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JP5408726B2 - Electrochemical element separator and electrochemical element - Google Patents
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Description

本発明は、安全性に優れた電気化学素子と、該電気化学素子を構成し得る電気化学素子用セパレータに関するものである。   The present invention relates to an electrochemical element excellent in safety and an electrochemical element separator capable of constituting the electrochemical element.

リチウム二次電池などの電気化学素子は、エネルギー密度が高いという特徴から、携帯電話やノート型パーソナルコンピューターなどの携帯機器の電源として広く用いられている。例えば、リチウム二次電池では、携帯機器の高性能化に伴って高容量化が更に進む傾向にあり、安全性の確保が重要となっている。   Electrochemical elements such as lithium secondary batteries are widely used as power sources for portable devices such as mobile phones and notebook personal computers because of their high energy density. For example, lithium secondary batteries tend to have higher capacities as mobile devices become more sophisticated, and ensuring safety is important.

現行のリチウム二次電池では、正極と負極の間に介在させるセパレータとして、例えば厚みが20〜30μm程度のポリオレフィン系の微多孔膜が使用されている。また、セパレータの素材としては、電池の熱暴走温度以下でセパレータの構成樹脂を溶融させて空孔を閉塞させ、これにより電池の内部抵抗を上昇させて短絡の際などに電池の安全性を向上させる所謂シャットダウン効果を確保するため、融点の低いポリエチレンが適用されることがある。また、高温に曝されたときの正負極間におけるセパレータの強度、例えば破膜強度を高く保つために、超高分子量ポリエチレンと高分子量ポリエチレンと可塑剤とを混練し、これを原料としてセパレータを製造することもある。   In current lithium secondary batteries, a polyolefin microporous film having a thickness of about 20 to 30 μm is used as a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode. In addition, as separator material, the constituent resin of the separator is melted below the thermal runaway temperature of the battery to close the pores, thereby increasing the internal resistance of the battery and improving the safety of the battery in the event of a short circuit. In order to ensure the so-called shutdown effect, polyethylene having a low melting point may be applied. In addition, in order to keep the strength of the separator between the positive and negative electrodes when exposed to high temperatures, for example, the film breaking strength, ultra high molecular weight polyethylene, high molecular weight polyethylene and a plasticizer are kneaded, and this is used as a raw material to produce a separator. Sometimes.

更に、こうしたセパレータとしては、例えば、多孔化と強度向上のために一軸延伸または二軸延伸したフィルムが用いられている。このようなセパレータは、単独で存在する膜として供給されるため、作業性などの点で一定の強度が要求され、これを前記延伸によって確保している。そして、高温での熱収縮を抑えるために、前記延伸後に熱固定および熱緩和などの熱処理も行っている。   Furthermore, as such a separator, for example, a uniaxially stretched film or a biaxially stretched film is used for increasing the porosity and improving the strength. Since such a separator is supplied as a single film, a certain strength is required in terms of workability and the like, and this is secured by the stretching. And in order to suppress the heat shrink at high temperature, heat processing, such as heat fixation and heat relaxation, is also performed after the stretching.

このように、従来のポリオレフィン製微多孔膜からなるセパレータでは、高温時のシャットダウン特性確保や耐破膜性の向上、熱収縮の抑制などが図られているが、シャットダウンは、セパレータの構成樹脂の融点近くになると孔の間隔が狭くなり、最終的には構成樹脂が溶融して孔を塞ぐことで生じることから、実際には、セパレータの熱収縮とシャットダウンとがほぼ同時に起こる。そのため、セパレータの孔が十分に閉塞せずに電流が直ちに減少できなかった場合には、セパレータの収縮によって、正極と負極とが直接接触することによる短絡発生の危険性がある。   As described above, in the separator made of the conventional polyolefin microporous membrane, the shutdown characteristics at high temperatures, the improvement of the tear resistance, the suppression of thermal shrinkage, etc. are achieved. When the temperature becomes close to the melting point, the interval between the pores is narrowed, and finally, the constituent resin melts and closes the pores, so in practice, the thermal contraction and shutdown of the separator occur almost simultaneously. Therefore, if the current cannot be immediately reduced without sufficiently closing the separator holes, there is a risk of short circuit due to direct contact between the positive electrode and the negative electrode due to contraction of the separator.

このようなセパレータの熱収縮による短絡を防止し、電池の信頼性を高める技術として、例えば、シャットダウン機能を確保するための樹脂を主体として含む第1セパレータ層と、耐熱温度が150℃以上のフィラーを主体として含む第2セパレータ層とを有する多孔質のセパレータを用いて電気化学素子を構成することが提案されている(特許文献1)。   As a technique for preventing such a short circuit due to thermal contraction of the separator and improving the reliability of the battery, for example, a first separator layer mainly including a resin for ensuring a shutdown function, and a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or more It has been proposed to form an electrochemical element by using a porous separator having a second separator layer containing mainly as a main component (Patent Document 1).

特許文献1の技術によれば、異常過熱した際にも熱暴走が生じ難い安全性に優れたリチウム二次電池などの電気化学素子を提供することができる。   According to the technique of Patent Document 1, it is possible to provide an electrochemical element such as a lithium secondary battery that is less likely to cause thermal runaway even when abnormally overheated and has excellent safety.

国際公開第2007/66768号公報International Publication No. 2007/66768

通常のポリオレフィン製微多孔膜からなるセパレータを用いた電気化学素子におけるシャットダウンは、前記の通り、セパレータが収縮しつつ、その構成樹脂が溶融することで、セパレータの空孔が塞がれることにより起こる。セパレータの収縮は、セパレータの構成樹脂の融点よりも低い温度で徐々に開始するため、シャットダウンの開始温度は、セパレータの構成樹脂の融点よりも低い温度となることが通常である。   As described above, shutdown in an electrochemical device using a separator made of a normal polyolefin microporous membrane occurs when the separator resin shrinks and its constituent resin melts, thereby closing the pores of the separator. . Since the shrinkage of the separator gradually starts at a temperature lower than the melting point of the constituent resin of the separator, the shutdown start temperature is usually lower than the melting point of the constituent resin of the separator.

一方、特許文献1に記載の電気化学素子においては、シャットダウン機能を確保するための第1セパレータ層の収縮が、第2セパレータ層の作用によって高度に抑制されていることから、シャットダウンは第1セパレータ層の構成樹脂の融点が支配的となり、この融点よりも低い温度ではシャットダウンが開始し難い。   On the other hand, in the electrochemical element described in Patent Document 1, since the shrinkage of the first separator layer for ensuring the shutdown function is highly suppressed by the action of the second separator layer, the shutdown is performed in the first separator. The melting point of the constituent resin of the layer becomes dominant, and shutdown is difficult to start at a temperature lower than this melting point.

特許文献1に記載の電気化学素子では、内部が高温になっても、セパレータ全体の収縮が抑制されており、また、殆ど収縮しない高耐熱性の第2セパレータ層が正極と負極との間に存在していることから、シャットダウンの開始温度が比較的高温となっても、その間に正極と負極との接触を防止できるため、その熱暴走を良好に抑制でき、従来のポリオレフィン製微多孔膜からなるセパレータを用いた電気化学素子よりも高い安全性を有している。   In the electrochemical element described in Patent Document 1, even when the inside becomes high temperature, the shrinkage of the entire separator is suppressed, and a high heat-resistant second separator layer that hardly shrinks is interposed between the positive electrode and the negative electrode. Because it exists, even if the shutdown start temperature becomes relatively high, the contact between the positive electrode and the negative electrode can be prevented in the meantime, so that thermal runaway can be suppressed well, and from the conventional polyolefin microporous film It has higher safety than an electrochemical device using a separator.

しかしながら、電気化学素子内では、温度が高いほど正極材料や負極材料などの熱安定性が低くなり、素子内での発熱も大きいことから、できるだけ低い温度でシャットダウンが開始され、正負極間でのイオンの移動が阻害されることで、素子内の温度上昇が早期に防止されることが望ましいといった事情もあり、特許文献1に記載の技術は、このような点で未だ改善の余地を残している。   However, in an electrochemical device, the higher the temperature, the lower the thermal stability of the positive electrode material and the negative electrode material, and the greater the heat generated in the device. In some circumstances, it is desirable that the temperature rise in the element is prevented early by inhibiting the movement of ions, and the technique described in Patent Document 1 still leaves room for improvement in this respect. Yes.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、安全性に優れた電気化学素子と、該電気化学素子を構成し得る電気化学素子用セパレータとを提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide the electrochemical element excellent in safety | security, and the separator for electrochemical elements which can comprise this electrochemical element.

前記目的を達成し得た本発明の電気化学素子用セパレータは、熱可塑性樹脂を主体とする微多孔膜からなる多孔質層(I)と、耐熱温度が150℃以上のフィラーを主体として含み、かつ熱機械分析により測定される多孔質層(I)を構成する前記微多孔膜のTD方向における最初の応力ピークのピークトップ温度よりも、低い温度に融点を有するポリオレフィンを含有する多孔質層(II)とを有することを特徴とするものである。   The separator for an electrochemical element of the present invention that has achieved the above object mainly includes a porous layer (I) composed of a microporous film mainly composed of a thermoplastic resin, and a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher. And a porous layer containing a polyolefin having a melting point at a temperature lower than the peak top temperature of the first stress peak in the TD direction of the microporous membrane constituting the porous layer (I) measured by thermomechanical analysis ( II).

また、本発明の電気化学素子は、正極、負極およびセパレータを重ねて巻回した巻回電極体と、非水電解液とを有する電気化学素子であって、前記セパレータが、本発明の電気化学素子用セパレータであることを特徴とするものである。   The electrochemical element of the present invention is an electrochemical element having a wound electrode body in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator are wound in layers, and a non-aqueous electrolyte, and the separator is the electrochemical element of the present invention. It is an element separator.

なお、本明細書でいう「耐熱温度が150℃以上」とは、少なくとも150℃において軟化などの変形が見られないことを意味している。   As used herein, “heat-resistant temperature is 150 ° C. or higher” means that deformation such as softening is not observed at least at 150 ° C.

また、本明細書でいうセパレータに係る多孔質層(I)における「熱可塑性樹脂を主体とする」とは、多孔質層(I)内の固形分比率で、熱可塑性樹脂が50体積%以上であることを意味している。更に、本明細書でいうセパレータに係る多孔質層(II)における「耐熱温度が150℃以上のフィラーを主体として含む」とは、層内の固形分比率で、耐熱温度が150℃以上のフィラーが50体積%以上であることを意味している。   Further, in the porous layer (I) relating to the separator in the present specification, “mainly comprising a thermoplastic resin” means a solid content ratio in the porous layer (I), and the thermoplastic resin is 50% by volume or more. It means that. Further, in the porous layer (II) relating to the separator in the present specification, “mainly contains a filler having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher” means a filler having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher in a solid content ratio in the layer Is 50% by volume or more.

本発明によれば、安全性に優れた電気化学素子と、該電気化学素子を構成し得る電気化学素子用セパレータとを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrochemical element excellent in safety | security and the separator for electrochemical elements which can comprise this electrochemical element can be provided.

本発明の電気化学素子用セパレータ(以下、単に「セパレータ」という場合がある)は、熱可塑性樹脂を主体とする微多孔膜からなる多孔質層(I)と、耐熱温度が150℃以上のフィラーを主体として含み、かつ特定の融点を有するポリオレフィンを含有する多孔質層(II)とを有している。   The separator for an electrochemical element of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “separator”) includes a porous layer (I) composed of a microporous film mainly composed of a thermoplastic resin, and a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or more. And a porous layer (II) containing a polyolefin having a specific melting point.

本発明のセパレータは、耐熱温度が150℃以上のフィラーを主体として含む多孔質層(II)の作用によって、素子内部の内部温度が上昇した際にも正極と負極との直接の接触による短絡を防止する機能を備えている。すなわち、電気化学素子が高温となった場合には、喩え多孔質層(I)が収縮しても、収縮し難い多孔質層(II)によって、セパレータが熱収縮した場合に発生し得る正負極の直接の接触による短絡を防止することができる。また、多孔質層(I)と多孔質層(II)が一体化した構成の場合には、この耐熱性の多孔質層(II)が、セパレータの骨格として作用し、多孔質層(I)の熱収縮、すなわちセパレータ全体の熱収縮を抑制する。   The separator of the present invention is short-circuited by direct contact between the positive electrode and the negative electrode even when the internal temperature of the element rises due to the action of the porous layer (II) mainly containing a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher. It has a function to prevent. In other words, when the electrochemical device is at a high temperature, the positive and negative electrodes can be generated when the separator is thermally contracted by the porous layer (II) that is difficult to contract even if the porous layer (I) contracts. It is possible to prevent a short circuit due to direct contact. When the porous layer (I) and the porous layer (II) are integrated, the heat-resistant porous layer (II) acts as a separator skeleton, and the porous layer (I) The thermal contraction of the separator, that is, the thermal contraction of the entire separator is suppressed.

一方、本発明のセパレータにおいて、多孔質層(I)は、主にシャットダウン機能を確保するためのものであり、このセパレータを用いた電気化学素子(本発明の電気化学素子)の内部温度が上昇した際には、多孔質層(I)を構成する熱可塑性樹脂が溶融してセパレータの空孔を塞ぎ、電気化学反応の進行を抑制する。   On the other hand, in the separator of the present invention, the porous layer (I) is mainly for ensuring a shutdown function, and the internal temperature of the electrochemical device (the electrochemical device of the present invention) using this separator is increased. When this occurs, the thermoplastic resin constituting the porous layer (I) melts and closes the pores of the separator, thereby suppressing the progress of the electrochemical reaction.

しかしながら、前記の通り、多孔質層(I)は多孔質層(II)の作用によって、その熱収縮が抑制されているため、多孔質層(I)の作用によるシャットダウンは、多孔質層(I)を構成する熱可塑性樹脂が溶融し始めることで開始する。   However, as described above, since the thermal contraction of the porous layer (I) is suppressed by the action of the porous layer (II), the shutdown due to the action of the porous layer (I) It begins when the thermoplastic resin that comprises) begins to melt.

そこで、本発明の電気化学素子用セパレータでは、従来のポリオレフィン製微多孔膜からなるセパレータが、熱収縮し始めることでシャットダウンが開始することに着目し、多孔質層(I)を構成する微多孔膜について、熱機械分析(TMA)により測定されるTD方向[多孔質層(I)を構成する微多孔膜の製造方向(MD方向)に直交する方向]における最初の応力ピークのピークトップ温度を基準とし、この温度よりも低い温度に融点を有するポリオレフィンを多孔質層(II)に含有させて、多孔質層(I)によるシャットダウンの開始前から、多孔質層(II)の前記ポリオレフィンによってシャットダウンが開始できるようにした。   Therefore, in the separator for an electrochemical element of the present invention, the separator made of a conventional polyolefin microporous film is focused on the fact that the shutdown starts when it starts to shrink, and the microporous material constituting the porous layer (I) For the membrane, the peak top temperature of the first stress peak in the TD direction [direction perpendicular to the production direction (MD direction) of the microporous membrane constituting the porous layer (I)] measured by thermomechanical analysis (TMA) Based on the standard, polyolefin having a melting point lower than this temperature is contained in the porous layer (II), and the shutdown of the porous layer (II) is started by the polyolefin before the shutdown by the porous layer (I). Was able to start.

本発明の電気化学素子では、本発明のセパレータにおける前記の各作用によって、素子内部が異常過熱した際にも、熱暴走を早期に抑制できるようにして、その安全性を高めている。   In the electrochemical device of the present invention, the above-described actions in the separator of the present invention enhance the safety by preventing thermal runaway early even when the inside of the device is abnormally overheated.

また、前記の通り、本発明のセパレータでは、シャットダウンがより低温度で開始し、多孔質層(I)の熱収縮が生じる温度に到達する前に、電池反応を抑制することができる。そのため、多孔質層(II)を薄くして、セパレータ全体の熱収縮を抑制する機能を多少小さくしても、電気化学素子の安全性を良好に維持し得ることから、セパレータ全体の厚みを小さくして、電気化学素子の高容量化を図ることもできる。   Further, as described above, in the separator of the present invention, the battery reaction can be suppressed before the shutdown starts at a lower temperature and reaches the temperature at which the thermal contraction of the porous layer (I) occurs. Therefore, even if the porous layer (II) is thinned and the function of suppressing the thermal contraction of the entire separator is somewhat reduced, the safety of the electrochemical element can be maintained well, so the thickness of the entire separator is reduced. Thus, the capacity of the electrochemical device can be increased.

更に、本発明のセパレータに係る多孔質層(II)は、耐熱温度が150℃以上のフィラーを主体として含んでおり、これにより層の機械的強度を確保できることから、例えば、従来のポリオレフィン製微多孔膜からなるセパレータに比べて、ポリオレフィンの選択肢の幅が広い。そのため、多孔質層(I)を構成する微多孔膜の熱機械分析(TMA)により測定されるTD方向における最初の応力ピークのピークトップ温度よりも低い融点を有するものであれば、種々の融点を有するポリオレフィンを選択可能であり、これにより、セパレータのシャットダウン開始温度を、所望の温度に設定することができる。   Furthermore, the porous layer (II) according to the separator of the present invention mainly contains a filler having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher, thereby ensuring the mechanical strength of the layer. Compared to separators made of porous membranes, the range of options for polyolefins is wide. Therefore, various melting points can be used as long as the melting point is lower than the peak top temperature of the first stress peak in the TD direction measured by thermomechanical analysis (TMA) of the microporous film constituting the porous layer (I). Can be selected, whereby the shutdown start temperature of the separator can be set to a desired temperature.

なお、前記ポリオレフィンの融点を決定するにあたり、多孔質層(I)を構成する微多孔膜の最初の応力ピークのピークトップ温度をTD方向について求め、これを基準とするのは、以下の理由による。電気化学素子には、通常、正極と負極とをセパレータを介しつつ重ね合わせた積層電極体や、これを更に渦巻状に巻回した巻回電極体が使用されており、特に高容量化などの点で巻回電極体が使用されることが多い。   In determining the melting point of the polyolefin, the peak top temperature of the first stress peak of the microporous membrane constituting the porous layer (I) is obtained in the TD direction, and this is used as a reference for the following reason. . In electrochemical devices, a laminated electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are overlapped with a separator interposed therebetween, and a wound electrode body obtained by further spirally winding the electrode body are used. In many respects, a wound electrode body is often used.

巻回電極体は、例えば、帯状の正極を巻き取った正極ロール、帯状の負極を巻き取った負極ロール、および帯状のセパレータを巻き取ったセパレータロールから、それぞれ正極、負極およびセパレータを引き出して重ね合わせ、渦巻状に巻回して製造される。よって、巻回電極体における巻回方向に平行な方向が、セパレータのMD方向となり、巻回方向に直交する方向(巻回軸に平行な方向)が、セパレータのTD方向となることが通常である。   The wound electrode body is formed by, for example, pulling out the positive electrode, the negative electrode, and the separator from the positive electrode roll wound with the belt-shaped positive electrode, the negative electrode roll wound with the belt-shaped negative electrode, and the separator roll wound with the belt-shaped separator, respectively. Combined and spirally manufactured. Therefore, the direction parallel to the winding direction in the wound electrode body is usually the MD direction of the separator, and the direction orthogonal to the winding direction (direction parallel to the winding axis) is usually the TD direction of the separator. is there.

巻回電極体では、例えばその両端面での正極と負極との接触を防止するために、セパレータの巻回方向に直交する方向の長さを、正極および負極よりも長くし、巻回電極体の両端面において、セパレータが正極および負極からはみ出すようにしているが、素子内が高温となってセパレータが収縮すると、巻回電極体の両端部の近傍で正極と負極とが直接接触し、これにより短絡が生じる虞がある。   In the wound electrode body, for example, in order to prevent contact between the positive electrode and the negative electrode at both end faces, the length in the direction orthogonal to the winding direction of the separator is made longer than that of the positive electrode and the negative electrode. The separator protrudes from the positive electrode and the negative electrode at both end faces of the electrode. However, when the inside of the element becomes hot and the separator contracts, the positive electrode and the negative electrode are in direct contact with each other in the vicinity of both ends of the wound electrode body. May cause a short circuit.

このように、巻回電極体を有する電気化学素子において、高温時の短絡の問題は、主にセパレータの巻回方向に直交する方向、すなわちセパレータのTD方向の熱収縮特性と大きく関わっている。よって、本発明のセパレータでは、多孔質層(I)を構成する微多孔膜のTD方向について、TMAにより測定される最初の応力ピークのピークトップ温度[多孔質層(I)のTD方向において熱収縮の起こる温度に相当する]を基準とし、これよりも低温度で溶融し得るポリオレフィンを多孔質層(II)に含有させて、より低温度でシャットダウンを開始できるようにしている。   Thus, in an electrochemical device having a wound electrode body, the problem of short circuit at high temperature is largely related to the heat shrinkage characteristics in the direction perpendicular to the winding direction of the separator, that is, the TD direction of the separator. Therefore, in the separator of the present invention, the peak top temperature of the first stress peak measured by TMA [the heat in the TD direction of the porous layer (I) is measured in the TD direction of the microporous film constituting the porous layer (I). Corresponding to the temperature at which shrinkage occurs], the porous layer (II) contains a polyolefin that can be melted at a lower temperature so that the shutdown can be started at a lower temperature.

多孔質層(I)を構成する微多孔膜の、TMAにより測定される最初の応力ピークのピークトップ温度は、シャットダウンの開始温度が高くなりすぎる虞があることから、150℃以下であることが好ましく、また、熱的強度が小さくなりすぎることを抑える観点から、120℃以上であることが好ましい。   The peak top temperature of the first stress peak measured by TMA of the microporous film constituting the porous layer (I) may be 150 ° C. or less because the shutdown start temperature may be too high. Preferably, the temperature is 120 ° C. or more from the viewpoint of suppressing the thermal strength from becoming too small.

なお、本明細書でいう「多孔質層(I)を構成する微多孔膜の、TMAにより測定される最初の応力ピークのピークトップ温度」は、以下の方法により測定される温度である。多孔質層(I)を構成する微多孔膜から、長さ(TD方向)10mm、幅4mmの測定試料を切り出す。そして、熱機械分析装置(例えば、SII社製「EXSTAR7000」)を使用し、前記の測定試料を引張用プローブに装着し、初期荷重を1gとして、5℃/minの昇温速度で室温から200℃まで測定を行い、これにより得られる温度−応力曲線における最初の応力ピークから、ピークトップにおける温度を求める。すなわち、前記の「ピークトップ温度」とは、前記の条件下で温度を室温から昇温させた際に、最初に出現する応力ピーク内において、応力が最大を示すときの温度をいう。
The “peak top temperature of the first stress peak measured by TMA of the microporous membrane constituting the porous layer (I)” as used herein is a temperature measured by the following method. A measurement sample having a length (TD direction) of 10 mm and a width of 4 mm is cut out from the microporous membrane constituting the porous layer (I). Then, using a thermomechanical analyzer (for example, “EXSTAR7000” manufactured by SII), the measurement sample is attached to a tensile probe, and the initial load is 1 g, and the temperature is increased from room temperature to 200 ° C. at a temperature increase rate of 5 ° C./min. The temperature is measured up to ° C., and the temperature at the peak top is obtained from the first stress peak in the obtained temperature-stress curve. That is , the “peak top temperature” refers to a temperature at which the stress shows a maximum value in a stress peak that appears first when the temperature is raised from room temperature under the above conditions.

下記構成の多孔質層(I)(それを構成する微多孔膜)を用いることで、前記の特性を確保することができる。   By using a porous layer (I) (a microporous film constituting the same) having the following configuration, the above characteristics can be ensured.

セパレータの多孔質層(I)の主体となる熱可塑性樹脂は、電気絶縁性を有しており、電気化学的に安定で、更に後で詳述する電気化学素子の有する非水電解液(以下、「電解液」と省略する場合がある)や、セパレータ製造の際に使用する溶媒(詳しくは後述する)に安定な熱可塑性樹脂であれば特に制限は無いが、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレートや共重合ポリエステルなどのポリエステル;などが好ましい。   The thermoplastic resin that is the main component of the porous layer (I) of the separator has an electrical insulating property, is electrochemically stable, and further includes a non-aqueous electrolyte solution (hereinafter referred to as an electrochemical element described in detail later). , And may be abbreviated as “electrolyte”) or a thermoplastic resin that is stable to the solvent used in the production of the separator (details will be described later), but there is no particular limitation, but polyethylene (PE), polypropylene ( PP), polyolefins such as ethylene-propylene copolymer; polyesters such as polyethylene terephthalate and copolymerized polyesters;

なお、シャットダウン温度との関係から、多孔質膜(I)は、融点、すなわち、JIS K 7121の規定に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度が、110℃以上170℃の熱可塑性樹脂を、その構成成分とするものがより好ましく、PEを主成分とする単層の微多孔膜であるか、PEとPPとを2〜5層積層した積層微多孔膜(PE層とPP層とを有する2層構造の微多孔膜;PE層/PP層/PE層が順次積層されて構成された微多孔膜や、PP層/PE層/PP層が順次積層されて構成された3層構造の微多孔膜;など)などであることが好ましい。   From the relationship with the shutdown temperature, the porous membrane (I) has a melting point, that is, a melting temperature measured using a differential scanning calorimeter (DSC) of 110 ° C. or higher in accordance with JIS K 7121. It is more preferable to use a thermoplastic resin at 170 ° C. as a constituent component, and it is a single-layer microporous film mainly composed of PE, or a laminated microporous film in which 2 to 5 layers of PE and PP are laminated ( A microporous film having a two-layer structure having a PE layer and a PP layer; a microporous film formed by sequentially stacking PE layers / PP layers / PE layers, and sequentially stacking PP layers / PE layers / PP layers It is preferable that the microporous membrane has a three-layer structure, and the like.

PEのように融点が110℃以上150℃以下の熱可塑性樹脂と、PPなどのように、融点が150℃を超える熱可塑性樹脂とを併用して多孔質層(I)を構成する場合、例えば、PEと、PPなどのPEよりも高融点の樹脂とを混合して構成された微多孔膜を多孔質層(I)としたり、PE層と、PP層などのPEよりも高融点の樹脂で構成された層とを積層して構成された積層微多孔膜を多孔質層(I)としたりする場合には、多孔質層(I)を構成する熱可塑性樹脂中、融点が110℃以上150℃以下の樹脂(例えばPE)が、30質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましい。   When the porous layer (I) is composed of a thermoplastic resin having a melting point of 110 ° C. or more and 150 ° C. or less like PE and a thermoplastic resin having a melting point exceeding 150 ° C. like PP, for example, A microporous film formed by mixing PE and a resin having a higher melting point than PE such as PP is used as the porous layer (I), or a resin having a higher melting point than PE such as the PE layer and the PP layer. In the case where the laminated microporous membrane constituted by laminating the layers constituted by the above is used as the porous layer (I), the melting point is 110 ° C. or higher in the thermoplastic resin constituting the porous layer (I). The resin (for example, PE) at 150 ° C. or lower is preferably 30% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more.

前記のような微多孔膜としては、例えば、従来から知られているリチウム二次電池などの電気化学素子で使用されている前記例示の熱可塑性樹脂で構成された微多孔膜、すなわち、溶剤抽出法、乾式または湿式延伸法(特に湿式二軸延伸法や乾式一軸延伸法)などにより作製されたイオン透過性の微多孔膜を用いることができる。   As the microporous membrane as described above, for example, a microporous membrane composed of the above-described exemplified thermoplastic resin used in electrochemical elements such as lithium secondary batteries known in the past, that is, solvent extraction An ion-permeable microporous membrane produced by a method, a dry method or a wet stretching method (particularly a wet biaxial stretching method or a dry uniaxial stretching method) can be used.

また、多孔質層(I)には、セパレータにシャットダウン機能を付与する作用を損なわない範囲で、その強度などを向上するためにフィラーなどを含有させることもできる。多孔質層(I)に使用可能なフィラーとしては、例えば、後述する多孔質層(II)に使用可能なフィラー(耐熱温度が150℃以上のフィラー)と同じものが挙げられる。   Further, the porous layer (I) may contain a filler or the like in order to improve the strength and the like within a range that does not impair the action of imparting the shutdown function to the separator. Examples of the filler that can be used for the porous layer (I) include the same fillers that can be used for the porous layer (II) described later (a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher).

フィラーの粒径は、平均粒径で、例えば、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.1μm以上であって、好ましくは10μm以下、より好ましくは1μm以下である。なお、本明細書でいう平均粒径は、フィラーを溶解しない媒体(例えば水)に、フィラーを分散させて測定される体積基準の積算分率50%における粒子直径(D50%)である[後述する多孔質層(II)に係るフィラーおよびポリオレフィン粒子についても同じである。]。 The particle size of the filler is an average particle size, for example, preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, preferably 10 μm or less, more preferably 1 μm or less. In addition, the average particle diameter as used in the present specification is a particle diameter (D 50% ) at a volume-based cumulative fraction of 50% measured by dispersing the filler in a medium (for example, water) that does not dissolve the filler [ The same applies to the filler and polyolefin particles related to the porous layer (II) described later. ].

多孔質層(I)における熱可塑性樹脂の含有量は、シャットダウンの効果をより得やすくするために、例えば、下記のようであることが好ましい。多孔質層(I)の全構成成分中において主体となる熱可塑性樹脂の体積は、50体積%以上であり、70体積%以上であることがより好ましく、100体積%であってもよい。更に、後記の方法により求められる多孔質層(II)の空孔率が20〜60%であり、かつ熱可塑性樹脂の体積が、多孔質層(II)の空孔体積の50%以上であることが好ましい。   The content of the thermoplastic resin in the porous layer (I) is preferably as follows, for example, in order to make it easier to obtain the shutdown effect. The volume of the thermoplastic resin as a main component in all the constituent components of the porous layer (I) is 50% by volume or more, more preferably 70% by volume or more, and may be 100% by volume. Furthermore, the porosity of the porous layer (II) obtained by the method described later is 20 to 60%, and the volume of the thermoplastic resin is 50% or more of the pore volume of the porous layer (II). It is preferable.

セパレータに係る多孔質層(II)が主体として含む耐熱温度が150℃以上のフィラーとしては、電気化学素子の有する非水電解液に対して安定であり、更に電気化学素子の作動電圧範囲において酸化還元されにくい電気化学的に安定なものであれば、有機粒子でも無機粒子でもよいが、分散などの点から微粒子であることが好ましく、安定性(特に耐酸化性)などの点から無機微粒子がより好ましく用いられる。   The filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher, which is mainly contained in the porous layer (II) of the separator, is stable with respect to the non-aqueous electrolyte of the electrochemical element, and is oxidized in the operating voltage range of the electrochemical element. Organic particles or inorganic particles may be used as long as they are difficult to be reduced and are electrochemically stable. However, fine particles are preferable from the viewpoint of dispersion, and inorganic fine particles are preferable from the viewpoint of stability (particularly oxidation resistance). More preferably used.

無機粒子の構成材料の具体例としては、例えば、酸化鉄、Al(アルミナ)、SiO(シリカ)、TiO、BaTiO、ZrOなどの無機酸化物;窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの無機窒化物;フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶;シリコン、ダイヤモンドなどの共有結合性結晶;モンモリロナイトなどの粘土;などが挙げられる。ここで、前記無機酸化物は、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、マイカなどの鉱物資源由来物質またはこれらの人造物などであってもよい。また、金属、SnO、スズ−インジウム酸化物(ITO)などの導電性酸化物、カーボンブラック、グラファイトなどの炭素質材料などで例示される導電性材料の表面を、電気絶縁性を有する材料(例えば、前記の無機酸化物など)で被覆することにより電気絶縁性を持たせた粒子であってもよい。無機粒子としては、多孔質層(II)の耐酸化性をより高める観点から、前記の無機酸化物の粒子(微粒子)が好ましく、中でも、アルミナ、シリカおよびベーマイトなどがより好ましい。 Specific examples of the constituent material of the inorganic particles include inorganic oxides such as iron oxide, Al 2 O 3 (alumina), SiO 2 (silica), TiO 2 , BaTiO 3 , ZrO 2 ; aluminum nitride, silicon nitride, etc. Inorganic nitrides of the above; poorly soluble ionic crystals such as calcium fluoride, barium fluoride and barium sulfate; covalent bonds such as silicon and diamond; clays such as montmorillonite; Here, the inorganic oxide may be boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, mica, or other mineral resource-derived substances or artificial products thereof. In addition, the surface of a conductive material exemplified by metal, SnO 2 , conductive oxide such as tin-indium oxide (ITO), carbonaceous material such as carbon black, graphite, etc., is a material having electrical insulation ( For example, the particle | grains which gave the electrical insulation property by coat | covering with the said inorganic oxide etc. may be sufficient. As the inorganic particles, from the viewpoint of further improving the oxidation resistance of the porous layer (II), the above-mentioned inorganic oxide particles (fine particles) are preferable, and among these, alumina, silica, boehmite, and the like are more preferable.

また、有機粒子(有機粉末)としては、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋ポリスチレン、架橋ポリジビニルベンゼン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体架橋物、ポリイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物などの各種架橋高分子粒子や、ポリスルフォン、ポリアクリロニトリル(PAN)、アラミド、ポリアセタール、熱可塑性ポリイミドなどの耐熱性高分子粒子などが例示できる。また、これらの有機粒子を構成する有機樹脂(高分子)は、前記例示の材料の混合物、変性体、誘導体、共重合体(ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体)、架橋体(前記の耐熱性高分子の場合)であってもよい。   Organic particles (organic powder) include crosslinked polymethyl methacrylate, crosslinked polystyrene, crosslinked polydivinylbenzene, styrene-divinylbenzene copolymer crosslinked product, polyimide, melamine resin, phenol resin, benzoguanamine-formaldehyde condensate, etc. Examples thereof include various crosslinked polymer particles and heat-resistant polymer particles such as polysulfone, polyacrylonitrile (PAN), aramid, polyacetal, and thermoplastic polyimide. The organic resin (polymer) constituting these organic particles is a mixture, modified body, derivative, or copolymer (random copolymer, alternating copolymer, block copolymer, graft copolymer) of the materials exemplified above. Polymer) or a crosslinked product (in the case of the above-mentioned heat-resistant polymer).

耐熱温度が150℃以上のフィラーは、前記例示のもののうち1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   As the filler having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher, only one kind of those exemplified above may be used, or two or more kinds may be used in combination.

耐熱温度が150℃以上のフィラーの形態としては、例えば、球状に近い形状を有していてもよく、板状の形状を有していてもよいが、多孔質層(II)に含まれる前記フィラーの少なくとも一部が板状粒子であることが好ましい。前記フィラーの全てが板状粒子でもよい。多孔質層(II)が板状粒子を含有することで、板状粒子同士の衝突によって多孔質膜(A)が収縮する力を抑制することが可能となる。また、板状粒子を用いることでセパレータにおける正極負極間の経路、すなわち所謂曲路率が大きくなる。そのため、デンドライトが生成した場合でも、該デンドライトが負極から正極に到達し難くなり、デンドライトショートに対する信頼性を高めることができる。   As a form of the filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher, for example, the filler may have a shape close to a sphere, or may have a plate shape, but is included in the porous layer (II). It is preferable that at least a part of the filler is plate-like particles. All of the fillers may be plate-like particles. When the porous layer (II) contains plate-like particles, it is possible to suppress the force that the porous film (A) contracts due to the collision between the plate-like particles. Further, the use of plate-like particles increases the path between the positive electrode and the negative electrode in the separator, that is, the so-called curvature. Therefore, even when dendrite is generated, it becomes difficult for the dendrite to reach the positive electrode from the negative electrode, and the reliability against a dendrite short can be improved.

板状の前記フィラーとしては、各種市販品が挙げられ、例えば、旭硝子エスアイテック社製「サンラブリー(商品名)」(SiO)、石原産業社製「NST−B1(商品名)」の粉砕品(TiO)、堺化学工業社製の板状硫酸バリウム「Hシリーズ(商品名)」、「HLシリーズ(商品名)」、林化成社製「ミクロンホワイト(商品名)」(タルク)、林化成社製「ベンゲル(商品名)」(ベントナイト)、河合石灰社製「BMM(商品名)」や「BMT(商品名)」(ベーマイト)、河合石灰社製「セラシュールBMT−B(商品名)」[アルミナ(Al)]、キンセイマテック社製「セラフ(商品名)」(アルミナ)、斐川鉱業社製「斐川マイカ Z−20(商品名)」(セリサイト)などが入手可能である。この他、SiO、Al、ZrO、CeOについては、特開2003−206475号公報に開示の方法により作製することができる。 Examples of the plate-like filler include various commercially available products, such as “Sun Lovely (trade name)” (SiO 2 ) manufactured by Asahi Glass S-Tech, and “NST-B1 (trade name)” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. (TiO 2 ), Sakai Chemical Industry's plate-like barium sulfate “H series (trade name)”, “HL series (trade name)”, Hayashi Kasei Co., Ltd. “micron white (trade name)” (talc), “Bengel (trade name)” (bentonite) manufactured by Hayashi Kasei Co., Ltd. “BMM (trade name)” or “BMT (trade name)” (boehmite) manufactured by Kawai Lime Co., Ltd. Name) ”[Alumina (Al 2 O 3 )],“ Seraph (trade name) ”(alumina) manufactured by Kinsei Matec Co., Ltd.,“ Yodogawa Mica Z-20 (trade name) ”(sericite) manufactured by Yodogawa Mining Co., Ltd., etc. Is possible. In addition, SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , and CeO 2 can be produced by the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-206475.

前記フィラーが板状粒子の場合の形態としては、アスペクト比(板状粒子中の最大長さと板状粒子の厚みとの比)が、好ましくは5以上、より好ましくは10以上であって、好ましくは100以下、より好ましくは50以下である。本明細書でいう板状粒子におけるアスペクト比は、走査型電子顕微鏡(SEM)により撮影した画像を画像解析することにより求められる値である。   As a form in the case where the filler is a plate-like particle, the aspect ratio (ratio between the maximum length in the plate-like particle and the thickness of the plate-like particle) is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, Is 100 or less, more preferably 50 or less. The aspect ratio of the plate-like particles referred to in the present specification is a value determined by image analysis of an image taken with a scanning electron microscope (SEM).

また、板状の前記フィラーは、薄いと衝撃によって割れやすいという問題があることから、その平均厚みが、0.02μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましい。ただし、板状の前記フィラーの厚みが大きすぎると、セパレータが厚くなって、放電容量が低下したり、電気化学素子の作製時に多孔質層(B)が割れやすくなることから、その平均厚みは、0.7μm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。   Further, since the plate-like filler has a problem of being easily cracked by impact when it is thin, the average thickness is preferably 0.02 μm or more, and more preferably 0.05 μm or more. However, if the thickness of the plate-like filler is too large, the separator becomes thick, the discharge capacity is reduced, and the porous layer (B) is easily cracked during production of the electrochemical element, so the average thickness is , 0.7 μm or less is preferable, and 0.5 μm or less is more preferable.

板状の前記フィラーの平均厚みは、セパレータの断面をSEMにより観察し、フィラー100個の厚みの平均値(数平均値)として求められる。   The average thickness of the plate-like filler is obtained as an average value (number average value) of 100 fillers by observing the cross section of the separator with an SEM.

また、多孔質層(II)に含まれる前記フィラーの少なくとも一部が、一次粒子が凝集した二次粒子構造を有する微粒子であることが好ましい。前記フィラーの全部が、前記二次粒子構造を有する微粒子であってもよい。多孔質層(II)が前記二次粒子構造のフィラーを含有することで、前述した板状粒子を用いた場合と同様の熱収縮抑制効果や、デンドライトショートの抑制効果を得ることができる。前記二次粒子構造のフィラーの例としては、大明化学社製「ベーマイト C06(商品名)」、「ベーマイト C20(商品名)」(ベーマイト)、米庄石灰工業社製「ED−1(商品名)」(CaCO)、J.M.Huber社製「Zeolex 94HP(商品名)」(クレイ)などが挙げられる。 Moreover, it is preferable that at least a part of the filler contained in the porous layer (II) is a fine particle having a secondary particle structure in which primary particles are aggregated. All of the filler may be fine particles having the secondary particle structure. When the porous layer (II) contains the filler having the secondary particle structure, it is possible to obtain the same heat shrinkage suppression effect and the dendrite short suppression effect as in the case of using the plate-like particles described above. Examples of the filler having the secondary particle structure include “Boehmite C06 (trade name)”, “Boehmite C20 (trade name)” (boehmite) manufactured by Daimei Chemical Co., Ltd., “ED-1 (trade name) manufactured by Yonesho Lime Industry Co., Ltd. ) ”(CaCO 3 ), J. et al. M.M. Examples include “Zeolex 94HP (trade name)” (clay) manufactured by Huber.

多孔質層(II)に係る前記フィラーの平均粒径は、例えば、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.1μm以上であって、好ましくは15μm以下、より好ましくは5μm以下である。   The average particle diameter of the filler relating to the porous layer (II) is, for example, preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, preferably 15 μm or less, more preferably 5 μm or less.

また、多孔質層(II)には、TMAにより測定される多孔質層(I)を構成する微多孔膜の、TD方向における最初の応力ピークのピークトップ温度よりも低い温度に融点を有するポリオレフィン(以下、「低融点ポリオレフィン」という)を含有させる。   The porous layer (II) includes a polyolefin having a melting point at a temperature lower than the peak top temperature of the first stress peak in the TD direction of the microporous film constituting the porous layer (I) measured by TMA. (Hereinafter referred to as “low melting point polyolefin”).

多孔質層(II)に含有させる低融点ポリオレフィンとしては、融点、すなわち、JIS K 7121の規定に準じて、DSCを用いて測定される融解温度が90℃以上130℃以下のものが好ましい。具体的には、低密度ポリエチレン(LDPE)、低分子量ポリエチレン、アイオノマーなどが挙げられる。   As the low melting point polyolefin contained in the porous layer (II), those having a melting point, that is, a melting temperature measured by DSC of 90 ° C. or higher and 130 ° C. or lower in accordance with JIS K 7121 are preferable. Specific examples include low density polyethylene (LDPE), low molecular weight polyethylene, and ionomer.

低融点ポリオレフィンは、例えば粒子状の形態でフィラーと独立して多孔質層(II)内に存在していてもよく、また、フィラーの表面の一部または全部を被覆した形態で多孔質層(II)内に存在していてもよい。   The low-melting-point polyolefin may be present in the porous layer (II) independently of the filler, for example, in a particulate form, and the porous layer (in a form covering a part or all of the surface of the filler ( II) may be present.

低融点ポリオレフィンでフィラーを被覆する場合には、低融点ポリオレフィンを溶融するか、または溶剤に溶解させ、これにフィラーを加えて攪拌混合し、冷却したり溶剤を除去したりした後、解砕する方法が採用できる。   When coating the filler with a low melting point polyolefin, melt the low melting point polyolefin or dissolve it in a solvent, add the filler to this, stir and mix, cool or remove the solvent, and then crush The method can be adopted.

また、高衝撃力、圧縮・せん断力などで低融点ポリオレフィンの微粒子をフィラー表面に吸着または固定化して複合粒子化してもよい。この複合粒子化は、乾式で行ってもよく、湿式で行ってもよい。   Alternatively, composite particles may be obtained by adsorbing or fixing low melting point polyolefin fine particles on the filler surface with high impact force, compression / shearing force, or the like. This composite particle formation may be performed dry or wet.

低融点ポリオレフィンを粒子として用いる場合、その平均粒径は、1μm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く、また、0.1μm以上であることが好ましい。   When the low melting point polyolefin is used as the particles, the average particle diameter is preferably 1 μm or less, more preferably 0.5 μm or less, and preferably 0.1 μm or more.

多孔質層(II)において、低融点ポリオレフィンの量は、低融点ポリオレフィンの使用によるシャットダウン効果を良好に確保する観点から、多孔質層(II)の構成成分の全体積中[多孔質層(II)の各構成成分の含有量について、以下同じ。]、5体積%以上であることが好ましい。ただし、多孔質層(II)における低融点ポリオレフィンの量が多すぎると、多孔質層(II)の耐熱強度が低下する虞がある。よって、多孔質層(II)における低融点ポリオレフィンの量は、多孔質層(II)の構成成分の全体積中、30体積%以下であることが好ましい。   In the porous layer (II), the amount of the low melting point polyolefin is selected from the viewpoint of ensuring a good shutdown effect due to the use of the low melting point polyolefin in the entire volume of the constituent components of the porous layer (II) [porous layer (II The same applies to the content of each component of ] 5% by volume or more is preferable. However, if the amount of the low melting point polyolefin in the porous layer (II) is too large, the heat resistance strength of the porous layer (II) may be lowered. Therefore, the amount of the low melting point polyolefin in the porous layer (II) is preferably 30% by volume or less in the total volume of the constituent components of the porous layer (II).

また、多孔質層(II)において、耐熱温度が150℃以上のフィラーの量は、多孔質層(II)の構成成分の全体積中、50体積%以上であるが、70体積%以上であることが好ましく、80体積%以上であることがより好ましく、90体積%以上であることが更に好ましい。多孔質層(II)中のフィラーを前記のように高含有量とすることで、電気化学素子が高温となった際の正極と負極との直接の接触による短絡の発生をより良好に抑制することができ、また、セパレータ全体の熱収縮を良好に抑制することができる。また、多孔質層(II)における耐熱温度が150℃以上のフィラーの量は、多孔質層(II)の構成成分の全体積中、95体積%以下であることが好ましい。   In the porous layer (II), the amount of the filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher is 50% by volume or more in the total volume of the constituent components of the porous layer (II), but 70% by volume or more. It is preferably 80% by volume or more, more preferably 90% by volume or more. By making the filler in the porous layer (II) high as described above, the occurrence of a short circuit due to direct contact between the positive electrode and the negative electrode when the electrochemical device becomes high temperature is further suppressed. Moreover, the thermal contraction of the whole separator can be suppressed satisfactorily. Moreover, it is preferable that the quantity of the filler whose heat-resistant temperature is 150 degreeC or more in porous layer (II) is 95 volume% or less in the whole volume of the structural component of porous layer (II).

耐熱温度が150℃以上のフィラーとして板状粒子を用いる場合、多孔質層(II)中での板状粒子の存在形態は、平板面がセパレータの面に対して略平行であることが好ましく、より具体的には、セパレータの表面近傍における板状粒子について、その平板面とセパレータ面との平均角度が30°以下であることが好ましい[最も好ましくは、当該平均角度が0°、すなわち、セパレータの表面近傍における板状の平板面が、セパレータの面に対して平行である]。ここでいう「表面近傍」とは、セパレータの表面から全体厚みに対しておよそ10%の範囲を指す。板状粒子の存在形態が前記のような状態となるように板状粒子の配向性を高めることで、前記の多孔質層(II)の熱収縮抑制作用をより強く発揮させることが可能になり、また、電極表面に析出するリチウムデンドライトや電極表面の活物質の突起により生じ得る内部短絡をより効果的に防ぐことができる。なお、多孔質層(II)中における板状粒子の存在形態は、セパレータの断面をSEMで観察することにより把握することができる。   When plate-like particles are used as a filler having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher, the presence form of the plate-like particles in the porous layer (II) is preferably such that the flat plate surface is substantially parallel to the separator surface, More specifically, the plate-like particles in the vicinity of the surface of the separator preferably have an average angle between the flat plate surface and the separator surface of 30 ° or less [most preferably, the average angle is 0 °, ie, the separator The plate-like flat surface in the vicinity of the surface is parallel to the separator surface]. Here, “near the surface” refers to a range of about 10% from the surface of the separator to the entire thickness. By increasing the orientation of the plate-like particles so that the existence form of the plate-like particles is in the state as described above, it becomes possible to exert the effect of suppressing the heat shrinkage of the porous layer (II) more strongly. In addition, internal short-circuiting that may be caused by lithium dendrite deposited on the electrode surface or protrusions of the active material on the electrode surface can be more effectively prevented. In addition, the presence form of the plate-like particles in the porous layer (II) can be grasped by observing the cross section of the separator with an SEM.

多孔質層(II)には、セパレータの形状安定性の確保や、多孔質層(II)と多孔質層(I)との一体化などのために、有機バインダを含有させることが好ましい。有機バインダとしては、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA、酢酸ビニル由来の構造単位が20〜35モル%のもの)、エチレン−エチルアクリレート共重合体などのエチレン−アクリル酸共重合体、フッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルピロリドン(PVP)、架橋アクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが挙げられるが、特に、150℃以上の耐熱温度を有する耐熱性のバインダが好ましく用いられる。有機バインダは、前記例示のものを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The porous layer (II) preferably contains an organic binder in order to ensure the shape stability of the separator and to integrate the porous layer (II) and the porous layer (I). Examples of organic binders include ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA, those having a structural unit derived from vinyl acetate of 20 to 35 mol%), ethylene-acrylic acid copolymers such as ethylene-ethyl acrylate copolymers, and fluorine-based binders. Rubber, styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl pyrrolidone (PVP), cross-linked acrylic resin, polyurethane, epoxy resin, etc. In particular, a heat-resistant binder having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher is preferably used. As the organic binder, those exemplified above may be used singly or in combination of two or more.

前記例示の有機バインダの中でも、EVA、エチレン−アクリル酸共重合体、フッ素系ゴム、SBRなどの柔軟性の高いバインダが好ましい。このような柔軟性の高い有機バインダの具体例としては、三井デュポンポリケミカル社の「エバフレックスシリーズ(EVA)」、日本ユニカー社のEVA、三井デュポンポリケミカル社の「エバフレックス−EEAシリーズ(エチレン−アクリル酸共重合体)」、日本ユニカー社のEEA、ダイキン工業社の「ダイエルラテックスシリーズ(フッ素ゴム)」、JSR社の「TRD−2001(SBR)」、日本ゼオン社の「BM−400B(SBR)」などがある。   Among the organic binders exemplified above, highly flexible binders such as EVA, ethylene-acrylic acid copolymer, fluorine-based rubber, and SBR are preferable. Specific examples of such highly flexible organic binders include “Evaflex Series (EVA)” from Mitsui DuPont Polychemical, EVA from Nihon Unicar, and “Evaflex-EEA Series (Ethylene) from Mitsui DuPont Polychemical. -Acrylic acid copolymer) ", Nippon Unicar EEA, Daikin Industries" DAI-EL Latex Series (Fluororubber) ", JSR" TRD-2001 (SBR) ", Nippon Zeon" BM-400B " (SBR) ".

なお、前記の有機バインダを多孔質層(II)に使用する場合には、後述する多孔質層(II)形成用の組成物の溶媒に溶解させるか、または分散させたエマルジョンの形態で用いればよい。   When the organic binder is used for the porous layer (II), it can be used in the form of an emulsion dissolved or dispersed in the solvent for the composition for forming the porous layer (II) described later. Good.

本発明のセパレータにおいて、多孔質層(II)の厚み[セパレータが多孔質層(II)を複数有する場合は、その総厚み]は、多孔質層(II)による前記の各作用をより有効に発揮させつつ、セパレータ全体の厚みを抑えて高容量化を図る観点から、セパレータ全体の厚みの10〜35%とすることが好ましい。   In the separator of the present invention, the thickness of the porous layer (II) [when the separator has a plurality of porous layers (II), the total thickness] is more effective for the above-described functions of the porous layer (II). From the viewpoint of increasing the capacity by suppressing the thickness of the entire separator while exhibiting it, it is preferably 10 to 35% of the thickness of the entire separator.

また、本発明のセパレータ全体の厚みは、正極と負極との間を隔離するセパレータ本来の機能をより有効に発揮させる観点から、10μm以上であることが好ましく、また、セパレータ全体の厚みを抑える観点から、40μm以下であることが好ましい。   In addition, the thickness of the entire separator of the present invention is preferably 10 μm or more from the viewpoint of more effectively exerting the original function of separating the separator between the positive electrode and the negative electrode, and the viewpoint of suppressing the thickness of the entire separator. Therefore, it is preferably 40 μm or less.

セパレータ全体の空孔率としては、電解液の保液量を確保してイオン透過性を良好にするために、乾燥した状態で、30%以上であることが好ましい。一方、セパレータ強度の確保と内部短絡の防止の観点から、セパレータの空孔率は、乾燥した状態で、70%以下であることが好ましい。なお、セパレータの空孔率:P(%)は、セパレータの厚み、面積あたりの質量、構成成分の密度から、下記(1)式を用いて各成分iについての総和を求めることにより計算できる。
P = 100−(Σa/ρ)×(m/t) (1)
ここで、前記式中、a:質量%で表した成分iの比率、ρ:成分iの密度(g/cm)、m:セパレータの単位面積あたりの質量(g/cm)、t:セパレータの厚み(cm)である。
The porosity of the separator as a whole is preferably 30% or more in a dried state in order to secure the amount of electrolyte solution retained and to improve ion permeability. On the other hand, from the viewpoint of securing separator strength and preventing internal short circuit, the separator porosity is preferably 70% or less in a dry state. The porosity of the separator: P (%) can be calculated by obtaining the sum of each component i from the thickness of the separator, the mass per area, and the density of the constituent components using the following equation (1).
P = 100− (Σa i / ρ i ) × (m / t) (1)
Here, in the above formula, a i : ratio of component i expressed by mass%, ρ i : density of component i (g / cm 3 ), m: mass per unit area of separator (g / cm 2 ), t: The thickness (cm) of the separator.

また、前記(1)式において、mを多孔質層(I)の単位面積あたりの質量(g/cm
)とし、tを多孔質層(I)の厚み(cm)とすることで、前記(1)式を用いて多孔
質層(I)の空孔率:P(%)を求めることもできる。この方法により求められる多孔質
層(I)の空孔率は、30〜70%であることが好ましい。
In the formula (1), m is the mass per unit area of the porous layer (I) (g / cm
2 ) and t is the thickness (cm) of the porous layer (I), and the porosity (P) (%) of the porous layer (I) can also be obtained using the formula (1). . The porosity of the porous layer (I) determined by this method is preferably 30 to 70%.

更に、前記(1)式において、mを多孔質層(II)の単位面積あたりの質量(g/cm)とし、tを多孔質層(II)の厚み(cm)とすることで、前記(1)式を用いて多孔質層(II)の空孔率:P(%)を求めることもできる。この方法により求められる多孔質層(II)の空孔率は、20〜60%であることが好ましい。 Furthermore, in the formula (1), m is the mass per unit area (g / cm 2 ) of the porous layer (II), and t is the thickness (cm) of the porous layer (II), The porosity: P (%) of the porous layer (II) can also be obtained using the formula (1). The porosity of the porous layer (II) obtained by this method is preferably 20 to 60%.

本発明のセパレータは、例えば、耐熱温度が150℃以上のフィラーや低融点ポリオレフィンなどを含有する多孔質層(II)形成用組成物(スラリーなどの液状組成物など)を、多孔質層(I)を構成するための微多孔膜の表面に塗布し、所定の温度に乾燥して多孔質層(II)を形成することにより製造することができる。   The separator of the present invention includes, for example, a porous layer (II) -forming composition (such as a liquid composition such as a slurry) containing a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher, a low-melting-point polyolefin, and the like. ) To form a porous layer (II) by applying to the surface of a microporous film for forming a porous layer (II) and drying to a predetermined temperature.

多孔質層(II)形成用組成物は、耐熱温度が150℃以上のフィラーや低融点ポリオレフィンの他、必要に応じて有機バインダなどを含有し、これらを溶媒(分散媒を含む。以下同じ。)に分散させたものである。なお、有機バインダについては溶媒に溶解させることもできる。多孔質層(II)形成用組成物に用いられる溶媒は、フィラーなどを均一に分散でき、また、有機バインダを均一に溶解または分散できるものであればよいが、例えば、トルエンなどの芳香族炭化水素、テトラヒドロフランなどのフラン類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類など、一般的な有機溶媒が好適に用いられる。なお、これらの溶媒に、界面張力を制御する目的で、アルコール(エチレングリコール、プロピレングリコールなど)、または、モノメチルアセテートなどの各種プロピレンオキサイド系グリコールエーテルなどを適宜添加してもよい。また、有機バインダが水溶性である場合、エマルジョンとして使用する場合などでは、水を溶媒としてもよく、この際にもアルコール類(メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)を適宜加えて界面張力を制御することもできる。   The composition for forming the porous layer (II) contains an organic binder or the like, if necessary, in addition to a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher and a low melting point polyolefin, and these include a solvent (including a dispersion medium. ). The organic binder can be dissolved in a solvent. The solvent used in the composition for forming the porous layer (II) is not particularly limited as long as it can uniformly disperse the filler and can uniformly dissolve or disperse the organic binder. Common organic solvents such as furans such as hydrogen and tetrahydrofuran, and ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone are preferably used. In addition, for the purpose of controlling the interfacial tension, alcohols (ethylene glycol, propylene glycol, etc.) or various propylene oxide glycol ethers such as monomethyl acetate may be appropriately added to these solvents. In addition, when the organic binder is water-soluble or used as an emulsion, water may be used as a solvent. In this case, alcohols (methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.) are appropriately added. It is also possible to control the interfacial tension.

多孔質層(II)形成用組成物は、耐熱温度が150℃以上のフィラー、低融点ポリオレフィンおよび有機バインダなどを含む固形分含量を、例えば10〜80質量%とすることが好ましい。   The composition for forming the porous layer (II) preferably has a solid content containing, for example, a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher, a low melting point polyolefin, an organic binder, and the like, for example, 10 to 80% by mass.

また、多孔質層(II)形成用組成物をフィルムや金属箔などの基板上に塗布し、所定の温度で乾燥した後に、必要に応じて前記基板から剥離して多孔質層(II)となる多孔質膜を形成し、この多孔質膜と、多孔質層(I)を構成するための微多孔膜とを貼り合わせて一体化することでセパレータを製造することもできる。この場合、多孔質層(I)を構成するための微多孔膜と多孔質層(II)となる多孔質膜とを一体化させるには、例えば、多孔質層(I)と多孔質層(II)とを重ね合わせ、ロールプレスなどにより両者を貼り合わせる方法などが採用できる。   In addition, the porous layer (II) forming composition is applied onto a substrate such as a film or a metal foil, dried at a predetermined temperature, and then peeled off from the substrate as necessary to form the porous layer (II). It is also possible to manufacture a separator by forming a porous film, and bonding the porous film and a microporous film for forming the porous layer (I) together. In this case, in order to integrate the microporous membrane for forming the porous layer (I) and the porous membrane to be the porous layer (II), for example, the porous layer (I) and the porous layer ( It is possible to use a method of superimposing II) and pasting them together using a roll press or the like.

なお、本発明のセパレータにおいて、多孔質層(I)と多孔質層(II)とは、それぞれ1層ずつである必要はなく、複数の層がセパレータ中にあってもよい。例えば、多孔質層(II)の両面に多孔質層(I)を配置した構成としたり、多孔質層(I)の両面に多孔質層(II)を配置した構成としてもよい。ただし、層数を増やすことで、セパレータの厚みを増やして電池の内部抵抗の増加やエネルギー密度の低下を招く虞があるので、層数を多くしすぎるのは好ましくなく、セパレータ中の多孔質層(I)と多孔質層(II)との合計層数は5層以下であることが好ましい。   In the separator of the present invention, the porous layer (I) and the porous layer (II) do not have to be one each, and a plurality of layers may be present in the separator. For example, a configuration in which the porous layer (I) is disposed on both sides of the porous layer (II) or a configuration in which the porous layer (II) is disposed on both sides of the porous layer (I) may be employed. However, increasing the number of layers may increase the thickness of the separator and increase the internal resistance of the battery or decrease the energy density. Therefore, it is not preferable to increase the number of layers, and the porous layer in the separator is not preferable. The total number of layers (I) and porous layer (II) is preferably 5 or less.

本発明の電気化学素子は、本発明のセパレータを備えていればよく、その他の構成および構造については、従来から知られている電気化学素子と同様の構成および構造を適用することができる。   The electrochemical device of the present invention only needs to be provided with the separator of the present invention, and the same configuration and structure as those of conventionally known electrochemical devices can be applied to other configurations and structures.

なお、本発明の電気化学素子は、特に限定されるものではなく、非水電解液を用いるリチウム二次電池の他、リチウム一次電池やスーパーキャパシタなどが含まれ、特に高温での安全性が要求される用途であれば好ましく適用できる。以下、本発明の電気化学素子がリチウム二次電池である場合を例にとって、詳細に説明する。   The electrochemical device of the present invention is not particularly limited, and includes lithium secondary batteries using non-aqueous electrolytes, lithium primary batteries, supercapacitors, etc., and particularly requires safety at high temperatures. If it is a use used, it can apply preferably. Hereinafter, the case where the electrochemical device of the present invention is a lithium secondary battery will be described in detail.

リチウム二次電池の形態としては、スチール缶やアルミニウム缶などを外装缶として使用した筒形(角筒形や円筒形など)などが挙げられる。また、金属を蒸着したラミネートフィルムを外装体としたソフトパッケージ電池とすることもできる。   Examples of the form of the lithium secondary battery include a cylindrical shape (such as a rectangular tube shape or a cylindrical shape) using a steel can or an aluminum can as an outer can. Moreover, it can also be set as the soft package battery which used the laminated film which vapor-deposited the metal as an exterior body.

リチウム二次電池は、温度が上昇した際に電池内部のガスを外部に排出する機構を有していることが好ましい。かかる機構としては、従来公知の機構を用いることができる。すなわち、スチール缶やアルミニウム缶などの金属缶を外装缶とする電池では、一定の圧力で亀裂が生じる金属製の開裂ベント、一定の圧力で破れる樹脂製のベント、一定の圧力で蓋の開くゴム製のベントなどを用いることができるが、なかでも金属製の開裂ベントを用いるのが好ましい。   The lithium secondary battery preferably has a mechanism for discharging the gas inside the battery to the outside when the temperature rises. As such a mechanism, a conventionally known mechanism can be used. In other words, in batteries that use metal cans such as steel cans and aluminum cans as outer cans, metal cleavage vents that crack at a certain pressure, resin vents that break at a certain pressure, and rubber that opens a lid at a certain pressure A vent made of metal or the like can be used, and among them, a metal cleavage vent is preferably used.

一方、ソフトパッケージ電池では、封止部分が樹脂の熱融着により封止されているため、そもそも温度と内圧が上昇した場合に、こうした高温、高圧に耐えられる構造とすることが難しく、特別な機構を設けなくても温度が上昇した場合に電池内部のガスを外部に排出する構成とすることが可能である。すなわち、ソフトパッケージ電池においては、外装体の封止部(熱融着部)が、前記の電池内部のガスを外部に排出する機構として作用する。また、ソフトパッケージ電池の場合、封止部分の幅を特定の場所だけ狭くするなどの方法によっても、温度が上昇した場合に電池内部のガスを外部に排出する構成とすることができる(すなわち、前記特定の場所が、前記の電池内部のガスを外部に排出する機構として作用する)。   On the other hand, in a soft package battery, since the sealing part is sealed by heat sealing of the resin, it is difficult to make a structure that can withstand such high temperature and high pressure when the temperature and internal pressure rise in the first place. Even if a mechanism is not provided, the gas inside the battery can be discharged to the outside when the temperature rises. That is, in the soft package battery, the sealing portion (heat fusion portion) of the outer package acts as a mechanism for discharging the gas inside the battery to the outside. In the case of a soft package battery, the gas inside the battery can be discharged to the outside when the temperature rises even by a method such as narrowing the width of the sealing portion only at a specific location (that is, The specific place acts as a mechanism for discharging the gas inside the battery to the outside).

リチウム二次電池の負極には、従来から知られているリチウム二次電池に用いられている負極、すなわち、Li(リチウム)イオンを吸蔵放出可能な活物質を含有する負極であれば特に制限はない。例えば、活物質として、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、炭素繊維などの、リチウムを吸蔵、放出可能な炭素系材料の1種または2種以上の混合物が用いられる。また、Si、Sn、Ge、Bi、Sb、Inなどの元素およびその合金、リチウム含有窒化物、または酸化物などのリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物、もしくはリチウム金属やリチウム/アルミニウム合金も負極活物質として用いることができる。これらの負極活物質に導電助剤(カーボンブラックなどの炭素材料など)やPVDFなどの結着剤などを適宜添加した負極合剤を、集電体を芯材として成形体(負極合剤層)に仕上げたものや、前記の各種合金やリチウム金属の箔を単独で用いたり、前記合金やリチウム金属の層を集電体に形成したものなどの負極剤層を有するものが用いられる。   The negative electrode of the lithium secondary battery is not particularly limited as long as it is a negative electrode used in a conventionally known lithium secondary battery, that is, a negative electrode containing an active material capable of occluding and releasing Li (lithium) ions. Absent. For example, carbon that can occlude and release lithium, such as graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, fired organic polymer compounds, mesocarbon microbeads (MCMB), and carbon fibers as active materials One type or a mixture of two or more types of system materials is used. In addition, elements such as Si, Sn, Ge, Bi, Sb and In and alloys thereof, lithium-containing nitrides, oxides and other compounds that can be charged and discharged at a low voltage close to lithium metal, or lithium metals and lithium / aluminum alloys Can also be used as a negative electrode active material. A negative electrode mixture obtained by appropriately adding a conductive additive (carbon material such as carbon black) or a binder such as PVDF to these negative electrode active materials, and a molded body (negative electrode mixture layer) using a current collector as a core material And those having a negative electrode agent layer such as those obtained by using the above-mentioned various alloys and lithium metal foils alone or those obtained by forming the alloy or lithium metal layer on a current collector.

負極に集電体を用いる場合には、集電体としては、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、銅箔が用いられる。この負極集電体は、高エネルギー密度の電池を得るために負極全体の厚みを薄くする場合、厚みの上限は30μmであることが好ましく、また、下限は5μmであることが望ましい。   When a current collector is used for the negative electrode, a copper or nickel foil, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used as the current collector, but a copper foil is usually used. In the negative electrode current collector, when the thickness of the entire negative electrode is reduced in order to obtain a battery having a high energy density, the upper limit of the thickness is preferably 30 μm, and the lower limit is preferably 5 μm.

負極側のリード部は、通常、負極作製時に、集電体の一部に負極合剤層を形成せずに集電体の露出部を残し、そこをリード部とすることによって設けられる。ただし、リード部は必ずしも当初から集電体と一体化されたものであることは要求されず、集電体に銅製の箔などを後から接続することによって設けてもよい。   The lead portion on the negative electrode side is usually provided by leaving the exposed portion of the current collector without forming the negative electrode mixture layer on a part of the current collector and forming the lead portion at the time of preparing the negative electrode. However, the lead portion is not necessarily integrated with the current collector from the beginning, and may be provided by connecting a copper foil or the like to the current collector later.

正極としては、従来から知られているリチウム二次電池に用いられている正極、すなわち、Liイオンを吸蔵放出可能な活物質を含有する正極であれば特に制限はない。例えば、活物質として、Li1+xMO(−0.1<x<0.1、M:Co、Ni、Mn、Al、Mgなど。なお、元素MはLi以外の他の金属元素で10原子%まで置換されていてもよい。)で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、LiMnやその元素の一部を他元素で置換したスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、LiMPO(M:Co、Ni、Mn、Feなど)で表されるオリビン型化合物などを用いることが可能である。前記層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、LiCoOやLiNi1−xCox−yAl(0.1≦x≦0.3、0.01≦y≦0.2)などのほか、少なくともCo、NiおよびMnを含む酸化物(LiMn1/3Ni1/3Co1/3、LiMn5/12Ni5/12Co1/6、LiNi3/5Mn1/5Co1/5など)などを例示することができる。特に、Niを40%以上含む活物質の場合には、電池が高容量となるので好ましく、また、O(酸素原子)はフッ素、イオウ原子で1原子%まで置換されていてもよい。 The positive electrode is not particularly limited as long as it is a positive electrode used in a conventionally known lithium secondary battery, that is, a positive electrode containing an active material capable of occluding and releasing Li ions. For example, as the active material, Li 1 + x MO 2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, Al, Mg, etc. Note that the element M is a metal element other than Li and is 10 atoms. A lithium-containing transition metal oxide having a layered structure represented by the following formula: LiMn 2 O 4 and a lithium manganese oxide having a spinel structure in which a part of the element is substituted with another element, LiMPO 4 An olivine type compound represented by (M: Co, Ni, Mn, Fe, etc.) can be used. Specific examples of the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure include LiCoO 2 and LiNi 1-x Co xy Al y O 2 (0.1 ≦ x ≦ 0.3, 0.01 ≦ y ≦ 0. 2) and other oxides containing at least Co, Ni and Mn (LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 , LiMn 5/12 Ni 5/12 Co 1/6 O 2 , LiNi 3 / 5 Mn 1/5 Co 1/5 O 2 etc.). In particular, an active material containing 40% or more of Ni is preferable because the battery has a high capacity, and O (oxygen atom) may be substituted with 1 atom% of fluorine or sulfur atom.

導電助剤としては、カーボンブラックなどの炭素材料が用いられ、バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などフッ素樹脂が用いられ、これらの材料と活物質とが混合された正極合剤により正極合剤層が、例えば集電体の片面または両面に形成される。   A carbon material such as carbon black is used as the conductive aid, and a fluororesin such as polyvinylidene fluoride (PVDF) is used as the binder. The positive electrode mixture is a mixture of these materials and an active material. The agent layer is formed, for example, on one side or both sides of the current collector.

また、正極の集電体としては、アルミニウムなどの金属の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、厚みが10〜30μmのアルミニウム箔が好適に用いられる。   Further, as the positive electrode current collector, a metal foil such as aluminum, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used, but usually an aluminum foil having a thickness of 10 to 30 μm is preferably used.

正極側のリード部も負極のリード部と同様に、通常、正極作製時に、集電体の一部に正極合剤層を形成せずに集電体の露出部を残し、そこをリード部とすることによって設けられる。ただし、リード部は必ずしも当初から集電体と一体化されたものであることは要求されず、集電体にアルミニウム製の箔などを後から接続することによって設けてもよい。   Similarly to the lead part of the negative electrode, the lead part on the positive electrode side usually leaves an exposed part of the current collector without forming a positive electrode mixture layer on a part of the current collector during the preparation of the positive electrode, To be provided. However, the lead portion is not necessarily integrated with the current collector from the beginning, and may be provided by connecting an aluminum foil or the like to the current collector later.

電極は、前記の正極と前記の負極とを、本発明のセパレータを介して積層し、更にこれを巻回した巻回電極体の形態で使用する。   The electrode is used in the form of a wound electrode body in which the positive electrode and the negative electrode are laminated via the separator of the present invention and further wound.

また、電極体の形成時には、多孔質層(I)が負極に面するようにセパレータを配置することが好ましい。詳細な理由は不明であるが、多孔質層(I)が少なくとも負極に面するようにセパレータを配置した場合には、正極に面するように配置した場合よりも、シャットダウンを生じた場合に、多孔質層(I)から溶融した樹脂のうち、電極合剤層(正極合剤層または負極合剤層)に吸収される割合が少なくなり、溶融した樹脂がセパレータの空孔を閉塞するのに、より有効に利用されるため、シャットダウンによる効果がより良好となる。   In forming the electrode body, it is preferable to arrange the separator so that the porous layer (I) faces the negative electrode. Although the detailed reason is unknown, in the case where the separator is arranged so that the porous layer (I) faces at least the negative electrode, in the case where the shutdown occurs than when the separator is arranged so as to face the positive electrode, Of the molten resin from the porous layer (I), the proportion absorbed by the electrode mixture layer (positive electrode mixture layer or negative electrode mixture layer) decreases, and the molten resin closes the pores of the separator. Since it is used more effectively, the effect of the shutdown becomes better.

また、例えばリチウム二次電池が、温度上昇により電池の内圧が上昇した際に、電池内部のガスを外部に排出して電池の内圧を下げる機構を有する場合には、この機構が作動した際に、内部の非水電解液が揮発して、電極が直接空気に曝される状態となる虞がある。電池が充電状態にある場合に、前記のような状態となり、負極と空気(酸素や水分)が接触すると、負極に吸蔵されたLiイオンや負極表面に析出したリチウムと空気とが反応して発熱し、時には発火することもある。また、この発熱により電池の温度が上昇して正極活物質の熱暴走反応を引き起こし、その結果、電池が発火に至ることもある。   In addition, for example, when a lithium secondary battery has a mechanism that lowers the internal pressure of the battery by discharging the gas inside the battery to the outside when the internal pressure of the battery increases due to temperature rise, There is a possibility that the internal non-aqueous electrolyte volatilizes and the electrode is directly exposed to air. When the battery is in a charged state, when the negative electrode and air (oxygen or moisture) come into contact, Li ions occluded in the negative electrode, lithium deposited on the negative electrode surface, and air react to generate heat. And sometimes it catches fire. Moreover, the temperature of the battery rises due to this heat generation, causing a thermal runaway reaction of the positive electrode active material, and as a result, the battery may ignite.

しかしながら、熱可塑性樹脂を主体とする多孔質層(I)が負極に面するように構成した電池の場合には、高温時には多孔質層(I)の主体である熱可塑性樹脂が溶融して負極表面を覆うことから、前記の電池内部のガスを外部に排出する機構の作動に伴う負極と空気との反応を抑制することができる。そのため、前記の電池内部のガスを外部に排出する機構が作動することによる発熱の虞をなくし、電池をより安全に保つことができる。   However, in the case of a battery configured such that the porous layer (I) mainly composed of a thermoplastic resin faces the negative electrode, the thermoplastic resin that is the main component of the porous layer (I) is melted at a high temperature and the negative electrode Since the surface is covered, the reaction between the negative electrode and air accompanying the operation of the mechanism for discharging the gas inside the battery to the outside can be suppressed. Therefore, there is no fear of heat generation due to the operation of the mechanism for discharging the gas inside the battery to the outside, and the battery can be kept safer.

また、リチウム二次電池では、過充電時の安全性や高温下での安定した貯蔵特性(主に外装体の膨れ防止)を確保するために、各種添加剤(例えば、シクロヘキシルベンゼン、ビニレンカーボネートなど)を非水電解液に添加することがある。本来、これらの添加剤は、高電圧や高温など異常な環境下に曝されたときに効果を奏し得るものであるが、通常の使用環境下においても、前記添加剤が重合するなどの副反応が生じる場合もある。特に高電圧下に曝される機会の多い正極側において、前記の副反応が生じる場合が多く、例えば、シクロヘキシルベンゼンが正極側で重合すると、セパレータの目詰まりが生じて、電池のインピーダンスが上昇するなどの問題が発生する虞がある。特に、セパレータの孔径が小さい場合には、こうした目詰まりによる悪影響を受けやすい。   In addition, in lithium secondary batteries, various additives (eg, cyclohexylbenzene, vinylene carbonate, etc.) are used to ensure safety during overcharge and stable storage characteristics at high temperatures (mainly prevention of blistering of the exterior body). ) May be added to the non-aqueous electrolyte. Originally, these additives can be effective when exposed to an abnormal environment such as a high voltage or high temperature, but side reactions such as polymerization of the additive even under normal use environments. May occur. In particular, the above-mentioned side reaction often occurs on the positive electrode side that is often exposed to a high voltage. For example, when cyclohexylbenzene is polymerized on the positive electrode side, the separator is clogged and the impedance of the battery increases. Such a problem may occur. In particular, when the pore diameter of the separator is small, it is easily affected by such clogging.

セパレータに係る多孔質層(I)を構成する微多孔膜が、延伸開孔法で多孔化したもの(すなわち、乾式一軸延伸法で製造されたもの)である場合、微多孔膜の孔径制御が困難であり、特に大きな孔径とすることには限界がある。よって、多孔質層(I)が正極側となるようにセパレータを配置して電池を構成すると、非水電解液が前記添加剤を含有している場合に、前記の副反応によるセパレータの空孔の目詰まりの問題が顕著に現れる。そこで、本発明のリチウム二次電池では、特に前記のような添加剤を含有する非水電解液を使用する場合には、比較的ポーラスな多孔質層(II)が正極側となるようにセパレータを配置することがより好ましく、これにより、前記の目詰まりを抑制することができる。   When the microporous membrane constituting the porous layer (I) related to the separator is porous by the stretch opening method (that is, manufactured by the dry uniaxial stretch method), the pore size control of the microporous membrane is It is difficult, and there is a limit in making it especially a large hole diameter. Therefore, when the battery is configured by arranging the separator so that the porous layer (I) is on the positive electrode side, when the non-aqueous electrolyte contains the additive, the pores of the separator due to the side reaction described above. The problem of clogging is noticeable. Therefore, in the lithium secondary battery of the present invention, particularly when a non-aqueous electrolyte containing the above-described additive is used, the separator is such that the relatively porous porous layer (II) is on the positive electrode side. It is more preferable to dispose the above, and thereby the clogging can be suppressed.

更に、多孔質層(II)はフィラーを主体として含んでいるため、耐酸化性が多孔質層(I)よりも優れていることから、多孔質層(II)を正極側に向けることによって、正極によるセパレータの酸化をより良好に抑制することが可能となり、高温時の保存特性や充放電サイクル特性に更に優れた電池とすることができる。このようなことから、本発明の電気化学素子では、非水電解液が前記添加剤を含有していない場合でも、多孔質層(II)を正極側に向ける構成とすることがより好ましい。   Furthermore, since the porous layer (II) contains the filler as a main component, the oxidation resistance is superior to the porous layer (I). Therefore, by directing the porous layer (II) to the positive electrode side, Oxidation of the separator by the positive electrode can be suppressed more favorably, and a battery having further excellent storage characteristics at high temperatures and charge / discharge cycle characteristics can be obtained. For this reason, in the electrochemical device of the present invention, it is more preferable that the porous layer (II) is directed to the positive electrode side even when the non-aqueous electrolyte does not contain the additive.

よって、熱可塑性樹脂を主体とする多孔質層(I)や、多孔質層(II)を複数有するセパレータの場合、負極側が多孔質層(I)となり、かつ正極側が多孔質層(II)となるようにセパレータを構成することがより好ましい。   Therefore, in the case of a separator having a porous layer (I) mainly composed of a thermoplastic resin or a plurality of porous layers (II), the negative electrode side is the porous layer (I) and the positive electrode side is the porous layer (II). More preferably, the separator is configured as described above.

本発明に係る非水電解液としては、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液が用いられる。リチウム塩としては、溶媒中で解離してLiイオンを形成し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こしにくいものであれば特に制限は無い。例えば、LiClO、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbFなどの無機リチウム塩、LiCFSO、LiCFCO、Li(SO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiC2n+1SO(n≧2)、LiN(RfOSO〔ここでRfはフルオロアルキル基〕などの有機リチウム塩などを用いることができる。 As the nonaqueous electrolytic solution according to the present invention, a solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent is used. The lithium salt is not particularly limited as long as it dissociates in a solvent to form Li + ions and hardly causes side reactions such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 and other inorganic lithium salts, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li 2 C 2 F 4 (SO 3 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (n ≧ 2), LiN (RfOSO 2 ) 2 [where Rf is a fluoroalkyl group] and the like can be used. .

非水電解液に用いる有機溶媒としては、前記のリチウム塩を溶解し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート;プロピオン酸メチルなどの鎖状エステル;γ−ブチロラクトンなどの環状エステル;ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、1,3−ジオキソラン、ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどの鎖状エーテル;ジオキサン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル;アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリルなどのニトリル類;エチレングリコールサルファイトなどの亜硫酸エステル類;などが挙げられ、これらは2種以上混合して用いることもできる。なお、より良好な特性の電池とするためには、エチレンカーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒など、高い導電率を得ることができる組み合わせで用いることが望ましい。また、これらの電解液に安全性や充放電サイクル性、高温貯蔵性といった特性を向上させる目的で、ビニレンカーボネート類、1,3−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、フルオロベンゼン、t−ブチルベンゼンなどの添加剤を適宜加えることもできる。   The organic solvent used for the non-aqueous electrolyte is not particularly limited as long as it dissolves the lithium salt and does not cause a side reaction such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate; chain esters such as methyl propionate; cyclic esters such as γ-butyrolactone; Chain ethers such as dimethoxyethane, diethyl ether, 1,3-dioxolane, diglyme, triglyme and tetraglyme; cyclic ethers such as dioxane, tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; nitriles such as acetonitrile, propionitrile and methoxypropionitrile Sulfites such as ethylene glycol sulfite; etc., and these should be used as a mixture of two or more. It can be. In order to obtain a battery with better characteristics, it is desirable to use a combination that can obtain high conductivity, such as a mixed solvent of ethylene carbonate and chain carbonate. In addition, vinylene carbonates, 1,3-propane sultone, diphenyl disulfide, cyclohexyl benzene, biphenyl, fluorobenzene, t are used for the purpose of improving safety, charge / discharge cycleability, and high-temperature storage properties of these electrolytes. -Additives such as butylbenzene may be added as appropriate.

このリチウム塩の電解液中の濃度としては、0.5〜1.5mol/lとすることが好ましく、0.9〜1.25mol/lとすることがより好ましい。   The concentration of the lithium salt in the electrolytic solution is preferably 0.5 to 1.5 mol / l, and more preferably 0.9 to 1.25 mol / l.

本発明の電気化学素子は、従来から知られているリチウム二次電池などの電気化学素子が適用されている各種用途と同じ用途に好ましく用いることができる。   The electrochemical element of the present invention can be preferably used for the same applications as various applications to which electrochemical elements such as conventionally known lithium secondary batteries are applied.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.

実施例1
多孔質層(I)を構成するための微多孔膜として、PE製電池用微多孔膜(厚み12μm、空孔率40%)を用意した。なお、このPE製電池用微多孔膜について、前記の方法により測定したTD方向における最初の応力ピークのピークトップ温度は、131℃であった。
Example 1
As a microporous film for constituting the porous layer (I), a microporous film for PE battery (thickness 12 μm, porosity 40%) was prepared. In addition, about this PE battery microporous film, the peak top temperature of the first stress peak in the TD direction measured by the said method was 131 degreeC.

有機バインダであるSBRのエマルジョン(固形分比率40質量%):100gと、低融点ポリオレフィンであるアイオノマー微粒子のディスパージョン(融点100℃、一次粒子径0.1μm、固形分比率27質量%):100gと、水:6000gとを容器に入れ、均一に分散するまで室温で攪拌した。   Emulsion of SBR as an organic binder (solid content ratio 40 mass%): 100 g and dispersion of ionomer fine particles as a low melting polyolefin (melting point 100 ° C., primary particle diameter 0.1 μm, solid content ratio 27 mass%): 100 g And 6000 g of water were placed in a container and stirred at room temperature until evenly dispersed.

この分散液に耐熱温度が150℃以上のフィラーであるベーマイト粉末(板状、平均粒径1μm、アスペクト比10):2000gを4回に分けて加え、ディスパーにより2800rpmで5時間攪拌して均一なスラリー[多孔質層(II)形成用スラリー、固形分比率25.3質量%]を調製した。前記PE製微多孔膜の片面に、前記のスラリーをマイクログラビアコーターによって塗布、乾燥し、厚みが2.6μmの多孔質層(II)を形成して、セパレータを得た。   Boehmite powder (plate shape, average particle size 1 μm, aspect ratio 10): 2000 g, which is a filler having a heat resistance temperature of 150 ° C. or higher, was added to this dispersion in 4 portions, and the mixture was uniformly stirred at 2800 rpm for 5 hours with a disper. A slurry [a slurry for forming a porous layer (II), a solid content ratio of 25.3 mass%] was prepared. The slurry was applied to one side of the microporous membrane made of PE with a microgravure coater and dried to form a porous layer (II) having a thickness of 2.6 μm to obtain a separator.

実施例2
LDPE(融点110℃、一次粒子径6μm)600gを120℃で溶融し、これにベーマイト粉末(粒状、平均粒径0.6μm)を2000g加えて混合、冷却後、スタンプミルで予備粉砕した。これを更に湿式でビーズミルにより解砕し、平均粒径が1.1μmのPE被覆フィラーを作製した。
Example 2
LDPE (melting point: 110 ° C., primary particle size: 6 μm) (600 g) was melted at 120 ° C., and boehmite powder (granular, average particle size: 0.6 μm) was added to 2000 g, mixed, cooled, and pre-ground by a stamp mill. This was further crushed by a wet bead mill to prepare a PE-coated filler having an average particle size of 1.1 μm.

有機バインダであるSBRのエマルジョン(固形分比率40質量%):100gと、水:6000gとを容器に入れ、均一に分散するまで室温で攪拌した。この分散液に前記PE被覆フィラー:2000gを4回に分けて加え、ディスパーにより2800rpmで5時間攪拌して均一なスラリー[多孔質層(II)形成用スラリー、固形分比率25.3質量%]を調製した。実施例1で用いたものと同じPE製微多孔膜の片面に、前記のスラリーをマイクログラビアコーターによって塗布、乾燥し、厚みが3.6μmの多孔質層(II)を形成して、セパレータを得た。   An organic binder SBR emulsion (solid content ratio 40% by mass): 100 g and water: 6000 g were placed in a container and stirred at room temperature until evenly dispersed. To this dispersion, the PE-coated filler: 2000 g was added in 4 portions, and stirred with a disper at 2800 rpm for 5 hours to obtain a uniform slurry [porous layer (II) forming slurry, solid content ratio of 25.3 mass%] Was prepared. The slurry is applied to one side of the same microporous membrane made of PE as used in Example 1 by a micro gravure coater and dried to form a porous layer (II) having a thickness of 3.6 μm, and a separator is formed. Obtained.

比較例1
アイオノマー微粒子のディスパージョンを使用しなかった以外は、実施例1と同様にして多孔質層(II)形成用スラリーを調製し、これを用いた以外は実施例1と同様にして、厚みが2.6μmの多孔質層(II)を有するセパレータを作製した。
Comparative Example 1
A slurry for forming a porous layer (II) was prepared in the same manner as in Example 1 except that no dispersion of ionomer fine particles was used, and the thickness was 2 as in Example 1 except that this was used. A separator having a porous layer (II) of 6 μm was produced.

実施例1、2および比較例1のセパレータについて、下記の各評価を行った。これらの結果を表1に示す。   The separators of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were evaluated as follows. These results are shown in Table 1.

<透気度上昇率測定>
実施例1、2および比較例1のセパレータを、それぞれ10×10cmに切り出し、130℃の恒温槽内に1時間放置した。恒温槽から取り出した後、透気度(JIS P 8117に準拠したガーレー式透気度計)を測定した。透気度上昇率は、恒温槽での放置前後の値から、下記式によって算出した。
透気度上昇率(%)
= 100×(130℃1時間放置後の透気度)/(恒温槽投入前の透気度)
<Measurement of air permeability increase rate>
The separators of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were each cut out to 10 × 10 cm and left in a thermostatic bath at 130 ° C. for 1 hour. After taking out from the thermostat, the air permeability (Gurley type air permeability meter based on JIS P 8117) was measured. The rate of increase in air permeability was calculated by the following formula from values before and after being left in a thermostatic bath.
Air permeability increase rate (%)
= 100 × (air permeability after leaving at 130 ° C. for 1 hour) / (air permeability before introduction into constant temperature bath)

<熱収縮率測定>
実施例1、2および比較例1のセパレータを、それぞれ10×10cmに切り出して市販の封筒に収め、130℃に設定した恒温槽内に1時間放置した。その後、各セパレータを恒温槽から取り出し、多孔質層(I)を構成する微多孔膜のTD方向における寸法を測定し、これらの値と恒温槽での放置前の寸法とから、下記式によって熱収縮率を算出した。
熱収縮率(%) = 100×(10−x)/10
[なお、前記式中、xは130℃に設定した恒温槽内で1時間放置した後のセパレータにおける多孔質層(I)を構成する微多孔膜のTD方向の寸法(cm)である。]
<Measurement of thermal shrinkage>
The separators of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were each cut into 10 × 10 cm, placed in a commercially available envelope, and left in a thermostat set at 130 ° C. for 1 hour. Then, each separator is taken out from the thermostat, and the dimension in the TD direction of the microporous membrane constituting the porous layer (I) is measured. From these values and the dimensions before being left in the thermostat, Shrinkage was calculated.
Thermal contraction rate (%) = 100 × (10−x) / 10
[In the above formula, x is the dimension (cm) in the TD direction of the microporous film constituting the porous layer (I) in the separator after being left in a thermostat set at 130 ° C. for 1 hour. ]

Figure 0005408726
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表1から明らかなように、130℃1時間放置後の透気度上昇率が、比較例1のセパレータは124%であるのに対し、実施例1、2のセパレータでは大幅に増大しており、良好にシャットダウンが生じていることを示唆している。また、実施例1、2および比較例1のセパレータは、130℃1時間放置後の熱収縮率が、いずれも1%以下に収まっており、多孔質層(II)の作用によってセパレータ全体の熱収縮が良好に抑制されている。   As is apparent from Table 1, the rate of increase in air permeability after standing for 1 hour at 130 ° C. is 124% for the separator of Comparative Example 1, whereas it is significantly increased for the separators of Examples 1 and 2. Suggests that a good shutdown has occurred. The separators of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 all had a heat shrinkage rate of 1% or less after being left at 130 ° C. for 1 hour, and the heat of the entire separator due to the action of the porous layer (II). Shrinkage is well suppressed.

すなわち、130℃1時間放置後の熱収縮率の結果から、実施例1、2および比較例1のセパレータは、いずれも熱収縮し難く、安全性の高い電気化学素子を構成し得るものであるが、前記の透気度上昇率の結果から、実施例1、2のセパレータは、比較例1のセパレータよりも早期にシャットダウンを開始することができ、比較例1のセパレータよりも更に安全性の高い電気化学素子を構成し得るセパレータであることが確認できる。   That is, from the results of the heat shrinkage rate after standing at 130 ° C. for 1 hour, the separators of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 are all difficult to heat shrink and can constitute a highly safe electrochemical element. However, from the results of the rate of increase in air permeability, the separators of Examples 1 and 2 can start shutdown earlier than the separator of Comparative Example 1, and are more safe than the separator of Comparative Example 1. It can be confirmed that the separator can constitute a high electrochemical element.

Claims (8)

正極、負極およびセパレータを重ねて巻回した巻回電極体を有する電気化学素子の前記セパレータに使用され、熱可塑性樹脂を主体とし、MD方向とTD方向とを有する微多孔膜からなる多孔質層(I)と、耐熱温度が150℃以上のフィラーを主体として含む多孔質層(II)とを有する電気化学素子用セパレータであって、
前記電気化学素子用セパレータは、そのTD方向が前記巻回電極体の巻回方向に直交する方向となるように配されるものであり、
前記多孔質層(II)は、熱機械分析により測定される、5℃/minの昇温速度で室温から200℃まで昇温した際に得られる温度−応力曲線より求められる、多孔質層(I)を構成する前記微多孔膜のTD方向における最初の応力ピークのピークトップ温度よりも、低い温度に融点を有するポリオレフィンを含有することを特徴とする電気化学素子用セパレータ。
A porous layer comprising a microporous film mainly composed of a thermoplastic resin and having a MD direction and a TD direction, which is used for the separator of an electrochemical element having a wound electrode body in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator are wound in layers. A separator for an electrochemical device having (I) and a porous layer (II) mainly comprising a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher,
The separator for electrochemical elements is arranged so that its TD direction is a direction orthogonal to the winding direction of the wound electrode body,
The porous layer (II) is obtained from a temperature-stress curve obtained when the temperature is increased from room temperature to 200 ° C. at a temperature increase rate of 5 ° C./min as measured by thermomechanical analysis. A separator for an electrochemical element, comprising a polyolefin having a melting point at a temperature lower than the peak top temperature of the first stress peak in the TD direction of the microporous film constituting I).
多孔質層(II)における前記ポリオレフィンの含有比率が、多孔質層(II)の構成成分の全体積中、5体積%以上である請求項1に記載の電気化学素子用セパレータ。   The separator for an electrochemical element according to claim 1, wherein the content ratio of the polyolefin in the porous layer (II) is 5% by volume or more in the total volume of the constituent components of the porous layer (II). 多孔質層(II)に含まれるフィラーの少なくとも一部が板状粒子である請求項1または2に記載の電気化学素子用セパレータ。   The separator for an electrochemical element according to claim 1 or 2, wherein at least a part of the filler contained in the porous layer (II) is a plate-like particle. 多孔質層(II)に含まれるフィラーの少なくとも一部が、一次粒子が凝集した二次粒子構造を有している請求項1〜3のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータ。   The separator for an electrochemical element according to any one of claims 1 to 3, wherein at least a part of the filler contained in the porous layer (II) has a secondary particle structure in which primary particles are aggregated. 多孔質層(II)に含まれるフィラーが、アルミナ、シリカおよびベーマイトよりなる群から選択される少なくとも1種の粒子である請求項1〜4のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータ。   The separator for an electrochemical element according to any one of claims 1 to 4, wherein the filler contained in the porous layer (II) is at least one kind of particles selected from the group consisting of alumina, silica and boehmite. 多孔質層(II)に含まれる前記ポリオレフィンが粒子状である請求項1〜5のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータ。   The separator for an electrochemical element according to any one of claims 1 to 5, wherein the polyolefin contained in the porous layer (II) is in the form of particles. 多孔質層(I)に含まれる熱可塑性樹脂の融点が、110〜150℃である請求項1〜6のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータ。   The separator for an electrochemical element according to any one of claims 1 to 6, wherein a melting point of the thermoplastic resin contained in the porous layer (I) is 110 to 150 ° C. 正極、負極およびセパレータを重ねて巻回した巻回電極体と、非水電解液とを有する電気化学素子であって、
前記セパレータが、請求項1〜7のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータであり、 前記セパレータのTD方向が、前記巻回電極体の巻回方向に直交する方向となるように配されていることを特徴とする電気化学素子。
An electrochemical element having a wound electrode body in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator are stacked and wound, and a non-aqueous electrolyte,
Said separator, Ri Oh in separator for an electrochemical device according to any one of claims 1 to 7, TD direction of the separator, arranged such that the direction orthogonal to the winding direction of the wound electrode body electrochemical device characterized Tei Rukoto.
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JP5172047B2 (en) * 2010-12-17 2013-03-27 帝人株式会社 Nonaqueous electrolyte battery separator and nonaqueous electrolyte battery
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001131328A (en) * 1999-11-01 2001-05-15 Nitto Denko Corp Method for producing porous film
JP4994054B2 (en) * 2007-02-06 2012-08-08 日立マクセルエナジー株式会社 Battery separator and lithium secondary battery

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