JP2010049874A - Composition for battery - Google Patents

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尚久 廣田
Masashi Itabashi
正志 板橋
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伸一郎 真木
Daisuke Nakasone
大輔 中曽根
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve performance of a battery made by using a battery composition containing conductive auxiliaries, through dispersion stabilization without jeopardizing conductivity of the conductive auxiliaries. <P>SOLUTION: A lithium secondary battery is provided with a battery composition including a dispersant containing a phthalocyanine derivative with an acid functional group, a carbon material as a conductive auxiliary agent, acid as needed, a solvent as well as a binder, and a cathode active material or an anode active material, a cathode having a cathode mixture layer on a collector, an anode having an anode mixture layer on the collector, and electrolyte containing lithium. The cathode mixture layer and the anode mixture layer are formed with the use of the above battery composition. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電池を構成する電極を作製するために使用する組成物の製造方法に関する。特に、本発明の製造方法により作成された電極用組成物は、リチウム二次電池の作製に好適に用いられる。また、本発明は、大電流での放電特性あるいは充電特性、サイクル特性、および電極合材の導電性に優れ、電極集電体と電極合材との接触抵抗が小さい電極を具備するリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to a method for producing a composition used for producing an electrode constituting a battery. In particular, the electrode composition produced by the production method of the present invention is suitably used for producing a lithium secondary battery. Further, the present invention provides a lithium secondary comprising an electrode having excellent discharge characteristics or charge characteristics at a large current, cycle characteristics, and conductivity of the electrode mixture, and having low contact resistance between the electrode current collector and the electrode mixture. It relates to batteries.

近年、デジタルカメラや携帯電話のような小型携帯型電子機器が広く用いられるようになってきた。これらの電子機器には、容積を最小限にし、かつ重量を軽くすることが常に求められてきており、搭載される電池においても、小型、軽量かつ大容量の電池の実現が求められている。また、自動車搭載用などの大型二次電池においても、従来の鉛蓄電池に代えて、大型の非水電解質二次電池の実現が望まれている。   In recent years, small portable electronic devices such as digital cameras and mobile phones have been widely used. These electronic devices have always been required to minimize the volume and reduce the weight, and the batteries to be mounted are also required to be small, light, and have a large capacity. Also, in large-sized secondary batteries for automobiles and the like, it is desired to realize a large non-aqueous electrolyte secondary battery instead of a conventional lead-acid battery.

そのような要求に応えるため、リチウム二次電池の開発が活発に行われている。リチウム二次電池の電極としては、リチウムイオンを含む正極活物質と導電助剤と有機バインダーなどからなる電極合材を金属箔の集電体の表面に固着させた正極、及び、リチウムイオンの脱挿入可能な負極活物質と導電助剤と有機バインダーなどからなる電極合材を金属箔の集電体の表面に固着させた負極が使用されている。   In order to meet such demands, lithium secondary batteries are being actively developed. As an electrode of a lithium secondary battery, a positive electrode in which an electrode mixture composed of a positive electrode active material containing lithium ions, a conductive additive, an organic binder, and the like is fixed to the surface of a current collector of metal foil, and lithium ion desorption. A negative electrode is used in which an electrode mixture made of an insertable negative electrode active material, a conductive additive, an organic binder, and the like is fixed to the surface of a current collector made of metal foil.

一般的に、正極活物質としては、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウム遷移金属複合酸化物が用いられているが、これらは電子伝導性が低く、単独での使用では十分な電池性能が得られない。そこで、カーボンブラック(例えば、アセチレンブラック)やグラファイト(黒鉛)等の炭素材料を導電助剤として添加することで導電性を改善し、電極の内部抵抗を低減することが試みられている。   In general, lithium transition metal composite oxides such as lithium cobaltate and lithium manganate are used as the positive electrode active material, but these have low electronic conductivity and have sufficient battery performance when used alone. I can't get it. Therefore, attempts have been made to improve the conductivity and reduce the internal resistance of the electrode by adding a carbon material such as carbon black (for example, acetylene black) or graphite (graphite) as a conductive aid.

一方、負極活物質としては、通常黒鉛が用いられている。黒鉛はそれ自身が導電性を有しているものの、黒鉛とともに導電助剤としてアセチレンブラック等のカーボンブラックを添加すると充放電特性が改善されることが知られている。これは、一般に用いられる黒鉛粒子は大きいために、黒鉛単独で使用すると電極層に充填された時の隙間が多くなってしまうが、導電助剤としてカーボンブラックを併用した場合は、微細なカーボンブラック粒子が黒鉛粒子間の隙間を埋めることで接触面積が増え、抵抗が下がるためではないかと思われる。しかしながら、この場合も導電助剤の分散が不十分であると、導電効果が低減する。   On the other hand, graphite is usually used as the negative electrode active material. Although graphite itself has conductivity, it is known that charge and discharge characteristics are improved by adding carbon black such as acetylene black as a conductive aid together with graphite. This is because the graphite particles generally used are large, so if graphite alone is used, the gap when filled in the electrode layer will increase. However, when carbon black is used as a conductive additive, fine carbon black is used. It seems that the contact area increases by filling the gaps between the graphite particles and the resistance decreases. However, in this case as well, the conductive effect is reduced if the dispersion of the conductive aid is insufficient.

この様に、とりわけ電極の内部抵抗を低減することは、大電流での放電を可能とすることや、充放電の効率を向上させる上で非常に重要な要素の一つとなっている。   In this way, reducing the internal resistance of the electrode is one of the very important factors in enabling discharge with a large current and improving the efficiency of charge and discharge.

しかしながら、導電性に優れた炭素材料(導電助剤)は、ストラクチャーや比表面積が大きいため凝集力が強く、リチウム二次電池の電極合材形成用スラリー中に均一混合・分散することが困難である。そして、導電助剤である炭素材料の分散性や粒度の制御が不十分な場合、均一な導電ネットワークが形成さないために電極の内部抵抗の低減が図れず、その結果、活物質であるリチウム遷移金属複合酸化物やグラファイトなどの性能を十分に引き出せないという問題が生じている。また、電極合材中の導電助剤の分散が不十分であると、部分的凝集に起因して電極板上に抵抗分布が生じ、電池として使用した際に電流が集中し、部分的な発熱および劣化が促進される等の不具合が生ずることがある。   However, carbon materials with excellent electrical conductivity (conducting aids) have a strong cohesive force due to their large structure and specific surface area, making it difficult to uniformly mix and disperse in the electrode mixture forming slurry of lithium secondary batteries. is there. And, when the dispersibility and particle size control of the carbon material that is the conductive auxiliary agent are insufficient, the internal resistance of the electrode cannot be reduced because the uniform conductive network is not formed, and as a result, the lithium that is the active material There has been a problem that the performance of transition metal composite oxides and graphite cannot be sufficiently extracted. In addition, if the dispersion of the conductive additive in the electrode mixture is insufficient, resistance distribution occurs on the electrode plate due to partial aggregation, current concentrates when used as a battery, and partial heat generation occurs. In addition, problems such as accelerated deterioration may occur.

また、金属箔などの電極集電体上に電極合材層を形成する場合、多数回充放電を繰り返すと、集電体と電極合材層の界面や、電極合材内部における活物質と導電助剤界面の密着性が悪化し、電池性能が低下する問題がある。これは、充放電におけるリチウムイオンのドープ、脱ドープにより活物質および電極合材層が膨張、収縮を繰り返すために、電極合材層と集電体界面および、活物質と導電助剤界面に局部的なせん断応力が発生し界面の密着性が悪化するためと考えられている。そしてこの場合も、導電助剤の分散が不十分であると、密着低下が著しくなる。これは、粗大な凝集粒子が存在すると、応力が緩和されにくくなるためであると思われる。
また、電極集電体と電極合材間の問題として、例えば正極の集電体としてアルミニウムを用いると、この表面に絶縁性の酸化皮膜が形成され、電極集電体と電極合材間の接触抵抗が上昇するといった問題もある。
In addition, when an electrode mixture layer is formed on an electrode current collector such as a metal foil, repeated charging and discharging a large number of times causes the interface between the current collector and the electrode mixture layer, and the active material and the conductive material inside the electrode mixture. There is a problem in that the adhesion at the auxiliary agent interface is deteriorated and the battery performance is lowered. This is because the active material and the electrode mixture layer are repeatedly expanded and contracted by doping and dedoping of lithium ions during charge and discharge, so that the electrode mixture layer and the current collector interface and the active material and the conductive auxiliary agent interface are localized. This is thought to be due to the generation of shear stress and the deterioration of interfacial adhesion. In this case as well, if the dispersion of the conductive additive is insufficient, the adhesion reduction becomes significant. This is considered to be because when coarse agglomerated particles are present, the stress is hardly relaxed.
In addition, as a problem between the electrode current collector and the electrode mixture, for example, when aluminum is used as the positive electrode current collector, an insulating oxide film is formed on this surface, and the contact between the electrode current collector and the electrode mixture There is also a problem that resistance increases.

前述の様な電極集電体と電極合材間の不具合に対して、いくつかの提案がなされている。例えば特許文献1および特許文献2には、カーボンブラック等の導電剤を分散した塗膜を、電極下地層として集電極上に形成する方法が試みられているが、この場合も導電剤の分散が悪いと十分な効果が得られない。   Several proposals have been made for the problems between the electrode current collector and the electrode mixture as described above. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 attempt a method of forming a coating film in which a conductive agent such as carbon black is dispersed on the collector electrode as an electrode underlayer. If it is bad, sufficient effect cannot be obtained.

リチウム二次電池においては導電助剤である炭素材料の分散が重要なポイントの一つである。特許文献3、特許文献4には、カーボンブラックを溶剤に分散する際に、分散剤として界面活性剤を用いる例が記載されている。しかしながら、界面活性剤は炭素材料表面への吸着力が弱いため、良好な分散安定性を得るには界面活性剤の添加量を多くしなければならず、この結果、含有可能な活物質の量が少なくなり、電池容量が低下してしまう。また、界面活性剤の炭素材料への吸着が不十分であると、炭素材料が凝集してしまう。また、一般的な界面活性剤では、水溶液中での分散と比較して、有機溶剤中での分散効果が著しく低い。   In lithium secondary batteries, dispersion of a carbon material that is a conductive additive is one of the important points. Patent Documents 3 and 4 describe examples in which a surfactant is used as a dispersant when carbon black is dispersed in a solvent. However, since the surfactant has a weak adsorption force on the surface of the carbon material, it is necessary to increase the amount of the surfactant added in order to obtain good dispersion stability. As a result, the amount of the active material that can be contained Decreases and the battery capacity decreases. Further, if the surfactant is not sufficiently adsorbed on the carbon material, the carbon material will aggregate. Further, a general surfactant has a remarkably low dispersion effect in an organic solvent as compared with dispersion in an aqueous solution.

また、特許文献5および特許文献6には、カーボンブラックを溶剤に分散する際に、分散樹脂を添加することでカーボンスラリーの分散状態を改善し、そのカーボンスラリーと、活物質とを混合して、電極用合材を作成する方法が開示されている。しかしながら、この方法では、カーボンブラックの分散性は向上するものの、比表面積の大きな微細なカーボンブラックの分散を行う場合には大量の分散樹脂が必要となること、および分子量の大きな分散樹脂がカーボンブラック表面を被覆してしまうことなどから、導電ネットワークが阻害され電極の抵抗が増大し、結果的にカーボンブラックの分散向上による効果を相殺してしまう場合がある。   In Patent Document 5 and Patent Document 6, when dispersing carbon black in a solvent, the dispersion state of the carbon slurry is improved by adding a dispersion resin, and the carbon slurry and the active material are mixed. A method for producing an electrode mixture is disclosed. However, although this method improves the dispersibility of carbon black, a large amount of dispersed resin is required to disperse fine carbon black having a large specific surface area, and a dispersed resin having a large molecular weight is carbon black. Since the surface is covered, the conductive network is obstructed and the resistance of the electrode is increased. As a result, the effect of improving the dispersion of carbon black may be offset.

更に、電極材料の分散性の向上と併せて、充放電の効率を向上させる上で重要な要素としては、電極の電解液に対する濡れ性の向上が挙げられる。電極反応は、電極材料表面と電解液との接触界面で起こるため、電解液が電極内部まで浸透し電極材料が良く濡れることが重要となる。電極反応を促進させる方法としては、微細な活物質や導電助剤を用いて電極の表面積を増大させる方法が検討されているが、特に炭素材料を用いる場合は、電解液に対する濡れが悪く、実際の接触面積が大きくならないため、電池性能の向上が難しいといった問題がある。   In addition to the improvement in the dispersibility of the electrode material, an important factor for improving the charge / discharge efficiency is an improvement in the wettability of the electrode with respect to the electrolytic solution. Since the electrode reaction occurs at the contact interface between the electrode material surface and the electrolytic solution, it is important that the electrolytic solution penetrates into the electrode and the electrode material is well wetted. As a method of promoting the electrode reaction, a method of increasing the surface area of the electrode by using a fine active material or a conductive auxiliary agent has been studied. There is a problem that it is difficult to improve battery performance because the contact area of the battery does not increase.

電極の濡れ性を改善する方法として、特許文献7には、電極中に繊維径1〜1000nmの炭素繊維を含有させることで、活物質粒子間に微細な空隙を持たせる方法が開示されている。しかしながら、通常、炭素繊維は複雑に絡み合っているため、均一な分散が難しく、炭素繊維を混ぜるだけでは、均一な電極を作製することができない。また、同文献では、分散制御のために炭素繊維の表面を酸化処理した炭素繊維を使用する方法も挙げられているが、炭素繊維を直接、酸化処理すると、炭素繊維の導電性や強度が低下してしまうという問題がある。また、特許文献8には、炭素粉末を主剤とする負極材料に高級脂肪酸アルカリ塩の様な界面活性剤を吸着させ、濡れ性を改善する方法が開示されているが、上述したように界面活性剤は特に非水系での分散性能が十分でないことが多く、均一な電極塗膜が得られない。これらの例では、いずれも電極材料の分散性を含めたトータルでの性能としては不十分であった。   As a method for improving the wettability of an electrode, Patent Document 7 discloses a method of providing fine voids between active material particles by including carbon fibers having a fiber diameter of 1 to 1000 nm in an electrode. . However, since carbon fibers are usually intertwined in a complicated manner, uniform dispersion is difficult, and a uniform electrode cannot be produced simply by mixing carbon fibers. In addition, in this document, there is a method of using carbon fiber whose surface is oxidized for dispersion control. However, when carbon fiber is directly oxidized, the conductivity and strength of carbon fiber are reduced. There is a problem of end up. Patent Document 8 discloses a method for improving the wettability by adsorbing a surfactant such as a higher fatty acid alkali salt to a negative electrode material mainly composed of carbon powder. In particular, the agent often does not have sufficient dispersion performance in a non-aqueous system, and a uniform electrode coating film cannot be obtained. In these examples, the total performance including the dispersibility of the electrode material was insufficient.

またリチウム二次電池においては、上述の問題の他に、金属成分の負極上での還元・析出による電池性能劣化の問題や、短絡の発生による過剰発熱や発火といった安全性にかかわる問題もある。金属成分による性能劣化や短絡の要因としては、(1)製造工程における、銅や鉄といった金属不純物の混入や、(2)正極、集電体、電池容器等に含まれる金属イオンが電解液中へ溶出した後に、負極上で還元・析出することや、また、(3)正極の劣化により、正極活物質から金属イオンが溶出し、負極上で還元・析出すること等が考えられる。   In addition to the above-described problems, the lithium secondary battery also has problems related to safety such as battery performance deterioration due to reduction / precipitation of metal components on the negative electrode, and excessive heat generation and ignition due to occurrence of a short circuit. Causes of performance degradation and short-circuiting due to metal components include (1) metal impurities such as copper and iron in the manufacturing process, and (2) metal ions contained in the positive electrode, current collector, battery container, etc. in the electrolyte. It is conceivable that, after elution, the metal ions are reduced and deposited on the negative electrode, and (3) metal ions are eluted from the positive electrode active material due to the deterioration of the positive electrode, and are reduced and deposited on the negative electrode.

金属イオンの析出を抑制するために、特許文献9では、セパレーターの表面に陽イオン交換基を導入することにより、正極から溶出した陽イオンをセパレーター表面にトラップさせることで、負極での析出を抑制する試みがなされている。しかしながらこの場合、セパレーターの基体となる不織布を、アクリル酸(モノマー)と重合開始剤の水溶液に浸漬し、窒素雰囲気下で紫外線を照射することにより表面に陽イオン交換基を導入したセパレーターを得るため、製造工程が煩雑になり大量生産には不向きである。またこの場合、セパレーターを通過したイオンを捕獲することはできない。   In order to suppress the precipitation of metal ions, Patent Document 9 suppresses the precipitation at the negative electrode by trapping the cation eluted from the positive electrode on the separator surface by introducing a cation exchange group on the surface of the separator. Attempts have been made. However, in this case, to obtain a separator in which a cation exchange group is introduced on the surface by immersing a nonwoven fabric as a separator substrate in an aqueous solution of acrylic acid (monomer) and a polymerization initiator and irradiating ultraviolet rays in a nitrogen atmosphere. The manufacturing process becomes complicated and is not suitable for mass production. In this case, ions that have passed through the separator cannot be captured.

以上のような問題を鑑み、本発明は、導電助剤を含む電池用組成物において、導電助剤の導電性を阻害せずに分散安定化を図ること、炭素材料である導電助剤の電解液に対する濡れ性を向上させること、ならびに、導電助剤に金属イオンを捕捉する機能を付与することにより、これを用いて作製される電池の電池性能を向上させることを目的とする。
特開2000−123823号公報 特開2002−298853号公報 特開昭63−236258号公報 特開平8−190912号公報 特開2003−157846号公報 特表2006−516795号公報 特開2005−063955号公報 特開平6−60877号公報 特開2002−25527号公報
In view of the problems as described above, the present invention provides a battery composition containing a conductive auxiliary agent, which achieves dispersion stabilization without inhibiting the conductivity of the conductive auxiliary agent, and electrolysis of the conductive auxiliary agent that is a carbon material. It aims at improving the battery performance of the battery produced using this by improving the wettability with respect to a liquid, and providing the function which capture | acquires a metal ion to a conductive support agent.
JP 2000-123823 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-298753 JP-A-63-236258 JP-A-8-190912 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-157846 JP-T-2006-51679 gazette Japanese Patent Laying-Open No. 2005-063955 JP-A-6-60877 JP 2002-25527 A

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、導電助剤としての炭素材料を溶剤に分散させる際に、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を分散剤として添加することにより、分散安定性に優れる炭素材料粒子の分散体を調製できることだけでなく、さらに、この炭素材料粒子の分散体を含む組成物について、電極の低抵抗化および、電極集電体と電極合材もしくは、活物質と導電助剤との密着性の向上に起因すると思われる電池性能向上効果を見出した。また、電解液に対する濡れ性改善効果、さらに金属イオン析出抑制効果を見出し、本発明をなすに至ったものである。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have added a phthalocyanine derivative having an acidic functional group as a dispersant when dispersing the carbon material as a conductive additive in a solvent. In addition to being able to prepare a dispersion of carbon material particles having excellent dispersion stability, the composition containing the dispersion of carbon material particles further reduces the resistance of the electrode and the electrode current collector and electrode mixture, or The present inventors have found an effect of improving battery performance that seems to be caused by an improvement in adhesion between the active material and the conductive additive. In addition, the present inventors have found an effect of improving wettability with respect to an electrolytic solution and an effect of suppressing precipitation of metal ions, and have made the present invention.

本発明の電池用組成物は、リチウム二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドニウム二次電池、アルカリマンガン電池、鉛電池、燃料電池、キャパシタなどに用いることができるが、特にリチウム二次電池に用いると好適である。   The battery composition of the present invention can be used for lithium secondary batteries, nickel hydride secondary batteries, nickel cadmium secondary batteries, alkaline manganese batteries, lead batteries, fuel cells, capacitors, etc., and in particular lithium secondary batteries. It is suitable for use in.

すなわち、本発明は、酸性官能基の平均置換基数が0.4〜2.9である分散剤としてのフタロシアニン誘導体と、導電助剤としての炭素材料を含有すること特徴とする電池用組成物に関する。
また、本発明は、酸性官能基がスルホン酸基(−SOH)、カルボキシル基(−COOH)である上記の電池用組成物に関する。
また、本発明は、酸性官能基がスルホン酸アンモニウム塩、カルボン酸アンモニウム塩である上記の電池用組成物に関する。
また、本発明は、酸性官能基がスルホン酸金属塩または、カルボン酸金属塩である上記の電池用組成物に関する。
また、本発明は、溶剤を含むことを特徴とする上記の電池用組成物に関する。
また、本発明は、導電助剤としての炭素材料の分散粒径(D50)が2μm以下であること特徴とする上記の電池用組成物に関する。
That is, the present invention relates to a battery composition comprising a phthalocyanine derivative as a dispersant having an average number of substituents of acidic functional groups of 0.4 to 2.9, and a carbon material as a conductive additive. .
Further, the present invention is acidic functional group is a sulfonic acid group (-SO 3 H), relating to the composition for a battery is a carboxyl group (-COOH).
Moreover, this invention relates to said battery composition whose acidic functional group is sulfonic acid ammonium salt and carboxylic acid ammonium salt.
Moreover, this invention relates to said battery composition whose acidic functional group is a sulfonic acid metal salt or a carboxylic acid metal salt.
Moreover, this invention relates to said battery composition characterized by including a solvent.
In addition, the present invention relates to the above battery composition, wherein the dispersed particle diameter (D 50 ) of the carbon material as a conductive additive is 2 μm or less.

また、本発明は、バインダー成分を含むことを特徴とする上記の電池用組成物に関する。
また、本発明は、バインダー成分が、分子内にフッ素原子を含む高分子化合物であることを特徴とする上記の電池用組成物に関する。
また、本発明は、溶剤が、N−メチルピロリドンであることを特徴とする上記の電池用組成物に関する。
また、本発明は、正極活物質または負極活物質を含むことを特徴とする上記の電池用組成物に関する。
また、本発明は、集電体上に正極合材層を有する正極と、集電体上に負極合材層を有する負極と、リチウムを含む電解質とを具備するリチウム二次電池であって、前記正極合材層または前記負極合材層が、上記の電池用組成物を使用して形成されていることを特徴とするリチウム二次電池に関する。
Moreover, this invention relates to said battery composition characterized by including a binder component.
The present invention also relates to the above battery composition, wherein the binder component is a polymer compound containing a fluorine atom in the molecule.
The present invention also relates to the above battery composition, wherein the solvent is N-methylpyrrolidone.
Moreover, this invention relates to said battery composition characterized by including a positive electrode active material or a negative electrode active material.
Further, the present invention is a lithium secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode mixture layer on a current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer on the current collector, and an electrolyte containing lithium, The present invention relates to a lithium secondary battery, wherein the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer is formed using the battery composition.

本発明の好ましい実施態様によれば、電池用組成物において、導電助剤の分散安定性に優れるとともに、導電助剤の導電性を阻害することなく分散安定性が図られていること、および、本電池用組成物による電極では、電解液に対する濡れ性が改善されるとともに、金属イオンの析出が抑制されるため、本発明の好ましい実施態様に係る電池用組成物を用いることにより、例えばリチウム二次電池などの電池性能を総合的に向上させることができる。   According to a preferred embodiment of the present invention, in the battery composition, the dispersion stability of the conductive assistant is excellent, and the dispersion stability is achieved without hindering the conductivity of the conductive assistant, and In the electrode of the present battery composition, the wettability with respect to the electrolytic solution is improved and the precipitation of metal ions is suppressed. Therefore, by using the battery composition according to a preferred embodiment of the present invention, for example, lithium Battery performance of secondary batteries and the like can be improved comprehensively.

本発明における電池用組成物は、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を含む分散剤と、導電助剤としての炭素材料を含むことを特徴とするが、以下にその詳細を説明する。   The battery composition according to the present invention is characterized by containing a dispersant containing a phthalocyanine derivative having an acidic functional group and a carbon material as a conductive additive. The details thereof will be described below.

<導電助剤(炭素材料)>
本発明における導電助剤としては、炭素材料が最も好ましい。炭素材料としては、導電性を有する炭素材料であれば特に限定されるものではないが、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンファイバー、フラーレン等を単独で、もしくは2種類以上併せて使用することができる。導電性、入手の容易さ、およびコスト面から、カーボンブラックの使用が好ましい。
<Conductive auxiliary agent (carbon material)>
As the conductive aid in the present invention, a carbon material is most preferable. The carbon material is not particularly limited as long as it is a conductive carbon material, but graphite, carbon black, carbon nanotube, carbon nanofiber, carbon fiber, fullerene, etc. alone or in combination of two or more. Can be used. From the viewpoint of conductivity, availability, and cost, it is preferable to use carbon black.

カーボンブラックとしては、気体もしくは液体の原料を反応炉中で連続的に熱分解し製造するファーネスブラック、特にエチレン重油を原料としたケッチェンブラック、原料ガスを燃焼させて、その炎をチャンネル鋼底面にあて急冷し析出させたチャンネルブラック、ガスを原料とし燃焼と熱分解を周期的に繰り返すことにより得られるサーマルブラック、特にアセチレンガスを原料とするアセチレンブラックなどの各種のものを単独で、もしくは2種類以上併せて使用することができる。また、通常行われている酸化処理されたカーボンブラックや、中空カーボン等も使用できる。   Carbon black is a furnace black produced by continuously pyrolyzing a gas or liquid raw material in a reactor, especially ketjen black using ethylene heavy oil as a raw material. Channel black that has been rapidly cooled and precipitated, thermal black obtained by periodically repeating combustion and thermal decomposition using gas as a raw material, and particularly various types such as acetylene black using acetylene gas as a raw material, or 2 More than one type can be used in combination. Ordinarily oxidized carbon black, hollow carbon and the like can also be used.

カーボンの酸化処理は、カーボンを空気中で高温処理したり、硝酸や二酸化窒素、オゾン等で二次的に処理したりすることより、例えばフェノール基、キノン基、カルボキシル基、カルボニル基の様な酸素含有極性官能基をカーボン表面に直接導入(共有結合)する処理であり、カーボンの分散性を向上させるために一般的に行われている。しかしながら、官能基の導入量が多くなる程カーボンの導電性が低下することが一般的であるため、酸化処理をしていないカーボンの使用が好ましい。   The oxidation treatment of carbon is performed by treating carbon at a high temperature in the air or by secondary treatment with nitric acid, nitrogen dioxide, ozone, etc., for example, such as phenol group, quinone group, carboxyl group, carbonyl group. This is a treatment for directly introducing (covalently bonding) an oxygen-containing polar functional group to the carbon surface, and is generally performed to improve the dispersibility of carbon. However, since it is common for the conductivity of carbon to fall, so that the introduction amount of a functional group increases, it is preferable to use the carbon which has not been oxidized.

用いるカーボンブラックの比表面積は、値が大きいほど、カーボンブラック粒子どうしの接触点が増えるため、電極の内部抵抗を下げるのに有利となる。具体的には、窒素の吸着量から求められる比表面積(BET)で、20m/g以上、1500m/g以下、好ましくは50m/g以上、1500m/g以下、更に好ましくは100m/g以上、1500m/g以下のものを使用することが望ましい。比表面積が20m/gを下回るカーボンブラックを用いると、十分な導電性を得ることが難しくなる場合があり、1500m/gを超えるカーボンブラックは、市販材料での入手が困難となる場合がある。 As the specific surface area of the carbon black used increases, the number of contact points between the carbon black particles increases, which is advantageous in reducing the internal resistance of the electrode. Specifically, the specific surface area (BET) determined from the adsorption amount of nitrogen is 20 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less, preferably 50 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less, more preferably 100 m 2. / G or more and 1500 m 2 / g or less are desirable. When carbon black having a specific surface area of less than 20 m 2 / g is used, it may be difficult to obtain sufficient conductivity, and carbon black of more than 1500 m 2 / g may be difficult to obtain from commercially available materials. is there.

また、用いるカーボンブラックの粒径は、一次粒子径で0.005〜1μmが好ましく、特に、0.01〜0.2μmが好ましい。ただし、ここでいう一次粒子径とは、電子顕微鏡などで測定された粒子径を平均したものである。   Further, the particle size of carbon black to be used is preferably 0.005 to 1 [mu] m, and particularly preferably 0.01 to 0.2 [mu] m in terms of primary particle size. However, the primary particle diameter here is an average of the particle diameters measured with an electron microscope or the like.

市販のカーボンブラックとしては、例えば、トーカブラック#4300、#4400、#4500、#5500等(東海カーボン社製、ファーネスブラック)、プリンテックスL等(デグサ社製、ファーネスブラック)、Raven7000、5750、5250、5000ULTRAIII、5000ULTRA等、Conductex SC ULTRA、Conductex 975 ULTRA等(コロンビヤン社製、ファーネスブラック)、#2350、#2400B、#30050B、#3030B、#3230B、#3350B、#3400B、#5400B等(三菱化学社製、ファーネスブラック)、MONARCH1400、1300、900、VulcanXC−72R、BlackPearls2000等(キャボット社製、ファーネスブラック)、Ensaco250G、Ensaco260G、Ensaco350G、SuperP−Li(TIMCAL社製)、ケッチェンブラックEC−300J、EC−600JD(アクゾ社製)、デンカブラック、デンカブラックHS−100、FX−35(電気化学工業社製、アセチレンブラック)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of commercially available carbon black include Toka Black # 4300, # 4400, # 4500, # 5500 (Tokai Carbon Co., Furnace Black), Printex L and the like (Degussa Co., Furnace Black), Raven 7000, 5750, 5250, 5000 ULTRA III, 5000 ULTRA, etc., Conductex SC ULTRA, Conductex 975 ULTRA, etc. (Columbian Co., Furnace Black), # 2350, # 2400B, # 30050B, # 3030B, # 3230B, # 3350B, # 3400B, # 5400B, etc. (Manufactured by Chemical Co., Furnace Black), MONARCH1400, 1300, 900, Vulcan XC-72R, Black Pearls 2000, etc. Fans Black), Ensaco 250G, Ensaco 260G, Ensaco 350G, SuperP-Li (manufactured by TIMCAL), Ketjen Black EC-300J, EC-600JD (manufactured by Akzo), Denka Black, Denka Black HS-100, FX-35 (Electrochemical Industry) However, it is not limited to these.

<分散剤>
本発明における分散剤としては、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を含むことを特徴とする。とりわけ、下記一般式(1)で示されるフタロシアニン誘導体類から選ばれる一種以上の化合物を含むことが好ましい。
<Dispersant>
The dispersant in the present invention is characterized by containing a phthalocyanine derivative having an acidic functional group. In particular, it is preferable to include one or more compounds selected from phthalocyanine derivatives represented by the following general formula (1).

一般式(1)   General formula (1)

Figure 2010049874

式中のMはCu、Ti、Al、Fe、Co、Ni、Zn、Pt、Vまたは、HHを表すが、中でもHHが好ましい。
、X、X、Xは独立にBr、Clを表し、
、Y、Y、Yは独立に酸性官能基−SOZまたは−COOZを表し、
Zは1〜3価のカチオンの一当量を表し、
、k、k、k、n、n、n、nは、いずれも0〜4の整数を表し、
+n+n+n=1〜4が好ましく、
また、k+k+k+k=0〜3が好ましい。
Figure 2010049874

M in the formula represents Cu, Ti, Al, Fe, Co, Ni, Zn, Pt, V, or HH. Among them, HH is preferable.
X 1 , X 2 , X 3 , X 4 independently represent Br, Cl;
Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 independently represent an acidic functional group —SO 3 Z or —COOZ;
Z represents one equivalent of a 1 to 3 valent cation,
k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , n 1 , n 2 , n 3 , n 4 all represent an integer of 0 to 4;
n 1 + n 2 + n 3 + n 4 = 1 to 4 is preferable,
Also, k 1 + k 2 + k 3 + k 4 = 0~3 is preferable.

一般式(1)の式中のZは、1〜3価のカチオンの一当量を表し、例えば、水素原子(プロトン)、金属カチオン、4級アンモニウムカチオンのいずれかを表す。金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、ニッケル、コバルト等が挙げられる。   Z in the formula of the general formula (1) represents one equivalent of a monovalent to trivalent cation, for example, a hydrogen atom (proton), a metal cation, or a quaternary ammonium cation. Examples of the metal include lithium, sodium, potassium, calcium, barium, magnesium, aluminum, nickel, and cobalt.

4級アンモニウムカチオンとしては、一般式(2)で示される構造を有する単一化合物または、混合物である。
一般式(2)
The quaternary ammonium cation is a single compound having a structure represented by the general formula (2) or a mixture.
General formula (2)

Figure 2010049874

、R、R、Rは、水素、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、または置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表す。
Figure 2010049874

R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are any of hydrogen, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or an aryl group which may have a substituent. Represents

一般式(2)のR、R、R、Rは、それぞれ同一でもよいし、異なっていてもよい。また、R、R、R、Rが炭素原子を有する場合、炭素数は1〜40、好ましくは1〜30、更に好ましくは1〜20である。炭素数が40を超えると電極の導電性が低下する場合がある。)
4級アンモニウムの具体例としては、ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、ヒドロキシエチルアンモニウム、ジヒドロキシエチルアンモニウム、2−エチルヘキシルアンモニウム、ジメチルアミノプロピルアンモニウム、ラウリルアンモニウム、ステアリルアンモニウム等が挙げられるが、これらに限定されない。
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in the general formula (2) may be the same or different. Also, if the R 1, R 2, R 3 , R 4 has a carbon atom, the carbon number 1 to 40, preferably 1 to 30, more preferably 1 to 20. If the carbon number exceeds 40, the conductivity of the electrode may be reduced. )
Specific examples of quaternary ammonium include dimethylammonium, trimethylammonium, diethylammonium, triethylammonium, hydroxyethylammonium, dihydroxyethylammonium, 2-ethylhexylammonium, dimethylaminopropylammonium, laurylammonium, stearylammonium, and the like. It is not limited to these.

上記分散剤の合成方法としては、特に限定されるものではないが、発煙硫酸、濃硫酸および、クロロスルホン酸などのスルホン化剤を用いてスルホン化するのが一般的である。また、カルボキシル基を導入する場合は、フタロシアニン合成時の原料として、カルボキシル基を持ったものを使用する方法等が挙げられる。いずれの方法においても、合成したフタロシアニン誘導体の酸性官能基数は分布を持つ。例えば、フタロシアニンにスルホン酸基をいくつ導入するかは、反応温度や反応時間等の条件により決められるが、フタロシアニンには官能基を導入できる場所が複数あるため、どのような反応条件を採用するにしても、得られる酸性官能基を有するフタロシアニン化合物は一種類ではなく、酸性官能基数の異なる数種のフタロシアニン化合物の混合物(例えば、無置換体、1置換体、2置換体、3置換体以上の混合物)となる。
よって、とりわけ分離・精製をしない限りは単一化合物とはならず、フタロシアニン誘導体の酸性官能基数は、フタロシアニン1分子当たりの平均値として表される。
好ましく使用できるフタロシアニン誘導体の酸性官能基の平均置換基数としては、0.4〜2.9であり、更に好ましくは、0.5〜2.9である。
The method for synthesizing the dispersant is not particularly limited, but it is general that the dispersant is sulfonated by using a sulfonating agent such as fuming sulfuric acid, concentrated sulfuric acid, and chlorosulfonic acid. Moreover, when introducing a carboxyl group, the method of using what has a carboxyl group as a raw material at the time of phthalocyanine synthesis | combination etc. are mentioned. In any method, the number of acidic functional groups of the synthesized phthalocyanine derivative has a distribution. For example, how many sulfonic acid groups are introduced into phthalocyanine is determined by conditions such as reaction temperature and reaction time, but since there are multiple places where phthalocyanine can introduce functional groups, what kind of reaction conditions should be adopted. However, the obtained phthalocyanine compound having an acidic functional group is not one kind, but a mixture of several phthalocyanine compounds having different numbers of acidic functional groups (for example, unsubstituted, monosubstituted, disubstituted, trisubstituted or more Mixture).
Therefore, unless it is separated and purified, it does not become a single compound, and the number of acidic functional groups of the phthalocyanine derivative is expressed as an average value per molecule of phthalocyanine.
The average number of substituents of the acidic functional group of the phthalocyanine derivative that can be preferably used is 0.4 to 2.9, and more preferably 0.5 to 2.9.

上記の分散剤は、添加した分散剤が炭素材料表面に作用(例えば吸着)することにより、分散効果を発揮するものと思われる。酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を溶剤中に完全ないしは一部溶解させ、その溶液中に炭素材料を添加、混合することで、これら分散剤の炭素材料への作用が進むものと思われる。そして、炭素材表面に作用した分散剤が有する酸性官能基が分極ないしは解離することにより、電気的な相互作用(反発作用)が誘起され、炭素材料の解凝集が起こるものと思われる。よって本発明では、(1)炭素材料表面に直接官能基を導入(共有結合)せず、さらに(2)分散樹脂を使用することなく、良好な分散を得ることができる。これらのことから、炭素材料の導電性を落とすことなく良好な分散を得ることができる。そして炭素材料が良好に分散した本発明の電池用組成物を用いることにより、炭素材料が均一に分散した電極を作製することができる。   The above-described dispersant is considered to exhibit a dispersing effect when the added dispersant acts (for example, adsorbs) on the surface of the carbon material. It is considered that the action of these dispersants on the carbon material proceeds by completely or partially dissolving the phthalocyanine derivative having an acidic functional group in the solvent and adding and mixing the carbon material in the solution. And, it is considered that the electrical functional group (repulsive action) is induced by polarization or dissociation of the acidic functional group of the dispersant acting on the surface of the carbon material, and the carbon material is deaggregated. Therefore, in the present invention, (1) a functional group is not directly introduced (covalently bonded) to the carbon material surface, and (2) a good dispersion can be obtained without using a dispersion resin. From these, good dispersion can be obtained without deteriorating the conductivity of the carbon material. Then, by using the battery composition of the present invention in which the carbon material is well dispersed, an electrode in which the carbon material is uniformly dispersed can be produced.

また、本発明の電池用組成物を使用した電極では、炭素材料表面に極性官能基を有する分散剤が存在しているため炭素材料の電解液に対する濡れ性が向上するとともに、上述の均一分散効果とあいまって電極の電解液に対する濡れ性が向上する。   Further, in the electrode using the battery composition of the present invention, since the dispersant having a polar functional group is present on the surface of the carbon material, the wettability of the carbon material with respect to the electrolytic solution is improved, and the above-described uniform dispersion effect is achieved. This improves the wettability of the electrode with respect to the electrolyte.

本発明の分散剤は、いずれも良好な分散効果および濡れ性改善効果を有するが、中でも一般式(1)の式中のZが4級アンモニウムカチオンの場合、炭素材料の電解液に対する濡れ性の向上効果が特に大きいため好ましい。
また、Zがプロトンの場合、酸性官能基により電解液中の金属イオンを捕捉し、金属の析出による電池性能の低下や短絡を抑制する効果が大きいため好ましい。
Each of the dispersants of the present invention has a good dispersion effect and wettability improvement effect, but in particular, when Z in the formula of the general formula (1) is a quaternary ammonium cation, the wettability of the carbon material to the electrolyte solution This is preferable because the improvement effect is particularly great.
Moreover, when Z is a proton, it is preferable because the metal ion in the electrolytic solution is captured by the acidic functional group, and the effect of suppressing a decrease in battery performance and short circuit due to metal deposition is great.

更に、これら酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体の添加は、後述するポリフッ化ビニリデンの様なフッ素樹脂系バインダーを使用する場合、酸性官能基の効果(例えば、酸性化効果、緩衝効果など)により、バインダーの脱フッ化水素反応による変性を抑制し、塗料の増粘(ないしはゲル化)や、バインダーの硬化による電極膜の密着性の低下等を抑える効果も期待できる。   Furthermore, when these phthalocyanine derivatives having an acidic functional group are used in the case of using a fluororesin binder such as polyvinylidene fluoride, which will be described later, due to the effect of the acidic functional group (for example, acidification effect, buffer effect, etc.) It is also possible to suppress the denaturation due to the dehydrofluorination reaction and suppress the increase in the viscosity (or gelation) of the paint and the decrease in the adhesion of the electrode film due to the curing of the binder.

<溶剤>
本発明に使用する溶剤としては、例えば、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、アミノアルコール類、アミン類、ケトン類、カルボン酸アミド類、リン酸アミド類、スルホキシド類、カルボン酸エステル類、リン酸エステル類、エーテル類、ニトリル類、水等が挙げられる。
これらの中でも、比誘電率が15以上の極性溶剤を使用することが好ましい。比誘電率は、溶剤の極性の強さを表す指標のひとつであり、浅原ほか編「溶剤ハンドブック」((株)講談社サイエンティフィク、1990年)等に記載されている。
<Solvent>
Examples of the solvent used in the present invention include alcohols, glycols, cellosolves, amino alcohols, amines, ketones, carboxylic acid amides, phosphoric acid amides, sulfoxides, carboxylic acid esters, and phosphoric acid. Examples include esters, ethers, nitriles, water and the like.
Among these, it is preferable to use a polar solvent having a relative dielectric constant of 15 or more. The relative dielectric constant is one of the indices indicating the strength of the solvent polarity, and is described in Asahara et al., “Solvent Handbook” (Kodansha Scientific Co., Ltd., 1990).

例えば、メチルアルコール(比誘電率:33.1)、エチルアルコール(23.8)、2−プロパノール(18.3)、1−ブタノール(17.1)、1,2−エタンジオール(38.66)、1,2−プロパンジオール(32.0)、1,3−プロパンジオール(35.0)、1,4−ブタンジオール(31.1)、ジエチレングリコール(31.69)、2−メトキシエタノール(16.93)、2−エトキシエタノール(29.6)、2−アミノエタノール(37.7)、アセトン(20.7)、メチルエチルケトン(18.51)、ホルムアミド(111.0)、N−メチルホルムアミド(182.4)、N,N−ジメチルホルムアミド(36.71)、N−メチルアセトアミド(191.3)、N,N−ジメチルアセトアミド(37.78)、N−メチルプロピオンアミド(172.2)、N−メチルピロリドン(32.0)、ヘキサメチル燐酸トリアミド(29.6)、ジメチルスルホキシド(48.9)、スルホラン(43.3)、アセトニトリル(37.5)、プロピオニトリル(29.7)、水(80.1)等が挙げられるが、これらに限定されない。   For example, methyl alcohol (dielectric constant: 33.1), ethyl alcohol (23.8), 2-propanol (18.3), 1-butanol (17.1), 1,2-ethanediol (38.66) ), 1,2-propanediol (32.0), 1,3-propanediol (35.0), 1,4-butanediol (31.1), diethylene glycol (31.69), 2-methoxyethanol ( 16.93), 2-ethoxyethanol (29.6), 2-aminoethanol (37.7), acetone (20.7), methyl ethyl ketone (18.51), formamide (111.0), N-methylformamide (182.4), N, N-dimethylformamide (36.71), N-methylacetamide (191.3), N, N-dimethylacetamide (3 .78), N-methylpropionamide (172.2), N-methylpyrrolidone (32.0), hexamethylphosphoric triamide (29.6), dimethyl sulfoxide (48.9), sulfolane (43.3), acetonitrile (37.5), propionitrile (29.7), water (80.1), and the like, but are not limited thereto.

とりわけ、比誘電率が15以上、200以下、好ましくは15以上、100以下、更に好ましくは、20以上、100以下の極性溶剤を使用することが、炭素材料の良好な分散安定性を得るのに好ましい。
比誘電率が15を下回る溶剤では分散剤の溶解性が著しく低下し良好な分散が得られないことが多く、また、比誘電率が200を超える溶剤を使用しても、顕著な分散向上効果が得られないことが多い。
In particular, the use of a polar solvent having a relative dielectric constant of 15 or more and 200 or less, preferably 15 or more and 100 or less, and more preferably 20 or more and 100 or less can provide good dispersion stability of the carbon material. preferable.
Solvents with a relative dielectric constant of less than 15 often have a significant decrease in the solubility of the dispersant, and good dispersion cannot be obtained. Is often not obtained.

また、炭素材料の分散安定性は、溶剤の電子供与性にも影響される傾向が見いだされた。電子供与効果の大きな溶剤の使用が好ましく、とりわけ溶剤のドナー数が15Kcal/mol以上の溶剤が好ましいが、20Kcal/mol以上、60Kcal/mol以下の溶剤が更に好ましい。   In addition, the dispersion stability of the carbon material tended to be influenced by the electron donating property of the solvent. It is preferable to use a solvent having a large electron donating effect. Particularly, a solvent having a donor number of 15 Kcal / mol or more is preferable, but a solvent having 20 Kcal / mol or more and 60 Kcal / mol or less is more preferable.

ドナー数は、各種溶剤の電子供与性の強さを測る尺度であり、基準のアクセプターとして、ジクロロエタン中10−3M SbClを選び、ドナーとの反応モルエンタルピー値として定義される値であって、値が大きいほどその溶剤の電子供与性が強いことを示す。また、いくつかの溶剤については、ドナー数はその溶剤中におけるNaClO23Na−NMRの化学シフトから間接的に推定されている。このドナー数については、V.グートマン(大瀧、岡田訳)「ドナーとアクセプター」(学会出版センター(株)1983年)に記載されている。溶剤が有する誘電率の大きさにもよるが、ドナー数が15Kcal/molを下回る溶剤を用いると、十分な分散安定化効果が得られない場合がある。また、ドナー数が60Kcal/molを超えた溶剤を用いても、顕著な分散向上効果はないものと思われる。 The number of donors is a scale that measures the strength of electron donating properties of various solvents. As a standard acceptor, 10 −3 M SbCl 5 in dichloroethane is selected, and is a value defined as a reaction molar enthalpy value with a donor. The larger the value, the stronger the electron donating property of the solvent. Also, for some solvents, the donor number is estimated indirectly from the 23 Na-NMR chemical shift of NaClO 4 in the solvent. Regarding the number of donors, V.V. Gutman (translated by Otsuki, Okada), “Donor and Acceptor” (Japan Society of Science Publishing Center, 1983). Although depending on the dielectric constant of the solvent, if a solvent having a donor number lower than 15 Kcal / mol is used, a sufficient dispersion stabilization effect may not be obtained. Moreover, it seems that there is no remarkable dispersion | distribution improvement effect even if it uses the solvent in which the donor number exceeded 60 Kcal / mol.

ドナー数が15Kcal/mol以上の溶剤としては、例えば、メチルアルコール(ドナー数:19)、エチルアルコール(20)、エチルアミン(55)、t−ブチルアミン(57)、エチレンジアミン(55)、ピリジン(33.1)、アセトン(17)、ホルムアミド(24)、N,N−ジメチルホルムアミド(26.6)、N,N−ジエチルホルムアミド(30.9)、N,N−ジメチルアセトアミド(27.8)、N,N−ジエチルアセトアミド(32.2)、N−メチルピロリドン(27.3)、ヘキサメチル燐酸トリアミド(38.8)、ジメチルスルホキシド(29.8)、酢酸エチル(17.1)リン酸トリメチル(23)、リン酸トリブチル(23.7)、テトラヒドロフラン(20.0)、イソブチロニトリル(15.4)、イソプロピオノニトリル(16.1)、水(18.0)等が挙げられるが、これらに限定されない。   As a solvent having a donor number of 15 Kcal / mol or more, for example, methyl alcohol (donor number: 19), ethyl alcohol (20), ethylamine (55), t-butylamine (57), ethylenediamine (55), pyridine (33. 1), acetone (17), formamide (24), N, N-dimethylformamide (26.6), N, N-diethylformamide (30.9), N, N-dimethylacetamide (27.8), N , N-diethylacetamide (32.2), N-methylpyrrolidone (27.3), hexamethylphosphoric triamide (38.8), dimethyl sulfoxide (29.8), ethyl acetate (17.1) trimethyl phosphate (23 ), Tributyl phosphate (23.7), tetrahydrofuran (20.0), isobutyronitrile (15 4), isopropylidene Ono nitrile (16.1), water (18.0) and the like, without limitation.

分散剤の酸性官能基が分極ないしは解離するのを促す効果が大きい溶剤の使用が、炭素材料の良好な分散安定性を得るのには重要と思われる。電子供与性の大きな溶剤は、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体に対する溶媒和力が強いため、分散剤酸性官能基の分極を促し、そして比誘電率の大きな溶剤が分極した酸性官能基の解離を促すものと思われる。よって、炭素材料の良好な分散安定性を得るためには、比誘電率の大きな溶剤と、ドナー数の大きな溶剤とを組み合わせて使用するか、比誘電率およびドナー数がともに大きな溶剤を使用することが好ましい。   It seems that the use of a solvent having a large effect of promoting the polarization or dissociation of the acidic functional group of the dispersant is important for obtaining good dispersion stability of the carbon material. A solvent having a large electron donating property has a strong solvating power with respect to a phthalocyanine derivative having an acidic functional group, so that it polarizes the acidic functional group of the dispersant and promotes the dissociation of the polarized acidic functional group by the solvent having a large relative dielectric constant. It seems to be. Therefore, in order to obtain good dispersion stability of the carbon material, a solvent having a large relative dielectric constant and a solvent having a large donor number are used in combination, or a solvent having a large relative dielectric constant and a large number of donors is used. It is preferable.

また、使用する溶剤としては、非プロトン性の極性溶剤であることが好ましい。非プロトン性の極性溶剤とは、溶剤自身にプロトンを放出する能力がなく、また自己解離もしない極性溶剤であり、非プロトン性の極性溶剤は水素結合による自己会合を生じず、溶剤自身の凝集性が弱い。そのため炭素材料の凝集体への浸透力が強く、分散促進効果が期待される。また、非プロトン性の極性溶剤は、溶剤自身の凝集性が弱いために溶解力が強く、種々の分散剤や樹脂を溶解することができるため、汎用性に優れる。更に、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を溶剤に溶解することを考えた場合、非プロトン性の極性溶剤は、カチオン種のみを溶媒和するため、酸性官能基におけるプロトンもしくはカウンターカチオンのみを溶媒和することとなる。このとき、フタロシアニン誘導体骨格を含むアニオン側は溶媒和されることなく裸のままであるため、フタロシアニン誘導体骨格部分の炭素材料表面への作用(例えば吸着)が阻害されにくい等の効果も期待される。   The solvent used is preferably an aprotic polar solvent. An aprotic polar solvent is a polar solvent that does not have the ability to release protons and does not self-dissociate. Aprotic polar solvents do not cause self-association due to hydrogen bonding, and the solvent itself aggregates. The nature is weak. Therefore, the penetration of carbon materials into aggregates is strong, and a dispersion promoting effect is expected. In addition, since the aprotic polar solvent is weak in cohesiveness of the solvent itself, it has a strong dissolving power and can dissolve various dispersants and resins, so that it has excellent versatility. Furthermore, when considering dissolving a phthalocyanine derivative having an acidic functional group in a solvent, an aprotic polar solvent solvates only the cationic species, and therefore solvates only the proton or counter cation in the acidic functional group. It will be. At this time, since the anion side including the phthalocyanine derivative skeleton remains bare without being solvated, an effect such as that the action (for example, adsorption) of the phthalocyanine derivative skeleton portion on the carbon material surface is difficult to be inhibited is expected. .

また、本発明における溶剤の選択は、分散剤としての酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体と、導電助剤としての炭素材料、および溶剤以外に後述する電極活物質もしくはバインダー成分等を更に添加する場合は、上述の分散性に与える溶剤の影響に加え、活物質との反応性、およびバインダー成分に対する溶解性等を鑑みつつ行う。分散性が高く、活物質との反応性が低く、バインダー成分の溶解性の高い溶剤を選択することが好ましい。
更に、環境負荷軽減や経済的有利性等から、電極製造工程において排出される溶剤を回収・再利用する場合は、混合溶剤ではなく、単一溶剤での使用が好ましい。
In addition, the selection of the solvent in the present invention is performed when a phthalocyanine derivative having an acidic functional group as a dispersant, a carbon material as a conductive auxiliary, and an electrode active material or a binder component described later in addition to the solvent are added. In addition to the influence of the solvent on the dispersibility, the reactivity with the active material and the solubility in the binder component are taken into consideration. It is preferable to select a solvent having high dispersibility, low reactivity with the active material, and high solubility of the binder component.
Furthermore, from the viewpoint of reducing environmental burdens and economic advantages, when recovering and reusing the solvent discharged in the electrode manufacturing process, it is preferable to use a single solvent instead of a mixed solvent.

以上、炭素材料の分散安定性促進効果、活物質との反応性、およびバインダー成分の溶解性を満たし、単一使用での汎用性を有する溶剤としては、アミド系溶剤が好ましく、特に、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ヘキサメチル燐酸トリアミド等のアミド系非プロトン性溶剤の使用が好ましい。   As described above, as a solvent satisfying the effect of promoting the dispersion stability of the carbon material, the reactivity with the active material, and the solubility of the binder component and having versatility in a single use, an amide solvent is preferable. Preference is given to the use of amide aprotic solvents such as N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methylpyrrolidone, hexamethylphosphoric triamide.

<正極活物質及び負極活物質>
本発明の組成物を正極合材もしくは負極合材に用いる場合は、上記分散剤、導電助剤としての炭素材料、および溶剤以外に、少なくとも正極活物質または負極活物質を含有させる。
<Positive electrode active material and negative electrode active material>
When the composition of the present invention is used for a positive electrode mixture or a negative electrode mixture, at least a positive electrode active material or a negative electrode active material is contained in addition to the dispersant, the carbon material as a conductive additive, and a solvent.

使用する正極活物質としては特に限定はされないが、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能な金属酸化物、金属硫化物等の金属化合物、および導電性高分子等を使用することができる。例えば、Fe、Co、Ni、Mn等の遷移金属の酸化物、リチウムとの複合酸化物、遷移金属硫化物等の無機化合物等が挙げられる。具体的には、MnO、V、V13、TiO等の遷移金属酸化物粉末、層状構造のニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、スピネル構造のマンガン酸リチウムなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物粉末、オリビン構造のリン酸化合物であるリン酸鉄リチウム系材料、TiS、FeSなどの遷移金属硫化物粉末等が挙げられる。また、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーを使用することもできる。また、上記の無機化合物や有機化合物を混合して用いてもよい。 Although it does not specifically limit as a positive electrode active material to be used, A metal compound which can dope or intercalate lithium ion, metal compounds, such as a metal sulfide, a conductive polymer, etc. can be used. Examples thereof include transition metal oxides such as Fe, Co, Ni, and Mn, composite oxides with lithium, and inorganic compounds such as transition metal sulfides. Specifically, transition metal oxide powders such as MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , layered structure lithium nickelate, lithium cobaltate, lithium manganate, spinel structure lithium manganate, etc. Examples thereof include composite oxide powders of lithium and transition metals, lithium iron phosphate materials that are phosphate compounds having an olivine structure, transition metal sulfide powders such as TiS 2 and FeS, and the like. In addition, conductive polymers such as polyaniline, polyacetylene, polypyrrole, and polythiophene can also be used. Moreover, you may mix and use said inorganic compound and organic compound.

使用する負極活物質としては特に限定はされないが、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能な金属Li、またはその合金、スズ合金、シリコン合金負極、LiFe、LiFe、LiWO等の金属酸化物系、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン等の導電性高分子、ソフトカーボンやハードカーボンといった、アモルファス系炭素質材料や、高黒鉛化炭素材料等の人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末、カーボンブラック、メソフェーズカーボンブラック、樹脂焼成炭素材料、気層成長炭素繊維、炭素繊維などの炭素系材料が用いられる。 There are no particular limitations on the negative electrode active material to be used, lithium ion doping or capable of intercalating Li metal or its alloy, tin alloy, silicon alloy negative electrode, Li X Fe 2 O 3, Li X Fe 3 O 4 Metal oxides such as Li X WO 2 , conductive polymers such as polyacetylene and poly-p-phenylene, amorphous carbonaceous materials such as soft carbon and hard carbon, artificial graphite such as highly graphitized carbon materials, Alternatively, carbonaceous powders such as natural graphite, carbon black, mesophase carbon black, resin-fired carbon materials, gas-grown carbon fibers, carbon fibers, and the like are used.

<バインダー>
本発明の組成物には、更に、バインダー成分を含有させることが好ましい。使用するバインダーとしては、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、スチレン、ビニルブチラール、ビニルアセタール、ビニルピロリドン等を構成単位として含む重合体または共重合体;ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂;カルボキシメチルセルロースのようなセルロース樹脂;スチレン−ブタジエンゴム、フッ素ゴムのようなゴム類;ポリアニリン、ポリアセチレンのような導電性樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂の変性体や混合物、および共重合体でも良い。特に、耐性面から分子内にフッ素原子を含む高分子化合物、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、テトラフルオロエチレン等の使用が好ましい。
<Binder>
The composition of the present invention preferably further contains a binder component. As binders to be used, ethylene, propylene, vinyl chloride, vinyl acetate, vinyl alcohol, maleic acid, acrylic acid, acrylic ester, methacrylic acid, methacrylic ester, acrylonitrile, styrene, vinyl butyral, vinyl acetal, vinyl pyrrolidone, etc. Polymer or copolymer containing as a structural unit: polyurethane resin, polyester resin, phenol resin, epoxy resin, phenoxy resin, urea resin, melamine resin, alkyd resin, acrylic resin, formaldehyde resin, silicone resin, fluorine resin; carboxymethylcellulose Such cellulose resins; rubbers such as styrene-butadiene rubber and fluororubber; and conductive resins such as polyaniline and polyacetylene. Moreover, the modified body and mixture of these resin, and a copolymer may be sufficient. In particular, it is preferable to use a polymer compound containing a fluorine atom in the molecule, for example, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, tetrafluoroethylene, etc. from the viewpoint of resistance.

また、バインダーとしてのこれらの樹脂類の重量平均分子量は、10,000〜1,000,000が好ましい。分子量が小さいとバインダーの耐性が低下することがある。分子量が大きくなるとバインダーの耐性は向上するものの、バインダー自体の粘度が高くなり作業性が低下するとともに、凝集剤として働き、合材成分が著しく凝集してしまうことがある。   Moreover, as for the weight average molecular weight of these resin as a binder, 10,000-1,000,000 are preferable. When the molecular weight is small, the resistance of the binder may decrease. When the molecular weight is increased, the resistance of the binder is improved, but the viscosity of the binder itself is increased and the workability is lowered.

<本発明の組成物の用途>
本発明の組成物は、正極合材または負極合材に用いることができる。正極合材または負極合材に用いる場合は、上記分散剤、導電助剤としての炭素材料、溶剤を含む組成物に、正極活物質または負極活物質、好ましくは更にバインダー成分を含有させた正・負極合材ペーストとして使用することが好ましい。
<Use of composition of the present invention>
The composition of the present invention can be used for a positive electrode mixture or a negative electrode mixture. When used for a positive electrode mixture or a negative electrode mixture, a positive / active material in which a positive electrode active material or a negative electrode active material, preferably further a binder component, is added to the composition containing the dispersant, the carbon material as a conductive additive, and a solvent. It is preferable to use it as a negative electrode mixture paste.

電極合材ペースト中の総固形分に占める活物質の割合は、80重量%以上、98.5重量%以下が好ましい。また、電極合材ペースト中の総固形分に占める、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を含む分散剤と、導電助剤としての炭素材料とを合わせた固形分の割合は、0.5重量%以上、19重量%以下が好ましい。そして、電極合材ペースト中の総固形分に占める、バインダー成分の割合は、1重量%以上、10重量%以下が好ましい。また、電極合材ペーストの適正粘度は、電極合材ペーストの塗工方法によるが、一般には、100mPa・s以上、30,000mPa・s以下とするのが好ましい。   The ratio of the active material to the total solid content in the electrode mixture paste is preferably 80% by weight or more and 98.5% by weight or less. Moreover, the ratio of the solid content which combined the dispersing agent containing the phthalocyanine derivative which has an acidic functional group with respect to the total solid content in an electrode compound-material paste, and the carbon material as a conductive support agent is 0.5 weight% or more. 19% by weight or less is preferable. The proportion of the binder component in the total solid content in the electrode mixture paste is preferably 1% by weight or more and 10% by weight or less. The proper viscosity of the electrode mixture paste depends on the method of applying the electrode mixture paste, but generally it is preferably 100 mPa · s or more and 30,000 mPa · s or less.

正・負極合材ペーストは、導電助剤としての炭素材料粒子の分散性に優れるだけでなく、正・負極活物質の凝集を緩和する効果もある。導電助剤である炭素材粒子の分散性が優れるため、導電助剤としての炭素材料および正・負極活物質を溶剤に混合・分散する際のエネルギーが、炭素材料(導電助剤)の凝集物に阻害されることなく効率よく活物質に伝わり、結果的に正・負極活物質の分散性も向上させることができるものと思われる。   The positive / negative electrode composite paste not only has excellent dispersibility of the carbon material particles as a conductive additive, but also has an effect of relaxing aggregation of the positive / negative electrode active material. Because the carbon material particles, which are conductive assistants, have excellent dispersibility, the energy of mixing and dispersing the carbon material as the conductive assistant and the positive and negative electrode active materials in the solvent is the aggregate of the carbon material (conductive assistant). It is believed that the active material can be efficiently transferred to the active material without being obstructed, and as a result, the dispersibility of the positive and negative electrode active materials can be improved.

そして、正極合材ペーストでは、正極活物質の周りに導電助剤である炭素材料粒子を均一に配位・付着することができ、正極合材層に優れた導電性および密着性を付与できる。また、導電性が向上することにより、導電助剤としての炭素材料の添加量を減らすことができるため、正極活物質の添加量を相対的に増やすことができ、電池の大きな特性である容量を大きくすることができる。   In the positive electrode mixture paste, the carbon material particles as the conductive auxiliary agent can be uniformly coordinated and adhered around the positive electrode active material, and excellent conductivity and adhesion can be imparted to the positive electrode mixture layer. Further, since the conductivity is improved, the amount of the carbon material added as a conductive auxiliary agent can be reduced, so that the amount of the positive electrode active material added can be relatively increased, and the capacity which is a large characteristic of the battery can be increased. Can be bigger.

さらに、本発明の正極合材ペーストは、正極活物質、炭素材料(導電助剤)の凝集が極めて少ないため、集電体に塗布した際に平滑性の高い均一な塗膜を得ることができ、集電体と正極合材との密着性が改善される。また、酸性官能基を有する分散剤が炭素材料(導電助剤)表面に作用(例えば吸着)しているため、リチウム遷移金属複合酸化物のような正極活物質の表面と炭素材料(導電助剤)表面との相互作用が強まり、酸性官能基を有する分散剤を使用しない場合と比較して正極活物質と炭素材料(導電助剤)との密着性が向上する。   Furthermore, since the positive electrode mixture paste of the present invention has very little aggregation of the positive electrode active material and the carbon material (conducting aid), a uniform coating film having high smoothness can be obtained when applied to a current collector. The adhesion between the current collector and the positive electrode mixture is improved. Moreover, since the dispersing agent having an acidic functional group acts (for example, adsorbs) on the surface of the carbon material (conducting aid), the surface of the positive electrode active material such as a lithium transition metal composite oxide and the carbon material (conducting aid) ) The interaction with the surface is strengthened, and the adhesion between the positive electrode active material and the carbon material (conducting aid) is improved as compared with the case where a dispersant having an acidic functional group is not used.

また、負極合材ペーストでは、負極活物質として炭素材料系の活物質を使用した場合、分散剤として添加している酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体の効果により、炭素材料系活物質の凝集が緩和される。そして、負極活物質の周りに炭素材料粒子(導電助剤)を均一に配位・付着することができ、負極合材層に優れた導電性、密着性および濡れ性を付与できる。   In the negative electrode composite paste, when a carbon material-based active material is used as the negative electrode active material, the aggregation of the carbon material-based active material is mitigated by the effect of the phthalocyanine derivative having an acidic functional group added as a dispersant. Is done. The carbon material particles (conducting aid) can be uniformly coordinated and adhered around the negative electrode active material, and excellent conductivity, adhesion and wettability can be imparted to the negative electrode mixture layer.

本発明の組成物は、電極下地層にも用いることができる。電極下地層に用いる場合は、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体と、導電助剤としての炭素材料および溶剤とからなる分散体をそのまま使用しても良いが、上記バインダー成分を添加し、電極下地ペーストとして使用することが好ましい。電極下地層に用いる組成物の総固形分に占める導電助剤としての炭素材料の割合は、5重量%以上、95重量%以下が好ましく、10重量%以上、90重量%以下が更に好ましい。導電助剤としての炭素材料が少ないと、下地層の導電性が保てない場合があり、一方、導電助剤としての炭素材料が多すぎると、塗膜の耐性が低下する場合がある。また、電極下地ペーストの適正粘度は、電極下地ペーストの塗工方法によるが、一般には、100mPa・s以上、30,000mPa・s以下とするのが好ましい。   The composition of the present invention can also be used for an electrode underlayer. When used for an electrode underlayer, a dispersion composed of a phthalocyanine derivative having an acidic functional group, a carbon material as a conductive additive and a solvent may be used as it is. It is preferable to use as. The ratio of the carbon material as a conductive additive to the total solid content of the composition used for the electrode underlayer is preferably 5% by weight or more and 95% by weight or less, more preferably 10% by weight or more and 90% by weight or less. If the carbon material as the conductive auxiliary agent is small, the conductivity of the underlayer may not be maintained. On the other hand, if the carbon material as the conductive auxiliary agent is excessive, the resistance of the coating film may be reduced. In addition, the appropriate viscosity of the electrode base paste depends on the method of applying the electrode base paste, but generally it is preferably 100 mPa · s or more and 30,000 mPa · s or less.

<本発明の組成物の製造方法>
次に、本発明の組成物の製造方法について説明する。
本発明の組成物は、例えば、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を含む分散剤の存在下、導電助剤としての炭素材料を溶剤に分散し、該分散体に、必要に応じて正極活物質、負極活物質、またはバインダー成分を混合することにより、製造することができる。各成分の添加順序などについては、これに限定されるわけではない。また、必要に応じて更に溶剤を追加しても良い。
<The manufacturing method of the composition of this invention>
Next, the manufacturing method of the composition of this invention is demonstrated.
In the composition of the present invention, for example, in the presence of a dispersant containing a phthalocyanine derivative having an acidic functional group, a carbon material as a conductive auxiliary agent is dispersed in a solvent, and the positive electrode active material, if necessary, It can manufacture by mixing a negative electrode active material or a binder component. The order of addition of each component is not limited to this. Moreover, you may add a solvent further as needed.

上記製造方法は、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を含む分散剤を、溶剤中に完全ないしは一部溶解させ、その溶液中に導電助剤としての炭素材料を添加、混合することで、これら分散剤を炭素材料に作用(例えば吸着)させつつ、溶剤に分散するものである。このときの分散体中における炭素材料の濃度は、使用する炭素材料の比表面積や表面官能基量などの炭素材料固有の特性値等にもよるが、1重量%以上、50重量%以下が好ましく、更に好ましくは5重量%以上、35重量%以下である。炭素材料の濃度が低すぎると生産効率が悪くなり、炭素材料の濃度が高すぎると分散体の粘度が著しく高くなり、分散効率や、後述するコンタミ除去工程の効率および、分散体のハンドリング性が低下する場合がある。とりわけ、コンタミを除く工程を入れる場合は、このときの分散体の粘度を好ましくは10,000mPa・s以下、より好ましくは5,000mPa・s以下、更に好ましくは3,000mPa・s以下とする。   The above manufacturing method is such that a dispersant containing a phthalocyanine derivative having an acidic functional group is completely or partially dissolved in a solvent, and a carbon material as a conductive aid is added to and mixed with the dispersant. Is dispersed in the solvent while acting (for example, adsorbing) on the carbon material. The concentration of the carbon material in the dispersion at this time is preferably 1% by weight or more and 50% by weight or less, although it depends on the characteristic values of the carbon material such as the specific surface area and surface functional group amount of the carbon material used. More preferably, it is 5% by weight or more and 35% by weight or less. If the concentration of the carbon material is too low, the production efficiency is deteriorated. If the concentration of the carbon material is too high, the viscosity of the dispersion is remarkably increased, and the dispersion efficiency, the efficiency of the contamination removal process described later, and the handling of the dispersion are improved. May decrease. In particular, when a step for removing contamination is added, the viscosity of the dispersion at this time is preferably 10,000 mPa · s or less, more preferably 5,000 mPa · s or less, and still more preferably 3,000 mPa · s or less.

酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を含む分散剤の添加量は、用いる導電助剤としての炭素材料の比表面積等により決定される。一般には、炭素材料100重量部に対して、分散剤を0.5重量部以上、40重量部以下、好ましくは1重量部以上、35重量部以下、さらに好ましくは、2重量部以上、30重量部以下である。分散剤の量が少ないと十分な分散効果が得られないとともに、電解液への濡れ性向上効果や、金属析出を抑制する効果が十分に得られない。また、過剰に添加しても顕著な分散向上効果は得られない。   The amount of the dispersant containing the phthalocyanine derivative having an acidic functional group is determined by the specific surface area of the carbon material as the conductive auxiliary agent used. Generally, the dispersant is 0.5 to 40 parts by weight, preferably 1 to 35 parts by weight, more preferably 2 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carbon material. Or less. When the amount of the dispersing agent is small, a sufficient dispersing effect cannot be obtained, and an effect of improving wettability to the electrolytic solution and an effect of suppressing metal deposition cannot be obtained sufficiently. Moreover, even if it adds excessively, the remarkable dispersion | distribution improvement effect is not acquired.

導電助剤としての炭素材料の分散粒径は、0.03μm以上、2μm以下、好ましくは、0.05μm以上、1μm以下、更に好ましくは0.05μm以上、0.5μm以下に微細化することが望ましい。導電助剤としての炭素材料の分散粒径が0.03μm未満の組成物は、その作製が難しい場合がある。また、導電助剤としての炭素材料の分散粒径が2μmを超える組成物を用いた場合には、電極の抵抗分布のバラつきや、低抵抗化のために導電助剤の添加量を増やさなければならなくなるなどの不具合が生じる場合がある。ここでいう分散粒径とは、体積粒度分布において、粒子径の細かいものからその粒子の体積割合を積算していったときに、50%となるところの粒子径(D50)であり、一般的な粒度分布計、例えば、動的光散乱方式の粒度分布計(日機装社製「マイクロトラックUPA」)等で測定される。   The dispersed particle size of the carbon material as the conductive assistant may be reduced to 0.03 μm or more and 2 μm or less, preferably 0.05 μm or more and 1 μm or less, more preferably 0.05 μm or more and 0.5 μm or less. desirable. It may be difficult to produce a composition having a dispersed particle size of the carbon material as the conductive aid of less than 0.03 μm. In addition, when a composition in which the dispersed particle diameter of the carbon material as the conductive auxiliary agent exceeds 2 μm is used, the additive amount of the conductive auxiliary agent must be increased in order to reduce the resistance distribution of the electrode and reduce the resistance. There may be a problem such as disappearing. The dispersed particle size referred to here is a particle size (D50) that is 50% when the volume ratio of the particles is integrated from the fine particle size distribution in the volume particle size distribution. A particle size distribution meter such as a dynamic light scattering type particle size distribution meter ("Microtrack UPA" manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).

また、上記分散剤を炭素材料に作用(例えば吸着)させつつ、炭素材料を溶剤に分散するための装置としては、顔料分散等に通常用いられている分散機が使用できる。例えば、ディスパー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー等のミキサー類、ホモジナイザー(エム・テクニック社製「クレアミックス」、PRIMIX社「フィルミックス」等)類、ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、ボールミル、サンドミル(シンマルエンタープライゼス社製「ダイノミル」等)、アトライター、パールミル(アイリッヒ社製「DCPミル」等)、コボールミル等のメディア型分散機、湿式ジェットミル(ジーナス社製「ジーナスPY」、スギノマシン社製「スターバースト」、ナノマイザー社製「ナノマイザー」等)、エム・テクニック社製「クレアSS−5」、奈良機械社製「MICROS」等のメディアレス分散機、その他ロールミル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、分散機としては、分散機からの金属混入防止処理を施したものを用いることが好ましい。   Further, as a device for dispersing the carbon material in the solvent while causing the dispersant to act on the carbon material (for example, adsorption), a disperser usually used for pigment dispersion or the like can be used. For example, mixers such as dispersers, homomixers, planetary mixers, homogenizers ("Clearmix" manufactured by M Technique, PRIMIX "Fillmix", etc.), paint conditioners (manufactured by Red Devil), ball mills, sand mills ( Media type dispersers such as “Dynomill” manufactured by Shinmaru Enterprises, Inc.), Attritor, Pearl Mill (“DCP Mill” manufactured by Eirich), Coball Mill, etc., Wet Jet Mill (“Genus PY” manufactured by Genus, Sugino Machine Co., Ltd.) Media-less dispersers such as “Starburst” manufactured by Nanomizer, “Nanomizer” manufactured by Nanomizer, etc., “Claire SS-5” manufactured by M Technique, and “MICROS” manufactured by Nara Machinery Co., other roll mills, etc. It is not limited to. Moreover, as the disperser, it is preferable to use a disperser that has been subjected to a metal contamination prevention treatment from the disperser.

例えば、メディア型分散機を使用する場合は、アジテーターおよびベッセルがセラミック製または樹脂製の分散機を使用する方法や、金属製アジテーターおよびベッセル表面をタングステンカーバイド溶射や樹脂コーティング等の処理をした分散機を用いることが好ましい。そして、メディアとしては、ガラスビーズや、ジルコニアビーズ、アルミナビーズ等のセラミックビーズを用いることが好ましく、中でもジルコニアビーズの使用が好ましい。また、ロールミルを使用する場合についても、セラミック製ロールを用いることが好ましい。分散装置は、1種のみを使用しても良いし、複数種の装置を組み合わせて使用しても良い。   For example, when using a media type disperser, a disperser in which the agitator and vessel are made of a ceramic or resin disperser, or the metal agitator and vessel surface are treated with tungsten carbide spraying or resin coating. Is preferably used. And as a media, it is preferable to use ceramic beads, such as glass beads, zirconia beads, and alumina beads, and among them, the use of zirconia beads is preferable. Moreover, also when using a roll mill, it is preferable to use a ceramic roll. Only one type of dispersion device may be used, or a plurality of types of devices may be used in combination.

また、炭素材料分散時に金属異物等のコンタミを除く工程を入れることが好ましい。カーボンブラック、グラファイトおよび、炭素繊維等の炭素材料には、それらの製造工程由来(ラインコンタミや触媒として)の金属異物が含まれている場合が多く、これら異物を除去することは、電池の短絡を防ぐために非常に重要となる。本発明では、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を含む分散剤の効果により、炭素材料の凝集がよくほぐれること、および分散体の粘度が低くなるため、分散剤が未添加の場合に比して、分散体中の炭素材料濃度が高い場合でも、効率良く異物を取り除くことができる。異物を除く方法としては、磁石による除鉄や、ろ過、遠心分離等の方法が挙げられる。   In addition, it is preferable to include a step of removing contaminants such as metal foreign matters when dispersing the carbon material. Carbon materials such as carbon black, graphite, and carbon fiber often contain metallic foreign substances derived from their manufacturing processes (as line contamination and catalysts), and removing these foreign substances is a short circuit of the battery. Is very important to prevent. In the present invention, due to the effect of the dispersant containing a phthalocyanine derivative having an acidic functional group, the aggregation of the carbon material is well loosened, and the viscosity of the dispersion becomes low. Therefore, compared to the case where the dispersant is not added, Even when the carbon material concentration in the dispersion is high, foreign matters can be efficiently removed. Examples of methods for removing foreign substances include iron removal with a magnet, filtration, and centrifugation.

バインダー成分の添加方法としては、上記分散剤の存在下、導電助剤としての炭素材料を溶剤に分散してなる分散体を攪拌しつつ、固形のバインダー成分を添加し、溶解させる方法が挙げられる。また、バインダー成分を溶剤に溶解したものを事前に作製しておき、上記分散体と混合する方法が挙げられる。また、バインダー成分を上記分散体に添加した後に、上記分散装置で再度分散処理を行っても良い。   Examples of the method for adding the binder component include a method in which a solid binder component is added and dissolved while stirring a dispersion obtained by dispersing a carbon material as a conductive additive in a solvent in the presence of the dispersant. . Moreover, what melt | dissolved the binder component in the solvent previously is produced, and the method of mixing with the said dispersion is mentioned. Further, after the binder component is added to the dispersion, the dispersion treatment may be performed again with the dispersion apparatus.

また、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を含む分散剤の存在下、導電助剤としての炭素材料を溶剤に分散するときに、バインダー成分の一部ないしは全量を、同時に添加して分散処理を行うこともできる。   In addition, when a carbon material as a conductive additive is dispersed in a solvent in the presence of a dispersant containing a phthalocyanine derivative having an acidic functional group, a part or all of the binder component is simultaneously added to perform a dispersion treatment. You can also.

正極活物質または負極活物質の添加方法としては、上記分散剤の存在下、導電助剤としての炭素材料を溶剤に分散してなる分散体を攪拌しつつ、正極活物質または負極活物質を添加し、分散させる方法が挙げられる。また、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を含む分散剤の存在下、導電助剤としての炭素材料を溶剤に分散するときに、正極活物質または負極活物質の一部ないしは全量を、同時に添加して分散処理を行うこともできる。また、このときの混合、分散を行うための装置としては、通常の顔料分散等に用いられている上述の分散機が使用できる。   As a method for adding the positive electrode active material or the negative electrode active material, the positive electrode active material or the negative electrode active material is added while stirring the dispersion obtained by dispersing the carbon material as the conductive additive in the solvent in the presence of the above-described dispersant. And a dispersion method. Further, in the presence of a dispersant containing a phthalocyanine derivative having an acidic functional group, when a carbon material as a conductive additive is dispersed in a solvent, a part or all of the positive electrode active material or the negative electrode active material may be added simultaneously. Distributed processing can also be performed. Moreover, as an apparatus for performing mixing and dispersion at this time, the above-described dispersers used for ordinary pigment dispersion and the like can be used.

本発明の電池用組成物は、上述するように、通常は溶剤を含む分散体(液)、ペーストなどとして、製造、流通、使用される。これは、導電助剤や活物質と分散剤を乾燥粉体の状態で混合しても、導電助剤や活物質に均一に分散剤を作用させることはできず、液相法で、分散剤の存在下、導電助剤や活物質を溶剤に分散することにより、導電助剤や活物質に均一に分散剤を作用させることができるからである。また、以下に説明するように、集電体に電極合材層を形成する場合には、液状の分散体をできるだけ均一に塗布してこれを乾燥させることが好ましいからである。   As described above, the battery composition of the present invention is usually produced, distributed, and used as a dispersion (liquid) containing a solvent, a paste, and the like. This is because even if the conductive auxiliary agent or active material and the dispersing agent are mixed in a dry powder state, the dispersing agent cannot be uniformly applied to the conductive auxiliary agent or the active material. This is because, by dispersing the conductive additive and the active material in the solvent in the presence of, the dispersant can be made to act uniformly on the conductive additive and the active material. Further, as described below, when the electrode mixture layer is formed on the current collector, it is preferable to apply the liquid dispersion as uniformly as possible and dry it.

しかしながら、例えば、液相法で作製した分散体を、運搬コストなどの理由から、一度溶剤を除去して乾燥粉体とすることも考えられる。そして、この乾燥粉体を適当な溶剤で再分散させて、電極合材層の形成に用いることも考えられる。したがって、本発明の組成物は、液状の分散体に限られず、このような、乾燥粉体の状態の組成物であってもよい。   However, for example, a dispersion prepared by a liquid phase method may be considered as a dry powder by once removing the solvent for reasons such as transportation cost. And it is also considered that this dry powder is redispersed with an appropriate solvent and used for forming an electrode mixture layer. Therefore, the composition of the present invention is not limited to a liquid dispersion, and may be a composition in a dry powder state.

また、本発明の製造方法としては、分散剤を溶剤中に完全ないしは一部溶解させ、その溶液中に導電助剤としての炭素材料を添加、混合する代わりに、上記分散剤をあらかじめ処理した導電助剤としての炭素材料を溶剤に分散してもよい。   In the production method of the present invention, instead of dissolving or completely dissolving a dispersant in a solvent and adding and mixing a carbon material as a conductive aid in the solution, the above-described dispersant is treated in advance. A carbon material as an auxiliary agent may be dispersed in a solvent.

酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を含む分散剤により処理された導電助剤としての炭素材料を得る方法としては、乾式処理による方法および、液相中での処理による方法が挙げられる。   Examples of the method for obtaining a carbon material as a conductive additive treated with a dispersant containing a phthalocyanine derivative having an acidic functional group include a dry treatment method and a treatment method in a liquid phase.

乾式処理としては、例えば、常温もしくは加熱下で、乾式処理装置により上記炭素材料および分散剤の、混合、粉砕等を行いながら、炭素材料表面に分散剤を作用(例えば吸着)させる方法が挙げられる。使用する装置としては特に限定されるものではく、ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、ボールミル、アトライター、振動ミル等のメディア型分散機、ニーダー、ローラーミル、石臼式ミル、プラネタリーミキサー、フェンシェルミキサー、ハイブリダイザー((株)奈良機械製作所)、メカノマイクロス((株)奈良機械製作所)、メカノフュージョンシステムAMS(ホソカワミクロン(株))等のメディアレス分散・混錬機が使用できるが、金属コンタミ等を考慮し、メディアレスの分散・混錬機を使用するのが好ましい。   Examples of the dry treatment include a method of causing the dispersant to act (for example, adsorb) on the surface of the carbon material while mixing, pulverizing, and the like of the carbon material and the dispersant with a dry treatment apparatus at room temperature or under heating. . The equipment to be used is not particularly limited. Media type dispersers such as paint conditioner (manufactured by Red Devil), ball mill, attritor, vibration mill, kneader, roller mill, stone mill, planetary mixer, fen Medialess dispersion / kneading machines such as Shell Mixer, Hybridizer (Nara Machinery Co., Ltd.), Mechano Micros (Nara Machinery Co., Ltd.), Mechano Fusion System AMS (Hosokawa Micron Co., Ltd.) can be used. In consideration of metal contamination and the like, it is preferable to use a medialess dispersion / kneading machine.

液相処理としては、有機溶剤中または水中で、分散剤と導電助剤としての炭素材料とを混合し、分散剤を炭素材料に作用(例えば吸着)させる工程と、分散剤が作用した炭素材料を凝集させ、凝集粒子を得る工程を含むことが好ましい。   Liquid phase treatment includes mixing a dispersing agent and a carbon material as a conductive additive in an organic solvent or water, and allowing the dispersing agent to act on the carbon material (for example, adsorption), and a carbon material on which the dispersing agent has acted. It is preferable to include a step of agglomerating to obtain aggregated particles.

例えば有機溶剤系での処理について、分散剤を炭素材料に作用(例えば吸着)させる工程としては、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を含む分散剤と、導電助剤としての炭素材料および、有機溶剤とを混合し、分散剤を炭素材料に作用(例えば吸着)させる。とりわけ、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を含む分散剤を、有機溶剤に完全ないしは一部溶解させ、その溶液中に導電助剤としての炭素材料を添加して混合・分散することで、これら分散剤を炭素材料に作用(例えば吸着)させるのが好ましい。   For example, for the treatment in an organic solvent system, the step of causing the dispersant to act on the carbon material (for example, adsorption) includes a dispersant containing a phthalocyanine derivative having an acidic functional group, a carbon material as a conductive additive, and an organic solvent. And the dispersing agent is allowed to act (for example, adsorb) on the carbon material. In particular, a dispersant containing a phthalocyanine derivative having an acidic functional group is completely or partially dissolved in an organic solvent, and a carbon material as a conductive assistant is added to the solution to mix and disperse the dispersant. Is preferably caused to act (for example, adsorb) on the carbon material.

分散剤を炭素材料に作用(例えば吸着)させる工程において使用する溶剤としては、比誘電率が15以上の極性溶剤を使用することが好ましい。とりわけ、処理液中での炭素材料の濃度を上げ、処理効率を高めるためには、比誘電率が15以上、200以下、好ましくは15以上、100以下、更に好ましくは、20以上、100以下の極性溶剤を使用するのが好ましい。
比誘電率が15を下回る溶剤では分散剤の溶解性が著しく低下し、炭素材料の分散性は低下するため、炭素材料濃度を上げることができないことが多く、また、比誘電率が200を超える溶剤を使用しても、顕著な効果が得られないことが多い。
As the solvent used in the step of causing the dispersing agent to act on the carbon material (for example, adsorption), it is preferable to use a polar solvent having a relative dielectric constant of 15 or more. In particular, in order to increase the concentration of the carbon material in the treatment liquid and increase the treatment efficiency, the relative dielectric constant is 15 or more and 200 or less, preferably 15 or more and 100 or less, more preferably 20 or more and 100 or less. It is preferred to use a polar solvent.
Solvents with a relative dielectric constant of less than 15 significantly reduce the solubility of the dispersant and the dispersibility of the carbon material, so the carbon material concentration often cannot be increased, and the relative dielectric constant exceeds 200. Even when a solvent is used, a remarkable effect is often not obtained.

また、炭素材料の分散安定性は、溶剤の電子供与性にも影響される傾向が見いだされ、電子供与効果の大きな溶剤の使用が好ましく、とりわけ溶剤のドナー数が15Kcal/mol以上の溶剤が好ましいが、20Kcal/mol以上、60Kcal/mol以下の溶剤が更に好ましい。これらの有機溶剤は、単独で使用しても良いし、2種類以上を併用しても良い。比誘電率の大きな溶剤と、ドナー数の大きな溶剤とを組み合わせて使用するか、比誘電率およびドナー数がともに大きな溶剤を使用することが好ましい。   In addition, the dispersion stability of the carbon material tends to be influenced by the electron donating property of the solvent, and it is preferable to use a solvent having a large electron donating effect, and in particular, a solvent having a donor number of 15 Kcal / mol or more is preferable. However, the solvent of 20 Kcal / mol or more and 60 Kcal / mol or less is still more preferable. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. It is preferable to use a combination of a solvent having a large relative dielectric constant and a solvent having a large donor number, or a solvent having a large relative dielectric constant and a large number of donors.

また、炭素材料を溶剤に混合・分散させつつ、上記分散剤を炭素材料に作用(例えば吸着)させるための装置としては、顔料分散等に通常用いられている分散機が使用できる。例えば、ニーダー、ディスパー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー等のミキサー類、ホモジナイザー(エム・テクニック社製「クレアミックス」、PRIMIX社「フィルミックス」等)類、ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、ボールミル、サンドミル(シンマルエンタープライゼス社製「ダイノミル」等)、アトライター、パールミル(アイリッヒ社製「DCPミル」等)、コボールミル等のメディア型分散機、湿式ジェットミル(ジーナス社製「ジーナスPY」、スギノマシン社製「スターバースト」、ナノマイザー社製「ナノマイザー」等)、エム・テクニック社製「クレアSS−5」、奈良機械社製「MICROS」等のメディアレス分散機、その他ロールミル等が挙げられる。使用する装置はこれらに限定されるものではないが、処理の効率や生産性の観点から、ミキサーやメディア型分散機の使用が好ましい。また、装置からの金属混入防止処理を施したものを用いることが好ましい。   Further, as a device for causing the dispersing agent to act on the carbon material (for example, adsorption) while mixing and dispersing the carbon material in a solvent, a disperser usually used for pigment dispersion or the like can be used. For example, mixers such as kneaders, dispersers, homomixers, planetary mixers, homogenizers (“Clearmix” manufactured by M Technique, PRIMIX “Fillmix”, etc.), paint conditioners (manufactured by Red Devil), ball mill, Media type dispersers such as sand mills (“Dynomill” manufactured by Shinmaru Enterprises, Inc.), attritors, pearl mills (“DCP mill” manufactured by Eirich), coball mills, etc., wet jet mills (“Genus PY” manufactured by Genus, Sugino) Machine-less “Starburst”, Nanomizer “Nanomizer”, etc., M-Technica “Claire SS-5”, Nara Machinery “MICROS” and other medialess dispersers, and other roll mills. The apparatus to be used is not limited to these, but from the viewpoint of processing efficiency and productivity, it is preferable to use a mixer or a media-type disperser. Moreover, it is preferable to use what gave the metal mixing prevention process from an apparatus.

分散剤が作用した炭素材料を液中で凝集させ、凝集粒子を得る工程としては、上述の処理物を加熱および/もしくは減圧して、溶剤を留去する方法が挙げられる。また、炭素材料表面の分散剤の溶剤に対する溶解性または分散性を低下させて凝集させる方法として、上述の処理スラリーにを比誘電率が15未満、さらに好ましくは10以下の溶剤と混合することで凝集させる方法等が挙げられる。比誘電率が15未満の溶剤としては特に限定されるものではないが、例えば、メチルイソブチルケトン(比誘電率:13.1)、酢酸エチル(6.0)、酢酸ブチル(5.0)、ジエチルエーテル(4.2)、キシレン(2.3)、トルエン(2.2)、ヘプタン(1.9)、ヘキサン(1.9)、ペンタン(1.8)等が挙げられる。
そしてこれらの凝集物を、濾過または遠心分離等により取り出す。得られた処理物はそのまま使用することもできるが、その後、洗浄、乾燥、粉砕して使用するのが好ましい。
Examples of the step of aggregating the carbon material on which the dispersant has acted in the liquid to obtain aggregated particles include a method of heating and / or reducing the pressure of the above-mentioned treated product to distill off the solvent. Further, as a method of reducing the solubility or dispersibility of the dispersant on the surface of the carbon material with respect to the solvent and aggregating it, the above-mentioned treated slurry is mixed with a solvent having a relative dielectric constant of less than 15, more preferably 10 or less. The method of aggregating is mentioned. The solvent having a relative dielectric constant of less than 15 is not particularly limited. For example, methyl isobutyl ketone (relative dielectric constant: 13.1), ethyl acetate (6.0), butyl acetate (5.0), Examples include diethyl ether (4.2), xylene (2.3), toluene (2.2), heptane (1.9), hexane (1.9), pentane (1.8) and the like.
These aggregates are taken out by filtration or centrifugation. The obtained processed product can be used as it is, but it is preferable to use it after washing, drying and grinding.

また、例えば水系での処理について、分散剤を炭素材料に作用(例えば吸着)させる工程としては、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体を含む分散剤と、導電助剤としての炭素材料および、水とを混合し、分散剤を炭素材料に作用(例えば吸着)させる。とりわけ、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体をむ分散剤を、水または塩基性水溶液に完全ないしは一部溶解させ、その溶液中に導電助剤としての炭素材料を添加して混合・分散することで、これら分散剤を炭素材料に作用(例えば吸着)させるのが好ましい。水はイオン交換水または精製水を使用するのが好ましい。また、分散剤の溶解性を上げるために、処理液のpHは、7<pH<14が好ましく、更に好ましくは7<pH≦11、特に好ましくは8≦pH≦10である。処理液のpHを塩基性にする為に塩基を添加する。塩基としては、アルカリ金属等の金属水酸化物類、弱酸と強塩基の反応により得られる塩類、アンモニア、有機アミン類等、水に溶解して塩基性を示す化合物を用いることができる。   In addition, for example, with respect to the treatment in an aqueous system, as a step of causing the dispersant to act on the carbon material (for example, adsorption), a dispersant containing a phthalocyanine derivative having an acidic functional group, a carbon material as a conductive auxiliary agent, and water are used. Mix and allow the dispersant to act (eg adsorb) on the carbon material. In particular, a dispersing agent including a phthalocyanine derivative having an acidic functional group is completely or partially dissolved in water or a basic aqueous solution, and a carbon material as a conductive assistant is added to the solution to be mixed and dispersed. These dispersants are preferably allowed to act (for example, adsorb) on the carbon material. The water is preferably ion-exchanged water or purified water. In order to increase the solubility of the dispersant, the pH of the treatment liquid is preferably 7 <pH <14, more preferably 7 <pH ≦ 11, and particularly preferably 8 ≦ pH ≦ 10. A base is added to make the pH of the treatment solution basic. As the base, there can be used a compound which shows basicity when dissolved in water, such as metal hydroxides such as alkali metals, salts obtained by the reaction of a weak acid and a strong base, ammonia, organic amines and the like.

また、炭素材料を溶剤に混合・分散させつつ、上記分散剤を炭素材料に作用(例えば吸着)させるための装置としては、有機溶剤系での処理と同様の装置を使用することができるが、処理の効率や生産性の観点から、ミキサーやメディア型分散機の使用が好ましい。また、装置からの金属混入防止処理を施したものを用いることが好ましい。   In addition, as a device for causing the dispersant to act on the carbon material (for example, adsorption) while mixing and dispersing the carbon material in the solvent, the same device as the treatment in the organic solvent system can be used. From the viewpoint of processing efficiency and productivity, it is preferable to use a mixer or a media-type disperser. Moreover, it is preferable to use what gave the metal mixing prevention process from an apparatus.

分散剤が作用した炭素材料を液中で凝集させ、凝集粒子を得る工程としては、上述の処理物を加熱および/もしくは減圧して、水分を留去する方法が挙げられる。また、炭素材料表面の分散剤の、水に対する溶解性または分散性を低下させて凝集させる方法として、処理液のpHを中性ないしは酸性化して凝集させる方法、また、例えば塩化ナトリウムの様な無機塩を添加し、炭素材料表面の分散剤を塩析させ凝集させる方法、更には、有機アミンまたは有機アミンの塩等を添加して凝集させる方法等が挙げられる。中でも、処理液のpHを中和ないしは酸性化して凝集させる方法および、有機アミンまたは有機アミンの塩等を添加して凝集させる方法が好ましい。   Examples of the step of aggregating the carbon material on which the dispersant has acted in the liquid to obtain aggregated particles include a method of distilling off the water by heating and / or reducing the pressure of the treated material. In addition, as a method of aggregating the dispersant on the surface of the carbon material by lowering the solubility or dispersibility in water, the treatment solution is neutralized or acidified to agglomerate, or an inorganic material such as sodium chloride is used. Examples thereof include a method of adding a salt to salt out and agglomerate the dispersant on the surface of the carbon material, and a method of adding an organic amine or an organic amine salt to agglomerate. Among them, a method of aggregating by neutralizing or acidifying the pH of the treatment liquid and a method of aggregating by adding an organic amine or a salt of organic amine are preferable.

中和ないし酸性化には酸を添加する。使用できる酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸、強酸と弱塩基の反応によって得られる塩類の無機化合物、カルボン酸類、スルホン酸類などの有機酸、水に溶解して酸性を示す化合物用いることができる。中でも揮発性のカルボン酸類や塩酸の使用が好ましい。   An acid is added for neutralization or acidification. Examples of acids that can be used include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, salts of inorganic compounds obtained by the reaction of strong acids and weak bases, organic acids such as carboxylic acids and sulfonic acids, and compounds that exhibit acidity when dissolved in water. it can. Of these, volatile carboxylic acids and hydrochloric acid are preferably used.

また、有機アミンおよび有機アミンの塩としは、炭素材料に分散剤を作用させる工程で使用した塩基よりも水に対する溶解性が低いものを使用することが好ましい。   In addition, as the organic amine and the organic amine salt, it is preferable to use an organic amine or a salt having a lower solubility in water than the base used in the step of causing the dispersant to act on the carbon material.

凝集させた粒子については、濾過または遠心分離、洗浄工程を経て、酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体をあらかじめ処理した導電助剤としての炭素材料とするのが好ましい。また、得られた酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体をあらかじめ処理した導電助剤としての炭素材料は乾燥して使用することもできる。   The agglomerated particles are preferably subjected to filtration, centrifugation, and washing steps to form a carbon material as a conductive aid that has been previously treated with a phthalocyanine derivative having an acidic functional group. Moreover, the carbon material as a conductive support agent obtained by treating the obtained phthalocyanine derivative having an acidic functional group in advance can be used after drying.

<リチウム二次電池>
次に、本発明の組成物を用いたリチウム二次電池について説明する。
リチウム二次電池は、集電体上に正極合材層を有する正極と、集電体上に負極合材層を有する負極と、リチウムを含む電解質とを具備する。前記正極合材層と前記集電体との間や、前記負極合材層と前記集電体との間には、電極下地層が形成されていてもよい。
<Lithium secondary battery>
Next, a lithium secondary battery using the composition of the present invention will be described.
The lithium secondary battery includes a positive electrode having a positive electrode mixture layer on a current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer on the current collector, and an electrolyte containing lithium. An electrode base layer may be formed between the positive electrode mixture layer and the current collector, or between the negative electrode mixture layer and the current collector.

電極について、使用する集電体の材質や形状は特に限定されず、材質としては、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、ステンレス等の金属や合金が用いられるが、特に正極材料としてはアルミニウムが、負極材料としては銅の使用が好ましい。また、形状としては、一般的には平板上の箔が用いられるが、表面を粗面化したものや、穴あき箔状のもの、およびメッシュ状のものも使用できる。   Regarding the electrode, the material and shape of the current collector to be used are not particularly limited, and as the material, metals and alloys such as aluminum, copper, nickel, titanium, and stainless steel are used. In particular, as the positive electrode material, aluminum is used as the negative electrode. The material is preferably copper. As the shape, a flat plate foil is generally used, but a roughened surface, a perforated foil shape, and a mesh shape can also be used.

集電体上に電極下地層を形成する方法としては、前述の電極下地ペーストを電極集電体に塗布、乾燥する方法が挙げられる。電極下地層の膜厚としては、導電性および密着性が保たれる範囲であれば特に制限されないが、一般的には0.05μm以上、20μm以下であり、好ましくは0.1μm以上、10μm以下である。   Examples of the method for forming the electrode base layer on the current collector include a method of applying the electrode base paste described above to the electrode current collector and drying. The film thickness of the electrode underlayer is not particularly limited as long as the conductivity and adhesion are maintained, but is generally 0.05 μm or more and 20 μm or less, preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. It is.

集電体上に電極合材層を形成する方法としては、集電体上に上述の電極合材ペーストを直接塗布し乾燥する方法、および集電体上に電極下地層を形成した後に電極合材ペーストを塗布し乾燥する方法などが挙げられる。また、電極下地層の上に電極合材層を形成する場合、集電体上に電極下地ペーストを塗布した後、湿潤状態のうちに電極合材ペーストを重ねて塗布し、乾燥を行っても良い。電極合材層の厚みとしては、一般的には1μm以上、500μm以下であり、好ましくは10μm以上、300μm以下である。   The electrode mixture layer is formed on the current collector by directly applying the electrode mixture paste described above on the current collector and drying the electrode mixture layer, and after forming the electrode base layer on the current collector. The method of apply | coating material paste and drying is mentioned. In addition, when the electrode mixture layer is formed on the electrode foundation layer, after applying the electrode foundation paste on the current collector, the electrode mixture paste may be applied in a wet state and then dried. good. The thickness of the electrode mixture layer is generally 1 μm or more and 500 μm or less, preferably 10 μm or more and 300 μm or less.

塗布方法については、特に制限はなく公知の方法を用いることができる。具体的には、ダイコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、ドクターコーティング法、スプレーコティング法、グラビアコーティング法、スクリーン印刷法、静電塗装法等が挙げられる。また、塗布後に平版プレスやカレンダーロール等による圧延処理を行っても良い。   There is no restriction | limiting in particular about the coating method, A well-known method can be used. Specific examples include a die coating method, a dip coating method, a roll coating method, a doctor coating method, a spray coating method, a gravure coating method, a screen printing method, and an electrostatic coating method. Moreover, you may perform the rolling process by a lithographic press, a calender roll, etc. after application | coating.

<電解液>
本発明のリチウム二次電池を構成する電解液としては、リチウムを含んだ電解質を非水系の溶剤に溶解したものを用いる。電解質としては、LiBF、LiClO、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiCFSO、Li(CFSON、LiCSO、Li(CFSOC、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF、LiSCN、LiBPh等が挙げられるがこれらに限定されない。
<Electrolyte>
As the electrolytic solution constituting the lithium secondary battery of the present invention, an electrolyte containing lithium is dissolved in a non-aqueous solvent. As the electrolyte, LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 3 C , LiI, LiBr, LiCl, LiAlCl, LiHF 2 , LiSCN, LiBPh 4 and the like, but are not limited thereto.

非水系の溶剤としては特に限定はされないが、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート類、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−オクタノイックラクトン等のラクトン類、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,2−メトキシエタン、1,2−エトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等のグライム類、メチルフォルメート、メチルアセテート、メチルプロピオネート等のエステル類、ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホキシド類、アセトニトリル等のニトリル類、が挙げられる。またこれらの溶剤は、それぞれ単独で使用しても良いが、2種以上を混合して使用しても良い。   The non-aqueous solvent is not particularly limited, but carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and γ-octanoic lactone. Lactones such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,2-methoxyethane, 1,2-ethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane, etc. Glymes, esters such as methyl formate, methyl acetate and methyl propionate, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide and sulfolane, and nitriles such as acetonitrile. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

更に上記電解液を、ポリマーマトリクスに保持しゲル状とした高分子電解質とすることもできる。ポリマーマトリクスとしては、ポリアルキレンオキシドセグメントを有するアクリレート系樹脂、ポリアルキレンオキシドセグメントを有するポリホスファゼン系樹脂、ポリアルキレンオキシドセグメントを有するポリシロキサン等が挙げられるがこれらに限定されない。   Furthermore, the electrolyte solution may be a gelled polymer electrolyte held in a polymer matrix. Examples of the polymer matrix include, but are not limited to, an acrylate resin having a polyalkylene oxide segment, a polyphosphazene resin having a polyalkylene oxide segment, a polysiloxane having a polyalkylene oxide segment, and the like.

本発明の組成物を用いたリチウム二次電池の構造については特に限定されないが、通常、正極および負極と、必要に応じて設けられるセパレーターとから構成され、ペーパー型、円筒型、ボタン型、積層型など、使用する目的に応じた種々の形状とすることができる。   The structure of the lithium secondary battery using the composition of the present invention is not particularly limited, but it is usually composed of a positive electrode and a negative electrode, and a separator provided as necessary. Paper type, cylindrical type, button type, laminated Various shapes can be formed according to the purpose of use, such as a mold.

[実施例]
以下、実施例に基づき本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。実施例中、部は重量部を、%は重量%をそれぞれ表す。カーボン分散体の粒度分布測定には、動的光散乱方式の粒度分布計(日機装社製「マイクロトラックUPA」)を用い、体積粒度分布において、粒子径の細かいものからその粒子の体積割合を積算していったときに、50%となるところの粒子径(D50)を求めた。但し、導電助剤としてカーボンナノファイバーを用いたカーボン分散体の分散粒度は、グラインドゲージによる判定(JIS K5600−2−5に準ず)より求めた。また、電極合材ペーストの分散粒度については、グラインドゲージによる判定(JIS K5600−2−5に準ず)より求めた。
[Example]
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in more detail based on an Example, this invention is not limited to an Example. In the examples, “parts” represents “parts by weight” and “%” represents “% by weight”. To measure the particle size distribution of the carbon dispersion, use a dynamic light scattering particle size distribution meter ("MICROTRACK UPA" manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). Then, the particle diameter (D50) at 50% was determined. However, the dispersion particle size of the carbon dispersion using carbon nanofibers as the conductive assistant was determined by determination with a grind gauge (according to JIS K5600-2-5). Further, the dispersed particle size of the electrode mixture paste was determined by determination with a grind gauge (according to JIS K5600-2-5).

<分散剤の構造と平均置換基数>
実施例で使用した分散剤について、分散剤としての酸性官能基を有するフタロシアニン誘導体の平均置換基数は、以下の様にして求めた。
<Dispersant structure and average number of substituents>
About the dispersing agent used in the Example, the average number of substituents of the phthalocyanine derivative which has an acidic functional group as a dispersing agent was calculated | required as follows.

スルホン酸系のフタロシアニン誘導体について、フリーのスルホン酸誘導体(構造式中のZがプロトン)については、硫黄成分についての元素分析から、1分子当たりの平均置換基数を求めた。また、造塩型のスルホン酸誘導体(構造式中のZがカリウム、ラウリルアンモニウム)については、合成時に造塩前のスルホン酸誘導体(フリーのスルホン酸誘導体)を取り出し、上記と同様にして1分子当たりの平均置換基数を求めた。   As for the sulfonic acid-based phthalocyanine derivative, the average number of substituents per molecule was determined from the elemental analysis of the sulfur component of the free sulfonic acid derivative (Z in the structural formula is a proton). As for salt-forming sulfonic acid derivatives (Z in the structural formula is potassium or lauryl ammonium), the sulfonic acid derivative (free sulfonic acid derivative) before salt formation is taken out at the time of synthesis, and one molecule is obtained in the same manner as above. The average number of substituents per unit was determined.

カルボン酸系の誘導体について、フリーのカルボン酸誘導体(構造式中のZがプロトン)については、電導度滴定により水酸化ナトリウムを添加し一昼夜攪拌後、塩酸により逆滴定し、中和点より酸性基量を求めた。また、造塩型のカルボン酸誘導体(構造式中のZがカリウム、ラウリルアンモニウム)については、合成時に造塩前のカルボン酸誘導体(フリーのカルボン酸誘導体)を取り出し、上記と同様にして1分子当たりの平均置換基数を求めた。   For carboxylic acid derivatives, for free carboxylic acid derivatives (Z in the structural formula is proton), sodium hydroxide was added by conductometric titration, stirred for a whole day and night, then back titrated with hydrochloric acid, and acid groups from the neutralization point. The amount was determined. As for the salt-forming carboxylic acid derivative (Z in the structural formula is potassium or lauryl ammonium), the carboxylic acid derivative (free carboxylic acid derivative) before salt formation is taken out at the time of synthesis, and one molecule is obtained in the same manner as above. The average number of substituents per unit was determined.

実施例で使用した分散剤について構造表1に示した。なお、表中の略号の意味は以下のとおりである。
av:平均置換基数
Z :スルホン酸基またはカルボキシル基との造塩物(スルホン酸アニオンまたはカルボン酸アニオンのカウンターカチオン)
The dispersant used in the examples is shown in Structure Table 1. The meanings of the abbreviations in the table are as follows.
n av : Average number of substituents Z: Salt formation with sulfonic acid group or carboxyl group (counter cation of sulfonic acid anion or carboxylic acid anion)

Figure 2010049874
Figure 2010049874

<分散剤処理カーボンの調製>
表2に示した組成に従って、カーボンの分散剤処理を行った。また、表2に分散剤処理の方法と、使用した処理装置をあわせて示した。
[分散剤処理カーボン(1)、(2)]
イオン交換水2000部に、各種分散剤を添加した。ディスパーにて攪拌混合しつつ25%アンモニア水を添加し、液のpHを約10とし、分散剤を完全ないしは一部溶解させた。続いて導電助剤となる各種カーボンを100部加え攪拌混合した。このときアンモニア水を適宜添加し、処理液のpHを9.5〜10.5の範囲で維持した。
次に、処理スラリーを磁石つきのストレーナーを通した後、1N塩酸水溶液を加え、液のpHを2〜3とした。このとき液の粘度が急激に上昇するため、適宜イオン交換水を追加した。凝集物を濾取した後、イオン交換水で洗浄、その後乾燥、粉砕して分散剤処理カーボン(1)、(2)を得た。
<Preparation of dispersant-treated carbon>
According to the composition shown in Table 2, a carbon dispersant treatment was performed. Table 2 also shows the dispersant treatment method and the treatment equipment used.
[Dispersant-treated carbon (1), (2)]
Various dispersants were added to 2000 parts of ion-exchanged water. While stirring and mixing with a disper, 25% aqueous ammonia was added to adjust the pH of the liquid to about 10, and the dispersant was completely or partially dissolved. Subsequently, 100 parts of various carbons serving as conductive aids were added and mixed with stirring. At this time, aqueous ammonia was appropriately added to maintain the pH of the treatment liquid in the range of 9.5 to 10.5.
Next, after passing the treated slurry through a strainer with a magnet, a 1N hydrochloric acid aqueous solution was added to adjust the pH of the solution to 2 to 3. At this time, since the viscosity of the liquid rapidly increased, ion-exchanged water was appropriately added. The aggregate was collected by filtration, washed with ion-exchanged water, then dried and pulverized to obtain dispersant-treated carbons (1) and (2).

カーボンとしては、市販のアセチレンブラック(デンカブラック粉状品、一次粒径35nm、比表面積68m/g、電気化学工業社製)、市販のケッチェンブラック(EC−300J、比表面積800m/g、アクゾ社製)または、市販のカーボンナノファイバー(CNF)(製品名「VGCF」、繊維長10〜20μm、繊維径150nm、比表面積13m/g、昭和電工社製)のいずれかを使用した。 Examples of carbon include commercially available acetylene black (denka black powder, primary particle size 35 nm, specific surface area 68 m 2 / g, manufactured by Denki Kagaku Kogyo), commercially available ketjen black (EC-300J, specific surface area 800 m 2 / g). , Manufactured by Akzo) or commercially available carbon nanofiber (CNF) (product name “VGCF”, fiber length 10 to 20 μm, fiber diameter 150 nm, specific surface area 13 m 2 / g, manufactured by Showa Denko KK). .

[分散剤処理カーボン(3)]
導電助剤となるカーボン100部、分散剤Sを3部および、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を分散剤に対して10%の量を仕込み、アトライターにて処理することで分散剤処理カーボン(3)を得た。
カーボンとしては、市販のカーボンナノファイバー(CNF)(製品名「VGCF」、繊維長10〜20μm、繊維径150nm、比表面積13m/g、昭和電工社製)を使用した。
[Dispersant-treated carbon (3)]
Dispersing agent prepared by charging 100 parts of carbon to be conductive aid, 3 parts of dispersing agent S, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in an amount of 10% with respect to the dispersing agent and treating with an attritor Treated carbon (3) was obtained.
As the carbon, commercially available carbon nanofiber (CNF) (product name “VGCF”, fiber length 10 to 20 μm, fiber diameter 150 nm, specific surface area 13 m 2 / g, manufactured by Showa Denko KK) was used.

<分散処理の有無によるカーボンの濡れ性評価>
分散剤未処理の各種カーボンおよび、各種分散剤処理カーボンを80℃で10時間減圧乾燥した。続いて乾燥物をメノウ製の乳鉢で粉砕した後、更に80℃で12時間減圧乾燥した。得られた乾燥物を再度メノウ製乳鉢で粉砕した後、錠剤成型器(Specac社製)にて500kgf/cmで荷重をかけ、カーボンのペレットを作製(直径10mm、厚0.5mm)した。このペレットにマイクロシリンジにて、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを1:1混合した液滴を落とし、液滴がペレットに浸透する時間を測定した。この測定を各サンプルとも5回行い、それらの平均浸透時間が1秒未満であったものを「◎」、1秒以上、5秒未満であったものを「○」、5秒以上、10秒未満であったものを「△」、10秒以上であったものを「×」とした。
、分散剤処理の有無によるカーボンの濡れ性評価の結果を表2に示した。
<Evaluation of wettability of carbon with and without dispersion treatment>
Various carbons not treated with the dispersant and various carbons treated with the dispersant were dried at 80 ° C. under reduced pressure for 10 hours. Subsequently, the dried product was pulverized with an agate mortar and further dried under reduced pressure at 80 ° C. for 12 hours. The obtained dried product was pulverized again with an agate mortar and then loaded with 500 kgf / cm 2 with a tablet molding machine (Specac) to produce carbon pellets (diameter 10 mm, thickness 0.5 mm). A droplet in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed 1: 1 was dropped on this pellet with a microsyringe, and the time for the droplet to penetrate the pellet was measured. This measurement was performed 5 times for each sample, and those whose average permeation time was less than 1 second was “◎”, those that were 1 second or more and less than 5 seconds were “◯”, 5 seconds or more and 10 seconds. Those that were less than “Δ” were those that were 10 seconds or longer, and “x”.
The results of carbon wettability evaluation with and without dispersant treatment are shown in Table 2.

Figure 2010049874
Figure 2010049874

本発明の分散剤を処理したカーボンでは、分散剤未処理のカーボンに比して、電解液に対する濡れ性が向上した。   In the carbon treated with the dispersant of the present invention, the wettability with respect to the electrolytic solution was improved as compared with the carbon not treated with the dispersant.

<導電助剤用カーボン分散体の調製>
[カーボン分散体1−7、10−21]
表3および表4にに示す組成に従い、ガラス瓶に各種溶剤89.5部および、分散剤B〜K、M〜O、Q〜Sのいずれか0.5部を仕込み、攪拌・混合して分散剤を完全ないしは一部溶解させた。次に、導電助剤となる各種カーボン10部を添加し、更にメディアとしてジルコニアビーズを添加した後に、ペイントシェカーで分散した。
得られた分散液を磁石つきの攪拌翼でよく攪拌したのち、更に目開き20μmのフィルターを通し、各種カーボン分散体を得た。
<Preparation of carbon dispersion for conductive aid>
[Carbon dispersions 1-7, 10-21]
In accordance with the composition shown in Table 3 and Table 4, 89.5 parts of various solvents and 0.5 part of any of dispersants B to K, M to O, and Q to S are charged into a glass bottle and dispersed by stirring and mixing. The agent was completely or partially dissolved. Next, 10 parts of various carbons serving as conductive aids were added, and zirconia beads were further added as media, and then dispersed with a paint shaker.
The obtained dispersion was thoroughly stirred with a stirring blade equipped with a magnet, and then passed through a filter having an opening of 20 μm to obtain various carbon dispersions.

としては、市販のアセチレンブラック(デンカブラック粉状品、一次粒径35nm、比表面積68m/g、電気化学工業社製)、もしくはファーネスブラック(Super−P Li、一次粒径40nm、比表面積62m/g、TIMCAL社製)のいずれかを使用した。 As a commercially available acetylene black (denka black powder, primary particle size 35 nm, specific surface area 68 m 2 / g, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), or furnace black (Super-PLi, primary particle size 40 nm, specific surface area 62 m) 2 / g, manufactured by TIMCAL) was used.

[カーボン分散体8、9、22]
表3および表4にに示す組成に従い、ガラス瓶にN−メチルピロリドン(NMP)88.5〜89.7部および、表2に示した分散剤処理カーボン(1)〜(3)のいずれか10.3〜11.5部を仕込み攪拌・混合した後、更にメディアとしてジルコニアビーズを添加し、ペイントシェカーで分散した。
得られた分散液を磁石つきの攪拌翼でよく攪拌したのち、更に目開き20μmのフィルターを通し、各種カーボン分散体を得た。
カーボンとしては、市販のアセチレンブラック(デンカブラックFX−35、一次粒径23nm、比表面積133m/g、電気化学工業社製)、ケッチェンブラック(EC−300J、比表面積800m/g、アクゾ社製)、もしくは、カーボンナノファイバーCNF(製品名「VGCF」、繊維長10〜20μm、繊維径150nm、比表面積13m/g、昭和電工社製)のいずれかを使用した。
[Carbon dispersion 8, 9, 22]
According to the composition shown in Table 3 and Table 4, N8.5--8,99.7 parts of N-methylpyrrolidone (NMP) in a glass bottle and any one of dispersant-treated carbons (1) to (3) shown in Table 2 10 After 3 to 11.5 parts were charged and stirred and mixed, zirconia beads were further added as a medium and dispersed with a paint shaker.
The obtained dispersion was thoroughly stirred with a stirring blade equipped with a magnet, and then passed through a filter having an opening of 20 μm to obtain various carbon dispersions.
Examples of carbon include commercially available acetylene black (DENKA BLACK FX-35, primary particle size 23 nm, specific surface area 133 m 2 / g, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), ketjen black (EC-300J, specific surface area 800 m 2 / g, Akzo). Or carbon nanofiber CNF (product name “VGCF”, fiber length 10-20 μm, fiber diameter 150 nm, specific surface area 13 m 2 / g, Showa Denko KK).

[カーボン分散体23、28]
表4に示す組成に従い、ガラス瓶にN−メチルピロリドン(NMP)93部および、導電助剤となる各種カーボン7部を添加し、更にメディアとしてジルコニアビーズを添加した後に、ペイントシェカーで分散し、各種カーボン分散体を得た。
カーボンとしては、市販のアセチレンブラック(デンカブラック粉状品、一次粒径35nm、比表面積68m/g、電気化学工業社製)、もしくはファーネスブラック(Super−P Li、一次粒径40nm、比表面積62m/g、TIMCAL社製)のいずれかを使用した。
[Carbon dispersions 23 and 28]
According to the composition shown in Table 4, after adding 93 parts of N-methylpyrrolidone (NMP) and 7 parts of various carbons as a conductive aid to a glass bottle, and further adding zirconia beads as a medium, dispersed with a paint shaker, Various carbon dispersions were obtained.
As carbon, commercially available acetylene black (denka black powder, primary particle size 35 nm, specific surface area 68 m 2 / g, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) or furnace black (Super-PLi, primary particle size 40 nm, specific surface area) 62 m 2 / g, manufactured by TIMCAL) was used.

[カーボン分散体24−26]
表4に示す組成に従い、ガラス瓶に、N−メチル−2−ピロリドン(MNP)89.5部および、分散剤として界面活性剤または、分散樹脂0.5部を仕込み、混合攪拌して分散剤を溶解させた。次に、導電助剤となるアセチレンブラック(デンカブラック粉状品、一次粒径35nm、比表面積68m/g、電気化学工業社製)10部を加え、さらにメディアとしてジルコニアビーズを添加した後に、ペイントシェーカーで分散し、カーボン分散体を得た。
界面活性剤としては、ノニオン性の界面活性剤(エマルゲンA−60、ポリオキシエチレン誘導体、花王社製)または、アニオン性の界面活性剤(デモールN、β−ナフタレンスルホン酸−ホルマリン縮合物のナトリウム塩、花王社製)のいずれかを使用した。
分散樹脂としては、ポリビニルピロリドン(重量平均分子量:約80000、日本触媒社製)を使用した。
[Carbon dispersion 24-26]
According to the composition shown in Table 4, in a glass bottle, 89.5 parts of N-methyl-2-pyrrolidone (MNP) and 0.5 part of a surfactant or a dispersing resin as a dispersing agent are charged, and the dispersing agent is mixed and stirred. Dissolved. Next, 10 parts of acetylene black (Denka black powder product, primary particle size 35 nm, specific surface area 68 m 2 / g, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) serving as a conductive auxiliary agent was added, and after adding zirconia beads as a medium, Dispersion was performed with a paint shaker to obtain a carbon dispersion.
As the surfactant, a nonionic surfactant (Emulgen A-60, polyoxyethylene derivative, manufactured by Kao Corporation) or an anionic surfactant (Demol N, β-naphthalenesulfonic acid-formalin condensate sodium) Any of salt and Kao) was used.
As the dispersion resin, polyvinylpyrrolidone (weight average molecular weight: about 80,000, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) was used.

[カーボン分散体27、29、30]
表4に示す組成に従い、ガラス瓶にN−メチル−2−ピロリドン(MNP)89.5部および、分散剤A、L、Pのいずれか0.5部を仕込み、攪拌・混合して分散剤を完全ないしは一部溶解させた。次に、導電助剤となる各種カーボン10部を添加し、更にメディアとしてジルコニアビーズを添加した後に、ペイントシェカーで分散し、各種カーボン分散体を得た。
カーボンとしては、市販のアセチレンブラック(デンカブラック粉状品、一次粒径35nm、比表面積68m/g、電気化学工業社製)、もしくはファーネスブラック(Super−P Li、一次粒径40nm、比表面積62m/g、TIMCAL社製)のいずれかを使用した。
[Carbon dispersion 27, 29, 30]
In accordance with the composition shown in Table 4, 89.5 parts of N-methyl-2-pyrrolidone (MNP) and 0.5 part of any one of dispersants A, L, and P are charged into a glass bottle, and the dispersant is stirred and mixed. Completely or partially dissolved. Next, 10 parts of various carbons to be conductive assistants were added, zirconia beads were further added as media, and then dispersed with a paint shaker to obtain various carbon dispersions.
As carbon, commercially available acetylene black (denka black powder, primary particle size 35 nm, specific surface area 68 m 2 / g, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) or furnace black (Super-PLi, primary particle size 40 nm, specific surface area) 62 m 2 / g, manufactured by TIMCAL) was used.

<分散処理カーボンの濡れ性評価>
カーボン分散体1〜3、7、10〜21、23および、28については、分散処理後のカーボンの濡れ性評価を行った。
<Evaluation of wettability of dispersed carbon>
For the carbon dispersions 1 to 3, 7, 10 to 21, 23, and 28, carbon wettability evaluation after the dispersion treatment was performed.

各カーボン分散体の溶剤をエバポレーターにて減圧留去した後、得られた残渣を80℃で10時間減圧乾燥した。続いて乾燥物をメノウ製の乳鉢で粉砕した後、更に80℃で12時間減圧乾燥した。得られた乾燥物を再度メノウ製乳鉢で粉砕した後、錠剤成型器(Specac社製)にて500kgf/cmで荷重をかけ、カーボンのペレットを作製(直径10mm、厚0.5mm)した。このペレットにマイクロシリンジにて、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを1:1混合した液滴を落とし、液滴がペレットに浸透する時間を測定した。この測定を各サンプルとも5回行い、それらの平均浸透時間が1秒未満であったものを「◎」、1秒以上、5秒未満であったものを「○」、5秒以上、10秒未満であったものを「△」、10秒以上であったものを「」とした。 The solvent of each carbon dispersion was distilled off under reduced pressure using an evaporator, and the obtained residue was dried under reduced pressure at 80 ° C. for 10 hours. Subsequently, the dried product was pulverized with an agate mortar and further dried under reduced pressure at 80 ° C. for 12 hours. The obtained dried product was pulverized again with an agate mortar and then loaded with 500 kgf / cm 2 with a tablet molding machine (Specac) to produce carbon pellets (diameter 10 mm, thickness 0.5 mm). A droplet in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed 1: 1 was dropped on this pellet with a microsyringe, and the time for the droplet to penetrate the pellet was measured. This measurement was performed 5 times for each sample, and those whose average permeation time was less than 1 second was “◎”, those that were 1 second or more and less than 5 seconds were “◯”, 5 seconds or more and 10 seconds. Those that were less than “△” were those that were 10 seconds or longer, and “”.

上記カーボン分散体の組成を表3、表4に示した。また、分散評価結果および、濡れ性評価結果を、表5に示した。なお、表中の略号の意味は以下のとおりである。
DN:溶剤のドナー数
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
DMSO:ジメチルスルホキシド
DMF:N,N−ジメチルホルムアミド
The compositions of the carbon dispersion are shown in Tables 3 and 4. In addition, Table 5 shows the dispersion evaluation results and the wettability evaluation results. The meanings of the abbreviations in the table are as follows.
DN: number of solvent donors NMP: N-methyl-2-pyrrolidone DMSO: dimethyl sulfoxide DMF: N, N-dimethylformamide

Figure 2010049874
Figure 2010049874

Figure 2010049874
Figure 2010049874

Figure 2010049874
カーボン分散(22)の粒度は、グラインドゲージによる判定。
Figure 2010049874
The particle size of the carbon dispersion (22) is determined by a grind gauge.

本発明の分散剤を使用したカーボン分散体(分散体1〜22、27、29、30)は、未処理のカーボンのみを溶剤に分散した場合(分散体21、26)や、一般的な界面活性剤を使用した場合(分散体23、28)に比べて、分散性が良好で、分散体の粘度が低く、分散粒度も小さいことがわかる。また本発明の分散剤を用いた場合でも、分散体27、29、30については、一般的な界面活性剤を使用した場合に対する分散優位性は小さくなった。   The carbon dispersion using the dispersant of the present invention (dispersions 1 to 22, 27, 29, and 30) is obtained by dispersing only untreated carbon in a solvent (dispersions 21 and 26), or a general interface. It can be seen that the dispersibility is better, the viscosity of the dispersion is lower, and the dispersion particle size is smaller than when the activator is used (dispersions 23 and 28). Even when the dispersant of the present invention was used, the dispersion superiority of the dispersions 27, 29, and 30 over the case where a general surfactant was used was reduced.

更に分散体1〜22は、経時分散安定性(50℃x3日)も良好で、増粘や凝集の発生は見られなかった。   Furthermore, dispersions 1-22 also had good dispersion stability with time (50 ° C. × 3 days), and neither thickening nor aggregation was observed.

<リチウム二次電池用正極合材ペーストの調製(活物質:コバルト酸リチウム)>
[実施例1−3、6、8−15]
正極活物質としてコバルト酸リチウムLiCoO(HLC−22、平均粒径6.6μm、比表面積0.62m/g、本荘ケミカル社製)90部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)4.75部、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン21.9部をプラネタリーミキサーにより混練した後に、先に調製したカーボン分散体のいずれか50部(カーボン量として5部)を加え、更に混練し、正極合材ペーストとした。各実施例で使用したカーボン分散体は表6に示す。
[実施例4、5]
正極活物質としてコバルト酸リチウムLiCoO(HLC−22、平均粒径6.6μm、比表面積0.62m/g、本荘ケミカル社製)90部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)4.75部、溶剤としてジメチルスルホキシド21.9部または、ジメチルホルムアミド21.9部をプラネタリーミキサーにより混練した後に、先に調製したカーボン分散体(5)または(6)のいずれか50部(カーボン量として5部)を加え、更に混練し、正極合材ペーストとした。各実施例で使用したカーボン分散体は表6に示す。
[実施例7]
正極活物質としてコバルト酸リチウムLiCoO(HLC−22、平均粒径6.6μm、比表面積0.62m/g、本荘ケミカル社製)90部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)4.75部、分散剤Eを0.25部、導電助剤となるアセチレンブラック(デンカブラック粉状品、一次粒径35nm、比表面積68m/g、電気化学工業社製)5部および、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)36.7部をプラネタリーミキサーにより混練した後に、更にNMPを30部加え混練し、正極合材ペーストとした(表6を参照)。
<Preparation of positive electrode mixture paste for lithium secondary battery (active material: lithium cobaltate)>
[Examples 1-3, 6, 8-15]
90 parts of lithium cobaltate LiCoO 2 (HLC-22, average particle size 6.6 μm, specific surface area 0.62 m 2 / g, manufactured by Honjo Chemical Co.) as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (KF polymer, manufactured by Kureha Co., Ltd.) as a binder ) 4.75 parts, 21.9 parts of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent were kneaded with a planetary mixer, and then 50 parts (5 parts as carbon amount) of the carbon dispersion prepared above were added, Further, the mixture was kneaded to obtain a positive electrode mixture paste. The carbon dispersion used in each example is shown in Table 6.
[Examples 4 and 5]
90 parts of lithium cobaltate LiCoO 2 (HLC-22, average particle size 6.6 μm, specific surface area 0.62 m 2 / g, manufactured by Honjo Chemical Co.) as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (KF polymer, manufactured by Kureha Co., Ltd.) as a binder ) 4.75 parts, 21.9 parts of dimethyl sulfoxide as a solvent, or 21.9 parts of dimethylformamide using a planetary mixer, and then 50 parts of either carbon dispersion (5) or (6) prepared above (5 parts as the amount of carbon) was added and further kneaded to obtain a positive electrode mixture paste. The carbon dispersion used in each example is shown in Table 6.
[Example 7]
90 parts of lithium cobaltate LiCoO 2 (HLC-22, average particle size 6.6 μm, specific surface area 0.62 m 2 / g, manufactured by Honjo Chemical Co.) as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (KF polymer, manufactured by Kureha Co., Ltd.) as a binder ) 4.75 parts, 0.25 parts of dispersant E, 5 parts of acetylene black (Denka black powder, primary particle size 35 nm, specific surface area 68 m 2 / g, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) serving as a conductive auxiliary agent, Then, 36.7 parts of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent was kneaded with a planetary mixer, and 30 parts of NMP was further added and kneaded to obtain a positive electrode mixture paste (see Table 6).

[比較例1]
正極活物質としてコバルト酸リチウムLiCoO(HLC−22、平均粒径6.6μm、比表面積0.62m/g、本荘ケミカル社製)90部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)5部、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)0.2部および、先に調製したカーボン分散体(23)71.4部(カーボン量として5部)を加え、混練して正極合材ペーストとした(表7を参照)。
[比較例2−5]
正極活物質としてコバルト酸リチウムLiCoO(HLC−22、平均粒径6.6μm、比表面積0.62m/g、本荘ケミカル社製)90部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)4.75部、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)21.9部をプラネタリーミキサーにより混練した後に、先に調製したカーボン分散体のいずれか50部(カーボン量として5部)を加え、更に混練し、正極合材ペーストとした。各比較例で使用したカーボン分散体を表7に示した。
[Comparative Example 1]
90 parts of lithium cobaltate LiCoO 2 (HLC-22, average particle size 6.6 μm, specific surface area 0.62 m 2 / g, manufactured by Honjo Chemical Co.) as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (KF polymer, manufactured by Kureha Co., Ltd.) as a binder ) 5 parts, 0.2 part of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent and 71.4 parts of carbon dispersion (23) prepared previously (5 parts as carbon amount), kneaded and positive electrode A composite paste was obtained (see Table 7).
[Comparative Example 2-5]
90 parts of lithium cobaltate LiCoO 2 (HLC-22, average particle size 6.6 μm, specific surface area 0.62 m 2 / g, manufactured by Honjo Chemical Co.) as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (KF polymer, manufactured by Kureha Co., Ltd.) as a binder ) 4.75 parts, 21.9 parts of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent were kneaded by a planetary mixer, and then 50 parts of any of the carbon dispersions prepared previously (5 parts as carbon amount) Was further kneaded to obtain a positive electrode mixture paste. The carbon dispersion used in each comparative example is shown in Table 7.

<リチウム二次電池用正極合材ペーストの調製(活物質:マンガン酸リチウム)>
[実施例16−21]
正極活物質としてマンガン酸リチウムLiMn(CELLSEED S−LM、平均粒径12μm、比表面積0.48m/g、日本化学工業社製)85部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)5.6部および、先に調製した各種カーボン分散体35部をプラネタリーミキサーにより混練した。続いて、各種カーボン分散体55部を添加して更に混練し、正極合材ペーストとした。各実施例で使用したカーボン分散体を表8に示した。
[実施例22]
正極活物質としてマンガン酸リチウムLiMn(CELLSEED S−LM、平均粒径12μm、比表面積0.48m/g、日本化学工業社製)85部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)5.7部および、先に調製したカーボン分散体(22)35部をプラネタリーミキサーにより混練した。続いて、カーボン分散体(22)55部を添加して更に混練し、正極合材ペーストとした(表8参照)。
[比較例6]
正極活物質としてマンガン酸リチウムLiMn(CELLSEED S−LM、平均粒径12μm、比表面積0.48m/g、日本化学工業社製)85部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)6部および、先に調製したカーボン分散体(28)35部をプラネタリーミキサーにより混練した。続いて、カーボン分散体(28)94部を添加して更に混練し、正極合材ペーストとした(表8を参照)。
[比較例7、8]
正極活物質としてマンガン酸リチウムLiMn(CELLSEED S−LM、平均粒径12μm、比表面積0.48m/g、日本化学工業社製)85部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)5.6部および、先に調製した各種カーボン分散体35部をプラネタリーミキサーにより混練した。続いて、各種カーボン分散体55部を添加して更に混練し、正極合材ペーストとした。各実施例で使用したカーボン分散体を表8に示した。
<Preparation of positive electrode mixture paste for lithium secondary battery (active material: lithium manganate)>
[Example 16-21]
Lithium manganate LiMn 2 O 4 (CELLSEED S-LM, average particle size 12 μm, specific surface area 0.48 m 2 / g, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) 85 parts as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (KF polymer, Kureha) as a binder 5.6 parts) and 35 parts of the various carbon dispersions prepared above were kneaded with a planetary mixer. Subsequently, 55 parts of various carbon dispersions were added and further kneaded to obtain a positive electrode mixture paste. The carbon dispersion used in each example is shown in Table 8.
[Example 22]
Lithium manganate LiMn 2 O 4 (CELLSEED S-LM, average particle size 12 μm, specific surface area 0.48 m 2 / g, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) 85 parts as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (KF polymer, Kureha) as a binder 5.7 parts) and 35 parts of the previously prepared carbon dispersion (22) were kneaded with a planetary mixer. Subsequently, 55 parts of carbon dispersion (22) was added and further kneaded to obtain a positive electrode mixture paste (see Table 8).
[Comparative Example 6]
Lithium manganate LiMn 2 O 4 (CELLSEED S-LM, average particle size 12 μm, specific surface area 0.48 m 2 / g, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) 85 parts as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (KF polymer, Kureha) as a binder 6 parts) and 35 parts of the previously prepared carbon dispersion (28) were kneaded by a planetary mixer. Subsequently, 94 parts of carbon dispersion (28) was added and further kneaded to obtain a positive electrode mixture paste (see Table 8).
[Comparative Examples 7 and 8]
Lithium manganate LiMn 2 O 4 (CELLSEED S-LM, average particle size 12 μm, specific surface area 0.48 m 2 / g, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) 85 parts as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (KF polymer, Kureha) as a binder 5.6 parts) and 35 parts of the various carbon dispersions prepared above were kneaded with a planetary mixer. Subsequently, 55 parts of various carbon dispersions were added and further kneaded to obtain a positive electrode mixture paste. The carbon dispersion used in each example is shown in Table 8.

<リチウム二次電池用正極合材ペーストの調製(活物質:ニッケル酸リチウム)>
[実施例23]
正極活物質としてニッケル酸リチウムLiNiO(田中化学研究所社製)91部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)4.8部、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン30.9部をプラネタリーミキサーにより混練した後に、先に調製したカーボン分散体(21)40部(カーボン量として4部)を加え、更に混練し、正極合材ペーストとした(表9を参照)。
[比較例9]
正極活物質としてニッケル酸リチウムLiNiO(田中化学研究所社製)91部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)4.8部、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン30.9部をプラネタリーミキサーにより混練した後に、先に調製したカーボン分散体(30)40部(カーボン量として4部)を加え、更に混練し、正極合材ペーストとした(表9を参照)。
<Preparation of positive electrode mixture paste for lithium secondary battery (active material: lithium nickelate)>
[Example 23]
91 parts of lithium nickelate LiNiO 2 (manufactured by Tanaka Chemical Research Co., Ltd.) as the positive electrode active material, 4.8 parts of polyvinylidene fluoride (KF polymer, manufactured by Kureha Co., Ltd.) as the binder, and 30.9 N-methyl-2-pyrrolidone as the solvent After kneading the part with a planetary mixer, 40 parts of the previously prepared carbon dispersion (21) (4 parts as the amount of carbon) was added and further kneaded to obtain a positive electrode mixture paste (see Table 9).
[Comparative Example 9]
Lithium nickel oxide LiNiO 2 (Tanaka Chemical Research Co., Ltd.) 91 parts as the positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (KF Polymer, manufactured by Kureha Corporation) 4.8 parts, N- methyl-2-pyrrolidone 30.9 as a solvent After kneading the parts with a planetary mixer, 40 parts of the previously prepared carbon dispersion (30) (4 parts as carbon amount) was added and further kneaded to obtain a positive electrode mixture paste (see Table 9).

<リチウム二次電池用正極合材ペーストの調製(活物質:リン酸鉄リチウム)>
[実施例24]
正極活物質としてリン酸鉄リチウムLiFePO(平均粒径3.6μm、比表面積15m/g、 TIANJIN STL ENERGY TECHNOLOGY社製)91部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)4.8部、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)30.9部をプラネタリーミキサーにより混練した後に、先に調製したカーボン分散体(7)40部(カーボン量として4部)を加え、更に混練し、正極合材ペーストとした(表9を参照)。
[比較例10]
正極活物質としてリン酸鉄リチウムLiFePO(平均粒径3.6μm、比表面積15m/g、 TIANJIN STL ENERGY TECHNOLOGY社製)91部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)4.8部、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)30.9部をプラネタリーミキサーにより混練した後に、先に調製したカーボン分散体(27)40部(カーボン量として4部)を加え、更に混練し、正極合材ペーストとした(表9を参照)。
<Preparation of positive electrode mixture paste for lithium secondary battery (active material: lithium iron phosphate)>
[Example 24]
3. Lithium iron phosphate LiFePO 4 (average particle size 3.6 μm, specific surface area 15 m 2 / g, manufactured by TIANJIN STL ENERGY TECHNOLOGY) as positive electrode active material, 91 parts of polyvinylidene fluoride (KF polymer, manufactured by Kureha) as binder After 8 parts and 30.9 parts of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent were kneaded by a planetary mixer, 40 parts of the previously prepared carbon dispersion (7) (4 parts as the amount of carbon) was added, Further, the mixture was kneaded to obtain a positive electrode mixture paste (see Table 9).
[Comparative Example 10]
3. Lithium iron phosphate LiFePO 4 (average particle size 3.6 μm, specific surface area 15 m 2 / g, manufactured by TIANJIN STL ENERGY TECHNOLOGY) as positive electrode active material, 91 parts of polyvinylidene fluoride (KF polymer, manufactured by Kureha) as binder After 8 parts and 30.9 parts of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent were kneaded by a planetary mixer, 40 parts of the previously prepared carbon dispersion (27) (4 parts as carbon amount) was added, Further, the mixture was kneaded to obtain a positive electrode mixture paste (see Table 9).

<リチウム二次電池用負極合材ペーストの調製>
[実施例25−27、29−41、比較例13、15、16]
負極活物質として、球状黒鉛(平均粒径約10〜20μm、日本黒鉛社製)93部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)4.9部、先に調製した各種カーボン分散体20部(カーボンブラック量として2部)をプラネタリーミキサーにより混練した後に、N−メチル−2−ピロリドン48.7部を加え、更に混練し、負極合材ペーストとした。各実施例で使用したカーボン分散体は表10に示す。
[比較例12、14]
負極活物質として、球状黒鉛(平均粒径約10〜20μm、日本黒鉛社製)93部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー、クレハ社製)5部、先に調製したカーボン分散体(23)または(28)28.6部(カーボンブラック量として2部)をプラネタリーミキサーにより混練した後に、N−メチル−2−ピロリドン40.1部を加え、更に混練し、負極合材ペーストとした(表11を参照)。
[実施例28]
負極活物質として、球状黒鉛(平均粒径約10〜20μm、日本黒鉛社製)93部、バインダーとしてカルボキシメチルセルロース(サンローズF300MC、日本製紙ケミカル社製)1部および、スチレンブタジエンゴム(TRD2001、JSR社製)3.9部、先に調製したカーボン分散体(4)20部(カーボンブラック量として2部)をプラネタリーミキサーにより混練した後に、イオン交換水48.7部を加え、更に混練し、負極合材ペーストとした(表10を参照)。
[比較例11]
負極活物質として、球状黒鉛(平均粒径約10〜20μm、日本黒鉛社製)93部、バインダーとしてカルボキシメチルセルロース(サンローズF300MC、日本製紙ケミカル社製)1部および、スチレンブタジエンゴム(TRD2001、JSR社製)4部、導電助剤となるアセチレンブラック(デンカブラック粉状品、一次粒径35nm、比表面積68m/g、電気化学工業社製)2部および、イオン交換水18部をプラネタリーミキサーにより混練した後に、イオン交換水48.7部を加え、更に混練し、負極合材ペーストとした(表11を参照)。
<Preparation of negative electrode mixture paste for lithium secondary battery>
[Examples 25-27, 29-41, Comparative Examples 13, 15, 16]
93 parts of spherical graphite (average particle size of about 10 to 20 μm, manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) as the negative electrode active material, 4.9 parts of polyvinylidene fluoride (KF polymer, manufactured by Kureha Co.) as the binder, various carbon dispersions prepared previously After 20 parts (2 parts as the amount of carbon black) were kneaded by a planetary mixer, 48.7 parts of N-methyl-2-pyrrolidone was added and further kneaded to obtain a negative electrode mixture paste. The carbon dispersion used in each example is shown in Table 10.
[Comparative Examples 12 and 14]
93 parts of spherical graphite (average particle size of about 10 to 20 μm, manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) as a negative electrode active material, 5 parts of polyvinylidene fluoride (KF polymer, manufactured by Kureha Co.) as a binder, carbon dispersion (23) prepared earlier Alternatively, 28.6 parts (2 parts as the amount of carbon black) of (28) were kneaded with a planetary mixer, 40.1 parts of N-methyl-2-pyrrolidone was added, and further kneaded to obtain a negative electrode mixture paste ( (See Table 11).
[Example 28]
As a negative electrode active material, 93 parts of spherical graphite (average particle size of about 10 to 20 μm, manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.), 1 part of carboxymethyl cellulose (Sunrose F300MC, manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) as a binder, and styrene butadiene rubber (TRD2001, JSR) 3.9 parts), 20 parts of carbon dispersion (4) prepared previously (2 parts as carbon black amount) were kneaded with a planetary mixer, 48.7 parts of ion-exchanged water was added, and further kneaded. And a negative electrode mixture paste (see Table 10).
[Comparative Example 11]
As a negative electrode active material, 93 parts of spherical graphite (average particle size of about 10 to 20 μm, manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.), 1 part of carboxymethyl cellulose (Sunrose F300MC, manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) as a binder, and styrene butadiene rubber (TRD2001, JSR) 4 parts), 2 parts of acetylene black (denka black powder product, primary particle size 35 nm, specific surface area 68 m 2 / g, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive auxiliary agent and 18 parts of ion exchange water After kneading with a mixer, 48.7 parts of ion-exchanged water was added and further kneaded to obtain a negative electrode mixture paste (see Table 11).

<リチウム二次電池用正極の作製>
[実施例1−24、比較例1−10]
先に調製した正極合材ペーストを、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧加熱乾燥、圧延処理して、厚さ100μmの正極合材層を作製した(表6〜9を参照)。
[実施例42−54、比較例17−19]
実施例1〜3、7、10〜12、14、17〜21および、比較例1、5、8で使用した正極合材ペーストを、厚さ20μmのアルミ箔の両面に塗布した後、減圧加熱乾燥し、圧延処理して正極合材層を作製した(表12を参照)。
<Preparation of positive electrode for lithium secondary battery>
[Example 1-24, Comparative Example 1-10]
The positive electrode mixture paste prepared above was applied onto a 20 μm thick aluminum foil serving as a current collector using a doctor blade, followed by drying under reduced pressure, and rolling to form a 100 μm thick positive electrode mixture layer. It produced (refer Tables 6-9).
[Examples 42-54, Comparative Examples 17-19]
After applying the positive electrode mixture paste used in Examples 1 to 3, 7, 10 to 12, 14, 17 to 21 and Comparative Examples 1, 5, and 8 to both sides of an aluminum foil having a thickness of 20 μm, heating under reduced pressure was performed. It dried and rolled and produced the positive mix layer (refer Table 12).

<リチウム二次電池用負極の作製>
[実施例25−41、比較例11−16]
先に調製した各種負極合材ペーストを、集電体となる厚さ20μmの銅箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧加熱乾燥、圧延処理し、厚さ100μmの負極合材層を作製した(表10、11を参照)。
[実施例42−54、比較例17−19]
実施例25〜27、29〜32、34、37〜41および、比較例12、13、16で使用した負極合材ペーストを、厚さ20μmの銅箔の両面に塗布した後、減圧加熱乾燥し、圧延処理して負極合材層を作製した(表12を参照)。
<Preparation of negative electrode for lithium secondary battery>
[Examples 25-41 and Comparative Examples 11-16]
After applying the various negative electrode mixture pastes prepared above onto a copper foil having a thickness of 20 μm as a current collector using a doctor blade, drying under reduced pressure and rolling, a negative electrode mixture layer having a thickness of 100 μm was formed. It produced (refer Table 10 and 11).
[Examples 42-54, Comparative Examples 17-19]
The negative electrode mixture paste used in Examples 25-27, 29-32, 34, 37-41 and Comparative Examples 12, 13, 16 was applied to both sides of a copper foil having a thickness of 20 μm, and then dried by heating under reduced pressure. Then, a negative electrode mixture layer was produced by rolling (see Table 12).

<リチウム二次電池正極評価用セルの組み立て>
[実施例1−24、比較例1−10]
先に作製した正極を、直径9mmに打ち抜き作用極とし、金属リチウム箔(厚さ0.15mm)を対極として、作用極および対極の間に多孔質ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター(セルガード社製 #2400)を挿入積層し、電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを1:1に混合した混合溶媒にLiPFを1Mの濃度で溶解させた非水電解液)を満たして二極密閉式金属セル(宝仙社製 HSフラットセル)を組み立てた。セルの組み立てはアルゴンガス置換したグローブボックス内で行い、セル組み立て後、所定の電池特性評価を行った(表13〜16を参照)。
<Assembly of lithium secondary battery positive electrode evaluation cell>
[Example 1-24, Comparative Example 1-10]
A separator made of a porous polypropylene film between the working electrode and the counter electrode (# 2400, manufactured by Celgard Co., Ltd.) with the positive electrode produced previously punched into a diameter of 9 mm and used as a working electrode, and a metallic lithium foil (thickness 0.15 mm) as a counter electrode Is inserted and laminated, filled with an electrolyte (nonaqueous electrolyte in which LiPF 6 is dissolved at a concentration of 1M in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate in a ratio of 1: 1), and a bipolar metal cell (Hosen) (HS flat cell). The assembly of the cell was performed in a glove box substituted with argon gas, and a predetermined battery characteristic evaluation was performed after the assembly of the cell (see Tables 13 to 16).

<リチウム二次電池負極評価用セルの組み立て>
[実施例25−41、比較例11−16]
先に作製した負極を、直径9mmに打ち抜き作用極とし、金属リチウム箔(厚さ0.15mm)を対極として、作用極および対極の間に多孔質ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター(セルガード社製 #2400)を挿入積層し、電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを1:1に混合した混合溶媒にLiPFを1Mの濃度で溶解させた非水電解液)を満たして二極密閉式金属セル(宝仙社製 HSフラットセル)を組み立てた。セルの組み立てはアルゴンガス置換したグローブボックス内で行い、セル組み立て後、所定の電池特性評価を行った(表17、18を参照)。
<Assembly of lithium secondary battery negative electrode evaluation cell>
[Examples 25-41 and Comparative Examples 11-16]
A separator made of a porous polypropylene film between the working electrode and the counter electrode (# 2400, manufactured by Celgard Co., Ltd.) with the negative electrode prepared previously punched to a diameter of 9 mm and used as a working electrode, and a metallic lithium foil (thickness 0.15 mm) as a counter electrode Is inserted and laminated, filled with an electrolyte (nonaqueous electrolyte in which LiPF 6 is dissolved at a concentration of 1M in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate in a ratio of 1: 1), and a bipolar metal cell (Hosen) (HS flat cell). The assembly of the cell was performed in a glove box substituted with argon gas, and a predetermined battery characteristic evaluation was performed after the assembly of the cell (see Tables 17 and 18).

<リチウム電池の金属コンタミ耐性評価用セルの組み立て>
[実施例42−54、比較例17−19]
先に作製した正極および負極を幅54mm、長さ500mmに切り出し、ポリエチレンからなるセパレーター(膜厚25μm、幅58mm、空孔率50%)を介在させて巻回した。これを電池缶に納め、電解液を注液した。注液後、封口部を封止して電池を作製した(表12を参照)。
<Assembly of metal contamination resistance evaluation cell for lithium battery>
[Examples 42-54, Comparative Examples 17-19]
The positive electrode and negative electrode prepared previously were cut into a width of 54 mm and a length of 500 mm, and wound with a separator made of polyethylene (film thickness 25 μm, width 58 mm, porosity 50%) interposed. This was placed in a battery can and the electrolyte was injected. After injection, the sealing part was sealed to produce a battery (see Table 12).

尚、本実施例および比較例では、金属成分混入時の電池耐性を評価するために、電解液として、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを1:1に混合した溶媒にLiPFを1Mの濃度で溶解させたものに、更に銅イオン源としてCu(BFを10ppmもしくは、鉄イオン源としてFe(CFSOを50ppm添加したものを使用した。 In this example and comparative example, LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1M in a solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed in a 1: 1 ratio as an electrolytic solution in order to evaluate battery resistance when metal components were mixed. Furthermore, Cu (BF 4 ) 2 as a copper ion source was added at 10 ppm, or Fe (CF 3 SO 2 ) 2 was added as an iron ion source at 50 ppm.

<リチウム二次電池正極特性評価>
[充放電サイクル特性 実施例1−23、比較例1−9]
作製した電池評価用セルを室温(25℃)で、充電レート0.2C、1.0Cの定電流定電圧充電(上限電圧4.2V)で満充電とし、充電時と同じレートの定電流で放電下限電圧3.0Vまで放電を行う充放電を1サイクル(充放電間隔休止時間30分)とし、このサイクルを合計20サイクル行い、充放電サイクル特性評価(評価装置:北斗電工社製SM−8)を行った。また、評価後のセルを分解し、電極塗膜の外観を目視にて確認した。評価結果を表13〜16に示した。
<Characteristic evaluation of lithium secondary battery positive electrode>
[Charge / Discharge Cycle Characteristics Example 1-23, Comparative Example 1-9]
The produced battery evaluation cell was fully charged at a constant current and constant voltage charge (upper limit voltage 4.2 V) at a room temperature (25 ° C.) with a charge rate of 0.2 C and 1.0 C, and at a constant current at the same rate as during charging. Charge / discharge for discharging to a discharge lower limit voltage of 3.0V is defined as one cycle (charge / discharge interval rest time 30 minutes), and this cycle is performed for a total of 20 cycles to evaluate charge / discharge cycle characteristics (Evaluation apparatus: SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.) ) Moreover, the cell after evaluation was decomposed | disassembled and the external appearance of the electrode coating film was confirmed visually. The evaluation results are shown in Tables 13-16.

[充放電サイクル特性 実施例24、比較例10]
作製した電池評価用セルを室温(25℃)で、充電レート0.2C、1.0Cの定電流定電圧充電(上限電圧4.5V)で満充電とし、充電時と同じレートの定電流で放電下限電圧2.0Vまで放電を行う充放電を1サイクル(充放電間隔休止時間30分)とし、このサイクルを合計20サイクル行い、充放電サイクル特性評価(評価装置:北斗電工社製SM−8)を行った。また、評価後のセルを分解し、電極塗膜の外観を目視にて確認した。評価結果を表16に示した。
[Charge / Discharge Cycle Characteristics Example 24, Comparative Example 10]
The produced battery evaluation cell is fully charged at a constant current and constant voltage charge (upper limit voltage 4.5 V) at room temperature (25 ° C.) and at a charge rate of 0.2 C and 1.0 C, and at a constant current at the same rate as during charging. Charging / discharging for discharging to a lower discharge limit voltage of 2.0 V is defined as one cycle (charging / discharging interval rest time 30 minutes), and this cycle is performed for a total of 20 cycles, and charging / discharging cycle characteristics evaluation (evaluation apparatus: SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd. ) Moreover, the cell after evaluation was decomposed | disassembled and the external appearance of the electrode coating film was confirmed visually. The evaluation results are shown in Table 16.

[直流内部抵抗測定 実施例1−3、6、7、10、11、19−21、23、24比較例1−6、8−10]
作製した電池評価用セルを室温(25℃)、充電レート0.2Cの定電流定電圧充電(上限電圧4.2V)で満充電とし、0.1C、0.2C、0.5C、1.0Cのレートの定電流で5秒放電後、電池電圧を測定した。電流値に対し電圧値をプロットし、得られた直線関係の傾きを内部抵抗とした。評価結果を表13〜16に示すが、正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いた場合については、実施例6の内部抵抗測定値を100としたときの相対値として示した。正極活物質としてマンガン酸リチウムを用いた場合については、実施例20の内部抵抗測定値を100としたときの相対値として示した。また、正極活物質としてニッケル酸リチウムを用いた場合については、実施例23の内部抵抗測定値を100としたときの相対値として示した。また、極活物質としてリン酸鉄リチウムを用いたものについては、実施例24の内部抵抗測定値を100としたときの相対値として示した。
[DC Internal Resistance Measurement Examples 1-3, 6, 7, 10, 11, 19-21, 23, 24 Comparative Examples 1-6, 8-10]
The battery evaluation cell thus prepared was fully charged at a constant current and constant voltage charge (upper limit voltage 4.2 V) at room temperature (25 ° C.) and a charge rate of 0.2 C, and 0.1 C, 0.2 C, 0.5 C, 1. After discharging at a constant current of 0 C for 5 seconds, the battery voltage was measured. The voltage value was plotted against the current value, and the slope of the obtained linear relationship was defined as the internal resistance. Although an evaluation result is shown to Tables 13-16, about the case where lithium cobaltate was used as a positive electrode active material, it showed as a relative value when the internal resistance measured value of Example 6 is set to 100. About the case where lithium manganate was used as a positive electrode active material, it showed as a relative value when the internal resistance measured value of Example 20 is set to 100. Moreover, about the case where lithium nickelate was used as a positive electrode active material, it showed as a relative value when the internal resistance measured value of Example 23 is set to 100. Moreover, about what used lithium iron phosphate as a polar active material, it showed as a relative value when the internal resistance measured value of Example 24 is set to 100.

表6〜9および、表13〜16から分かるように、実施例では、比較例に比べて、正極合材ペーストの分散性および経時安定性が向上した。また、比較例に比して、内部抵抗の低下傾向が見られるとともに、電池容量および、20サイクル容量維持率が向上した。
<リチウム二次電池負極特性評価>
[充放電サイクル特性 実施例25−41、比較例11−16]
作製した電池評価用セルを室温(25℃)、充電レート0.2C、1.0Cの定電流定電圧充電にて、0.05Vで満充電とし、充電時と同じレートの定電流で電圧が1.5Vになるまで放電を行う充放電を1サイクル(充放電間隔休止時間30分)とした。
As can be seen from Tables 6 to 9 and Tables 13 to 16, in the examples, the dispersibility and the temporal stability of the positive electrode mixture paste were improved as compared with the comparative examples. Further, as compared with the comparative example, the internal resistance was reduced and the battery capacity and the 20 cycle capacity maintenance rate were improved.
<Characteristic evaluation of lithium secondary battery negative electrode>
[Charge / Discharge Cycle Characteristics Example 25-41, Comparative Example 11-16]
The battery evaluation cell thus prepared was fully charged at 0.05 V by constant current and constant voltage charging at room temperature (25 ° C.), charging rate of 0.2 C and 1.0 C, and the voltage was constant at the same rate as charging. Charging / discharging for discharging until 1.5V was taken as one cycle (charging / discharging interval rest time 30 minutes).

そしてまず、5回この充放電操作を行い、6回目の放電容量を初期値とした。その後、このサイクルを合計20サイクル行い、充放電サイクル特性評価(評価装置:北斗電工製SM−8)を行った。また、評価後のセルを分解し、電極塗膜不良の有無を目視にて確認した。評価結果を表17および表18に示した。   First, this charge / discharge operation was performed five times, and the discharge capacity at the sixth time was set as an initial value. Then, this cycle was performed 20 times in total, and charge / discharge cycle characteristic evaluation (evaluation apparatus: SM-8 manufactured by Hokuto Denko) was performed. Moreover, the cell after evaluation was decomposed | disassembled and the presence or absence of the electrode coating film defect was confirmed visually. The evaluation results are shown in Table 17 and Table 18.

表10〜11および、表17〜18から分かるように、実施例では、比較例に比べて、負極合材ペーストの分散性および経時安定性が向上した。また比較例に比して、電池容量および、20サイクル容量維持率が向上した。   As can be seen from Tables 10 to 11 and Tables 17 to 18, in the examples, the dispersibility and the temporal stability of the negative electrode mixture paste were improved as compared with the comparative examples. Moreover, compared with the comparative example, the battery capacity and the 20 cycle capacity retention rate were improved.

<リチウム電池の金属コンタミ耐性評価>
[充放電サイクル特性 実施例42−54、比較例17−19]
作製した電池を室温(25℃)、充電レート1.0Cの定電流定電圧充電(上限電圧4.0V)で満充電とし、充電時と同じレートの定電流で電圧が2.75Vになるまで放電を行う充放電を1サイクル(充放電間隔休止時間30分)とし、このサイクルを合計20サイクル以上行った。評価としては、初期放電容量と20サイクル目の放電容量とから、容量維持率を求め、容量維持率が95%以上の場合を「◎」、90%以上95%未満を「○」、85%以上90%未満を「△」、85%未満を「▲」とした。評価結果を表19に示した。
<Evaluation of metal contamination resistance of lithium batteries>
[Charge / Discharge Cycle Characteristics Examples 42-54, Comparative Examples 17-19]
The prepared battery is fully charged at a constant current and constant voltage charge (upper limit voltage 4.0 V) at room temperature (25 ° C.) and a charge rate of 1.0 C until the voltage reaches 2.75 V at a constant current at the same rate as during charging. Charging / discharging for discharging was defined as one cycle (charging / discharging interval pause time 30 minutes), and this cycle was performed for a total of 20 cycles or more. As an evaluation, the capacity retention rate is obtained from the initial discharge capacity and the discharge capacity at the 20th cycle. When the capacity retention rate is 95% or more, “◎”, when 90% or more and less than 95% are “◯”, 85% More than 90% is “△” and less than 85% is “▲”. The evaluation results are shown in Table 19.

実施例42〜54および、比較例17、18の電池では、20サイクル安定して充放電サイクルを繰り返すことができた。しかしながら、比較例17、18では実施例に比して、容量維持率が低下する傾向が見られた。また、分散剤の官能基が、フリーのスルホン酸(−SOH)、フリーのカルボン酸(−COOH)の場合に、20サイクル時の容量維持率が高くなる傾向が見られた。一方、比較例19では5サイクルで充放電が不可能となった。評価後にセルを分解したところ、デンドライト状の金属析出物により短絡が生じていた。 In the batteries of Examples 42 to 54 and Comparative Examples 17 and 18, the charge / discharge cycle could be repeated stably for 20 cycles. However, in Comparative Examples 17 and 18, the capacity retention rate tended to be lower than in the Examples. In addition, when the functional group of the dispersant was free sulfonic acid (—SO 3 H) or free carboxylic acid (—COOH), the capacity retention rate during 20 cycles tended to increase. On the other hand, in Comparative Example 19, charging / discharging became impossible in 5 cycles. When the cell was disassembled after the evaluation, a short circuit occurred due to dendritic metal deposits.

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Claims (11)

酸性官能基の平均置換基数が0.4〜2.9である分散剤としてのフタロシアニン誘導体と、導電助剤としての炭素材料とを含有すること特徴とする電池用組成物。   A battery composition comprising a phthalocyanine derivative as a dispersant having an acidic functional group having an average number of substituents of 0.4 to 2.9, and a carbon material as a conductive additive. 酸性官能基がスルホン酸基(−SOH)もしくはカルボキシル基(−COOH)であることを特徴とする請求項1記載の電池用組成物。 Acidic functional group is sulfonic acid group (-SO 3 H) or the composition for a battery of claim 1, wherein the carboxyl group (-COOH). 酸性官能基がスルホン酸アンモニウム塩もしくはカルボン酸アンモニウム塩であることを特徴とする請求項1記載の電池用組成物。   The battery composition according to claim 1, wherein the acidic functional group is an ammonium sulfonate salt or an ammonium carboxylate salt. 酸性官能基がスルホン酸金属塩もしくはカルボン酸金属塩であることを特徴とする請求項1記載の電池用組成物。   The battery composition according to claim 1, wherein the acidic functional group is a sulfonic acid metal salt or a carboxylic acid metal salt. 更に、溶剤を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項4いずれか記載の電池用組成物。   The battery composition according to any one of claims 1 to 4, further comprising a solvent. 導電助剤としての炭素材料の分散粒径(D50)が2μm以下であること特徴とする請求項1ないし請求項5いずれか記載の電池用組成物。 The battery composition according to any one of claims 1 to 5, wherein a dispersed particle diameter (D 50 ) of the carbon material as the conductive assistant is 2 µm or less. 更に、バインダー成分を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項6いずれか記載の電池用組成物。   The battery composition according to any one of claims 1 to 6, further comprising a binder component. バインダー成分が、分子内にフッ素原子を含む高分子化合物であることを特徴とする請求項7記載の電池用組成物。   The battery composition according to claim 7, wherein the binder component is a polymer compound containing a fluorine atom in the molecule. 溶剤が、N−メチルピロリドンであることを特徴とする請求項5ないし請求項8いずれか記載の電池用組成物。   The battery composition according to any one of claims 5 to 8, wherein the solvent is N-methylpyrrolidone. 更に、正極活物質または負極活物質を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項9いずれか記載の電池用組成物。   The battery composition according to any one of claims 1 to 9, further comprising a positive electrode active material or a negative electrode active material. 集電体上に正極合材層を有する正極と、集電体上に負極合材層を有する負極と、リチウムを含む電解質とを具備するリチウム二次電池であって、前記正極合材層または前記負極合材層が、請求項9記載の電池用組成物を使用して形成されていることを特徴とするリチウム二次電池。   A lithium secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode mixture layer on a current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer on the current collector, and an electrolyte containing lithium, wherein the positive electrode mixture layer or The lithium secondary battery, wherein the negative electrode mixture layer is formed using the battery composition according to claim 9.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011184664A (en) * 2010-03-11 2011-09-22 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd Carbon black dispersion
WO2014042266A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 御国色素株式会社 Slurry containing dispersed acetylene black, and lithium-ion secondary battery
WO2015108109A1 (en) * 2014-01-20 2015-07-23 住友精化株式会社 Binder for electrode of non-aqueous electrolyte secondary cell, electrode for non-aqueous secondary cell containing said binder, and non-aqueous electrolyte secondary cell provided with said electrode
CN113224461A (en) * 2021-03-30 2021-08-06 深圳供电局有限公司 High-temperature-resistant lithium ion battery diaphragm and preparation method and application thereof

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011184664A (en) * 2010-03-11 2011-09-22 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd Carbon black dispersion
WO2014042266A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 御国色素株式会社 Slurry containing dispersed acetylene black, and lithium-ion secondary battery
US20150311533A1 (en) * 2012-09-14 2015-10-29 Mikuni Shikiso Kabushiki Kaisha Slurry containing dispersed acetylene black, and lithium-ion secondary battery
JPWO2014042266A1 (en) * 2012-09-14 2016-08-18 御国色素株式会社 Acetylene black dispersion slurry and lithium ion secondary battery
WO2015108109A1 (en) * 2014-01-20 2015-07-23 住友精化株式会社 Binder for electrode of non-aqueous electrolyte secondary cell, electrode for non-aqueous secondary cell containing said binder, and non-aqueous electrolyte secondary cell provided with said electrode
CN113224461A (en) * 2021-03-30 2021-08-06 深圳供电局有限公司 High-temperature-resistant lithium ion battery diaphragm and preparation method and application thereof

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