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JP6762764B2 - Ion conductive membrane - Google Patents

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JP6762764B2
JP6762764B2 JP2016107330A JP2016107330A JP6762764B2 JP 6762764 B2 JP6762764 B2 JP 6762764B2 JP 2016107330 A JP2016107330 A JP 2016107330A JP 2016107330 A JP2016107330 A JP 2016107330A JP 6762764 B2 JP6762764 B2 JP 6762764B2
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Description

本発明は、イオン伝導性膜に関する。より詳しくは、特に亜鉛負極を含む蓄電池(二次電池)等の電池構成部材として好適に適用できるイオン伝導性膜、該イオン伝導性膜を用いて構成される電池構成部材、該電池構成部材を用いて構成される電池に関する。 The present invention relates to an ionic conductive membrane. More specifically, an ion conductive film that can be suitably applied as a battery component of a storage battery (secondary battery) containing a zinc negative electrode, a battery component formed by using the ion conductive film, and the battery component. Concers about batteries configured in use.

溶液中でイオンを選択的に透過できるイオン伝導性膜は、種々の産業分野において広く用いられている。例えば、携帯機器やノートパソコン等の電子機器の分野はもちろん、自動車や航空機等の分野も含め、様々な分野で蓄電池の使用が広がっている。これら蓄電池に用いられる材料としては、蓄電池の正極と負極との間に配置されるセパレータや電解質、電極用保護膜が挙げられ、例えば、このセパレータや電解質、電極用保護膜としてイオン伝導性膜を使用することができる。 Ion conductive membranes that can selectively permeate ions in solution are widely used in various industrial fields. For example, the use of storage batteries is expanding in various fields, including not only the fields of electronic devices such as mobile devices and laptop computers, but also the fields of automobiles and aircraft. Examples of the material used for these storage batteries include a separator, an electrolyte, and a protective film for an electrode arranged between the positive electrode and the negative electrode of the storage battery. For example, an ion conductive film is used as the separator, the electrolyte, and the protective film for the electrode. Can be used.

従来のイオン伝導性膜としては、電池のセパレータとして用いられる多孔性膜等が開示されている(例えば、特許文献1〜3参照)。また、水酸化物イオン伝導性の無機固体電解質体からなるセパレータが開示されている(例えば、特許文献4参照)。更に、アニオン伝導性を有する材料であって、該アニオン伝導性材料は、ポリマーと、周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物とを含むアニオン伝導性材料が開示されている(例えば、特許文献5参照)。 As the conventional ion conductive membrane, a porous membrane used as a battery separator and the like are disclosed (see, for example, Patent Documents 1 to 3). Further, a separator made of a hydroxide ion conductive inorganic solid electrolyte is disclosed (see, for example, Patent Document 4). Further, a material having anionic conductivity, wherein the anionic conductive material contains an anionic conductivity containing a polymer and a compound containing at least one element selected from Groups 1 to 17 of the periodic table. The material is disclosed (see, for example, Patent Document 5).

特開2002−201298号公報JP-A-2002-201298 特開2001−135295号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-135295 特開2001−2815号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-2815 国際公開第2013/118561号International Publication No. 2013/118561 特開2015−15229号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-15229

電池の負極活物質に亜鉛を用いると、充電時に亜鉛表面で形成されるデンドライトによって正極と負極とが短絡し、電池が頓死する。上記特許文献1〜3に記載の多孔性膜等は、貫通孔があるため、電池のセパレータとして用いた場合に、セパレータによりデンドライトの成長を抑制して電池を長寿命化するうえで工夫の余地があった。また、特許文献4には、水酸化物イオン伝導性の無機固体電解質体からなるセパレータが開示されている。上記無機固体電解質は、柔軟性が無く、形態の自由度が低いものであった。また、デンドライトの成長をより充分に抑制して電池を長寿命化するうえでやはり工夫の余地があった。 When zinc is used as the negative electrode active material of the battery, the dendrite formed on the zinc surface during charging short-circuits the positive electrode and the negative electrode, and the battery is killed. Since the porous membranes and the like described in Patent Documents 1 to 3 have through holes, when used as a battery separator, there is room for ingenuity in suppressing the growth of dendrites by the separator and extending the life of the battery. was there. Further, Patent Document 4 discloses a separator made of a hydroxide ion conductive inorganic solid electrolyte. The inorganic solid electrolyte has no flexibility and has a low degree of freedom in morphology. In addition, there was still room for ingenuity in suppressing the growth of dendrites more sufficiently and extending the life of the battery.

本発明者らは、電池反応に関与するイオンを充分に透過して電池性能を阻害せず、デンドライトの形成・成長を完全に抑制することを目的としてアニオン伝導性膜等のイオン伝導性膜を開発し、亜鉛負極を含む蓄電池等の電池の実用化を目指してきた。しかしながら、これまで提案してきたイオン伝導性膜(例えば、特許文献5に記載のアニオン伝導性材料等)においても、デンドライトの成長をより充分に抑制するうえで工夫の余地があった。 The present inventors have used an ion conductive membrane such as an anion conductive membrane for the purpose of sufficiently permeating ions involved in the battery reaction, not impairing the battery performance, and completely suppressing the formation and growth of dendrites. It has been developed and aimed at the practical application of batteries such as storage batteries containing a zinc negative electrode. However, even in the ion conductive membranes (for example, the anionic conductive material described in Patent Document 5) that have been proposed so far, there is room for ingenuity in suppressing the growth of dendrites more sufficiently.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、電池構成部材として用いた場合に電池性能を阻害せず、デンドライトの成長をより充分に抑制して電池を長寿命化できるイオン伝導性膜を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned current situation, and is an ion conductive film capable of extending the life of a battery by more sufficiently suppressing the growth of dendrites without impairing the battery performance when used as a battery component. The purpose is to provide.

本発明者らは、亜鉛負極を含む蓄電池等の電池において、デンドライトの成長をより効果的に抑制して電池を長寿命化することを目指し、セパレータ、電解質、電極等の電池構成部材に使用されるイオン伝導性膜について種々検討した。そして、本発明者らは、電池構成部材がデンドライトの成長をより効果的に抑制するためには、膜の厚みに対しての透気度値、突刺強度、密度が所定の関係を満たすことで、電池性能を阻害せず、緻密で強固な膜として、電池構成部材として使用した場合に亜鉛デンドライト等のデンドライトの成長をより効果的に抑制できる膜が得られることを見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到した。また、このようなイオン伝導性膜は、デンドライトの課題が無い電池(例えば、空気亜鉛電池やアルカリマンガン電池等の一次電池)においても、セパレータ、電解質、電極用保護膜等に使用されることで、電極に含まれる添加剤であって対極と反応して自己放電を誘発するものが対極へ移動することを防止して自己放電を抑制することができる。本発明者らは、これらの利点を見出し、本発明に到達したものである。 The present inventors aim to more effectively suppress the growth of dendrites and prolong the life of batteries such as storage batteries containing a zinc negative electrode, and are used for battery components such as separators, electrolytes and electrodes. Various ionic conductive membranes were examined. Then, in order for the battery component to more effectively suppress the growth of dendrites, the present inventors make sure that the air permeability value, the puncture strength, and the density with respect to the thickness of the film satisfy a predetermined relationship. We have found that a film that can more effectively suppress the growth of dendrites such as zinc dendrites when used as a battery component can be obtained as a dense and strong film that does not impair battery performance. I came up with the idea that it could be solved. Further, such an ionic conductive film can be used as a separator, an electrolyte, a protective film for electrodes, etc. even in a battery having no problem of dendrite (for example, a primary battery such as a zinc-air battery or an alkali manganese battery). , The additive contained in the electrode that reacts with the counter electrode and induces self-discharge can be prevented from moving to the counter electrode, and the self-discharge can be suppressed. The present inventors have found these advantages and arrived at the present invention.

すなわち本発明は、下記式(1): That is, the present invention has the following formula (1):

Figure 0006762764
Figure 0006762764

(式中、Tは、透気度値(s)を表す。Fは、突刺強度(N)を表す。ρは、密度(g/cm)を表す。Lは、平均膜厚(μm)を表す。)で表されるX値が200以上であるイオン伝導性膜である。
本発明はまた、本発明のイオン伝導性膜を含んで構成される電池構成部材である。
本発明は更に、本発明の電池構成部材を用いて構成される電池である。
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
(In the formula, T represents the air permeability value (s), F represents the puncture strength (N), ρ represents the density (g / cm 3 ), and L represents the average film thickness (μm). It is an ion conductive film having an X value of 200 or more represented by).
The present invention is also a battery component composed of the ionic conductive membrane of the present invention.
The present invention is further a battery configured using the battery components of the present invention.
The present invention will be described in detail below.
It should be noted that a combination of two or more of the individual preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.

<イオン伝導性膜>
本発明のイオン伝導性膜は、上記式(1)で表されるX値が200以上であることを特徴とする。上記式においてTで表される透気度値は、気体の通過しやすさを表す指標であり、値が大きいほど気体を通しにくい。デンドライトの成長抑制のためには、気体が容易に通過できるような貫通孔がないことが最も重要な要素である。また、膜の強度や膜厚もデンドライトの成長抑制に関係する要素である。上記式(1)は、これらデンドライトの成長抑制に関係する膜の透気度値、膜の強度に関係する突刺強度及び密度、並びに、膜厚の関係式であり、この中で最も重要な要素である透気度値の値を2乗することで重みづけをしている。
上記X値は、デンドライトの成長をより充分に抑制する観点から、220以上であることがより好ましく、300以上であることが更に好ましく、500以上であることが一層好ましく、1000以上であることがより一層好ましく、2500以上であることが更に一層好ましく、5000以上であることが特に好ましく、7000以上であることが最も好ましい。また、上記X値は、例えば230000以下であることが好ましく、220000以下であることがより好ましく、200000以下であることが更に好ましいが、電池反応に関与するイオンを透過する限り特に限定されず、同種の膜材料を用いた場合に本発明の効果をより発揮できる点で、特に好ましいのはその上限値が無限大であると言える。
<Ion conductive membrane>
The ion conductive membrane of the present invention is characterized in that the X value represented by the above formula (1) is 200 or more. The air permeability value represented by T in the above formula is an index showing the ease of passage of gas, and the larger the value, the more difficult it is for gas to pass through. In order to suppress the growth of dendrites, it is the most important factor that there are no through holes through which gas can easily pass. The strength and film thickness of the film are also factors related to the suppression of dendrite growth. The above formula (1) is a relational expression of the air permeability value of the film related to the growth inhibition of these dendrites, the puncture strength and density related to the strength of the film, and the film thickness, and is the most important element among them. It is weighted by squared the value of the air permeability value.
From the viewpoint of more sufficiently suppressing the growth of dendrites, the X value is more preferably 220 or more, further preferably 300 or more, further preferably 500 or more, and preferably 1000 or more. Even more preferably, it is even more preferably 2500 or more, particularly preferably 5000 or more, and most preferably 7000 or more. The X value is, for example, preferably 230000 or less, more preferably 220,000 or less, still more preferably 200,000 or less, but is not particularly limited as long as it allows ions involved in the battery reaction to pass through. It can be said that the upper limit value is infinite, which is particularly preferable in that the effect of the present invention can be more exerted when the same type of film material is used.

本発明のイオン伝導性膜は、平均膜厚Lが5μm以上であることが好ましく、30μm以上であることがより好ましく、50μm以上であることが更に好ましく、80μm以上であることが特に好ましい。これにより、トータルで性能が変わり、結果的に上記X値がより大きなものとなり、デンドライトの成長を抑制する効果がより高くなり、電池寿命をより長くすることができる。
上記平均膜厚Lの上限値は特に限定されず、イオン伝導性膜の用途に応じて適宜設定することができるが、薄膜とすることでより緻密な膜を構成する観点、及び、薄膜としてその分活物質量を多くし、電池容量を確保することができる観点からは、例えば該平均膜厚Lは10000μm以下であることが好ましく、1000μm以下であることがより好ましく、500μm以下であることが更に好ましく、120μm以下であることが特に好ましい。
上記平均膜厚Lは、本発明のイオン伝導性膜が複数の層が積層された構造を有する場合は、複数の層の合計の平均厚みである。
なお、上記平均膜厚Lは、後述する実施例の方法により測定されるものである。
The ion conductive membrane of the present invention preferably has an average film thickness L of 5 μm or more, more preferably 30 μm or more, further preferably 50 μm or more, and particularly preferably 80 μm or more. As a result, the performance changes in total, and as a result, the X value becomes larger, the effect of suppressing the growth of dendrites becomes higher, and the battery life can be extended.
The upper limit of the average film thickness L is not particularly limited and can be appropriately set according to the application of the ionic conductive film. However, from the viewpoint of forming a denser film by forming a thin film, and as a thin film, From the viewpoint of increasing the amount of the active material and securing the battery capacity, for example, the average film thickness L is preferably 10,000 μm or less, more preferably 1000 μm or less, and more preferably 500 μm or less. It is more preferably 120 μm or less, and particularly preferably 120 μm or less.
The average film thickness L is the total average thickness of the plurality of layers when the ion conductive film of the present invention has a structure in which a plurality of layers are laminated.
The average film thickness L is measured by the method of Examples described later.

本発明のイオン伝導性膜は、透気度値Tが600s以上であることが好ましく、800s以上であることがより好ましく、1100s以上であることが更に好ましく、4000s以上であることが一層好ましく、5500s以上であることがより一層好ましく、8000s以上であることが特に好ましい。
上記透気度値Tの上限値は、電池反応に関与するイオンを透過する限り特に限定されず、同種の膜材料を用いた場合に本発明の効果をより発揮できる点で、より好ましいのは無限大であると言える。なお、透気度値Tが無限大である場合、上記X値も無限大となる。
なお、上記透気度値Tは、後述する実施例の方法により測定されるものである。
The ion conductive membrane of the present invention preferably has an air permeability value T of 600 s or more, more preferably 800 s or more, further preferably 1100 s or more, still more preferably 4000 s or more. It is even more preferably 5500 s or more, and particularly preferably 8000 s or more.
The upper limit of the air permeability value T is not particularly limited as long as it allows ions involved in the battery reaction to permeate, and is more preferable in that the effects of the present invention can be more exerted when the same type of membrane material is used. It can be said that it is infinite. When the air permeability value T is infinite, the X value is also infinite.
The air permeability value T is measured by the method of Examples described later.

本発明のイオン伝導性膜は、突刺強度Fが0.1N以上であることが好ましく、0.3N以上であることがより好ましく、0.7N以上であることが更に好ましく、1.5N以上であることが特に好ましい。
上記突刺強度Fの上限値は特に限定されないが、突刺強度Fは10N以下であることが好ましく、7N以下であることがより好ましく、5N以下であることが更に好ましい。
なお、上記突刺強度Fは、後述する実施例の方法により測定されるものである。
The ion conductive membrane of the present invention preferably has a puncture strength F of 0.1 N or more, more preferably 0.3 N or more, further preferably 0.7 N or more, and 1.5 N or more. It is particularly preferable to have.
The upper limit of the piercing strength F is not particularly limited, but the piercing strength F is preferably 10N or less, more preferably 7N or less, and further preferably 5N or less.
The puncture strength F is measured by the method of Examples described later.

本発明のイオン伝導性膜は、密度ρが0.1g/cm以上であることが好ましく、0.3g/cm以上であることがより好ましく、0.5g/cm以上であることが更に好ましく、1.5g/cm以上であることが特に好ましい。
上記密度ρの上限値は特に限定されないが、密度ρは10g/cm以下であることが好ましく、5g/cm以下であることがより好ましく、3g/cm以下であることが更に好ましい。
なお、上記密度ρは、後述する実施例の方法により測定されるものである。
The ion conductive film of the present invention preferably has a density ρ of 0.1 g / cm 3 or more, more preferably 0.3 g / cm 3 or more, and 0.5 g / cm 3 or more. It is more preferably 1.5 g / cm 3 or more, and particularly preferably 1.5 g / cm 3 .
The upper limit of the density ρ is not particularly limited, it is preferred that the density ρ is 10 g / cm 3 or less, more preferably 5 g / cm 3 or less, and more preferably 3 g / cm 3 or less.
The density ρ is measured by the method of Examples described later.

本発明のイオン伝導性膜は、上記式(1)で表されるX値が200以上であるとともに、イオン伝導による各種の電池において電池構成部材として用いて電池反応に関与するイオンを透過するものであればよく、例えば不織布;微多孔膜;ポリマーと、周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物(本明細書中、無機化合物とも言う。)とを含むアニオン伝導性材料を用いて形成されるアニオン伝導性膜;その他の後述するセパレータとして使用される膜等が挙げられる。
中でも、上記イオン伝導性膜は、アニオン伝導による電池に適用する観点からは、微多孔膜、又は、上記アニオン伝導性膜であることが好ましく、当該電池をより長寿命化する観点からは、該アニオン伝導性膜であることがより好ましい。言い換えれば、本発明のイオン伝導性膜は、ポリマーと、周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物を含むことがより好ましい。上記ポリマー及び上記化合物については、後述する。
The ion conductive membrane of the present invention has an X value of 200 or more represented by the above formula (1), and is used as a battery component in various batteries by ion conduction to transmit ions involved in the battery reaction. For example, a non-woven fabric; a microporous membrane; a compound containing a polymer and at least one element selected from Groups 1 to 17 of the periodic table (also referred to as an inorganic compound in the present specification). Anionic conductive membranes formed by using an anionic conductive material containing the above; other membranes used as separators described later can be mentioned.
Above all, the ion conductive membrane is preferably a microporous membrane or the anion conductive membrane from the viewpoint of being applied to a battery by anion conduction, and from the viewpoint of extending the life of the battery, the said An anionic conductive membrane is more preferable. In other words, the ionic conductive membrane of the present invention more preferably contains a polymer and a compound containing at least one element selected from Groups 1 to 17 of the Periodic Table. The polymer and the compound will be described later.

本発明のイオン伝導性膜は、複数の層が積層された構造を有することが好ましい。複数の層が積層された構造とすることにより、本発明のイオン伝導性膜が微多孔膜等の貫通孔を有する膜であっても、層毎に貫通孔の位置がずれることになり、透気度値及び突刺強度が大きくなるため、上記X値が大きくなり、デンドライトの成長を抑制する効果が向上する。
本発明のイオン伝導性膜は、3つ以上の層が積層された構造を有することがより好ましく、4つ以上の層が積層された構造を有することが更に好ましい。
The ion conductive membrane of the present invention preferably has a structure in which a plurality of layers are laminated. By adopting a structure in which a plurality of layers are laminated, even if the ion conductive membrane of the present invention has through holes such as a microporous membrane, the positions of the through holes are displaced for each layer, and the through holes are transparent. Since the temper value and the piercing strength are increased, the X value is increased, and the effect of suppressing the growth of dendrite is improved.
The ion conductive membrane of the present invention more preferably has a structure in which three or more layers are laminated, and further preferably has a structure in which four or more layers are laminated.

以下では、上記アニオン伝導性膜について説明する。 Hereinafter, the anion conductive membrane will be described.

本明細書中、上記アニオン伝導性膜は、電池反応に関与する水酸化物イオン等のアニオンを透過する膜であって、ポリマーと、周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物を含むものである。上記アニオン伝導性膜は、後述する無機物等の作用により、透過するアニオンの選択性を有する。当該アニオンの選択性は、上記式(1)中のTを無限大まで大きくしてガスを透過しなくしても発揮されるものであり、例えば、水酸化物イオン等のアニオンは透過しやすく、アニオンであってもイオン半径の大きな、活物質に由来する金属含有イオン(例えば、Zn(OH) 2−)等の透過は充分に防止する。本明細書中、アニオン伝導性とは、水酸化物イオン等のイオン半径の小さなアニオンを充分に透過すること、ないし、当該アニオンの透過性能を意味する。金属含有イオン等のイオン半径の大きなアニオンは、より透過しにくいものであり、全く透過しなくても構わない。
このようなアニオン伝導性膜は、水酸化物イオンが電池反応に関与する電池(例えば、亜鉛負極を含んで構成される電池)の電池構成部材に好適に適用することができ、デンドライトの成長を抑制して該電池を長寿命化させることができる。
In the present specification, the anion conductive membrane is a membrane that permeates anions such as hydroxide ions involved in the battery reaction, and is a polymer and at least one selected from Groups 1 to 17 of the periodic table. It contains a compound containing a species element. The anion conductive membrane has the selectivity of an anion that permeates due to the action of an inorganic substance or the like described later. The selectivity of the anion is exhibited even if T in the above formula (1) is increased to infinity so that the gas does not permeate. For example, an anion such as a hydroxide ion easily permeates. big ionic radius be anionic, metal-containing ions derived from the active material (e.g., Zn (OH) 4 2-) transmission, such as is sufficiently prevented. In the present specification, anion conductivity means that an anion having a small ionic radius such as a hydroxide ion is sufficiently permeated, or the permeation performance of the anion. Anions having a large ionic radius, such as metal-containing ions, are more difficult to permeate and may not permeate at all.
Such an anionic conductive film can be suitably applied to a battery component of a battery in which hydroxide ions are involved in a battery reaction (for example, a battery composed of a zinc negative electrode), and can grow dendrites. It can be suppressed to prolong the life of the battery.

上記アニオン伝導性膜は、ポリマーと、周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物を含む。言い換えれば、本発明のイオン伝導性膜は、ポリマーと、周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物を含むことが好ましい。 The anion conductive film contains a polymer and a compound containing at least one element selected from Groups 1 to 17 of the periodic table. In other words, the ionic conductive membrane of the present invention preferably contains a polymer and a compound containing at least one element selected from Groups 1 to 17 of the Periodic Table.

<周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物>
上記周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Mg、Sc、Y、ランタノイド、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Ni、Pd、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、In、Tl、C、Si、Ge、Sn、Pb、N、P、Sb、Bi、S、Se、Te、F、Cl、及び、Brからなる群より選択される少なくとも1つの元素であることが好ましい。中でも、周期表の第1族〜第15族から選ばれる少なくとも1種の元素が好ましく、Li、Na、K、Cs、Mg、Ca、Ba、Sc、Y、ランタノイド、Ti、Zr、Nb、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Ni、Pd、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、In、Tl、C、Si、Ge、Sn、Pb、N、P、Sb、及び、Biからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素がより好ましい。更に好ましくは、Li、Mg、Ca、Ba、Sc、Y、ランタノイド、Ti、Zr、Nb、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Ni、Pd、Cu、Zn、Cd、B、Al、Ga、In、及び、Tlからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素である。
<Compounds containing at least one element selected from Group 1 to Group 17 of the periodic table>
Examples of at least one element selected from Groups 1 to 17 of the periodic table include alkali metals, alkaline earth metals, Mg, Sc, Y, lanthanoids, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and so on. Cr, Mo, W, Mn, Fe, Ru, Co, Ni, Pd, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, Tl, C, Si, Ge, Sn, Pb, N, It is preferably at least one element selected from the group consisting of P, Sb, Bi, S, Se, Te, F, Cl, and Br. Among them, at least one element selected from Group 1 to Group 15 of the periodic table is preferable, and Li, Na, K, Cs, Mg, Ca, Ba, Sc, Y, lanthanoid, Ti, Zr, Nb, Cr , Mn, Fe, Ru, Co, Ni, Pd, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, Tl, C, Si, Ge, Sn, Pb, N, P, Sb, and , At least one element selected from the group consisting of Bi is more preferred. More preferably, Li, Mg, Ca, Ba, Sc, Y, lanthanoids, Ti, Zr, Nb, Cr, Mn, Fe, Ru, Co, Ni, Pd, Cu, Zn, Cd, B, Al, Ga, It is at least one element selected from the group consisting of In and Tl.

上記周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物としては、例えば、酸化物;複合酸化物;層状複水酸化物;水酸化物;粘土化合物;固溶体;合金;ゼオライト;ハロゲン化物;カルボキシラート化合物;炭酸化合物;炭酸水素化合物;硝酸化合物;硫酸化合物;スルホン酸化合物;ヒドロキシアパタイト等のリン酸化合物;亜リン化合物;次亜リン酸化合物、ホウ酸化合物;ケイ酸化合物;アルミン酸化合物;硫化物;オニウム化合物;塩等が挙げられる。上記化合物は、酸化物;複合酸化物;ハイドロタルサイト等の層状複水酸化物;水酸化物;粘土化合物;固溶体;ゼオライト;フッ化物;リン酸化合物;ホウ酸化合物;ケイ酸化合物;アルミン酸化合物;塩が好ましいものとして挙げられる。
これらの中でも、上記化合物は、酸化物、水酸化物、層状複水酸化物、リン酸化合物、及び、硫酸化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物であることがより好ましく、酸化物、水酸化物、層状複水酸化物、及び、硫酸化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物であることが更に好ましく、層状複水酸化物及び/又は酸化物であることが特に好ましい。例えば、上記化合物が層状複水酸化物であることにより、上記アニオン伝導性膜をセパレータや、電極用保護膜等として用いた場合に、膜中に電解液を取り込み、アニオン伝導性を向上することができる。
Examples of the compound containing at least one element selected from Groups 1 to 17 of the above periodic table include oxides; composite oxides; layered compound hydroxides; hydroxides; clay compounds; solid solutions; Alloys; zeolites; halides; carboxylate compounds; carbonate compounds; hydrogen carbonate compounds; nitrate compounds; sulfuric acid compounds; sulfonic acid compounds; phosphoric acid compounds such as hydroxyapatite; phosphite compounds; hypophosphite compounds, boric acid compounds; Examples thereof include silicic acid compounds; aluminic acid compounds; sulfides; onium compounds; salts and the like. The above compounds are oxides; composite oxides; layered double hydroxides such as hydrotalcite; hydroxides; clay compounds; solid solutions; zeolites; fluorides; phosphoric acid compounds; boric acid compounds; silicic acid compounds; aluminic acid. Compounds; salts are preferred.
Among these, the compound is more preferably at least one compound selected from the group consisting of oxides, hydroxides, layered compound hydroxides, phosphoric acid compounds, and sulfuric acid compounds, and oxides and water. It is more preferably at least one compound selected from the group consisting of oxides, layered compound hydroxides, and sulfuric acid compounds, and particularly preferably layered compound hydroxides and / or oxides. For example, when the compound is a layered double hydroxide, when the anion conductive film is used as a separator, a protective film for electrodes, or the like, an electrolytic solution is taken into the film to improve anion conductivity. Can be done.

上記層状複水酸化物は、下記式;
[M 1−x (OH)](An−x/n・mH
(Mは、Mg、Fe、Zn、Ca、Li、Ni、Co、Cu、Mnのいずれかである二価金属イオンを表す。Mは、Al、Fe、Mn、Co、Cr、Inのいずれかである三価金属イオンを表す。An−は、OH、Cl、NO 、CO 2−、COO等の1価以上、3価以下のアニオンを表す。mは0以上の数である。nは、1〜3の数である。xは、0.20〜0.40の数である。)に代表される化合物である。なお、An−は、2価以下のアニオンであることが好ましい。
このような層状複水酸化物は、天然産のもの(例えばハイドロタルサイト(Hydrotalcite)、マナッセイト(Manasseite)、モツコレアイト(Motukoreaite)、スティッヒタイト(Stichtite)、ショグレナイト(Sjogrenite)、バーバートナイト(Barbertonite)、パイロアウライト(Pyroaurite)、イオマイト(Iomaite)、クロロマガルミナイト(Chlormagaluminite)、ハイドロカルマイト(Hydrocalmite)、グリーン ラスト1(Green Rust 1)、ベルチェリン(Berthierine)、タコバイト(Takovite)、リーベサイト(Reevesite)、ホネサイト(Honessite)、イヤードライト(Eardlyite)、メイキセネライト(Meixnerite)等)の他、人工的に合成されたものであってもよく、150℃〜900℃で焼成することにより、脱水した化合物や、層間内の陰イオンを分解させた化合物、層間内の陰イオンを水酸化物イオン等に交換した化合物であってもよい。これらの層状複水酸化物の中でも、ハイドロタルサイト等のMg−Al系層状複水酸化物が好ましい。上記層状複水酸化物には、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、シラノール基等の官能基を持つ化合物が配位していてもよい。
The layered double hydroxide has the following formula;
[M 1 1-x M 2 x (OH) 2] (A n-) x / n · mH 2 O
(M 1 represents a divalent metal ion which is any one of Mg, Fe, Zn, Ca, Li, Ni, Co, Cu and Mn. M 2 represents Al, Fe, Mn, Co, Cr and In. the .A n-representing a trivalent metal ion is any one, OH -, Cl -, NO 3 -, CO 3 2-, COO - 1 or more valences such as, the .m representing a trivalent following anions 0 The above numbers. N is a number from 1 to 3. x is a number from 0.25 to 0.40). It is preferable that An− is a divalent or less anion.
Such layered double hydroxides are naturally occurring (eg, hydrotalcite, manaceite, motukoreaite, stichtite, sjogrenite, barbertite). , Pyroaurite, Iomaite, Chlormagalminite, Hydrocalmite, Green Last 1, Green Last 1, Berthierine, Tacoveite Reevesite), Honesite, Eardlyite, Meixnerite, etc.), or artificially synthesized compounds, which may be dehydrated by firing at 150 ° C to 900 ° C. It may be a compound obtained by decomposing anions in the layers, a compound in which anions in the layers are exchanged with hydroxide ions, or the like. Among these layered double hydroxides, Mg—Al-based layered double hydroxides such as hydrotalcite are preferable. A compound having a functional group such as a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, or a silanol group may be coordinated with the layered double hydroxide.

上記酸化物としては、例えば酸化セリウム、酸化ジルコニウムが好ましい。より好ましくは、酸化セリウムである。また、酸化セリウムは、例えば、酸化サマリウム、酸化ガドリニウム、酸化ビスマス等の金属酸化物がドープされたものや、酸化ジルコニウム等の金属酸化物との固溶体であってもよい。上記酸化物は、酸素欠陥を持つものであってもよい。
上記水酸化物としては、例えば水酸化セリウム、水酸化ジルコニウムが好ましい。
上記硫酸化合物は、例えばエトリンガイトが好ましい。
As the oxide, for example, cerium oxide and zirconium oxide are preferable. More preferably, it is cerium oxide. Further, the cerium oxide may be, for example, one doped with a metal oxide such as samarium oxide, gadolinium oxide or bismuth oxide, or a solid solution with a metal oxide such as zirconium oxide. The oxide may have an oxygen defect.
As the hydroxide, for example, cerium hydroxide and zirconium hydride are preferable.
As the sulfuric acid compound, for example, ettringite is preferable.

上記リン酸化合物は、例えばヒドロキシアパタイトが好ましい。
上記ヒドロキシアパタイトとは、Ca10(PO(OH)に代表される化合物であり、調製時の条件によりCaの量を減らした化合物や、Ca以外の元素を導入したヒドロキシアパタイト化合物等を上記化合物として使用しても良い。
As the phosphoric acid compound, for example, hydroxyapatite is preferable.
The above-mentioned hydroxyapatite is a compound typified by Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , and is a compound in which the amount of Ca is reduced depending on the conditions at the time of preparation, a hydroxyapatite compound in which an element other than Ca is introduced, and the like. May be used as the above compound.

上記周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物は、平均粒子径が1000μm以下であるものが好ましい。より好ましくは、200μm以下であり、更に好ましくは、100μm以下であり、特に好ましくは、75μm以下であり、最も好ましくは、20μm以下である。一方、該平均粒子径は、5nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。
上記平均粒子径は、実施例に記載の方法に従い、レーザー回折法により測定されるものである。
The compound containing at least one element selected from Groups 1 to 17 of the periodic table preferably has an average particle size of 1000 μm or less. It is more preferably 200 μm or less, further preferably 100 μm or less, particularly preferably 75 μm or less, and most preferably 20 μm or less. On the other hand, the average particle size is preferably 5 nm or more, and more preferably 10 nm or more.
The average particle size is measured by a laser diffraction method according to the method described in Examples.

上記周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物の粒子の形状としては、微粉状、粉状、粒状、顆粒状、鱗片状、多面体状、ロッド状、曲面含有状等が挙げられる。なお、平均粒子径が上述のような範囲の粒子は、例えば、粒子をボールミル等により粉砕し、得られた粗粒子を分散剤に分散させて所望の粒子径にした後に乾固する方法や、該粗粒子をふるい等にかけて粒子径を選別する方法のほか、粒子を製造する段階で調製条件を最適化し、所望の粒径の(ナノ)粒子を得る方法等により製造することが可能である。 The shape of the particles of the compound containing at least one element selected from Group 1 to Group 17 of the above periodic table is fine powder, powder, granular, granular, scaly, polyhedral, rod-like, and so on. Examples include curved surface contents. For particles having an average particle size in the above range, for example, a method of crushing the particles with a ball mill or the like, dispersing the obtained coarse particles in a dispersant to obtain a desired particle size, and then drying the particles. In addition to the method of selecting the particle size by sieving the coarse particles, the production can be performed by a method of optimizing the preparation conditions at the stage of producing the particles and obtaining (nano) particles having a desired particle size.

上記周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物は、比表面積が0.01m/g以上であることが好ましく、より好ましくは、0.1m/g以上であり、更に好ましくは、0.5m/g以上である。一方、該比表面積は、500m/g以下であることが好ましい。
上記比表面積は、窒素吸着BET法で比表面積測定装置により測定されるものである。
Group 1 - compound containing at least one element selected from group 17 of the periodic table, preferably a specific surface area of 0.01 m 2 / g or more, more preferably, 0.1 m 2 / It is g or more, more preferably 0.5 m 2 / g or more. On the other hand, the specific surface area is preferably 500 m 2 / g or less.
The specific surface area is measured by a nitrogen adsorption BET method with a specific surface area measuring device.

上記周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物の割合は、アニオン伝導性膜100質量%中、0.1質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましく、20質量%以上であることが一層好ましく、30質量%以上であることが特に好ましい。また上記化合物の割合は、99.9質量%以下であることが好ましく、99質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることが更に好ましく、70質量%以下であることが一層好ましく、50質量%以下であることが特に好ましい。 The ratio of the compound containing at least one element selected from Groups 1 to 17 of the periodic table is preferably 0.1% by mass or more in 100% by mass of the anionic conductive film, and 1% by mass. % Or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 20% by mass or more, and particularly preferably 30% by mass or more. The proportion of the compound is preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, further preferably 90% by mass or less, and further preferably 70% by mass or less. It is preferably 50% by mass or less, and particularly preferably 50% by mass or less.

<ポリマー>
上記アニオン伝導性膜が含むポリマーとしては、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンに代表される炭化水素部位含有ポリマー、ポリスチレン等に代表される芳香族基含有ポリマー;ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド等のアルキレングリコール等に代表されるエーテル基含有ポリマー;ポリビニルアルコールやポリ(α−ヒドロキシメチルアクリル酸塩)、セルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース(例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等)等に代表される水酸基含有ポリマー;ポリアミド、ナイロン、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドンやN−置換ポリアクリルアミド等に代表されるアミド結合含有ポリマー;ポリマレイミド、ポリイミド等に代表されるイミド結合含有ポリマー;(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の単量体単位を主成分として含む(メタ)アクリル系重合体;ポリ(メタ)アクリル酸(塩)、ポリマレイン酸(塩)、ポリイタコン酸(塩)、ポリメチレングルタル酸(塩)、カルボキシメチルセルロース等に代表されるカルボキシ基含有ポリマー(カルボキシ基の金属塩(アルカリ金属等)やアンモニウム塩等を含む);ポリ(メタ)アクリル酸塩、ポリマレイン酸塩、ポリイタコン酸塩、ポリメチレングルタル酸塩等に代表されるカルボン酸塩含有ポリマー;ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のハロゲン原子含有ポリマー;エポキシ樹脂等のエポキシ基が開環することにより結合したポリマー;スルホン酸(塩)部位含有ポリマー;ARB(Aは、N又はPを表す。Bは、ハロゲンアニオンやOH等のアニオンを表す。R、R、Rは、同一又は異なって、炭素数1〜7のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルキルカルボキシル基、芳香環基を表す。R、R、Rは、結合して環構造を形成してもよい。)で表される基が結合したポリマーに代表される第四級アンモニウム塩や第四級ホスホニウム塩含有ポリマー;陽イオン・陰イオン交換膜等に使用されるイオン交換性重合体;天然ゴム、人工ゴム等の主鎖に不飽和炭素結合を有するゴム状ポリマー;酢酸セルロース、キチン、キトサン、アルギン酸(塩)等に代表される糖類;ポリエチレンイミンに代表されるアミノ基含有ポリマー;カルバメート基部位含有ポリマー;カルバミド基部位含有ポリマー;エポキシ基部位含有ポリマー;複素環、及び/又は、イオン化した複素環部位含有ポリマー;ポリマーアロイ;ヘテロ原子含有ポリマー;低分子量界面活性剤等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。
なお、これらの重合体は、公知の有機架橋剤化合物により、架橋されていてもよい。
これらの中でも、上記ポリマーは、ハロゲン原子含有ポリマー、主鎖に不飽和炭素結合を有するゴム状ポリマー、及び、(メタ)アクリル系重合体からなる群より選択される少なくとも1種の重合体を含むことが好ましい。中でも、上記ポリマーは、ハロゲン原子含有ポリマー、主鎖に不飽和炭素結合を有するゴム状ポリマー、及び、(メタ)アクリル系重合体からなる群より選択される少なくとも1種の重合体を含むことがより好ましい。
<Polymer>
Examples of the polymer contained in the anionic conductive film include hydrocarbon site-containing polymers typified by polyolefins such as polyethylene and polypropylene, aromatic group-containing polymers typified by polystyrene and the like; alkylene glycols such as polyethylene oxide and polypropylene oxide. Typical ether group-containing polymers; for polyvinyl alcohol, poly (α-hydroxymethylacrylate), cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxyalkyl cellulose (for example, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, etc.), etc. Representative hydroxyl group-containing polymer; amide bond-containing polymer represented by polyamide, nylon, polyacrylamide, polyvinylpyrrolidone, N-substituted polyacrylamide, etc .; imide bond-containing polymer represented by polymaleimide, polyimide, etc.; (meth) acrylic (Meta) acrylic polymer containing a monomer unit derived from an acid alkyl ester monomer as a main component; poly (meth) acrylic acid (salt), polymaleic acid (salt), polyitaconic acid (salt), polymethylene glutal Carboxy group-containing polymers typified by acids (salts), carboxymethyl cellulose, etc. (including carboxy group metal salts (alkali metals, etc.), ammonium salts, etc.); Poly (meth) acrylates, polymaleates, polyitaconsates , A carboxylate-containing polymer typified by polymethylene glutarate, etc .; a halogen atom-containing polymer such as polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene; an epoxy group such as an epoxy resin is bonded by opening a ring. Polymer; sulfonic acid (salt) site-containing polymer; AR 1 R 2 R 3 B (A represents N or P. B represents an anion such as halogen anion or OH −. R 1 , R 2 , R 3 Represents the same or different alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, hydroxyalkyl group, alkylcarboxyl group, and aromatic ring group. Even if R 1 , R 2 , and R 3 are combined to form a ring structure. A quaternary ammonium salt or a quaternary phosphonium salt-containing polymer represented by a polymer to which a group represented by (good) is bonded; an ion-exchangeable polymer used for a cation / anion exchange film, etc .; a natural rubber. , Rubber-like polymers having unsaturated carbon bonds in the main chain of artificial rubber, etc .; cellulose acetate, chitin, chitosan, alginic acid ( Sugars such as salts); Amino group-containing polymers such as polyethyleneimine; Carbamate group site-containing polymers; Carbamide group site-containing polymers; Epoxide group site-containing polymers; Heterocycles and / or ionized heterocycle sites Containing polymer; polymer alloy; heteroatom-containing polymer; low molecular weight surfactant and the like, and one or more of these can be used.
In addition, these polymers may be crosslinked with a known organic cross-linking agent compound.
Among these, the polymer includes at least one polymer selected from the group consisting of a halogen atom-containing polymer, a rubber-like polymer having an unsaturated carbon bond in the main chain, and a (meth) acrylic polymer. Is preferable. Among them, the polymer may contain at least one polymer selected from the group consisting of a halogen atom-containing polymer, a rubber-like polymer having an unsaturated carbon bond in the main chain, and a (meth) acrylic polymer. More preferred.

<ハロゲン原子含有ポリマー>
ハロゲン原子含有ポリマーとは、後述する(メタ)アクリル系重合体や主鎖に不飽和炭素結合を有するゴム状ポリマー以外のポリマーであって、ハロゲン原子を含有するものを言い、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素原子含有ポリマー;ポリ塩化ビニル等の塩素原子含有ポリマー;臭素原子含有ポリマー;ヨウ素原子含有ポリマー等が挙げられ、中でも、フッ素原子含有ポリマーが好適なものとして挙げられる。
<Halogen atom-containing polymer>
The halogen atom-containing polymer is a polymer other than the (meth) acrylic polymer described later or a rubber-like polymer having an unsaturated carbon bond in the main chain and contains a halogen atom. For example, polyvinylidene fluoride. , Fluorine atom-containing polymer such as polytetrafluoroethylene; Chlorine atom-containing polymer such as polyvinyl chloride; Bromine atom-containing polymer; Iodine atom-containing polymer and the like. Among them, the fluorine atom-containing polymer is preferable.

<(メタ)アクリル系重合体>
本発明における(メタ)アクリル系重合体は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の単量体単位を主成分として含む。(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の単量体単位を主成分として含むとは、(メタ)アクリル系重合体において(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の単量体単位が占める質量割合が、後述するその他の不飽和単量体それぞれに由来する単量体単位の質量割合のいずれよりも大きいことを言う。
上記(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸tert−ブチル、(メタ)アクリル酸sec−ブチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル等の炭素数1〜12のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体が好ましく、これらを1種以上使用することができる。
上記(メタ)アクリル系重合体は、上記(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体のみで構成されていてもよいが、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の単量体単位を主成分として含み、かつ、その他の不飽和単量体由来の単量体単位を含む(メタ)アクリル系共重合体であることが好ましい。そのときは、電池の長寿命化の観点から、上記(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の単量体単位の質量割合が(メタ)アクリル系重合体の単量体単位全体の50質量%以上であることが好ましい。該単量体単位の質量割合が60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましい。また、該単量体単位の質量割合の上限は特に限定されず、100質量%であるが、膜の機械的強度を向上する観点から、例えば該単量体単位の質量割合が99質量%以下であることが好ましい。
<(Meta) acrylic polymer>
The (meth) acrylic polymer in the present invention contains a monomer unit derived from the (meth) acrylic acid alkyl ester monomer as a main component. The inclusion of a monomer unit derived from a (meth) acrylic acid alkyl ester monomer as a main component is occupied by a monomer unit derived from a (meth) acrylic acid alkyl ester monomer in a (meth) acrylic polymer. It means that the mass ratio is larger than any of the mass ratios of the monomer units derived from each of the other unsaturated monomers described later.
Examples of the (meth) acrylic acid alkyl ester monomer include methyl (meth) acrylic acid, ethyl (meth) acrylic acid, n-propyl (meth) acrylic acid, isopropyl (meth) acrylic acid, and n (meth) acrylic acid. -Butyl, isobutyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, amyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, ( 2-Ethylhexyl acrylate, n-octyl acrylate, isooctyl acrylate, nonyl (meth) acrylate, isononyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate A (meth) acrylic acid alkyl ester monomer having an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms such as dodecyl is preferable, and one or more of these can be used.
The (meth) acrylic polymer may be composed of only the (meth) acrylic acid alkyl ester monomer, but the main component is a monomer unit derived from the (meth) acrylic acid alkyl ester monomer. It is preferable that the (meth) acrylic copolymer contains a monomer unit derived from other unsaturated monomers. At that time, from the viewpoint of extending the life of the battery, the mass ratio of the monomer unit derived from the (meth) acrylic acid alkyl ester monomer is 50 mass of the entire monomer unit of the (meth) acrylic polymer. % Or more is preferable. The mass ratio of the monomer unit is more preferably 60% by mass or more, and further preferably 70% by mass or more. The upper limit of the mass ratio of the monomer unit is not particularly limited and is 100% by mass. However, from the viewpoint of improving the mechanical strength of the film, for example, the mass ratio of the monomer unit is 99% by mass or less. Is preferable.

上記その他の不飽和単量体としては、例えば、カルボキシ基含有単量体、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体、オキソ基含有単量体、窒素原子含有単量体、フッ素原子含有単量体、エポキシ基含有単量体、カルボニル基含有単量体、アジリジニル基含有単量体、スチレン系単量体、(メタ)アクリル酸アラルキルエステル単量体等の単官能単量体及び多官能単量体が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの不飽和単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the other unsaturated monomer include a carboxy group-containing monomer, a hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid ester monomer, an oxo group-containing monomer, a nitrogen atom-containing monomer, and a fluorine atom-containing simple substance. Monofunctional monomers such as merits, epoxy group-containing monomers, carbonyl group-containing monomers, aziridinyl group-containing monomers, styrene-based monomers, (meth) acrylic acid aralkyl ester monomers, and polyfunctional Examples include, but the present invention is not limited to such embodiments. These unsaturated monomers may be used alone or in combination of two or more.

上記カルボキシ基含有単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、無水マレイン酸、マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノブチルエステル、イタコン酸モノメチルエステル、イタコン酸モノブチルエステル、ビニル安息香酸等のカルボキシ基含有脂肪族系単量体等が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのカルボキシ基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。これらのカルボキシ基含有単量体の中では、膜の機械的強度を向上させる観点から、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸及びイタコン酸が好ましく、アクリル酸、メタクリル酸及びイタコン酸がより好ましい。なお、カルボキシ基は、カルボキシ基の金属塩(アルカリ金属等)やアンモニウム塩等の塩の形態であってもよい。 Examples of the carboxy group-containing monomer include (meth) acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, citraconic acid, maleic anhydride, maleic acid monomethyl ester, maleic acid monobutyl ester, and itaconic acid. Examples thereof include carboxy group-containing aliphatic monomers such as monomethyl ester, itaconic acid monobutyl ester, and vinyl benzoic acid, but the present invention is not limited to these examples. These carboxy group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more. Among these carboxy group-containing monomers, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid are preferable, and acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid are more preferable from the viewpoint of improving the mechanical strength of the film. preferable. The carboxy group may be in the form of a metal salt of the carboxy group (alkali metal or the like) or a salt such as an ammonium salt.

上記水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル等のエステル基の炭素数が1〜18の水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体等が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid ester monomer include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, and (meth). Examples thereof include hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid ester monomers having 1 to 18 carbon atoms in ester groups such as 2-hydroxybutyl acrylate and 4-hydroxybutyl (meth) acrylate. It is not limited to illustrations only. These hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid ester monomers may be used alone or in combination of two or more.

上記オキソ基含有単量体としては、例えば、エチレングリコール(メタ)アクリレート、エチレングリコールメトキシ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールメトキシ(メタ)アクリレート等の(ジ)エチレングリコール(メトキシ)(メタ)アクリレート等が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのオキソ基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the oxo group-containing monomer include (di) ethylene glycol (methoxy) such as ethylene glycol (meth) acrylate, ethylene glycol methoxy (meth) acrylate, diethylene glycol (meth) acrylate, and diethylene glycol methoxy (meth) acrylate. Meta) acrylate and the like can be mentioned, but the present invention is not limited to such examples. These oxo group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.

上記窒素原子含有単量体としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N−モノメチル(メタ)アクリルアミド、N−モノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等のアクリルアミド化合物、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の窒素原子含有(メタ)アクリル酸エステル単量体、N−ビニルピロリドン、(メタ)アクリロニトリル等が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの窒素原子含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the nitrogen atom-containing monomer include (meth) acrylamide, N-monomethyl (meth) acrylamide, N-monoethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, and N-n-propyl (meth). ) Acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, methylenebis (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide, dimethylaminoethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminopropylacrylamide , Acrylamide compounds such as diacetoneacrylamide, nitrogen atom-containing (meth) acrylic acid ester monomers such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate and diethylaminoethyl (meth) acrylate, N-vinylpyrrolidone, (meth) acrylonitrile and the like. However, the present invention is not limited to such examples. These nitrogen atom-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.

上記フッ素原子含有単量体としては、例えば、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート等のエステル基の炭素数が2〜6のフッ素原子含有アルキル(メタ)アクリレート等が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのフッ素原子含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the fluorine atom-containing monomer include a fluorine atom having 2 to 6 carbon atoms in an ester group such as trifluoroethyl (meth) acrylate, tetrafluoropropyl (meth) acrylate, and octafluoropentyl (meth) acrylate. Alkyl (meth) acrylate and the like can be mentioned, but the present invention is not limited to such examples. These fluorine atom-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.

上記エポキシ基含有単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、α−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルアリルエーテル等のエポキシ基含有(メタ)アクリレート等が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのエポキシ基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the epoxy group-containing monomer include epoxy group-containing (meth) acrylates such as glycidyl (meth) acrylate, α-methylglycidyl (meth) acrylate, and glycidyl allyl ether. It is not limited to illustrations only. These epoxy group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.

上記カルボニル基含有単量体としては、例えば、アクロレイン、ホルミルスチロール、ビニルエチルケトン、(メタ)アクリルオキシアルキルプロペナール、アセトニル(メタ)アクリレート、ジアセトン(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートアセチルアセテート、ブタンジオール−1,4−アクリレートアセチルアセテート、2−(アセトアセトキシ)エチル(メタ)アクリレート等が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのカルボニル基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the carbonyl group-containing monomer include achlorine, formylstyrene, vinyl ethyl ketone, (meth) acrylic oxyalkylpropenal, acetnyl (meth) acrylate, diacetone (meth) acrylate, and 2-hydroxypropyl (meth) acrylate. Acetyl acetate, butanediol-1,4-acrylate acetyl acetate, 2- (acetoacetoxy) ethyl (meth) acrylate and the like can be mentioned, but the present invention is not limited to these examples. These carbonyl group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.

上記アジリジニル基含有単量体としては、例えば、(メタ)アクリロイルアジリジン、(メタ)アクリル酸2−アジリジニルエチル等が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのアジリジニル基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the aziridinyl group-containing monomer include (meth) acryloyl aziridine, 2-aziridinyl ethyl (meth) acrylate, and the like, but the present invention is not limited to these examples. These aziridinyl group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.

上記スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、tert−メチルスチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン等が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのスチレン系単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。スチレン系単量体は、ベンゼン環にメチル基、tert−ブチル基等のアルキル基、ニトロ基、ニトリル基、アルコキシル基、アシル基、スルホン基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子等の官能基が存在していてもよい。スチレン系単量体のなかでは、膜の機械的強度を高める観点から、スチレンが好ましい。 Examples of the styrene-based monomer include styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, tert-methylstyrene, chlorostyrene, vinyltoluene and the like, but the present invention is limited to such examples. It's not a thing. These styrene-based monomers may be used alone or in combination of two or more. The styrene-based monomer has an alkyl group such as a methyl group or a tert-butyl group, a nitro group, a nitrile group, an alkoxyl group, an acyl group, a sulfone group, a hydroxyl group, a functional group such as a halogen atom on the benzene ring. You may. Among the styrene-based monomers, styrene is preferable from the viewpoint of increasing the mechanical strength of the film.

上記(メタ)アクリル酸アラルキルエステル単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニルエチル、(メタ)アクリル酸メチルベンジル、(メタ)アクリル酸ナフチルメチル等の炭素数が7〜18のアラルキル基を有する(メタ)アクリル酸アラルキルエステル単量体等が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの(メタ)アクリル酸アラルキルエステル単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the (meth) acrylic acid aralkyl ester monomer include benzyl (meth) acrylate, phenylethyl (meth) acrylate, methyl benzyl (meth) acrylate, and naphthylmethyl (meth) acrylate. Examples thereof include (meth) acrylic acid aralkyl ester monomers having 7 to 18 aralkyl groups, but the present invention is not limited to such examples. These (meth) acrylic acid aralkyl ester monomers may be used alone or in combination of two or more.

中でも、好適な単官能単量体としては、例えば、カルボキシ基含有単量体、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体、オキソ基含有単量体、フッ素原子含有単量体、窒素原子含有単量体、エポキシ基含有単量体、スチレン系単量体等が挙げられ、これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Among them, suitable monofunctional monomers include, for example, a carboxy group-containing monomer, a hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid ester monomer, an oxo group-containing monomer, a fluorine atom-containing monomer, and a nitrogen atom-containing monomer. Examples thereof include a monomer, an epoxy group-containing monomer, a styrene-based monomer, and the like, and these monomers may be used alone or in combination of two or more.

上記多官能単量体としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の炭素数1〜10の多価アルコールのジ(メタ)アクリレート;エチレンオキシドの付加モル数が2〜50のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシドの付加モル数が2〜50のポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の炭素数2〜4のアルキレンオキシド基の付加モル数が2〜50であるアルキルジ(メタ)アクリレート;エトキシ化グリセリントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールモノヒドロキシトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリエトキシトリ(メタ)アクリレート等の炭素数1〜10の多価アルコールのトリ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等の炭素数1〜10の多価アルコールのテトラ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトール(モノヒドロキシ)ペンタ(メタ)アクリレート等の炭素数1〜10の多価アルコールのペンタ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の炭素数1〜10の多価アルコールのヘキサ(メタ)アクリレート;ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、2−(2’−ビニルオキシエトキシエチル)(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリレート;ウレタン(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート等が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの多官能単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the polyfunctional monomer include ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butanediol di (meth) acrylate, and 1,4-butanediol di (meth) acrylate. , 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, ethylene oxide-modified 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, propylene oxide-modified neopentyl glycol di (meth) acrylate , Di (meth) acrylate of polyhydric alcohol having 1 to 10 carbon atoms such as trimethylolpropylene di (meth) acrylate; Polyethylene glycol di (meth) acrylate having 2 to 50 additional moles of ethylene oxide, additional molar of propylene oxide Alkyldi (meth) acrylates having 2 to 50 molar additions of alkylene oxide groups having 2 to 4 carbon atoms, such as polypropylene glycol di (meth) acrylates having 2 to 50 numbers and tripropylene glycol di (meth) acrylates; ethoxy. Glycerin tri (meth) acrylate, propylene oxide-modified glycerol tri (meth) acrylate, ethylene oxide-modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol monohydroxytri (meth) acrylate, trimethylol Tri (meth) acrylate of a polyhydric alcohol having 1 to 10 carbon atoms such as propanetriethoxytri (meth) acrylate; pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth). Tetra (meth) acrylate of polyvalent alcohol having 1 to 10 carbon atoms such as acrylate; Pentaerythritol Penta (meth) acrylate, dipentaerythritol (monohydroxy) Penta (meth) acrylate and other polyvalent alcohol having 1 to 10 carbon atoms Penta (meth) acrylate; hexa (meth) acrylate of a polyhydric alcohol having 1 to 10 carbon atoms such as pentaerythritol hexa (meth) acrylate; bisphenol A di (meth) acrylate, 2- (2'-vinyloxyethoxyethyl). ) (Meta) acrylate, epoxy group-containing (meth) acrylate such as epoxy (meth) acrylate; polyfunctional (meth) acrylate such as urethane (meth) acrylate, etc. However, the present invention is not limited to such an example. Each of these polyfunctional monomers may be used alone, or two or more of them may be used in combination.

上記(メタ)アクリル系重合体におけるその他の不飽和単量体由来の単量体単位の質量割合は、(メタ)アクリル系重合体を構成する全単量体単位100質量%中、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることが更に好ましい。該その他の不飽和単量体由来の単量体単位の質量割合の下限は、特に限定されず、0質量%であるが、該質量割合が0.1質量%以上であることが好ましい。 The mass ratio of the monomer unit derived from the other unsaturated monomer in the (meth) acrylic polymer is 50% by mass out of 100% by mass of all the monomer units constituting the (meth) acrylic polymer. It is preferably less than or equal to, more preferably 40% by mass or less, and further preferably 30% by mass or less. The lower limit of the mass ratio of the monomer unit derived from the other unsaturated monomer is not particularly limited and is 0% by mass, but the mass ratio is preferably 0.1% by mass or more.

上記(メタ)アクリル系重合体が、その他の不飽和単量体由来の単量体単位としてカルボキシ基含有単量体由来の単量体単位を有する場合、カルボキシ基含有単量体由来の単量体単位の質量割合は、作製される電池を長い寿命とする観点から、(メタ)アクリル系重合体を構成する全単量体単位100質量%中、0.5質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、2質量%以上であることが更に好ましい。また、該カルボキシ基含有単量体由来の単量体単位の質量割合が、(メタ)アクリル系重合体を構成する全単量体単位100質量%中、8質量%以下であることが好ましく、4質量%以下であることがより好ましい。 When the (meth) acrylic polymer has a monomer unit derived from a carboxy group-containing monomer as a monomer unit derived from another unsaturated monomer, a single amount derived from the carboxy group-containing monomer. The mass ratio of the body unit is preferably 0.5% by mass or more based on 100% by mass of all the monomer units constituting the (meth) acrylic polymer from the viewpoint of extending the life of the manufactured battery. It is more preferably 1% by mass or more, and further preferably 2% by mass or more. Further, the mass ratio of the monomer unit derived from the carboxy group-containing monomer is preferably 8% by mass or less based on 100% by mass of all the monomer units constituting the (meth) acrylic polymer. It is more preferably 4% by mass or less.

上記(メタ)アクリル系重合体が、その他の不飽和単量体由来の単量体単位としてスチレン系単量体由来の単量体単位を有する場合、スチレン系単量体由来の単量体単位の質量割合は、(メタ)アクリル系重合体を構成する全単量体単位100質量%中、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましい。また、該スチレン系単量体由来の単量体単位の質量割合が、(メタ)アクリル系重合体を構成する全単量体単位100質量%中、45質量%以下であることが好ましく、35質量%以下であることがより好ましく、25質量%以下であることが更に好ましい。 When the (meth) acrylic polymer has a styrene-based monomer-derived monomer unit as a monomer unit derived from other unsaturated monomers, the styrene-based monomer-derived monomer unit The mass ratio of is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and 10% by mass or more, based on 100% by mass of all the monomer units constituting the (meth) acrylic polymer. Is more preferable. Further, the mass ratio of the monomer unit derived from the styrene-based monomer is preferably 45% by mass or less based on 100% by mass of all the monomer units constituting the (meth) acrylic polymer, which is 35. It is more preferably mass% or less, and further preferably 25 mass% or less.

上記(メタ)アクリル系重合体が、その他の不飽和単量体由来の単量体単位として多官能単量体由来の単量体単位を有する場合、多官能単量体由来の単量体単位の質量割合は、(メタ)アクリル系重合体を構成する全単量体単位100質量%中、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。また、該多官能単量体由来の単量体単位の質量割合が、(メタ)アクリル系重合体を構成する全単量体単位100質量%中、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましい。 When the (meth) acrylic polymer has a monomer unit derived from a polyfunctional monomer as a monomer unit derived from another unsaturated monomer, the monomer unit derived from the polyfunctional monomer The mass ratio of is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, based on 100% by mass of all the monomer units constituting the (meth) acrylic polymer. It is more preferably 0.5% by mass or more. Further, the mass ratio of the monomer unit derived from the polyfunctional monomer is preferably 5% by mass or less based on 100% by mass of all the monomer units constituting the (meth) acrylic polymer. It is more preferably mass% or less.

<主鎖に不飽和炭素結合を有するゴム状ポリマー>
上記アニオン伝導性膜は、主鎖に不飽和炭素結合を有するゴム状ポリマーを含むことが好ましい。主鎖に不飽和炭素結合を有するゴム状ポリマーとしては、例えば共役ジエン系重合体が挙げられる。
上記共役ジエン系重合体は、1,3−ブタジエン、イソプレン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、クロロプレン等の共役ジエン構造を有する単量体(共役ジエン系単量体)由来の単量体単位を有するポリマーであり、例えば、天然ゴム;イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)等の人工ゴムが好適なものとして挙げられる。上記共役ジエン系重合体は、単独重合体であってもよく、共重合体であってもよいが、無機化合物がアニオン伝導性膜中で均一に存在しうることや膜の機械的強度の観点から、芳香族ビニル単量体由来の単量体単位を更に有する共役ジエン系共重合体であることがより好ましい。また、上記共役ジエン系重合体の組成を以下に示すような組成とすること、例えば、官能基を導入したり、酸基等を有するその他の不飽和単量体に由来する単量体単位を含むものとしたり、公知の乳化剤を用いて調製したりすることにより、アニオン伝導性膜の透気度値、突刺強度、密度を好適に調節することができる。
<Rubber polymer with unsaturated carbon bond in the main chain>
The anion conductive film preferably contains a rubber-like polymer having an unsaturated carbon bond in the main chain. Examples of the rubber-like polymer having an unsaturated carbon bond in the main chain include a conjugated diene polymer.
The conjugated diene polymer is a monomer derived from a monomer having a conjugated diene structure (conjugated diene monomer) such as 1,3-butadiene, isoprene, 2-chloro-1,3-butadiene, and chloroprene. It is a polymer having a unit, and examples thereof include natural rubber; artificial rubber such as isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), and chloroprene rubber (CR). The conjugated diene-based polymer may be a homopolymer or a copolymer, but from the viewpoint of the fact that the inorganic compound can be uniformly present in the anionic conductive film and the mechanical strength of the film. Therefore, it is more preferable that the conjugated diene-based copolymer further has a monomer unit derived from an aromatic vinyl monomer. Further, the composition of the conjugated diene polymer is set as shown below, for example, a monomer unit derived from another unsaturated monomer having a functional group or an acid group or the like is used. The air permeability value, puncture strength, and density of the anionic conductive membrane can be suitably adjusted by including the anion conductive film or preparing it using a known emulsifier.

上記共役ジエン系単量体は、脂肪族共役ジエン系単量体であることが好ましい。脂肪族共役ジエン系単量体としては、上述したように、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、クロロプレン等が挙げられ、中でも1,3−ブタジエンが好ましい。共役ジエン系単量体は、単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
なお、共役ジエン系重合体は、エステル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基等の官能基が導入されていてもよい。これらの官能基が導入されていることにより、共役ジエン系重合体と無機化合物粒子との親和性が上がり、材料の均一性が向上する。
The conjugated diene-based monomer is preferably an aliphatic conjugated diene-based monomer. As described above, examples of the aliphatic conjugated diene-based monomer include 1,3-butadiene, isoprene, 2-chloro-1,3-butadiene, chloroprene and the like, and 1,3-butadiene is preferable. .. The conjugated diene-based monomer may be used alone or in combination of two or more.
In addition, a functional group such as an ester group, a hydroxy group, and a carboxy group may be introduced into the conjugated diene polymer. By introducing these functional groups, the affinity between the conjugated diene polymer and the inorganic compound particles is increased, and the uniformity of the material is improved.

上記共役ジエン系重合体としては、上述したように、ポリブタジエン、ポリイソプレン等の単独重合体、共重合体等の1種又は2種以上を用いることができるが、例えば、芳香族ビニル単量体由来の単量体単位を更に有する共重合体であることが好ましい。
芳香族ビニル単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−エチルスチレン、m−エチルスチレン、p−エチルスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン、p−メトキシスチレン、o−エトキシスチレン、m−エトキシスチレン、p−エトキシスチレン、o−フルオロスチレン、m−フルオロスチレン、p−フルオロスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン、o−ブロモスチレン、m−ブロモスチレン、p−ブロモスチレン、o−アセトキシスチレン、m−アセトキシスチレン、p−アセトキシスチレン、o−tert−ブトキシスチレン、m−tert−ブトキシスチレン、
p−tert−ブトキシスチレン、o−tert−ブチルスチレン、m−tert−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。これらの中でも、アニオン伝導性膜の耐熱性や機械的強度が高くできる点でスチレン、α−メチルスチレンが好ましい。これらの芳香族ビニル単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
As the conjugated diene polymer, as described above, one or more homopolymers such as polybutadiene and polyisoprene and copolymers can be used. For example, an aromatic vinyl monomer can be used. It is preferably a copolymer further having the derived monomer unit.
Examples of the aromatic vinyl monomer include styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, o-ethylstyrene, m-ethylstyrene, p-ethylstyrene, and o-. Methylstyrene, m-methoxystyrene, p-methoxystyrene, o-ethoxystyrene, m-ethoxystyrene, p-ethoxystyrene, o-fluorostyrene, m-fluorostyrene, p-fluorostyrene, o-chlorostyrene, m- Chlorostyrene, p-chlorostyrene, o-bromostyrene, m-bromostyrene, p-bromostyrene, o-acetoxystyrene, m-acetoxystyrene, p-acetoxystyrene, o-tert-butoxystyrene, m-tert-butoxy styrene,
Examples thereof include p-tert-butoxystyrene, o-tert-butylstyrene, m-tert-butylstyrene, p-tert-butylstyrene and vinyltoluene. Among these, styrene and α-methylstyrene are preferable because the heat resistance and mechanical strength of the anionic conductive membrane can be increased. These aromatic vinyl monomers may be used alone or in combination of two or more.

上記共役ジエン系重合体は、脂肪族共役ジエン系単量体由来の単量体単位と、芳香族ビニル単量体由来の単量体単位との質量比が、例えば1/9以上、9/1以下であることが好ましく、2/8以上、8/2以下であることがより好ましく、3/7以上、7/3以下であることが更に好ましい。 In the above conjugated diene polymer, the mass ratio of the monomer unit derived from the aliphatic conjugated diene monomer to the monomer unit derived from the aromatic vinyl monomer is, for example, 1/9 or more, 9 / It is preferably 1 or less, more preferably 2/8 or more and 8/2 or less, and further preferably 3/7 or more and 7/3 or less.

上記共役ジエン系重合体としては、膜の成形性の観点から、スチレン−ブタジエン系共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、アクリロニトリル−ブタジエン系共重合体等の1種又は2種以上を好適に用いることができる。これらの中で無機化合物がアニオン伝導性膜中で均一に存在しうる点や膜の機械的強度の観点から、スチレン−ブタジエン系共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン系共重合体等の共役ジエン系共重合体がより好ましく、特にスチレン−ブタジエン系共重合体が好ましい。
上記共役ジエン系重合体は、脂肪族共役ジエン系単量体由来の単量体単位、芳香族ビニル単量体由来の単量体単位以外の、その他の不飽和単量体由来の単量体単位を有していてもよい。
As the conjugated diene polymer, one or more of styrene-butadiene copolymer, polybutadiene, polyisoprene, acrylonitrile-butadiene copolymer and the like are preferably used from the viewpoint of film moldability. Can be done. Among these, from the viewpoint of the fact that the inorganic compound can be uniformly present in the anionic conductive film and the mechanical strength of the film, both conjugated diene copolymers such as styrene-butadiene copolymer and acrylonitrile-butadiene copolymer A polymer is more preferable, and a styrene-butadiene copolymer is particularly preferable.
The conjugated diene polymer is a monomer derived from other unsaturated monomers other than the monomer unit derived from the aliphatic conjugated diene monomer and the monomer unit derived from the aromatic vinyl monomer. It may have a unit.

その他の不飽和単量体としては、例えば、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸塩等の酸基含有ビニル単量体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸
ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体;(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル等の水酸基含有ビニル単量体;(メタ)アクリロニトリル等のニトリル基含有ビニル単量体、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−エチロール(メタ)アクリルアミド、ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジエチル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド系単量体;ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、イソプロピレングリコールジアクリレート、テトラメチレングリコールジメタクリレート等の二官能ビニル単量体;3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のアルコシシラン基含有ビニル単量体を挙げることができる。
Other unsaturated monomers include acid group-containing vinyl monomers such as itaconic acid, acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, maleic acid, acrylamide methylpropane sulfonic acid, and styrene sulfonate; (meth). Methyl acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, (Meta) acrylates such as hexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, etc. Alkyl ester monomer; hydroxyl group-containing vinyl monomer such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate; nitrile group-containing vinyl monomer such as (meth) acrylonitrile, (meth) ) (Meta) acrylamide-based monomers such as acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, N-ethylol (meth) acrylamide, dimethyl (meth) acrylamide, diethyl (meth) acrylamide; divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, iso Bifunctional vinyl monomer such as propylene glycol diacrylate and tetramethylene glycol dimethacrylate; containing an alkossisilane group such as 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxipropyltriethoxysilane A vinyl monomer can be mentioned.

上記共役ジエン系重合体にエステル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基等の高極性官能基が導入されていることにより、共役ジエン系重合体と無機化合物粒子との親和性が向上し、無機化合物粒子の分散性が上がり、材料の均一性が向上する。
上記共役ジエン系重合体100質量%中、その他の不飽和単量体由来の単量体単位の質量割合は、40質量%以下であることが好ましく、20質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましく、5質量%以下であることが特に好ましい。
なお、その他の不飽和単量体由来の単量体単位として、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の単量体単位を含む場合、共役ジエン系重合体中の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の単量体単位の質量割合は、共役ジエン系単量体由来の単量体単位の質量割合よりも少ない値である。
By introducing a highly polar functional group such as an ester group, a hydroxy group, or a carboxy group into the conjugated diene polymer, the affinity between the conjugated diene polymer and the inorganic compound particles is improved, and the inorganic compound particles have an improved affinity. Dispersibility is improved and material uniformity is improved.
The mass ratio of the monomer unit derived from other unsaturated monomers in 100% by mass of the conjugated diene polymer is preferably 40% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and 10% by mass. The following is more preferable, and 5% by mass or less is particularly preferable.
When the monomer unit derived from the (meth) acrylic acid alkyl ester monomer is contained as the monomer unit derived from the other unsaturated monomer, the (meth) acrylic acid alkyl in the conjugated diene polymer is contained. The mass ratio of the monomer unit derived from the ester monomer is smaller than the mass ratio of the monomer unit derived from the conjugated diene-based monomer.

<その他のポリマー>
上記アニオン伝導性膜がハロゲン原子含有ポリマー、主鎖に不飽和炭素結合を有するゴム状ポリマー、及び、(メタ)アクリル系重合体からなる群より選択される少なくとも1種の重合体を含む場合、その他のポリマーを含んでいてもよい。その他のポリマーとしては、アニオン伝導性膜が含むポリマーとして上述したもののうち、ハロゲン原子含有ポリマー、主鎖に不飽和炭素結合を有するゴム状ポリマー、及び、(メタ)アクリル系重合体以外のものが挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。このようなその他のポリマーを添加することで膜の均一性や膜の強度を向上する等の効果を得ることができる。
これらのポリマーは、公知の有機架橋剤化合物により、架橋されていてもよい。
<Other polymers>
When the anionic conductive film contains at least one polymer selected from the group consisting of a halogen atom-containing polymer, a rubber-like polymer having an unsaturated carbon bond in the main chain, and a (meth) acrylic polymer. Other polymers may be included. Other polymers include those mentioned above as polymers contained in the anion conductive film, other than halogen atom-containing polymers, rubber-like polymers having unsaturated carbon bonds in the main chain, and (meth) acrylic polymers. These can be mentioned, and one or more of these can be used. By adding such other polymers, effects such as improving the uniformity of the film and the strength of the film can be obtained.
These polymers may be crosslinked with known organic cross-linking agent compounds.

なお、上記ポリマーとして主鎖に不飽和炭素結合を有するゴム状ポリマーや(メタ)アクリル系重合体を用いた場合は、気体を通しにくいアニオン伝導性膜が形成され、透気度値を非常に大きくすることができると考えられる。なお、後述するとおり、アニオン伝導性膜を製造する際には、周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物とポリマーとを混練する方法を用いる。このとき、アニオン伝導性膜がフッ素原子含有ポリマーを含むものであると、圧延時にフッ素原子含有ポリマーに強い力がかかることでポリマーの繊維化が促進され、その結果、デンドライトの成長による電極間の短絡を防止する効果がより高くなる。 When a rubber-like polymer having an unsaturated carbon bond in the main chain or a (meth) acrylic polymer is used as the polymer, an anionic conductive film that does not easily allow gas to pass through is formed, and the air permeability value is extremely high. It is thought that it can be increased. As will be described later, when producing an anionic conductive film, a method of kneading a compound containing at least one element selected from Group 1 to Group 17 of the periodic table and a polymer is used. At this time, if the anionic conductive film contains a fluorine atom-containing polymer, a strong force is applied to the fluorine atom-containing polymer during rolling to promote fibrosis of the polymer, and as a result, short-circuiting between electrodes due to dendrite growth occurs. The effect of prevention is higher.

<ポリマーの調製方法>
上記ポリマーはその単量体単位を形成する単量体成分より、ラジカル重合、ラジカル(交互)共重合、アニオン重合、アニオン(交互)共重合、カチオン重合、カチオン(交互)共重合、グラフト重合、グラフト(交互)共重合、リビング重合、リビング(交互)共重合、分散重合、乳化重合、懸濁重合、開環重合、環化重合、光、紫外線や電子線照射による重合、メタセシス重合、電解重合等により得ることができる。これらの方法の中でも、簡便に製造できる観点から、乳化重合法を用いることが好ましい。上記単量体成分の重合方法として乳化重合法を用いる場合には、単量体成分、界面活性剤及び水を主成分とする分散媒を混合した後に乳化重合を行なってもよく、単量体成分、界面活性剤及び水性媒体を撹拌することによって乳化させ、プレエマルションを調製した後に乳化重合を行なってもよく、あるいは単量体成分、界面活性剤及び媒体のうちの少なくとも1種類とその残部のプレエマルションとを混合して乳化重合を行なってもよい。単量体成分、界面活性剤及び媒体は、それぞれ一括添加してもよく、分割添加してもよく、あるいは連続滴下してもよい。
<Polymer preparation method>
The above-mentioned polymer has radical polymerization, radical (alternate) copolymerization, anion polymerization, anion (alternate) copolymerization, cationic polymerization, cationic (alternate) copolymerization, graft polymerization, etc. Graft (alternate) polymerization, living polymerization, living (alternate) polymerization, dispersion polymerization, emulsification polymerization, suspension polymerization, ring-opening polymerization, cyclization polymerization, polymerization by light, ultraviolet or electron beam irradiation, metathesis polymerization, electrolytic polymerization It can be obtained by such means. Among these methods, it is preferable to use the emulsion polymerization method from the viewpoint of easy production. When the emulsion polymerization method is used as the polymerization method of the above-mentioned monomer component, the emulsion polymerization may be carried out after mixing the monomer component, the surfactant and the dispersion medium containing water as the main components. The ingredients, surfactants and aqueous medium may be emulsified by stirring to prepare a preemulsion and then emulsion polymerization, or at least one of the monomeric components, surfactants and medium and the rest thereof. Emulsion polymerization may be carried out by mixing with the pre-emulsion of. The monomer component, the surfactant and the medium may be added all at once, may be added in portions, or may be continuously added dropwise.

上記界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられ、これらの界面活性剤は、1種又は2種以上を使用することができる。
アニオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、アンモニウムドデシルサルフェート、ナトリウムドデシルサルフェート等のアルキルサルフェート塩;アンモニウムドデシルスルホネート、ナトリウムドデシルスルホネート、ナトリウムアルキルジフェニルエーテルジスルホネート等のアルキルスルホネート塩;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム、ドデシルナフタレンスルホン酸ナトリウム等のアルキルアリールスルホネート塩;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩;ポリオキシエチレンアルキルスルホネート塩;ポリオキシエチレンアルキルサルフェート塩;ポリオキシエチレンアルキルアリールサルフェート塩;ジアルキルスルホコハク酸塩;アリールスルホン酸−ホルマリン縮合物;アンモニウムラウリレート、ナトリウムステアリレート等の脂肪酸塩;ビス(ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル)メタクリレートスルホネート塩、プロペニル−アルキルスルホコハク酸エステル塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンスルホネート塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンホスフォネート塩、アリルオキシメチルアルキルオキシポリオキシエチレンのスルホネート塩等のアリル基を有する硫酸エステル又はその塩;アリルオキシメチルアルコキシエチルポリオキシエチレンの硫酸エステル塩等が挙げられる。
Examples of the above-mentioned surfactant include anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants and the like, and one or more of these surfactants are used. be able to.
The anionic surfactant is not particularly limited, and is, for example, an alkyl sulfate salt such as ammonium dodecyl sulfate or sodium dodecyl sulfate; an alkyl sulfonate salt such as ammonium dodecyl sulfonate, sodium dodecyl sulfonate, or sodium alkyl diphenyl ether disulfonate; dodecylbenzene sulfone. Alkylaryl sulfonate salts such as sodium dodecylbenzene sulfonate, sodium dodecylnaphthalene sulfonate, etc .; polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfates; polyoxyethylene alkyl sulfonate salts; polyoxyethylene alkyl sulfate salts; polyoxyethylene alkyl aryls Sulfate salt; dialkyl sulfosuccinate; aryl sulfonic acid-formalin condensate; fatty acid salts such as ammonium laurylate and sodium stearilate; bis (polyoxyethylene polycyclic phenyl ether) methacrylate sulfonate salt, propenyl-alkyl sulfosuccinate ester salt, Sulfate ester having an allyl group such as (meth) polyoxyethylene sulfonate salt of acrylate, polyoxyethylene phosphonate salt of (meth) acrylate, sulfonate salt of allyloxymethylalkyloxypolyoxyethylene, or a salt thereof; allyloxymethyl Examples thereof include a sulfate ester salt of alkoxyethylpolyoxyethylene.

ノニオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとの縮合物、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセライド、エチレンオキサイドと脂肪族アミンとの縮合体、アリルオキシメチルアルコキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル等が挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ドデシルアンモニウムクロライド等のアルキルアンモニウム塩等が挙げられる。両性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ベタインエステル型界面活性剤等が挙げられる。 The nonionic surfactant is not particularly limited, and is, for example, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl aryl ether, condensate of polyethylene glycol and polypropylene glycol, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, fatty acid. Examples thereof include monoglyceride, a condensate of ethylene oxide and an aliphatic amine, allyloxymethylalkoxyethyl hydroxypolyoxyethylene, and polyoxyalkylene alkenyl ether. The cationic surfactant is not particularly limited, and examples thereof include an alkylammonium salt such as dodecylammonium chloride. The amphoteric surfactant is not particularly limited, and examples thereof include betaine ester-type surfactants.

上記乳化重合法における界面活性剤の使用量としては、ポリマーの原料として用いられた全単量体成分100質量%に対して、重合安定性を向上させる観点から、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.2質量%以上である。また、電池を長寿命化させる観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。 The amount of the surfactant used in the above emulsion polymerization method is preferably 0.01% by mass or more from the viewpoint of improving the polymerization stability with respect to 100% by mass of all the monomer components used as the raw material of the polymer. , More preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.2% by mass or more. Further, from the viewpoint of extending the life of the battery, it is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less.

上記各単量体成分の重合には、重合開始剤を用いることができる。重合開始剤としては通常用いられているものを使用することができ、特に制限されず、熱によってラジカル分子を発生させるものであればよい。重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩類;2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)等の水溶性アゾ化合物;過酸化水素等の熱分解系開始剤;過酸化水素とアスコルビン酸、t−ブチルヒドロパーオキサイドとロンガリット、過硫酸カリウムと金属塩、過硫酸アンモニウムと亜硫酸水素ナトリウム等のレドックス系開始剤等を挙げることができ、これらの1種又は2種以上を使用することができる。 A polymerization initiator can be used for the polymerization of each of the above-mentioned monomer components. As the polymerization initiator, a commonly used one can be used, and is not particularly limited as long as it generates radical molecules by heat. Examples of the polymerization initiator include persulfates such as potassium persulfate, ammonium persulfate, and sodium persulfate; 2,2'-azobis [N- (2-carboxyethyl) -2-methylpropion amidine], 2,2. Water-soluble azo compounds such as'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 4,4'-azobis (4-cyanopentanoic acid); thermal decomposition initiators such as hydrogen peroxide; hydrogen peroxide and ascorbic acid , T-Butylhydroperoxide and Longarit, Potassium Persulfate and Metal Salt, Ammonium Persulfate and Sodium Hydrogen Persulfate, and other redox-based initiators, and one or more of these can be used. ..

上記重合開始剤の使用量としては、重合反応に供する単量体成分の総量100質量%に対して、0.02質量%以上、2質量%以下が好ましい。より好ましくは、0.05質量%以上、1質量%以下である。 The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.02% by mass or more and 2% by mass or less with respect to 100% by mass of the total amount of the monomer components to be subjected to the polymerization reaction. More preferably, it is 0.05% by mass or more and 1% by mass or less.

上記ポリマーを製造する重合反応の温度は、重合反応が進行する限り特に制限されないが、20℃以上、100℃以下で行うことが好ましい。より好ましくは、40℃以上、90℃以下である。また、重合反応の時間も特に制限されないが、生産性を考慮すると、0.5時間以上、10時間以下が好ましい。より好ましくは、1時間以上、5時間以下である。 The temperature of the polymerization reaction for producing the polymer is not particularly limited as long as the polymerization reaction proceeds, but it is preferably carried out at 20 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. More preferably, it is 40 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. Further, the time of the polymerization reaction is not particularly limited, but in consideration of productivity, 0.5 hours or more and 10 hours or less are preferable. More preferably, it is 1 hour or more and 5 hours or less.

上記単量体成分の重合方法として水を媒体とした乳化重合法を用いた場合、ラテックス粒子として得られた上記ポリマーの水分散液中における体積平均粒子径は、均一な膜を形成する観点から、好ましくは20nm以上、より好ましくは50nm以上、更に好ましくは80nm以上であり、膜中の結着材(ポリマー)部分への水やイオンの浸透を抑制する観点から、好ましくは5000nm以下、より好ましくは1000nm以下、更に好ましくは500nm以下である。
上記体積平均粒子径は、実施例に記載の方法に従い、粒度分布測定器を用いて測定することができる。
When an emulsion polymerization method using water as a medium is used as the polymerization method of the monomer component, the volume average particle diameter of the polymer obtained as latex particles in the aqueous dispersion is from the viewpoint of forming a uniform film. It is preferably 20 nm or more, more preferably 50 nm or more, still more preferably 80 nm or more, and preferably 5000 nm or less from the viewpoint of suppressing permeation of water or ions into the binder (polymer) portion in the membrane. Is 1000 nm or less, more preferably 500 nm or less.
The volume average particle size can be measured using a particle size distribution measuring device according to the method described in Examples.

これらポリマーが官能基を有する場合には、それを主鎖及び/又は側鎖に有していても良く、架橋剤との結合部位として存在しても良い。これらポリマーは、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
上記ポリマーは、上記層状複水化合物や、それ以外の有機架橋剤化合物により、エステル結合、アミド結合、イオン結合、ファンデルワールス結合、アゴスチック相互作用、水素結合、アセタール結合、ケタール結合、エーテル結合、ペルオキシド結合、炭素−炭素結合、炭素−窒素結合、炭素−酸素結合、炭素−硫黄結合、カルバメート結合、チオカルバメート結合、カルバミド結合、チオカルバミド結合、オキサゾリン部位含有結合、トリアジン結合等を介して、架橋されていてもよい。
When these polymers have a functional group, they may have it in the main chain and / or the side chain, and may exist as a binding site with a cross-linking agent. One type of these polymers may be used, or two or more types may be used.
The polymer may be an ester bond, an amide bond, an ionic bond, a van der Waals bond, an agostic interaction, a hydrogen bond, an acetal bond, a ketal bond, an ether bond, or the like, depending on the layered compound aqueous compound or other organic cross-linking agent compound. Cross-linking via peroxide bond, carbon-carbon bond, carbon-nitrogen bond, carbon-oxygen bond, carbon-sulfur bond, carbamate bond, thiocarbamate bond, carbamide bond, thiocarbamide bond, oxazoline site-containing bond, triazine bond, etc. It may have been done.

上記ポリマーの重量平均分子量は、200〜7000000であることが好ましい。これにより、上記アニオン伝導性膜のアニオン伝導性、可とう性等を調節することができる。該重量平均分子量は、より好ましくは、400〜6500000であり、更に好ましくは、500〜5000000である。
上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレン換算された重量平均分子量として測定することができる。
装置:東ソー株式会社製 HCL−8220GPC
カラム:TSKgel Super AWM−H
溶離液(LiBr・HO、リン酸入りNMP):0.01mol/L
なお、上記「200〜7000000」との範囲記載は、範囲の上端、下端の数値を含む範囲を意味する。すなわち、「200〜7000000」は「200以上、7000000以下」と同じ意味である。
本発明において記載される「〜」を用いた範囲記載は全て同様に、範囲の上端、下端の数値を含む範囲を意味する。
The weight average molecular weight of the polymer is preferably 200 to 7000000. Thereby, the anion conductivity, flexibility and the like of the anion conductive film can be adjusted. The weight average molecular weight is more preferably 400 to 6500000, and even more preferably 500 to 500000.
The weight average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC) as a polystyrene-equivalent weight average molecular weight.
Equipment: HCL-8220GPC manufactured by Tosoh Corporation
Column: TSKgel Super AWM-H
Eluent (LiBr · H 2 O, NMP containing phosphoric acid): 0.01 mol / L
The above range description of "200 to 7000000" means a range including the numerical values of the upper end and the lower end of the range. That is, "200 to 7000000" has the same meaning as "200 or more and 7000000 or less".
All the range descriptions using "~" described in the present invention mean the range including the numerical values of the upper end and the lower end of the range in the same manner.

上記ポリマーの質量割合は、アニオン伝導性膜の強度及びイオン伝導性の観点から、アニオン伝導性膜100質量%中、0.1質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましく、30質量%以上であることが一層好ましく、50質量%以上であることが特に好ましい。また、上記ポリマーの質量割合は、99.9質量%以下であることが好ましく、99質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることが更に好ましく、80質量%以下であることが一層好ましく、70質量%以下であることが特に好ましい。
ここでは、アニオン伝導性膜中におけるポリマーの好ましい質量割合を記載したが、アニオン伝導性膜を形成するためのアニオン伝導性膜形成材料中におけるポリマーの好ましい質量割合も同様である。
上記質量割合は、ポリマーが2種類以上である場合、2種以上のポリマーの質量割合の合計である。
From the viewpoint of the strength and ionic conductivity of the anionic conductive membrane, the mass ratio of the polymer is preferably 0.1% by mass or more, and preferably 1% by mass or more, based on 100% by mass of the anionic conductive membrane. More preferably, it is more preferably 10% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, and particularly preferably 50% by mass or more. The mass ratio of the polymer is preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, further preferably 90% by mass or less, and 80% by mass or less. Is more preferable, and 70% by mass or less is particularly preferable.
Here, the preferable mass ratio of the polymer in the anionic conductive membrane is described, but the preferable mass ratio of the polymer in the anionic conductive membrane-forming material for forming the anionic conductive membrane is also the same.
The above mass ratio is the total of the mass ratios of two or more kinds of polymers when there are two or more kinds of polymers.

上記アニオン伝導性膜における、ポリマーと周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物との質量割合は、5000000/1〜1/100000であることが好ましく、2000000/1〜1/50000であることがより好ましく、1000000/1〜1/10000であることが更に好ましい。 The mass ratio of the polymer to the compound containing at least one element selected from Groups 1 to 17 of the periodic table in the anion conductive film is preferably 5000000/1 to 1/10000. It is more preferably 2000000/1 to 1/10000, and even more preferably 1000000/1 to 1/10000.

<その他の成分>
上記アニオン伝導性膜は、ポリマーと、周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物とを含む限り、その他の成分を更に含んでいてもよい。また、その他の成分は、1種であってもよく、2種以上であってもよい。
<Other ingredients>
The anion conductive film may further contain other components as long as it contains a polymer and a compound containing at least one element selected from Groups 1 to 17 of the periodic table. Further, the other components may be one kind or two or more kinds.

上記その他の成分は、特に限定されないが、例えば、亜鉛含有化合物、アルミナ、シリカ、導電性カーボン、導電性セラミックス等が挙げられる。その他の成分は、アニオン伝導性を補助する等の働きが可能である。 The other components are not particularly limited, and examples thereof include zinc-containing compounds, alumina, silica, conductive carbon, and conductive ceramics. Other components can function to assist anion conductivity.

<アニオン伝導性膜の製造方法>
上記アニオン伝導性膜を製造する際には、アニオン伝導性材料を混練・圧延する工程を含む方法を用いることができる。アニオン伝導性材料とは、アニオン伝導性膜を形成するのに用いられる材料であり、ポリマー及び周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物と共に、必要に応じて、上記その他の成分を含むものを言う。
<Manufacturing method of anionic conductive membrane>
When producing the anionic conductive film, a method including a step of kneading and rolling the anionic conductive material can be used. Anionic conductive materials are materials used to form anionic conductive membranes and are required together with polymers and compounds containing at least one element selected from Groups 1 to 17 of the Periodic Table. Correspondingly, it refers to those containing the above other components.

上記アニオン伝導性膜は、アニオン伝導性材料を混練する工程を経て得られたものであることが好ましい。
例えば、ポリマー、及び、周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物等と共に、必要に応じて、上記その他の成分を混練する。混練には、ミキサー、ブレンダー、ニーダー、ビーズミル、レディミル、ボールミル等を使用することができる。混練の際、水や、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサノール、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン等の有機溶剤、又は、水と有機溶剤との混合溶剤を加えても良い。上記混練においては、ポリマーを水等に分散させたディスパージョンとすることが好ましい。これにより、得られるアニオン伝導性膜がより緻密なものとなり、透気度値及び突刺強度が大きくなるため、上記X値がより大きなものとなる。これによりデンドライトの成長を阻止する効果がより高くなる。
The anion conductive film is preferably obtained through a step of kneading the anion conductive material.
For example, the above-mentioned other components are kneaded together with a polymer and a compound containing at least one element selected from Groups 1 to 17 of the periodic table, if necessary. For kneading, a mixer, a blender, a kneader, a bead mill, a ready mill, a ball mill or the like can be used. At the time of kneading, water, an organic solvent such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, hexanol, tetrahydrofuran or N-methylpyrrolidone, or a mixed solvent of water and an organic solvent may be added. In the above kneading, it is preferable to obtain a dispersion in which the polymer is dispersed in water or the like. As a result, the obtained anionic conductive film becomes more dense, and the air permeability value and the puncture strength become larger, so that the X value becomes larger. This makes it more effective in blocking the growth of dendrites.

上記混練の時間は、適宜設定できるが、2分以上であることが好ましく、4分以上であることがより好ましく、6分以上であることが更に好ましく、8分以上であることが特に好ましい。特に、高温条件下(例えば、40℃以上)で混練時間が長くなることが好ましい。これにより、得られるアニオン伝導性膜がより緻密なものとなり、透気度値及び突刺強度が大きくなるため、上記X値がより大きなものとなる。
上記混練の時間の上限は、特に限定されないが、例えば混練の時間を30分以下とすることが好ましい。
The kneading time can be set as appropriate, but is preferably 2 minutes or longer, more preferably 4 minutes or longer, further preferably 6 minutes or longer, and particularly preferably 8 minutes or longer. In particular, it is preferable that the kneading time is long under high temperature conditions (for example, 40 ° C. or higher). As a result, the obtained anionic conductive film becomes more dense, and the air permeability value and the puncture strength become larger, so that the X value becomes larger.
The upper limit of the kneading time is not particularly limited, but for example, the kneading time is preferably 30 minutes or less.

上記混練の温度は、適宜設定できるが、20℃以上であることが好ましく、30℃以上であることがより好ましく、40℃以上であることが更に好ましく、50℃以上であることが特に好ましい。これにより、得られるアニオン伝導性膜がより緻密なものとなり、透気度値及び突刺強度が大きくなるため、上記X値がより大きなものとなる。
上記混練の温度の上限は、ポリマーと周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物が分解しない限り特に限定されないが、例えば混練の温度を200℃以下とすることが好ましい。
The kneading temperature can be appropriately set, but is preferably 20 ° C. or higher, more preferably 30 ° C. or higher, further preferably 40 ° C. or higher, and particularly preferably 50 ° C. or higher. As a result, the obtained anionic conductive film becomes more dense, and the air permeability value and the puncture strength become larger, so that the X value becomes larger.
The upper limit of the kneading temperature is not particularly limited as long as the polymer and the compound containing at least one element selected from Group 1 to Group 17 of the periodic table are not decomposed. For example, the kneading temperature is set to 200 ° C. or lower. It is preferable to do so.

上記アニオン伝導性膜は、アニオン伝導性材料を混練する工程を経た後、更に圧延する工程を経て得られたものであることが好ましい。
上記アニオン伝導性膜を電極用保護膜として用いる場合は、電極の活物質層上でアニオン伝導性材料を圧延してもよい。
アニオン伝導性材料がフッ素原子含有ポリマーを含むものであると、圧延時にフッ素原子含有ポリマーに強い力がかかることでポリマーの繊維化が促進され、その結果、上記アニオン伝導性膜の透気度値、強度が大きくなるため、上記X値がより大きなものとなる。
It is preferable that the anion conductive film is obtained by undergoing a step of kneading the anion conductive material and then a step of further rolling.
When the anionic conductive film is used as a protective film for an electrode, the anionic conductive material may be rolled on the active material layer of the electrode.
When the anion conductive material contains a fluorine atom-containing polymer, a strong force is applied to the fluorine atom-containing polymer during rolling to promote fibrosis of the polymer, and as a result, the air permeability value and strength of the anion conductive film are obtained. Therefore, the X value becomes larger.

上記アニオン伝導性膜に代表される本発明のイオン伝導性膜は、電池性能を阻害せず、デンドライトの成長をより充分に抑制できることから、電池のセパレータ、電解質(膜)や電極用保護膜等として用いることができ、例えばエネルギー密度が高く安全かつ安価な負極を含んで構成される二次電池(例えば、マンガン・亜鉛(蓄)電池、ニッケル・水素(蓄)電池、ニッケル・亜鉛(蓄)電池、亜鉛イオン(蓄)電池、銀・亜鉛(蓄)電池、亜鉛・ハロゲン(蓄)電池等)を長寿命化することができ、これを広く普及させることができる可能性がある。また、このようなイオン伝導性膜は、アルカリ(イオン)(蓄)電池、アルカリ土類(イオン)(蓄)電池、ニッケル・水素(蓄)電池、ニッケル・カドミウム(蓄)電池、鉛蓄電池、燃料電池、キャパシタ等の電気化学デバイス用途や、空気亜鉛電池やアルカリマンガン電池等の一次電池の構成部材、イオン交換材料、微量元素吸着剤等としても使用可能である。 The ion conductive film of the present invention represented by the above anionic conductive film does not impair battery performance and can more sufficiently suppress the growth of dendrite. Therefore, a battery separator, an electrolyte (film), a protective film for electrodes, etc. A secondary battery (for example, a manganese / zinc (storage) battery, a nickel / hydrogen (storage) battery, a nickel / zinc (storage)), which is composed of a negative electrode having a high energy density and is safe and inexpensive. Batteries, zinc ion (storage) batteries, silver / zinc (storage) batteries, zinc / halogen (storage) batteries, etc.) can be extended in life, and there is a possibility that they can be widely used. Further, such an ionic conductive film includes an alkaline (ion) (storage) battery, an alkaline earth (ion) (storage) battery, a nickel / hydrogen (storage) battery, a nickel / cadmium (storage) battery, and a lead storage battery. It can also be used for electrochemical devices such as fuel cells and capacitors, as components of primary batteries such as air zinc batteries and alkaline manganese batteries, ion exchange materials, trace element adsorbents, and the like.

<電池構成部材>
本発明はまた、本発明のイオン伝導性膜を含んで構成される電池構成部材でもある。上記電池構成部材としては、セパレータ、電解質、電極等が挙げられる。
<Battery components>
The present invention is also a battery component composed of the ionic conductive membrane of the present invention. Examples of the battery component include a separator, an electrolyte, an electrode and the like.

本発明の電池構成部材が電極である場合、本発明のイオン伝導性膜は、電極の活物質層を被覆する電極用保護膜として用いられる。 When the battery component of the present invention is an electrode, the ion conductive film of the present invention is used as a protective film for an electrode that covers the active material layer of the electrode.

上記電極は、活物質層内に、活物質及び結着剤を含み、更に、導電助剤、その他の成分等を含んでいてもよい。 The electrode contains an active material and a binder in the active material layer, and may further contain a conductive auxiliary agent, other components, and the like.

上記活物質は、正極の活物質でもよく、負極の活物質でもよい。
本発明の電極が負極である場合は、該負極の活物質としては、炭素種・カドミウム種・リチウム種・ナトリウム種・マグネシウム種・鉛種・亜鉛種・錫種・シリコン含有材料・水素吸蔵合金材料、白金等の貴金属材料等、電池の負極活物質として通常用いられるものを用いることができる。これらの中でも、本発明の電極における上記活物質は、亜鉛種又はカドミウム種を含有することが好ましく、亜鉛種を含有することがより好ましい。これにより、本発明の効果が顕著なものになる。なお、例えば亜鉛種とは、亜鉛の金属単体又は亜鉛化合物を意味し、カドミウム種とはカドミウムの金属単体又はカドミウム化合物を意味する。リチウム種、ナトリウム種、マグネシウム種、鉛種、亜鉛種、及び、錫種についても同様である。
The active material may be a positive electrode active material or a negative electrode active material.
When the electrode of the present invention is a negative electrode, the active material of the negative electrode is carbon type, cadmium type, lithium type, sodium type, magnesium type, lead type, zinc type, tin type, silicon-containing material, hydrogen storage alloy. A material usually used as a negative electrode active material of a battery, such as a material or a noble metal material such as platinum, can be used. Among these, the active material in the electrode of the present invention preferably contains zinc type or cadmium type, and more preferably contains zinc type. As a result, the effect of the present invention becomes remarkable. For example, the zinc species means a simple substance of zinc or a zinc compound, and the cadmium species means a simple substance of cadmium or a cadmium compound. The same applies to lithium type, sodium type, magnesium type, lead type, zinc type, and tin type.

本発明の電極が正極である場合は、上記正極の活物質としては、一次電池や二次電池の正極活物質として通常用いられるものを用いることができる。例えば、オキシ水酸化ニッケル、水酸化ニッケル、コバルト含有水酸化ニッケル等のニッケル含有化合物;二酸化マンガン等のマンガン含有化合物;酸化銀;コバルト酸リチウム等のリチウム含有化合物;鉄含有化合物;その他のコバルト含有化合物等が挙げられる。
本発明の電極の活物質層に含まれる活物質は、負極の活物質であることが好ましい。
When the electrode of the present invention is a positive electrode, as the active material of the positive electrode, a material usually used as a positive electrode active material of a primary battery or a secondary battery can be used. For example, nickel-containing compounds such as nickel oxyhydroxide, nickel hydroxide, and cobalt-containing nickel hydroxide; manganese-containing compounds such as manganese dioxide; silver oxide; lithium-containing compounds such as lithium cobaltate; iron-containing compounds; and other cobalt-containing compounds. Examples include compounds.
The active material contained in the active material layer of the electrode of the present invention is preferably the active material of the negative electrode.

上記結着剤としては種々の公知のポリマーを用いることができるが、熱可塑性、熱硬化性のいずれであってもよく、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のハロゲン原子含有ポリマー、ポリオレフィン等の炭化水素部位含有ポリマー、ポリスチレン等の芳香族基含有ポリマー;アルキレングリコール等のエーテル基含有ポリマー;ポリビニルアルコール等の水酸基含有ポリマー;ポリアミド、ポリアクリルアミド等のアミド結合含有ポリマー;ポリマレイミド等のイミド基含有ポリマー;ポリ(メタ)アクリル酸等のカルボキシル基含有ポリマー;ポリ(メタ)アクリル酸塩等のカルボン酸塩基含有ポリマー;スルホン酸塩部位含有ポリマー;第四級アンモニウム塩や第四級ホスホニウム塩含有ポリマー;イオン交換性重合体;天然ゴム;スチレンブタジエンゴム(SBR)等の人工ゴム;ヒドロキシアルキルセルロース(例えば、ヒドロキシエチルセルロース)、カルボキシメチルセルロース等の糖類;ポリエチレンイミン等のアミノ基含有ポリマー;ポリウレタン等が挙げられる。なお、上記結着剤は、1種でも2種以上でも使用することができる。 Various known polymers can be used as the binder, but either thermoplastic or thermosetting may be used, and halogen atom-containing polymers such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, polyolefins and the like can be used. Carboxide site-containing polymer, aromatic group-containing polymer such as polystyrene; ether group-containing polymer such as alkylene glycol; hydroxyl group-containing polymer such as polyvinyl alcohol; amide bond-containing polymer such as polyamide and polyacrylamide; imide group-containing polymer such as polymaleimide Polymers; carboxyl group-containing polymers such as poly (meth) acrylic acid; carboxylic acid base-containing polymers such as poly (meth) acrylate; sulfonate site-containing polymers; quaternary ammonium salts and quaternary phosphonium salt-containing polymers Ion-exchangeable polymers; Natural rubber; Artificial rubber such as styrene butadiene rubber (SBR); Sugars such as hydroxyalkyl cellulose (for example, hydroxyethyl cellulose), carboxymethyl cellulose; Amino group-containing polymers such as polyethylene imine; Polyurethane and the like. Be done. The binder may be used alone or in combination of two or more.

上記導電助剤としては、特に制限されないが、例えば、導電性カーボン、導電性セラミックス、亜鉛・銅・真鍮・ニッケル・銀・ビスマス・インジウム・鉛・錫等の金属等の1種又は2種以上を用いることができる。 The conductive auxiliary agent is not particularly limited, and is, for example, one or more of conductive carbon, conductive ceramics, metals such as zinc, copper, brass, nickel, silver, bismuth, indium, lead, and tin. Can be used.

上記その他の成分としては、周期表の第1族〜第17族に属する元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素を有する化合物、有機化合物、有機化合物塩の1種又は2種以上を用いることができる。 As the other component, one or more of a compound having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Group 1 to Group 17 of the periodic table, an organic compound, and an organic compound salt is used. be able to.

本発明に係る活物質層の平均厚みは、100μm以上であることが好ましく、200μm以上であることがより好ましく、500μm以上であることが更に好ましく、本発明のイオン伝導性膜を電極用保護膜として用いる場合、活物質の脱落等を抑制して大量の活物質を搭載したエネルギー密度の高い電池を構成できる観点から、1mm以上であることが特に好ましい。該活物質層の平均厚みは、例えば10mm以下であることが好ましく、5mm以下であることが好ましい。
上記活物質層の平均厚みは、マイクロメーターにより任意に5点を測定して算出することができる。
The average thickness of the active material layer according to the present invention is preferably 100 μm or more, more preferably 200 μm or more, further preferably 500 μm or more, and the ion conductive film of the present invention is a protective film for electrodes. When used as a battery, it is particularly preferably 1 mm or more from the viewpoint of suppressing the dropping of the active material and forming a battery having a high energy density on which a large amount of the active material is mounted. The average thickness of the active material layer is, for example, preferably 10 mm or less, and preferably 5 mm or less.
The average thickness of the active material layer can be calculated by arbitrarily measuring 5 points with a micrometer.

本発明の電極は、更に、集電体を含む。
上記集電体としては、(電解)銅箔、銅メッシュ(エキスパンドメタル)、発泡銅、パンチング銅、真鍮等の銅合金、真鍮箔、真鍮メッシュ(エキスパンドメタル)、発泡真鍮、パンチング真鍮、ニッケル箔、耐食性ニッケル、ニッケルメッシュ(エキスパンドメタル)、パンチングニッケル、金属亜鉛、耐食性金属亜鉛、亜鉛箔、亜鉛メッシュ(エキスパンドメタル)、(パンチング)鋼板、導電性を付与した不織布;Ni・Zn・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・真鍮等を添加した(電解)銅箔・銅メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡銅・パンチング銅・真鍮等の銅合金・真鍮箔・真鍮メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡真鍮・パンチング真鍮・ニッケル箔・耐食性ニッケル・ニッケルメッシュ(エキスパンドメタル)・パンチングニッケル・金属亜鉛・耐食性金属亜鉛・亜鉛箔・亜鉛メッシュ(エキスパンドメタル)・(パンチング)鋼板・不織布;Ni・Zn・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・真鍮等によりメッキされた(電解)銅箔・銅メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡銅・パンチング銅・真鍮等の銅合金・真鍮箔・真鍮メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡真鍮・パンチング真鍮・ニッケル箔・耐食性ニッケル・ニッケルメッシュ(エキスパンドメタル)・パンチングニッケル・金属亜鉛・耐食性金属亜鉛・亜鉛箔・亜鉛メッシュ(エキスパンドメタル)・(パンチング)鋼板・不織布;銀;アルカリ(蓄)電池や空気亜鉛電池に集電体や容器として使用される材料等が挙げられる。
The electrodes of the present invention further include a current collector.
The current collector includes (electrolytic) copper foil, copper mesh (expanded metal), foamed copper, punching copper, copper alloys such as brass, brass foil, brass mesh (expanded metal), foamed brass, punching brass, nickel foil. , Corrosion resistant nickel, nickel mesh (expanded metal), punching nickel, metallic zinc, corrosion resistant metallic zinc, zinc foil, zinc mesh (expanded metal), (punching) steel plate, non-woven fabric with conductivity; Ni, Zn, Sn, Pb・ (Electrolytic) copper foil with Hg, Bi, In, Tl, brass, etc. added ・ Copper mesh (expanded metal) ・ Copper foam ・ Punching copper ・ Copper alloy such as brass ・ Brass foil ・ Brass mesh (expanded metal) ・ Foam Brass, punching brass, nickel foil, corrosion-resistant nickel, nickel mesh (expanded metal), punching nickel, metallic zinc, corrosion-resistant metal zinc, zinc foil, zinc mesh (expanded metal), (punching) steel plate, non-woven fabric; Ni, Zn, Sn・ (Electrolytic) copper foil plated with Pb, Hg, Bi, In, Tl, brass, etc. ・ Copper mesh (expanded metal) ・ Copper foam ・ Punching copper ・ Copper alloy such as brass ・ Brass foil ・ Brass mesh (expanded metal) ) ・ Foamed brass ・ Punching brass ・ Nickel foil ・ Corrosion resistant nickel ・ Nickel mesh (expanded metal) ・ Punching nickel ・ Metallic zinc ・ Corrosion resistant metal zinc ・ Zinc foil ・ Zinc mesh (expanded metal) ・ (Punching) steel plate ・ Non-woven fabric; Silver; Examples include materials used as current collectors and containers for alkaline (storage) batteries and air-zinc batteries.

本発明の電池構成部材が電解質である場合、本発明のイオン伝導性膜を固体電解質として用いることができる。
また本発明の電池構成部材がセパレータである場合、本発明のイオン伝導性膜をセパレータとして使用できる。
When the battery component of the present invention is an electrolyte, the ion conductive membrane of the present invention can be used as a solid electrolyte.
When the battery component of the present invention is a separator, the ion conductive film of the present invention can be used as the separator.

<本発明の電池構成部材を用いて構成される電池>
本発明は、本発明の電池構成部材を用いて構成される電池でもある。
本発明の電池は、本発明のイオン伝導性膜を含んで構成されるセパレータ、正極、負極、電解液(電解質)のいずれかを備えるものであればよい。
本発明の電池が備える正極及び負極の活物質層、集電体は、上述したものを使用できる。
<Battery configured by using the battery component of the present invention>
The present invention is also a battery configured using the battery components of the present invention.
The battery of the present invention may include any of a separator, a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution (electrolyte) including the ion conductive film of the present invention.
As the positive electrode and negative electrode active material layers and current collectors included in the battery of the present invention, the above-mentioned ones can be used.

上述したように、本発明の電池に用いる負極は、亜鉛種又はカドミウム種を活物質とすることが好ましく、亜鉛種を活物質とすることがより好ましい。したがって、本発明の電池が、亜鉛種又はカドミウム種(より好ましくは、亜鉛種)を活物質とする亜鉛負極として本発明の電極を含む電池であることは、本発明の好適な実施形態の1つである。
また、本発明の亜鉛負極を含んで構成される電池の形態としては、一次電池、充放電が可能な二次電池、メカニカルチャージ(亜鉛負極の機械的な交換)の利用、第3極の利用(正極として、充電に適した電極と放電に適した電極をそれぞれ用いる)等、いずれの形態であっても良い。
As described above, the negative electrode used in the battery of the present invention preferably uses zinc type or cadmium type as an active material, and more preferably zinc type as an active material. Therefore, it is one of the preferred embodiments of the present invention that the battery of the present invention is a battery containing the electrode of the present invention as a zinc negative electrode using zinc type or cadmium type (more preferably zinc type) as an active material. It is one.
Further, as the form of the battery including the zinc negative electrode of the present invention, a primary battery, a rechargeable secondary battery, a mechanical culture (mechanical replacement of the zinc negative electrode), and a third electrode are used. Any form may be used, such as (an electrode suitable for charging and an electrode suitable for discharging are used as the positive electrode, respectively).

本発明の電池に用いる電解液としては、本発明のイオン伝導性膜からなる固体電解質を使用する場合以外は、蓄電池の電解液として通常用いられるものを用いることができ、特に制限されないが、例えば、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、γ−ブチロラクトン、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジエトキシエタン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、イオン性液体、フッ素含有カーボネート類、フッ素含有エーテル類、ポリエチレングリコール類、フッ素含有ポリエチレングリコール類等が挙げられる。上記有機溶剤系電解液は、1種でも2種以上でも使用することができる。水系電解液としては、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、硫酸亜鉛水溶液、硝酸亜鉛水溶液、リン酸亜鉛水溶液、酢酸亜鉛水溶液等が挙げられる。これらの中でも、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液といったアルカリ性電解質が好ましい。上記水系電解液は、1種でも2種以上でも使用することができる。水系電解液は、上記有機溶剤系電解液を含んでいてもよい。 As the electrolytic solution used for the battery of the present invention, a solution usually used as an electrolytic solution for a storage battery can be used except when a solid electrolyte composed of the ion conductive film of the present invention is used, and is not particularly limited. , Ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, dimethoxymethane, diethoxymethane, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, methyl tetrahydrofuran, diethoxyethane, dimethyl sulfoxide, sulfolane, acetonitrile, benzonitrile, ionic liquid, Fluorine-containing carbonates, fluorine-containing ethers, polyethylene glycols, fluorine-containing polyethylene glycols and the like can be mentioned. The organic solvent-based electrolytic solution can be used alone or in combination of two or more. Examples of the aqueous electrolytic solution include potassium hydroxide aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution, lithium hydroxide aqueous solution, zinc sulfate aqueous solution, zinc nitrate aqueous solution, zinc phosphate aqueous solution, zinc acetate aqueous solution and the like. Among these, alkaline electrolytes such as potassium hydroxide aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution, and lithium hydroxide aqueous solution are preferable. The above-mentioned aqueous electrolytic solution can be used alone or in combination of two or more. The water-based electrolytic solution may contain the above-mentioned organic solvent-based electrolytic solution.

本発明の電池においては、本発明のイオン伝導性膜がセパレータ以外の電池構成部材(電解質及び/又は電極)に用いられる場合、そのイオン伝導性膜がセパレータの役割を果たすため、別途セパレータを使用しなくてもよい。なお、一般的に使用されるセパレータを1種以上使用しても構わない。セパレータは、正極と負極を隔離し、電解液を保持して正極と負極との間のイオン伝導性を確保する部材であればよく、不織布、濾紙、ポリエチレンやポリプロピレン等の炭化水素部位含有ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン部位含有ポリマー、ポリフッ化ビニリデン部位含有ポリマー、セルロース、フィブリル化セルロース、ビスコースレイヨン、酢酸セルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール含有ポリマー、セロファン、ポリスチレン等の芳香環部位含有ポリマー、ポリアクリロニトリル部位含有ポリマー、ポリアクリルアミド部位含有ポリマー、ポリハロゲン化ビニル部位含有ポリマー、ポリアミド部位含有ポリマー、ポリイミド部位含有ポリマー、ナイロン等のエステル部位含有ポリマー、ポリ(メタ)アクリル酸部位含有ポリマー、ポリ(メタ)アクリル酸塩部位含有ポリマー、ポリイソプレノールやポリ(メタ)アリルアルコール等の水酸基含有ポリマー、ポリカーボネート等のカーボネート基含有ポリマー、ポリエステル等のエステル基含有ポリマー、ポリウレタン等のカルバメートやカルバミド基部位含有ポリマー、寒天、ゲル化合物、有機無機ハイブリッド(コンポジット)化合物、イオン交換膜性ポリマー、環化ポリマー、スルホン酸塩含有ポリマー、第四級アンモニウム塩含有ポリマー、第四級ホスホニウム塩ポリマー、環状炭化水素基含有ポリマー、エーテル基含有ポリマー、セラミックス等の無機物等が挙げられる。セパレータを使用する場合、セパレータはこれらのうちの1種であってもよく、2種以上であってもよい。
本発明のイオン伝導性膜と別のセパレータを積層した積層構造としては、一体化した積層構造であってもよいし、互いが独立して重ね合わされた積層構造であってもよい。互いの膜が密着した積層構造である場合には、明確な界面を有する積層構造となっていてもよいし、これらの成分が混合された混合層を有する積層構造を形成していてもよい。
In the battery of the present invention, when the ion conductive film of the present invention is used for a battery component (electrolyte and / or electrode) other than the separator, the ion conductive film acts as a separator, and therefore a separate separator is used. You don't have to. In addition, one or more commonly used separators may be used. The separator may be any member as long as it is a member that separates the positive electrode and the negative electrode, holds the electrolytic solution, and secures ionic conductivity between the positive electrode and the negative electrode. Arocyclic site-containing polymers such as polytetrafluoroethylene site-containing polymer, polyvinylidene fluoride site-containing polymer, cellulose, fibrillated cellulose, biscorayon, cellulose acetate, hydroxyalkyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol-containing polymer, cellophane, and polystyrene. , Polyacrylonitrile site-containing polymer, polyacrylamide site-containing polymer, polyhalogenated vinyl site-containing polymer, polyamide site-containing polymer, polyimide site-containing polymer, ester site-containing polymer such as nylon, poly (meth) acrylic acid site-containing polymer, poly (Meta) acrylate site-containing polymer, hydroxyl group-containing polymer such as polyisoprenol or poly (meth) allyl alcohol, carbonate group-containing polymer such as polycarbonate, ester group-containing polymer such as polyester, carbamate or carbamide group site such as polyurethane Containing polymer, agar, gel compound, organic-inorganic hybrid (composite) compound, ion-exchange film polymer, cyclized polymer, sulfonate-containing polymer, quaternary ammonium salt-containing polymer, quaternary phosphonium salt polymer, cyclic hydrocarbon Examples thereof include group-containing polymers, ether group-containing polymers, and inorganic substances such as ceramics. When a separator is used, the separator may be one of these or two or more.
The laminated structure in which the ion conductive film of the present invention and another separator are laminated may be an integrated laminated structure or a laminated structure in which they are independently laminated. When the films are in close contact with each other, the laminated structure may have a clear interface, or may form a laminated structure having a mixed layer in which these components are mixed.

本発明の電池は、公知の方法を適宜用いて製造することができる。例えば、負極を電池セル中に配置し、電解質溶液を電池セル中に導入し、更に、正極、参照極、セパレータ等を必要に応じて配置して電池を作製することができる。 The battery of the present invention can be produced by appropriately using a known method. For example, a battery can be manufactured by arranging a negative electrode in a battery cell, introducing an electrolyte solution into the battery cell, and further arranging a positive electrode, a reference electrode, a separator, and the like as necessary.

本発明のイオン伝導性膜は、上述の構成よりなり、電池構成部材として使用した場合は、電池性能を阻害せず、デンドライトの成長を充分に抑制することができ、電池を長寿命化することができる。 The ion conductive film of the present invention has the above-mentioned structure, and when used as a battery component, it does not impair the battery performance, can sufficiently suppress the growth of dendrites, and prolong the life of the battery. Can be done.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Unless otherwise specified, "part" means "part by weight" and "%" means "mass%".

実施例における各種測定は、以下の方法により行った。
<透気度値の測定>
実施例において、透気度値T(s)は、JIS P8117(2009)王研式試験機法に準じて、王研式透気度平滑度測定装置 KY−55(旭精工株式会社製)で測定し、測定値の平均値を算出した。また、測定時間の上限を30000sとし、測定上限値を超える場合には透気度値を30000sとした。すなわち、実施例において、透気度値30000sとは、少なくとも30000sであることを意味し、これから求められるX値は、最も少なく見積もった場合のX値の値である。
Various measurements in the examples were carried out by the following methods.
<Measurement of air permeability value>
In the embodiment, the air permeability value T (s) is measured by the Oken type air permeability smoothness measuring device KY-55 (manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd.) according to the JIS P8117 (2009) Oken type testing machine method. It was measured and the average value of the measured values was calculated. Further, the upper limit of the measurement time was set to 30,000 s, and when the upper limit value of the measurement was exceeded, the air permeability value was set to 30,000 s. That is, in the embodiment, the air permeability value of 30,000 s means that the air permeability value is at least 30,000 s, and the X value obtained from this is the value of the X value when it is estimated to be the least.

<突刺強度の測定>
突刺強度F(N)は、JIS Z1707(1997)に準じて、デジタルフォースゲージ ZTA−50N(イマダ社製)で測定した。試験片を固定し、直径1.0mm、先端形状半径0.5mmの半円形の針状治具を毎分50±5mmの速度で突き刺し、治具の先端が貫通するまでの最大応力を測定した。試験片の数は5個以上とし、その平均値として算出した。
<Measurement of puncture strength>
The puncture strength F (N) was measured with a digital force gauge ZTA-50N (manufactured by Imada) according to JIS Z1707 (1997). The test piece was fixed, and a semicircular needle-shaped jig with a diameter of 1.0 mm and a tip shape radius of 0.5 mm was pierced at a speed of 50 ± 5 mm per minute, and the maximum stress until the tip of the jig penetrated was measured. .. The number of test pieces was 5 or more, and the average value was calculated.

<密度の測定>
密度ρ(g/cm)は、イオン伝導性膜の試験片について、質量と体積を測定し、質量を体積で除すことにより算出した。試験片の体積は、試験片の縦方向の長さ、横方向の長さをノギスを用いて測定、膜厚を下記膜厚測定方法に基づき測定することにより算出した。また、試験片の質量は、体積を測定した試験片について小数点4桁の精密天秤を用いて測定した。
<Density measurement>
The density ρ (g / cm 3 ) was calculated by measuring the mass and volume of the test piece of the ionic conductive membrane and dividing the mass by the volume. The volume of the test piece was calculated by measuring the length in the vertical direction and the length in the horizontal direction of the test piece using a caliper, and measuring the film thickness based on the following film thickness measuring method. The mass of the test piece was measured using a precision balance having four decimal places for the test piece whose volume was measured.

<膜厚の測定>
平均膜厚L(μm)は、株式会社ミツトヨ製 デジマチックインジケータ 543−394を用いて任意に5点を測定し、その平均値として算出した。
<Measurement of film thickness>
The average film thickness L (μm) was calculated as an average value of 5 points arbitrarily measured using a Digimatic Indicator 543-394 manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.

<X値の算出>
X値は、上記測定方法により算出した透気度値T(s)、突刺強度F(N)、密度ρ(g/cm)、膜厚L(μm)を用いて、下記式(1)により求めた。
<Calculation of X value>
The X value is the following formula (1) using the air permeability value T (s), the puncture strength F (N), the density ρ (g / cm 3 ), and the film thickness L (μm) calculated by the above measurement method. Obtained by.

Figure 0006762764
Figure 0006762764

<無機化合物粒子の平均粒子径>
無機化合物粒子の平均粒子径は、無機化合物粒子を下記の分散媒に分散させた分散液を用いて、レーザー回折法によって計測した(装置名:HORIBA社製レーザー回折/散乱式 粒子径分布測定装置 LA−950、分散媒:0.2質量%ヘキサメタりん酸ナトリウム含有イオン交換水)。
<ポリマー水分散体の体積平均粒子径>
ポリマー水分散体の体積平均粒子径は、ポリマーの水分散液を蒸留水で希釈し、得られた希釈液約10mLをガラスセルに採取し、これを動的光散乱法による粒度分布測定器〔パーティクルサイジングシステムズ(Particle Sizing Systems)社製、商品名:NICOMP Model 380〕を用い、測定した。
<Average particle size of inorganic compound particles>
The average particle size of the inorganic compound particles was measured by a laser diffraction method using a dispersion in which the inorganic compound particles were dispersed in the following dispersion medium (device name: laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device manufactured by HORIBA). LA-950, dispersion medium: ion-exchanged water containing 0.2% by mass sodium hexametaphosphate).
<Volume average particle size of polymer aqueous dispersion>
The volume average particle size of the polymer aqueous dispersion is obtained by diluting the aqueous dispersion of the polymer with distilled water, collecting about 10 mL of the obtained diluent in a glass cell, and using this as a particle size distribution measuring instrument by a dynamic light scattering method. Measurement was performed using a product name: NICOMP Model 380, manufactured by Particle Sizing Systems, Inc.

<ガラス転移温度>
ポリマーのガラス転移温度は、ポリマーをガラス板に塗布し、120℃で1時間乾燥することにより、ポリマーフィルムを形成し、得られたポリマーフィルムについて、示差走査熱量計(装置名:熱分析装置DSC3100S、BRVKER)を用いて測定した。
<Glass transition temperature>
The glass transition temperature of the polymer is such that the polymer is applied to a glass plate and dried at 120 ° C. for 1 hour to form a polymer film, and the obtained polymer film is subjected to a differential scanning calorimeter (device name: thermal analyzer DSC3100S). , BRVKER).

<吸液率>
アニオン伝導性膜の任意の場所から25mm×25mm角に切り出した試験片10枚に対して、それぞれ乾燥状態の質量(M)及び、酸化亜鉛を飽和させた6.7mol/L濃度のKOH水溶液に1晩浸漬させたときの質量(M)から各々算出し、有効数字2桁としてこれらの平均値を得ることにより吸液率とした。
<Liquid absorption rate>
On specimens 10 sheets cut from any location 25 mm × 25 mm square of the anion conducting membrane, the mass of each dry (M b) and, KOH aqueous solution 6.7 mol / L concentration saturated with zinc oxide was liquid absorption rate by respectively calculated from the mass when immersed overnight (M a), obtain their average values as two significant figures on.

<膨潤度>
アニオン伝導性膜の任意の場所から25mm×25mm角に切り出した試験片10枚に対して、それぞれ乾燥状態の膜厚(T)及び、6.7mol/L濃度のKOH水溶液に1晩浸漬させたときの膜厚(T)から各々算出し、有効数字2桁として平均値を得ることにより膨潤度とした。
<Swelling degree>
Ten test pieces cut into 25 mm × 25 mm squares from any location of the anionic conductive membrane were immersed overnight in a dry film thickness (T b ) and a 6.7 mol / L concentration KOH aqueous solution. respectively calculated from the thickness (T a) of the time was, and swelling degree by obtaining an average value as two significant figures.

<抵抗値>
以下の条件で抵抗値(Ω)を測定した。
・仕込みセル数:5セル(平均値を記載)
・セル構成
作用極:Ni板
対極:Ni板
電解液:酸化亜鉛を飽和させた6.7mol/L濃度のKOH水溶液
測定サンプル:上記電解液に1晩浸漬
有効面積:φ15mm
・交流インピーダンス測定を行う。25℃の恒温槽内で30分静置した後、下記条件で測定した。
印加電圧:10mV vs.開回路電圧
周波数領域:100kHz〜100Hz
インピーダンスによって得られた切片成分(Ra)と測定サンプルを入れない場合の切片成分(Rb)から下記式により抵抗値(R)を算出した。
R=(Ra−Rb)
<Resistance value>
The resistance value (Ω) was measured under the following conditions.
・ Number of charged cells: 5 cells (state the average value)
-Cell composition Working electrode: Ni plate counter electrode: Ni plate Electrolyte: 6.7 mol / L concentration KOH aqueous solution saturated with zinc oxide Measurement sample: Immerse in the above electrolyte overnight Effective area: φ15 mm
・ Measure AC impedance. After allowing to stand in a constant temperature bath at 25 ° C. for 30 minutes, the measurement was carried out under the following conditions.
Applied voltage: 10 mV vs. Open circuit voltage frequency range: 100kHz to 100Hz
The resistance value (R) was calculated from the intercept component (Ra) obtained by impedance and the intercept component (Rb) when the measurement sample was not included by the following formula.
R = (Ra-Rb)

<化合物粒子と化合物以外のアニオン伝導性膜形成材料成分との面積比>
面積比はアニオン伝導性膜を膜の表面に対し、垂直に切断して得られた膜断面(膜断面はアニオン伝導性膜の短辺側中央部10mm×10mmの範囲を用いて作製した)について、走査型電子顕微鏡を用いて断面の7割以上がアニオン伝導性膜形成材料部分となるように任意の場所の5カ所の1万倍拡大写真を撮影した。得られた断面拡大写真における任意の厚さ方向8μm×平面方向12μmの領域をMicrosoft社の画像作成用ソフトであるペイントVer.5.1に取り込み、更にアニオン伝導性膜形成材料部分の領域を抽出して、該材料部分を白黒表示に変換した。かかる画像では、無機化合物粒子以外の部分は黒色で表示され、無機化合物粒子部分は白色で表示される。得られた画像をImage metrology社製のイメージ解析ソフトを用いて、画像に占める無機化合物粒子部分の面積合計と無機化合物粒子以外の部分の面積合計との比率を求めた。なお、処理時には黒色部分と白色部分とのコントラストを明確にし、粒子が明確に分別できる点とした。
<Area ratio of compound particles to anionic conductive film-forming material components other than compounds>
The area ratio is the membrane cross section obtained by cutting the anionic conductive membrane perpendicular to the surface of the membrane (the membrane cross section was prepared using a range of 10 mm × 10 mm at the center of the short side of the anion conductive membrane). Using a scanning electron microscope, 10,000-fold magnified photographs were taken at five locations at arbitrary locations so that 70% or more of the cross section was the anionic conductive film-forming material portion. A region of 8 μm in the thickness direction × 12 μm in the plane direction in the obtained enlarged cross-sectional photograph was developed by Microsoft's image creation software, Paint Ver. It was taken up in 5.1, and the region of the anion conductive film forming material portion was further extracted, and the material portion was converted into a black and white display. In such an image, the portion other than the inorganic compound particles is displayed in black, and the portion of the inorganic compound particles is displayed in white. Using image analysis software manufactured by Image matrix Co., Ltd., the ratio of the total area of the inorganic compound particle portion to the total area of the portion other than the inorganic compound particle in the obtained image was determined. At the time of treatment, the contrast between the black part and the white part was clarified so that the particles could be clearly separated.

<空隙の割合>
上記面積比と同様にアニオン伝導性膜を膜の表面に対し、垂直に切断して得られた膜断面(膜断面はアニオン伝導性膜の短辺側中央部10mm×10mmの範囲を用いて作製した)について、走査型電子顕微鏡を用いて断面の7割以上がアニオン伝導性膜形成材料部分となるように任意の場所の5カ所の1万倍拡大写真を撮影した。得られた断面拡大写真における任意の厚さ方向8μm×平面方向12μmの領域をMicrosoft社の画像作成用ソフトであるペイントVer.5.1に取り込み、更にアニオン伝導性膜形成材料部分の領域を抽出して、該材料部分を白黒表示に変換した。かかる画像では、空隙部分は黒色で表示され、その他の成分部分は白色で表示される。得られた画像をImage metrology社製のイメージ解析ソフトを用いて、画像に占める空隙部分の割合を求めた。なお、処理時には黒色部分と白色部分とのコントラストを明確にし、空隙部分が明確に分別できる点とした。
<Ratio of voids>
Similar to the above area ratio, the membrane cross section obtained by cutting the anionic conductive membrane perpendicularly to the surface of the membrane (the membrane cross section is prepared using a range of 10 mm × 10 mm at the center of the short side of the anion conductive membrane). With a scanning electron microscope, 10,000-fold magnified photographs were taken at five locations at arbitrary locations so that 70% or more of the cross section was the anionic conductive film-forming material portion. A region of 8 μm in the thickness direction × 12 μm in the plane direction in the obtained enlarged cross-sectional photograph was developed by Microsoft's image creation software, Paint Ver. It was taken up in 5.1, and the region of the anion conductive film forming material portion was further extracted, and the material portion was converted into a black and white display. In such an image, the void portion is displayed in black, and the other component portions are displayed in white. The ratio of the void portion to the image was determined by using image analysis software manufactured by Image metrology for the obtained image. At the time of treatment, the contrast between the black portion and the white portion was clarified so that the void portion could be clearly separated.

<膜中の無機化合物粒子の断面粒子径>
上記面積比と同様にアニオン伝導性膜を膜の表面に対し、垂直に切断して得られた膜断面(膜断面はアニオン伝導性膜の短辺側中央部10mm×10mmの範囲を用いて作製した)について、走査型電子顕微鏡を用いて断面の7割以上がアニオン伝導性膜形成材料部分となるように任意の5カ所の1万倍拡大写真を撮影した。このとき、以下の画像処理によって無機化合物粒子部分のみが白色で表示できるようにコントラストを調整して保存した。得られた断面拡大写真における任意の厚さ方向8μm×平面方向12μmの領域をMicrosoft社の画像作成用ソフトであるペイントVer.5.1に取り込み、更にアニオン伝導性膜形成材料部分の領域を抽出して、該材料部分を白黒表示に変換した。その画像中で無機化合物粒子部分は白色で表示され、得られた画像をImage metrology社製のイメージ解析ソフトを用いて、画像における白色部分の大きさを無機化合物粒子の粒子径として求めた。なお、処理時には黒色部分と白色部分とのコントラストを明確にし、粒子が明確に分別できる点とした。測定は100個の粒子に対して行い、平均した値を断面粒子径とした。なお、観察された粒子が楕円状粒子である場合には、長径となる側と短径となる側をそれぞれ100個測定し、それぞれの平均値を平均した値を膜中の粒子の断面粒子径とした。
<Cross-sectional particle size of inorganic compound particles in the membrane>
Similar to the above area ratio, the membrane cross section obtained by cutting the anionic conductive membrane perpendicularly to the surface of the membrane (the membrane cross section is prepared using a range of 10 mm × 10 mm at the center of the short side of the anion conductive membrane). A scanning electron microscope was used to take 10,000-fold magnified photographs of any five locations so that 70% or more of the cross section was the anionic conductive film-forming material portion. At this time, the contrast was adjusted and stored so that only the inorganic compound particle portion could be displayed in white by the following image processing. A region of 8 μm in the thickness direction × 12 μm in the plane direction in the obtained enlarged cross-sectional photograph was developed by Microsoft's image creation software, Paint Ver. It was taken up in 5.1, and the region of the anion conductive film forming material portion was further extracted, and the material portion was converted into a black and white display. In the image, the inorganic compound particle portion was displayed in white, and the size of the white portion in the image was determined as the particle diameter of the inorganic compound particle using image analysis software manufactured by Image matrix Co., Ltd. for the obtained image. At the time of treatment, the contrast between the black part and the white part was clarified so that the particles could be clearly separated. The measurement was performed on 100 particles, and the average value was taken as the cross-sectional particle diameter. When the observed particles are elliptical particles, 100 particles are measured on each of the major axis side and the minor axis side, and the average value of the respective average values is the cross-sectional particle diameter of the particles in the film. And said.

<(メタ)アクリル系重合体の調製例>
[調製例1]
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却管を備えたフラスコ内に、脱イオン水64質量部を仕込んだ。一方、滴下ロートに、脱イオン水26質量部、10%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液4質量部、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート1.5質量部、メタクリル酸メチル46.5質量部、メタクリル酸ドデシル50質量部、アクリル酸2質量部からなるプレエマルションを調製した。次に、上記調製したプレエマルション6.5質量部をフラスコ内に添加した後、フラスコ内にゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら、撹拌下で80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液2質量部を添加して重合を開始した。次いで、上記調製したプレエマルションの残分123.5質量部と5%過硫酸アンモニウム水溶液6質量部と2.5%亜硫酸水素ナトリウム水溶液6質量部とを2時間にわたって均一にフラスコ内に滴下した。滴下終了後、更に80℃で2時間維持し、pHが約8となるように25%アンモニア水を添加した後、反応液を室温まで冷却することにより、不揮発分が48.2%、pHが7.8、体積平均粒子径が190nmの(メタ)アクリル系重合体の水分散液を得た。
<Preparation example of (meth) acrylic polymer>
[Preparation Example 1]
64 parts by mass of deionized water was charged in a flask equipped with a dropping funnel, a stirrer, a nitrogen gas introduction pipe, a thermometer and a reflux condenser. On the other hand, 26 parts by mass of deionized water, 4 parts by mass of 10% sodium dodecylbenzene sulfonate aqueous solution, 1.5 parts by mass of 1,6-hexanediol dimethacrylate, 46.5 parts by mass of methyl methacrylate, and methacrylic acid were added to the dropping funnel. A pre-emulsion consisting of 50 parts by mass of dodecyl and 2 parts by mass of acrylic acid was prepared. Next, after adding 6.5 parts by mass of the prepared preemulsion into the flask, the temperature was raised to 80 ° C. with stirring while gently blowing nitrogen gas into the flask, and 2 parts by mass of a 5% ammonium persulfate aqueous solution. Was added to initiate polymerization. Then, 123.5 parts by mass of the remainder of the prepared preemulsion, 6 parts by mass of a 5% ammonium persulfate aqueous solution, and 6 parts by mass of a 2.5% sodium hydrogen sulfite aqueous solution were uniformly added dropwise to the flask over 2 hours. After completion of the dropping, the mixture was further maintained at 80 ° C. for 2 hours, 25% aqueous ammonia was added so that the pH became about 8, and then the reaction solution was cooled to room temperature to increase the non-volatile content to 48.2% and the pH. An aqueous dispersion of a (meth) acrylic polymer having a volume average particle diameter of 190 nm was obtained at 7.8.

[調製例2]
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却管を備えたフラスコ内に、脱イオン水64質量部を仕込んだ。一方、滴下ロートに、脱イオン水26質量部、10%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液4質量部、メタクリル酸メチル54質量部、メタクリル酸ドデシル44質量部、アクリル酸2質量部からなるプレエマルションを調製した。次に、上記調製したプレエマルション6.5質量部をフラスコ内に添加した後、フラスコ内にゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら、撹拌下で80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液2質量部を添加して重合を開始した。次いで、上記調製したプレエマルションの残分123.5質量部と5%過硫酸アンモニウム水溶液6質量部と2.5%亜硫酸水素ナトリウム水溶液6質量部とを2時間にわたって均一にフラスコ内に滴下した。滴下終了後、更に80℃で2時間維持し、pHが約8となるように25%アンモニア水を添加した後、反応液を室温まで冷却することにより、不揮発分が47.8%、pHが7.6、体積平均粒子径が175nmの(メタ)アクリル系重合体の水分散液を得た。
[Preparation Example 2]
64 parts by mass of deionized water was charged in a flask equipped with a dropping funnel, a stirrer, a nitrogen gas introduction pipe, a thermometer and a reflux condenser. On the other hand, a preemulsion consisting of 26 parts by mass of deionized water, 4 parts by mass of a 10% sodium dodecylbenzene sulfonate aqueous solution, 54 parts by mass of methyl methacrylate, 44 parts by mass of dodecyl methacrylate, and 2 parts by mass of acrylic acid was prepared in the dropping funnel. did. Next, after adding 6.5 parts by mass of the prepared preemulsion into the flask, the temperature was raised to 80 ° C. with stirring while gently blowing nitrogen gas into the flask, and 2 parts by mass of a 5% ammonium persulfate aqueous solution. Was added to initiate polymerization. Then, 123.5 parts by mass of the remainder of the prepared preemulsion, 6 parts by mass of a 5% ammonium persulfate aqueous solution, and 6 parts by mass of a 2.5% sodium hydrogen sulfite aqueous solution were uniformly added dropwise to the flask over 2 hours. After completion of the dropping, the mixture was further maintained at 80 ° C. for 2 hours, 25% aqueous ammonia was added so that the pH became about 8, and then the reaction solution was cooled to room temperature to increase the non-volatile content to 47.8% and the pH. An aqueous dispersion of a (meth) acrylic polymer having a volume average particle diameter of 7.6 nm was obtained.

(実施例1)
酸化亜鉛とポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を96:4の質量割合で混練した活物質をパンチングニッケルに貼り付けて作製した亜鉛負極と、セパレータとして平均孔径100nmのポリオレフィンを用いて構成される微多孔膜(平均膜厚25μm)を4枚重ねて形成したイオン伝導性膜を配置し、対極としてニッケル正極、参照極としてAg/AgO電極を用いた電池セルを構成した。対極と負極との間に、電流密度30mA/cmの電流を流し負極容量に対して25%の電気容量の充放電試験を行った。結果、300サイクルの寿命を観測した。
(Example 1)
A microporous structure composed of a zinc negative electrode prepared by pasting an active material obtained by kneading zinc oxide and polytetrafluoroethylene (PTFE) in a mass ratio of 96: 4 onto punching nickel, and a polyolefin having an average pore size of 100 nm as a separator. An ionic conductive film formed by stacking four films (average thickness 25 μm) was arranged, and a battery cell using a nickel positive electrode as a counter electrode and an Ag / AgO electrode as a reference electrode was constructed. A current with a current density of 30 mA / cm 2 was passed between the counter electrode and the negative electrode, and a charge / discharge test was performed with an electric capacity of 25% of the negative electrode capacity. As a result, a life of 300 cycles was observed.

(実施例2)
無機化合物としてハイドロタルサイトと、ポリマーとしてPTFEのディスパージョン(商品名:ポリフロンD−210、ダイキン工業株式会社製)を4:6の質量割合で用い、30℃で3分混練し、平均膜厚100μmのイオン伝導性膜を作成した。
実施例1と同様の負極及び正極を用い、セパレータとして上記イオン伝導性膜を用いて実施例1と同様に充放電試験を行ったところ、300サイクルの寿命を観測した。
(Example 2)
Hydrotalcite as an inorganic compound and PTFE dispersion (trade name: Polyflon D-210, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) as a polymer are used in a mass ratio of 4: 6 and kneaded at 30 ° C. for 3 minutes to achieve an average film thickness. A 100 μm ion conductive film was prepared.
When a charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1 using the same negative electrode and positive electrode as in Example 1 and the above ion conductive membrane as a separator, a life of 300 cycles was observed.

(実施例3)
実施例2のイオン伝導性膜を構成する際に、ハイドロタルサイトとPTFEのディスパージョンとの混練について、30℃で5分混練し、平均膜厚300μmのイオン伝導性膜を作成した。
実施例1と同様の負極及び正極を用い、セパレータとして上記イオン伝導性膜を用いて実施例1と同様に充放電試験を行ったところ、400サイクルの寿命を観測した。
(Example 3)
When constructing the ion conductive membrane of Example 2, the hydrotalcite and the dispersion of PTFE were kneaded at 30 ° C. for 5 minutes to prepare an ion conductive membrane having an average film thickness of 300 μm.
When a charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1 using the same negative electrode and positive electrode as in Example 1 and the above ion conductive membrane as a separator, a life of 400 cycles was observed.

(実施例4)
実施例2のイオン伝導性膜を構成する際に、ハイドロタルサイトとPTFEのディスパージョンとの混練について、50℃で5分混練し、平均膜厚300μmのイオン伝導性膜を作成した。
実施例1と同様の負極及び正極を用い、セパレータとして上記イオン伝導性膜を用いて実施例1と同様に充放電試験を行ったところ、450サイクルの寿命を観測した。
(Example 4)
When constructing the ion conductive membrane of Example 2, the hydrotalcite and the dispersion of PTFE were kneaded at 50 ° C. for 5 minutes to prepare an ion conductive membrane having an average film thickness of 300 μm.
When a charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1 using the same negative electrode and positive electrode as in Example 1 and the above ion conductive membrane as a separator, a life of 450 cycles was observed.

(実施例5)
実施例2のイオン伝導性膜を構成する際に、ハイドロタルサイトとPTFEのディスパージョンとの混練について、50℃で10分混練し、平均膜厚300μmのイオン伝導性膜を作成した。
実施例1と同様の負極及び正極を用い、セパレータとして上記イオン伝導性膜を用いて実施例1と同様に充放電試験を行ったところ、500サイクルの寿命を観測した。
(Example 5)
When constructing the ion conductive membrane of Example 2, the hydrotalcite and the dispersion of PTFE were kneaded at 50 ° C. for 10 minutes to prepare an ion conductive membrane having an average film thickness of 300 μm.
When a charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1 using the same negative electrode and positive electrode as in Example 1 and the above ion conductive membrane as a separator, a life of 500 cycles was observed.

(実施例6)
実施例2のイオン伝導性膜を構成する際に、ハイドロタルサイトとPTFEのディスパージョンとの混練について、50℃で10分混練し、更に圧延しながら平均膜厚100μmのイオン伝導性膜を作成した。実施例1と同様の負極及び正極を用い、セパレータとして上記イオン伝導性膜を用いて実施例1と同様に充放電試験を行ったところ、500サイクルの寿命を観測した。
(Example 6)
When constructing the ion conductive membrane of Example 2, the hydrotalcite and the dispersion of PTFE were kneaded at 50 ° C. for 10 minutes, and further rolled to prepare an ion conductive membrane having an average film thickness of 100 μm. did. When a charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1 using the same negative electrode and positive electrode as in Example 1 and the above ion conductive membrane as a separator, a life of 500 cycles was observed.

(実施例7)
ハイドロタルサイト(商品名:DHT−6、協和化学工業社製、平均粒子径0.20μm)100質量部、スチレン−ブタジエン系共重合体の水分散液(製品名:TRD−2001、JSR社製、固形分量48%)100質量部、PTFE水分散体(商品名:D210C、ダイキン工業社製、固形分60%)5質量部とカルボキシメチルセルロース(商品名:ダイセル1380、ダイセルファインケム社製)3質量部、及び、純水15質量部を計り取り、ニーダーを用いて均一な状態になるまで混練を行った後、得られた混練物を厚さ100μmになるまでロールプレスし、イオン伝導性膜を得た。
実施例1と同様の負極及び正極を用い、セパレータとして得られたイオン伝導性膜を用いて実施例1と同様に充放電試験を行ったところ、420サイクルの寿命を観測した。
(Example 7)
Hydrotalcite (trade name: DHT-6, manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., average particle size 0.20 μm) 100 parts by mass, aqueous dispersion of styrene-butadiene copolymer (product name: TRD-2001, manufactured by JSR) , Solid content 48%) 100 parts by mass, PTFE aqueous dispersion (trade name: D210C, manufactured by Daikin Industries, Ltd., solid content 60%) 5 parts by mass and carboxymethyl cellulose (trade name: Daicel 1380, manufactured by Daicel Finechem) 3 mass Weigh parts and 15 parts by mass of pure water, knead with a kneader until uniform, and then roll press the obtained kneaded product to a thickness of 100 μm to form an ionic conductive film. Obtained.
When a charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1 using the same negative electrode and positive electrode as in Example 1 and the ion conductive membrane obtained as a separator, a life of 420 cycles was observed.

(実施例8)
ハイドロタルサイト(商品名:DHT−6、協和化学工業社製、平均粒子径0.20μm)100質量部、調製例1で調製した(メタ)アクリル系重合体の水分散液100質量部、カルボキシメチルセルロース(商品名:ダイセル1380、ダイセルファインケム社製)3質量部、及び、純水10質量部を計り取り、ニーダーを用いて均一な状態になるまで混練を行った後、得られた混練物を厚さ100μmになるまでロールプレスし、更に120℃で10分間の加熱処理を行うことでイオン伝導性膜を得た。
実施例1と同様の負極及び正極を用い、セパレータとして得られたイオン伝導性膜を用いて実施例1と同様に充放電試験を行ったところ、490サイクルの寿命を観測した。
(Example 8)
Hydrotalcite (trade name: DHT-6, manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., average particle size 0.20 μm) 100 parts by mass, 100 parts by mass of aqueous dispersion of (meth) acrylic polymer prepared in Preparation Example 1, carboxy Weigh 3 parts by mass of methyl cellulose (trade name: Daicel 1380, manufactured by Daicel Fine Chem Ltd.) and 10 parts by mass of pure water, knead with a kneader until uniform, and then use the obtained kneaded product. An ion conductive film was obtained by roll pressing until the thickness reached 100 μm and further heat-treating at 120 ° C. for 10 minutes.
When a charge / discharge test was performed in the same manner as in Example 1 using the same negative electrode and positive electrode as in Example 1 and the ion conductive membrane obtained as a separator was used, a life of 490 cycles was observed.

(実施例9)
実施例8において、調製例1で調製した(メタ)アクリル系重合体の水分散液を調製例2で調製した(メタ)アクリル系重合体の水分散液に変更した以外は実施例8と同様にして、イオン伝導性膜を得た。
実施例1と同様の負極及び正極を用い、セパレータとして得られたイオン伝導性膜を用いて実施例1と同様に充放電試験を行ったところ、520サイクルの寿命を観測した。
(Example 9)
In Example 8, the same as in Example 8 except that the aqueous dispersion of the (meth) acrylic polymer prepared in Preparation Example 1 was changed to the aqueous dispersion of the (meth) acrylic polymer prepared in Preparation Example 2. To obtain an ionic conductive film.
When a charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1 using the same negative electrode and positive electrode as in Example 1 and the ion conductive membrane obtained as a separator, a life of 520 cycles was observed.

(実施例10)
ハイドロタルサイト(商品名:DHT−6、協和化学工業社製、平均粒子径0.20μm)100質量部、アクリロニトリル−ブタジエン系共重合体の水分散液(製品名:NA−13、日本エイアンドエル社製、固形分量47%)100質量部、PTFE水分散体(商品名:D210C、ダイキン工業社製、固形分60%)5質量部とカルボキシメチルセルロース(商品名:ダイセル1380、ダイセルファインケム社製)3質量部、及び、純水15質量部を計り取り、ニーダーを用いて均一な状態になるまで混練を行った後、得られた混練物を厚さ100μmになるまでロールプレスし、イオン伝導性膜を得た。
実施例1と同様の負極及び正極を用い、セパレータとして得られたイオン伝導性膜を用いたところ、440サイクルの寿命を観測した。
(Example 10)
Hydrotalcite (trade name: DHT-6, manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., average particle size 0.20 μm) 100 parts by mass, aqueous dispersion of acrylonitrile-butadiene copolymer (product name: NA-13, Nippon A & L Co., Ltd.) Made by, solid content 47%) 100 parts by mass, PTFE aqueous dispersion (trade name: D210C, manufactured by Daikin Industries, Ltd., solid content 60%) 5 parts by mass and carboxymethyl cellulose (trade name: Daicel 1380, manufactured by Daicel Finechem) 3 Weigh parts by mass and 15 parts by mass of pure water, knead them with a kneader until they become uniform, and then roll press the obtained kneaded product to a thickness of 100 μm to form an ionic conductive film. Got
When the same negative electrode and positive electrode as in Example 1 were used and the ion conductive membrane obtained as a separator was used, a lifetime of 440 cycles was observed.

(実施例11)
実施例7において、スチレン−ブタジエン系共重合体の水分散液100質量部を35質量部に、及び、純水15質量部を28質量部にそれぞれ変更した以外は実施例7と同様にして、イオン伝導性膜を作成し、充放電試験を行った結果、370サイクルの寿命を観測した。
ここで、得られたアニオン伝導性膜の吸液率は10%であり、膨潤度は0.6%であった。
得られたアニオン伝導性膜のアニオン伝導性膜部分の断面における、ハイドロタルサイト粒子の面積合計とその他の成分の面積合計との比率は、69/31であり、膜断面全体に対する空隙の面積の割合は4.8%であった。また、このときのアニオン伝導性膜中でのハイドロタルサイト粒子の断面粒子径は0.39μmであった。
更に、得られたアニオン伝導性膜の抵抗値(R)は0.19Ωであった。
(Example 11)
In Example 7, 100 parts by mass of the aqueous dispersion of the styrene-butadiene copolymer was changed to 35 parts by mass, and 15 parts by mass of pure water was changed to 28 parts by mass in the same manner as in Example 7. As a result of preparing an ionic conductive film and performing a charge / discharge test, a lifetime of 370 cycles was observed.
Here, the liquid absorption rate of the obtained anionic conductive film was 10%, and the swelling degree was 0.6%.
The ratio of the total area of hydrotalcite particles to the total area of other components in the cross section of the anionic conductive membrane portion of the obtained anionic conductive membrane is 69/31, which is the area of voids with respect to the entire cross section of the membrane. The ratio was 4.8%. The cross-sectional particle diameter of the hydrotalcite particles in the anionic conductive film at this time was 0.39 μm.
Further, the resistance value (R) of the obtained anionic conductive film was 0.19Ω.

(実施例12)
ハイドロタルサイト(商品名:DHT−6、協和化学工業社製、平均粒子径0.20μm)100質量部、調製例1で調製した(メタ)アクリル系重合体の水分散液80質量部、及び純水15質量部を計り取り、ニーダーを用いて均一な状態になるまで混練を行った後、得られた混練物を100μmのロール間隔でロールプレスし、イオン伝導性膜を得た。
実施例1と同様の負極及び正極を用い、セパレータとして得られたイオン伝導性膜を用いて実施例1と同様に充放電試験を行ったところ、380サイクルの寿命を観測した。
ここで、得られたアニオン伝導性膜の吸液率は18%であり、膨潤度は1.5%であった。
得られたアニオン伝導性膜のアニオン伝導性膜部分の断面における、ハイドロタルサイト粒子の面積合計とその他の成分の面積合計との比率は、59/41であり、膜断面全体に対する空隙の面積の割合は5.2%であった。また、このときのアニオン伝導性膜中でのハイドロタルサイト粒子の断面粒子径は0.43μmであった。
得られたアニオン伝導性膜の抵抗値(R)は0.20Ωであった。
(Example 12)
100 parts by mass of hydrotalcite (trade name: DHT-6, manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., average particle size 0.20 μm), 80 parts by mass of the aqueous dispersion of the (meth) acrylic polymer prepared in Preparation Example 1, and 15 parts by mass of pure water was weighed and kneaded using a kneader until a uniform state was obtained, and then the obtained kneaded product was roll-pressed at a roll interval of 100 μm to obtain an ion conductive film.
When the same negative electrode and positive electrode as in Example 1 were used and the charge / discharge test was performed in the same manner as in Example 1 using the ion conductive membrane obtained as a separator, a life of 380 cycles was observed.
Here, the liquid absorption rate of the obtained anionic conductive film was 18%, and the swelling degree was 1.5%.
The ratio of the total area of hydrotalcite particles to the total area of other components in the cross section of the anionic conductive membrane portion of the obtained anionic conductive membrane is 59/41, which is the area of voids with respect to the entire cross section of the membrane. The ratio was 5.2%. The cross-sectional particle diameter of the hydrotalcite particles in the anionic conductive film at this time was 0.43 μm.
The resistance value (R) of the obtained anionic conductive membrane was 0.20Ω.

(比較例1)
酸化亜鉛とPTFEを96:4の質量割合で混練した活物質をパンチングニッケルに貼り付けて作製した亜鉛負極と、セパレータとしての不織布(平均膜厚:1000μm)を配置し、対極としてニッケル正極、参照極としてAg/AgO電極を用いた電池セルを構成した。対極と負極との間に、電流密度30mA/cmの電流を流し負極容量に対して25%の電気容量の充放電試験を行った。結果、5サイクルで正極と負極とが短絡した。
(Comparative Example 1)
A zinc negative electrode prepared by pasting an active material obtained by kneading zinc oxide and PTFE in a mass ratio of 96: 4 on punching nickel and a non-woven fabric (average film thickness: 1000 μm) as a separator are arranged, and a nickel positive electrode is used as a counter electrode. A battery cell using an Ag / AgO electrode as a pole was constructed. A current with a current density of 30 mA / cm 2 was passed between the counter electrode and the negative electrode, and a charge / discharge test was performed with an electric capacity of 25% of the negative electrode capacity. As a result, the positive electrode and the negative electrode were short-circuited in 5 cycles.

(比較例2)
比較例1と同様の負極及び正極を用い、セパレータとして平均孔径100nmのポリオレフィンを用いて構成される微多孔膜(平均膜厚:25μm)1枚で形成したイオン伝導性膜を配置し、同様の充放電試験を試みたところ、100サイクルで短絡した。
(Comparative Example 2)
Using the same negative electrode and positive electrode as in Comparative Example 1, an ionic conductive film formed of one microporous film (average film thickness: 25 μm) composed of polyolefin having an average pore diameter of 100 nm was arranged as a separator, and the same. When the charge / discharge test was attempted, a short circuit occurred in 100 cycles.

(比較例3)
無機化合物としてハイドロタルサイトと、ポリマーとしてPTFEディスパージョン(商品名:ポリフロンD−210、ダイキン工業株式会社製)を4:6の質量割合で用い、30℃で3分混練し、50μmのイオン伝導性膜を作成した。比較例1と同様の負極及び正極を用い、セパレータとして上記イオン伝導性膜を用いたところ、250サイクルで短絡した。
(Comparative Example 3)
Hydrotalcite as an inorganic compound and PTFE dispersion (trade name: Polyflon D-210, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) as a polymer are used in a mass ratio of 4: 6, kneaded at 30 ° C. for 3 minutes, and ion conduction of 50 μm. A sex membrane was created. When the same negative electrode and positive electrode as in Comparative Example 1 were used and the above-mentioned ion conductive membrane was used as a separator, a short circuit occurred in 250 cycles.

上記実施例及び比較例のイオン伝導性膜について、透気度値T(s)、突刺強度F(N)、密度ρ(g/cm)、平均膜厚L(μm)、上記式(1)で表されるX値と、測定結果を表1に示す。なお、表1中、〇は、300サイクル以上の寿命が観測されたことを表し、×は、300サイクル未満で正負極が短絡したことを表す。 Regarding the ion conductive membranes of the above Examples and Comparative Examples, the air permeability value T (s), the puncture strength F (N), the density ρ (g / cm 3 ), the average film thickness L (μm), and the above formula (1). The X value represented by) and the measurement result are shown in Table 1. In Table 1, ◯ indicates that a life of 300 cycles or more was observed, and × indicates that the positive and negative electrodes were short-circuited in less than 300 cycles.

Figure 0006762764
Figure 0006762764

実施例の結果から、以下のことが分かった。
上記式(1)で表されるX値が200以上であるイオン伝導性膜は、例えば亜鉛負極を含んで構成される蓄電池のセパレータ、電解質、電極用保護剤等として好適に用いることができ、当該蓄電池を長寿命化できることが実証された。
なお、上記実施例においては、イオン伝導性膜として、4枚重ね合わせた微多孔膜を用いたり、特定のフッ素原子含有ポリマー、共役ジエン系重合体、又は、(メタ)アクリル系重合体と、特定の層状複水酸化物とを混練等して得られたイオン伝導性膜を用いたりしているが、本発明のイオン伝導性膜が、上記式(1)で表されるX値が200以上であるものとし、セパレータ、電解質、電極用保護剤等に用いれば、上述したイオン伝導性能及びデンドライトの成長を抑制する性能を発揮できる。
From the results of the examples, the following was found.
The ion conductive film having an X value of 200 or more represented by the above formula (1) can be suitably used, for example, as a separator, an electrolyte, a protective agent for electrodes, etc. of a storage battery composed of a zinc negative electrode. It was demonstrated that the storage battery can have a long life.
In the above embodiment, as the ionic conductive film, a microporous film in which four sheets are laminated is used, or a specific fluorine atom-containing polymer, a conjugated diene polymer, or a (meth) acrylic polymer is used. An ionic conductive membrane obtained by kneading with a specific layered double hydroxide is used, but the ionic conductive membrane of the present invention has an X value of 200 represented by the above formula (1). As described above, when used as a separator, an electrolyte, a protective agent for electrodes, etc., the above-mentioned ionic conduction performance and performance of suppressing the growth of dendrite can be exhibited.

実施例1は、比較例2と比較して、微多孔膜を1枚だけ用いる代わりに4枚重ねて用いたものである。このように微多孔膜を積層構造とすることにより、層毎に貫通孔の位置がずれることになり、透気度値及び突刺強度が大きくなる。その結果、上記X値が200以上となり、デンドライトの成長による電極間の短絡を防止する本発明の効果を発揮でき、電池が長寿命化する。 In Example 1, as compared with Comparative Example 2, four microporous membranes were used in layers instead of using only one. By forming the microporous membrane in a laminated structure in this way, the positions of the through holes are displaced for each layer, and the air permeability value and the puncture strength are increased. As a result, the X value becomes 200 or more, the effect of the present invention of preventing a short circuit between the electrodes due to the growth of dendrites can be exhibited, and the battery life is extended.

実施例2は、比較例3と比較して、イオン伝導性膜の平均膜厚を50μmから100μmとしたものであり、このように平均膜厚を厚くすることにより、トータルで性能が変わり、結果的に上記X値が200以上となり、デンドライトの成長による電極間の短絡を防止する本発明の効果を発揮でき、電池が長寿命化する。
実施例3は、実施例2と比較して、30℃での混練時間を3分から5分とし、平均膜厚を100μmから300μmとしたものであり、このように混練時間を長くすることにより、PTFEの繊維化が促進され、得られるイオン伝導性膜がより緻密なものとなり、透気度値及び突刺強度が大きくなる。平均膜厚を厚くしたことと相まって、上記X値がより大きくなり、デンドライトの成長による電極間の短絡を防止する本発明の効果がより顕著なものとなって電池が長寿命化する。
In Example 2, the average film thickness of the ionic conductive film was changed from 50 μm to 100 μm as compared with Comparative Example 3, and by increasing the average film thickness in this way, the performance changed in total, resulting in a result. The X value is 200 or more, the effect of the present invention of preventing short circuits between electrodes due to the growth of dendrites can be exhibited, and the life of the battery is extended.
In Example 3, the kneading time at 30 ° C. was set to 3 to 5 minutes and the average film thickness was set to 100 μm to 300 μm as compared with Example 2. By lengthening the kneading time in this way, the kneading time was set to 3 to 5 minutes. The fibrosis of PTFE is promoted, the resulting ionic conductive film becomes denser, and the air permeability value and puncture strength increase. Coupled with the increase in the average film thickness, the X value becomes larger, the effect of the present invention of preventing short circuits between electrodes due to the growth of dendrites becomes more remarkable, and the battery life is extended.

実施例4は、実施例3と比較して、混練温度を30℃から50℃としたものであり、このように混練温度を高くすることにより、PTFEの繊維化が促進され、得られるイオン伝導性膜がより緻密なものとなり、透気度値及び突刺強度が大きくなる。その結果、上記X値がより大きくなり、デンドライトの成長による電極間の短絡を防止する本発明の効果がより顕著なものとなって電池が長寿命化する。 In Example 4, the kneading temperature was set to 30 ° C. to 50 ° C. as compared with Example 3, and by raising the kneading temperature in this way, the fibrosis of PTFE was promoted and the obtained ion conduction was obtained. The sex membrane becomes denser, and the air permeability value and puncture strength increase. As a result, the X value becomes larger, the effect of the present invention of preventing short circuits between electrodes due to the growth of dendrites becomes more remarkable, and the battery life is extended.

実施例5は、実施例4と比較して、50℃での混練時間を5分から10分としたものであり、このように混練時間を長くすることにより、PTFEの繊維化が促進され、得られるイオン伝導性膜がより緻密なものとなり、透気度値及び突刺強度が大きくなる。その結果、上記X値がより大きくなり、デンドライトの成長による電極間の短絡を防止する本発明の効果がより顕著なものとなって電池が長寿命化する。 In Example 5, the kneading time at 50 ° C. was set to 5 to 10 minutes as compared with Example 4, and by lengthening the kneading time in this way, the fibrosis of PTFE was promoted and obtained. The ion-conducting membrane to be formed becomes denser, and the air permeability value and the puncture strength become larger. As a result, the X value becomes larger, the effect of the present invention of preventing short circuits between electrodes due to the growth of dendrites becomes more remarkable, and the battery life is extended.

実施例6は、実施例5と比較して、混練後に圧延しながら平均膜厚100μmのイオン伝導性膜を作成したものであり、このように圧延工程を行ったことにより、PTFEの繊維化が促進され、得られるイオン伝導性膜がより緻密なものとなり、透気度値及び突刺強度が大きくなる。その結果、薄い平均膜厚で大きなX値が達成されて電池が長寿命化する。 In Example 6, as compared with Example 5, an ionic conductive film having an average film thickness of 100 μm was prepared by rolling after kneading, and by performing the rolling step in this way, the fiberization of PTFE was achieved. It is promoted and the obtained ionic conductive film becomes denser, and the air permeability value and the puncture strength become larger. As a result, a large X value is achieved with a thin average film thickness, and the battery life is extended.

実施例7は、イオン伝導性膜中のポリマーとして、主としてスチレン−ブタジエン系共重合体を用い、また、PTFE、及び、カルボキシメチルセルロースを用いる。実施例10は、イオン伝導性膜中のポリマーとして、スチレン−ブタジエン系共重合体の代わりにアクリロニトリル−ブタジエン系共重合体を用いた以外は実施例7と同様である。このように共役ジエン系重合体を用いることにより、気体を通しにくいイオン伝導性膜が形成され、透気度値が非常に大きくなる。その結果、大きなX値が達成されて電池が長寿命化する。また、実施例11は、イオン伝導性膜の調製において、配合割合を変更した以外は実施例7と同様であるが、上記X値が200以上となることで、電池が長寿命化する。 In Example 7, a styrene-butadiene copolymer is mainly used as the polymer in the ionic conductive membrane, and PTFE and carboxymethyl cellulose are mainly used. Example 10 is the same as that of Example 7 except that an acrylonitrile-butadiene copolymer is used instead of the styrene-butadiene copolymer as the polymer in the ionic conductive membrane. By using the conjugated diene polymer in this way, an ionic conductive film that does not allow gas to pass through is formed, and the air permeability value becomes very large. As a result, a large X value is achieved and the battery life is extended. Further, Example 11 is the same as that of Example 7 except that the compounding ratio is changed in the preparation of the ion conductive film, but when the X value is 200 or more, the battery life is extended.

実施例8は、イオン伝導性膜中のポリマーとして、多官能単量体を用いて調製した(メタ)アクリル系重合体を用い、その他のポリマーとして、カルボキシメチルセルロースを用いる。実施例9は、イオン伝導性膜中のポリマーとして、多官能単量体を用いて調製した(メタ)アクリル系重合体の代わりに単官能単量体のみを用いて調製した(メタ)アクリル系重合体を用いた以外は実施例8と同様である。このように(メタ)アクリル系重合体を用いることにより、気体を通しにくいイオン伝導性膜が形成され、透気度値が非常に大きくなる。その結果、大きなX値が達成されて電池が長寿命化する。また、実施例12は、イオン伝導性膜の調製において、その他のポリマーとしてカルボキシメチルセルロースを用いないこととし、また、配合割合を変更したり混練物の処理方法を変更したりした以外は実施例8と同様であるが、上記X値が200以上となることで、電池が長寿命化する。 In Example 8, a (meth) acrylic polymer prepared by using a polyfunctional monomer is used as the polymer in the ionic conductive membrane, and carboxymethyl cellulose is used as the other polymer. In Example 9, as the polymer in the ionic conductive membrane, a (meth) acrylic type prepared by using only a monofunctional monomer instead of the (meth) acrylic type polymer prepared by using a polyfunctional monomer. This is the same as in Example 8 except that the polymer is used. By using the (meth) acrylic polymer in this way, an ionic conductive film that does not allow gas to pass through is formed, and the air permeability value becomes very large. As a result, a large X value is achieved and the battery life is extended. Further, in Example 12, carboxymethyl cellulose was not used as another polymer in the preparation of the ionic conductive membrane, and Example 8 was carried out except that the blending ratio was changed and the treatment method of the kneaded product was changed. However, when the X value is 200 or more, the life of the battery is extended.

以上のように、X値が200以上である実施例ではすべて、300サイクル以上の寿命が観測されており、X値が200未満である比較例ではすべて、300サイクル未満(250サイクル以下)で正負極が短絡した。実施例のように300サイクル以上の寿命を達成できれば、例えば電池を交換することなく長期間使用する(例えば、1日に1回充電して約1年間使用する)ことが可能となり、工業製品として顕著に優れたものとなる。 As described above, in all the examples in which the X value is 200 or more, the life of 300 cycles or more is observed, and in all the comparative examples in which the X value is less than 200, the life is positive in less than 300 cycles (250 cycles or less). The negative electrode was short-circuited. If a life of 300 cycles or more can be achieved as in the embodiment, for example, it can be used for a long period of time without replacing the battery (for example, it can be charged once a day and used for about 1 year) as an industrial product. It will be significantly better.

従って、上記実施例の結果から、本発明の技術的範囲全般において、また、本明細書において開示した種々の形態において本発明が適用でき、有利な作用効果を発揮することができると言える。 Therefore, from the results of the above-mentioned examples, it can be said that the present invention can be applied in the entire technical scope of the present invention and in various forms disclosed in the present specification, and advantageous actions and effects can be exhibited.

Claims (5)

下記式(1):
Figure 0006762764
(式中、Tは、透気度値(s)を表す。Fは、突刺強度(N)を表す。ρは、密度(g/cm)を表す。Lは、平均膜厚(μm)を表す。)で表されるX値が200以上であり、
ポリマーと、周期表の第1族〜第17族から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物とを含み、
該化合物は、酸化物、水酸化物、層状複水酸化物、リン酸化合物、及び、硫酸化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物である
ことを特徴とするイオン伝導性膜。
The following formula (1):
Figure 0006762764
(In the formula, T represents the air permeability value (s). F represents the puncture strength (N). Ρ represents the density (g / cm 3 ). L represents the average film thickness (μm). The X value represented by) is 200 or more, and
It contains a polymer and a compound containing at least one element selected from Groups 1 to 17 of the Periodic Table.
The compound is an ionic conductive film , which is at least one compound selected from the group consisting of oxides, hydroxides, layered double hydroxides, phosphoric acid compounds, and sulfuric acid compounds. ..
前記ポリマーは、ハロゲン原子含有ポリマー、主鎖に不飽和炭素結合を有するゴム状ポリマー、及び、(メタ)アクリル系重合体からなる群より選択される少なくとも1種の重合体を含むことを特徴とする請求項に記載のイオン伝導性膜。 The polymer is characterized by containing at least one polymer selected from the group consisting of a halogen atom-containing polymer, a rubber-like polymer having an unsaturated carbon bond in the main chain, and a (meth) acrylic polymer. The ion conductive film according to claim 1 . 複数の層が積層された構造を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のイオン伝導性膜。 The ion conductive membrane according to claim 1 or 2 , which has a structure in which a plurality of layers are laminated. 請求項1〜のいずれかに記載のイオン伝導性膜を含んで構成されることを特徴とする電池構成部材。 A battery component comprising the ion conductive film according to any one of claims 1 to 3 . 請求項に記載の電池構成部材を用いて構成されることを特徴とする電池。 A battery characterized by being configured by using the battery component according to claim 4 .
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