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WO2020031614A1 - 非水系二次電池接着層用スラリー組成物、非水系二次電池用接着層、非水系二次電池用セパレータ、及び非水系二次電池 - Google Patents

非水系二次電池接着層用スラリー組成物、非水系二次電池用接着層、非水系二次電池用セパレータ、及び非水系二次電池 Download PDF

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WO2020031614A1
WO2020031614A1 PCT/JP2019/027664 JP2019027664W WO2020031614A1 WO 2020031614 A1 WO2020031614 A1 WO 2020031614A1 JP 2019027664 W JP2019027664 W JP 2019027664W WO 2020031614 A1 WO2020031614 A1 WO 2020031614A1
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WO
WIPO (PCT)
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secondary battery
adhesive layer
separator
aqueous secondary
slurry composition
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2019/027664
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慶一朗 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zeon Corp
Original Assignee
Zeon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zeon Corp filed Critical Zeon Corp
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Priority to EP19848342.2A priority patent/EP3836250A4/en
Priority to KR1020217003096A priority patent/KR102811617B1/ko
Priority to US17/258,440 priority patent/US12021262B2/en
Priority to JP2020536404A priority patent/JP7501363B2/ja
Publication of WO2020031614A1 publication Critical patent/WO2020031614A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H01M50/461Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes with adhesive layers between electrodes and separators
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a slurry composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer, a non-aqueous secondary battery adhesive layer, a non-aqueous secondary battery separator, and a non-aqueous secondary battery.
  • Non-aqueous secondary batteries such as lithium ion secondary batteries (hereinafter sometimes abbreviated as “secondary batteries”) have the characteristics of being small, lightweight, high in energy density, and capable of being repeatedly charged and discharged. , Is used for a wide range of applications.
  • the secondary battery generally includes a battery member such as a positive electrode, a negative electrode, and a separator that separates the positive electrode and the negative electrode and prevents a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
  • Patent Literature 1 proposes a binder composition for a lithium ion secondary battery including a particulate polymer, a water-soluble polymer, a sulfosuccinate or a salt thereof, and water.
  • the content of the acid group-containing monomer unit in the water-soluble polymer is from 20 to 70% by weight, and the content of the sulfosuccinate or a salt thereof is reduced by the particle weight.
  • each component blended in the conventional binder composition described in Patent Literature 1 improves cycle characteristics and low-temperature output characteristics of a secondary battery from the following viewpoints.
  • the particulate polymer forms a point bond between the adherends and can contribute to enhancing the output characteristics of the obtained secondary battery.
  • the water-soluble polymer having a predetermined composition can contribute to improving the cycle characteristics of the obtained secondary battery by reducing the precipitation of lithium ions in the electrolytic solution.
  • the predetermined amount of sulfosuccinic acid can contribute to enhancing the coatability of the binder composition and enhancing the output characteristics and cycle characteristics of the obtained secondary battery.
  • a separator provided in a secondary battery is required to have a property of not easily causing dielectric breakdown when a high voltage is applied, that is, to be excellent in withstand voltage.
  • the conventional binder composition is used for forming a separator, there is room for further improvement in the withstand voltage of the obtained separator.
  • the present invention provides a slurry composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer, which can provide a separator having excellent withstand voltage when applied on a separator substrate to form an adhesive layer.
  • the purpose is to: Another object of the present invention is to provide an adhesive layer for a non-aqueous secondary battery, which can improve the withstand voltage of the separator. Still another object of the present invention is to provide a separator for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery having excellent withstand voltage.
  • the present inventors have conducted intensive studies with the aim of solving the above problems. Then, the present inventor, in preparing the slurry composition, by adding organic particles, sulfosuccinic acid and its salt, and a low molecular weight hydrocarbon, it is possible to significantly increase the withstand voltage of the obtained separator.
  • the present invention has been newly found and the present invention has been completed.
  • the present invention aims to advantageously solve the above problems, the slurry composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer of the present invention, an organic particle, a sulfosuccinate or a salt thereof, It contains a hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less and water.
  • the slurry composition having such a composition it is possible to provide a separator having excellent withstand voltage when applied on a separator substrate to form an adhesive layer.
  • the molecular weight of hydrocarbon means a number average molecular weight, and can be measured using the measuring method described in Examples.
  • the hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less is preferably a chain saturated hydrocarbon. According to the slurry composition containing a chain saturated hydrocarbon as the hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less, it is possible to provide a separator having more excellent withstand voltage.
  • the content of the sulfosuccinate or the salt thereof is 0.5 parts by mass or more and 18 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the organic particles. Is preferable.
  • the content of the sulfosuccinate or the salt thereof is within the above range, so that it is possible to provide a separator having more excellent withstand voltage.
  • a secondary battery having excellent cycle characteristics can be provided.
  • the content ratio of the sulfosuccinate or a salt thereof is 500 parts by mass or more and 20,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less. Parts or less.
  • a separator having more excellent voltage resistance and process adhesiveness is provided. Accordingly, a secondary battery having more excellent cycle characteristics can be provided.
  • the content of the hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less is 0.01 to 1 part by mass, based on 100 parts by mass of the organic particles. It is preferred that As described above, when the content of the hydrocarbon having a molecular weight of 1000 or less with respect to 100 parts by mass of the organic particles in the slurry composition is within the above range, it is possible to provide a separator having more excellent withstand voltage and process adhesiveness. .
  • Another object of the present invention is to advantageously solve the above-mentioned problems, and the method for producing an adhesive layer for a non-aqueous secondary battery of the present invention includes any one of the above-described adhesive layers for a non-aqueous secondary battery.
  • a non-aqueous secondary battery adhesive layer capable of improving voltage properties can be efficiently provided.
  • an object of the present invention is to advantageously solve the above-described problems, and the adhesive layer for a non-aqueous secondary battery of the present invention includes any one of the slurry compositions for an adhesive layer for a non-aqueous secondary battery described above. It is characterized by being formed by using.
  • the adhesive layer for a non-aqueous secondary battery of the present invention can improve the withstand voltage of the separator.
  • Still another object of the present invention is to solve the above-described problem advantageously, and the non-aqueous secondary battery separator of the present invention includes the non-aqueous secondary battery adhesive layer of the present invention.
  • the separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention is excellent in withstand voltage.
  • the present invention has as its object to advantageously solve the above-mentioned problem, and a non-aqueous secondary battery of the present invention includes the above-described adhesive layer for a non-aqueous secondary battery.
  • a non-aqueous secondary battery of the present invention is excellent in withstand voltage.
  • a slurry composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer which can provide a separator having excellent voltage resistance when applied on a separator substrate to form an adhesive layer. be able to. Further, according to the present invention, it is possible to provide an adhesive layer for a non-aqueous secondary battery capable of improving the withstand voltage of the separator. Further, according to the present invention, it is possible to provide a separator for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery having excellent withstand voltage.
  • the slurry composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer of the present invention can be used when forming the non-aqueous secondary battery adhesive layer of the present invention.
  • the adhesive layer for a non-aqueous secondary battery of the present invention forms a separator together with a separator base material, and bonds the separator to another battery member such as an electrode.
  • the separator for a non-aqueous secondary battery and the non-aqueous secondary battery of the present invention include the adhesive layer for a non-aqueous secondary battery of the present invention.
  • the slurry composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “slurry composition of the present invention”) comprises organic particles, a sulfosuccinate or a salt thereof, and a molecular weight of 1,000 or less. , And water. Further, the slurry composition of the present invention may optionally contain a binder, a leveling agent, and other additives.
  • the sulfosuccinic acid ester or a salt thereof contained in the slurry composition of the present invention is a hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less when the slurry composition is applied on a separator substrate formed of a microporous film in forming an adhesive layer.
  • the sulfosuccinic acid ester or a salt thereof contained in the slurry composition of the present invention is a hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less when the slurry composition is applied on a separator substrate formed of a microporous film in forming an adhesive layer.
  • Organic particles are particles made of a polymer, which can exhibit adhesiveness and / or blocking resistance in the adhesive layer.
  • the organic particles can be stably present in the slurry composition for the adhesive layer or in the electrolyte of the secondary battery while maintaining their particle shape.
  • One type of organic particles may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • Organic particle structure is not particularly limited, and may be particles composed of a non-composite polymer substantially composed of a single polymer component, or a composite polymer composed of a plurality of polymer components.
  • the particles may be composed of
  • non-composite polymer particles examples include polyethylene particles, polystyrene particles, polydivinylbenzene particles, styrene-divinylbenzene copolymer crosslinked particles, polyimide particles, polyamide particles, polyamideimide particles, melamine resin particles, phenol resin particles, Benzoguanamine-formaldehyde condensate particles, polysulfone particles, polyacrylonitrile particles, polyaramid particles, polyacetal particles, polymethyl methacrylate particles, and the like.
  • the particles made of the composite polymer have a hetero-phase structure in which different polymer portions exist inside the particles.
  • the heterophasic structure is a single particle formed by physically or chemically bonding two or more polymers different from each other, and formed from a single polymer such as a block polymer. It is not a particle having a single phase structure.
  • hetero-phase structure examples include a core-shell structure including a core portion and a shell portion covering at least a part of the outer surface of the core portion; a side-by-side structure in which two or more polymers are juxtaposed; a core-shell structure A snow darma structure in which a part of the polymer at the center is exposed to the outer shell; a lobster structure in which another kind of polymer particles are embedded in the surface of spherical polymer particles and integrated; Is mentioned.
  • the organic particles are preferably a polymer having a core-shell structure (hereinafter sometimes abbreviated as “core-shell polymer”).
  • the “blocking resistance” means that adjacent battery members of the battery member provided with the adhesive layer (ie, the separator) via the adhesive layer during the storage and transportation are prevented from sticking (ie, blocking). Means the properties that can be performed. Whether or not the organic particles have a core-shell structure can be confirmed from the observation result of the cross-sectional structure of the organic particles.
  • Organic particles that are a core-shell polymer include a core portion and a shell portion that covers an outer surface of the core portion.
  • the shell part partially covers the outer surface of the core part. That is, the shell portion of the organic particles that are the core-shell polymer covers the outer surface of the core portion, but preferably does not cover the entire outer surface of the core portion. Even when the outer surface of the core part appears to be completely covered by the shell part, the shell part may be located outside the core part if a hole communicating between the inside and the outside of the shell part is formed. The shell part partially covers the surface.
  • the polymer constituting the core portion (hereinafter sometimes referred to as “polymer of the core portion”) is not particularly limited, and a polymer obtained by polymerizing an arbitrary monomer can be used.
  • the monomer that can be used for preparing the polymer of the core portion include vinyl chloride monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride; vinyl acetate monomers such as vinyl acetate; styrene, ⁇ -methylstyrene; Aromatic vinyl monomers such as styrene sulfonic acid, butoxystyrene and vinyl naphthalene; vinylamine monomers such as vinylamine; vinylamide monomers such as N-vinylformamide and N-vinylacetamide; Group-containing monomers such as monomers having a sulfonic acid group, monomers having a phosphate group, and monomers having a hydroxyl group; (meth) acrylic acid derivatives such as 2-hydroxyethyl methacrylate Methyl
  • (meth) acryl means acryl and / or methacryl
  • (meth) acrylo means acrylo and / or methacrylo
  • (meth) acrylate means acrylate and And / or methacrylate.
  • the monomers used for producing the core polymer include at least an aromatic vinyl monomer, an acid group-containing monomer, a (meth) acrylate monomer, And (meth) acrylonitrile monomer. That is, the polymer in the core portion is at least one of an aromatic vinyl monomer unit, an acid group-containing monomer unit, a (meth) acrylate monomer unit, and a (meth) acrylonitrile monomer unit. And more preferably at least a (meth) acrylate monomer unit and an acid group-containing monomer unit.
  • styrene units are used as aromatic vinyl monomer units
  • methyl methacrylate units and n-butyl acrylate units are used as (meth) acrylate monomer units
  • (meth) acrylonitrile monomer units are used.
  • the acid group-containing monomer unit is preferably an acrylic acid unit.
  • the polymer in the core portion may include a crosslinkable monomer unit.
  • the crosslinkable monomer unit include units derived from a polyfunctional monomer such as allyl methacrylate.
  • "including a monomer unit” means that "a polymer obtained by using the monomer contains a repeating unit derived from the monomer".
  • the content ratio of each unit in the core portion is preferably within the following ranges, assuming that all the repeating units contained in the polymer forming the core portion are 100% by mass.
  • the content ratio of the (meth) acrylate monomer unit in the core portion is preferably from 50% by mass to 99% by mass.
  • the content ratio of the acid group-containing monomer unit in the core portion is preferably from 0.1% by mass to 5% by mass.
  • the content of the crosslinkable monomer unit in the core is preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less.
  • the polymer constituting the shell portion (hereinafter sometimes referred to as “polymer of the shell portion”) is not particularly limited, and a monomer obtained by polymerizing an arbitrary monomer can be used. .
  • examples of the monomer that can be used for preparing the polymer of the shell portion include, for example, the same monomers as those exemplified as the monomer that can be used to produce the polymer of the core portion. Is mentioned.
  • one of these monomers may be used alone, or two or more thereof may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the polymer in the shell portion preferably contains an aromatic vinyl monomer unit and an acid group-containing monomer unit.
  • the content ratio of the aromatic vinyl monomer unit in the shell portion is preferably 50% by mass or more and less than 100% by mass with respect to 100% by mass of all the repeating units contained in the polymer forming the shell portion. Further, the ratio of the acid group-containing monomer unit in the shell portion is preferably from 0.1% by mass to 7% by mass.
  • the method for preparing the organic particles is not particularly limited.
  • the polymerization mode for preparing the organic particles as the non-composite polymer may be any of a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method.
  • addition polymerization such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used.
  • the emulsifier, dispersant, polymerization initiator, chain transfer agent and the like that can be used for the polymerization those generally used can be used, and the amount used can also be the amount generally used.
  • organic particles as a core-shell polymer using a polymer monomer of the core portion and a polymer monomer of the shell portion, changing the ratio of those monomers over time It can be prepared by polymerizing stepwise.
  • organic particles that are core-shell polymers are prepared by a continuous multi-stage emulsion polymerization method and a multi-stage suspension polymerization method in which the polymer of the previous stage is sequentially coated with the polymer of the subsequent stage. can do.
  • An example of obtaining the organic particles as the core-shell polymer by a multi-stage emulsion polymerization method includes, for example, a method described in International Publication No. WO 2016/110894.
  • the glass transition temperature is preferably from 50 ° C to 100 ° C.
  • the blocking resistance of the obtained separator can be further increased.
  • the adhesiveness of the adhesive layer can be sufficiently improved.
  • the glass transition temperature of the core part is 35 ° C. or more and 70 ° C. or less, and the glass transition temperature of the shell part is 80 ° C. or more and 150 ° C. or less.
  • the glass transition temperature of the organic particles can be adjusted to a desired value based on the composition at the time of preparation.
  • the glass transition temperature of the organic particles can be measured by the method described in Examples.
  • the organic particles preferably have an electrolyte swelling degree of 100% or more and 1000% or less, more preferably 100% or more and 800% or less, and even more preferably 200% or more and 550% or less.
  • the degree of swelling of the organic particles in the electrolytic solution can be adjusted to a desired value based on the composition at the time of preparation.
  • the degree of swelling of the organic particles in the electrolytic solution can be measured by the method described in Examples.
  • the sulfosuccinate is a monoester, diester or triester of sulfosuccinic acid, preferably a monoester or diester, and more preferably a diester.
  • the sulfosuccinate is preferably a mono, di, or trialkyl ester, more preferably a monoalkyl ester or a dialkyl ester, and even more preferably a dialkyl ester.
  • the sulfosuccinate or a salt thereof is preferably a compound represented by the following formula (i).
  • each of R 1 and R 2 is independently selected from the group consisting of Na, K, Li, NH 4 and an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and X is Na, K, Li and Selected from the group consisting of NH 4 .
  • each of R 1 and R 2 is an alkyl group, it preferably has 1 to 12 carbon atoms, and more preferably 2 to 10 carbon atoms.
  • each of R 1 and R 2 is an alkyl group, it may be a linear alkyl group, a branched alkyl group, or an alkyl group having an alicyclic structure, Is also good.
  • Preferred examples of such an alkyl group include an octyl group, a cyclohexyl group, a cyclopentyl group, and an amyl group.
  • an octyl group, a cyclohexyl group, a cyclopentyl group, and an amyl group are particularly preferred, and an octyl group is most preferred.
  • X is preferably Na, from the group consisting of Li and NH 4, and more preferably is selected from the group consisting of Na and Li.
  • R 1 and R 2 are also preferably selected from the group consisting of Na and Li.
  • R 1 and R 2 are usually the same as X.
  • More specific examples of the compound represented by the formula (i) include sodium, potassium and ammonium salts of dioctylsulfosuccinic acid, diamylsulfosuccinic acid, and dicyclopentylsulfosuccinic acid.
  • the content of the sulfosuccinic acid ester or a salt thereof is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 3.0 parts by mass or more, and still more preferably 100 parts by mass of the organic particles. It is at least 5.0 parts by mass, particularly preferably at least 7.0 parts by mass, preferably at most 18 parts by mass, more preferably at most 13 parts by mass, even more preferably at most 12 parts by mass.
  • the content may be a ratio of the total of the sulfosuccinate and the salt thereof to the organic particles.
  • the withstand voltage of the obtained separator can be further enhanced.
  • the content ratio of the sulfosuccinate or the salt thereof to the organic particles is equal to or less than the upper limit, the cycle characteristics of the obtained secondary battery can be improved. This is presumed to be due to the fact that the content of the sulfosuccinate or the salt thereof is not more than the above upper limit, whereby the pores of the separator base material can be hardly blocked by hydrocarbons having a molecular weight of 1,000 or less. You.
  • the slurry composition of the present invention preferably has a content of sulfosuccinate or a salt thereof of not less than 5,000 parts by mass, and not less than 7000 parts by mass, based on 100 parts by mass of a hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less as described later. Is more preferable, it is preferably 20,000 parts by mass or less, and more preferably 14,000 parts by mass or less. Based on 100 parts by mass of the organic particles, the content of the sulfosuccinate or the salt thereof, and the content of the hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less satisfy the above-mentioned or below-described preferred ranges, and the content of the carbon having a molecular weight of 1,000 or less is satisfied.
  • the withstand voltage of the obtained separator can be further enhanced.
  • the process adhesion of the adhesive layer can be increased, and the cycle characteristics of the obtained secondary battery can be improved. Can be increased.
  • the "process adhesiveness" of the adhesive layer means the adhesiveness before immersion in the electrolytic solution. In other words, in the manufacturing process of the secondary battery, it means the adhesiveness between the battery members before the electrolyte is injected.
  • Hydrocarbons with a molecular weight of 1000 or less penetrates into the pores of the separator substrate and functions to increase the withstand voltage of the separator. Furthermore, when the hydrocarbon having a molecular weight of 1000 or less exists in a state of being adsorbed or attached to the surface of the organic particles, the hydrocarbon exerts plasticity and can function to enhance the process adhesion of the adhesive layer.
  • the molecular weight (number average molecular weight) of the hydrocarbon needs to be 1,000 or less, preferably 550 or less, preferably 500 or less, preferably 70 or more, and more preferably 200 or more. Preferably, it is 250 or more. If the molecular weight of the hydrocarbon is within the above range, it is possible to achieve both the enhancement of the process adhesiveness of the obtained adhesive layer and the improvement of the withstand voltage of the obtained separator. More specifically, a hydrocarbon having a molecular weight within the above range exhibits a plasticizer-like function in the adhesive layer, and can enhance the process adhesion of the adhesive layer.
  • the effect of improving the withstand voltage of the separator can be further enhanced by the hydrocarbon that has entered the pores of the separator base material.
  • the molecular weight of the hydrocarbon is not more than the above upper limit, when the slurry composition is applied to the separator substrate, it is possible to promote the intrusion of the hydrocarbon into the pores, it is possible to obtain Voltage resistance of the resulting separator can be increased.
  • the hydrocarbon is not particularly limited as long as the molecular weight satisfies the above range, and any hydrocarbon can be used. Therefore, the hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less may be any of an aliphatic hydrocarbon and an aromatic hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less. Among them, as the hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less, a chain (straight-chain or branched) saturated hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less is preferable. Specifically, examples of the chain-type saturated hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less include octane, nonane, and decane, and commercial products such as Moresco (registered trademark) White Series manufactured by Moresco Corporation.
  • the content of the hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less in the slurry composition is preferably at least 0.01 part by mass, more preferably at least 0.03 part by mass, based on 100 parts by mass of the organic particles. It is more preferably at least 0.05 part by mass, preferably at most 1 part by mass, more preferably at most 0.5 part by mass, even more preferably at most 0.2 part by mass.
  • the content ratio of the hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less with respect to 100 parts by mass of the organic particles is equal to or more than the above lower limit, the process adhesion of the adhesive layer can be enhanced, and the withstand voltage of the obtained separator can be further enhanced. Further, when the content ratio of the hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less with respect to 100 parts by mass of the organic particles is equal to or less than the upper limit, the process adhesion of the adhesive layer can be enhanced.
  • the binder has a function of firmly bonding the battery members of the secondary battery to each other, for example, the separator and the electrode, in the adhesive layer, and the components in the adhesive layer such as the above-described organic particles are detached from the adhesive layer.
  • This is a component made of a polymer that prevents the occurrence of the
  • the glass transition temperature of the polymer constituting the binder (hereinafter, may be referred to as “the glass transition temperature of the binder”) is less than 50 ° C. from the viewpoint of improving the adhesiveness of the adhesive layer. Is preferably 25 ° C. or lower, more preferably 15 ° C. or lower.
  • the lower limit of the glass transition temperature of the binder is not particularly limited, but may be, for example, ⁇ 50 ° C. or higher.
  • the glass transition temperature of the binder can be adjusted by, for example, changing the type of a monomer used for preparing a polymer constituting the binder.
  • the "glass transition temperature of the binder" can be measured by the method described in the examples.
  • the binder is not particularly limited as long as it is a polymer having an adhesive ability, and any polymer can be used, and a particulate polymer dispersible in an aqueous medium can be suitably used.
  • the binder include a diene polymer such as a styrene-butadiene copolymer and an acrylonitrile-butadiene copolymer, an acrylic polymer, a fluoropolymer, and a silicon polymer. And among these, an acrylic polymer is preferable.
  • One type of these particulate polymers may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the acrylic polymer is a polymer containing a (meth) acrylate monomer unit.
  • the acrylic polymer preferably contains, for example, an acid group-containing monomer unit, an aromatic vinyl monomer unit, and a crosslinkable monomer unit in addition to the (meth) acrylate monomer unit.
  • the acrylic polymer may include a monomer unit (other monomer unit) other than a (meth) acrylate monomer unit, an aromatic vinyl monomer unit, and a crosslinkable monomer unit. Good.
  • (meth) acrylate monomer capable of forming the (meth) acrylate monomer unit of the acrylic polymer include those described above in the section of “organic particles”. One of these may be used alone, or two or more may be used in combination at an arbitrary ratio. Among them, 2-ethylhexyl acrylate is preferable.
  • the ratio of the (meth) acrylate monomer unit in the acrylic polymer is preferably from 40% by mass to 80% by mass.
  • the acid group-containing monomer capable of forming the acid group-containing monomer unit of the acrylic polymer include those described above in the section of “organic particles”. One of these may be used alone, or two or more may be used in combination at an arbitrary ratio. Among these, a monomer having a carboxylic acid group is preferable, and acrylic acid is more preferable.
  • the proportion of the acid group-containing monomer unit in the acrylic polymer is preferably from 1% by mass to 10% by mass.
  • aromatic vinyl monomer capable of forming the aromatic vinyl monomer unit of the acrylic polymer include those described above in the section of “organic particles”. One of these may be used alone, or two or more may be used in combination at an arbitrary ratio. And among these, styrene is preferable.
  • the proportion of the aromatic vinyl monomer unit in the acrylic polymer is preferably from 10% by mass to 50% by mass.
  • crosslinkable monomer capable of forming the crosslinkable monomer unit of the acrylic polymer examples include those described above in the section of “organic particles”. One of these may be used alone, or two or more may be used in combination at an arbitrary ratio. And among these, allyl methacrylate is preferable.
  • the proportion of the crosslinkable monomer unit in the acrylic polymer is preferably from 0.1% by mass to 6% by mass.
  • the other monomer capable of forming the other monomer unit is not particularly limited, and may be any of the monomers listed in the section of “organic particles”, such as a (meth) acrylate monomer and an aromatic vinyl monomer. Those excluding the monomer and the crosslinkable monomer can be used. One of these may be used alone, or two or more may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the method for preparing the binder is not particularly limited.
  • the polymerization mode for preparing the binder may be any of a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method.
  • addition polymerization such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used.
  • the emulsifier, dispersant, polymerization initiator, chain transfer agent and the like that can be used for the polymerization those generally used can be used, and the amount used can also be the amount generally used.
  • the content of the binder in the slurry composition is not particularly limited, but is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, and more preferably 15 parts by mass, per 100 parts by mass of the organic particles. And more preferably 30 parts by mass or less, more preferably 27 parts by mass or less, even more preferably 25 parts by mass or less.
  • the content of the binder is equal to or more than the lower limit, the adhesiveness of the adhesive layer can be improved.
  • the content of the binder is equal to or less than the upper limit, the internal resistance of the obtained secondary battery can be reduced.
  • the leveling agent is an optional component obtained when the slurry composition is coated on the separator substrate, and is blended to smooth the coated surface.
  • the leveling agent is not particularly limited, and a compound other than the sulfosuccinic acid ester or a salt thereof and capable of exhibiting a surface activity can be used.
  • a nonionic surfactant can be used as the leveling agent.
  • the nonionic surfactant include a polyethylene glycol surfactant, a polyoxyalkylene alkyl ether surfactant, a polyhydric alcohol-based nonionic surfactant, polyoxyethylene distyrenated phenyl ether, and polyoxyethylene tri Benzyl phenyl ether, polyoxyalkylene alkyl ether and the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more. Especially, it is preferable to mix at least a polyethylene glycol type surfactant as a leveling agent.
  • the content ratio of the leveling agent in the slurry composition may be, for example, 0.05 parts by mass or more and 2.0 parts by mass or less per 100 parts by mass of the organic particles.
  • the method for preparing the slurry composition is not particularly limited, but usually, in an aqueous medium, the organic particles described above, a sulfosuccinate or a salt thereof, a hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less, and other optional components.
  • Mix to prepare a slurry composition is not particularly limited, but mixing can be performed using a known mixing device.
  • aqueous medium water may be used as a main solvent, and a hydrophilic solvent (eg, alcohols) other than water may be mixed and used as long as the dissolved or dispersed state of each of the above components can be ensured.
  • the content ratio of water as the “main solvent” is more than 50% by mass, preferably more than 80% by mass, more preferably more than 90% by mass based on 100% by mass of all the solvent components contained in the slurry composition. possible.
  • the water used for preparing the slurry composition may be the water contained in the aqueous dispersion of the organic particles.
  • the surface tension of the slurry composition is preferably 30 mN / m or more, more preferably 33 mN / m or more, preferably 45 mN / m or less, and more preferably 37 mN / m or less.
  • the surface tension of the slurry composition is equal to or higher than the above lower limit, it is possible to suppress the excessive intrusion of hydrocarbons having a molecular weight of 1,000 or less into the pores of the separator base material, and to further improve the cycle characteristics of the obtained secondary battery. Can be enhanced.
  • the surface tension of the slurry composition when the surface tension of the slurry composition is equal to or less than the above upper limit, it is possible to appropriately promote the intrusion of hydrocarbons having a molecular weight of 1000 or less into the pores of the separator base material, and the withstand voltage of the obtained separator. Properties can be further enhanced.
  • the surface tension of the slurry composition can be controlled by adjusting the amount of the sulfosuccinate ester or a salt thereof, a leveling agent, a binder, and the like.
  • the adhesive layer for a non-aqueous secondary battery of the present invention is formed using the slurry composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer described above.
  • the adhesive layer for a non-aqueous secondary battery contains the above-mentioned organic particles, a sulfosuccinate or a salt thereof, a hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less, and other optional components.
  • the organic particles exist in the form of particles in the slurry composition, but may be in the form of particles or any other shape in the adhesive layer formed using the slurry composition.
  • the adhesive layer for non-aqueous secondary batteries of the present invention is used when manufacturing the non-aqueous secondary battery of the present invention.
  • the adhesive layer for a non-aqueous secondary battery of the present invention is applied to a separator substrate, and the separator of the present invention in which the adhesive layer is formed on the separator substrate, and other components such as electrodes. Used for bonding the battery member.
  • the adhesive layer for non-aqueous secondary batteries of the present invention contains the above-mentioned organic particles, a sulfosuccinate or a salt thereof, and a hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less, it has excellent withstand voltage.
  • the polymer constituting the organic particles or the like contains a crosslinkable monomer unit, the polymer is crosslinked at the time of drying the slurry composition or at an optional heat treatment after the drying. (That is, the adhesive layer may contain a crosslinked product such as organic particles).
  • the separator substrate to which the slurry composition is applied is not particularly limited, and a known separator substrate such as an organic separator substrate can be used.
  • the organic separator substrate is a porous member made of an organic material, and examples of the organic separator substrate include a microporous film or a nonwoven fabric containing polyethylene, a polyolefin resin such as polypropylene, an aromatic polyamide resin, and the like. . Among them, polyethylene and polypropylene are preferable as the organic material forming the separator substrate.
  • the porosity of the separator substrate is preferably 40% or more, more preferably 45% or more, further preferably 47% or more, and preferably 60% or less, and 55% or less. It is more preferably at most 53%, more preferably at most 53%.
  • the porosity of the separator substrate can be measured according to the method described in Examples.
  • the thickness of the separator substrate is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 6 ⁇ m or more, still more preferably 7 ⁇ m or more, preferably 16 ⁇ m or less, and preferably 14 ⁇ m or less. Is more preferable, and further preferably 12 ⁇ m or less.
  • the thickness of the separator substrate is within the above range, the voltage resistance can be effectively improved by the slurry composition of the present invention.
  • the thickness of the adhesive layer is preferably 0.3 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the adhesive layer is 0.3 ⁇ m or more, the withstand voltage and the adhesiveness of the separator can be improved. If the thickness of the adhesive layer is 5 ⁇ m or less, the battery characteristics (particularly, output characteristics) of the secondary battery can be improved.
  • the adhesive layer for a non-aqueous secondary battery of the present invention comprises, for example, a step (1) of forming a coating film by applying the above-mentioned slurry composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer on a separator substrate. Drying the obtained coating film to obtain an adhesive layer (2). According to such a production method, the adhesive layer of the present invention having excellent withstand voltage can be efficiently produced.
  • the slurry composition is applied on a separator substrate to form a coating film.
  • the method for applying the slurry composition on the separator substrate is not particularly limited. , A reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush coating method, and the like.
  • step (2) the coating film is dried to obtain an adhesive layer.
  • the drying method is not particularly limited, and a known method can be used. Specific examples include drying with warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, and drying by irradiation with infrared rays or electron beams.
  • the drying conditions are not particularly limited, but the drying temperature is preferably 40 to 150 ° C., and the drying time is preferably 30 seconds to 30 minutes.
  • the separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention includes a separator substrate and the adhesive layer for a non-aqueous secondary battery of the present invention. It is preferable that the adhesive layer is provided directly on the surface of the separator substrate without interposing another layer.
  • the separator base material the same one as described in the item of (adhesive layer for non-aqueous secondary battery) can be used.
  • the separator of this invention can be formed by apply
  • the separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention has an adhesive layer of the present invention including the above-described organic particles, a sulfosuccinate or a salt thereof, and a hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less, formed on a separator substrate. Because of this, it has excellent withstand voltage.
  • a non-aqueous secondary battery of the present invention includes the above-described adhesive layer for a non-aqueous secondary battery.
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention is characterized in that the battery members (that is, the separator and the electrode of the present invention) are bonded to each other via the non-aqueous secondary battery adhesive layer of the present invention.
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention is excellent in withstand voltage.
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention includes, for example, a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte, and at least one surface of the separator is formed from the adhesive layer for a non-aqueous secondary battery described above. It becomes.
  • the positive electrode and the separator and / or the negative electrode and the separator are bonded and integrated via the non-aqueous secondary battery adhesive layer.
  • an electrode obtained by forming an electrode mixture layer on a current collector can be used.
  • a current collector made of a metal material such as iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, or platinum can be used.
  • a current collector made of copper is preferable to use as the current collector for the negative electrode.
  • a current collector made of aluminum is preferably used as the current collector for the positive electrode.
  • a layer containing an electrode active material and a binder can be used as the electrode mixture layer.
  • an organic electrolyte obtained by dissolving a supporting electrolyte in an organic solvent is usually used.
  • a lithium salt is used as a supporting electrolyte.
  • the lithium salt include LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi and the like.
  • LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li are preferable, and LiPF 6 is particularly preferable because they are easily soluble in a solvent and show a high degree of dissociation.
  • One type of electrolyte may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio. In general, the higher the dissociation degree of the supporting electrolyte, the higher the lithium ion conductivity tends to be. Therefore, the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of the supporting electrolyte.
  • the organic solvent used for the electrolytic solution is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte.
  • carbonates are preferable because they have a high dielectric constant and a wide stable potential region.
  • the lower the viscosity of the solvent used the higher the lithium ion conductivity tends to be. Therefore, the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of the solvent.
  • the concentration of the electrolyte in the electrolytic solution can be appropriately adjusted.
  • a known additive may be added to the electrolytic solution.
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention is, for example, a positive electrode and a negative electrode are overlapped with a separator interposed therebetween, and if necessary, rolled or folded according to the battery shape, and placed in a battery container, and the battery container It can be manufactured by injecting an electrolyte into the container and sealing the container. If necessary, a fuse, an overcurrent prevention element such as a PTC element, an expanded metal, a lead plate, etc. may be provided in order to prevent an increase in the pressure inside the nonaqueous secondary battery, overcharge / discharge, and the like. .
  • the shape of the secondary battery may be, for example, any of a coin type, a button type, a sheet type, a cylindrical type, a square type, a flat type, and the like.
  • the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
  • “%” and “parts” representing amounts are based on mass unless otherwise specified.
  • the ratio of the structural units formed by polymerizing a certain monomer in the polymer is usually, unless otherwise specified, This is consistent with the ratio (charge ratio) of the monomer to the total monomers used in the polymerization of the polymer.
  • the glass transition temperatures of the organic particles and the binder were measured as follows according to their structures. ⁇ Binder> With respect to the binder, an aqueous dispersion containing the binder was prepared, and the aqueous dispersion was dried to obtain a measurement sample. 10 mg of a measurement sample is weighed in an aluminum pan, and measured by a differential thermal analysis measurement device (“EXSTAR DSC6220” manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.) at a temperature rising rate of 10 ° C./100° C. to 500 ° C. In minutes, the measurement was performed under the conditions specified in JIS Z8703, and a differential scanning calorimetry (DSC) curve was obtained. An empty aluminum pan was used as a reference.
  • EXSTAR DSC6220 manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.
  • aqueous dispersions containing the polymer were respectively prepared.
  • the prepared aqueous dispersion was dried to obtain a measurement sample.
  • the glass transition temperature (° C.) of the polymer in the core portion and the glass transition temperature (° C.) of the polymer in the shell portion were determined in the same manner as in the non-composite polymer described above.
  • the molecular weight distribution and number average molecular weight (Mn) of hydrocarbons used in Examples and Comparative Examples by gel permeation chromatography (GPC) were determined by using tetrahydrofuran (THF) soluble matter of a sample as a GPC (gel) using THF as a solvent. Permeation chromatography).
  • the measurement conditions were as follows. (1) Preparation of measurement sample A mixture of a hydrocarbon (sample) and THF at a concentration of 5 mg / ml, allowed to stand at room temperature for 5 to 6 hours, and then shaken sufficiently to integrate the sample with THF. Mix well until disappeared. Furthermore, it left still at room temperature for 12 hours or more.
  • the time from the start of mixing of the sample and THF to the end of standing was set to be 24 hours or more. Thereafter, a sample passed through a sample processing filter (pore size: 0.45 to 0.5 ⁇ m, Meishori Disc H-25-2 [manufactured by Tosoh Corporation]) was used as a GPC sample.
  • a sample processing filter pore size: 0.45 to 0.5 ⁇ m, Meishori Disc H-25-2 [manufactured by Tosoh Corporation]
  • sample Hydrocarbon prepared by stabilizing the column in a heat chamber at 40 ° C., flowing THF as a solvent at a flow rate of 1 ml per minute through the column at this temperature, and adjusting the sample concentration to 5 mg / ml. Of a THF sample solution was injected and measured.
  • the molecular weight distribution of the sample was calculated from the relationship between the logarithmic value of a calibration curve prepared from several types of monodisperse polystyrene standard samples and the count number.
  • a standard polystyrene sample for preparing a calibration curve Pressure Chemical Co. Or Toyo Soda Kogyo Co., Ltd. having a molecular weight of 6 ⁇ 10 2 , 2.1 ⁇ 10 3 , 4 ⁇ 10 3 , 1.75 ⁇ 10 4 , 5.1 ⁇ 10 4 , 1.1 ⁇ 10 5 , 3 9.5 ⁇ 10 5 , 8.6 ⁇ 10 5 , 2 ⁇ 10 6 , 4.48 ⁇ 10 6 were used.
  • RI reffractive index
  • a plurality of commercially available polystyrene gel columns were used in combination as described below.
  • GPC measurement conditions were as follows. [GPC measurement conditions] Equipment: LC-GPC 150C (Waters) Column: KF801, 802, 803, 804, 805, 806, 807 (manufactured by Shodex) 7 columns Column temperature: 40 ° C Mobile phase: THF (tetrahydrofuran)
  • the positive electrode, the negative electrode, and the separator prepared in Examples and Comparative Examples were each cut out to a width of 10 mm and a length of 50 mm, and the positive electrode and the separator, and the negative electrode and the separator were laminated, respectively, at a temperature of 80 ° C. and a pressure equivalent to a load of 1 MPa.
  • the laminate was pressed at 10 m / min with a roll press described above to obtain a test piece.
  • a cellophane tape was attached to this test piece, with the current collector side of the electrode (positive electrode or negative electrode) facing down. At this time, a cellophane tape specified in JIS Z1522 was used. The cellophane tape was fixed on a horizontal test stand.
  • the stress when one end of the separator substrate was pulled vertically upward at a pulling speed of 50 mm / min and peeled off was measured. This measurement was performed three times for each of the laminate including the positive electrode and the separator, and the laminate including the negative electrode and the separator, that is, six times in total, and the average value of the stress was determined as the peel strength to determine the adhesiveness between the electrode and the separator. Evaluation was made according to the following criteria. The higher the peel strength, the higher the process adhesiveness of the adhesive layer (the adhesiveness without immersion in the electrolytic solution). A: Peel strength of 5 N / m or more B: Peel strength of 3 N / m or more and less than 5 N / m C: Peel strength of less than 3 N / m
  • the produced lithium ion secondary battery is charged to 4.2 V at a constant current of 1.5 C, charged at a constant voltage until a current of 0.02 C is reached, and discharged to 3.0 V in an atmosphere at a temperature of 45 ° C.
  • the charge / discharge capacity retention rate was determined. These measurements were performed on 5 cells of the lithium ion secondary battery, and the average of the charge / discharge capacity retention rates of each cell was evaluated as the charge / discharge capacity retention rate according to the following criteria. The larger the value, the better the cycle characteristics.
  • C Charge / discharge capacity retention rate is less than 90%
  • Example 1 ⁇ Preparation of organic particles>
  • 53 parts of methyl methacrylate, 45 parts of butyl acrylate, 1 part of methacrylic acid, and 1 part of allyl methacrylate were used as the monomer composition used for producing the core; sodium dodecylbenzenesulfonate 1 was used as an emulsifier.
  • an aqueous dispersion containing the particulate polymer constituting the core was obtained.
  • this aqueous dispersion was heated to 70 ° C.
  • 99 parts of styrene and 1 part of methacrylic acid were continuously supplied over 30 minutes as a monomer composition used for production of a shell portion, and polymerization was continued.
  • the reaction was stopped by cooling to produce an aqueous dispersion containing organic particles as a core-shell polymer. It was confirmed that the organic particles produced by this procedure had a core-shell structure in which the shell part partially covered the outer surface of the core part.
  • the glass transition temperature of this acrylic polymer was -10 ° C. as measured by the method described above.
  • the obtained adhesive layer slurry composition was applied on one surface of the separator substrate, and then dried at 50 ° C. for 10 minutes. This operation was also performed on the opposite surface to form an adhesive layer (thickness: 1 ⁇ m) on both surfaces of the separator substrate.
  • the withstand voltage was evaluated as described above.
  • the process adhesiveness of the formed adhesive layer was evaluated as described above.
  • ⁇ Preparation of binder for negative electrode> In a 5 MPa pressure vessel equipped with a stirrer, 33.5 parts of 1,3-butadiene, 3.5 parts of itaconic acid, 62 parts of styrene, 1 part of 2-hydroxyethyl acrylate, 0.4 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, ion exchange 150 parts of water and 0.5 part of potassium persulfate as a polymerization initiator were added, and after sufficiently stirring, the mixture was heated to 50 ° C. to start polymerization. When the polymerization conversion reached 96%, the reaction was stopped by cooling to obtain a mixture containing a particulate binder (SBR).
  • SBR particulate binder
  • aqueous sodium hydroxide solution was added to the mixture containing the particulate binder to adjust the pH to 8. Thereafter, unreacted monomers were removed from the mixture by heating under reduced pressure, and the mixture was cooled to 30 ° C. or lower to obtain an aqueous dispersion containing a desired negative electrode binder.
  • ⁇ Preparation of slurry composition for negative electrode 100 parts of artificial graphite (volume average particle size: 15.6 ⁇ m) and 1 part of a 2% aqueous solution of carboxymethylcellulose sodium salt (“MAC350HC” manufactured by Nippon Paper Co., Ltd.) as a thickener were mixed at 1 part corresponding to the solid content, and further ionized.
  • MAC350HC carboxymethylcellulose sodium salt
  • the slurry composition for a negative electrode was applied on a 20 ⁇ m-thick copper foil as a current collector with a comma coater so that the film thickness after drying was about 150 ⁇ m, and dried. This drying was performed by transporting the copper foil at a rate of 0.5 m / min in an oven at 60 ° C. for 2 minutes. Thereafter, a heat treatment was performed at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a negative electrode raw material before pressing. The raw negative electrode before pressing was rolled by a roll press to obtain a negative electrode after pressing having a negative electrode active material layer thickness of 80 ⁇ m.
  • ⁇ Preparation of positive electrode> The above slurry composition for a positive electrode was applied on a 20 ⁇ m-thick aluminum foil as a current collector by a comma coater so that the film thickness after drying was about 150 ⁇ m, and dried. This drying was performed by transporting the aluminum foil at a speed of 0.5 m / min in an oven at 60 ° C. for 2 minutes. Thereafter, a heat treatment was performed at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a positive electrode raw material before pressing. The raw material of the positive electrode before pressing was rolled by a roll press to obtain a positive electrode. ⁇ Manufacture of secondary batteries> The pressed positive electrode was cut into 49 ⁇ 5 cm 2 .
  • a separator cut to 55 ⁇ 5.5 cm 2 was arranged on the positive electrode active material layer of the cut positive electrode. Further, the negative electrode after pressing was cut into a rectangle of 50 ⁇ 5.2 cm 2 , and the cut negative electrode was arranged on the side of the separator opposite to the positive electrode so that the surface of the negative electrode active material layer side faced the separator. This was wound by a winding machine to obtain a wound body. This wound body was pressed at 60 ° C. and 0.5 MPa to obtain a flat body.
  • electrolyte LiPF 6 having a concentration of 1 M
  • Example 2 In ⁇ Production of slurry composition for non-aqueous secondary battery adhesive layer>, as a hydrocarbon having a molecular weight of 1000 or less, chain saturated hydrocarbon Moresco (registered trademark) White P-60 (manufactured by Moresco, molecular weight: 300) Various operations, measurements, and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1 except for changing to. Table 1 shows the results.
  • Example 3 ⁇ Production of slurry composition for non-aqueous secondary battery adhesive layer>
  • octane molecular weight: 114 which is a chain saturated hydrocarbon was used as the hydrocarbon having a molecular weight of 1000 or less.
  • Table 1 shows the results.
  • Example 4 In ⁇ Production of slurry composition for non-aqueous secondary battery adhesive layer>, various operations and measurements were performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of hydrocarbon having a molecular weight of 1,000 or less was changed as shown in Table 1. , And the evaluation was performed. Table 1 shows the results.
  • Example 5 In ⁇ Production of slurry composition for non-aqueous secondary battery adhesive layer>, various operations, measurements, and procedures were performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of sodium dioctylsulfosuccinate was changed as shown in Table 1. An evaluation was performed. Table 1 shows the results.
  • Example 6 In ⁇ Production of slurry composition for non-aqueous secondary battery adhesive layer>, various operations, measurements, and procedures were performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of sodium dioctylsulfosuccinate was changed as shown in Table 1. An evaluation was performed. Table 1 shows the results.
  • Example 7 In ⁇ Production of slurry composition for non-aqueous secondary battery adhesive layer>, various operations, measurements, and procedures were performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of sodium dioctylsulfosuccinate was changed as shown in Table 1. An evaluation was performed. Table 1 shows the results.
  • Example 4 In ⁇ Production of slurry composition for non-aqueous secondary battery adhesive layer>, various operations were performed in the same manner as in Example 1 except that hydrocarbons having a molecular weight of 1,000 or less and sulfosuccinates or salts thereof were not blended. , Measurement, and evaluation were performed. Table 1 shows the results.
  • MMA is methyl methacrylate
  • BA is butyl acrylate
  • MAA refers to methacrylic acid
  • AMA is allyl methacrylate
  • ST refers to styrene
  • 2EHA 2-ethylhexyl acrylate
  • AA represents acrylic acid, Shown respectively.
  • a slurry composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer which can provide a separator having excellent voltage resistance when applied on a separator substrate to form an adhesive layer. be able to. Further, according to the present invention, it is possible to provide an adhesive layer for a non-aqueous secondary battery capable of improving the withstand voltage of the separator. Further, according to the present invention, it is possible to provide a separator for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery having excellent withstand voltage.

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Abstract

有機粒子と、スルホコハク酸エステル又はその塩と、分子量1000以下の炭化水素と、水と、を含む非水系二次電池接着層用スラリー組成物である。

Description

非水系二次電池接着層用スラリー組成物、非水系二次電池用接着層、非水系二次電池用セパレータ、及び非水系二次電池
 本発明は、非水系二次電池接着層用スラリー組成物、非水系二次電池用接着層、非水系二次電池用セパレータ、及び非水系二次電池に関するものである。
 リチウムイオン二次電池などの非水系二次電池(以下、「二次電池」と略記する場合がある。)は、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そして、二次電池は、一般に、正極、負極、及び、正極と負極とを隔離して正極と負極との間の短絡を防ぐセパレータなどの電池部材を備えている。
 ここで、近年、二次電池の電池特性を向上すること等を目的として、上記の電池部材を形成する際に用いる組成物の配合が検討されている。例えば、特許文献1では、粒子状重合体、水溶性重合体、スルホコハク酸エステル又はその塩、及び水を含むリチウムイオン二次電池用バインダー組成物が提案されている。特許文献1に記載のバインダー組成物においては、水溶性重合体における酸基含有単量体単位の含有割合が20~70重量%であり、スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が、粒子状重合体及び水溶性重合体の合計100重量部に対して0.01~10重量部であることを特徴とする。そして、特許文献1に記載のバインダー組成物によれば、サイクル特性及び低温出力特性に優れるリチウムイオン二次電池等を提供することができる。
特開2014-160651号公報
 特許文献1に記載の従来のバインダー組成物に配合された各成分は、それぞれ以下のような観点から、二次電池のサイクル特性及び低温出力特性を向上せしめるものであった。まず、粒子状重合体は、被接着物間で点接着を形成して、得られる二次電池の出力特性を高めることに寄与し得る。また、所定組成の水溶性重合体は、電解液中のリチウムイオンの析出を低減することで、得られる二次電池のサイクル特性を高めることに寄与し得る。さらに、所定量のスルホコハク酸は、バインダー組成物の塗工性を高めて、得られる二次電池の出力特性及びサイクル特性を高めることに寄与し得る。
 ところで、近年、二次電池には一層の高出力化が求められている。そこで、二次電池に備えられるセパレータには、高電圧を印加した際に絶縁破壊を生じ難い性質を有すること、即ち、耐電圧性に優れることが求められている。
 しかし、上記従来のバインダー組成物には、セパレータの形成に用いた場合に、得られるセパレータの耐電圧性に、一層の改善の余地があった。
 そこで、本発明は、セパレータ基材上に適用して接着層を形成した場合に、耐電圧性に優れるセパレータを提供することが可能な、非水系二次電池接着層用スラリー組成物を提供することを目的とする。
 また、本発明は、セパレータの耐電圧性を向上することが可能な、非水系二次電池用接着層を提供することを目的とする。
 さらにまた、本発明は、耐電圧性に優れる非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池を提供することを目的とする。
 本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、スラリー組成物の調製にあたり、有機粒子、スルホコハク酸及びその塩、並びに、低分子量の炭化水素を配合することで、得られるセパレータの耐電圧性を顕著に高めうることを新たに見出し、本発明を完成させた。
 即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池接着層用スラリー組成物は、有機粒子と、スルホコハク酸エステル又はその塩と、分子量1000以下の炭化水素と、水と、を含む、ことを特徴とする。かかる組成のスラリー組成物によれば、セパレータ基材上に適用して接着層を形成した場合に、耐電圧性に優れるセパレータを提供することが可能である。
 なお、炭化水素の分子量は、数平均分子量を意味し、実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
 ここで、本発明の非水系二次電池接着層用スラリー組成物において、前記分子量1000以下の炭化水素が、鎖式飽和炭化水素であることが好ましい。分子量1000以下の炭化水素として、鎖式飽和炭化水素を含むスラリー組成物によれば、耐電圧性に一層優れるセパレータを提供することが可能である。
 また、本発明の非水系二次電池接着層用スラリー組成物において、前記スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が、前記有機粒子100質量部に対して、0.5質量部以上18質量部以下である、ことが好ましい。このように、スラリー組成物における、有機粒子100質量部に対する、スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が、上記範囲内であれば、耐電圧性に一層優れるセパレータを提供することができ、ひいては、サイクル特性に優れる二次電池を提供することができる。
 また、本発明の非水系二次電池接着層用スラリー組成物において、前記スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が、前記分子量1000以下の炭化水素100質量部に対して、500質量部以上20000質量部以下である、ことが好ましい。このように、スラリー組成物における、分子量1000以下の炭化水素100質量部に対する、スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が上記範囲内であれば、耐電圧性及びプロセス接着性に一層優れるセパレータを提供することができ、ひいては、サイクル特性に一層優れる二次電池を提供することができる。
 また、本発明の非水系二次電池接着層用スラリー組成物において、前記分子量1000以下の炭化水素の含有割合が、前記有機粒子100質量部に対して、0.01質量部以上1質量部以下であることが好ましい。このように、スラリー組成物における、有機粒子100質量部に対する、分子量1000以下の炭化水素の含有割合が上記範囲内であれば、耐電圧性及びプロセス接着性に一層優れるセパレータを提供することができる。
 また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池用接着層の製造方法は、上述した何れかの非水系二次電池接着層用スラリー組成物を、セパレータ基材上に塗布して塗膜を形成する工程と、前記塗膜を乾燥して接着層を得る工程と、を含むことを特徴とする。このように、上述した非水系二次電池接着層用スラリー組成物の何れかを、セパレータ基材上に塗布して塗膜を形成する工程を含む本発明の製造方法によれば、セパレータの耐電圧性を向上することが可能な、非水系二次電池接着層を効率的に提供することができる。
 さらに、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池用接着層は、上述した非水系二次電池接着層用スラリー組成物の何れかを用いて形成されたことを特徴とする。かかる本発明の非水系二次電池用接着層は、セパレータの耐電圧性を向上することができる。
 さらにまた、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池用セパレータは、本発明の非水系二次電池用接着層を備えることを特徴とする。かかる本発明の非水系二次電池用セパレータは、耐電圧性に優れる。
 そして、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池は、上述の非水系二次電池用接着層を備えることを特徴とする。かかる本発明の非水系二次電池は、耐電圧性に優れる。
 本発明によれば、セパレータ基材上に適用して接着層を形成した場合に、耐電圧性に優れるセパレータを提供することが可能な、非水系二次電池接着層用スラリー組成物を提供することができる。
 また、本発明によれば、セパレータの耐電圧性を向上することが可能な、非水系二次電池用接着層を提供することができる。
 さらにまた、本発明によれば、耐電圧性に優れる非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池を提供することができる。
 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
 ここで、本発明の非水系二次電池接着層用スラリー組成物は、本発明の非水系二次電池用接着層を形成する際に用いることができる。また、本発明の非水系二次電池用接着層は、セパレータ基材と共にセパレータを構成し、当該セパレータと電極等の他の電池部材とを接着する。そして、本発明の非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池用接着層を備えることを特徴とする。
(非水系二次電池接着層用スラリー組成物)
 本発明の非水系二次電池接着層用スラリー組成物(以下、単に「本発明のスラリー組成物」とも称することがある。)は、有機粒子と、スルホコハク酸エステル又はその塩と、分子量1000以下の炭化水素と、水と、を含むことを特徴とする。さらに、本発明のスラリー組成物は、任意で、結着材、レベリング剤、及びその他の添加剤等を含んでいても良い。
 ここで、上述のような組成を満たす本発明のスラリー組成物を、セパレータ基材上に適用して接着層を形成した場合に、耐電圧性に優れるセパレータを提供することが可能である理由は明らかではないが、以下の通りであると推察される。
 すなわち、本発明のスラリー組成物に含有されるスルホコハク酸エステル又はその塩は、接着層の形成にあたり微多孔膜よりなるセパレータ基材上にスラリー組成物を塗布した際に、分子量1000以下の炭化水素が微多孔膜の細孔に入ることを適度に促進するように作用し得る。そして、微多孔膜の細孔内に、炭化水素が適度に入り込んでいれば、セパレータ全体の絶縁性を高めることができると推察される。
<有機粒子>
 有機粒子は、接着層において、接着能及び/又は耐ブロッキング性能等を発揮し得る、重合体よりなる粒子である。有機粒子は、接着層用スラリー組成物中や、二次電池の電解液中にもその粒子形状を維持して安定的に存在し得る。なお、有機粒子は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<<有機粒子の構造>>
 有機粒子の構造は、特に限定されず、実質的に単一の重合体成分で構成される非複合重合体よりなる粒子であってもよいし、複数の重合体成分で構成される複合重合体よりなる粒子であってもよい。
 非複合重合体よりなる粒子としては、ポリエチレン粒子、ポリスチレン粒子、ポリジビニルベンゼン粒子、スチレン-ジビニルベンゼン共重合体架橋物粒子、ポリイミド粒子、ポリアミド粒子、ポリアミドイミド粒子、メラミン樹脂粒子、フェノール樹脂粒子、ベンゾグアナミン-ホルムアルデヒド縮合物粒子、ポリスルフォン粒子、ポリアクリロニトリル粒子、ポリアラミド粒子、ポリアセタール粒子、ポリメチルメタクリレート粒子などが挙げられる。
 複合重合体よりなる粒子は、粒子の内部に互いに異なる重合体部分が存在する異相構造体となる。ここで、異相構造体とは、互いに異なる2つ以上の重合体が物理的又は化学的に結合して形成されている単一の粒子であり、ブロック重合体などの単一の重合体から形成された単一相構造からなる粒子ではない。そして、異相構造体の具体例としては、コア部及びコア部の外表面の少なくとも一部を覆うシェル部を備えるコアシェル構造;2つ以上の重合体が並置された構造であるサイドバイサイド構造;コアシェル構造において中心部の重合体の一部が外殻部に露出した構造である雪ダルマ構造;球状の重合体粒子の表面に別種の重合体粒子が埋め込まれて一体化した構造であるイイダコ構造;などが挙げられる。
 これらの中でも、接着層の耐ブロッキング性を高める観点から、有機粒子は、コアシェル構造を有する重合体(以下、「コアシェル重合体」と略記する場合がある。)であることが好ましい。なお、「耐ブロッキング性」とは、接着層を備える電池部材(すなわち、セパレータ)の、保存及び運搬中に接着層を介して隣接する電池部材同士が膠着する(即ち、ブロッキングする)のを抑制しうる性質を意味する。また、有機粒子がコアシェル構造を有するか否かについては、有機粒子の断面構造の観察結果から確認することができる。
[コアシェル重合体としての有機粒子]
 コアシェル重合体である有機粒子は、コア部と、コア部の外表面を覆うシェル部とを備える。ここで、シェル部は、コア部の外表面を部分的に覆っていることが好ましい。即ち、コアシェル重合体である有機粒子のシェル部は、コア部の外表面を覆っているが、コア部の外表面の全体を覆ってはいないことが好ましい。外観上、コア部の外表面がシェル部によって完全に覆われているように見える場合であっても、シェル部の内外を連通する孔が形成されていれば、そのシェル部はコア部の外表面を部分的に覆うシェル部である。
―コア部―
 コア部を構成する重合体(以下、「コア部の重合体」と称する場合がある。)としては、特に限定されず、任意の単量体を重合してなる重合体を用いることができる。コア部の重合体の調製に用い得る単量体としては、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン等の塩化ビニル系単量体;酢酸ビニル等の酢酸ビニル系単量体;スチレン、α-メチルスチレン、スチレンスルホン酸、ブトキシスチレン、ビニルナフタレン等の芳香族ビニル単量体;ビニルアミン等のビニルアミン系単量体;N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド等のビニルアミド系単量体;カルボン酸基を有する単量体、スルホン酸基を有する単量体、リン酸基を有する単量体、水酸基を有する単量体等の酸基含有単量体;メタクリル酸2-ヒドロキシエチル等の(メタ)アクリル酸誘導体;メチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n-ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル単量体;アクリルアミド、メタクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の(メタ)アクリロニトリル単量体;2-(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート、2-(パーフルオロブチル)エチルアクリレート等のフッ素含有(メタ)アクリレート単量体;マレイミド単量体;フェニルマレイミド等のマレイミド誘導体;1,3-ブタジエン、イソプレン等のジエン系単量体;などが挙げられる。また、これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 なお、本発明において、「(メタ)アクリル」は、アクリル及び/又はメタクリルを意味し、「(メタ)アクリロ」は、アクリロ及び/又はメタクリロを意味し、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。
 前記の単量体の中でも、コア部の重合体の製造に用いられる単量体としては、少なくとも、芳香族ビニル単量体、酸基含有単量体、(メタ)アクリル酸エステル単量体、及び(メタ)アクリロニトリル単量体の何れかを用いることが好ましい。すなわち、コア部の重合体は、少なくとも、芳香族ビニル単量体単位、酸基含有単量体単位、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、及び(メタ)アクリロニトリル単量体単位の何れかを含むことが好ましく、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位及び酸基含有単量体単位を少なくとも含むことがより好ましい。なお、上述した中でも、芳香族ビニル単量体単位としてはスチレン単位が、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位としてはメチルメタクリレート単位及びn-ブチルアクリレート単位が、(メタ)アクリロニトリル単量体単位としてはアクリロニトリル単位が、酸基含有単量体単位としてはアクリル酸単位が、それぞれ好ましい。
 さらに、コア部の重合体は、架橋性単量体単位を含んでいても良い。架橋性単量体単位としては、アリルメタクリレート等の多官能単量体に由来する単位が挙げられる。
 なお、本発明において、「単量体単位を含む」とは、「その単量体を用いて得た重合体中に単量体由来の繰り返し単位が含まれている」ことを意味する。
 なお、コア部における各単位の含有割合は、コア部を形成する重合体に含まれる全繰り返し単位を100質量%として、それぞれ以下の範囲内であることが好ましい。
 コア部における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は、50質量%以上99質量%以下であることが好ましい。
 コア部における酸基含有単量体単位の含有割合は、0.1質量%以上5質量%以下であることが好ましい。
 コア部における架橋性単量体単位の含有割合は、0.1質量%以上5質量%以下であることが好ましい。
―シェル部―
 シェル部を構成する重合体(以下、「シェル部の重合体」と称する場合がある。)としては、特に限定されず、任意の単量体を重合してなる単量体を用いることができる。具体的には、シェル部の重合体の調製に用い得る単量体としては、例えば、コア部の重合体を製造するために用いうる単量体として例示した単量体と同様の単量体が挙げられる。また、このような単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。中でも、シェル部の重合体は、芳香族ビニル単量体単位、及び酸基含有単量体単位を含むことが好ましい。
 なお、シェル部における芳香族ビニル単量体単位の含有割合は、シェル部を形成する重合体に含まれる全繰り返し単位を100質量%として、50質量%以上100質量%未満であることが好ましい。また、シェル部における酸基含有単量体単位の割合は、0.1質量%以上7質量%以下であることが好ましい。
<<有機粒子の調製方法>>
 有機粒子の調製方法は特に限定されない。例えば、非複合重合体としての有機粒子を調製する際の重合様式は、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法を用いてもよい。また、重合反応としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などの付加重合を用いることができる。そして、重合に使用され得る乳化剤、分散剤、重合開始剤、連鎖移動剤などは、一般に用いられるものを使用することができ、その使用量も、一般に使用される量とすることができる。
 また、例えば、コアシェル重合体としての有機粒子は、コア部の重合体の単量体と、シェル部の重合体の単量体とを用い、経時的にそれらの単量体の比率を変えて段階的に重合することにより、調製することができる。具体的には、コアシェル重合体である有機粒子は、先の段階の重合体を後の段階の重合体が順次に被覆するような連続した多段階乳化重合法及び多段階懸濁重合法によって調製することができる。
 多段階乳化重合法により上記コアシェル重合体である有機粒子を得る場合の一例としては、例えば、国際公開第2016/110894号に記載された方途が挙げられる。
<<有機粒子の性状>>
 有機粒子が非複合重合体である場合には、ガラス転移温度が50℃以上100℃以下であることが好ましい。有機粒子のガラス転移温度が上記下限値以上であれば、得られるセパレータの耐ブロッキング性を一層高めることができる。また、有機粒子のガラス転移温度が上記上限値以下であれば、接着層としての接着性を充分に高めることができる。
 また、有機粒子がコアシェル構造を有する場合には、コア部のガラス転移温度が35℃以上70℃以下、シェル部のガラス転移温度が80℃以上150℃以下であることが好ましい。これらの条件を満たすことで、接着層としての接着性を充分に高めることと、得られるセパレータの耐ブロッキング性を高めることとを、高いレベルで両立することができる。
 なお、有機粒子のガラス転移温度は、調製する際の組成に基づいて、所望の値に調節することができる。有機粒子のガラス転移温度は、実施例に記載した方法により測定することができる。
 また、有機粒子は、電解液膨潤度が100%以上1000%以下であることが好ましく、100%以上800%以下であることがより好ましく、200%以上550%以下であることが更に好ましい。有機粒子の電解液膨潤度が上記範囲内であれば、得られる二次電池のレート特性を一層高めることができる。なお、有機粒子の電解液膨潤度は、調製する際の組成に基づいて、所望の値に調節することができる。また、有機粒子の電解液膨潤度は、実施例に記載した方法により測定することができる。
<スルホコハク酸エステル又はその塩>
 スルホコハク酸エステルは、スルホコハク酸のモノエステル、ジエステル又はトリエステルであり、モノエステル又はジエステルであることが好ましく、ジエステルであることがさらに好ましい。スルホコハク酸エステルは、モノ、ジ、又はトリアルキルエステルであることが好ましく、モノアルキルエステル又はジアルキルエステルであることがさらに好ましく、ジアルキルエステルであることがさらにより好ましい。
 より具体的には、スルホコハク酸エステル又はその塩は、下記式(i)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 式(i)中、R及びRのそれぞれは、独立に、Na、K、Li、NH及び炭素数1~12のアルキル基からなる群より選択され、XはNa、K、Li及びNHからなる群より選択される。R及びRのそれぞれは、アルキル基である場合、その炭素数は、1~12であることがより好ましく、2~10であることがさらにより好ましい。R及びRのそれぞれは、アルキル基である場合、直鎖状のアルキル基であってもよく、分枝を有するアルキル基であってもよく、脂環式構造を有するアルキル基であってもよい。かかるアルキル基の好ましい例としては、オクチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、及びアミル基が挙げられる。これらの中でも、オクチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、及びアミル基が特に好ましく、オクチル基が最も好ましい。
 式(i)中、Xは、好ましくはNa、Li及びNHからなる群から、より好ましくはNa及びLiからなる群から選択される。また、R及びRのそれぞれが、アルキル基以外のものである場合、これらも、好ましくはNa、及びLiからなる群から選択される。R及びRのそれぞれが、アルキル基以外のものである場合、これらは通常Xと同じものとなる。
 式(i)で表される化合物のさらに具体的な例としては、ジオクチルスルホコハク酸、ジアミルスルホコハク酸、及びジシクロペンチルスルホコハク酸の、ナトリウム塩、カリウム塩及びアンモニウム塩が挙げられる。
 本発明のスラリー組成物は、スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が、有機粒子100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは3.0質量部以上、さらに好ましくは5.0質量部以上であり、特に好ましくは7.0質量%以上であり、好ましくは18質量部以下、より好ましくは13質量部以下、さらに好ましくは12質量部以下である。なお、本発明のスラリー組成物がスルホコハク酸エステル及びその塩の両方を含む場合、かかる含有割合は、スルホコハク酸エステル及びその塩の合計の、有機粒子に対する割合としうる。有機粒子に対する、スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が上記下限値以上であれば、得られるセパレータの耐電圧性を一層高めることができる。また、有機粒子に対する、スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が上記上限値以下であれば、得られる二次電池のサイクル特性を高めることができる。これは、スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が上記上限値以下となるようにすることで、分子量1000以下の炭化水素によりセパレータ基材の細孔が閉塞され難くしうることに起因すると推察される。
 また、本発明のスラリー組成物は、スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が、後述する分子量1000以下の炭化水素100質量部に対して、5000質量部以上であることが好ましく、7000質量部以上であることがより好ましく、20000質量部以下であることが好ましく、14000質量部以下であることがより好ましい。有機粒子100質量部を基準とした、スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合、及び分子量1000以下の炭化水素の含有割合が、上記又は後述する好適範囲を満たすことに加えて、分子量1000以下の炭化水素100質量部を基準とした、スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が上記範囲を満たしていれば、以下のような効果を得ることができる。まず、分子量1000以下の炭化水素に対する、スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が上記下限値以上であれば、得られるセパレータの耐電圧性を一層高めることができる。また、分子量1000以下の炭化水素に対する、スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が上記上限値以下であれば、接着層のプロセス接着性を高めることができ、ひいては、得られる二次電池のサイクル特性を高めることができる。なお、接着層の「プロセス接着性」とは、電解液に浸漬する前の状態における接着性を意味する。換言すると、二次電池の製造工程において、電解液を注液する前の状態における、電池部材間の接着性を意味する。
<分子量1000以下の炭化水素>
 分子量1000以下の炭化水素は、セパレータ基材の細孔内に侵入して、セパレータの耐電圧性を高めるように機能する。さらに、分子量1000以下の炭化水素は、有機粒子の表面に吸着又は付着した状態で存在する場合には、可塑性を発揮することで、接着層のプロセス接着性を高めるように機能し得る。
 炭化水素の分子量(数平均分子量)は、1000以下である必要があり、550以下であることが好ましく、500以下であることが好ましく、70以上であることが好ましく、200以上であることがより好ましく、250以上であることがより好ましい。炭化水素の分子量が上記範囲内であれば得られる接着層のプロセス接着性を高めることと、得られるセパレータの耐電圧性を高めることとを、両立することができる。より具体的には、分子量が上記範囲内である炭化水素は、接着層中にて可塑剤様の機能を発揮して、接着層のプロセス接着性を高めることができる。また、特に、炭化水素の分子量が上記下限値以上である場合には、セパレータ基材の細孔内に入り込んだ炭化水素によりセパレータの耐電圧性向上効果を一層高めることができる。また、炭化水素の分子量が上記上限値以下である場合には、セパレータ基材に対してスラリー組成物を塗布した際に、細孔内に炭化水素が侵入することを促進することができ、得られるセパレータの耐電圧性を高めることができる。
 炭化水素としては、分子量が上記範囲を満たす限りにおいて特に限定されることなく、あらゆる炭化水素を用いることができる。従って、分子量1000以下の炭化水素は、分子量1000以下の脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素の何れであっても良い。中でも、分子量1000以下の炭化水素としては、分子量1000以下の鎖式(直鎖又は分岐鎖)飽和炭化水素が好ましい。具体的には、分子量1000以下の鎖式飽和炭化水素としては、オクタン、ノナン、及びデカン等や、上市商品では、モレスコ社製、モレスコ(登録商標)ホワイトシリーズ等が挙げられる。
 スラリー組成物中における分子量1000以下の炭化水素の含有割合は、有機粒子100質量部に対して、0.01質量部以上であることが好ましく、0.03質量部以上であることがより好ましく、0.05質量部以上であることが更に好ましく、1質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以下であることがより好ましく、0.2質量部以下であることが更に好ましい。有機粒子100質量部に対する分子量1000以下の炭化水素の含有割合が上記下限値以上であれば、接着層のプロセス接着性を高めるとともに、得られるセパレータの耐電圧性を一層高めることができる。また、有機粒子100質量部に対する分子量1000以下の炭化水素の含有割合が上記上限値以下であれば接着層のプロセス接着性を高めることができる。
<結着材>
 結着材は、接着層において、二次電池の電池部材同士、例えばセパレータと電極とを強固に接着させる機能を担うと共に、上述した有機粒子などの接着層中の成分が接着層から脱離するのを防ぐ、重合体よりなる成分である。
<<結着材のガラス転移温度>>
 ここで、結着材を構成する重合体のガラス転移温度(以下、「結着材のガラス転移温度」と称する場合がある。)は、接着層の接着性を向上させる観点から、50℃未満であることが好ましく、25℃以下であることがより好ましく、15℃以下であることが更に好ましい。なお、結着材のガラス転移温度の下限は、特に限定されないが、例えば、-50℃以上とすることができる。結着材のガラス転移温度は、結着材を構成する重合体の調製に用いられる単量体の種類を変更する等して調整することができる。
 なお、「結着材のガラス転移温度」は、実施例に記載の方法で測定することができる。
<<結着材の種類>>
 結着材としては、接着能を有する重合体であれば特に限定されずあらゆる重合体を用いることができるが、水系媒体中に分散可能な粒子状重合体を好適に用いることができる。具体的には、結着材としては、例えば、スチレン-ブタジエン共重合体やアクリロニトリル-ブタジエン共重合体等のジエン重合体、アクリル重合体、フッ素重合体、シリコン重合体などが挙げられる。そしてこれらの中でも、アクリル重合体が好ましい。なお、これらの粒子状重合体は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
[アクリル重合体]
 アクリル重合体とは、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む重合体である。そしてアクリル重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位に加えて、例えば、酸基含有単量体単位、芳香族ビニル単量体単位、架橋性単量体単位を含むことが好ましい。なお、アクリル重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、芳香族ビニル単量体単位、及び架橋性単量体単位以外の単量体単位(その他の単量体単位)を含んでもよい。
―(メタ)アクリル酸エステル単量体単位―
 アクリル重合体の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、「有機粒子」の項で上述したものが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。そしてこれらの中でも、2-エチルヘキシルアクリレートが好ましい。
 そして、アクリル重合体における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の割合は、40質量%以上80質量%以下であることが好ましい。
―酸基含有単量体単位―
 アクリル重合体の酸基含有単量体単位を形成し得る酸基含有単量体としては、「有機粒子」の項で上述したものが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。そしてこれらの中でも、カルボン酸基を有する単量体が好ましく、アクリル酸がより好ましい。
 そして、アクリル重合体における酸基含有単量体単位の割合は、1質量%以上10質量%以下であることが好ましい。
―芳香族ビニル単量体単位―
 アクリル重合体の芳香族ビニル単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体としては、「有機粒子」の項で上述したものが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。そしてこれらの中でも、スチレン好ましい。
 そして、アクリル重合体における芳香族ビニル単量体単位の割合は、10質量%以上50質量%以下であることが好ましい。
―架橋性単量体単位―
 アクリル重合体の架橋性単量体単位を形成し得る架橋性単量体としては、「有機粒子」の項で上述したものが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。そしてこれらの中でも、アリルメタクリレートが好ましい。
 そして、アクリル重合体における架橋性単量体単位の割合は、0.1質量%以上6質量%以下であることが好ましい。
―その他の単量体単位―
 その他の単量体単位を形成しうるその他の単量体としては、特に限定されず、「有機粒子」の項で列挙した単量体から、(メタ)アクリル酸エステル単量体、芳香族ビニル単量体、及び架橋性単量体を除いたものを使用することができる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
<<結着材の調製方法>>
 結着材の調製方法は特に限定されない。例えば、結着材を調製する際の重合様式は、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法を用いてもよい。また、重合反応としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などの付加重合を用いることができる。そして、重合に使用され得る乳化剤、分散剤、重合開始剤、連鎖移動剤などは、一般に用いられるものを使用することができ、その使用量も、一般に使用される量とすることができる。
<<結着材の含有量>>
 そして、スラリー組成物中における結着材の含有量は、特に限定されないが、有機粒子100質量部当たり、5質量部以上であることが好ましく、10質量部以上であることがより好ましく、15質量部以上であることが更に好ましく、30質量部以下であることが好ましく、27質量部以下であることがより好ましく、25質量部以下であることが更に好ましい。結着材の含有量が、上記下限値以上であれば、接着層の接着性を向上させることができる。一方、結着材の含有量が、上記上限値以下であれば、得られる二次電池の内部抵抗を低減させることができる。
<レベリング剤>
 レベリング剤は、スラリー組成物をセパレータ基材上に塗工する際に得られる、塗工表面を平滑化するために配合される任意成分である。レベリング剤としては、特に限定されることなく、スルホコハク酸エステル又はその塩以外であって、界面活性作用を呈し得る化合物を用いることができる。
 例えば、レベリング剤としては、非イオン性界面活性剤を用いることができる。非イオン性界面活性剤としては、ポリエチレングリコール型界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤、多価アルコール系非イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレントリベンジルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどを用いることができる。これらは、一種を単独で、或いは複数種を混合して用いることができる。中でも、レベリング剤としては、少なくともポリエチレングリコール型界面活性剤を配合することが好ましい。そして、スラリー組成物におけるレベリング剤の含有割合は、例えば、有機粒子100質量部あたり、0.05質量部以上2.0質量部以下であり得る。
<その他の添加剤>
 本発明のスラリー組成物に含まれ得るその他の添加剤としては、粘度調整剤、電解液添加剤などの既知の添加剤が挙げられる。これらは、電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られず、公知のものを使用することができる。また、これらの添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<スラリー組成物の調製方法>
 スラリー組成物の調製方法は、特に限定はされないが、通常は、水系媒体中で、上述した有機粒子と、スルホコハク酸エステル又はその塩と、分子量1000以下の炭化水素と、その他の任意成分とを混合してスラリー組成物を調製する。混合方法は特に制限されないが、既知の混合装置を用いて混合することができる。水系媒体は、主溶媒として水を使用し、上記各成分の溶解又は分散状態が確保可能な範囲において水以外の親水性溶媒(例えばアルコール類など)を混合して用いてもよい。なお、「主溶媒」としての水の含有割合は、スラリー組成物に含有される全溶媒成分を100質量%として、50質量%超、好ましくは80質量%超、より好ましくは90質量%超であり得る。
 なお、有機粒子を水分散液として調製した場合、スラリー組成物の調製に用いられる水は、有機粒子の水分散液に含まれたものであってもよい。
<スラリー組成物の表面張力>
 スラリー組成物は、表面張力が30mN/m以上であることが好ましく、33mN/m以上であることがより好ましく、45mN/m以下であることが好ましく、37mN/m以下であることがより好ましい。スラリー組成物の表面張力が上記下限値以上であれば、セパレータ基材の細孔内に、分子量1000以下の炭化水素が過剰に入りこむことを抑制して、得られる二次電池のサイクル特性を一層高めることができる。また、スラリー組成物の表面張力が上記上限値以下であれば、セパレータ基材の細孔内に、分子量1000以下の炭化水素が入り込むことを適度に促進することができ、得られるセパレータの耐電圧性を一層高めることができる。
 なお、スラリー組成物の表面張力は、スルホコハク酸エステル又はその塩、並びに、レベリング剤、結着材等の配合量を調節することで、制御することができる。
(非水系二次電池用接着層)
 本発明の非水系二次電池用接着層は、上述した非水系二次電池接着層用スラリー組成物を用いて形成される。非水系二次電池用接着層には、上述した有機粒子と、スルホコハク酸エステル又はその塩と、分子量1000以下の炭化水素と、その他の任意成分とが含有されている。有機粒子は、スラリー組成物中では粒子形状で存在するが、スラリー組成物を用いて形成された接着層中では、粒子形状であってもよいし、その他の任意の形状であってもよい。そして、本発明の非水系二次電池用接着層は、本発明の非水系二次電池を製造する際に用いられる。具体的には、本発明の非水系二次電池用接着層は、セパレータ基材に対して適用されて、セパレータ基材上に接着層が形成されてなる本発明のセパレータと、電極等の他の電池部材とを接着するために用いられる。そして、本発明の非水系二次電池用接着層は、上述した有機粒子と、スルホコハク酸エステル又はその塩と、分子量1000以下の炭化水素と、を含んでいるので、耐電圧性に優れる。
 なお、有機粒子等を構成する重合体が、架橋性単量体単位を含有する場合には、当該重合体は、スラリー組成物の乾燥時又は乾燥後に任意に実施される熱処理時などに架橋されていてもよい(即ち、接着層は、有機粒子等の架橋物を含んでいてもよい)。
<基材>
 ここで、スラリー組成物を塗布するセパレータ基材としては、特に限定されないが、有機セパレータ基材などの既知のセパレータ基材が挙げられる。有機セパレータ基材は、有機材料からなる多孔性部材であり、有機セパレータ基材の例を挙げると、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂などを含む微多孔膜又は不織布などが挙げられる。中でも、セパレータ基材を形成する有機材料としては、ポリエチレン及びポリプロピレンが好ましい。
 さらに、セパレータ基材は、空隙率が40%以上であることが好ましく、45%以上であることがより好ましく、47%以上であることがさらに好ましく、60%以下であることが好ましく、55%以下であることがより好ましく、53%以下であることが更に好ましい。セパレータ基材の空隙率が上記範囲内であれば、本発明のスラリー組成物により、効果的に耐電圧性を向上させることができる。なお、セパレータ基材の空隙率は、実施例に記載の方法に従って測定することができる。
 さらにまた、セパレータ基材は、厚みが、5μm以上であることが好ましく、6μm以上であることがより好ましく、7μm以上であることが更に好ましく、16μm以下であることが好ましく、14μm以下であることがより好ましく、12μm以下であることが更に好ましい。セパレータ基材の厚みが上記範囲内であれば、本発明のスラリー組成物により、効果的に耐電圧性を向上させることができる。
 そして、接着層の厚みは、0.3μm以上5μm以下であることが好ましい。接着層の厚みが0.3μm以上であれば、セパレータの耐電圧性及び接着性を高めることができる。また、接着層の厚みが5μm以下であれば、二次電池の電池特性(特には、出力特性)を向上させることができる。
<非水系二次電池用接着層の製造方法>
 本発明の非水系二次電池用接着層は、例えば、上述した非水系二次電池接着層用スラリー組成物を、セパレータ基材上に塗布して塗膜を形成する工程(1)と、得られた塗膜を乾燥して接着層を得る工程(2)と、を経て製造することができる。かかる製造方法によれば、耐電圧性に優れる本発明の接着層を効率的に製造することができる。
 工程(1)では、スラリー組成物を、セパレータ基材上に塗布して塗膜を形成する。ここで、工程(1)にあたり、スラリー組成物をセパレータ基材上に直接塗布することが好ましい、スラリー組成物をセパレータ基材上に塗布する方法としては、特に制限は無く、例えば、ドクターブレード法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などの方法が挙げられる。
 工程(2)では、塗膜を乾燥して接着層を得る。乾燥法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。具体的には、温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、赤外線や電子線などの照射による乾燥が挙げられる。乾燥条件は特に限定されないが、乾燥温度は好ましくは40~150℃で、乾燥時間は好ましくは30秒~30分である。
(非水系二次電池用セパレータ)
 本発明の非水系二次電池用セパレータ(以下、単に「本発明のセパレータ」とも称する)は、セパレータ基材及び本発明の非水系二次電池用接着層を備える。接着層は、セパレータ基材の表面に他の層を介さず直接設けられていることが好ましい。セパレータ基材としては、(非水系二次電池用接着層)の項目にて記載したものと同じものを用いることができる。そして、本発明のセパレータは、基材上に、上述した本発明のスラリー組成物を塗布し、乾燥することにより形成することができる。そして、本発明の非水系二次電池用セパレータは、上述した有機粒子と、スルホコハク酸エステル又はその塩と、分子量1000以下の炭化水素と、を含む本発明の接着層がセパレータ基材上に形成されてなるため、耐電圧性に優れる。
(非水系二次電池)
 本発明の非水系二次電池は、上述した非水系二次電池用接着層を備えることを特徴とする。特に、本発明の非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池用接着層を介して電池部材同士(即ち、本発明のセパレータと、電極)を接着したことを特徴とする。そして、本発明の非水系二次電池は、耐電圧性に優れている。
 具体的には、本発明の非水系二次電池は、例えば、正極と、負極と、セパレータと、電解液とを備え、セパレータの少なくとも一方の表面が上述した非水系二次電池用接着層よりなるものである。そして、本発明の非水系二次電池では、非水系二次電池用接着層を介して、正極とセパレータ、及び/又は、負極とセパレータが接着されて一体化される。
 なお、上述した正極、負極及びセパレータ、並びに、電解液としては、非水系二次電池において用いられている既知の正極、負極、セパレータ及び電解液を使用することができる。
 具体的には、電極(正極及び負極)としては、電極合材層を集電体上に形成してなる電極を用いることができる。なお、集電体としては、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金等の金属材料からなるものを用いることができる。これらの中でも、負極用の集電体としては、銅からなる集電体を用いることが好ましい。また、正極用の集電体としては、アルミニウムからなる集電体を用いることが好ましい。更に、電極合材層としては、電極活物質と結着材とを含む層を用いることができる。
 また、電解液としては、通常、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。例えば、非水系二次電池がリチウムイオン二次電池である場合には、支持電解質としては、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlCl4、LiClO4、CF3SO3Li、C49SO3Li、CF3COOLi、(CF3CO)2NLi、(CF3SO22NLi、(C25SO2)NLiなどが挙げられる。なかでも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すので、LiPF6、LiClO4、CF3SO3Liが好ましく、LiPF6が特に好ましい。なお、電解質は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。通常は、解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
 更に、電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えば、リチウムイオン二次電池においては、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ビニレンカーボネート(VC)等のカーボネート類;γ-ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類;1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物類;などが好適に用いられる。また、これらの溶媒の混合液を用いてもよい。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いので、カーボネート類が好ましい。通常、用いる溶媒の粘度が低いほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、溶媒の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
 なお、電解液中の電解質の濃度は適宜調整することができる。また、電解液には、既知の添加剤を添加してもよい。
<非水系二次電池の製造方法>
 本発明の非水系二次電池は、例えば、正極と、負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、これを必要に応じて電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口することにより製造することができる。非水系二次電池の内部の圧力上昇、過充放電等の発生を防止するために、必要に応じて、ヒューズ、PTC素子等の過電流防止素子、エキスパンドメタル、リード板などを設けてもよい。二次電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。
 以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
 また、複数種類の単量体を共重合して製造される重合体において、ある単量体を重合して形成される構造単位の上記重合体における割合は、特に断らない限り、通常は、その重合体の重合に用いる全単量体に占める当該ある単量体の比率(仕込み比)と一致する。
 実施例及び比較例において、有機粒子の電解液膨潤度、各種重合体のガラス転移温度、炭化水素の分子量、スラリー組成物の表面張力、セパレータ基材の空隙率、セパレータの耐電圧性、接着層プロセス接着性、及び二次電池のサイクル特性は、下記に従って測定又は評価した。
(有機粒子の電解液膨潤度)
 実施例、比較例で調製した有機粒子を含む水分散液をポリテトラフルオロエチレン製のシャーレに入れ、25℃、48時間の条件で乾燥して、厚み0.5mmのフィルムを製造した。このフィルムを1cm角に裁断し、試験片を得た。この試験片の質量を測定し、W0とした。また、前記の試験片を電解液に、60℃で72時間浸漬した。その後、試験片を電解液から取り出し、試験片の表面の電解液を拭き取り、浸漬試験後の試験片の質量W1を測定した。電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとビニレンカーボネートの混合溶媒(体積混合比エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート/ビニレンカーボネート=68.5/30/1.5;SP値12.7(cal/cm1/2)に対して、支持電解質としてLiPFを、1mol/リットルの濃度で溶かした溶液を用いた。
 これらの質量W0及びW1を用いて、膨潤度S(%)を、S=W1/W0×100に従って計算した。
(ガラス転移温度)
 有機粒子及び結着材のガラス転移温度は、それらの構造に応じて以下のようにして測定した。
<結着材>
 結着材については、結着材を含む水分散液を準備し、当該水分散液を乾固させて、測定試料とした。測定試料10mgをアルミパンに計量し、示差熱分析測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製「EXSTAR DSC6220」)にて、測定温度範囲-100℃~500℃の間で、昇温速度10℃/分で、JIS Z 8703に規定された条件下で測定を実施し、示差走査熱量分析(DSC)曲線を得た。なお、リファレンスとして空のアルミパンを用いた。この昇温過程で、微分信号(DDSC)が0.05mW/分/mg以上となるDSC曲線の吸熱ピークが出る直前のベースラインと、吸熱ピーク後に最初に現れる変曲点でのDSC曲線の接線との交点を、ガラス転移温度(℃)として求めた。
<有機粒子(コアシェル重合体)>
 まず、有機粒子としてのコアシェル重合体のコア部の重合体及びシェル部の重合体について、コア部及びシェル部の形成に用いた単量体及び各種添加剤等を使用し、当該コア部及びシェル部の重合条件と同様の重合条件で、重合体(コア部の重合体及びシェル部の重合体)を含む水分散液をそれぞれ調製した。調製した水分散液を乾固させて、測定試料とした。次いで上述した非複合重合体と同様にして、コア部の重合体のガラス転移温度(℃)及びシェル部の重合体のガラス転移温度(℃)を求めた。
(炭化水素の分子量)
 実施例、比較例で用いた炭化水素のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量分布、数平均分子量(Mn)は、試料のテトラヒドロフラン(THF)可溶分を、THFを溶媒としたGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定した。測定条件は以下の通りであった。
(1)測定試料の作製
 炭化水素(試料)とTHFとを5mg/mlの濃度で混合し、室温にて5乃至6時間放置した後、充分に振とうし、THFと試料を試料の合一体がなくなるまで良く混ぜた。更に、室温にて12時間以上静置した。この時、試料とTHFの混合開始時点から、静置終了の時点までの時間が24時間以上となる様にした。
 その後、サンプル処理フィルター(ポアサイズ0.45乃至0.5μm、マイショリディスクH-25-2[東ソー社製])を通過させたものをGPCの試料とした。
(2)試料の測定
 40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度に於けるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、試料濃度を5mg/mlに調整した炭化水素のTHF試料溶液を200μl注入して測定した。
 試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出した。
 検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure ChemicalCo.製或いは東洋ソーダ工業社製の、分子量が6×10、2.1×10、4×10、1.75×10、5.1×10、1.1×10、3.9×10、8.6×10、2×10、4.48×10のものを用いた。又、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
 尚、カラムとしては、1×10乃至2×10の分子量領域を適確に測定する為に、市販のポリスチレンゲルカラムを下記のように複数組合せて用いた。GPCの測定条件は以下の通りとした。
[GPC測定条件]
 装置:LC-GPC 150C(ウォーターズ社製)
 カラム:KF801、802、803、804、805、806、807(ショウデックス製)の7連
 カラム温度:40℃
 移動相:THF(テトラヒドロフラン)
(表面張力)
 実施例、比較例で製造した非水系二次電池接着層用スラリー組成物について、自動表面張力計(協和界面科学社製、「DY-300」)を用いて、白金プレート法に従って、表面張力を測定した。
(セパレータ基材の空隙率)
 10cm×10cm角の試料を微多孔膜から切り取り、その体積(cm)と質量(g)を求め、それらとポリエチレンの密度(0.95g/cm)より、次式を用いて計算した。
 空隙率(%)=(体積-質量/ポリエチレンの密度)/体積×100 
(耐電圧性)
 実施例、比較例で作製したセパレータを日本テクナート製のインパルス試験器型式IMP-3090を用いて、以下の手順で耐電圧性を評価した。まず、直径30mmの電極(鉄クロムメッキ)に、50mm×50mmに切り出したセパレータサンプルを挟み、電極に対する電圧の印加を開始した。電圧値は、0.1kVからスタートして、0.05kV毎に高めていった。そして、最終的に、絶縁破壊、すなわち電圧降下が検出されるまで、電圧を印加し続けた。電圧効果が検出された時点における電圧を、耐電圧値とした。かかる試験を10枚のセパレータサンプルについて実施し、得られた耐電圧値の平均値を測定値とした。そして、得られた測定値を下記基準に従って評価し、セパレータの耐電圧性の評価値を得た。
 A(著しく良好):1.7kV以上
 B(良好):1.0kV以上1.7kV未満
 C(許容):1.0kV未満
(プロセス接着性)
 実施例及び比較例で作成した正極、負極、及びセパレータをそれぞれ10mm幅、長さ50mm幅に切り出し、正極とセパレータ、及び、負極とセパレータを、それぞれ積層させ、温度80℃、荷重1MPa相当の圧力のロールプレスで積層体を10m/分でプレスし、試験片とした。この試験片を、電極(正極又は負極)の集電体側の面を下にして、電極の表面にセロハンテープを貼り付けた。この際、セロハンテープとしてはJIS Z1522に規定されるものを用いた。また、セロハンテープは水平な試験台に固定しておいた。そして、セパレータ基材の一端を鉛直上方に引張り速度50mm/分で引っ張って剥がしたときの応力を測定した。この測定を、正極及びセパレータを備える積層体、並びに、負極及びセパレータを備える積層体でそれぞれ3回、合計6回行い、応力の平均値をピール強度として求めて、電極とセパレータとの接着性を下記の基準で評価した。ピール強度が大きいほど、接着層のプロセス接着性(電解液に浸漬しない状態での接着性)が高いことを示す。
 A:ピール強度が5N/m以上
 B:ピール強度が3N/m以上5N/m未満
 C:ピール強度が3N/m未満
(サイクル特性)
 作製したリチウムイオン二次電池を、温度45℃の雰囲気下で、1.5Cの定電流で4.2Vに充電し0.02Cの電流になるまで定電圧で充電し、3.0Vまで放電する充放電を、200サイクル繰り返した。そして、200サイクル終了時の電気容量と、5サイクル終了時の電気容量との比(=(200サイクル終了時の電気容量/5サイクル終了時の電気容量)×100(%))で表される充放電容量維持率を求めた。これらの測定を、リチウムイオン二次電池5セルについて行い、各セルの充放電容量維持率の平均値を、充放電容量保持率として、以下の基準で評価した。この値が大きいほど、サイクル特性に優れることを示す。
 A:充放電容量保持率が95%以上
 B:充放電容量保持率が90%以上95%未満
 C:充放電容量保持率が90%未満
(実施例1)
<有機粒子の調製>
 攪拌機付き5MPa耐圧容器に、コア部の製造に用いる単量体組成物として、メタクリル酸メチル53部、ブチルアクリレート45部、メタクリル酸1部、及びアリルメタクリレート1部;乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部;イオン交換水150部;並びに、重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した。その後、60℃に加温して、重合を開始した。重合転化率が96%になるまで重合を継続させることにより、コア部を構成する粒子状の重合体を含む水分散液を得た。
 次いで、この水分散液を70℃に加温した。前記水分散液に、シェル部の製造に用いる単量体組成物としてスチレン99部及びメタクリル酸1部を30分かけて連続で供給し、重合を継続した。重合転化率が96%になった時点で冷却して反応を停止することにより、コアシェル重合体である有機粒子を含む水分散液を製造した。本手順で製造された有機粒子は、シェル部が、コア部の外表面を部分的に覆っているコアシェル構造体であることを確認した。
<結着材の調製>
 攪拌機を備えた反応器に、イオン交換水70部、乳化剤としてラウリル硫酸ナトリウム(花王ケミカル社製、製品名「エマール2F」)0.15部、並びに過流酸アンモニウム0.5部を、それぞれ供給し、気相部を窒素ガスで置換し、60℃に昇温した。一方、別の容器でイオン交換水50部、分散剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5部、並びに、重合性単量体として、2-エチルヘキシルアクリレート65部、スチレン30部、アクリル酸4部、及びアリルメタクリレート1部を混合して単量体混合物を得た。この単量体混合物を4時間かけて前記反応器に連続的に添加して、重合を行った。添加中は、60℃で反応を行った。添加終了後、さらに70℃で3時間攪拌して反応を終了し、結着材として、アクリル重合体を含む水分散液を製造した。このアクリル重合体のガラス転移温度を上述の方法で測定したところ、-10℃であった。
<非水系二次電池接着層用スラリー組成物の製造>
 分子量1000以下の炭化水素としての、鎖式飽和炭化水素であるモレスコ(登録商標)ホワイトP-350P(モレスコ社製、数平均分子量:483)を0.1部、上述の有機粒子の水分散液を100部(固形分相当)、上述の結着材の水分散液15部(固形分相当)、レベリング剤としてのポリエチレングリコール型界面活性剤(サンノプコ社製、製品名「SNウェット366」)0.15部及びジオクチルスルホコハク酸ナトリウム10部、並びに、固形分調整用の水を混合して、固形分濃度が15%の接着層用スラリー組成物を調製した。得られたスラリー組成物について、上記に従って表面張力を測定した。
<セパレータの作製>
 セパレータ基材として、ポリエチレン製のセパレータ基材(厚さ:7μm、空隙率:48%)を用意した。このセパレータ基材の一方の表面の上に、得られた接着層用スラリー組成物を塗布し、その後、50℃で10分間乾燥させた。この操作を反対面にも行い、セパレータ基材の両面に接着層(厚み:1μm)を形成した。このようにして得られた両面が接着層よりなるセパレータについて、上記に従って耐電圧性を評価した。また、形成された接着層について、上記に従ってプロセス接着性を評価した。
<負極用結着材の調製>
 攪拌機付き5MPa耐圧容器に、1,3-ブタジエン33.5部、イタコン酸3.5部、スチレン62部、2-ヒドロキシエチルアクリレート1部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4部、イオン交換水150部及び重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、50℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状バインダー(SBR)を含む混合物を得た。上記粒子状バインダーを含む混合物に、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pH8に調整した。その後、加熱減圧蒸留によって前記の混合物から未反応単量体の除去を行い、30℃以下まで冷却して、所望の負極用結着材を含む水分散液を得た。
<負極用スラリー組成物の調製>
 人造黒鉛(体積平均粒子径:15.6μm)100部、及び、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウム塩(日本製紙社製「MAC350HC」)の2%水溶液を固形分相当で1部混合し、さらにイオン交換水を加えて固形分濃度を68%に調製し、25℃で60分間混合した。こうして得られた混合液に、イオン交換水を加えて固形分濃度を62%に調製した後、さらに25℃で15分間混合した。この混合液に、上記の負極用結着材を含む水分散液を固形分相当で1.5部入れ、さらにイオン交換水を加えて最終固形分濃度が52%となるように調整し、さらに10分間混合した。これを減圧下で脱泡処理して、流動性の良い負極用スラリー組成物を得た。
<負極の作製>
 上記の負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmの銅箔上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、銅箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、プレス前の負極原反を得た。このプレス前の負極原反をロールプレスで圧延して、負極活物質層の厚みが80μmのプレス後の負極を得た。
<正極用スラリー組成物の調製>
 正極活物質として体積平均粒子径12μmのLiCoOを100部、導電材としてアセチレンブラック(電気化学工業社製、製品名「HS-100」)を2部、及び、正極用結着材としてポリフッ化ビニリデン(クレハ社製、製品名「#7208」)を固形分相当で2部混合し、これにN-メチルピロリドンを加えて全固形分濃度を70%にした。これをプラネタリーミキサーにより混合し、正極用スラリー組成物を得た。
<正極の作製>
 上記の正極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、アルミニウム箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、プレス前の正極原反を得た。このプレス前の正極原反をロールプレスで圧延して、正極を得た。
<二次電池の製造>
 プレス後の正極を49×5cmに切り出した。切り出された正極の正極活物質層上に、55×5.5cmに切り出したセパレータを配置した。さらに、プレス後の負極を50×5.2cmの長方形に切り出し、この切り出された負極を前記セパレータの正極とは反対側に、負極活物質層側の表面がセパレータに向かい合うよう配置した。これを捲回機によって捲回し、捲回体を得た。この捲回体を60℃、0.5MPaでプレスし、扁平体とした。この扁平体を、電池の外装としてのアルミニウム包材外装で包み、電解液(溶媒:EC/DEC/VC=68.5/30/1.5体積比、電解質:濃度1MのLiPF)を空気が残らないように注入した。さらに、アルミニウム包材の開口を密封するために、150℃のヒートシールをしてアルミニウム外装を閉口した。これにより、800mAhの捲回型リチウムイオン二次電池を製造した。こうして得られたリチウムイオン二次電池について、上述した方法で、サイクル特性を評価した。
 上記各種の測定又は評価結果を、表1に示す。
(実施例2)
 <非水系二次電池接着層用スラリー組成物の製造>にあたり、分子量1000以下の炭化水素として、鎖式飽和炭化水素であるモレスコ(登録商標)ホワイトP-60(モレスコ社製、分子量:300)に変更した以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例3)
 <非水系二次電池接着層用スラリー組成物の製造>にあたり、分子量1000以下の炭化水素として、鎖式飽和炭化水素であるオクタン(分子量:114)に変更した以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例4)
 <非水系二次電池接着層用スラリー組成物の製造>にあたり、分子量1000以下の炭化水素の配合量を表1に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例5)
 <非水系二次電池接着層用スラリー組成物の製造>にあたり、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムの配合量を表1に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例6)
 <非水系二次電池接着層用スラリー組成物の製造>にあたり、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムの配合量を表1に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例7)
 <非水系二次電池接着層用スラリー組成物の製造>にあたり、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムの配合量を表1に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例1)
 <非水系二次電池接着層用スラリー組成物の製造>にあたり、スルホコハク酸エステル又はその塩を配合しなかった以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例2)
 <非水系二次電池接着層用スラリー組成物の製造>にあたり、分子量1000以下の炭化水素を配合しなかった以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例3)
 <非水系二次電池接着層用スラリー組成物の製造>にあたり、分子量1000以下の炭化水素に代えて、分子量が1000超の炭化水素(三井化学社製、エクセレックス(登録商標)15341PA、分子量:1320)を0.1部配合した以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例4)
 <非水系二次電池接着層用スラリー組成物の製造>にあたり、分子量1000以下の炭化水素、及び、スルホコハク酸エステル又はその塩を配合しなかった以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
 表1中、
 「MMA」は、メタクリル酸メチルを、
 「BA」は、ブチルアクリレートを、
 「MAA」は、メタクリル酸を、
 「AMA」は、アリルメタクリレートを、
 「ST」は、スチレンを、
 「2EHA」は、2-エチルヘキシルアクリレートを、
 「AA」は、アクリル酸を、
それぞれ示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1の実施例1~7より、有機粒子と、スルホコハク酸エステル又はその塩と、分子量1000以下の炭化水素と、水と、を含む非水系二次電池接着層用スラリー組成物を用いて形成したセパレータは、耐電圧性に優れていたことが分かる。また、比較例1~4より、上記構成成分の何れかに欠く非水系二次電池接着層用スラリー組成物を用いて形成したセパレータは、実施例と比較すると、全て耐電圧性に劣っていたことが分かる。
 本発明によれば、セパレータ基材上に適用して接着層を形成した場合に、耐電圧性に優れるセパレータを提供することが可能な、非水系二次電池接着層用スラリー組成物を提供することができる。
 また、本発明によれば、セパレータの耐電圧性を向上することが可能な、非水系二次電池用接着層を提供することができる。
 さらにまた、本発明によれば、耐電圧性に優れる非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池を提供することができる。

Claims (9)

  1.  有機粒子と、スルホコハク酸エステル又はその塩と、分子量1000以下の炭化水素と、水と、を含む、非水系二次電池接着層用スラリー組成物。
  2.  前記分子量1000以下の炭化水素が、鎖式飽和炭化水素である、請求項1に記載の非水系二次電池接着層用スラリー組成物。
  3.  前記スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が、前記有機粒子100質量部に対して、0.5質量部以上18質量部以下である、請求項1又は2に記載の非水系二次電池接着層用スラリー組成物。
  4.  前記スルホコハク酸エステル又はその塩の含有割合が、前記分子量1000以下の炭化水素100質量部に対して、500質量部以上20000質量部以下である、請求項1~3の何れかに記載の、非水系二次電池接着層用スラリー組成物。
  5.  前記分子量1000以下の炭化水素の含有割合が、前記有機粒子100質量部に対して、0.01質量部以上1質量部以下である、請求項1~4の何れかに記載の非水系二次電池接着層用スラリー組成物。
  6.  請求項1~5の何れかに記載の非水系二次電池接着層用スラリー組成物を、セパレータ基材上に塗布して塗膜を形成する工程と、
     前記塗膜を乾燥して接着層を得る工程と、
    を含む、非水系二次電池用接着層の製造方法。
  7.  請求項1~5の何れかに記載の非水系二次電池接着層用スラリー組成物を用いて形成された、非水系二次電池用接着層。
  8.  請求項7に記載の非水系二次電池用接着層を備える、非水系二次電池用セパレータ。
  9.  請求項7に記載の非水系二次電池用接着層を備える、非水系二次電池。
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