(57)【要約】【課題】各種原因による内部短絡に対する信頼性に優れ、短絡や過充電などにより電池の温度が異常に上昇したときの安全性にも優れた電気化学素子を提供する。【解決手段】本発明の電気化学素子用セパレータは、第１セパレータ層と、第２セパレータ層とを含み、前記第１セパレータ層は、加熱により非水電解液を吸収して膨潤し且つ温度上昇と共に膨潤度が増大する樹脂Ｂを主体として含み、前記第２セパレータ層は、耐熱温度が１５０℃以上のフィラーを主体として含み、前記第１セパレータ層および前記第２セパレータ層の少なくとも一方は、板状粒子を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１セパレータ層と、第２セパレータ層とを含む多孔質の電気化学素子用セパレータであって、
前記第１セパレータ層は、加熱により非水電解液を吸収して膨潤し且つ温度上昇と共に膨潤度が増大する樹脂Ｂを主体として含み、
前記第２セパレータ層は、耐熱温度が１５０℃以上のフィラーを主体として含み、
前記第１セパレータ層および前記第２セパレータ層の少なくとも一方は、板状粒子を含むことを特徴とする電気化学素子用セパレータ。
【請求項２】
前記フィラーは、無機酸化物からなる請求項１に記載の電気化学素子用セパレータ。
【請求項３】
融点が８０〜１３０℃である樹脂Ａを含む請求項１に記載の電気化学素子用セパレータ。
【請求項４】
正極、負極、非水電解液および請求項１〜３のいずれかに記載の電気化学素子用セパレータを含むことを特徴とする電気化学素子。
【請求項５】
前記第１セパレータ層および前記第２セパレータ層の少なくとも一方が、前記正極および前記負極の少なくとも一方の電極と一体化されている請求項４に記載の電気化学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安価で高温時の寸法安定性に優れた電気化学素子用セパレータ、およびこれを用いてなり、高温環境下においても安全な電気化学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池やスーパーキャパシタに代表される非水電解液を用いた電気化学素子は、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。携帯機器の高性能化に伴って電気化学素子の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。
【０００３】
現行のリチウム二次電池では、正極と負極と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多孔性フィルムが使用されている。また、セパレータの素材としては、電池の熱暴走（異常発熱）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（ＰＥ）が適用されることがある。
【０００４】
ところで、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あるい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、これを上記延伸によって確保している。しかし、このような延伸フィルムでは結晶化度が増大しており、シャットダウン温度も、電池の熱暴走温度に近い温度にまで高まっているため、電池の安全性確保のためのマージンが十分とは言い難い。
【０００５】
また、上記延伸によってフィルムにはひずみが生じており、これが高温に曝されると、残留応力によって収縮が起こるという問題がある。収縮温度は、融点、すなわちシャットダウン温度と非常に近いところに存在する。このため、ポリオレフィン系の多孔性フィルムセパレータを使用するときには、充電異常時などに電池の温度がシャットダウン温度に達すると、電流を直ちに減少させて電池の温度上昇を防止しなければならない。空孔が十分に閉塞せず電流を直ちに減少できなかった場合には、電池の温度は容易にセパレータの収縮温度にまで上昇するため、内部短絡による異常発熱の危険性があるからである。
【０００６】
このような熱収縮による短絡を防ぐために、耐熱性の樹脂を用いた微多孔膜や不織布をセパレータとして用いる方法が提案されている。例えば特許文献１には、全芳香族ポリアミドの微多孔膜を用いたセパレータが、特許文献２にはポリイミド多孔膜を用いたセパレータが開示されている。また、特許文献３にはポリアミド不織布を用いたセパレータ、特許文献４にはアラミド繊維を用いた不織布を基材としたセパレータ、特許文献５にはポリプロピレン（ＰＰ）不織布を用いたセパレータ、特許文献６にはポリエステル不織布を用いたセパレータに関する技術が開示されている。
【０００７】
上記のような耐熱性の樹脂や耐熱性の繊維を用いたセパレータは、高温での寸法安定性に優れ、薄型化が可能であるが、高温時に孔が閉塞する所謂シャットダウン特性を持たないために、外部短絡や内部短絡といった電池の温度が急激に上昇する異常時の安全性を十分に確保することができない。
【０００８】
このような問題を解決する技術として、特許文献７や特許文献８には、不織布を基材とし、これに熱溶融性のポリオレフィンを含有させた構成のセパレータに関する技術が示されている。このような構成のセパレータでは、確かに高温時に熱収縮することなく、またポリオレフィンの融点以上の温度になるとポリオレフィンが溶融してシャットダウン特性を示す。しかし、本発明者らが検討した結果では、上記のような構成のセパレータではポリオレフィンが柔軟であるために、例えばリチウム電池の正極に通常用いられているような無機酸化物粒子を活物質とする正極を併用して電池とすると、無機酸化物粒子が非常に硬いために、正極と負極とをセパレータを介して押し付けた場合に、正極の無機酸化物粒子の突起がセパレータを突き抜けて負極と接して短絡する可能性があり、電池の信頼性を確保するという点では問題がある。
【０００９】
また、特許文献９や特許文献１０には、上記の短絡を防止する目的で、不織布に無機フィラーを含有させてセパレータを構成する方法が提案されている。しかし、このような構成のセパレータでは、シャットダウン機能が付与されていないため、安全性の確保という点に問題がある。また、特許文献９や特許文献１０に示されている例では無機フィラーとして単なる粒状の微粒子を用いているが、本発明者らの検討によれば、粒状の無機微粒子からなる多孔質膜は、リチウムデンドライトが発生した場合にこのデンドライトが多孔質膜を容易に突き抜ける可能性が高く、デンドライトに起因する内部短絡に対する信頼性を充分に確保することができない。
【００１０】
更に、特許文献９に示されている例では無機フィラーを結着するためのバインダーを用いておらず、他方、特許文献１０に示されている例では無機バインダーを用いている。このような構成のセパレータでは、折り曲げずに用いる場合には問題はないが、リチウム電池で一般的に用いているような、正極と負極とセパレータとを渦巻状に巻回して作製する巻回体とすると、無機フィラーからなるセパレータに割れが生じ易く、この割れが短絡などを引き起こす可能性がある。特に、屈曲部の径の小さい巻回体を用いる角形電池においては、セパレータの割れによる短絡などの問題が顕著である。
【００１１】
この他、特許文献１１には、不織布と無機フィラーからなる多孔質膜にポリオレフィン粒子からなるシャットダウン層を設け、シャットダウン機能を確保した構成のセパレータが示されている。この構成によれば、セパレータの耐熱性を確保しつつ、シャットダウン機能を付与することができるが、基本となる不織布と無機フィラーからなる多孔質膜が、特許文献１０に示されている構成と同様であるために、上記の問題点、すなわち、デンドライトに起因する内部短絡に対する耐性や屈曲に対する信頼性を確保するのが困難である。
【００１２】
【特許文献１】特開平５−３３５００５号公報
【特許文献２】特開２０００−３０６５６８号公報
【特許文献３】特開平９−２５９８５６号公報
【特許文献４】特開平１１−４０１３０号公報
【特許文献５】特開２００１−２９１５０３号公報
【特許文献６】特開２００３−１２３７２８号公報
【特許文献７】特開昭６０−１３６１６１号公報
【特許文献８】特開平５−７４４３６号公報
【特許文献９】特開２００３−２２８４３号公報
【特許文献１０】特表２００５−５０２１７７号公報
【特許文献１１】特表２００５−５３６８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、異常発熱した際の安全性と、各種原因による内部短絡に対する信頼性に優れた電気化学素子を構成し得るセパレータとその製造方法、並びにそのセパレータを備えた電気化学素子とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の電気化学素子用セパレータは、第１セパレータ層と、第２セパレータ層とを含む多孔質の電気化学素子用セパレータであって、前記第１セパレータ層は、融点が８０〜１３０℃である樹脂Ａ、および、加熱により非水電解液を吸収して膨潤し且つ温度上昇と共に膨潤度が増大する樹脂Ｂより選ばれる少なくとも１種の樹脂を主体として含み、前記第２セパレータ層は、耐熱温度が１５０℃以上のフィラーを主体として含み、前記第１セパレータ層および前記第２セパレータ層の少なくとも一方は、板状粒子を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の電気化学素子は、正極、負極、非水電解液および多孔質のセパレータを含む電気化学素子であって、前記セパレータは、第１セパレータ層と、第２セパレータ層とを含み、前記第１セパレータ層は、融点が８０〜１３０℃である樹脂Ａ、および、加熱により前記非水電解液を吸収して膨潤し且つ温度上昇と共に膨潤度が増大する樹脂Ｂより選ばれる少なくとも１種の樹脂を主体として含み、前記第２セパレータ層は、耐熱温度が１５０℃以上のフィラーを主体として含み、前記第１セパレータ層および前記第２セパレータ層の少なくとも一方は、板状粒子を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の電気化学素子用セパレータの第１の製造方法は、融点が８０〜１３０℃である樹脂Ａ、および、加熱により非水電解液を吸収して膨潤し且つ温度上昇と共に膨潤度が増大する樹脂Ｂより選ばれる少なくとも１種の樹脂を含むスラリー状の第１セパレータ層形成用組成物を準備する工程と、耐熱温度が１５０℃以上のフィラーを含むスラリー状の第２セパレータ層形成用組成物を準備する工程と、前記第１セパレータ層形成用組成物を多孔質基体に塗布して、前記樹脂Ａおよび前記樹脂Ｂより選ばれる少なくとも１種の樹脂を主体として含む第１セパレータ層を形成する工程と、前記第２セパレータ層形成用組成物を前記多孔質基体に塗布して、前記フィラーを主体として含む第２セパレータ層を形成する工程とを含み、前記第１セパレータ層形成用組成物および前記第２セパレータ層形成用組成物の少なくとも一方は、板状粒子を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の電気化学素子用セパレータの第２の製造方法は、融点が８０〜１３０℃である樹脂Ａ、および、加熱により非水電解液を吸収して膨潤し且つ温度上昇と共に膨潤度が増大する樹脂Ｂより選ばれる少なくとも１種の樹脂を含むスラリー状の第１セパレータ層形成用組成物を準備する工程と、耐熱温度が１５０℃以上のフィラーを含むスラリー状の第２セパレータ層形成用組成物を準備する工程と、前記第１セパレータ層形成用組成物を第１の多孔質基体に塗布して、前記樹脂Ａおよび前記樹脂Ｂより選ばれる少なくとも１種の樹脂を主体として含む第１セパレータ層を形成する工程と、前記第２セパレータ層形成用組成物を第２の多孔質基体に塗布して、前記フィラーを主体として含む第２セパレータ層を形成する工程とを含み、前記第１セパレータ層形成用組成物および前記第２セパレータ層形成用組成物の少なくとも一方は、板状粒子を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の電気化学素子の製造方法は、融点が８０〜１３０℃である樹脂Ａ、および、加熱により非水電解液を吸収して膨潤し且つ温度上昇と共に膨潤度が増大する樹脂Ｂより選ばれる少なくとも１種の樹脂を含むスラリー状の第１セパレータ層形成用組成物を準備する工程と、耐熱温度が１５０℃以上のフィラーを含むスラリー状の第２セパレータ層形成用組成物を準備する工程と、活物質含有層形成用組成物を準備する工程と、前記活物質含有層形成用組成物を集電体に塗布し、塗布した組成物が乾燥する前に前記第１セパレータ層形成用組成物または前記第２セパレータ層形成用組成物を塗布して、前記樹脂Ａおよび前記樹脂Ｂより選ばれる少なくとも１種の樹脂を主体として含む第１セパレータ層または前記フィラーを主体として含む第２セパレータ層を形成する工程とを含み、前記第１セパレータ層形成用組成物および前記第２セパレータ層形成用組成物の少なくとも一方は、板状粒子を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、各種原因による内部短絡に対する信頼性に優れ、また、短絡や過充電などにより電池の温度が異常に上昇したときの安全性にも優れた電気化学素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。）は、多孔質の第１セパレータ層と、多孔質の第２セパレータ層とを備えた多孔質膜である。上記第１セパレータ層は、融点が８０〜１３０℃である樹脂Ａ、および、加熱により非水電解液（以下、単に「電解液」という場合がある。）を吸収して膨潤し且つ温度上昇と共に膨潤度が増大する樹脂Ｂより選ばれる少なくとも１種の樹脂（以下、単に「樹脂Ａおよび／または樹脂Ｂ」という場合がある。）を主体として含んでいる。また、上記第２セパレータ層は、耐熱温度が１５０℃以上のフィラーを主体として含んでいる。更に、上記第１セパレータ層および上記第２セパレータ層の少なくとも一方は、板状粒子を含んでいる。
【００２１】
本発明のセパレータに係る第１セパレータ層は、シャットダウン機能を確保するためのものである。上記第１セパレータ層が樹脂Ａを含有している場合には、本発明のセパレータが組み込まれた電気化学素子の温度が、樹脂Ａの融点以上に達したときに、樹脂Ａ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シャットダウンを生じる。他方、上記第１セパレータ層が樹脂Ｂを含有している場合には、本発明のセパレータが組み込まれた電気化学素子の温度の上昇によって、樹脂Ｂが電気化学素子内の電解液を吸収して膨潤し、膨潤した粒子がセパレータの空孔を塞ぐと共に、セパレータの空孔内部に存在する流動可能な電解液が減少することにより、シャットダウンを生じる。なお、本発明のセパレータでは、第１セパレータ層に樹脂Ａが含まれる場合、セパレータの空孔を塞ぐことによりシャットダウンを生じるのではなく、セパレータの表面で溶融した樹脂Ａが膜を形成してＬｉイオンの伝導を阻害し、シャットダウンを生じる場合もある。セパレータの表面に、樹脂Ａを含む第１セパレータ層が存在し、セパレータ表面での樹脂Ａの体積割合が高い場合に、このようなシャットダウン機構を生じやすくなると思われる。この場合、セパレータの空孔を塞いでシャットダウンを生じるよりも、シャットダウンの応答速度が速くなることが期待できる。
【００２２】
また、本発明のセパレータに係る第２セパレータ層は、セパレータ本来の機能、主に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たものであり、耐熱温度が１５０℃以上のフィラーによって、その機能を確保している。すなわち、第２セパレータ層により、電気化学素子が通常使用される温度域では、セパレータを介して正極と負極とを押し付けて電極体を構成する場合などにおいて、正極活物質がセパレータを突き抜けて負極と接触することによる短絡の発生を防止することができる。また、電気化学素子が高温となった場合には、第２セパレータ層によって、セパレータの熱収縮を抑えて、その形状を維持できるため、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もできる。なお、後記の多孔質基体を除き、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する。耐熱温度の上限は特に限定されない。
【００２３】
更に、本発明のセパレータでは、第１セパレータ層および第２セパレータ層の少なくとも一方が板状粒子を含有している。第１セパレータ層、第２セパレータ層の少なくとも一方が板状粒子を含有することで、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、本発明のセパレータを用いた電気化学素子では、デンドライトが生成した場合でも、このデンドライトが負極から正極に到達し難くなり、デンドライトに起因する内部短絡に対する信頼性を高めることができる。また、第２セパレータ層が板状粒子を含有する場合は、この板状粒子が「耐熱温度が１５０℃以上のフィラー」を兼ねることができ、第２セパレータ層に含まれるフィラーの少なくとも一部を板状粒子で構成することができる。
【００２４】
本明細書でいう第１セパレータ層における「樹脂Ａおよび／または樹脂Ｂを主体とする」とは、層内の固形分比率（ただし、後記の多孔質基体を有する場合においては、多孔質基体を除いた固形分比率）で、樹脂Ａおよび／または樹脂Ｂが５０体積％以上であることを意味している。また、本明細書でいう第２セパレータ層における「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（ただし、後記の多孔質基体を有する場合においては、多孔質基体を除いた固形分比率）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する。
【００２５】
第１セパレータ層に係る樹脂Ａは、融点が８０〜１３０℃のものである。樹脂Ａの融点は、例えば、日本工業規格（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により求めることができる。
【００２６】
樹脂Ａとしては、電気絶縁性を有しており、電気化学素子が有する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材料が好ましい。具体的には、ポリエチレン（ＰＥ）、共重合ポリオレフィン、またはポリオレフィン誘導体（塩素化ポリエチレンなど）、ポリオレフィンワックス、石油ワックス、カルナバワックスなどが挙げられる。上記共重合ポリオレフィンとしては、エチレン−ビニルモノマー共重合体、より具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、あるいは、エチレン−メチルアクリレート共重合体やエチレン−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が例示できる。上記共重合ポリオレフィンにおけるエチレン由来の構造単位は、８５モル％以上であることが望ましい。また、ポリシクロオレフィンなどを用いることもできる。樹脂Ａには、上記例示の樹脂を１種単独で用いてもよく、２種以上を用いても構わない。
【００２７】
樹脂Ａとしては、上記例示の材料の中でも、ＰＥ、ポリオレフィンワックス、またはエチレン由来の構造単位が８５モル％以上のＥＶＡが好適に用いられる。また、樹脂Ａは、必要に応じて、樹脂に一般に添加される各種添加剤、例えば、酸化防止剤などを含有していても構わない。
【００２８】
第１セパレータ層に係る樹脂Ｂとしては、通常、電気化学素子が使用される温度領域（およそ７０℃以下）では、電解液を吸収しないかまたは吸収量が限られており、従って膨潤の度合いが一定以下であるが、シャットダウンが必要となる温度まで加熱されたときには、電解液を吸収して大きく膨潤し且つ温度上昇と共に膨潤度が増大するような性質を有する樹脂が用いられる。第１セパレータ層に樹脂Ｂを含有するセパレータを用いた電気化学素子では、シャットダウン温度より低温側においては、樹脂Ｂに吸収されない流動可能な電解液がセパレータの空孔内に存在するため、セパレータ内部のＬｉ（リチウム）イオンの伝導性が高くなり、良好な負荷特性を有する電気化学素子となる。一方、温度上昇に伴って膨潤度が増大する性質（以下、「熱膨潤性」という場合がある。）が現れる温度以上に加熱された場合には、樹脂Ｂは電気化学素子内の電解液を吸収して大きく膨潤し、膨潤した樹脂Ｂがセパレータの空孔を塞ぐと共に、流動可能な電解液が減少して電気化学素子が液枯れ状態となることにより、シャットダウンが生じて電気化学素子の安全性が確保される。しかも、シャットダウン温度を超える高温となった場合、熱膨潤性により上記液枯れが更に進行し、電気化学素子の反応が更に抑制されることになるため、シャットダウン後の高温安全性をより高めることもできる。
【００２９】
樹脂Ｂが熱膨潤性を示し始める温度は、７５℃以上であることが好ましい。樹脂Ｂが熱膨潤性を示し始める温度を７５℃以上とすることにより、Ｌｉイオンの伝導性が著しく減少して電池の内部抵抗が上昇する温度（いわゆるシャットダウン温度）を、およそ８０℃以上に設定することができるからである。一方、熱膨潤性を示す温度の下限が高くなるほど、セパレータのシャットダウン温度が高くなるので、シャットダウン温度をおよそ１３０℃以下に設定するために、樹脂Ｂの熱膨潤性を示し始める温度は、１２５℃以下とするのが好ましく、１１５℃以下とするのがより好ましい。熱膨潤性を示す温度が高すぎると、電池内の活物質の熱暴走反応を十分に抑制できず、電気化学素子の安全性向上効果が十分に確保できないことがあり、また、熱膨潤性を示す温度が低すぎると、通常の電気化学素子の使用温度域（およそ７０℃以下）におけるＬｉイオンの伝導性が低くなりすぎることがある。
【００３０】
また、熱膨潤性を示す温度より低い温度では、樹脂Ｂは電解液をできるだけ吸収せず、膨潤が少ない方が望ましい。これは、電気化学素子の使用温度領域、例えば室温では、電解液は、樹脂Ｂに取り込まれるよりもセパレータの空孔内に流動可能な状態で保持される方が、電気化学素子の負荷特性などの特性が良好になるからである。
【００３１】
常温（２５℃）において樹脂Ｂが吸収する電解液量は、樹脂Ｂの体積変化を表す下記式（１）で定義される膨潤度ＢRにより評価することができる。
【００３２】
ＢR＝（Ｖ0／Ｖi）−１                                （１）
ただし、上記式中、Ｖ0は、電解液中に２５℃で２４時間浸漬後の樹脂Ｂの体積（ｃｍ3）、Ｖiは、電解液に浸漬する前の樹脂Ｂの体積（ｃｍ3）をそれぞれ表す。
【００３３】
本発明のセパレータにおいては、常温（２５℃）における樹脂Ｂの膨潤度ＢRは、１以下であることが好ましく、電解液の吸収による膨潤が小さいこと、すなわち、ＢRはできるだけ０に近い小さな値となることが望まれる。また、熱膨潤性を示す温度より低温側では、膨潤度の温度変化ができるだけ小さくなるものが望ましい。樹脂Ｂをバインダー樹脂で結着させたセパレータでは、バインダー樹脂と共に存在する状態で樹脂Ｂの膨潤度が小さな値となればよい。
【００３４】
その一方で、樹脂Ｂとしては、熱膨潤性を示す温度の下限以上に加熱された時は、電解液の吸収量が大きくなり、熱膨潤性を示す温度範囲において、温度と共に膨潤度が増大するものが用いられる。例えば、１２０℃において測定される、下記式（２）で定義される膨潤度ＢTが、１以上であるものが好ましく用いられる。
【００３５】
ＢT＝（Ｖ1／Ｖ0）−１                                （２）
ただし、上記式中、Ｖ0は、電解液中に２５℃で２４時間浸漬後の樹脂Ｂの体積（ｃｍ3）、Ｖ1は、電解液中に２５℃で２４時間浸漬後、電解液を１２０℃に昇温させ、１２０℃で１時間経過後における樹脂Ｂの体積（ｃｍ3）をそれぞれ表す。
【００３６】
一方、上記式（２）で定義される樹脂Ｂの膨潤度は、大きくなりすぎると電気化学素子（例えば、電池）の変形を発生させることもあるため、１０以下であるのが望ましい。
【００３７】
上記式（２）で定義される膨潤度は、樹脂Ｂの大きさの変化を、光散乱法やＣＣＤカメラなどにより撮影された画像の画像解析といった方法を用いて、直接測定することにより見積もることができるが、例えば以下の方法を用いてより正確に測定することができる。
【００３８】
上記式（１）および式（２）と同様に定義される、２５℃および１２０℃における膨潤度が分かっているバインダー樹脂を用い、その溶液またはエマルジョンに、樹脂Ｂを混合してスラリーを調製し、これをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートやガラス板などの基材上に塗布してフィルムを作製し、その質量を測定する。次に、このフィルムを、２５℃の電解液中に２４時間浸漬して質量を測定し、更に、電解液を１２０℃に加熱昇温させ、１２０℃で１時間経過後における質量を測定し、下記式（３）〜（９）によって膨潤度ＢTを算出する。なお、下記式（３）〜（９）では、２５℃から１２０℃までの昇温した際の、電解液以外の成分の体積増加は無視できるものとする。
【００３９】
Ｖi＝Ｍi×Ｗ／ＰA                                      （３）
ＶB＝（Ｍ0−Ｍi）／ＰB                                （４）
ＶC＝Ｍ1／ＰC−Ｍ0／ＰB                                （５）
ＶV＝Ｍi×（１−Ｗ）／ＰV                              （６）
Ｖ0＝Ｖi＋ＶB−ＶV×（ＢB＋１）                        （７）
ＶD＝ＶV×（ＢB＋１）                                  （８）
ＢT＝｛Ｖ0＋ＶC−ＶD×（ＢC＋１）｝／Ｖ0−１          （９）
【００４０】
ここで、上記式（３）〜（９）中、
Ｖi：電解液に浸漬する前の樹脂Ｂの体積（ｃｍ3）、
Ｖ0：電解液中に２５℃で２４時間浸漬後の樹脂Ｂの体積（ｃｍ3）、
ＶB：電解液中に常温で２４時間浸漬後に、フィルムに吸収された電解液の体積（ｃｍ3）、
ＶC：電解液中に常温で２４時間浸漬した時点から、電解液を１２０℃まで昇温させ、更に１２０℃で１時間経過するまでの間に、フィルムに吸収された電解液の体積（ｃｍ3）、
ＶV：電解液に浸漬する前のバインダー樹脂の体積（ｃｍ3）、
ＶD：電解液中に常温で２４時間浸漬後のバインダー樹脂の体積（ｃｍ3）、
Ｍi：電解液に浸漬する前のフィルムの質量（ｇ）、
Ｍ0：電解液中に常温で２４時間浸漬後のフィルムの質量（ｇ）、
Ｍl：電解液中に常温で２４時間浸漬した後、電解液を１２０℃まで昇温させ、更に１２０℃で１時間経過した後におけるフィルムの質量（ｇ）、
Ｗ：電解液に浸漬する前のフィルム中の樹脂Ｂの質量比率、
ＰA：電解液に浸漬する前の樹脂Ｂの比重（ｇ／ｃｍ3）、
ＰB：常温における電解液の比重（ｇ／ｃｍ3）、
ＰC：所定温度での電解液の比重（ｇ／ｃｍ3）、
ＰV：電解液に浸漬する前のバインダー樹脂の比重（ｇ／ｃｍ3）、
ＢB：電解液中に常温で２４時間浸漬後のバインダー樹脂の膨潤度、
ＢC：上記式（２）で定義される昇温時のバインダー樹脂の膨潤度
である。
【００４１】
また、上記の方法により上記式（３）および上記式（７）から求められるＶiおよびＶ0から、上記式（１）を用いて常温での膨潤度ＢRを求めることができる。
【００４２】
なお、本発明のセパレータは、非水電解液を有する電気化学素子に用いられるものであるが、従来の非水電解液を有する電気化学素子では、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液が非水電解液として用いられている（リチウム塩や有機溶媒の種類、リチウム塩濃度などの詳細は後述する。）。よって、樹脂Ｂとしては、リチウム塩の有機溶媒溶液中で、７５〜１２５℃のいずれかの温度に達した時に上記の熱膨潤性を示し始め、好ましくは上記溶液中において膨潤度ＢRおよびＢTが上記の値を満足するように膨潤し得るものが推奨される。
【００４３】
樹脂Ｂとしては、耐熱性および電気絶縁性を有しており、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材料が好ましく、そのような材料としては、例えば、樹脂架橋体が挙げられる。より具体的には、スチレン樹脂〔ポリスチレン（ＰＳ）など〕、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリル樹脂〔ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など〕、ポリアルキレンオキシド〔ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）など〕、フッ素樹脂〔ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）など〕およびこれらの誘導体よりなる群から選ばれる少なくとも１種の樹脂の架橋体；尿素樹脂；ポリウレタン；などが例示できる。樹脂Ｂには、上記例示の樹脂を１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、樹脂Ｂは、必要に応じて、樹脂に一般に添加される各種添加剤、例えば、酸化防止剤などを含有していても構わない。
【００４４】
樹脂Ｂとしては、例示の材料の中でも、スチレン樹脂架橋体、アクリル樹脂架橋体およびフッ素樹脂架橋体が好ましく、架橋ＰＭＭＡが特に好ましく用いられる。
【００４５】
これら樹脂架橋体が、温度上昇により電解液を吸収して膨潤するメカニズムについては明らかでないが、ガラス転移点（Ｔｇ）との相関が考えられる。すなわち、樹脂は、一般にそのＴｇまで加熱されたときに柔軟になるため、上記のような樹脂は、Ｔｇ以上の温度で多くの電解液の吸収が可能となり膨潤するのではないかと推定される。従って、樹脂Ｂとしては、実際にシャットダウン作用が生じる温度が、樹脂Ｂが熱膨潤性を示し始める温度より多少高くなることを考慮し、７５〜１２５℃の範囲にＴｇを有する樹脂架橋体を用いることが望ましいと考えられる。なお、本明細書でいう樹脂Ｂである樹脂架橋体のＴｇは、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１の規定に準じて、ＤＳＣを用いて測定される値である。
【００４６】
上記樹脂架橋体では、電解液を含む前の所謂乾燥状態においては、温度上昇により膨張しても、温度を下げることにより再び収縮するというように、温度変化に伴う体積変化にある程度可逆性があり、また、熱膨潤性を示す温度よりもかなり高い耐熱温度を有するため、熱膨潤性を示す温度の下限が１００℃くらいであっても、２００℃またはそれ以上まで加熱することが可能な材料を選択することができる。そのため、セパレータの作製工程などで加熱を行っても、樹脂が溶解したり樹脂の熱膨潤性が損なわれたりすることがなく、一般の加熱プロセスを含む製造工程での取り扱いが容易となる。
【００４７】
樹脂Ａおよび樹脂Ｂの使用形態については特に制限はなく、微粒子状のまま使用してもよく、その他に、例えば、後記の多孔質基体を構成する繊維状物を芯材として、樹脂Ａまたは樹脂Ｂをその表面に付着させたり、その表面を被覆させたりして、第１セパレータ層に含有させてもよい。また、後記の第２セパレータ層における「耐熱温度が１５０℃以上のフィラー」などをコアとし、樹脂Ａまたは樹脂Ｂをシェルとするコアシェル構造の形態で、第１セパレータ層に含有させてもよい。更に、樹脂Ａと樹脂Ｂとを共に用いる場合では、例えば樹脂Ｂの表面に樹脂Ａを付着させたり、樹脂Ｂの表面を樹脂Ａで被覆させたりして、一体化して使用することもできる。上記使用形態において、樹脂Ａおよび樹脂Ｂは、特に微粒子状のものを用いることが好ましい。
【００４８】
微粒子状の樹脂Ａおよび樹脂Ｂを使用する場合には、乾燥時におけるこれらの樹脂の粒径がセパレータの厚みより小さければ良いが、セパレータの厚みの１／１００〜１／３の平均粒径を有することが好ましい。具体的には、樹脂Ａおよび樹脂Ｂの平均粒径が０．１〜２０μｍであることが好ましい。樹脂Ａや樹脂Ｂの粒径が小さすぎる場合は、粒子同士の隙間が小さくなり、イオンの伝導パスが長くなって電気化学素子の特性が低下することがある。また、粒径が大きすぎると、第１セパレータ層の厚みが大きくなり、電気化学素子のエネルギー密度の低下を招くために好ましくない。本明細書でいう微粒子（樹脂Ａ、樹脂Ｂ、後記のフィラー、後記の板状粒子）の平均粒径は、例えば、レーザー散乱粒度分布計（例えば、ＨＯＲＩＢＡ社製“ＬＡ−９２０”）を用い、樹脂Ａや樹脂Ｂの場合には、これらの樹脂を膨潤させない媒体（例えば水）に、後記のフィラーや板状粒子の場合には、これらを溶解しない媒体に、これら微粒子を分散させて測定した数平均粒子径として規定することができる。
【００４９】
樹脂Ａおよび樹脂Ｂは、それぞれ単独で第１セパレータ層に含有させることもでき、また、両者を併用することもできる。
【００５０】
セパレータにおける樹脂Ａおよび樹脂Ｂ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。セパレータの全構成成分の全体積中における樹脂Ａと樹脂Ｂとの合計体積は、１０体積％以上であることが好ましく、２０体積％以上であることがより好ましい。また、樹脂Ａと樹脂Ｂとの合計体積が、第１セパレータ層の全構成成分の全体積中（後記の多孔質基体を用いる場合には、該多孔質基体を除く全構成成分の全体積中）、５０体積％以上であることが好ましく、７０体積％以上であることがより好ましく、８０体積％以上であることが特に好ましい。更に、後記の方法により求められる第２セパレータ層の空孔率が１０〜５０％であり、且つ樹脂Ａと樹脂Ｂとの合計体積が、第２セパレータ層の全空孔体積の５０％以上であることが好ましい。樹脂Ａは、発熱時に溶融して第２セパレータ層の空孔を塞ぐことによりシャットダウン効果を発揮するため、樹脂Ａの体積は第２セパレータ層の全空孔体積に対して一定以上であることが望ましい。また、樹脂Ｂは、発熱時にセパレータに保持されている電解液を吸収して膨潤して液枯れを生じさせることによりシャットダウン効果を発揮し、また第２セパレータ層の全空孔体積が樹脂Ｂの膨潤に使用できる電解液の量に関係するため、樹脂Ｂの体積は第２セパレータ層の全空孔体積に対して一定以上であることが望ましい。樹脂Ａと樹脂Ｂとの合計体積の上限は特に限定されない。
【００５１】
一方、セパレータの高温時における形状安定性確保の点から、セパレータの全構成成分の全体積中における樹脂Ａと樹脂Ｂとの合計体積は、８０体積％以下であることが好ましく、４０体積％以下であることがより好ましい。
【００５２】
第２セパレータ層に係るフィラーは、耐熱温度が１５０℃以上で、電気絶縁性を有しており、電解液やセパレータ製造の際に使用する溶媒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、分散性などの点から微粒子であることが好ましく、安定性などの点から無機微粒子がより好ましく用いられる。
【００５３】
上記無機粒子の構成材料の具体例としては、例えば、酸化鉄、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＢａＴｉＯ2、ＺｒＯ2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、上記無機酸化物は、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；ＳｎＯ2、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、上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。上記の無機酸化物の中でも、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびベーマイトが好ましく、リチウムデンドライトの発生に起因する内部短絡を防止する効果が最も高いベーマイトが特に好ましく用いられる。上記ベーマイトとしては、粒径や形状を制御しやすく、電気化学素子の特性に悪影響を与えるイオン性の不純物を低減できる合成ベーマイトであることがさらに望ましい。
【００５４】
また、上記有機微粒子（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微粒子（ただし、樹脂Ｂに該当しないもの）や、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスルフォン、ポリアクリロニトリル、ポリアラミド、ポリアセタール、熱可塑性ポリイミドなどの耐熱性高分子微粒子などが例示できる。また、これらの有機微粒子を構成する有機樹脂（高分子）は、上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（上記の耐熱性高分子微粒子の場合）であってもよい。
【００５５】
フィラーの形状としては、例えば、球状に近い形状であってもよく、板状であってもよいが、短絡防止の点からは、板状の粒子であることが好ましい。板状粒子の代表的なものとしては、板状のＡｌ2Ｏ3や板状のベーマイトなどが挙げられる。
【００５６】
フィラーの粒径は、前述の測定法で測定される数平均粒子径で、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１５μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下である。
【００５７】
フィラーの含有量は、内部短絡防止の効果を向上させるためには、セパレータの全構成成分の全体積中、２０体積％以上とするのが好ましく、５０体積％以上とするのがより好ましい。また、セパレータにおける樹脂Ａや樹脂Ｂの含有量を確保してシャットダウン特性を維持するためには、セパレータの全構成成分中におけるフィラーの含有量は、８０体積％以下に抑制することが好ましい。
【００５８】
フィラーを主体として含む第２セパレータ層には、後記の繊維状物や上記の樹脂Ａ、樹脂Ｂ、その他の添加粒子などを含有させることもできるが、上記の通り、第２セパレータ層は主に正負極の短絡を防止するセパレータとしての本来の機能を確保するためのものであり、第２セパレータ層中のフィラーの含有量が少ないと、この機能を確保するのが困難になる。そのため、第２セパレータ層中におけるフィラーの含有量は、全固形分量（後記の多孔質基体を用いる場合には、多孔質基体を除いた全固形分量）の全体積中、５０体積％以上であることが好ましく、７０体積％以上であることがより好ましく、８０体積％以上であることが更に好ましい。
【００５９】
本発明のセパレータでは、第１セパレータ層および第２セパレータ層の少なくとも一方に板状粒子を含有させる。第２セパレータ層が板状粒子を含有する場合には、前述の通り、板状粒子が第２セパレータ層に係るフィラーを兼ねることができる。
【００６０】
板状粒子の形態としては、アスペクト比が２〜１００であることが好ましく、より好ましくは５以上、最も好ましくは１０以上であって、また、５０以下であることがより望ましい。また、粒子の平板面の長軸方向長さと短軸方向長さの比（長軸方向長さ／短軸方向長さ）の平均値は、３以下、より好ましくは２以下で、１に近い値であることが望ましい。
【００６１】
板状粒子における上記の平板面の長軸方向長さと短軸方向長さの比の平均値は、例えば、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ることができる。更に、板状粒子における上記のアスペクト比も、ＳＥＭにより撮影した画像を画像解析することにより求めることができる。
【００６２】
また、板状粒子の平均粒径としては、セパレータの厚みより小さければよく、一方、セパレータの厚みの１／１００以上とするのが好ましい。より具体的には、前述の測定法で測定される数平均粒子径で、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１５μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下である。
【００６３】
セパレータ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の面との平均角度が３０°以下であることが好ましく、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粒子の平板面が、セパレータの面に対して平行であることである。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上記のような場合には、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内部短絡が生じるのをより効果的に防ぐことができる。
【００６４】
板状粒子の材質としては、板状のフィラーの具体例として上で例示した無機微粒子（代表的には、板状のＡｌ2Ｏ3や板状のベーマイトなど）の他に、耐熱温度が１５０℃以上の樹脂材料などを用いることもできる。板状粒子の構成材料は、２種以上を併用することもできる。
【００６５】
第１セパレータ層および第２セパレータ層の少なくとも一方に板状粒子を含有させることによる効果をより有効に発揮させるためには、板状粒子の含有量は、セパレータの全構成成分の全体積中（ただし、後記の多孔質基体を用いる場合には、多孔質基体を除いた全構成成分の全体積中）、２５％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることが更に好ましい。
【００６６】
板状粒子は、第２セパレータ層に含有させることがより好ましく、第２セパレータ層において、フィラーを板状粒子とすることが更に好ましい。
【００６７】
本発明のセパレータに係る第１セパレータ層および第２セパレータ層には、セパレータの形状安定性の確保などのために有機バインダーを含有させることが好ましく、一方のみでもよいが、それぞれの層に含有させることが好ましい。有機バインダーとしては、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（ＥＥＡ）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ーが好ましく用いられる。有機バインダーは、上記例示のものを１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００６８】
上記例示の有機バインダーの中でも、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ーが好ましい。このような柔軟性の高い有機バインダーの具体例としては、三井デュポンポリケミカル社のＥＶＡ“エバフレックスシリーズ”、日本ユニカー社のＥＶＡ、三井デュポンポリケミカル社のエチレン−アクリル酸共重合体“エバフレックス−ＥＥＡシリーズ”、日本ユニカー社のＥＥＡ、ダイキン工業社のフッ素ゴム“ダイエルラテックスシリーズ”、ＪＳＲ社のＳＢＲ“ＴＲＤ−２００１”、日本ゼオン社のＳＢＲ“ＢＭ−４００Ｂ”などがある。
【００６９】
上記の有機バインダーを使用する場合には、後記するセパレータ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。
【００７０】
また、セパレータの形状安定性や柔軟性を確保するために、繊維状物などをフィラーや樹脂Ａ、樹脂Ｂと混在させてもよい。繊維状物としては、耐熱温度が１５０℃以上であって、電気絶縁性を有しており、電気化学的に安定で、更に下記に詳述する電解液や、セパレータ製造の際に使用する溶媒に安定であれば、特に材質に制限はない。本明細書でいう「繊維状物」とは、アスペクト比［長尺方向の長さ／長尺方向に直交する方向の幅（直径）］が４以上のものを意味しており、アスペクト比は１０以上であることが好ましい。
【００７１】
繊維状物の具体的な構成材料としては、例えば、セルロースおよびその変成体［カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）など］、ポリオレフィン［ポリプロピレン（ＰＰ）、プロピレンの共重合体など］、ポリエステル［ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）など］、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアラミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどの樹脂；ガラス、アルミナ、ジルコニア、シリカなどの無機酸化物；などを挙げることができ、これらの構成材料を２種以上併用して繊維状物を構成してもよい。また、繊維状物は、必要に応じて、各種添加剤、例えば、繊維状物が樹脂である場合には酸化防止剤などを含有していても構わない。
【００７２】
また、本発明のセパレータでは、上記有機バインダーによりフィラーを固定する場合は、第２セパレータ層が、セパレータの基材としてある程度は機能するため、セパレータを電極と一体化する場合にはその取り扱い性はさほど問題にはならないが、独立膜として用いた場合の取り扱い性を向上させるためには、独立した多孔質基体を基材として用いることが望ましい。多孔質基体は、上記の繊維状物が織布、不織布（紙を含む）などのシート状物を形成してなる耐熱温度が１５０℃以上のものであり、市販の不織布などを多孔質基体として用いることができる。この態様のセパレータでは、多孔質基体の空隙内にフィラーや樹脂Ａ、樹脂Ｂの微粒子を含有させることが好ましい。また、多孔質基体と、フィラーや樹脂Ａ、樹脂Ｂの微粒子とを結着させるため、前述の有機バインダーを用いることもできる。
【００７３】
また、本発明のセパレータに係る第１セパレータ層および／または第２セパレータ層を電極と一体化させずに独立膜として扱う場合には、多孔質基体を用いることで強度が増し、より取り扱いが容易となるので望ましい。
【００７４】
多孔質基体の「耐熱性」は、軟化などによる実質的な寸法変化が生じないことを意味し、対象物の長さの変化、すなわち、多孔質基体においては、室温での長さに対する収縮の割合（収縮率）が５％以下を維持することのできる上限温度（耐熱温度）がシャットダウン温度よりも十分に高いか否かで耐熱性を評価する。シャットダウン後の電気化学素子の安全性を高めるために、多孔質基体は、シャットダウン温度よりも２０℃以上高い耐熱温度を有することが望ましく、より具体的には、多孔質基体の耐熱温度は、１５０℃以上であることが好ましく、１８０℃以上であることがより好ましい。耐熱温度の上限は特に限定されない。
【００７５】
多孔質基体は、樹脂Ａおよび／または樹脂Ｂを主体とする第１セパレータ層に用いることもできるし、フィラーを主体として含む第２セパレータ層に用いることもできる。また、第１セパレータ層と第２セパレータ層の両者に多孔質基体を用いることもできる。その場合、第１セパレータ層と第２セパレータ層とが、１つの多孔質基体を共有して一体化していてもよく、第１セパレータ層、第２セパレータ層ごとに別の多孔質基体を有していてもよい。
【００７６】
多孔質基体を用いてセパレータを構成する場合には、樹脂Ａ、樹脂Ｂ、フィラーおよび板状粒子などの全部または一部が、多孔質基体の空隙内に存在する形態とすることが好ましい。このような形態とすることで、樹脂Ａ、樹脂Ｂ、フィラーおよび板状粒子などの作用をより有効に発揮させることができる。
【００７７】
繊維状物（多孔質基体を構成する繊維状物、その他の繊維状物を含む）の直径は、セパレータの厚み以下であればよいが、例えば、０．０１〜５μｍであることが好ましい。径が大きすぎると、繊維状物同士の絡み合いが不足するため、例えばシート状物を形成して多孔質基体を構成する場合に、その強度が小さくなって取り扱いが困難となることがある。また、径が小さすぎると、セパレータの空隙が小さくなりすぎて、イオン透過性が低下する傾向にあり、電気化学素子の負荷特性を低下させてしまうことがある。
【００７８】
本発明のセパレータにおける繊維状物の含有量は、全構成成分の全体積中、例えば、１０体積％以上、より好ましくは２０体積％以上であって、９０体積％以下、より好ましくは８０体積％以下であることが望ましい。セパレータ中での繊維状物の存在状態は、例えば、長軸（長尺方向の軸）の、セパレータ面に対する角度が平均で３０°以下であることが好ましく、２０°以下であることがより好ましい。
【００７９】
また、繊維状物を多孔質基体として用いる場合には、多孔質基体の占める割合が、セパレータの全構成成分の全体積中、１０体積％以上９０体積％以下となるように、他の成分の含有量を調整するのが望ましい。
【００８０】
電気化学素子における短絡防止効果をより高め、セパレータの強度を確保して取り扱い性を良好にする観点から、本発明のセパレータの厚みは、３μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましい。他方、電気化学素子のエネルギー密度をより高める観点からは、本発明のセパレータの厚みは、３０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。
【００８１】
また、第１セパレータ層の厚みは、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上であって、好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下である。そして、第２セパレータ層の厚みは、好ましくは２μｍ以上、より好ましくは４μｍ以上であって、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下である。
【００８２】
また、本発明のセパレータの空孔率としては、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、１５％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましい。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、本発明の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く、６０％以下であることがより好ましい。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（１０）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。
【００８３】
Ｐ＝１００−(Σａi／ρi)×（ｍ／ｔ）                （１０）
ここで、上記式中、ａi：質量％で表した成分ｉの比率、ρi：成分ｉの密度（ｇ／ｃｍ3）、ｍ：セパレータの単位面積あたりの質量（ｇ／ｃｍ2）、ｔ：セパレータの厚み（ｃｍ）である。
【００８４】
また、上記式（１０）において、ｍを第２セパレータ層の単位面積あたりの質量（ｇ／ｃｍ2）とし、ｔを第２セパレータ層の厚み（ｃｍ）とすることで、上記式（１０）を用いて第２セパレータ層の空孔率：Ｐ（％）を求めることもできる。この方法により求められる第２セパレータ層の空孔率は、前述の通り、１０〜５０％であることが好ましい。
【００８５】
樹脂Ｂを含むセパレータでは、電気化学素子の組み立て後において、樹脂Ｂが電解液を吸収して膨潤し、セパレータの空孔率が多少低下しても問題はなく、セパレータの空孔率が１０％以上であれば好適である。
【００８６】
また、本発明のセパレータは、ＪＩＳ  Ｐ  ８１１７に準拠した方法で行われ、０．８７９ｇ／ｍｍ2の圧力下で１００ｍＬの空気が膜を透過する秒数で示されるガーレー値が、１０〜３００ｓｅｃであることが望ましい。透気度が大きすぎると、イオン透過性が小さくなり、他方、小さすぎると、セパレータの強度が小さくなることがある。さらに、セパレータの強度としては、直径１ｍｍのニードルを用いた突き刺し強度で５０ｇ以上であることが望ましい。かかる突き刺し強度が小さすぎると、リチウムのデンドライト結晶が発生した場合に、セパレータの突き破れによる短絡が発生する場合がある。
【００８７】
本発明のセパレータのシャットダウン特性は、例えば、非水電解液の共存下において、電気化学素子の内部抵抗の温度変化により求めることができる。具体的には、電気化学素子を恒温槽中に設置し、温度を室温（２５℃）から毎分１℃の割合で上昇させ、電気化学素子の内部抵抗が上昇する温度を求めることで測定することが可能である。この場合、１５０℃における電気化学素子の内部抵抗は、室温（２５℃）の５倍以上であることが好ましく、１０倍以上であることが更に好ましい。上記内部抵抗の上限は特に限定されない。
【００８８】
本発明のセパレータは、従来のＰＥ製多孔質フィルムで構成されるセパレータとは異なり、強い応力をかけることなく製造することが可能であるため、製造後の残留応力が殆どないかまたは全くなく、第２セパレータ層の存在と相まって、熱収縮し難い構成となっている。加えて、前述の多孔質基体を用いて構成したセパレータでは、多孔質基体が本質的に殆ど熱収縮しないため、より熱収縮が抑制される。このように本発明のセパレータは、製造方法の面からも、高温下における電気化学素子の安全性向上を図ることができる。
【００８９】
このような本発明のセパレータでは、上記の各構成を採用することによって、１５０℃での熱収縮率を１％以下とすることができる。すなわち、電気化学素子の内部が１５０℃程度になっても、セパレータの収縮が殆ど生じないため、正負極の接触による短絡を防止することができ、高温での電気化学素子の安全性を高めることができる。熱収縮率の下限値は特に限定されず、０％に近ければ近いほど好ましい。本明細書でいうセパレータにおける「１５０℃の熱収縮率」とは、セパレータを恒温槽に入れ、温度を１５０℃まで上昇させて３０分放置した後に取り出して、恒温槽に入れる前のセパレータの寸法と比較することで求められる寸法の減少割合を百分率で表したものである。
【００９０】
本発明のセパレータの製造方法としては、例えば、下記の（ａ）〜（ｄ）の方法を採用できる。製造方法（ａ）は、多孔質基体に、樹脂Ａおよび／または樹脂Ｂを含有する第１セパレータ層形成用組成物（スラリーなどの液状組成物など）、または耐熱温度が１５０℃以上のフィラーを含有する第２セパレータ層形成用組成物（スラリーなどの液状組成物など）を塗布した後、所定の温度で乾燥し、その後他方の組成物を塗布してから所定の温度で乾燥する製造方法である。この場合の多孔質基体としては、具体的には、上記例示の各材料を構成成分に含む繊維状物の少なくとも１種で構成される織布や、これら繊維状物同士が絡み合った構造を有する不織布などの多孔質シートなどが挙げられる。より具体的には、紙、ＰＰ不織布、ポリエステル不織布（ＰＥＴ不織布、ＰＥＮ不織布、ＰＢＴ不織布など）、ＰＡＮ不織布などの不織布が例示できる。
【００９１】
第１セパレータ層形成用組成物は、樹脂Ａおよび／または樹脂Ｂ（例えば、微粒子状のもの）の他、必要に応じて、フィラー（板状粒子とすることもできる。）、有機バインダーなどを含有し、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、有機バインダーについては溶媒に溶解させることもできる。第１セパレータ層形成用組成物に用いられる溶媒は、樹脂Ａや樹脂Ｂ、フィラーなどを均一に分散でき、また、有機バインダー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、一般に有機溶媒が好適に用いられる。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、有機バインダー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。
【００９２】
第２セパレータ層形成用組成物は、フィラー（板状粒子とすることもできる）の他、必要に応じて樹脂Ａや樹脂Ｂ（例えば、微粒子状のもの）、有機バインダーなどを含有し、これらを溶媒に分散させたものである。溶媒には、第１セパレータ層形成用組成物用のものとして例示した各種溶媒と同じものを用いることができ、また、適宜界面張力を制御する成分として第１セパレータ層形成用組成物に関して例示した上記の各種成分を加えてもよい。
【００９３】
第１セパレータ層形成用組成物および第２セパレータ層形成用組成物は、樹脂Ａ、樹脂Ｂ、フィラーおよび有機バインダー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。
【００９４】
上記多孔質基体の空孔の開口径が比較的大きい場合、例えば、５μｍ以上の場合には、これが電気化学素子の短絡の要因となりやすい。よって、この場合には、樹脂Ａや樹脂Ｂ、フィラー、板状粒子などの全部または一部が、多孔質基体の空隙内に存在する構造とすることが好ましい。多孔質基体の空隙内に樹脂Ａや樹脂Ｂ、フィラー、板状粒子などを存在させるには、例えば、これらを含有するセパレータ層形成用組成物を多孔質基体に塗布した後に一定のギャップを通し、余分の組成物を除去した後、乾燥するなどの工程を用いればよい。
【００９５】
セパレータに含有させる板状粒子の配向性を高めてその機能をより有効に作用させるためには、板状粒子を含有するセパレータ層形成用組成物を多孔質基体に塗布し含浸させた後、上記組成物にシェアや磁場をかけるといった方法を用いればよい。例えば、上記のように、板状粒子を含有するセパレータ層形成用組成物を多孔質基体に塗布した後、一定のギャップを通すことで、上記組成物にシェアをかけることができる。
【００９６】
また、樹脂Ａや樹脂Ｂ、フィラー、板状粒子など、それぞれの構成物の持つ作用をより有効に発揮させるために、上記構成物を偏在させて、セパレータの膜面と平行または略平行に、上記構成物が層状に集まった形態としてもよい。このような形態とするには、例えば、ダイコーターやリバースロールコーターのヘッドやロールを２つ用いて、多孔質基体の裏表両方向から別々の組成物、例えば、第１セパレータ層形成用組成物と第２セパレータ層形成用組成物を別々に塗布し、乾燥する方法が採用できる。
【００９７】
本発明のセパレータの製造方法（ｂ）は、多孔質基体に第１セパレータ層形成用組成物または第２セパレータ層形成用組成物を塗布し、塗布した組成物が乾燥する前に他方の組成物を塗布し、乾燥させる方法である。
【００９８】
本発明のセパレータの製造方法（ｃ）は、第１セパレータ層形成用組成物を多孔質基体に塗布し、乾燥して、樹脂Ａおよび／または樹脂Ｂを主体とする第１セパレータ層を形成し、別の多孔質基体に第２セパレータ層形成用組成物を塗布し、乾燥して、耐熱温度が１５０℃以上のフィラーを主体として含む第２セパレータ層を形成し、これら２つのセパレータ層を重ね合わせて１つのセパレータとする方法である。この場合、第１セパレータ層と第２セパレータ層とは一体化されていてもよいし、それぞれ独立した構成であって、電気化学素子の組み立てにより、電気化学素子内で重ね合わされた状態で一体のセパレータとして機能するものであってもよい。
【００９９】
本発明のセパレータの製造方法（ｄ）は、第１セパレータ層形成用組成物および第２セパレータ層形成用組成物に、更に必要に応じて繊維状物を含有させ、これ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、該基板から剥離する方法である。（ｄ）の方法でも、（ｃ）の方法と同様に、樹脂Ａおよび／または樹脂Ｂを主体とする第１セパレータ層とフィラーを主体として含む第２セパレータ層とは、それぞれ独立した構成としてもよいし、一体化された構成としてもよい。第１セパレータ層と第２セパレータ層とが一体化された構成とする場合は、（ａ）の方法と同様に一方のセパレータ層を形成し乾燥した後に他方のセパレータ層を形成してもよいし、一方のセパレータ層形成用組成物を塗布し、乾燥する前に他方のセパレータ層形成用組成物を塗布してもよいし、両者のセパレータ層形成用組成物を同時に塗布する所謂同時重層塗布方式を用いてもよい。
【０１００】
また、（ｄ）の方法によって、電気化学素子を構成する正極および負極の少なくとも一方の電極の表面に、第１セパレータ層または第２セパレータ層を形成して、セパレータと電極とを一体化した構造としてもよい。この場合、両方のセパレータ層を正極および負極の少なくとも一方の電極に形成することもできるし、いずれかのセパレータ層を両方の電極に形成することもできるし、第１セパレータ層を正極または負極の一方に形成し、第２セパレータ層を他方の電極に形成することも可能である。
【０１０１】
本発明のセパレータは、上記（ａ）〜（ｄ）の方法で製造した各構造に限定されるものではない。例えば、（ｃ）の方法と（ｄ）の方法を組み合わせて形成される態様、すなわち第１セパレータ層または第２セパレータ層のいずれか一方に多孔質基体を用い、他方に多孔質基体を用いない構成とすることもできる。また、第１セパレータ層または第２セパレータ層の一方を電極と一体化した構成とし、他方を独立したセパレータ層とすることもできる。
【０１０２】
また、樹脂Ａおよび／または樹脂Ｂを主体とする第１セパレータ層と、フィラーを主体として含む第２セパレータ層とは、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、第２セパレータ層の両面に第１セパレータ層を形成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、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、セパレータ層の層数は５層以下であることが好ましい。また、樹脂Ａや樹脂Ｂは、粒子状で個々に独立して存在していてもよく、互いに、または繊維状物などに、一部が融着されていても構わない。また、第１セパレータ層と第２セパレータ層とは、一体化して独立膜としてセパレータを構成する以外に、それぞれ独立した構成要素とし、電気化学素子が組み立てられた段階で、電気化学素子内で重ね合わされた状態となり、正極と負極の間に介在するセパレータとして機能するようにすることもできる。さらに、第１セパレータ層と第２セパレータ層とは接している必要はなく、それらの間に別の層、例えば、多孔質基体を構成する繊維状物の層などが介在していてもよい。
【０１０３】
本発明のセパレータを適用できる電気化学素子は、非水電解液を用いるものであれば特に限定されるものではなく、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、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。すなわち、本発明の電気化学素子は、上記本発明のセパレータを備えていれば、その他の構成・構造については特に制限はなく、従来の非水電解液を有する各種電気化学素子（リチウム二次電池、リチウム一次電池、スーパーキャパシタなど）が備えている各種構成・構造を採用することができる。
【０１０４】
以下、本発明の電気化学素子の一例として、リチウム二次電池への適用について詳述する。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。
【０１０５】
正極としては、従来の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、正極活物質として、Ｌｉ1+xＭＯ2（−０．１＜ｘ＜０．１、Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇなど）で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、ＬｉＭｎ2Ｏ4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、ＬｉＭＰＯ4（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。上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、ＬｉＣｏＯ2やＬｉＮｉ1-xＣｏx-yＡｌyＯ2（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（ＬｉＭｎ1/3Ｎｉ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2、ＬｉＭｎ5/12Ｎｉ5/12Ｃｏ1/6Ｏ2、ＬｉＭｎ3/5Ｎｉ1/5Ｃｏ1/5Ｏ2など）などを例示することができる。
【０１０６】
上記正極活物質には、導電助剤としてカーボンブラックなどの炭素材料、およびバインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などフッ素樹脂が添加されて正極合剤が調製される。この正極合剤を用いて、例えば集電体の上に正極活物質含有層が形成される。
【０１０７】
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。
【０１０８】
正極側のリード部は、通常、正極作製時に、集電体の一部に正極活物質含有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。
【０１０９】
負極としては、従来のリチウム二次電池に用いられている負極、すなわち、Ｌｉイオンを吸蔵放出可能な活物質を含有する負極であれば特に制限はない。例えば、負極活物質として、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、またはリチウム含有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。
【０１１０】
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などのバインダー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（負極活物質含有層）に仕上げたもの、あるいは、上記各種合金やリチウム金属の箔を単独、もしくは集電体上に積層したものなどが負極として用いられる。
【０１１１】
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、下限は５μｍであることが望ましい。また、負極側のリード部は、正極側のリード部と同様にして形成すればよい。
【０１１２】
電極は、上記正極と上記負極とを、本発明のセパレータを介して積層した電極積層体や、更にこれを巻回した電極巻回体の形態で用いることができる。
【０１１３】
非水電解液としては、前述したように、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、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6 などの無機リチウム塩、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、Ｌｉ2Ｃ2Ｆ4（ＳＯ3）2、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3、ＬｉＣnＦ2n+1ＳＯ3（２≦ｎ≦５）、ＬｉＮ（ＲｆＯＳＯ2）2〔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。
【０１１４】
非水電解液に用いる有機溶媒としては、上記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。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との混合溶媒など、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、シクロヘキサン、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。
【０１１５】
上記リチウム塩の非水電解液中での濃度としては、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。
【０１１６】
上記のような正極活物質含有層を有する正極や、負極活物質含有層を有する負極は、例えば、正極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの溶媒に分散させてなる正極活物質含有層形成用組成物（スラリーなど）や、負極合剤をＮＭＰなどの溶媒に分散させてなる負極活物質層形成用組成物（スラリーなど）を集電体上に塗布し、乾燥することにより作製される。この場合、例えば、正極活物質含有層形成用組成物を集電体上に塗布し、該組成物が乾燥する前に、前述の第１セパレータ層形成用組成物および第２セパレータ層形成用組成物の少なくとも一方を塗布することにより、正極と、第１セパレータ層および／または第２セパレータ層との一体化物を形成することができる。また、負極活物質含有層形成用組成物を集電体上に塗布し、該組成物が乾燥する前に、第１セパレータ層形成用組成物および第２セパレータ層形成用組成物の少なくとも一方を塗布することにより、負極と、第１セパレータ層および／または第２セパレータ層との一体化物を形成することができる。
【０１１７】
本発明の電気化学素子（例えば、上記リチウム二次電池）は、上記のように電極とセパレータ層とを一体化することにより製造することができる。また、本発明の電気化学素子は、従来の電気化学素子が用いられている各種用途と同じ用途に適用することができる。
【実施例】
【０１１８】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【０１１９】
本実施例における樹脂Ｂの膨潤度ＢRおよびＢTは、前述の手法により、前述の式（１）〜(９)に基づいて求められた膨潤度である。また、各実施例で示す第１セパレータ層および第２セパレータ層における各成分の体積含有率は、多孔質基体（不織布）を使用している場合には、この多孔質基体を除く全構成成分の全体積中の体積含有率である。更に、各実施例で示す樹脂Ａの融点（融解温度）および樹脂ＢのＴｇは、いずれもＪＩＳ  Ｋ  ７１２１の規定に準じて、ＤＳＣを用いて測定した値である。
【０１２０】
＜製造例１（負極の作製）＞
負極活物質である黒鉛：９５質量部と、バインダーであるＰＶＤＦ：５質量部とを、ＮＭＰを溶剤として均一になるように混合して負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを、集電体となる厚さ１０μｍの銅箔の両面に、活物質塗布長が表面３２０ｍｍ、裏面２６０ｍｍになるように間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、全厚が１４２μｍになるように負極合剤層の厚みを調整し、幅４５ｍｍになるように切断して、長さ３３０ｍｍ、幅４５ｍｍの負極を作製した。更に、この負極の銅箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
【０１２１】
＜製造例２（正極の作製）＞
正極活物質であるＬｉＣｏＯ2：８５質量部、導電助剤であるアセチレンブラック：１０質量部、およびバインダーであるＰＶＤＦ：５質量部を、ＮＭＰを溶剤として均一になるように混合して、正極合剤含有ペーストを調製した。このペーストを、集電体となる厚さ１５μｍのアルミニウム箔の両面に、活物質塗布長が表面３１９〜３２０ｍｍ、裏面２５８〜２６０ｍｍになるように間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、全厚が１５０μｍになるように正極合剤層の厚みを調整し、幅４３ｍｍになるように切断して、長さ３３０ｍｍ、幅４３ｍｍの正極を作製した。更に、この正極のアルミニウム箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
【０１２２】
（実施例１）
製造例１で作製した負極の両面に、ＰＥ微粒子（平均粒径１μｍ、融点１２５℃）の水分散体（固形分濃度４０質量％）［液状組成物（１−Ａ）］をブレードコーターにより塗布して乾燥し、厚みが５μｍになるように、樹脂ＡであるＰＥを主体とする第１セパレータ層を形成した。また、製造例２で作製した正極の両面にも同様に、厚み５μｍの、樹脂ＡであるＰＥ微粒子を主体とする第１セパレータ層を形成した。正極上および負極上に形成した第１セパレータ層は、樹脂ＡであるＰＥ微粒子のみにより構成されており、第１セパレータ層における樹脂Ａの体積含有率は１００％である。
【０１２３】
次に、ＰＥ微粒子（平均粒径１μｍ、融点１２５℃）の水分散液（固形分濃度４０質量％）２０００ｇとエタノール８００ｇとを容器に入れ、ディスパーで、２８００ｒｐｍの条件で１時間攪拌して分散させ、更に、フィラーとしてシリカ（ＳｉＯ2）微粒子（平均粒径：０．４μｍ、粒度分布：０．３〜０．７μｍ）２４００ｇ、バインダーとして自己架橋性アクリル樹脂エマルジョンを固形分量としてフィラー１００質量部に対して３質量部になるように加えて３時間撹拌して、均一なスラリー状の液状組成物（２−Ａ）を得た。この液状組成物（２−Ａ）中に、多孔質基体となる厚みが１５μｍのＰＰ製メルトブロー不織布を通し、引き上げ塗布により液状組成物（２−Ａ）を塗布した後、乾燥することにより、不織布の空隙内に樹脂Ａ（ＰＥ）およびフィラー（シリカ微粒子）を含有し、シリカ微粒子を主体とする第２セパレータ層となる多孔質膜（厚み２０μｍ）を得た。
【０１２４】
本実施例で用いたシリカ微粒子は、ＳＥＭ観察による結果から板状粒子を２５体積％含んでいる。また、ＰＥの比重を１．０ｇ／ｃｍ3、シリカの比重を２．２ｇ／ｃｍ3、アクリル樹脂の比重を１．２ｇ／ｃｍ3として算出した第２セパレータ層中のシリカ微粒子の体積含有率は、５８％である。
【０１２５】
上記第１セパレータ層を有する正極および上記第１セパレータ層を有する負極と共に、第２セパレータ層となる多孔質膜を渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。この巻回電極体を押しつぶして扁平状にし、電池容器内に装填した。また、非水電解液として、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートを体積比１：２で混合した溶媒に、ＬｉＰＦ6を１．２ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させた溶液を準備した。上記非水電解液を上記電池内に注入した後、封止を行って、リチウム二次電池とした。なお、本実施例におけるセパレータは、上記正極上および上記負極上に形成した第１セパレータ層と、不織布を基材とした第２セパレータ層（多孔質膜）の両方を合わせた全体を指す（後記の各実施例においても、同様である。）。
【０１２６】
（実施例２）
シリカ微粒子に代えて、板状アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）微粒子（平均粒径２μｍ、アスペクト比５０）を４４００ｇ用いた以外は、実施例１の液状組成物（２−Ａ）と同様にして、液状組成物（２−Ｂ）を調製した。液状組成物（２−Ｂ）と実施例１で使用した液状組成物（１−Ａ）とを、互いに対向する位置にダイを２つ備えたダイコーターを用いて、厚み１８μｍのＰＥＴ製湿式不織布（多孔質基体）の両面に同時に塗布することで、樹脂ＡであるＰＥを主体とする第１セパレータ層と、フィラーである板状アルミナ微粒子を主体とする第２セパレータ層とを有する多孔質膜を得た。第１セパレータ層および第２セパレータ層の厚みは、それぞれおよそ１０μｍであった。
【０１２７】
ＰＥの比重を１．０ｇ／ｃｍ3、アルミナの比重を４．０ｇ／ｃｍ3として算出した第２セパレータ層中の板状アルミナ微粒子の体積含有率は、５８％である。
【０１２８】
製造例１で作製した負極と、上記多孔質膜と、製造例２で作製した正極とを、上記多孔質膜の第２セパレータ層側が負極側となるように重ね合わせ、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。この巻回電極体を用いた以外は、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１２９】
（実施例３）
フィラーとして板状ベーマイト（平均粒径１μｍ、アスペクト比１０）１０００ｇを水１０００ｇに分散させ、更にバインダーとしてＳＢＲラテックス１２０ｇを加えて均一に分散させて、液状組成物（２−Ｃ）を調製した。液状組成物（２−Ｃ）中に厚みが１５μｍのＰＰ製メルトブロー不織布（多孔質基体）を通し、引き上げ塗布により液状組成物（２−Ｃ）を塗布した後、乾燥することにより、不織布の空隙内にフィラー（板状ベーマイト）を含有し、この板状ベーマイトを主体とする第２セパレータ層となる多孔質膜（厚み２０μｍ）を得た。この多孔質膜を、実施例１で使用した液状組成物（１−Ａ）中に通し、引き上げ塗布により液状組成物（１−Ａ）を塗布した後、乾燥することにより、第２セパレータ層の表裏両面に樹脂ＡであるＰＥ微粒子を主体とする第１セパレータ層を有する多孔質膜を得た。
【０１３０】
ＳＢＲの比重を０．９７ｇ／ｃｍ3、ベーマイトの比重を３．０ｇ／ｃｍ3として算出した第２セパレータ層中の板状ベーマイトの体積含有率は、８７％である。
【０１３１】
上記多孔質膜を用いた以外は、実施例２と同様にしてリチウム二次電池を作製した。なお、本実施例のセパレータについて、単独で、１５０℃まで加熱して室温まで冷却した後に、その断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、セパレータの表面に、第１セパレータ層のＰＥ微粒子の溶融により形成された薄膜が存在していることを確認した。
【０１３２】
（実施例４）
実施例３で調製した液状組成物（２−Ｃ）に、更に架橋ＰＭＭＡ（平均粒径０．４μｍ、ＢR＝０．５、ＢT＝４、Ｔｇ：１０５℃）の水分散体（固形分比率４０質量％）を３３０ｇ加え、均一に分散させて液状組成物（２−Ｄ）とした。
【０１３３】
液状組成物（２−Ｃ）の代わりに液状組成物（２−Ｄ）を用いた以外は、実施例３と同様にして、板状ベーマイトを主体とし更に樹脂Ｂである架橋ＰＭＭＡを含有する第２セパレータ層の表裏両面に、樹脂ＡであるＰＥ微粒子を主体とする第１セパレータ層を有する多孔質膜を得た。この多孔質膜を用いた以外は、実施例２と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１３４】
ＳＢＲの比重を０．９７ｇ／ｃｍ3、ベーマイトの比重を３．０ｇ／ｃｍ3、架橋ＰＭＭＡの比重を１．２ｇ／ｃｍ3として算出した第２セパレータ層中の板状ベーマイトの体積含有率は、６８％である。
【０１３５】
（実施例５）
樹脂Ｂである架橋ＰＭＭＡ微粒子（平均粒径０．１μｍ、ＢR＝１．０、ＢT＝５、Ｔｇ：８５℃）の水分散体（固形分比率４０質量％）１０００ｇに、バインダーとして実施例３で用いたものと同じＳＢＲラテックス１００ｇを加え、均一になるように分散させて液状組成物（１−Ｂ）とした。
【０１３６】
液状組成物（１−Ａ）の代わりに液状組成物（１−Ｂ）を用いた以外は、実施例３と同様にして、板状ベーマイトを主体とする第２セパレータ層の表裏両面に、樹脂Ｂである架橋ＰＭＭＡ微粒子を主体とする第１セパレータ層を有する多孔質膜を得た。この多孔質膜を用いた以外は、実施例２と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１３７】
ＳＢＲの比重を０．９７ｇ／ｃｍ3、架橋ＰＭＭＡの比重を１．２ｇ／ｃｍ3として算出した第１セパレータ層中の架橋ＰＭＭＡ微粒子の体積含有率は、８９％である。
【０１３８】
（実施例６）
フィラーとして、実施例３で用いたものと同じ板状ベーマイトと、更に別の板状ベーマイト（平均粒径０．８μｍ、アスペクト比５０）とを、質量比で４：１に混合した混合物を用いた以外は、実施例３の液状組成物（２−Ｃ）と同様にして液状組成物（２−Ｅ）を調製した。この液状組成物（２−Ｅ）中に、多孔質基体となる厚みが１５μｍのＰＥＴ製湿式不織布を通し、引き上げ塗布により液状組成物（２−Ｅ）を塗布した後、乾燥することにより、不織布の空隙内にフィラー（板状ベーマイト）を含有し、この板状ベーマイトを主体とする第２セパレータ層となる多孔質膜（厚み２０μｍ）を得た。
【０１３９】
ＳＢＲの比重を０．９７ｇ／ｃｍ3、ベーマイトの比重を３．０ｇ／ｃｍ3として算出した第２セパレータ層中の板状ベーマイトの体積含有率は、８７％である。
【０１４０】
また、実施例１と同様にして、製造例１で作製した負極の両面に液状組成物（１−Ａ）を塗布し、乾燥して、樹脂ＡであるＰＥ微粒子を主体とする第１セパレータ層を形成した。
【０１４１】
上記負極と製造例２で作製した正極とを上記多孔質膜を介して重ね合わせ、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。この巻回電極体を用いた以外は、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１４２】
（実施例７）
フィラーとして、実施例１で用いたものと同じシリカ微粒子１０００ｇを用い、これを水１０００ｇ中に分散させた。更に、バインダーとして、実施例３で用いたものと同じＳＢＲラテックスを１２０ｇ加え、均一に分散させて液状組成物（２−Ｆ）とした。この液状組成物（２−Ｆ）に厚みが１５μｍのＰＰ製メルトブロー不織布（多孔質基体）を通し、引き上げ塗布により液状組成物（２−Ｆ）を塗布した後、乾燥する前に液状組成物（１−Ａ）をダイコーターを用いて塗布し、乾燥して、樹脂ＡであるＰＥ微粒子を主体とする第１セパレータ層と、フィラーであるシリカ微粒子（板状のものを含む）を主体とする第２セパレータ層とを有する多孔質膜（厚み２３μｍ）を得た。
【０１４３】
ＳＢＲの比重を０．９７ｇ／ｃｍ3、シリカの比重を２．２ｇ／ｃｍ3として算出した第２セパレータ層中のシリカ微粒子の体積含有率は、９０％である。
【０１４４】
上記多孔質膜を用いた以外は、実施例２と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１４５】
（実施例８）
バインダーであるＥＶＡ（酢酸ビニル由来の構造単位が３４モル％）１００ｇ、およびトルエン６ｋｇを容器に入れ、均一に溶解するまで室温にて撹拌した。更に、樹脂Ａとして、ＰＥ微粒子（平均粒径５μｍ、融点１０５℃）１ｋｇを加え、ディスパーで、２８００ｒｐｍの条件で１時間攪拌して分散させた。更に、アルミナ微粒子（平均粒径０．４μｍ）を１ｋｇ加え、攪拌して液状組成物（１−Ｃ）を調製した。液状組成物（１−Ｃ）を、実施例１と同様に製造例１で作製した負極の両面に塗布し、乾燥して、厚みが１０μｍの、樹脂ＡであるＰＥを主体とし更にアルミナ微粒子を含有する第１セパレータ層を負極上に形成した。
【０１４６】
ＰＥの比重を１．０ｇ／ｃｍ3、ＥＶＡの比重を０．９４ｇ／ｃｍ3、アルミナの比重を４．０ｇ／ｃｍ3として算出した第１セパレータ層中のＰＥ微粒子の体積含有率は、７４％である。
【０１４７】
次に、製造例２で作製した正極の両面に、液状組成物（２−Ｃ）をブレードコーターを用いて、乾燥時の厚みが１０μｍになるように塗布し、乾燥して、フィラーである板状ベーマイトを主体とする第２セパレータ層を正極上に形成した。
【０１４８】
上記第１セパレータ層を形成した負極と第２セパレータ層を形成した正極とを重ね合わせ、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。この巻回電極体を用いた以外は、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１４９】
（実施例９）
液状組成物（１−Ａ）１ｋｇに、更にアルミナ微粒子（平均粒径０．４μｍ）を４００ｇ加え、均一に分散させて液状組成物（１−Ｄ）を調製した。
【０１５０】
液状組成物（２−Ｄ）中に、厚みが１５μｍのＰＥＴ製湿式不織布（多孔質基体）を通し、引き上げ塗布により液状組成物（２−Ｄ）を塗布した後、乾燥する前に、更に液状組成物（１−Ｄ）をダイコーターを用いて塗布して乾燥し、樹脂ＡであるＰＥ微粒子を主体とし更にアルミナ微粒子を含有する第１セパレータ層および板状ベーマイトを主体とし更に樹脂Ｂである架橋ＰＭＭＡを含有する第２セパレータ層を有する多孔質膜（厚み２０μｍ）を得た。
【０１５１】
ＰＥの比重を１．０ｇ／ｃｍ3、アルミナの比重を４．０ｇ／ｃｍ3として算出した第１セパレータ層中のＰＥ微粒子の体積含有率は、８０％である。
【０１５２】
上記多孔質膜を用いた以外は、実施例２と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１５３】
（実施例１０）
アルミナ微粒子（平均粒径０．３μｍ）１ｋｇを水１ｋｇ中に分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、更にバインダーとして自己架橋性アクリル樹脂エマルジョン（固形分比率４５質量％）を１００ｇ加えて攪拌し、液状組成物（２−Ｇ）を調製した。
【０１５４】
製造例１で作製した負極の両面に、液状組成物（２−Ｇ）をブレードコーターにより塗布して乾燥し、厚みが５μｍになるように、フィラーであるアルミナ微粒子を主体とする第２セパレータ層を形成した。
【０１５５】
バインダーの比重を１．２ｇ／ｃｍ3、アルミナの比重を４ｇ／ｃｍ3として算出した第２セパレータ層中のアルミナ微粒子の体積含有率は、８７％である。
【０１５６】
また、液状組成物（１−Ａ）１ｋｇに、更に実施例３で用いたものと同じ板状ベーマイト１ｋｇを加え、均一に分散させて液状組成物（１−Ｅ）を調製した。この液状組成物（１−Ｅ）中に厚みが１５μｍのＰＰ製メルトブロー不織布（多孔質基体）を通し、引き上げ塗布により液状組成物（１−Ｅ）を塗布した後、乾燥することにより、不織布の空隙内に樹脂Ａ（ＰＥ微粒子）および板状粒子（板状ベーマイト）を含有し、ＰＥ微粒子を主体とする第１セパレータ層となる多孔質膜（厚み２０μｍ）を得た。
【０１５７】
ＰＥの比重を１．０ｇ／ｃｍ3、ベーマイトの比重を３．０ｇ／ｃｍ3として算出した第１セパレータ層中のＰＥ微粒子の体積含有率は５５％で、板状ベーマイトの体積含有率は４５％である。
【０１５８】
上記負極と製造例２で作製した正極とを上記多孔質膜を介して重ね合わせ、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。この巻回電極体を用いた以外は、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１５９】
（実施例１１）
液状組成物（２−Ｃ）中に厚み１５μｍのＰＥＴ製湿式不織布（多孔質基体）を通し、引き上げ塗布により液状組成物（２−Ｃ）を塗布した後、乾燥することにより、不織布の空隙内にフィラー（板状ベーマイト）を含有し、板状ベーマイトを主体とする第２セパレータ層となる多孔質膜（厚み２０μｍ）を得た。
【０１６０】
樹脂Ｂである架橋ＰＭＭＡ（平均粒径０．１μｍ、ＢT＝１．０、ＢR＝５、Ｔｇ：８５℃）の水分散体（固形分比率４０質量％）１ｋｇに、バインダーとして実施例３で用いたものと同じＳＢＲラテックス１００ｇを加えて攪拌し、液状組成物（１−Ｆ）を調製した。この液状組成物（１−Ｆ）を、製造例１で作製した正極の両面にブレードコーターを用いて塗布して乾燥し、厚みが６μｍの、樹脂Ｂである架橋ＰＭＭＡ微粒子を主体とする第１セパレータ層を形成した。
【０１６１】
ＳＢＲの比重を０．９７ｇ／ｃｍ3、架橋ＰＭＭＡの比重を１．２ｇ／ｃｍ3として算出した第１セパレータ層中の架橋ＰＭＭＡ微粒子の体積含有率は、８９％である。
【０１６２】
製造例１で作製した負極と第２セパレータ層を形成した正極とを上記多孔質膜を介して重ね合わせ、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。この巻回電極体を用いた以外は、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１６３】
（実施例１２）
液状組成物（１−Ａ）を用いた以外は、実施例１０と同様にして、樹脂ＡであるＰＥ微粒子を主体とする第１セパレータ層となる多孔質膜（厚み２０μｍ、多孔質膜１）を得た。また、液状組成物（２−Ｃ）を用い、実施例１１と同様にして、板状ベーマイトを主体とする第２セパレータ層となる多孔質膜（厚み２０μｍ、多孔質膜２）を得た。
【０１６４】
製造例１で作製した正極と製造例２で作製した負極とを、上記多孔質膜１および多孔質膜２を多孔質膜２が負極側となるように介在させつつ重ね合わせ、渦巻状に巻回して巻回電極体を得た。この巻回電極体を用いた以外は、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１６５】
（実施例１３）
液状組成物（１−Ａ）の代わりに液状組成物（１−Ｄ）を用いた以外は、実施例１２における多孔質膜１と同様にして、樹脂ＡであるＰＥ微粒子を主体とし更にアルミナ微粒子を含有する第１セパレータ層となる多孔質膜３を作製した。また、液状組成物（２−Ｃ）の代わりに液状組成物（２−Ｄ）を用いた以外は、実施例１２における多孔質膜２と同様にして、板状ベーマイトを主体とし更に樹脂Ｂである架橋ＰＭＭＡ微粒子を含有する第２セパレータ層となる多孔質膜４を作製した。
【０１６６】
製造例１で作製した正極と製造例２で作製した負極とを、上記多孔質膜３および多孔質膜４を多孔質膜４が負極側となるように介在させつつ重ね合わせ、渦巻状に巻回して巻回電極体を得た。この巻回電極体を用いた以外は、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１６７】
（実施例１４）
板状アルミナ（平均粒径２μｍ、アスペクト比５０）１ｋｇに、水１ｋｇ、バインダーであるＥＶＡのエマルジョン（酢酸ビニル由来の構造単位が２０モル％、固形分比率５０質量％）１００ｇを加え、ディスパーで、２８００ｒｐｍの条件で１時間攪拌して分散させ、更に、アルミナ繊維（平均繊維径３μｍ、平均繊維長１０ｃｍ）３００ｇを加え、均一になるまで室温にて撹拌して、液状組成物（２−Ｈ）を得た。液状組成物（２−Ｈ）を、ダイコーターを用いて、塗布厚５０μｍでＰＥＴ基材上に塗布し、乾燥した後、ＰＥＴ基材から剥離することにより、フィラーである板状アルミナを主体とする第２セパレータ層となる多孔質膜（厚み１５μｍ）を得た。
【０１６８】
ＥＶＡの比重を０．９４ｇ／ｃｍ3、アルミナの比重を４．０ｇ／ｃｍ3として算出した第２セパレータ層中の板状アルミナの体積含有率は、６６％である。
【０１６９】
また、液状組成物（１−Ｃ）を用いて、実施例８と同様にして、厚みが１０μｍの、樹脂ＡであるＰＥ微粒子を主体とし更にアルミナ微粒子を含有する第１セパレータ層を負極上に形成した。
【０１７０】
第１セパレータ層を有する負極と上記多孔質膜と製造例２で作製した正極とを重ね合わせ、渦巻状に巻回して巻回電極体とした。この巻回電極体を用いた以外は、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１７１】
（実施例１５）
液状組成物（２−Ｈ）を用い、実施例１４と同様にＰＥＴ基材上に塗布し、乾燥する前に、更に液状組成物（１−Ａ）をブレードコーターを用いて塗布厚１５μｍで塗布し、乾燥した後にＰＥＴ基材から剥離することにより、樹脂ＡであるＰＥ微粒子を主体とする第１セパレータ層と、フィラーである板状アルミナを主体とする第２セパレータ層とを有する多孔質膜を得た。
【０１７２】
製造例１で作製した正極と製造例２で作製した負極とを、上記多孔質膜を第２セパレータ層が負極側となるように重ね合わせ、渦巻状に巻回して巻回電極体とした。この巻回電極体を用いた以外は、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１７３】
（比較例１）
実施例１２で作製した多孔質膜２のみをセパレータとして用いた以外は、実施例１２と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１７４】
（比較例２）
実施例１２で作製した多孔質膜１のみをセパレータとして用いた以外は、実施例１２と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１７５】
（比較例３）
ＰＥ製微多孔膜（厚み２０μｍ）を用い、製造例１で作製した負極と製造例２で作製した正極とを、上記ＰＥ製微多孔膜を介在させつつ重ね合わせ、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。この巻回電極体を用いた以外は、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【０１７６】
実施例１〜１５および比較例１〜３におけるセパレータの構成を表１および表２に示す。表１および表２において、空孔率は前述の式（１０）により求めたものであり、また、「樹脂体積／空孔体積」とは、第２セパレータ層の空孔体積を１００％としたときの、第１セパレータ層に含まれる樹脂Ａと樹脂Ｂとの合計体積の比率（％）を意味している。更に、各層の構成では、多孔質基体（不織布）やバインダーは省略しており、構成中のサイズは、特に断りが無い限り平均粒径であり、その他のサイズは平均値である。
【０１７７】
【表１】
2008305783.tif 000003
【０１７８】
【表２】
2008305783.tif 000004
【０１７９】
また、実施例１〜１５および比較例１〜３の各リチウム二次電池について、下記の評価を行った。
【０１８０】
まず、実施例１〜１５および比較例１、３のリチウム二次電池について、以下の方法により、それぞれの電池に用いたセパレータのシャットダウン温度を求めた。電池を恒温槽に入れ、３０℃から１５０℃まで毎分１℃の割合で温度上昇させて加熱し、電池の内部抵抗の温度変化を求めた。そして、抵抗値が３０℃での値の５倍以上に上昇したときの温度を、シャットダウン温度とした。また、１５０℃に達した状態で更に３０分間温度を維持し、電池の表面温度および電池電圧を測定した。
【０１８１】
更に、比較例２の電池についても、同様に内部抵抗の温度変化を測定しようとしたが、電池作製時に内部短絡が生じていることが判明し、電池としての評価を行うことができなかった。すなわち、比較例２のセパレータは、フィラーを含有する第２セパレータ層がないために、両面からの押し付けに対する強度が弱く、電池作製時に正極と負極が押し付けられて内部短絡を生じたものと思われる。
【０１８２】
上記の評価結果を表３に示す。また、実施例３および比較例３の電池における内部抵抗の温度変化をそれぞれ図１および図２に示す。
【０１８３】
【表３】
2008305783.tif 000005
【０１８４】
表３に示すように、実施例１〜１５のセパレータでは、シャットダウン温度が１０５〜１３５℃の範囲となり、電池の高温での安全性を確保するのに適切な温度範囲でシャットダウンを生じることが明らかとなった。また、実施例１〜１５の電池では、その後１５０℃で３０分保持しても、電池の表面温度が上昇したり、電圧が低下するといった異常は見られなかった。
【０１８５】
また、実施例３の電池では、図１に示すように、１５０℃で３０分保持しても内部抵抗が低下することなくシャットダウンの状態が保たれ、シャットダウン後の安全性が維持された。
【０１８６】
これに対し、比較例１のセパレータは、シャットダウン機能を確保するための樹脂Ａおよび樹脂Ｂを有していないため、シャットダウンが生じなかった。また、１５０℃で３０分保持することにより、電池の表面温度が異常に上昇した。これは、シャットダウンが働かなかったためと推測される。
【０１８７】
また、比較例３の電池では、図２に示すように、１５０℃で３０分保持することで、内部抵抗が急激に低下して内部短絡を生じやすい状態となることがわかった。これは、セパレータが収縮しているためと推測される。更に、比較例３の電池では、表３に示すように、１５０℃で３０分保持することで、電池電圧が低下する異常が認められた。
【０１８８】
更に、実施例１〜１５、比較例３のリチウム二次電池について、以下の条件で充電を行い、充電容量および放電容量をそれぞれ求め、充電容量に対する放電容量の割合を充電効率として評価した。充電は、０．２Ｃの電流値で電池電圧が４．２Ｖになるまで定電流充電を行い、次いで、４．２Ｖでの定電圧充電を行う定電流−定電圧充電とした。充電終了までの総充電時間は１５時間とした。充電後の電池は、０．２Ｃの放電電流で、電池電圧が３．０Ｖになるまで放電を行ったところ、実施例１〜１５の電池は、比較例３の電池と同様に、充電効率がほぼ１００％となり、充電時のリチウムデンドライトの生成が抑止され電池として良好に作動することが確認できた。
【０１８９】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上記以外の形態としても実施が可能である。本出願に開示された実施形態は一例であって、これらに限定はされない。本発明の範囲は、上述の明細書の記載よりも、添付されている請求の範囲の記載を優先して解釈され、請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更は、請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１９０】
以上説明したように、本発明によれば、各種原因による内部短絡に対する信頼性に優れ、また、短絡や過充電などにより電池の温度が異常に上昇したときの安全性にも優れた電気化学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９１】
【図１】実施例３のリチウム二次電池における内部抵抗の温度変化を示す図である。
【図２】比較例３のリチウム二次電池における内部抵抗の温度変化を示す図である。
【図１】
2008305783.tif 000006
【図２】
2008305783.tif 000007