of the negative electrode current collector.
前記導電剤及び前記結着剤としては、正極活物質層に含まれる導電剤及び結着剤として記載したものを使用することができる。 As the conductive agent and the binder, those described as the conductive agent and the binder contained in the positive electrode active material layer can be used.
前記負極活物質としては、例えば、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料、リチウム金属又はリチウム合金等が挙げられる。当該材料としては、具体的には、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成体等の炭素質材料;正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープ・脱ドープを行う酸化物、硫化物等のカルコゲン化合物;が挙げられる。前記負極活物質のうち、電位平坦性が高く、また平均放電電位が低いために正極と組み合わせた場合に大きなエネルギー密度が得られることから、黒鉛を含むものが好ましく、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料を主成分とする炭素質材料がより好ましい。さらに、前記負極活物質は、黒鉛を主成分とし、加えてシリコンを含むものであってもよい。 Examples of the negative electrode active material include materials that can be doped / dedoped with lithium ions, lithium metal, lithium alloys, and the like. Specific examples of the material include carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers, and organic polymer compound calcined materials; at a potential lower than that of the positive electrode. Examples thereof include chalcogen compounds such as oxides and sulfides, which are doped and dedoped with lithium ions. Among the negative electrode active materials, the potential flatness is high, and since a large energy density can be obtained when combined with the positive electrode because the average discharge potential is low, those containing graphite are preferable, such as natural graphite and artificial graphite. A carbonaceous material containing a graphite material as a main component is more preferable. Further, the negative electrode active material may contain graphite as a main component and additionally contain silicon.
前記負極集電体としては、例えば、Cu、Ni、ステンレス等が挙げられ、特にリチウムイオン二次電池においてはリチウムと合金を作り難く、かつ薄膜に加工し易いことから、Cuがより好ましい。 Examples of the negative electrode current collector include Cu, Ni, and stainless steel. Particularly, in a lithium ion secondary battery, Cu is more preferable because it is difficult to form an alloy with lithium and is easily processed into a thin film.
シート状の負極板の製造方法としては、例えば、負極活物質を負極集電体上で加圧成型する方法;適当な有機溶剤を用いて負極活物質をペースト状にした後、当該ペーストを負極集電体に塗工し、次いで、乾燥した後に加圧することにより、負極集電体に固着する方法;等が挙げられる。前記ペーストには、好ましくは前記導電剤及び前記結着剤が含まれる。 Examples of the method for producing the sheet-shaped negative electrode plate include, for example, a method in which the negative electrode active material is pressure-molded on a negative electrode current collector; the negative electrode active material is made into a paste using an appropriate organic solvent, and then the paste is used as a negative electrode. A method of coating the current collector, then drying and then applying pressure to fix the current collector to the negative electrode current collector, and the like. The paste preferably contains the conductive agent and the binder.
[ポリオレフィン多孔質フィルム]
本発明の一実施形態における非水電解液二次電池は、ポリオレフィン多孔質フィルムを備えていてもよい。以下では、ポリオレフィン多孔質フィルムを単に「多孔質フィルム」と称することがある。前記多孔質フィルムは、ポリオレフィン系樹脂を主成分とし、その内部に連結した細孔を多数有しており、一方の面から他方の面に気体および液体を通過させることが可能となっている。前記多孔質フィルムは、単独で非水電解液二次電池用セパレータとなり得る。また、上述の多孔質層が積層された非水電解液二次電池用積層セパレータの基材ともなり得る。
[Polyolefin porous film]
The non-aqueous electrolyte secondary battery in one embodiment of the present invention may include a polyolefin porous film. Below, a polyolefin porous film may only be called a "porous film." The porous film contains a polyolefin-based resin as a main component and has a large number of pores connected to the inside thereof, so that a gas and a liquid can pass from one surface to the other surface. The porous film alone can serve as a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery. It can also be a base material of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which the above-mentioned porous layer is laminated.
前記ポリオレフィン多孔質フィルムの少なくとも一方の面上に、前記多孔質層が積層されてなる積層体を、本明細書において、「非水電解液二次電池用積層セパレータ」または「積層セパレータ」とも称する。また、本発明の一実施形態における非水電解液二次電池用セパレータは、ポリオレフィン多孔質フィルムの他に、接着層、耐熱層、保護層等のその他の層をさらに備えていてもよい。 On at least one surface of the polyolefin porous film, a laminate in which the porous layer is laminated, in the present specification, also referred to as "non-aqueous electrolyte secondary battery laminated separator" or "laminated separator" .. Further, the separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in one embodiment of the present invention may further include other layers such as an adhesive layer, a heat resistant layer, and a protective layer, in addition to the polyolefin porous film.
多孔質フィルムに占めるポリオレフィンの割合は、多孔質フィルム全体の50体積%以上であり、90体積%以上であることがより好ましく、95体積%以上であることがさらに好ましい。また、前記ポリオレフィンには、重量平均分子量が5×105〜15×106の高分子量成分が含まれていることがより好ましい。特に、ポリオレフィンに重量平均分子量が100万以上の高分子量成分が含まれていると、非水電解液二次電池用セパレータの強度が向上するのでより好ましい。 The proportion of polyolefin in the porous film is 50% by volume or more of the entire porous film, more preferably 90% by volume or more, and further preferably 95% by volume or more. Further, it is more preferable that the polyolefin contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 5 × 10 5 to 15 × 10 6 . In particular, when the polyolefin contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more, the strength of the separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery is improved, which is more preferable.
熱可塑性樹脂である前記ポリオレフィンとしては、具体的には、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテンおよび1−ヘキセン等の単量体を重合してなる、単独重合体または共重合体が挙げられる。前記単独重合体としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンを挙げることができる。また、前記共重合体としては、例えばエチレン−プロピレン共重合体を挙げることができる。 Specific examples of the polyolefin that is a thermoplastic resin include homopolymers obtained by polymerizing monomers such as ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene and 1-hexene. Alternatively, a copolymer may be used. Examples of the homopolymer include polyethylene, polypropylene and polybutene. Moreover, as said copolymer, an ethylene-propylene copolymer can be mentioned, for example.
このうち、過大電流が流れることをより低温で阻止することができるため、ポリエチレンがより好ましい。なお、この過大電流が流れることを阻止することをシャットダウンともいう。前記ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレン(エチレン−α−オレフィン共重合体)、重量平均分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレン等が挙げられる。このうち、重量平均分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレンがさらに好ましい。 Of these, polyethylene is more preferable because it can prevent an excessive current from flowing at a lower temperature. Note that blocking the flow of this excessive current is also referred to as shutdown. Examples of the polyethylene include low density polyethylene, high density polyethylene, linear polyethylene (ethylene-α-olefin copolymer), and ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more. Among these, ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more is more preferable.
多孔質フィルムの膜厚は、4〜40μmであることが好ましく、5〜30μmであることがより好ましく、6〜15μmであることがさらに好ましい。 The thickness of the porous film is preferably 4 to 40 μm, more preferably 5 to 30 μm, and further preferably 6 to 15 μm.
多孔質フィルムの単位面積当たりの目付は、強度、膜厚、重量およびハンドリング性を考慮して適宜決定することができる。ただし、非水電解液二次電池の重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を高くすることができるように、前記目付は、4〜20g/m2であることが好ましく、4〜12g/m2であることがより好ましく、5〜10g/m2であることがさらに好ましい。 The basis weight per unit area of the porous film can be appropriately determined in consideration of strength, film thickness, weight and handleability. However, to be able to increase the weight energy density and volume energy density of the nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein the basis weight is preferably 4~20g / m 2, is 4~12g / m 2 More preferably, it is more preferably 5 to 10 g / m 2 .
多孔質フィルムの透気度は、ガーレ値で30〜500sec/100mLであることが好ましく、50〜300sec/100mLであることがより好ましい。多孔質フィルムが前記透気度を有することにより、充分なイオン透過性を得ることができる。多孔質フィルムに上述の多孔質層を積層させた非水電解液二次電池用積層セパレータの透気度は、ガーレ値で30〜1000sec/100mLであることが好ましく、50〜800sec/100mLであることがより好ましい。非水電解液二次電池用積層セパレータは、前記透気度を有することにより、非水電解液二次電池において、充分なイオン透過性を得ることができる。 The air permeability of the porous film is preferably 30 to 500 sec / 100 mL as a Gurley value, and more preferably 50 to 300 sec / 100 mL. When the porous film has the above-mentioned air permeability, sufficient ion permeability can be obtained. The air permeability of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which the above-mentioned porous layer is laminated on the porous film is preferably 30 to 1000 sec / 100 mL in terms of Gurley value, and is 50 to 800 sec / 100 mL. Is more preferable. Since the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery has the above-mentioned air permeability, it is possible to obtain sufficient ion permeability in the non-aqueous electrolyte secondary battery.
多孔質フィルムの空隙率は、電解液の保持量を高めると共に、過大電流が流れることをより低温で確実に阻止する機能を得ることができるように、20〜80体積%であることが好ましく、30〜75体積%であることがより好ましい。また、多孔質フィルムが有する細孔の孔径は、充分なイオン透過性を得ることができ、かつ、正極および負極への粒子の入り込みを防止することができるように、0.3μm以下であることが好ましく、0.14μm以下であることがより好ましい。 The porosity of the porous film is preferably 20 to 80% by volume so as to increase the holding amount of the electrolytic solution and to surely prevent the flow of an excessive current at a lower temperature. It is more preferably 30 to 75% by volume. The pore size of the pores of the porous film is 0.3 μm or less so that sufficient ion permeability can be obtained and particles can be prevented from entering the positive electrode and the negative electrode. Is preferable, and 0.14 μm or less is more preferable.
<ポリオレフィン多孔質フィルムの製造方法>
前記ポリオレフィン多孔質フィルムの製造方法は特に限定されるものではない。例えば、ポリオレフィン系樹脂と、無機充填剤および可塑剤等の孔形成剤と、任意で酸化防止剤等を混練した後に押し出すことで、シート状のポリオレフィン樹脂組成物を作製する。適当な溶媒にて当該孔形成剤を当該シート状のポリオレフィン樹脂組成物から除去した後、当該孔形成剤が除去されたポリオレフィン樹脂組成物を延伸することで、ポリオレフィン多孔質フィルムを製造することができる。
<Method for producing polyolefin porous film>
The method for producing the polyolefin porous film is not particularly limited. For example, a sheet-shaped polyolefin resin composition is prepared by kneading a polyolefin resin, a pore-forming agent such as an inorganic filler and a plasticizer, and optionally an antioxidant and the like and then extruding the kneaded product. After removing the pore-forming agent from the sheet-shaped polyolefin resin composition with an appropriate solvent, the polyolefin resin composition from which the pore-forming agent has been removed may be stretched to produce a polyolefin porous film. it can.
上記無機充填剤としては、特に限定されるものではなく、無機フィラー、具体的には炭酸カルシウム等が挙げられる。上記可塑剤としては、特に限定されるものではなく、流動パラフィン等の低分子量の炭化水素が挙げられる。 The inorganic filler is not particularly limited, and examples thereof include inorganic fillers, specifically calcium carbonate. The plasticizer is not particularly limited, and examples thereof include low molecular weight hydrocarbons such as liquid paraffin.
具体的には、以下に示すような工程を含む方法を挙げることができる。
(A)超高分子量ポリエチレンと、重量平均分子量1万以下の低分子量ポリエチレンと、炭酸カルシウムまたは可塑剤等の孔形成剤と、酸化防止剤とを混練してポリオレフィン樹脂組成物を得る工程、
(B)得られたポリオレフィン樹脂組成物を一対の圧延ローラで圧延し、速度比を変えた巻き取りローラで引っ張りながら段階的に冷却し、シートを成形する工程、
(C)得られたシートの中から適当な溶媒にて孔形成剤を除去する工程、
(D)孔形成剤が除去されたシートを適当な延伸倍率にて延伸する工程。
Specifically, a method including the following steps can be mentioned.
(A) a step of kneading an ultrahigh molecular weight polyethylene, a low molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 10,000 or less, a pore forming agent such as calcium carbonate or a plasticizer, and an antioxidant to obtain a polyolefin resin composition,
(B) a step of rolling the obtained polyolefin resin composition with a pair of rolling rollers and gradually cooling it while pulling it with a take-up roller having a different speed ratio to form a sheet,
(C) a step of removing the pore forming agent from the obtained sheet with a suitable solvent,
(D) A step of stretching the sheet from which the pore forming agent has been removed at an appropriate stretching ratio.
[非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法]
本発明の一実施形態における非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法としては、例えば、上述の「多孔質層の製造方法」において、前記塗工液を塗布する基材として、上述のポリオレフィン多孔質フィルムを使用する方法を挙げることができる。
[Method for producing laminated separator for non-aqueous electrolyte secondary battery]
Examples of the method for producing a laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in one embodiment of the present invention include, for example, in the above-mentioned “method for producing a porous layer”, as the base material to which the coating liquid is applied, The method of using a polyolefin porous film can be mentioned.
[非水電解液]
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池に含まれ得る非水電解液は、一般に非水電解液二次電池に使用される非水電解液であれば特に限定されない。前記非水電解液としては、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解してなる非水電解液を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、Li2B10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩及びLiAlCl4等が挙げられる。前記リチウム塩は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
[Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte that can be included in the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it is a non-aqueous electrolyte that is generally used in non-aqueous electrolyte secondary batteries. As the non-aqueous electrolyte, for example, a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent can be used. Examples of the lithium salt include LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , Li 2 B 10 Cl. 10 , lower aliphatic carboxylic acid lithium salt, LiAlCl 4 and the like. The lithium salt may be used alone or in combination of two or more kinds.
非水電解液を構成する有機溶媒としては、例えば、カーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、アミド類、カーバメート類及び含硫黄化合物、並びにこれらの有機溶媒にフッ素基が導入されてなる含フッ素有機溶媒等が挙げられる。前記有機溶媒は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the organic solvent that constitutes the non-aqueous electrolytic solution include carbonates, ethers, esters, nitriles, amides, carbamates and sulfur-containing compounds, and fluorine-containing compounds introduced into these organic solvents. Fluorine organic solvents and the like can be mentioned. The organic solvent may be used alone or in combination of two or more.
[非水電解液二次電池の製造方法]
本発明の一実施形態に係る非水二次電池の製造方法としては、従来公知の製造方法を採用することができる。例えば、正極板、ポリオレフィン多孔質フィルムおよび負極板をこの順で配置することにより非水電解液二次電池用部材を形成する。ここで、多孔質層は、ポリオレフィン多孔質フィルムと正極板および負極板の少なくとも一方との間に存在し得る。次いで、非水電解液二次電池の筐体となる容器に当該非水電解液二次電池用部材を入れる。当該容器内を前記非水電解液で満たした後、減圧しつつ密閉する。これにより、本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池を製造することができる。
[Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery]
As a method for manufacturing the non-aqueous secondary battery according to the embodiment of the present invention, a conventionally known manufacturing method can be adopted. For example, a positive electrode plate, a polyolefin porous film, and a negative electrode plate are arranged in this order to form a member for a non-aqueous electrolyte secondary battery. Here, the porous layer may be present between the polyolefin porous film and at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate. Then, the member for a non-aqueous electrolyte secondary battery is put in a container which is a casing of the non-aqueous electrolyte secondary battery. After filling the inside of the container with the non-aqueous electrolyte, the container is sealed while reducing the pressure. Thereby, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the embodiment of the present invention can be manufactured.
以下、実施例及び比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[測定方法]
実施例及び比較例における各測定は以下の方法で行った。
[Measuring method]
Each measurement in Examples and Comparative Examples was performed by the following methods.
(1)膜厚(単位:μm)
ポリオレフィン多孔質フィルム及び多孔質層の膜厚、並びに、正極板及び負極板の厚さは、株式会社ミツトヨ製の高精度デジタル測長機(VL−50)を用いて測定した。電極活物質層の厚さは、各々の電極板の塗工部の厚さから、未塗工部の厚さを引いた値とした。
(1) Film thickness (unit: μm)
The film thickness of the polyolefin porous film and the porous layer, and the thickness of the positive electrode plate and the negative electrode plate were measured using a high precision digital length measuring machine (VL-50) manufactured by Mitutoyo Corporation. The thickness of the electrode active material layer was a value obtained by subtracting the thickness of the uncoated portion from the thickness of the coated portion of each electrode plate.
(2)多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比の測定
実施例及び比較例にて製造されたポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の多孔質層側から、日本電子製 電界放出形走査電子顕微鏡JSM−7600Fを用い、加速電圧5kVでSEM表面観察(反射電子像)を行い、電子顕微鏡写真(SEM画像)を得た。
(2) Measurement of Aspect Ratio of Projection Image of Inorganic Filler on Surface of Porous Layer From the porous layer side of the laminate of the polyolefin porous film and the porous layer produced in Examples and Comparative Examples, manufactured by JEOL Ltd. Using a field emission scanning electron microscope JSM-7600F, SEM surface observation (backscattered electron image) was performed at an accelerating voltage of 5 kV, and an electron microscope photograph (SEM image) was obtained.
得られたSEM画像上にOHPフィルムを載せ、無機フィラーの粒子の輪郭に沿って敷き写した投影像を作成し、該投影像をデジタルスチルカメラにより撮影した。得られた写真のデータをコンピュータに取り込み、アメリカ国立衛生研究所(NIH:National Institues of Health)が発行する画像解析のフリーソフトIMAGEJを用いて、粒子100個の各々のアスペクト比を算出し、その平均を多孔質層における多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比(以下、表面フィラーアスペクト比とも称する)とした。ここでフィラー1粒子ずつを楕円形に近似させ、長軸径と短軸径を算出し、長軸径を短軸径で除した値をフィラー1個当たりのアスペクト比とした。 An OHP film was placed on the obtained SEM image to form a projection image spread along the contours of the particles of the inorganic filler, and the projection image was photographed with a digital still camera. The obtained photograph data was imported into a computer, and the aspect ratio of each of 100 particles was calculated using free image analysis software IMAGEJ issued by the National Institutes of Health (NIH). The average was defined as the aspect ratio of the projected image of the inorganic filler on the surface of the porous layer in the porous layer (hereinafter also referred to as the surface filler aspect ratio). Here, each filler particle was approximated to an ellipse, the major axis diameter and the minor axis diameter were calculated, and the value obtained by dividing the major axis diameter by the minor axis diameter was defined as the aspect ratio per filler.
(3)ピーク強度比(I(hkl)/I(abc))の最大値の測定
実施例及び比較例にて製造されたポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体を2cm角に切り取り、測定用サンプルを得た。得られた測定用サンプルを、当該サンプルにおける多孔質層を測定面として、Al製ホルダーに取り付け広角X線回折法(2θ―θスキャン法)でX線プロファイルを測定した。装置として理学電機社製RU−200R(回転対陰極型)を使用し、X線源にCuKα線を用い、出力は50KV-200mA、スキャン速度2°/minにて測定した。得られたX線プロファイルに基づき、多孔質層の広角X線回折測定における、直交する任意の回折面(hkl)及び(abc)のピーク強度 I(hkl)及びI(abc)が下式(1)を満たす場合の、I(hkl)/I(abc)で算出されるピーク強度比を算出し、そのピーク強度比の最大値を算出した。
I(hkl)> I(abc)・・・(1)。
(3) Measurement of maximum value of peak intensity ratio (I (hkl) / I (abc) ) The laminate of the polyolefin porous film and the porous layer produced in Examples and Comparative Examples was cut into 2 cm squares, A measurement sample was obtained. The obtained measurement sample was attached to an Al holder using the porous layer of the sample as a measurement surface, and the X-ray profile was measured by the wide-angle X-ray diffraction method (2θ-θ scan method). RU-200R (rotating anticathode type) manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd. was used as an apparatus, CuKα rays were used as an X-ray source, and the output was measured at 50 KV-200 mA and a scan speed of 2 ° / min. Based on the obtained X-ray profile, the peak intensities I (hkl) and I (abc) of arbitrary diffraction planes (hkl) and (abc) orthogonal to each other in the wide-angle X-ray diffraction measurement of the porous layer are expressed by the following formula (1 ). The peak intensity ratio calculated by I (hkl) / I (abc) in the case of satisfying (1) is calculated, and the maximum value of the peak intensity ratio is calculated.
I (hkl) > I (abc) ... (1).
(4)電極板の静電容量の測定
実施例及び比較例にて得られた正極板及び負極板の、測定面積900mm2当たりの静電容量を、日置電機製LCRメーター(型番:IM3536)を用いて測定した。このとき、測定条件は、CV:0.010V、SPEED:SLOW2、AVG:8、CABLE:1m、OPEN:All,SHORT:All DCBIAS 0.00Vに設定し、周波数:300KHzとした。測定された静電容量の絶対値を静電容量とした。
(4) Measurement of Electrostatic Capacity of Electrode Plate The electrostatic capacity per 900 mm 2 of the measurement area of the positive electrode plate and the negative electrode plate obtained in Examples and Comparative Examples was measured by using an LCR meter (model number: IM3536) manufactured by Hioki Electric. It was measured using. At this time, the measurement conditions were set to CV: 0.010V, SPEED: SLOW2, AVG: 8, CABLE: 1m, OPEN: All, SHORT: All DCBIAS 0.00V, and the frequency was 300 KHz. The absolute value of the measured capacitance was defined as the capacitance.
測定対象とする、電極板から、3cm×3cmの正方形の電極活物質層が形成された部位と、1cm×1cmの正方形の電極活物質層が形成されていない部位とを、一体として切り出した。切り出された電極板の、電極活物質層が形成されていない部位に、長さ6cm、幅0.5cmのタブリードを超音波溶接して、静電容量の測定用の電極板を得た(図3)。正極板のタブリードには、アルミ製のタブリードを用い、負極板のタブリードにはニッケル製のタブリードを用いた。 From the electrode plate to be measured, the site where the 3 cm × 3 cm square electrode active material layer was formed and the site where the 1 cm × 1 cm square electrode active material layer was not formed were cut out as one piece. A tab lead having a length of 6 cm and a width of 0.5 cm was ultrasonically welded to a portion of the cut electrode plate where the electrode active material layer was not formed to obtain an electrode plate for measuring capacitance (Fig. 3). The tab lead of the positive electrode plate was made of aluminum, and the tab lead of the negative electrode plate was made of nickel.
集電体から、5cm×4cmの正方形と、タブリード溶接用部位としての1cm×1cmの正方形とを、一体として切り出した。切り出された集電体のタブリード溶接用部位に、長さ6cm、幅0.5cmのタブリードを超音波溶接して、プローブ電極(測定用電極)を得た(図4)。正極板の静電容量の測定用のプローブ電極には、厚さ20μmのアルミ製のプローブ電極を用い、負極板の静電容量の測定用のプローブ電極には厚さ20μmの銅製のプローブ電極を用いた。 From the current collector, a 5 cm × 4 cm square and a 1 cm × 1 cm square for tab lead welding were cut out as one piece. A tab lead having a length of 6 cm and a width of 0.5 cm was ultrasonically welded to the tab lead welding portion of the cut current collector to obtain a probe electrode (measurement electrode) (FIG. 4). A 20 μm thick aluminum probe electrode is used as the probe electrode for measuring the capacitance of the positive electrode plate, and a 20 μm thick copper probe electrode is used as the probe electrode for measuring the capacitance of the negative electrode plate. Using.
前記プローブ電極と、前記測定用の電極板の電極活物質層が形成された部位(3cm×3cmの正方形の部分)とを重ね合わせて積層体を作製した。得られた積層体を2枚のシリコンゴムで挟み込み、さらにそれぞれのシリコンゴムの上から2枚のSUS板で0.7MPaの圧力で挟み込んで測定に供する積層体を得た。タブリードは測定に供する積層体から外に出し、当該タブリードの電極板に近い方から、LCRメーターの電圧端子と、電流端子とを接続した。 The probe electrode and a portion of the electrode plate for measurement on which the electrode active material layer was formed (a square portion of 3 cm × 3 cm) were overlapped with each other to produce a laminate. The obtained laminated body was sandwiched between two silicone rubbers, and further sandwiched between each of the silicone rubbers with two SUS plates at a pressure of 0.7 MPa to obtain a laminated body for measurement. The tab lead was taken out from the laminate used for the measurement, and the voltage terminal and the current terminal of the LCR meter were connected from the side closer to the electrode plate of the tab lead.
(5)正極活物質層の空隙率の測定
下記実施例1における正極板1が備える正極活物質層の空隙率を下記の方法を用いて測定した。下記実施例及び比較例におけるその他の正極板が備える正極活物質層の空隙率も同様の方法によって測定した。
(5) Measurement of Porosity of Positive Electrode Active Material Layer The porosity of the positive electrode active material layer included in the
正極合剤(LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2/導電剤/PVDF(重量比92
/5/3))が、正極集電体(アルミニウム箔)の片面に担持された正極板を14.5cm2(4.5cm×3cm+1cm×1cm)の大きさに切り出した。切り出された正極板の質量は0.215g、厚さ58μmであった。前記正極集電体を同サイズに切り出したところ、その質量は0.078g、厚さ20μmであった。
Positive electrode mixture (LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 / conductive agent / PVDF (weight ratio 92
/ 5/3)), the positive electrode plate supported on one surface of the positive electrode current collector (aluminum foil) was cut into a size of 14.5 cm 2 (4.5 cm × 3 cm + 1 cm × 1 cm). The cut-out positive electrode plate had a mass of 0.215 g and a thickness of 58 μm. When the positive electrode current collector was cut into the same size, the mass was 0.078 g and the thickness was 20 μm.
正極活物質層密度ρは、(0.215−0.078)/{(58-20)/10000×14.5}=2.5g/cm3と算出された。 The positive electrode active material layer density ρ was calculated to be (0.215-0.078) / {(58-20) /10000×14.5} = 2.5 g / cm 3 .
正極合剤を構成する材料の真密度はそれぞれ、LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2は4.68g/cm3であり、導電剤は1.8g/cm3であり、PVDFは1.8g/cm3であった。 Each true density of the material constituting the positive electrode mixture, LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 is 4.68 g / cm 3, the conductive agent is 1.8g / cm 3, PVDF Was 1.8 g / cm 3 .
これらの値を用いて下記式に基づいて算出した正極活物質層の空隙率 εは、40%であった。
ε=[1−{2.5×(92/100)/4.68+2.5×(5/100)/1.8+2.5×(3/100)/1.8}]×100=40%
(6)負極活物質層の空隙率の測定
下記実施例1における負極板1が備える負極活物質層の空隙率を下記の方法を用いて測定した。下記実施例及び比較例におけるその他の負極板が備える負極活物質層の空隙率も同様の方法によって測定した。
The porosity ε of the positive electrode active material layer calculated based on the following formula using these values was 40%.
ε = [1- {2.5 × (92/100) /4.68+2.5× (5/100) /1.8+2.5× (3/100) /1.8}] × 100 = 40%
(6) Measurement of Porosity of Negative Electrode Active Material Layer The porosity of the negative electrode active material layer included in the
負極合剤(黒鉛/スチレン−1,3−ブタジエン共重合体/カルボキシメチルセルロースナトリウム(重量比98/1/1))が、負極集電体(銅箔)の片面に担持された負極板を18.5cm2(5cm×3.5cm+1cm×1cm)の大きさに切り出した。切り出された負極板の質量は0.266g、厚さ48μmであった。前記負極集電体を同サイズに切り出したところ、その質量は0.162g、厚さ10μmであった。 A negative electrode plate (graphite / styrene-1,3-butadiene copolymer / sodium carboxymethyl cellulose (weight ratio 98/1/1)) was carried on one surface of a negative electrode current collector (copper foil) to form a negative electrode plate 18 It was cut into a size of 0.5 cm 2 (5 cm × 3.5 cm + 1 cm × 1 cm). The cut negative electrode plate had a mass of 0.266 g and a thickness of 48 μm. When the negative electrode current collector was cut into the same size, the mass was 0.162 g and the thickness was 10 μm.
負極活物質層密度ρは、(0.266−0.162)/{(48-10)/10000×18.5}=1.49g/cm3と算出した。 The negative electrode active material layer density ρ was calculated as (0.266-0.162) / {(48-10) /10000×18.5} = 1.49 g / cm 3 .
負極合剤を構成する材料の真密度はそれぞれ、黒鉛は2.2g/cm3であり、スチレン−1,3−ブタジエン共重合体は1g/cm3であり、カルボキシメチルセルロースナトリウムは1.6g/cm3であった。 The true densities of the materials forming the negative electrode mixture are 2.2 g / cm 3 for graphite, 1 g / cm 3 for styrene-1,3-butadiene copolymer, and 1.6 g / cm 3 for sodium carboxymethyl cellulose. It was cm 3 .
これらの値を用いて下記式に基づいて算出した負極活物質層の空隙率 εは、31%であった。
ε=[1−{1.49×(98/100)/2.2+1.49×(1/100)/1+1.49×(1/100)/1.6}]×100=31%
(7)非水電解液二次電池のハイレート放電後の充電容量
以下の工程(A)〜工程(B)に示す方法によって、実施例、比較例にて製造された非水電解液二次電池のハイレート放電(10C放電)後の1C充電時の充電容量を測定した。
The porosity ε of the negative electrode active material layer calculated based on the following formula using these values was 31%.
ε = [1- {1.49 × (98/100) /2.2+1.49× (1/100) /1+1.49× (1/100) /1.6}] × 100 = 31%
(7) Charge capacity after high-rate discharge of non-aqueous electrolyte secondary battery Non-aqueous electrolyte secondary battery manufactured in Examples and Comparative Examples by the method shown in the following steps (A) and (B) The charge capacity during 1C charging after high rate discharge (10C discharge) was measured.
(A)初期充放電試験
実施例及び比較例にて製造された充放電サイクルを経ていない新たな非水電解液二次電池に対して、電圧範囲;2.7〜4.1V、充電電流値0.2CのCC−CV充電(終止電流条件0.02C)、放電電流値0.2CのCC放電を1サイクルとして、4サイクルの初期充放電を25℃にて実施した。
(A) Initial charge / discharge test With respect to the new non-aqueous electrolyte secondary battery that has not been subjected to charge / discharge cycles manufactured in the examples and comparative examples, voltage range: 2.7 to 4.1 V, charging current value CC-CV charge of 0.2C (end current condition 0.02C) and CC discharge of discharge current value 0.2C were set as one cycle, and initial charge and discharge of 4 cycles were carried out at 25 ° C.
なお、1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする。また、CC−CV充電とは、設定した一定の電流で充電し、所定の電圧に到達後、電流を絞りながら、その電圧を維持する充電方法である。またCC放電とは設定した一定の電流で所定の電圧まで放電する方法である。これらは以下も同様である。 It should be noted that the current value for discharging the rated capacity based on the discharge capacity of 1 hour rate in 1 hour is 1C. CC-CV charging is a charging method in which charging is performed with a set constant current, and after reaching a predetermined voltage, the current is reduced while maintaining the voltage. CC discharge is a method of discharging to a predetermined voltage with a set constant current. The same applies to the following.
(B)ハイレート放電(10C放電)後の1C充電時の充電容量(mAh)
前記初期充放電を行った非水電解液二次電池に対して、充電電流値1CのCC−CV充電(終止電流条件0.02C)、放電電流値0.2C、1C、5C、10Cの順によりCC放電を実施した。各レートにつき充放電を3サイクル、55℃にて実施した。このとき、電圧範囲は2.7V〜4.2Vとした。
(B) Charge capacity (mAh) at 1C charge after high-rate discharge (10C discharge)
For the non-aqueous electrolyte secondary battery that has been subjected to the initial charge / discharge, CC-CV charge with a charge current value of 1C (end current condition 0.02C), discharge current value of 0.2C, 1C, 5C, 10C in this order. CC discharge was carried out. Charging / discharging was performed for 3 cycles at 55 ° C. for each rate. At this time, the voltage range was 2.7V to 4.2V.
このとき、10C放電レート特性測定時の3サイクル目の1C充電のときの充電容量を測定し、ハイレート放電後の充電容量(mAh)とした。なお、実施例、比較例にて製造した非水電解液二次電池の設計容量は、20.5mAhであった。 At this time, the charge capacity at the time of 1C charge of the 3rd cycle at the time of 10C discharge rate characteristic measurement was measured, and it was set as the charge capacity (mAh) after high rate discharge. The designed capacity of the non-aqueous electrolyte secondary batteries manufactured in Examples and Comparative Examples was 20.5 mAh.
[実施例1]
<ポリオレフィン多孔質フィルムの製造>
ポリエチレンを用いてポリオレフィン多孔質フィルムを作製した。具体的には、超高分子量ポリエチレン粉末(340M、三井化学株式会社製)70重量部と、重量平均分子量1000のポリエチレンワックス(FNP−0115、日本精鑞株式会社製)30重量部とを混合して混合ポリエチレンを得た。得られた混合ポリエチレン100重量部に対して、酸化防止剤(Irg1010、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製)0.4重量部、酸化防止剤(P168、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製)0.1重量部、及びステアリン酸ナトリウム1.3重量部を加え、さらに、全体積に占める割合が38体積%となるように、平均粒子径0.1μmの炭酸カルシウム(丸尾カルシウム株式会社製)を加えた。この組成物を粉末のまま、ヘンシェルミキサーで混合した後、二軸混練機で溶融混練することにより、ポリエチレン樹脂組成物を得た。次いで、このポリエチレン樹脂組成物を、表面温度が150℃に設定された一対のロールにて圧延することにより、シートを作製した。このシートを塩酸水溶液(塩酸4mol/L、非イオン系界面活性剤0.5重量%を配合)に浸漬させることで炭酸カルシウムを溶解して除去した。続いて、当該シートを105℃で6倍に延伸することにより、ポリオレフィン多孔質フィルムを作製した。ポリオレフィン多孔質フィルムの空隙率53%、目付7g/m2、膜厚16μmであった。このポリオレフィン多孔質フィルムを、ポリオレフィン多孔質フィルム1とした。
[Example 1]
<Production of polyolefin porous film>
A polyolefin porous film was produced using polyethylene. Specifically, 70 parts by weight of ultra-high molecular weight polyethylene powder (340M, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) and 30 parts by weight of polyethylene wax having a weight average molecular weight of 1000 (FNP-0115, manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd.) are mixed. To obtain mixed polyethylene. With respect to 100 parts by weight of the obtained mixed polyethylene, 0.4 parts by weight of an antioxidant (Irg1010, manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.), and an antioxidant (P168, manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) 0. 1 part by weight and 1.3 parts by weight of sodium stearate were added, and further, calcium carbonate having an average particle diameter of 0.1 μm (manufactured by Maruo Calcium Co., Ltd.) was added so that the ratio to the total volume was 38% by volume. It was This composition as a powder was mixed with a Henschel mixer and then melt-kneaded with a biaxial kneader to obtain a polyethylene resin composition. Then, this polyethylene resin composition was rolled with a pair of rolls whose surface temperature was set to 150 ° C. to prepare a sheet. This sheet was immersed in an aqueous hydrochloric acid solution (containing 4 mol / L of hydrochloric acid and 0.5% by weight of a nonionic surfactant) to dissolve and remove calcium carbonate. Then, the said sheet | seat was stretched 6 times at 105 degreeC, and the polyolefin porous film was produced. The porosity of the polyolefin porous film was 53%, the basis weight was 7 g / m 2 , and the film thickness was 16 μm. This polyolefin porous film was used as a polyolefin
<多孔質層の製造>
(塗工液の製造)
無機フィラーとして、酸素原子質量百分率が20%である六角板状酸化亜鉛(堺化学工業株式会社製、商品名:XZ−100F)を用いた。
<Production of porous layer>
(Production of coating liquid)
As the inorganic filler, hexagonal plate-shaped zinc oxide having an oxygen atomic mass percentage of 20% (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., trade name: XZ-100F) was used.
前記樹脂として、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(アルケマ株式会社製;商品名「KYNAR2801」)を用いた。 As the resin, a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (manufactured by Arkema Ltd .; trade name “KYNAR2801”) was used.
前記無機フィラー、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体及び溶媒(関東化学株式会社製 N-メチル‐2−ピロリジノン)を、下記割合となるように混合した。すなわち無機フィラー90重量部に対してフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体10重量部を混合すると共に、得られる混合液における固形分(無機フィラー及びフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)の濃度が37重量%となるように溶媒を混合した。得られた混合液を薄膜旋回型高速ミキサー(プライミクス(株)製フィルミク(登録商標))で攪拌及び混合して均一な塗工液を得た。
(多孔質層の製造)
得られた前記塗工液を、前記ポリオレフィン多孔質フィルム1の片面にドクターブレード法により、塗工せん断速度3.9(1/s)にて塗工し、前記ポリオレフィン多孔質フィルム1の片面に塗膜を形成した。その後、前記塗膜を、65℃にて20分間かけて乾燥することで、前記ポリオレフィン多孔質フィルム1の片面に多孔質層1を形成した。これによりポリオレフィン多孔質フィルム1と多孔質層1との積層体1を得た。多孔質層1の目付は7g/m2であり、厚みは4μmであった。得られた積層体1を用いて、多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比及びピーク強度比の最大値を測定した。結果を表1に示す。
The inorganic filler, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, and solvent (N-methyl-2-pyrrolidinone manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) were mixed in the following proportions. That is, while mixing 10 parts by weight of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer with 90 parts by weight of inorganic filler, the solid content (inorganic filler and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) in the resulting mixed liquid is The solvent was mixed so that the concentration would be 37% by weight. The resulting mixed liquid was stirred and mixed with a thin film swivel type high speed mixer (Filmiku (registered trademark) manufactured by PRIMIX Corporation) to obtain a uniform coating liquid.
(Production of porous layer)
The obtained coating liquid was applied to one side of the polyolefin
<非水電解液二次電池の作製>
(正極板の作製)
LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2/導電剤/PVDF(重量比92/5/3)をアルミニウム箔に塗布することにより製造された正極板を用いた。前記正極板を、正極活物質層が形成された部分の大きさが45mm×30mmであり、かつその外周に幅13mmで正極活物質層が形成されていない部分が残るように、アルミニウム箔を切り取って正極板1とした。正極活物質層の厚さは58μm、密度は2.50g/cm3であった。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
(Preparation of positive electrode plate)
A positive electrode plate manufactured by applying LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 / conductive agent / PVDF (weight ratio 92/5/3) to an aluminum foil was used. The positive electrode plate is cut out of an aluminum foil so that the size of the part where the positive electrode active material layer is formed is 45 mm × 30 mm, and the part where the width of 13 mm is not formed and the positive electrode active material layer is not formed remains on the outer periphery. To obtain a
(負極板の作製)
黒鉛/スチレン−1,3−ブタジエン共重合体/カルボキシメチルセルロースナトリウム(重量比98/1/1)を銅箔に塗布することにより製造された負極板を用いた。前記の負極板を、負極活物質層が形成された部分の大きさが50mm×35mmであり、かつその外周に幅13mmで負極活物質層が形成されていない部分が残るように、銅箔を切り取って負極板1とした。負極活物質層の厚さは49μm、の密度は1.40g/cm3であった。
(Preparation of negative electrode plate)
A negative electrode plate manufactured by applying graphite / styrene-1,3-butadiene copolymer / sodium carboxymethyl cellulose (weight ratio 98/1/1) to a copper foil was used. A copper foil was applied to the negative electrode plate so that the size of the portion on which the negative electrode active material layer was formed was 50 mm × 35 mm, and the portion on the outer periphery of which the width was 13 mm and the negative electrode active material layer was not formed remained. It was cut out to obtain a
(非水電解液二次電池の組み立て)
前記正極板、前記負極板及び前記積層体1を使用して、以下に示す方法にて非水電解液二次電池を製造した。
(Assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery)
A non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured by the following method using the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the
ラミネートパウチ内で、前記正極板1、多孔質層を正極側に対向させた積層体1、及び負極板1をこの順で積層(配置)することにより、非水電解液二次電池用部材1を得た。このとき、正極板1の正極活物質層における主面の全部が、負極板1の負極活物質層における主面の範囲に含まれる(主面に重なる)ように、正極板1及び負極板1を配置した。
By stacking (arranging) the
続いて、非水電解液二次電池用部材1を、予め作製していた、アルミニウム層とヒートシール層とが積層されてなる袋に入れ、さらにこの袋に非水電解液を0.25mL入れた。前記非水電解液は、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートを3:5:2(体積比)で混合してなる混合溶媒に、LiPF6をその濃度が1mol/Lとなるように溶解して調製した。そして、袋内を減圧しつつ、当該袋をヒートシールすることにより、非水電解液二次電池1を作製した。
Then, the non-aqueous electrolyte
[実施例2]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
無機フィラーの原料として、酸素原子質量百分率が26%であるZirkondioxid/ Calciumoxid(ZrO2/CaO=95/5)fused(Ceram社製)を用いた。この無機フィラーの原料を3.3Lアルミナ製ポット及び15mmφアルミナボールを用いて振動ミル粉砕を4時間実施し、前記Zirkondioxid/ Calciumoxid(ZrO2/CaO=95/5)fused(Ceram社製)の粉砕物を得た。当該粉砕物を無機フィラーとして使用した。ここでZirkondioxid/ Calciumoxid(ZrO2/CaO=95/5)fusedは、ZrO 295重量部及びCaO 5重量部が溶融してなる固溶体を形成している。
[Example 2]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
As a raw material of the inorganic filler, Zirkondioxid / Calciumoxid (ZrO 2 / CaO = 95/5) fused (manufactured by Ceram) having an oxygen atomic mass percentage of 26% was used. The raw material of this inorganic filler was subjected to vibration mill pulverization for 4 hours using a 3.3 L alumina pot and a 15 mmφ alumina ball to pulverize the Zirkondioxid / Calciumoxid (ZrO 2 / CaO = 95/5) fused (Ceram). I got a thing. The ground product was used as an inorganic filler. Here Zirkondioxid / Calciumoxid (ZrO 2 / CaO = 95/5) fused is, ZrO 295 parts by weight of CaO 5 parts by weight to form a solid solution formed by melting.
多孔質層の作製に使用した無機フィラーを、上述のZirkondioxid/ Calciumoxid(ZrO2/CaO=95/5)fusedの粉砕物に変更し、塗工せん断速度7.9(1/s)にて塗工して多孔質層2を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、ポリオレフィン多孔質フィルム1と多孔質層2との積層体2を得た。得られた積層体2を用いて、多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比及びピーク強度比の最大値を測定した。結果を表1に示す。
The inorganic filler used for the preparation of the porous layer was changed to the crushed product of Zirkondioxid / Calciumoxid (ZrO 2 / CaO = 95/5) fused mentioned above, and the coating was applied at a coating shear rate of 7.9 (1 / s). A laminate 2 of a polyolefin
<非水電解液二次電池の作製>
積層体1の代わりに、積層体2を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池2を作製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
A non-aqueous electrolyte secondary battery 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 2 was used instead of the
[実施例3]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
無機フィラーの原料として、αアルミナ(住友化学株式会社製、商品名:AKP3000)及び六角板状酸化亜鉛(堺化学工業株式会社製、商品名:XZ−1000F)を用い、無機フィラーとして、αアルミナ99重量部と、六角板状酸化亜鉛1重量部とを、乳鉢で混合した混合物(酸素原子質量百分率47%)を用いたこと、無機フィラー90重量部に対して、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体を10重量部混合すると共に、得られる混合液における固形分(無機フィラー及びフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)の濃度が40重量%となるように溶媒を混合して塗工液を作製し、塗工せん断速度39.4(1/s)にて塗工して多孔質層3を形成したこと以外は、実施例1と同様にしてポリオレフィン多孔質フィルム1と多孔質層3との積層体3を得た。得られた積層体3を用いて、多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比及びピーク強度比の最大値を測定した。結果を表1に示す。
[Example 3]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
Α-alumina (Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name: AKP3000) and hexagonal plate-shaped zinc oxide (Sakai Chemical Industry Co., Ltd., trade name: XZ-1000F) were used as raw materials for the inorganic filler, and α-alumina was used as the inorganic filler. A mixture of 99 parts by weight and 1 part by weight of hexagonal plate-shaped zinc oxide in a mortar (oxygen atom mass percentage 47%) was used, and 90 parts by weight of an inorganic filler, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene. 10 parts by weight of the copolymer is mixed, and a solvent is mixed so that the concentration of the solid content (inorganic filler and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) in the resulting mixed solution is 40% by weight, and coating is performed. Polyol was prepared in the same manner as in Example 1 except that a liquid was prepared and coated at a coating shear rate of 39.4 (1 / s) to form the porous layer 3. A laminate 3 of the fin
<非水電解液二次電池の作製>
積層体1の代わりに、積層体3を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池3を作製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
A non-aqueous electrolyte secondary battery 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 3 was used instead of the
[実施例4]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
無機フィラーの原料として、球状アルミナ(住友化学株式会社製、商品名AA03)と、合成雲母(株式会社和光純薬製、商品名:非膨潤性合成雲母)とを用い、無機フィラーとして、球状アルミナ50重量部と、合成雲母50重量部とを、乳鉢で混合した混合物(酸素原子質量百分率45%)を用いたこと、無機フィラー90重量部に対して、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体を10重量部混合すると共に、得られる混合液における固形分(無機フィラー及びフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)の濃度が30重量%となるように溶媒を混合して塗工液を作製し、塗工せん断速度7.9(1/s)にて塗工して多孔質層4を形成したこと以外は、実施例1と同様にしてポリオレフィン多孔質フィルム1と多孔質層4との積層体4を得た。得られた積層体4を用いて、多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比及びピーク強度比の最大値を測定した。結果を表1に示す。
[Example 4]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
Spherical alumina (Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name AA03) and synthetic mica (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: non-swelling synthetic mica) are used as raw materials for the inorganic filler, and spherical alumina is used as the inorganic filler. A mixture of 50 parts by weight and 50 parts by weight of synthetic mica in a mortar (oxygen atom mass percentage 45%) was used, and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer with respect to 90 parts by weight of inorganic filler. Is mixed with 10 parts by weight, and a solvent is mixed so that the concentration of the solid content (inorganic filler and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) in the resulting mixed solution is 30% by weight to prepare a coating solution. Then, the polyolefin porous film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the porous layer 4 was formed by coating at a coating shear rate of 7.9 (1 / s). To obtain a 1 and laminate 4 of the porous layer 4. Using the obtained laminate 4, the maximum values of the aspect ratio and the peak intensity ratio of the projected image of the inorganic filler on the surface of the porous layer were measured. The results are shown in Table 1.
<非水電解液二次電池の作製>
積層体1の代わりに、積層体4を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池4を作製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
A non-aqueous electrolyte secondary battery 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 4 was used instead of the
[実施例5]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
無機フィラーとして、酸素原子質量百分率41%であるワラストナイト(林化成株式会社製、商品名:ワラストナイト VM−8N)を用いたこと、無機フィラー90重量部に対して、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体を10重量部混合すると共に、得られる混合液における固形分(無機フィラー及びフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)の濃度が40重量%となるように溶媒を混合して塗工液を作製し、塗工せん断速度7.9(1/s)にて塗工して多孔質層5を形成したこと以外は、実施例1と同様にしてポリオレフィン多孔質フィルム1と多孔質層5との積層体5を得た。得られた積層体5を用いて、多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比及びピーク強度比の最大値を測定した。結果を表1に示す。
[Example 5]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
As the inorganic filler, wollastonite (Hayashi Kasei Co., Ltd., trade name: Wollastonite VM-8N) having an oxygen atomic mass percentage of 41% was used, and 90 parts by weight of the inorganic filler was vinylidene fluoride-. 10 parts by weight of the hexafluoropropylene copolymer was mixed, and a solvent was mixed so that the concentration of the solid content (inorganic filler and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) in the obtained mixed liquid was 40% by weight. And a polyolefin
<非水電解液二次電池の作製>
積層体1の代わりに、積層体5を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池5を作製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
A non-aqueous electrolyte secondary battery 5 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 5 was used instead of the
[実施例6]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
実施例3と同様の積層体3を用いた。
[Example 6]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
The same layered product 3 as in Example 3 was used.
<非水電解液二次電池の作製>
(正極板の作製)
正極板1と同一の正極板の正極活物質層側の表面を、永塚工業株式会社製 研摩布シート(型番TYPE AA GRIT No100)を用いて3回研磨し、正極板2を得た。正極板2の正極活物質層の厚さは38μm、空隙率は40%であった。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
(Preparation of positive electrode plate)
The surface of the same positive electrode plate as the
(負極板の作製)
負極板として、前記負極板1を用いた。
(Preparation of negative electrode plate)
The
(非水電解液二次電池の組み立て)
積層体1の代わりに、積層体3を使用し、正極板2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池6を作製した。
(Assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery)
A non-aqueous electrolyte secondary battery 6 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 3 was used instead of the
[実施例7]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
実施例3と同様の積層体3を用いた。
[Example 7]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
The same layered product 3 as in Example 3 was used.
<非水電解液二次電池の作製>
(正極板の作製)
正極板1と同一の正極板の正極活物質層側の表面を、永塚工業株式会社製 研摩布シート(型番TYPE AA GRIT No100)を用いて5回研磨し、正極板3を得た。正極板3の正極活物質層の厚さは38μm、空隙率は40%であった。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
(Preparation of positive electrode plate)
The surface of the same positive electrode plate as the
(負極板の作製)
負極板として、前記負極板1を用いた。
(Preparation of negative electrode plate)
The
(非水電解液二次電池の組み立て)
積層体1の代わりに、積層体3を使用し、正極板3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池7を作製した。
(Assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery)
A non-aqueous electrolyte secondary battery 7 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 3 was used instead of the
[実施例8]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
実施例3と同様の積層体3を用いた。
[Example 8]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
The same layered product 3 as in Example 3 was used.
<非水電解液二次電池の作製>
(正極板の作製)
正極板として、前記正極板1を用いた。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
(Preparation of positive electrode plate)
The
(負極板の作製)
負極板1と同一の負極板の負極活物質層側の表面を、永塚工業株式会社製 研摩布シート(型番TYPE AA GRIT No100)を用いて3回研磨し、負極板2を得た。負極板2の負極活物質層の厚さは38μm、空隙率は31%であった。
(Preparation of negative electrode plate)
The surface of the same negative electrode plate as the
(非水電解液二次電池の組み立て)
積層体1の代わりに、積層体3を使用し、負極板2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池8を作製した。
(Assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery)
A non-aqueous electrolyte secondary battery 8 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 3 was used instead of the
[実施例9]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
実施例3と同様の積層体3を用いた。
[Example 9]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
The same layered product 3 as in Example 3 was used.
<非水電解液二次電池の作製>
(正極板の作製)
正極板として、前記正極板1を用いた。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
(Preparation of positive electrode plate)
The
(負極板の作製)
負極板1と同一の負極板の負極活物質層側の表面を、永塚工業株式会社製 研摩布シート(型番TYPE AA GRIT No100)を用いて7回研磨し、負極板3を得た。負極板3の負極活物質層の厚さは38μm、空隙率は31%であった。
(Preparation of negative electrode plate)
The surface of the same negative electrode plate as the
(非水電解液二次電池の組み立て)
積層体1の代わりに、積層体3を使用し、負極板3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池9を作製した。
(Assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery)
A non-aqueous electrolyte secondary battery 9 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 3 was used instead of the
[比較例1]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
無機フィラーとして、酸素原子質量百分率71%であるホウ砂(和光純薬製)を用いたこと、無機フィラー90重量部に対して、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体を10重量部混合すると共に、得られる混合液における固形分(無機フィラー及びフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)の濃度が40重量%となるように溶媒を混合して塗工液を作製し、塗工せん断速度7.9(1/s)にて塗工して多孔質層6を形成したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン多孔質フィルム1と多孔質層6との積層体6を得た。得られた積層体6を用いて、多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比及びピーク強度比の最大値を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
Borax (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) having an oxygen atomic mass percentage of 71% was used as the inorganic filler, and 10 parts by weight of a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer was mixed with 90 parts by weight of the inorganic filler. At the same time, the solvent was mixed so that the concentration of the solid content (inorganic filler and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) in the obtained mixed liquid was 40% by weight to prepare a coating liquid, and a coating shear rate. A laminate 6 of the polyolefin
<非水電解液二次電池の作製>
積層体1の代わりに、積層体6を使用した以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池10を作製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
A non-aqueous electrolyte secondary battery 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 6 was used instead of the
[比較例2]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
無機フィラーとして、酸素原子質量百分率が20%である六角板状酸化亜鉛(堺化学工業株式会社製、商品名:XZ−100F)を用いたこと、ポリオレフィン多孔質フィルムの片面に塗工液をドクターブレード法により塗工せん断速度0.4(1/s)で塗工して多孔質層7を形成したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン多孔質フィルム1と多孔質層7との積層体7を得た。得られた積層体7を用いて、多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比及びピーク強度比の最大値を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative example 2]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
As an inorganic filler, hexagonal plate-shaped zinc oxide having a mass percentage of oxygen atoms of 20% (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., trade name: XZ-100F) was used, and a coating liquid was applied to one side of the polyolefin porous film. Lamination of the polyolefin
<非水電解液二次電池の作製>
積層体1の代わりに、積層体7を使用した以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池11を作製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
A non-aqueous electrolyte secondary battery 11 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 7 was used instead of the
[比較例3]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
無機フィラーとして、酸素原子質量百分率48%であるアタパルジャイト(林化成株式会社製、商品名:ATTAGEL#50)を用いたこと、無機フィラー90重量部に対して、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体を10重量部混合すると共に、得られる混合液における固形分(無機フィラー及びフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)の濃度が17重量%となるように溶媒を混合した塗工液を作製したこと、ポリオレフィン多孔質フィルムの片面にドクターブレード法により塗工せん断速度を1.3(1/s)で塗工して多孔質層8を形成したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン多孔質フィルム1と多孔質層8との積層体8を得た。得られた積層体8を用いて、多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比及びピーク強度比の最大値を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
As the inorganic filler, attapulgite (Hayashi Kasei Co., Ltd., trade name: ATTAGEL # 50) having an oxygen atomic mass percentage of 48% was used, and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene co-weight with respect to 90 parts by weight of the inorganic filler. The coating liquid was prepared by mixing 10 parts by weight of the coalescence and mixing a solvent so that the concentration of the solid content (inorganic filler and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) in the resulting mixed liquid is 17% by weight. The same procedure as in Example 1 was performed except that the porous layer 8 was formed by applying a coating shear rate of 1.3 (1 / s) to one surface of the polyolefin porous film by the doctor blade method. A laminate 8 of the
<非水電解液二次電池の作製>
積層体1の代わりに、積層体8を使用した以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池12を作製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
A non-aqueous electrolyte secondary battery 12 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 8 was used instead of the
[比較例4]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
無機フィラーとして、酸素原子質量百分率44%であるマイカ(和光純薬製、商品名:非膨潤性雲母)を用いたこと、無機フィラー90重量部に対して、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体を10重量部混合すると共に、得られる混合液における固形分(無機フィラー及びフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)の濃度が20重量%となるように溶媒を混合した塗工液を作製したこと、ポリオレフィン多孔質フィルムの片面にドクターブレード法により塗工せん断速度0.4(1/s)で塗工して多孔質層9を形成したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン多孔質フィルム1と多孔質層9との積層体9を得た。得られた積層体9を用いて、多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比及びピーク強度比の最大値を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 4]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
As the inorganic filler, mica (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, trade name: non-swelling mica) having an oxygen atom mass percentage of 44% was used, and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer weight was used for 90 parts by weight of the inorganic filler. The coating liquid was prepared by mixing 10 parts by weight of the coalescence and mixing a solvent so that the concentration of the solid content (inorganic filler and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) in the resulting mixed liquid is 20% by weight. In the same manner as in Example 1, except that the porous layer 9 was formed by applying a coating shear rate of 0.4 (1 / s) to one side of the polyolefin porous film by the doctor blade method. A laminate 9 of the
<非水電解液二次電池の作製>
積層体1の代わりに、積層体9を使用した以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池13を作製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
A non-aqueous electrolyte secondary battery 13 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 9 was used instead of the
[比較例5]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
実施例3と同様の積層体3を用いた。
[Comparative Example 5]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
The same layered product 3 as in Example 3 was used.
<非水電解液二次電池の作製>
(正極板の作製)
正極板1と同一の正極板の正極活物質層側の表面を、永塚工業株式会社製 研摩布シート(型番TYPE AA GRIT No100)を用いて10回研磨し、正極板4を得た。正極板4の正極活物質層の厚さは38μm、空隙率は40%であった。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
(Preparation of positive electrode plate)
The surface of the same positive electrode plate as the
(負極板の作製)
負極板として、前記負極板1を用いた。
(Preparation of negative electrode plate)
The
(非水電解液二次電池の組み立て)
積層体1の代わりに、積層体3を使用し、正極板4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池14を作製した。
(Assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery)
A non-aqueous electrolyte secondary battery 14 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 3 was used instead of the
[比較例6]
<ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層との積層体の製造>
実施例3と同様の積層体3を用いた。
[Comparative Example 6]
<Production of laminate of polyolefin porous film and porous layer>
The same layered product 3 as in Example 3 was used.
<非水電解液二次電池の作製>
(正極板の作製)
正極板として、前記正極板1を用いた。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
(Preparation of positive electrode plate)
The
(負極板の作製)
負極板1と同一の負極板の負極活物質層側の表面を、永塚工業株式会社製 研摩布シート(型番TYPE AA GRIT No100)を用いて10回研磨し、負極板4を得た。負極板4の負極活物質層の厚さは38μm、空隙率は31%であった。
(Preparation of negative electrode plate)
The surface of the same negative electrode plate as the
(非水電解液二次電池の組み立て)
積層体1の代わりに、積層体3を使用し、負極板4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、非水電解液二次電池15を作製した。
(Assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery)
A non-aqueous electrolyte secondary battery 15 was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminate 3 was used instead of the
[非水電解液二次電池1〜15の評価結果]
実施例及び比較例で得られた非水電解液二次電池1〜15のハイレート放電後の充電容量の測定を行った結果を表1に示す。
[Evaluation results of non-aqueous electrolyte
Table 1 shows the results of measurement of the charge capacities of the non-aqueous electrolyte
[結論]
表1の記載から、多孔質層表面の無機フィラーの投影像のアスペクト比が1.4〜4.0の範囲であり、ピーク強度比(I(hkl)/I(abc))の最大値が、1.5〜300の範囲であり、正極板の測定面積900mm2当たりの静電容量が、1nF以上、1000nF以下であり、負極板の測定面積900mm2当たりの静電容量が、4nF以上、8500nF以下である実施例1〜9にて得られた、非水電解液二次電池が、比較例1〜6にて得られた、いずれかの条件を満たさない非水電解液二次電池よりも優れたハイレート放電後の充電容量を示すことが示された。
[Conclusion]
From the description in Table 1, the aspect ratio of the projected image of the inorganic filler on the surface of the porous layer is in the range of 1.4 to 4.0, and the maximum value of the peak intensity ratio (I (hkl) / I (abc) ) is , 1.5 to 300, the capacitance per 900 mm 2 of the measurement area of the positive electrode plate is 1 nF or more and 1000 nF or less, and the capacitance per 900 mm 2 of the measurement area of the negative electrode plate is 4 nF or more, The non-aqueous electrolyte secondary batteries obtained in Examples 1 to 9 which are 8500 nF or less are compared with the non-aqueous electrolyte secondary batteries obtained in Comparative Examples 1 to 6 which do not satisfy any of the conditions. It was also shown to exhibit excellent charge capacity after high rate discharge.
本発明に係る非水電解液二次電池は、ハイレート放電後の充電容量に優れる。従って、本発明に非水電解液二次電池及は、非水電解液二次電池の製造分野において広範に利用することができる。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention has excellent charge capacity after high rate discharge. Therefore, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention can be widely used in the field of manufacturing non-aqueous electrolyte secondary batteries.
Claims (5)
測定面積900mm2当たりの静電容量が、1nF以上、1000nF以下である正極板と、
測定面積900mm2当たりの静電容量が、4nF以上、8500nF以下である負極板と、を備え、
前記多孔質層の表面の、無機フィラーの投影像のアスペクト比が、1.4〜4.0の範囲であり、
前記多孔質層の、広角X線回折法により測定した、互いに直交する任意の回折面(hkl)及び(abc)のピーク強度であるI(hkl)及びI(abc)が、下式(1)を満たし、
下式(2)で算出されるピーク強度比の最大値の範囲が、1.5〜300の範囲である、非水電解液二次電池。
I(hkl) > I(abc)・・・(1)
I(hkl) / I(abc)・・・(2) A porous layer containing an inorganic filler and a resin,
A positive electrode plate having a capacitance per measurement area 900 mm 2 of 1 nF or more and 1000 nF or less;
A negative electrode plate having a capacitance per measurement area 900 mm 2 of 4 nF or more and 8500 nF or less,
The aspect ratio of the projected image of the inorganic filler on the surface of the porous layer is in the range of 1.4 to 4.0,
I (hkl) and I (abc) , which are peak intensities of arbitrary diffraction planes (hkl) and (abc) orthogonal to each other, measured by a wide-angle X-ray diffraction method, of the porous layer are represented by the following formula (1). The filling,
The non-aqueous electrolyte secondary battery in which the maximum value of the peak intensity ratio calculated by the following formula (2) is in the range of 1.5 to 300.
I (hkl) > I (abc)・ ・ ・ (1)
I (hkl) / I (abc)・ ・ ・ (2)
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005222773A (en) * | 2004-02-04 | 2005-08-18 | Toshiba Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery and negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery |
| WO2014208454A1 (en) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | Separator for nonaqueous electrolyte batteries, and nonaqueous electrolyte battery |
| WO2015098610A1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | 日本碍子株式会社 | Layered-double-hydroxide-containing composite material and method for producing same |
| JP2018106879A (en) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | トヨタ自動車株式会社 | Negative electrode with insulating layer |
| JP2018133244A (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | 帝人株式会社 | Separator for nonaqueous secondary battery and nonaqueous secondary battery |
| JP2018133245A (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | 帝人株式会社 | Separator for nonaqueous secondary battery and nonaqueous secondary battery |
| JP6381754B1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-08-29 | 住友化学株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5308118B2 (en) | 2008-10-30 | 2013-10-09 | 帝人株式会社 | Nonaqueous secondary battery separator, method for producing the same, and nonaqueous secondary battery |
| US10211442B2 (en) * | 2015-11-27 | 2019-02-19 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Nonaqueous electrolyte secondary battery insulating porous layer and nonaqueous electrolyte secondary battery laminated separator |
| CN108448033A (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-24 | 帝人株式会社 | Diaphragm for non-water system secondary battery and non-aqueous secondary battery |
| KR101918448B1 (en) * | 2017-04-28 | 2018-11-13 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | Nonaqueous electrolyte secondary battery insulating porous layer |
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| WO2014208454A1 (en) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | Separator for nonaqueous electrolyte batteries, and nonaqueous electrolyte battery |
| WO2015098610A1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | 日本碍子株式会社 | Layered-double-hydroxide-containing composite material and method for producing same |
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