特許 6605753 セパレータ、およびセパレータを含む二次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6605753

(24)【登録日】2019年10月25日

(45)【発行日】2019年11月13日

(54)【発明の名称】セパレータ、およびセパレータを含む二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/16 20060101AFI20191031BHJP

   C08J 9/26 20060101ALI20191031BHJP

   B32B 5/32 20060101ALI20191031BHJP

   B32B 27/32 20060101ALI20191031BHJP

   H01G 11/52 20130101ALN20191031BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/16 P

   H01M2/16 L

   C08J9/26 101

   C08J9/26CES

   B32B5/32

   B32B27/32 Z

   !H01G11/52

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2018-546957(P2018-546957)

(86)(22)【出願日】2016年10月24日

(86)【国際出願番号】JP2016081496

(87)【国際公開番号】WO2018078706

(87)【国際公開日】20180503

【審査請求日】2019年3月4日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002093

【氏名又は名称】住友化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】特許業務法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】奥川 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】大関 朋彰

【審査官】 井原 純

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２２３９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１２５７１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２２７０６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１６

Ｂ３２Ｂ ５／３２

Ｂ３２Ｂ ２７／３２

Ｃ０８Ｊ ９／２６

Ｈ０１Ｇ １１／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多孔質ポリオレフィンからなる第１の層を有し、
前記第１の層は、
前記第１の層上に設置した直径１４．３ｍｍ、重さ１１．９ｇの球を前記第１の層に対して自由落下させる落球試験を繰り返すことで得られる最低高さが５０ｃｍ以上１５０ｃｍ以下であり、
エルメンドルフ引裂法によって測定される幅方向の引裂強度が１．５ｍＮ／μｍ以上であり、
直角形引裂法測定によって得られる機械方向の荷重−引張伸び曲線において、荷重が最大荷重から２５％まで減衰するまでの引張伸びが０．５ｍｍ以上であり、
前記落球試験は、それぞれ４７ｍｍ×３５ｍｍの矩形状の穴を有する枠とプレートの間に８５ｍｍ×６５ｍｍのサイズに切り取られた前記第１の層を前記穴の長辺が前記第１の層の機械方向と平行になるように固定した後に前記球を自由落下させることで行われ、
前記落球試験は、一回ごとに前記第１の層を交換しながら、かつ前記球の高さを変えながら、裂けが５回以上確認され、かつ前記裂けが生じなかったことを５回以上確認するまで繰り返し、
前記最低高さは、前記裂けが確認された前記落球試験のうち、前記球の高さが最も低い前記落球試験における前記高さである、セパレータ。

【請求項2】

前記セパレータの厚さが４μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１に記載のセパレータ。

【請求項3】

前記セパレータの空隙率が２０％以上５５％以下である、請求項１に記載のセパレータ。

【請求項4】

前記第１の層上に多孔質層をさらに含む、請求項１に記載のセパレータ。

【請求項5】

前記第１の層を挟持する一対の多孔質層をさらに含む、請求項１に記載のセパレータ。

【請求項6】

請求項１に記載の前記セパレータを有する二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態の一つは、セパレータ、およびセパレータを含む二次電池に関する。例えば本発明の実施形態の一つは、非水電解液二次電池に用いることが可能なセパレータ、およびセパレータを含む非水電解液二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

非水電解液二次電池の代表例として、リチウムイオン二次電池が挙げられる。リチウムイオン二次電池はエネルギー密度が高く、このため、パーソナルコンピュータや携帯電話、携帯情報端末などの電子機器に広く用いられている。リチウムイオン二次電池は、正極、負極、正極と負極の間に満たされる電解液、およびセパレータを有している。セパレータは正極と負極を分離するとともに、電解液やキャリアイオンが透過する膜として機能する。例えば特許文献１、２には、ポリオレフィンを含むセパレータが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−２２７０６６号公報

【特許文献2】国際公開２０１５−１２５７１２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の課題の一つは、非水電解液二次電池などの二次電池に用いることが可能なセパレータ、およびセパレータを含む二次電池を提供することである。あるいは本発明の課題の一つは、安全性と信頼性の高い二次電池を歩留り良く製造することを可能にするセパレータ、およびこのセパレータを含む二次電池を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態の一つは、多孔質ポリオレフィンからなる第１の層を有するセパレータである。第１の層は、第１の層上に設置した直径１４．３ｍｍ、重さ１１．９ｇの球を第１の層に対して自由落下させた場合に、第１の層が裂ける球の最低高さが５０ｃｍ以上１５０ｃｍ以下であり、エルメンドルフ引裂法によって測定される幅方向の引裂強度が１．５ｍＮ／μｍ以上であり、直角形引裂法測定によって得られる機械方向の荷重−引張伸び曲線において、荷重が最大荷重から２５％まで減衰するまでの引張伸びが０．５ｍｍ以上である。

【発明の効果】

【0006】

本発明により、優れた滑り性と切断加工性を有するだけでなく、外部から衝撃を受けても内部短絡が発生しにくい、安全性と信頼性の高い二次電池を与えることが可能なセパレータを提供することができ、さらにこのセパレータを含む二次電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施形態の二次電池、およびセパレータの断面模式図。

【図2】引張伸びの算出方法を示す図。

【図3】落球試験で用いる治具を示す図。

【図4】切断加工性の評価方法を示す図。

【図5】ピン抜け抵抗を測定するためのそり部材の底面図、および側面図。

【図6】ピン抜け抵抗の測定方法を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の各実施形態について、図面などを参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0009】

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

【0010】

本明細書および請求項において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

【0011】

本明細書および請求項において、「実質的にＡのみを含む」という表現は、Ａ以外の物質を含まない状態、Ａと不純物を含む状態、および測定誤差に起因してＡ以外の物質が含まれていると誤認される状態を含む。この表現がＡと不純物を含む状態を指す場合には、不純物の種類と濃度に限定はない。

【0012】

（第１実施形態）
本発明の実施形態の一つである二次電池１００の断面模式図を図１（Ａ）に示す。二次電池１００は、正極１１０、負極１２０、正極１１０と負極１２０を分離するセパレータ１３０を有する。図示していないが、二次電池１００は電解液１４０を有する。電解液１４０は主に正極１１０、負極１２０、セパレータ１３０の空隙や各部材間の隙間に存在する。正極１１０は正極集電体１１２と正極活物質層１１４を含むことができる。同様に、負極１２０は負極集電体１２２と負極活物質層１２４を含むことができる。図１（Ａ）では図示していないが、二次電池１００はさらに筐体を有し、筐体によって正極１１０、負極１２０、セパレータ１３０、および電解液１４０が保持される。

【0013】

［１．セパレータ］
＜１−１．構成＞
セパレータ１３０は、正極１１０と負極１２０の間に設けられ、正極１１０と負極１２０を分離するとともに、二次電池１００内で電解液１４０の移動を担うフィルムである。図１（Ｂ）にセパレータ１３０の断面模式図を示す。セパレータ１３０は多孔質ポリオレフィンを含む第１の層１３２を有し、さらに任意の構成として、多孔質層１３４を有することができる。セパレータ１３０は、図１（Ｂ）に示すように、２つの多孔質層１３４が第１の層１３２を挟持する構造を有することもできるが、第１の層１３２の一方の面のみに多孔質層１３４を設けてもよく、あるいは多孔質層１３４を設けない構成とすることもできる。第１の層１３２は単層の構造を有していてもよく、複数の層から構成されていてもよい。

【0014】

第１の層１３２は内部に連結した細孔を有する。この構造に起因し、第１の層１３２を電解液１４０が透過することができ、また、電解液１４０を介してリチウムイオンなどのキャリアイオンの移動が可能となる。同時に正極１１０と負極１２０の物理的接触を禁止する。一方、二次電池１００が高温になった場合、第１の層１３２は溶融して無孔化することでキャリアイオンの移動を停止する。この動作はシャットダウンと呼ばれる。この動作により、正極１１０と負極１２０間のショートに起因する発熱や発火が防止され、高い安全性を確保することができる。

【0015】

第１の層１３２は、多孔質ポリオレフィンを含む。あるいは第１の層１３２は、多孔質ポリオレフィンから構成されていてもよい。すなわち、第１の層１３２は多孔質ポリオレフィンのみ、あるいは実質的に多孔質ポリオレフィンのみを含むように構成されていてもよい。当該多孔質ポリオレフィンは添加剤を含むことができる。この場合、第１の層１３２は、ポリオレフィンと添加剤のみ、あるいは実質的にポリオレフィンと添加剤のみで構成されていてもよい。多孔質ポリオレフィンが添加剤を含む場合、ポリオレフィンは、９５重量％以上、あるいは９７重量％以上の組成で多孔質ポリオレフィンに含まれることができる。また、ポリオレフィンは、９５重量％以上、あるいは９７重量％以上の組成で第１の層１３２に含まれることができる。添加剤としては、有機化合物（有機添加剤）が挙げられ、有機化合物は酸化防止剤（有機酸化防止剤）や滑剤であってもよい。

【0016】

多孔質ポリオレフィンを構成するポリオレフィンとしては、エチレンや、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセンなどのα―オレフィンを重合した単独重合体、またはこれらの共重合体を挙げることができる。第１の層１３２には、これらの単独重合体や共重合体の混合物が含まれていてもよい。有機添加剤はポリオレフィンの酸化を防止する機能を持つことができ、例えばフェノール類やリン酸エステル類などを有機添加剤として用いることができる。フェノール性水酸基のα位、および／またはβ位にかさ高い置換基を有するフェノール類を用いてもよい。

【0017】

代表的なポリオレフィンとして、ポリエチレン系重合体が挙げられる。ポリエチレン系重合体を用いる場合、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンのいずれを用いてもよい。あるいはエチレンとα―オレフィンの共重合体を用いてもよい。これらの重合体、あるいは共重合体は、重量平均分子量が１０万以上の高分子量体、あるいは１００万以上の超高分子量体でもよい。ポリエチレン系重合体を用いることで、より低温でシャットダウン機能を発現することができ、二次電池１００に対して高い安全性を付与することができる。

【0018】

第１の層１３２の厚さは、４μｍ以上４０μｍ以下、５μｍ以上３０μｍ以下、あるいは６μｍ以上１５μｍ以下とすることができる。

【0019】

第１の層１３２の目付は、強度、膜厚、重量、およびハンドリング性を考慮して適宜決定すればよい。例えば二次電池１００の重量エネルギー密度や体積エネルギー密度を高くすることができるように、４ｇ／ｍ^２以上２０ｇ／ｍ^２以下、４ｇ／ｍ^２以上１２ｇ／ｍ^２以下、あるいは５ｇ／ｍ^２以上１０ｇ／ｍ^２以下とすることができる。なお目付とは、単位面積当たりの重量である。

【0020】

第１の層１３２の透気度は、ガーレ値で３０ｓ／１００ｍＬ以上５００ｓ／１００ｍＬ以下、あるいは５０ｓ／１００ｍＬ以上３００ｓ／１００ｍＬ以下の範囲から選択することができる。これにより、充分なイオン透過性を得ることができる。

【0021】

第１の層１３２の空隙率は、電解液１４０の保持量を高めるとともに、より確実にシャットダウン機能が発現できるよう、２０体積％以上８０体積％以下、２０体積％以上７５体積％以下、２０体積％以上５５体積％以下、３０体積％以上５５体積％以下、あるいは４０体積％以上５５体積％以下の範囲から選択することができる。また、第１の層１３２の細孔の孔径（平均細孔径）は、充分なイオン透過性と高いシャットダウン機能を得ることができるよう、０．０１μｍ以上０．３μｍ以下、あるいは０．０１μｍ以上０．１４μｍ以下の範囲から選択することができる。

【0022】

＜１−２．特性＞
第１の層１３２は、落球試験における球の最低高さ（以下、最低高さｈ_ｍｉｎと記す）が５０ｃｍ以上１５０ｃｍ以下である。また、第１の層１３２は、エルメンドルフ引裂法によって測定される幅方向（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ。横方向とも呼ばれる。以下、ＴＤと記す。）の引裂強度Ｔ（以下、引裂強度Ｔと記す）が１．５ｍＮ／μｍ以上、１．７５ｍＮ／μｍ以上、あるいは２．０ｍＮ／μｍ以上であり、かつ、１０ｍＮ／μｍ以下、あるいは４．０ｍＮ／μｍ以下であり、直角形引裂法測定によって得られる機械方向（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ。流れ方向とも呼ばれる。以下、ＭＤと記す。）の荷重−引張伸び曲線において、荷重が最大荷重から２５％まで減衰するまでの引張伸び（以下、引張伸びＥと記す）が０．５ｍｍ以上、０．７５ｍｍ以上、あるいは１．０ｍｍ以上であり、かつ１０ｍｍ以下である。

【0023】

高分子材料を圧延、延伸すると、表面に配向性が高く、脆いスキン層が生成する。また、圧延、延伸時、ＴＤとＭＤにおいて配向に差が生じる。発明者らは、最低高さｈ_ｍｉｎ、引裂強度Ｔ、および引張伸びＥが上述した範囲にある第１の層１３２を含むセパレータ１３０は、スキン層の割合が低く、ＭＤとＴＤの配向の差が小さいことを見出した。そしてこの性質に起因し、セパレータ１３０は優れた滑り性と切断加工性を示し、その結果、二次電池を歩留まり良く、短いタクト時間で製造できることが分かった。さらに、このセパレータ１３０を用いることで、耐絶縁破壊特性に優れた二次電池１００を提供できることが分かった。このため、外部から衝撃を受けても内部短絡が発生しにくい、安全性と信頼性の高い二次電池１００を提供することが可能となる。以下、上記特性について説明する。

【0024】

本明細書、および請求項において落球試験とは、以下の要領で実施される評価試験である。直径１４．３ｍｍ、重さ１１．９ｇ、表面が鏡面である球を、第１の層１３２上に高さｈから自由落下させる。高さｈは、自由落下を開始する直前の球と第１の層１３２との距離である。球が第１の層１３２へ落ちた際、第１の層１３２に裂けが発生する高さｈの最低値が、最低高さｈ_ｍｉｎである。なお、最低高さが１５０ｃｍよりも大きくするためには、第１の層１３２の厚さを大きくするか、空隙率を低くする必要がある。しかしながら、厚さを大きくすると二次電池のエネルギー密度が下がり、空隙率を低くすると電池特性が低下する。このため、最低高さは１５０ｃｍ以下であることが好ましい。

【0025】

本明細書、および請求項において引張強度とは、日本工業規格（ＪＩＳ）によって規定される、「ＪＩＳ Ｋ ７１２８−２ プラスチック−フィルムおよびシートの引裂強さ試験方法−第２部：エルメンドルフ引裂法」に基づき測定される引裂力である。具体的に引裂力は、ＪＩＳ規格に基づいた長方形を有するセパレータ１３０を用い、振り子の空振り角度を６８．４°、測定時に引裂かれる方向をセパレータ１３０のＴＤに設定して測定される。セパレータ１３０を４枚から８枚重ねた状態で測定を実施し、得られた引裂荷重を測定枚数で除して、セパレータ１３０一枚当たりの引裂強度を算出し、これをセパレータ１３０の厚さで除することによって、セパレータ１３０の厚さ１μｍ当たりの引裂強度Ｔを算出する。

【0026】

すなわち、引裂強度Ｔは以下の式で算出される。
Ｔ＝（Ｆ／ｄ）
ここで、Ｆは測定で得られたセパレータ１３０の１枚当たりの引裂荷重（ｍＮ）、ｄはセパレータ１３０の厚さ（μｍ）であり、引裂強度Ｔの単位はｍＮ／μｍである。

【0027】

本明細書、および請求項において引張伸びＥとは、ＪＩＳによって規定される、「ＪＩＳ Ｋ ７１２８−３ プラスチック−フィルムおよびシートの引裂強さ試験方法−第３部：直角形引裂法」に基づく測定で得られる荷重−引張伸び曲線から、以下の要領で算出されるセパレータ１３０の伸び量である。ＪＩＳ規格に基づいた形状にセパレータ１３０を成形し、引き裂かれる方向がＴＤとなるよう、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎでセパレータ１３０を引き伸ばす。引張方向と引裂かれる方向は逆方向となるため、引張方向はＭＤ、引き裂かれる方向はＴＤとなる。すなわち、セパレータ１３０はＭＤに長い形状となる。この条件における測定から得られる荷重−引張伸び曲線の模式図を図２に示す。引張伸びＥとは、セパレータ１３０に印加される荷重が最大となった時点（最大荷重が与えられた時点）から、セパレータ１３０に印加される荷重が最大荷重の２５％まで減衰する時点までにセパレータ１３０が伸びた量（Ｅ_２−Ｅ_１）である。

【0028】

セパレータ１３０が上述した範囲の最低高さｈ_ｍｉｎや引裂強度Ｔ、引張伸びＥを有することにより、セパレータ１３０内においてスキン層の割合を減らすことができる。スキン層は物理的に脆い特性を有しているため、スキン層の割合を低減することでセパレータ１３０は裂けにくくなり、引裂強度Ｔが増大する。同時に、ＭＤとＴＤの配向の差（例えば結晶配向の差）を小さくすることができる。配向の差が大きいと、ＭＤとＴＤのいずれかに裂けやすくなり、外部からの衝撃をきっかけとし、裂けに弱い方向に裂けが発生する。このような裂けが発生すると正極１１０と負極１２０が接触して内部短絡が生じ、二次電池１００が破壊されるとともに発火の原因となる。しかしながら、上述した範囲の最低高さｈ_ｍｉｎや引裂強度Ｔ、引張伸びＥを有するセパレータ１３０は、少ないスキン層やＭＤとＴＤ間の良好な配向バランスに起因し、裂けに対して高い強度を有することができ、その結果、内部短絡が生じにくい、安全性と信頼性の高い二次電池１００を提供することができる。

【0029】

第１の層１３２を含むセパレータ１３０を用いて二次電池１００を作製する際、セパレータ１３０は所定サイズに切断される。切断の際に意図しない方向へ裂けが発生すると二次電池の歩留りが低下する。また、セパレータ１３０を用いて捲回型の二次電池を作製する場合、セパレータ１３０と電極（正極１１０や負極１２０）を円柱状の部材（以下、ピンと記す）に捲回し、その後ピンを抜き取る。この時、セパレータ１３０とピンとの摩擦が大きいとピンを容易に抜くことができず、セパレータ１３０や電極、あるいはピンが破壊され、その結果、製造工程に悪影響を及ぼし、二次電池の歩留まりが低下する。しかしながら上述したように、本実施形態のセパレータ１３０は、上述した範囲の最低高さｈ_ｍｉｎや引裂強度Ｔ、引張伸びＥを有し、このため、ＭＤとＴＤにおける配向のバランスに優れている。このため、意図した方向のみに選択的にセパレータ１３０を切断することができる。また、優れた配向バランスに起因し、他の部材との摩擦がＭＤとＴＤ間でほぼ同じとなる。例えば二次電池１００の作製時に用いるピンなどの他の部材との摩擦を低減することができ、これにより、製造歩留りの向上と製造タクト時間の低減を達成することができる。

【0030】

［２．電極］
上述したように、正極１１０は正極集電体１１２と正極活物質層１１４を含むことができる。同様に、負極１２０は負極集電体１２２と負極活物質層１２４を含むことができる（図１（Ａ）参照）。正極集電体１１２、負極集電体１２２はそれぞれ、正極活物質層１１４、負極活物質層１２４を保持し、電流を正極活物質層１１４、負極活物質層１２４へ供給する機能を有する。

【0031】

正極集電体１１２や負極集電体１２２には、例えば、ニッケル、ステンレス、銅、チタン、タンタル、亜鉛、鉄、コバルトなどの金属、あるいはステンレスなど、これらの金属を含む合金を用いることができる。正極集電体１１２や負極集電体１２２は、これらの金属を含む複数の膜が積層された構造を有していてもよい。

【0032】

正極活物質層１１４と負極活物質層１２４はそれぞれ、正極活物質、負極活物質を含む。正極活物質と負極活物質は、リチウムイオンなどのキャリアイオンの放出、吸収を担う物質である。

【0033】

正極活物質としては、例えば、キャリアイオンをドープ・脱ドープ可能な材料が挙げられる。具体的には、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケルなどの遷移金属を少なくとも１種類を含むリチウム複合酸化物が挙げられる。このような複合酸化物として、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウムなどのα−ＮａＦｅＯ_２型構造を有するリチウム複合酸化物、リチウムマンガンスピネルなどのスピネル型構造を有するリチウム複合酸化物が挙げられる。これらの複合酸化物は、平均放電電位が高い。

【0034】

リチウム複合酸化物は、他の金属元素を含んでいてもよく、例えばチタン、ジリコニウム、セリウム、イットリウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、銅、銀、マグネシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズなどから選択される元素を含むニッケル酸リチウム（複合ニッケル酸リチウム）が挙げられる。これらの金属は、複合ニッケル酸リチウム中の金属元素の０．１ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下となるようにすることができる。これにより、高容量での使用におけるサイクル特性に優れた二次電池１００を提供することができる。例えば、アルミニウム、あるいはマンガンを含み、ニッケルが８５ｍｏｌ％以上、あるいは９０ｍｏｌ％以上である複合ニッケル酸リチウムを正極活物質として用いることができる。

【0035】

正極活物質と同様、キャリアイオンをドープ・脱ドープ可能な材料を負極活物質として使用することができる。例えばリチウム金属またはリチウム合金などが挙げられる。あるいは、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛、コークス類、カーボンブラック、炭素繊維などの高分子化合物焼成体などの炭素質材料；正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープ・脱ドープを行う酸化物、硫化物などのカルコゲン化合物；アルカリ金属と合金化する、あるいは化合するアルミニウム、鉛、スズ、ビスマス、ケイ素などの元素；アルカリ金属を格子間に挿入可能な立方晶系の金属間化合物（ＡｌＳｂ、Ｍｇ_２Ｓｉ、ＮｉＳｉ_２）；リチウム窒素化合物（Ｌｉ_３-ｘＭ_ｘＮ（Ｍ：遷移金属））などを用いることができる。上記負極活物質のうち、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛を主成分とする炭素質材料は電位平坦性が高く、また平均放電電位が低いため、正極１１０と組み合わせた場合に大きなエネルギー密度を与える。例えば負極活物質として、炭素に対するシリコンの比率が５ｍｏｌ％以上あるいは１０ｍｏｌ％以上である黒鉛とシリコンの混合物を使用することができる。

【0036】

正極活物質層１１４や負極活物質層１２４はそれぞれ、上記の正極活物質、負極活物質以外に、導電助剤や結着剤などを含んでもよい。

【0037】

導電助剤としては、炭素質材料が挙げられる。具体的には、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維などの有機高分子化合物焼成体などが挙げられる。上記材料を複数混合して導電助剤として用いてもよい。

【0038】

結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレンの共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンの共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレンの共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレンの共重合体などのフッ化ビニリデンをモノマーの一つとして用いる共重合体、熱可塑性ポリイミドやポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂、アクリル樹脂、およびスチレン−ブタジエンゴムなどが挙げられる。なお、結着剤は増粘剤としての機能も有している。

【0039】

正極１１０は、例えば正極活物質、導電助剤、および結着剤の混合物を正極集電体１１２上に塗布することによって形成することができる。この場合、混合物を作成、あるいは塗布するために溶媒を用いてもよい。あるいは、正極活物質、導電助剤、および結着剤の混合物を加圧、成形し、これを正極１１０上に設置することで正極１１０を形成してもよい。負極１２０も同様の手法で形成することができる。

【0040】

［３．電解液］
電解液１４０は溶媒と電解質を含み、電解質のうち少なくとも一部は溶媒に溶解し、電離している。溶媒としては水や有機溶媒を用いることができる。二次電池１００を非水電解液二次電池として用いる場合には、有機溶媒が用いられる。有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、１，２−ジ（メトキシカルボニルオキシ）エタンなどのカーボネート類；１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、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エーテル類；ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル類；アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどのアミド類；３−メチル−２−オキサゾリドンなどのカルバメート類；スルホラン、ジメチルスルホキシド、１，３−プロパンサルトンなどの含硫黄化合物；および上記有機溶媒にフッ素が導入された含フッ素有機溶媒などが挙げられる。これらの有機溶媒の混合溶媒を用いてもよい。

【0041】

代表的な電解質としては、リチウム塩が挙げられる。例えば、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３、Ｌｉ_２Ｂ_１０Ｃｌ_１０、炭素数２から６のカルボン酸リチウム塩、ＬｉＡｌＣｌ_４などが挙げられる。上記リチウム塩は、１種類のみを用いてもよく、２種類以上を組み合わせてもよい。

【0042】

なお電解質とは、広義には電解質が溶解した溶液を指す場合があるが、本明細書と請求項では狭義を採用する。すなわち、電解質は固体であり、溶媒に溶解することによって電離し、得られる溶液にイオン伝導性を与えるものとして取り扱う。

【0043】

［４．二次電池の組立工程］
図１（Ａ）に示すように、負極１２０、セパレータ１３０、正極１１０を配置し、積層体を形成する。その後図示しない筐体へ積層体を設置し、筐体内を電解液で満たし、減圧しつつ筐体を密閉することにより、または筐体内を減圧しつつ共体内を電解液で満たしたのちに密閉することにより、二次電池１００を作製することができる。二次電池１００の形状は特に限定されず、薄板（ペーパー）型、円盤型、円筒型、直方体などの角柱型などであってもよい。

【0044】

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態で述べた第１の層１３２の作成方法について述べる。第１実施形態と同様の構成に関しては説明を割愛することがある。

【0045】

第１の層１３２の作成方法の一つは、（１）超高分子量ポリエチレンと、重量平均分子量１万以下の低分子量ポリオレフィンと、孔形成剤を混練してポリオレフィン組成物を得る工程、（２）ポリオレフィン組成物を圧延ロールにて圧延してシートを成形する工程（圧延工程）、（３）工程（２）で得られたシートから孔形成剤を除去する工程、（４）工程（３）で得られたシートを延伸してフィルム状に成型する工程を含む。

【0046】

工程（１）では、ポリオレフィン組成物の調整後、金網を用いてろ過し、ポリオレフィン組成物中に含まれる凝集物を除去してもよい。これにより、得られる第１の層１３２の均一性が向上し、引裂強度Ｔや引張伸びＥを上述した範囲に制御することができ、その結果、局所的な裂けが発生しにくい第１の層１３２やそれを含むセパレータ１３０を作成することができる。金網の孔のサイズは、凝集物の大きさ、およびろ過速度のバランスを考慮して決定すればよい。

【0047】

工程（１）で用いる孔形成剤は、有機物を含んでもよく、無機物を含んでもよい。有機物としては、可塑剤が挙げられる。可塑剤として、流動パラフィンなどの低分子量の炭化水素が例示される。

【0048】

無機物としては、中性、酸性、あるいはアルカリ性の溶剤に可溶な無機材料が挙げられ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、などが例示される。これら以外にも、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウムなどの無機化合物が挙げられる。

【0049】

孔形成剤の除去が行われる工程（３）では、洗浄液として、水、あるいは有機溶剤に、酸または塩基を添加した溶液などを用いることができる。洗浄液に界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤の添加量は０．１重量％以上１５重量％以下、あるいは０．１重量％以上１０重量％以下の範囲で任意に選択することができる。この範囲から添加量を選択することで、高い洗浄効率が確保できるとともに、界面活性剤の残存を防止することができる。洗浄温度は２５℃以上６０℃以下、３０℃以上５５℃以下、あるいは３５℃以上５０℃以下の温度範囲から選択すればよい。これにより、高い洗浄効率が得られ、かつ、洗浄液の蒸発を抑制することができる。

【0050】

工程（３）では、洗浄液を用いて孔形成剤を除去した後、さらに水洗を行なってもよい。水洗時の温度は、２５℃以上６０℃以下、３０℃以上５５℃以下、あるいは３５℃以上５０℃以下の温度範囲から選択することができる。

【0051】

工程（３）や（４）では、工程（２）で得られたシートを単層で用いてもよく、複数のシートを積層してもよい。シートを単層で用いることで、スキン層の割合をより容易に低減することができ、これにより、上述した最低高さｈ_ｍｉｎや引裂強度Ｔ、引張伸びＥを上述した範囲に制御することができる。

【0052】

（第３実施形態）
本実施形態では、セパレータ１３０が第１の層１３２とともに多孔質層１３４を有する態様を説明する。

【0053】

［１．構成］
第１実施形態で述べたように、多孔質層１３４は、第１の層１３２の片面、または両面に設けることができる（図１（Ｂ）参照）。第１の層１３２の片面に多孔質層１３４が積層される場合には、多孔質層１３４は、第１の層１３２の正極１１０側に設けてもよく、負極１２０側に設けてもよい。

【0054】

多孔質層１３４は電解液１４０に不溶であり、二次電池１００の使用範囲において電気化学的に安定な材料を含むことが好ましい。このような材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィン；ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレンの共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンの共重合体などの含フッ素ポリマー；芳香族ポリアミド（アラミド）；スチレン−ブタジエン共重合体およびその水素化物、メタクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、およびポリ酢酸ビニルなどのゴム類；ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルアミド、ポリエステルなどの融点やガラス転移温度が１８０℃以上の高分子；ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、セルロースエーテル、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸などの水溶性高分子などが挙げられる。

【0055】

芳香族ポリアミドとしては、例えば、ポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）、ポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）、ポリ（パラベンズアミド）、ポリ（メタベンズアミド）、ポリ（４，４’−ベンズアニリドテレフタルアミド）、ポリ（パラフェニレン−４，４’−ビフェニレンジカルボン酸アミド）、ポリ（メタフェニレン−４，４’−ビフェニレンジカルボン酸アミド）、ポリ（パラフェニレン−２，６−ナフタレンジカルボン酸アミド）、ポリ（メタフェニレン−２，６−ナフタレンジカルボン酸アミド）、ポリ（２−クロロパラフェニレンテレフタルアミド）、パラフェニレンテレフタルアミド／２，６−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体、メタフェニレンテレフタルアミド／２，６−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体などが挙げられる。

【0056】

多孔質層１３４はフィラーを含んでもよい。フィラーとしては、有機物または無機物からなるフィラーが挙げられるが、充填材と称される、無機物からなるフィラーが好適であり、シリカ、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、マイカ、ゼオライト、水酸化アルミニウム、ベーマイト等の無機酸化物からなるフィラーがより好ましく、シリカ、酸化マグネシウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、ベーマイトおよびアルミナからなる群から選択される少なくとも１種のフィラーがさらに好ましく、アルミナが特に好ましい。アルミナには、α−アルミナ、β−アルミナ、γ−アルミナ、θ−アルミナ等の多くの結晶形が存在するが、何れも好適に使用することができる。この中でも、熱的安定性および化学的安定性が特に高いため、α−アルミナが最も好ましい。多孔質層１３４には１種類のフィラーのみを用いてもよく、２種類以上のフィラーを組み合わせて用いてもよい。

【0057】

フィラーの形状に限定はなく、フィラーは球形、円柱形、楕円形、瓢箪形などの形状をとることができる。あるいは、これらの形状が混在するフィラーを用いてもよい。

【0058】

多孔質層１３４がフィラーを含む場合、フィラーの含有量は、多孔質層１３４の１体積％以上９９体積％以下、あるいは５体積％以上９５体積％以下とすることができる。フィラーの含有量を上記範囲とすることにより、フィラー同士の接触によって形成される空隙が多孔質層１３４の材料によって閉塞されることを抑制することができ、充分なイオン透過性を得ることができるとともに、目付を調整することができる。

【0059】

多孔質層１３４の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下、あるいは２μｍ以上１０μｍ以下の範囲で選択することができる。したがって、多孔質層１３４を第１の層１３２の両面に形成する場合、多孔質層１３４の合計膜厚は１．０μｍ以上３０μｍ以下、あるいは４μｍ以上２０μｍ以下の範囲から選択することができる。

【0060】

多孔質層１３４の合計膜厚を１．０μｍ以上にすることで、二次電池１００の破損などによる内部短絡をより効果的に抑制することができる。多孔質層１３４の合計膜厚を３０μｍ以下とすることで、キャリアイオンの透過抵抗の増大を防ぐことでき、キャリアイオンの透過抵抗の増大に起因する正極１１０の劣化や電池特性、サイクル特性の低下を抑制することができる。さらに、正極１１０および負極１２０間の距離の増大を回避することができ、二次電池１００の小型化に寄与することができる。

【0061】

多孔質層１３４の目付は、１ｇ／ｍ^２以上２０ｇ／ｍ^２以下、あるいは２ｇ／ｍ^２以上１０ｇ／ｍ^２以下の範囲から選択することができる。これにより、二次電池１００の重量エネルギー密度や体積エネルギー密度を高くすることができる。

【0062】

多孔質層１３４の空隙率は、２０体積％以上９０体積％以下、あるいは３０体積％以上８０体積％以下とすることができる。これにより、多孔質層１３４は充分なイオン透過性を有することができる。多孔質層１３４が有する細孔の平均細孔径は、０．０１μｍ以上１μｍ以下、あるいは０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲から選択することができ、これにより、二次電池１００に充分なイオン透過性を付与することができるとともに、シャットダウン機能を向上させることができる。

【0063】

上述した第１の層１３２と多孔質層１３４を含むセパレータ１３０の透気度は、ガーレ値で３０ｓ／１００ｍＬ以上１０００ｓ／１００ｍＬ以下、あるいは５０ｓ／１００ｍＬ以上８００ｓ／１００ｍＬ以下とすることができる。これにより、セパレータ１３０は十分な強度と高温での形状安定性を確保することができ、同時に充分なイオン透過性を有することができる。

【0064】

［２．形成方法］
フィラーを含む多孔質層１３４を形成する場合、上述した高分子や樹脂を溶媒中に溶解、あるいは分散させたのち、この混合液にフィラーを分散させて分散液（以下、塗工液と記す）を作成する。溶媒としては、水；メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｔ−ブチルアルコールなどのアルコール；アセトン、トルエン、キシレン、ヘキサン、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。１種類の溶媒のみを用いてもよく、２種類以上の溶媒を用いてもよい。

【0065】

混合液にフィラーを分散させて塗工液を作成する際、例えば、機械攪拌法、超音波分散法、高圧分散法、メディア分散法などを適用してもよい。また、混合液にフィラーを分散させたのち、湿式粉砕装置を用いてフィラーの湿式粉砕を行ってもよい。

【0066】

塗工液に対し、分散剤や可塑剤、界面活性剤、ｐＨ調整剤などの添加剤を加えてもよい。

【0067】

塗工液の調整後、第１の層１３２上に塗工液を塗布する。例えば、ディップコーティング法、スピンコーティング法、印刷法、スプレー法などを用いて塗工液を第１の層１３２に直接塗布した後、溶媒を留去することで多孔質層１３４を第１の層１３２上に形成することができる。塗工液を直接第１の層１３２上に形成せず、別の支持体上に形成した後に第１の層１３２上に転載してもよい。支持体としては、樹脂製のフィルム、金属製のベルトやドラムなどを用いることができる。

【0068】

溶媒の留去には、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥のいずれの方法を用いてもよい。溶媒を他の溶媒（例えば低沸点溶媒）に置換してから乾燥を行ってもよい。加熱する場合には、１０℃以上１２０℃以下、あるいは２０℃以上８０℃以下で行うことができる。これにより、第１の層１３２の細孔が収縮して透気度が低下することを回避することができる。

【0069】

多孔質層１３４の厚さは、塗工後の湿潤状態の塗工膜の厚さ、フィラーの含有量や高分子や樹脂の濃度などによって制御することができる。

【実施例】

【0070】

［１．セパレータの作成］
セパレータ１３０の作成例を以下に述べる。

【0071】

＜１−１．実施例１＞
超高分子量ポリエチレン粉末（ＧＵＲ２０２４、ティコナ社製）を６８重量％、重量平均分子量１０００のポリエチレンワックス（ＦＮＰ−０１１５、日本精鑞社製）３２重量％、この超高分子量ポリエチレンとポリエチレンワックスの合計を１００重量部として、酸化防止剤（Ｉｒｇ１０１０、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）０．４重量％、（Ｐ１６８、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）０．１重量％、ステアリン酸ナトリウム１．３重量％を加え、さらに全体積に対して３８体積％となるように平均孔径０．１μｍの炭酸カルシウム（丸尾カルシウム社製）を孔形成剤として加え、これらを粉末のままヘンシェルミキサーで混合した後、二軸混練機で溶融混練し、３００メッシュの金網を通してポリオレフィン樹脂組成物を得た。このポリオレフィン樹脂組成物を表面温度が１５０℃の３本の圧延ロールＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３を用い、Ｒ_１とＲ_２で１回目の圧延、Ｒ_２とＲ_３で２回目の圧延を行い、速度比を変えた巻取りロールで引張りながら段階的に冷却し（ドロー比（巻取りロール速度／圧延ロール速度）１．４倍）、膜厚６４μｍのシートを作成した。このシートを０．５重量％の非イオン系界面活性剤を含む塩酸（４ｍｏｌ／Ｌ）に浸漬させることで炭酸カルシウムを除去し、続いて１００℃で６．２倍に延伸し、第１の層１３２を得た。

【0072】

＜１−２．実施例２＞
超高分子量ポリエチレン粉末を７０重量％用いた点、ポリエチレンワックスを３０重量％用いた点、炭酸カルシウムを３６体積％で用いた点、二軸混練機で溶融混練した組成物を２００メッシュの金網を通してポリオレフィン樹脂組成物とした点、圧延ロールＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３に代わって１５０℃の一対のロールを用いてポリオレフィン樹脂組成物を圧延した点、１０５℃で延伸した点を除き、実施例１と同様の手法によりセパレータ１３０を得た。シートの膜厚は６７μｍであった。

【0073】

＜１−３．比較例１＞
超高分子量ポリエチレン粉末（ＧＵＲ４０３２、ティコナ社製）を７０重量％、重量平均分子量１０００のポリエチレンワックス（ＦＮＰ−０１１５、日本精鑞社製）３０重量％、この超高分子量ポリエチレンとポリエチレンワックスの合計を１００重量部として、酸化防止剤（Ｉｒｇ１０１０、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）０．４重量％、（Ｐ１６８、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）０．１重量％、ステアリン酸ナトリウム１．３重量％を加え、さらに全体積に対して３６体積％となるように平均孔径０．１μｍの炭酸カルシウム（丸尾カルシウム社製）を孔形成剤として加え、これらを粉末のままヘンシェルミキサーで混合した後、二軸混練機で溶融混練し、２００メッシュの金網を通してポリオレフィン樹脂組成物を得た。このポリオレフィン樹脂組成物を表面温度が１５０℃一対のロールにて圧延し、速度比を変えたロールで引張りながら段階的に冷却し（ドロー比（巻取りロール速度／圧延ロール速度）１．４倍）、膜厚２９μｍの単層シートを作成した。次に、同様にして、膜厚３４μmの単層シートを作成した。得られた単層シート同士を、表面温度が１５０℃の一対のロールで圧着し、速度比を変えたロールで引張りながら段階的に冷却し（ドロー比（巻取りロール速度／圧延ロール速度）１．４倍）、膜厚約５１μｍの積層シートを作成した。このシートを０．５重量％の非イオン系界面活性剤を含む塩酸（４ｍｏｌ／Ｌ）に浸漬させることで炭酸カルシウムを除去し、続いて１０５℃で６．２倍に延伸して第１の層を得た。
てだい

【0074】

［２．二次電池の作製］
実施例１と２、および比較例１のセパレータを含む二次電池の作製方法を以下に記す。

【0075】

＜２−１．正極＞
ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．３Ｃｏ_０．２Ｏ_２／導電材／ＰＶＤＦ（重量比９２／５／３）の積層をアルミニウム箔に塗布することにより製造された市販の正極を加工した。ここで、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．３Ｃｏ_０．２Ｏ_２は活物質層である。具体的には、正極活物質層の大きさが４５ｍｍ×３０ｍｍであり、かつその外周に幅１３ｍｍで正極活物質層が形成されていない部分が残るように、アルミニウム箔を切り取り、以下に述べる組立工程において正極として用いた。正極活物質層の厚さは５８μｍ、密度は２．５０ｇ／ｃｍ^３、正極容量は１７４ｍＡｈ／ｇであった。

【0076】

＜２−２．負極＞
黒鉛／スチレン−１，３−ブタジエン共重合体／カルボキシメチルセルロースナトリウム（重量比９８／１／１）を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極を加工した。ここで、黒鉛が負極活物質層として機能する。具体的には、負極活物質層の大きさが５０ｍｍ×３５ｍｍであり、かつその外周に幅１３ｍｍで負極活物質層が形成されていない部分が残るように、銅箔を切り取り、以下に述べる組立工程において負極として用いた。負極活物質層の厚さは４９μｍ、の密度は１．４０ｇ／ｃｍ^３、負極容量は３７２ｍＡｈ／ｇであった。

【0077】

＜２−３．組立＞
ラミネートパウチ内で、正極、セパレータ、および負極をこの順で積層し、積層体を得た。この時、正極活物質層の上面の全てが負極活物質層の主面と重なるように、正極および負極を配置した。

【0078】

続いて、アルミニウム層とヒートシール層が積層で形成された袋状の筐体内に積層体を配置し、さらにこの筐体に電解液を０．２５ｍＬ加えた。電解液として、濃度１．０ｍоｌ／ＬのＬｉＰＦ_６をエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの体積比が５０：２０：３０の混合溶媒に溶解させた混合溶液を用いた。そして、筐体内を減圧しつつ、筐体をヒートシールすることにより、二次電池を作製した。二次電池の設計容量は２０．５ｍＡｈとした。

【0079】

［３．評価］
実施例１と２、および比較例１のセパレータの各種物性、およびこれらのセパレータを含む二次電池の特性の評価方法を以下に述べる。

【0080】

＜３−１．膜厚＞
膜厚Ｄは、株式会社ミツトヨ製の高精度デジタル測長機を用いて測定した。

【0081】

＜３−２．空隙率＞
第１の層１３２を一辺の長さ１０ｃｍの正方形に切り取り、重量Ｗ（ｇ）を測定した。以下の式に従い、膜厚Ｄ（μｍ）と重量Ｗ（ｇ）から空隙率（体積％）を算出した。
空隙率（体積％）＝（１−（Ｗ／比重）／（１０×１０×Ｄ／１００００））×１００
ここで、比重は超高分子量ポリエチレン粉末の比重である。

【0082】

＜３−３．落球試験＞
図３（Ａ）から図３（Ｃ）に落球試験で用いる治具を示す。図３（Ａ）は、セパレータ１３０が載置される枠２００の上面図であり、図３（Ｂ）と図３（Ｃ）はそれぞれ、枠２００上にセパレータ１３０とＳＵＳプレート２０４を設置した状態の上面図と側面図である。枠２００は４７ｍｍ×３５ｍｍの穴２０２を有し、８５ｍｍ×６５ｍｍの矩形状である。枠２００の上に８５ｍｍ×６５ｍｍのサイズに切り取られたセパレータ１３０を載置した（図３（Ｃ））。このとき、セパレータ１３０のＭＤが穴２０２の長辺と平行になるようにセパレータ１３０を載置した。次に、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）に示すように、枠２００と同形状のＳＵＳプレート２０４をセパレータ１３０の上に載置し、各辺の中央付近において、枠２００とＳＵＳプレート２０４とをクランプ（ノンツイストクランプ）２０６で固定した。図３（Ｃ）に示すように、セパレータ１３０が枠２００とＳＵＳプレート２０４とで挟持される。

【0083】

この状態で、穴の上方から直径１４．３ｍｍ、重さ１１．９ｇ、表面粗さＲａが０．０１６μｍの鏡面の表面を有する球を自由落下させ、セパレータ１３０の破壊（破れ）の有無を確認した。この操作は複数回行い、落球試験ごとに新たなセパレータ１３０を用いて試験を行った。球の表面粗さ（Ｒａ）は、非接触表面計測システム(菱化システム社製、ＶｅｒｔＳｃａｎ(登録商標) ２．０ Ｒ５５００ＧＭＬ)を用い、以下の測定条件にて測定した。
対物レンズ：５倍(マイケルソン型)、中間レンズ：１倍、波長フィルター：５３０ｎｍ、ＣＣＤカメラ：１/３インチ、測定モード：Ｗａｖｅ、データの補正：半径 ７．１５ｍｍの球面近似。

【0084】

１回目の落球試験において自由落下させる球の高さ、すなわち、球を自由落下させる直前のセパレータ１３０と球の距離をｈ１とした。１回目の落球試験の結果、セパレータ１３０に破壊が確認された場合、２回目の落球試験における球の高さｈ２を（ｈ１−５ｃｍ）とし、セパレータ１３０に破壊が確認されなかった場合、２回目の落球試験における球の高さｈ２を（ｈ１＋５ｃｍ）とした。このようにして、球の高さを変えながら落球試験を繰り返した。すなわち、ｋ回目（ｋは１以上の整数）の落球試験においてセパレータ１３０と球の距離ｈｋで評価した結果、セパレータ１３０に破壊が確認された場合、（ｋ＋１）回目の落球試験における球の高さｈｋ＋１を（ｈｋ−５ｃｍ）とし、セパレータ１３０に破壊が確認されなかった場合、（ｋ＋１）回目の落球試験における球の高さｈｋ＋１を（ｈｋ＋５ｃｍ）とした。破壊が確認された落球試験の回数、および、破壊が確認されなかった落球試験の回数のいずれもが５回以上になるまで落球試験を繰り返し、破壊が確認された落球試験の中で最低の球の高さを最低高さとした。

【0085】

＜３−４．引裂強度Ｔ＞
以下に述べるように、エルメンドルフ引裂法を用いて引裂強度Ｔを測定した。実施例１と２、比較例１で作成したセパレータをＴＤに切り出し、ＪＩＳ規格に基づいた長方形に加工し、振り子の空振り角度を６８．４°、測定時に引裂かれる方向をセパレータ１３０のＴＤに設定し、デジタルエルメンドルフ引裂試験機（(株)東洋精機製作所製、ＳＡ−ＷＰ型）を用いて測定を行った。各測定は、セパレータ１３０を４枚から８枚重ねた状態で行い、測定回数は５とした。得られた測定結果を第１実施形態で述べたように処理し、セパレータ１３０の厚さ１μｍ当たりの引裂強度Ｔを算出した。

【0086】

＜３−５．引張伸びＥ＞
以下に述べるように、直角形法を用いて直角形法を測定した。実施例１と２、比較例１で作成したセパレータをＭＤに切り出し、ＪＩＳ規格ＪＩＳ Ｋ ７１２８−３に基づいた形状にセパレータ１３０を成形し、引き裂かれる方向がＴＤとなるよう、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎでセパレータ１３０を引き伸ばした。万能材料試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ社製、５５８２型）を用い、各セパレータ１３０に対して５回の計測を行い、測定結果から荷重−引張伸び曲線を得た。得られた荷重−引張伸び曲線を用い、第１実施形態で述べた手法により引張伸びＥを算出した。

【0087】

＜３−６．切断加工性＞
図４（Ａ）、図４（Ｂ）に切断加工性の評価方法を示す。図４（Ａ）に示すように、ＭＤ１０ｃｍ、ＴＤ５ｃｍに切断したセパレータ１３０の長辺の一辺をテープ２１０で固定した。そして、図４（Ｂ）に示すように、カッターナイフ２１２を水平方向に対して８０°の角度で保持した状態で約８ｃｍ／ｓの速度でＴＤに平行に動かし、セパレータ１３０を３ｃｍ切断した（図中、点線矢印参照）。こののち切断状態を確認した。切断箇所において意図しない方向（ＭＤ）への裂けが確認されたものを−、切断箇所において意図しない方向（ＭＤ）への裂けが確認されなかったものを＋として評価を行った。カッターナイフ２１２はＮＴカッター製の品番Ａ３００を、カッター台はコクヨ製の品番マ−４４Ｎを用いた。刃は試験ごとに交換し、替刃としてＮＴカッター製の品番ＢＡ−１６０を使用した。

【0088】

＜３−７．ピン引き抜き試験＞
セパレータ１３０をＴＤ６２ｍｍ×ＭＤ３０ｃｍの短冊状に切断し、ＭＤの一方の端部に３００ｇの重りを付けた状態で、他方の端部をステンレス定規（シンワ株式会社製 品番１３１３１）に５回巻きつけた。ステンレス定規は長手方向の一端に曲げつまみを有しており、セパレータのＴＤとステンレス定規の長手方向とが平行となるようにセパレータ１３０を巻いた。その後、ステンレス定規を約８ｃｍ／ｓの速度で曲げつまみが形成されている側に引き抜き、抜けやすさの感度（抜け感度）を評価した。具体的には、抵抗を感じることなくスムーズに引き抜けた場合を＋、わずかな抵抗を感じた場合を±、抵抗があり、引き抜きにくい感覚があった場合を−とした。

【0089】

ステンレス定規の引き抜く前と引き抜いた後における、５回巻きつけた部分のセパレータ１３０のＴＤの幅をノギスで測定し、その変化量（ｍｍ）を計算した。この変化量は、ステンレス定規とセパレータ１３０との摩擦によって、セパレータの巻き始めの部分がステンレス定規の引き抜き方向に動き、セパレータが螺旋状に変形したときの引き抜き方向への伸び量である。

【0090】

＜３−８．ピン抜け抵抗＞
図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、セパレータ１３０の表面と他の部材との摩擦の大きさを示す、ピン抜け抵抗を測定するためのそり部材２２０を示す図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）はそれぞれ、そり部材の底面図、側面図である。図５（Ａ）に示すように、そり部材２２０は、先端が曲率３ｍｍの２つの突条２２２を底面に有している。突条２２２は、２８ｍｍの間隔を空けて互いに平行になるように配置されている。

【0091】

図６に示すように、セパレータ１３０をＴＤ６ｃｍ、ＭＤ５ｃｍに切断し、セパレータ１３０のＴＤと突条２２２の方向とが一致するように、セパレータ１３０を突条２２２にテープで貼り付けた。セパレータ１３０が多孔質層を有している場合には、多孔質層がそり部材２２０に接するように配置した。

【0092】

次に、セパレータ１３０が下面に貼り付けられたそり部材２２０をフッ素樹脂で加工された板（シルバーストーン（登録商標）加工された板）２２４に載せた。そり部材２２０の上に、重り２２６を設置した。重り２２６とそり部材２２０との合計重量は１８００ｇであった。図６に示すように、セパレータ１３０は、そり部材２２０と板２２４との間に配置した。シルバーストーン加工は、高速度工具鋼ＳＫＨ５１の板に株式会社白水産業で実施した。シルバーストーン加工の厚みは２０から３０μm、ハンディーサーフで測定された表面粗さＲａは０．８μｍであった。

【0093】

そり部材２２０に糸（スーパーキャスト ＰＥ 投 ２号(ＳＵＮＬＩＮＥ製)）を取り付け、滑車２２８を介し、オートグラフ(株式会社島津製作所 品番ＡＧ−Ｉ)を用いて２０ｍｍ／ｍｉｎの速度でそり部材２２０を引っ張り、その張力を測定した。この張力は、板２２４とセパレータ１３０間の摩擦を示している。測定開始地点から１０ｍｍ進んだ地点の張力Ｆ（Ｎ）を用い、以下の式に従ってピン抜け抵抗を算出した。
ピン抜け抵抗＝Ｆ×１０００／（９．８０６６５／１８００）

【0094】

＜３−９．耐電圧不良数判定試験＞

耐絶縁破壊特性は、菊水電子工業株式会社製の耐電圧試験機ＴＯＳ−９２０１を用い、実施例および比較例にて得られたセパレータに対し、以下に述べる耐電圧試験を行い、ここで得られる耐電圧不良数に基づいて評価した。
（ｉ）上部円柱電極φ２５ｍｍ、下部円柱電極φ７５ｍｍの間に、１３ｃｍ×１３ｃｍのサイズに切断したセパレータを挟んだ。
（ｉｉ）上記電極間に、昇電圧速度４０Ｖ／ｓにて８００Ｖまで電圧を印加した後、その電圧（８００Ｖ）を６０秒間維持した。
（ｉｉｉ）同一のセパレータにおける１０ヵ所において、（ｉ）、（ｉｉ）に記載の方法と同様の方法で、電圧を印加した。
（ｉｖ）（ｉｉｉ）に記載の耐電圧試験の後のセパレータを、光源付き薄型トレース台の上に置き、背面から光を当てながら、デジタルスチルカメラを用いて、セパレータ上方２０から３０ｃｍの高さから、１０点の測定点が全て画面に含まれるように、静止画画像サイズ４：３モード：5M（2,592×1,944）で写真撮影した。デジタルスチルカメラはCyber-shot DSC-W730 （SONY社製、約1610万画素）、薄型トレース台は、トレイビュアー A4-100（株式会社トライテック製）を用いた。
（ｖ）（ｉｖ）にて撮影された写真のデータをアメリカ国立衛生研究所（ＮＩＨ：Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｅｓ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）が発行する画像解析のフリーソフトＩＭＡＧＥＪを用いて解析することによって耐電圧不良数判定を行い、欠損箇所の個数（欠損数）を算出した。欠損箇所の個数が１０か所未満の場合を＋、欠箇所の個数が１０か所以上３０か所未満の場合を±、欠損箇所の個数が３０か所以上の場合を−とした。なお、欠損は上記（ｉｉ）の測定１回に付き複数個所発生する場合がある。

【0095】

［４．セパレータ、および二次電池の特性］
実施例１と２、比較例１で得られたセパレータの特性、およびこれを含む二次電池の特性を表１に示す。

【0096】

【表1】

【0097】

表１に示すように、実施例１と２のセパレータ１３０は、落球試験の最低高さｈ_ｍｉｎが５０ｃｍ以上１５０ｃｍ以下であることが確認された。これに対し比較例１のセパレータ１３０の最低高さは３５ｃｍと低い値に留まっている。実施例１や２のセパレータは、引裂強度Ｔが１．５ｍＮ／μｍ以上であり、かつ、引張伸びＥも０．５ｍｍ以上であるのに対し、比較例１のセパレータ１３０は、引裂強度Ｔと引張伸びＥという二つの特性の両方を同時に満足していない。

【0098】

最低高さｈ_ｍｉｎが５０ｃｍ以上１５０ｃｍ以下、引裂強度Ｔが１．５ｍＮ／μｍ以上、引裂強度Ｔが１．５ｍＮ／μｍ以上という特性を同時に満たす実施例１や２のセパレータ１３０は、切断加工性に優れ、表面の滑り性が高い。このため、他の部材との摩擦が小さく、これに起因してピン抜け抵抗が低く、ピンの抜け感度が良好であり、ピンの引き抜き前後の変化量が小さい。ピン抜け抵抗はセパレータ１３０の摩擦力と相関しており、捲回型の二次電池を組み立てる際のピンの抜けやすさを示す。このため、ピン抜け抵抗や小さくすることでピンに対する滑り性が向上し、これは二次電池の製造タクト時間の減少に寄与する。これに対し、上記特性を同時に満足しない比較例１のセパレータは、特にピン抜け抵抗が大きく、ピンの引き抜き前後の変化量が大きい。これは他の部材との摩擦が大きいことを示しており、歩留まりの低下の一因となる。

【0099】

表１から、実施例１や２のセパレータ１３０は、耐電圧試験における欠損数が少なく、耐絶縁破壊特性も優れていることが分かる。したがって、本発明の実施形態の一つである第１の層１３２を含むセパレータ１３０を用いることで、高い安全性と信頼性を有する二次電池を歩留まり良く、低コストで提供することが可能となる。

【0100】

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0101】

また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。

【符号の説明】

【0102】

１００：二次電池、１１０：正極、１１２：正極集電体、１１４：正極活物質層、１２０：負極、１２２：負極集電体、１２４：負極活物質層、１３０：セパレータ、１３２：第１の層、１３４：多孔質層、１４０：電解液、２００：枠、２０２：穴、２０４：ＳＵＳプレート、２０６：クランプ、２１０：テープ、２１２：カッターナイフ、２２０：そり部材、２２２：突条、２２４：板、２２８：滑車、２３０：導通試験測定装置、２３２：ＳＵＳ板、２３４：釘、２３６：抵抗測定器、２３８：負極シート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】