JP2013008485A - Positive electrode for secondary battery and secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a positive electrode having high dispersion stability and high potential stability; and a secondary battery including the positive electrode and having excellent room temperature cycle characteristics and high temperature cyclic characteristics.SOLUTION: A positive electrode for a secondary battery includes a collector and a positive electrode active material layer stacked on the collector and containing a positive electrode active material and a binder. In the positive electrode for a secondary battery, an average charge voltage of the positive electrode active material relative to lithium metal is 3.9 V or greater, the binder includes a polymerization unit having a nitrile group and a structural unit of a straight chain alkylene having 4 or more carbon atoms, a containing ratio of the polymerization unit having a nitrile group in the binder is 2-50 mass%, and an iodine value of the binder is 3-60 mg/100 mg.

Description

本発明は、二次電池用正極に関し、さらに詳しくはリチウムイオン二次電池などに用いられる優れたピール強度とサイクル特性を有する二次電池用正極に関する。また本発明は、かかる二次電池用正極を有する二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode for a secondary battery, and more particularly to a positive electrode for a secondary battery having excellent peel strength and cycle characteristics used for a lithium ion secondary battery and the like. The present invention also relates to a secondary battery having such a positive electrode for a secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、実用化されている電池の中で最も高いエネルギー密度を示し、特に小型エレクトロニクス用に多用されている。また、自動車用途への展開も期待され、特に電気自動車(EV)用途において、高いエネルギーと、幅広い温度範囲においても長寿命等の優れた特性を示すリチウムイオン二次電池が求められている。   Lithium ion secondary batteries exhibit the highest energy density among batteries in practical use, and are widely used especially for small electronics. In addition, development for automobile applications is also expected, and lithium ion secondary batteries exhibiting excellent characteristics such as high energy and long life even in a wide temperature range are demanded particularly in electric vehicle (EV) applications.

リチウムイオン二次電池の高エネルギー化のためには、正極活物質の作動電圧を上げ、電気容量を高くすることが最も効果的である。この要請に応えられる可能性のある正極活物質として、各種の正極活物質が検討されている。   In order to increase the energy of the lithium ion secondary battery, it is most effective to increase the operating voltage of the positive electrode active material and increase the electric capacity. Various positive electrode active materials have been studied as positive electrode active materials that may meet this demand.

特許文献1(特許第3539518号)では、電気化学的に不活性な層状のLiMnOと電気化学的に活性な層状のLiMO(M=Co,Niなどの遷移金属)とからなる固溶体系正極活物質が検討されている。特許文献1には、これらの材料を用いると充電平均電圧が4.0V、容量としては200mAh/gを超える大きな電気容量を示すことが記載されている。しかしながら、充放電電位を高くして充放電サイクルを繰り返すと、正極活物質自体の構造変化により容量がすぐに劣化してしまうという問題があった。 In Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3539518), a solid solution comprising an electrochemically inactive layered Li 2 MnO 3 and an electrochemically active layered LiMO 2 (transition metals such as M = Co and Ni). A positive electrode active material has been studied. Patent Document 1 describes that when these materials are used, the charging average voltage is 4.0 V, and the capacity shows a large electric capacity exceeding 200 mAh / g. However, when the charge / discharge potential is increased and the charge / discharge cycle is repeated, there is a problem that the capacity is quickly deteriorated due to the structural change of the positive electrode active material itself.

特許文献2(特開2008−270201号公報)では、xLiMO・(1−x)LiNO(M及びNは遷移金属)からなる正極活物質に酸化処理を行なうことで、構造を安定化させ、電池のサイクル特性を向上させることが記載されている。 In Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-270201), the structure is stabilized by performing oxidation treatment on a positive electrode active material made of xLiMO 2. (1-x) Li 2 NO 3 (M and N are transition metals). And improving the cycle characteristics of the battery.

また、スピネル構造を有するLiMnのMnの一部をNi、Fe、Co、Cu、Crなどで置換し、充放電電位を高くしてエネルギー密度を増加させる検討もされている。これらは5V級の起電力を有するLIBを構成しうる材料であり、5V級材料とも呼ばれている。 Further, studies have been made to replace a part of Mn of LiMn 2 O 4 having a spinel structure with Ni, Fe, Co, Cu, Cr, etc., to increase the charge / discharge potential and increase the energy density. These are materials that can constitute a LIB having a 5V class electromotive force, and are also called 5V class materials.

例えば、特許文献3(特許第4189457号)や特許文献4(特開2010−97845号公報)では、LiFeMn2−x(0<x<1)などが開示されている。これらの文献には、これらの材料を用いると、充電平均電圧が4.2V以上、容量としては90〜110mAh/gという値を示すことが記載されている。 For example, Patent Document 3 (Japanese Patent No. 4189457) and Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-97845) disclose LiFe x Mn 2-x O 4 (0 <x <1) and the like. These documents describe that when these materials are used, the charging average voltage is 4.2 V or more and the capacity is 90 to 110 mAh / g.

また、リチウムイオン二次電池に用いられる正極は、通常、正極活物質層が集電体に積層された構造を有しており、正極活物質層には、正極活物質の他に正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを結着させるため結着剤が用いられている。   Moreover, the positive electrode used for a lithium ion secondary battery usually has a structure in which a positive electrode active material layer is laminated on a current collector, and the positive electrode active material layer includes a positive electrode active material in addition to the positive electrode active material. A binder is used to bind each other and the positive electrode active material and the current collector.

一般にリチウムイオン二次電池の正極に用いられる結着剤としては、フッ素系樹脂(PVDF)やスチレンーブタジエンゴム(SBR)等の合成ゴム系重合体が提案されている。特に高い充放電電位を有する正極活物質を用いる際には、結着剤もその正極活物質に適した材料設計を行なう必要がある。   As a binder generally used for a positive electrode of a lithium ion secondary battery, a synthetic rubber polymer such as a fluorine resin (PVDF) or a styrene-butadiene rubber (SBR) has been proposed. In particular, when a positive electrode active material having a high charge / discharge potential is used, it is necessary to design a material suitable for the positive electrode active material.

特許第3539518号Japanese Patent No. 3539518 特開2008−270201号公報JP 2008-270201 A 特許第4189457号Japanese Patent No. 4189457 特開2010−97845号公報JP 2010-97845 A

特許文献1,3,4では、結着剤としてPVDFが例示されており、また特許文献2ではPVDFならびにSBRが例示されている。
本発明者らの検討によれば、結着剤の構造中に二重結合を多く有すること、または電荷の偏りが生じることにより、高電位系の正極活物質の作動電圧範囲内において結着剤が安定に構造を維持することが出来ずに、充放電サイクルを繰り返すことで正極の構造が壊れ、電池のサイクル特性が劣化することが明らかになった。
また、さらには結着剤としてPVDFやSBRを用いて正極を形成すると、正極内において正極活物質及び導電性付与剤が均一に分散せず、偏在化してしまうことがあった。その結果、均一な正極を得ることが出来ずに抵抗が上がり、長期サイクル特性が劣化する傾向にあった。長期サイクル特性を向上させるためには、均一な正極を得て、更には電池内部において長期間にわたり結着剤が結着状態を維持し続けることが重要であると考えられる。
Patent Documents 1, 3, and 4 exemplify PVDF as a binder, and Patent Document 2 exemplifies PVDF and SBR.
According to the study by the present inventors, the binder has a large number of double bonds in the structure of the binder, or the bias of the charge occurs, so that the binder is within the operating voltage range of the high potential positive electrode active material. However, it was found that the structure of the positive electrode was broken and the cycle characteristics of the battery deteriorated by repeating the charge / discharge cycle without being able to maintain the structure stably.
Further, when a positive electrode is formed using PVDF or SBR as a binder, the positive electrode active material and the conductivity-imparting agent may not be uniformly dispersed in the positive electrode and may be unevenly distributed. As a result, a uniform positive electrode could not be obtained, the resistance increased, and the long-term cycle characteristics tended to deteriorate. In order to improve the long-term cycle characteristics, it is considered important to obtain a uniform positive electrode and further to maintain the binding state of the binder for a long time inside the battery.

本発明の目的は上記事情を鑑み、高い分散安定性を有する正極と、該正極を使用して、優れた室温サイクル特性ならびに高温サイクル特性を有する二次電池を提供することにある。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a positive electrode having high dispersion stability and a secondary battery having excellent room temperature cycle characteristics and high temperature cycle characteristics using the positive electrode.

このような課題の解決を目的とした本発明の要旨は以下の通りである。
(1)集電体と、前記集電体上に積層され、正極活物質及びバインダーを含有してなる正極活物質層とからなり、
リチウム金属に対する正極活物質の充電平均電圧が3.9V以上であり、
前記バインダーが、ニトリル基を有する重合単位及び炭素数4以上の直鎖アルキレン構造単位を含んでなり、
前記バインダー中の前記ニトリル基を有する重合単位の含有割合が2〜50質量%であり、かつ、
前記バインダーのヨウ素価が、3〜60mg/100mgである二次電池用正極。
The gist of the present invention aimed at solving such problems is as follows.
(1) A current collector and a positive electrode active material layer laminated on the current collector and containing a positive electrode active material and a binder,
The charge average voltage of the positive electrode active material with respect to lithium metal is 3.9 V or more,
The binder comprises a polymer unit having a nitrile group and a linear alkylene structural unit having 4 or more carbon atoms,
The content ratio of the polymer unit having the nitrile group in the binder is 2 to 50% by mass, and
The positive electrode for secondary batteries whose iodine value of the said binder is 3-60 mg / 100 mg.

(2)前記バインダーが、前記ニトリル基を有する重合単位を5〜30質量%含む(1)に記載の二次電池用正極。 (2) The positive electrode for secondary batteries as described in (1) in which the binder contains 5 to 30% by mass of the polymer unit having the nitrile group.

(3)前記バインダーが、更に親水性基を有する重合単位を含んでなる(1)または(2)に記載の二次電池用正極。 (3) The positive electrode for a secondary battery according to (1) or (2), wherein the binder further comprises a polymer unit having a hydrophilic group.

(4)前記正極活物質が、下記一般式(I)〜(III)のいずれかで表される(1)〜(3)のいずれかに記載の二次電池用正極;
xLiMaO・(1−x)LiMbO ・・・(I)
LiyMcPO ・・・(II)
LiMd0.5Mn1.5 ・・・(III)
(ここで、xは0<x<1を満たす数、yは0≦y≦2を満たす数であり、Ma及びMcは平均酸化状態が3+である1つ以上の遷移金属であり、Mb及びMdは平均酸化状態が4+である1つ以上の遷移金属である。)。
(4) The positive electrode for a secondary battery according to any one of (1) to (3), wherein the positive electrode active material is represented by any one of the following general formulas (I) to (III);
xLiMaO 2 · (1-x) Li 2 MbO 3 (I)
LiyMcPO 4 (II)
LiMd 0.5 Mn 1.5 O 4 (III)
(Where x is a number that satisfies 0 <x <1, y is a number that satisfies 0 ≦ y ≦ 2, Ma and Mc are one or more transition metals having an average oxidation state of 3+, and Mb and Md is one or more transition metals with an average oxidation state of 4+).

(5)正極、負極、セパレーター及び電解液を有する二次電池であって、
前記正極が、(1)〜(4)のいずれかに記載の二次電池用正極である二次電池。
(5) A secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte solution,
The secondary battery whose said positive electrode is a positive electrode for secondary batteries in any one of (1)-(4).

本発明の二次電池用正極は、特定の正極活物質と特定のバインダーを用いることにより、正極内において正極活物質が均一に分散する。また、本発明の二次電池用正極は優れたピール強度を有する。その結果、該正極を用いた二次電池は、広い温度範囲(例えば20〜60℃)において、充放電電位を高くしても、優れたサイクル特性を示す。   In the positive electrode for a secondary battery of the present invention, the positive electrode active material is uniformly dispersed in the positive electrode by using a specific positive electrode active material and a specific binder. Moreover, the positive electrode for secondary batteries of this invention has the outstanding peel strength. As a result, the secondary battery using the positive electrode exhibits excellent cycle characteristics over a wide temperature range (for example, 20 to 60 ° C.) even when the charge / discharge potential is increased.

二次電池用正極
本発明の二次電池用正極は、集電体と、該集電体上に積層された正極活物質層とからなる。正極活物質層は、正極活物質及びバインダーを含有してなり、必要に応じて添加される他の成分を含有してもよい。
Positive electrode for secondary battery The positive electrode for a secondary battery of the present invention comprises a current collector and a positive electrode active material layer laminated on the current collector. The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material and a binder, and may contain other components added as necessary.

(正極活物質)
二次電池用正極に用いる正極活物質は、リチウム金属に対する正極活物質の充電平均電圧が3.9V以上であり、リチウムイオンの吸蔵放出可能なリチウム含有複合金属酸化物が用いられる。上記充電平均電圧を3.9V以上とすることで、高電位まで電位を走査することにより得られる二次電池のエネルギー密度に優れる。なお、本発明において、充電平均電圧は、定電流法によって、二次電池を上限電圧まで充電し、その際のリチウムの脱離が起こっている電位(プラトー)をいう。なお、上限電圧は、該電圧を超えると電池の膨張、発熱が起こるおそれがあり、安全性確保の限界になる電圧をいう。
(Positive electrode active material)
As the positive electrode active material used for the positive electrode for a secondary battery, a lithium-containing composite metal oxide having a charge average voltage of 3.9 V or more with respect to lithium metal and capable of occluding and releasing lithium ions is used. By setting the average charge voltage to 3.9 V or more, the energy density of the secondary battery obtained by scanning the potential to a high potential is excellent. In the present invention, the charging average voltage refers to a potential (plateau) at which the secondary battery is charged to the upper limit voltage by the constant current method and lithium is desorbed at that time. The upper limit voltage is a voltage that exceeds the voltage and may cause expansion and heat generation of the battery, which is the limit of ensuring safety.

リチウム含有複合金属酸化物としては、層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物、オリビン型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物、スピネル構造を有するリチウム含有複合金属酸化物などが挙げられる。   Examples of the lithium-containing composite metal oxide include a lithium-containing composite metal oxide having a layered structure, a lithium-containing composite metal oxide having an olivine structure, and a lithium-containing composite metal oxide having a spinel structure.

層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、LiMaOとLiMbOの固溶体である、xLiMaO・(1−x)LiMbO (0<x<1、Maは平均酸化状態が3+である一つ以上の遷移金属、Mbは平均酸化状態が4+である一つ以上の遷移金属)等が挙げられる。特に、xLiMaO・(1−x)LiMbO(0<x<1、Ma=Ni,Co,Mn,Fe,Ti等、Mb=Mn、Zr、Ti等)が好ましく、中でもxLiMaO・(1−x)LiMnO(0<x<1、Ma=Ni,Co,Mn,Fe,Ti等)が好ましい。リチウム金属に対する正極活物質の電位が3〜5.2Vの領域で充放電を行った場合における、これらの材料の充電平均電圧は4.0〜4.5V程度、理論容量は200〜300mAh/gを示す。 The lithium-containing composite metal oxide having a layered structure is a solid solution of LiMaO 2 and Li 2 MbO 3 , xLiMaO 2. (1-x) Li 2 MbO 3 (0 <x <1, Ma has an average oxidation state) One or more transition metals that are 3+, and Mb is one or more transition metals that have an average oxidation state of 4+). In particular, xLiMaO 2 · (1-x) Li 2 MbO 3 (0 <x <1, Ma = Ni, Co, Mn, Fe, Ti, etc., Mb = Mn, Zr, Ti, etc.) is preferable, and xLiMaO 2 · (1-x) Li 2 MnO 3 (0 <x <1, Ma = Ni, Co, Mn, Fe, Ti, etc.) is preferable. When charging / discharging is performed in a region where the potential of the positive electrode active material with respect to lithium metal is 3 to 5.2 V, the charge average voltage of these materials is about 4.0 to 4.5 V, and the theoretical capacity is 200 to 300 mAh / g. Indicates.

オリビン型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、LiyMcPO(式中、Mcは平均酸化状態が3+である1つ以上の遷移金属、Mc=Mn,Co等、0≦y≦2)であらわされるオリビン型燐酸リチウム化合物が挙げられる。MnまたはCoは他の金属で一部置換されていてもよく、置換しうる金属としてはFe,Cu,Mg,Zn,V,Ca,Sr,Ba,Ti,Al,Si,B及びMoなどが挙げられる。リチウム金属に対する正極活物質の電位が3〜5.2Vの領域で充放電を行った場合における、これらの材料の充電平均電圧は4.0〜4.8V程度、理論容量は165〜170mAh/gを示す。 As the lithium-containing composite metal oxide having an olivine structure, LiyMcPO 4 (wherein Mc is one or more transition metals having an average oxidation state of 3+, Mc = Mn, Co, etc., 0 ≦ y ≦ 2) The olivine type lithium phosphate compound represented is mentioned. Mn or Co may be partially substituted with other metals, and examples of metals that can be substituted include Fe, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B, and Mo. Can be mentioned. When charging / discharging was performed in a region where the potential of the positive electrode active material with respect to lithium metal was 3 to 5.2 V, the charge average voltage of these materials was about 4.0 to 4.8 V, and the theoretical capacity was 165 to 170 mAh / g. Indicates.

スピネル構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、マンガン酸リチウム(LiMn)のMnの一部を他の遷移金属で置換したLi[Mn2−xMd]O(ここでMdは平均酸化状態が4+である1つ以上の遷移金属、Md=Ni,Co,Fe,Cu,Cr等、0<x<1、0≦a≦1)等が挙げられる。中でも、MnをFeで置換したLiFeMn2−x4−z(0≦a≦1、0<x<1、0≦z≦0.1)は、コストが安価であることから好ましく、MnをNiで置換したLiNi0.5Mn1.5などは構造劣化の因子と考えられているMn3+を全て置換することができ、Ni2+からNi4+への電気化学反応をすることから高い作動電圧で、かつ、高い容量を有することができるので、好ましい。リチウム金属に対する正極活物質の電位が3〜5.2Vの領域で充放電を行った場合における、これらの材料の充電平均電圧は4.6〜4.8V程度、理論容量は110〜140mAh/gを示す。 As the lithium-containing composite metal oxide having a spinel structure, Li a [Mn 2−x Md x ] O 4 in which a part of Mn of lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) is substituted with another transition metal (here, Md includes one or more transition metals having an average oxidation state of 4+, Md = Ni, Co, Fe, Cu, Cr, etc., 0 <x <1, 0 ≦ a ≦ 1), and the like. Among them, Li a was replaced Mn with Fe Fe x Mn 2-x O 4-z (0 ≦ a ≦ 1,0 <x <1,0 ≦ z ≦ 0.1) , since the cost is inexpensive Preferably, LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 or the like in which Mn is replaced with Ni can replace all of Mn 3+ which is considered to be a structural deterioration factor, and perform an electrochemical reaction from Ni 2+ to Ni 4+ . Therefore, a high operating voltage and a high capacity can be obtained, which is preferable. When charging / discharging was performed in the region where the potential of the positive electrode active material with respect to lithium metal was 3 to 5.2 V, the charge average voltage of these materials was about 4.6 to 4.8 V, and the theoretical capacity was 110 to 140 mAh / g. Indicates.

その他、LiMeSiO(ここでMeは、Fe,Mn)等のポリアニオン構造を有する正極活物質や、ペロブスカイト構造を有するLiFeF、斜方昌構造を有するLiCuなども高い理論容量を有する材料として期待されているが、いずれの材料も作動電圧範囲が1〜5V付近と広く、またLi脱離時に構造が維持できないこと等の材料自体の問題が大きい。 In addition, high theories such as a positive electrode active material having a polyanion structure such as Li 2 MeSiO 4 (where Me is Fe, Mn), LiFeF 3 having a perovskite structure, Li 2 Cu 2 O 4 having an orthorhombic structure, etc. Although it is expected as a material having a capacity, each material has a wide operating voltage range of around 1 to 5 V, and there are significant problems with the material itself, such as the inability to maintain the structure when Li is desorbed.

上記活物質の中でも、層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物であるLiMaOとLiMnOの固溶体、スピネル構造のLiNi0.5Mn1.5、オリビン型構造のLiCoPOやLiMnPO等の活物質を用いることが好ましい。 Among the active materials, a solid solution of LiMaO 2 and Li 2 MnO 3 which is a lithium-containing composite metal oxide having a layered structure, spinel-structured LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , olivine-type LiCoPO 4 and LiMnPO 4 It is preferable to use an active material such as 4 .

本発明で用いる正極活物質の粒子径は、電池の他の構成要件との兼ね合いで適宜選択されるが、負荷特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点から、50%体積累積径が、通常0.1〜50μm、好ましくは0.4〜30μm、更に好ましくは1〜20μmである。50%体積累積径がこの範囲であると、出力特性に優れ、充放電容量が大きい二次電池を得ることができ、かつ、正極活物質層を形成するための正極スラリーおよび正極を製造する際の取扱いが容易である。50%体積累積径は、レーザー回折で粒度分布を測定することにより求めることができる。   The particle diameter of the positive electrode active material used in the present invention is appropriately selected in consideration of other constituent elements of the battery. From the viewpoint of improving battery characteristics such as load characteristics and cycle characteristics, the 50% volume cumulative diameter is Usually, it is 0.1-50 micrometers, Preferably it is 0.4-30 micrometers, More preferably, it is 1-20 micrometers. When the 50% volume cumulative diameter is within this range, a secondary battery having excellent output characteristics and a large charge / discharge capacity can be obtained, and a positive electrode slurry and a positive electrode for forming a positive electrode active material layer can be produced. Is easy to handle. The 50% volume cumulative diameter can be determined by measuring the particle size distribution by laser diffraction.

本発明の二次電池用正極の正極活物質層中に含まれる正極活物質の量は、50〜99質量%であり、更に好ましくは、70〜99質量%であり、最も好ましい範囲は、80〜99質量%である。上記範囲とすることにより、高容量なリチウムイオン二次電池を作製することができる。   The amount of the positive electrode active material contained in the positive electrode active material layer of the positive electrode for secondary battery of the present invention is 50 to 99% by mass, more preferably 70 to 99% by mass, and the most preferable range is 80 It is -99 mass%. By setting it as the said range, a high capacity | capacitance lithium ion secondary battery can be produced.

(バインダー)
バインダーは、ニトリル基を有する重合単位、及び炭素数4以上の直鎖アルキレン構造単位を含んでなる。
(binder)
The binder comprises a polymer unit having a nitrile group and a linear alkylene structural unit having 4 or more carbon atoms.

バインダーを構成する重合体中にニトリル基を有する重合単位を含むことで、正極活物質層を形成するための正極スラリー中における正極活物質の分散性が向上し、スラリーを長期間安定状態で保存することができる。この結果、均一な正極活物質層の製造が容易になる。また、リチウムイオンの伝導性が良好となるため、電池内における内部抵抗を小さくし、電池の出力特性を向上させることができる。   By including a polymer unit having a nitrile group in the polymer constituting the binder, the dispersibility of the positive electrode active material in the positive electrode slurry for forming the positive electrode active material layer is improved, and the slurry is stored in a stable state for a long period of time. can do. As a result, a uniform positive electrode active material layer can be easily manufactured. Moreover, since the lithium ion conductivity is good, the internal resistance in the battery can be reduced, and the output characteristics of the battery can be improved.

バインダー中の前記ニトリル基を有する重合単位の含有割合は2〜50質量%、好ましくは5〜30質量%、より好ましくは10〜25質量%である。バインダー中のニトリル基を有する重合単位の含有割合が多すぎると、電解液への溶解性があがり、特に高温サイクル試験において、電池のサイクル特性が劣る。また、ニトリル基を有する重合単位の含有割合が少なすぎると、正極活物質の分散性に劣り、良好な正極スラリーを得ることができずに、得られる正極の均一性が低下する。その結果正極の抵抗が上がることにより、さらにはそれを用いた電池のサイクル特性に劣る。   The content ratio of the polymer unit having the nitrile group in the binder is 2 to 50% by mass, preferably 5 to 30% by mass, and more preferably 10 to 25% by mass. When the content ratio of the polymer unit having a nitrile group in the binder is too large, the solubility in the electrolytic solution is increased, and the cycle characteristics of the battery are inferior particularly in the high temperature cycle test. Moreover, when there is too little content rate of the polymerization unit which has a nitrile group, it is inferior to the dispersibility of a positive electrode active material, and a favorable positive electrode slurry cannot be obtained, but the uniformity of the positive electrode obtained falls. As a result, the resistance of the positive electrode increases, and further, the cycle characteristics of a battery using the positive electrode are inferior.

バインダーを構成する重合体における、直鎖アルキレン構造単位の炭素数は4以上であり、好ましくは4〜16、さらに好ましくは4〜12の範囲である。   In the polymer constituting the binder, the linear alkylene structural unit has 4 or more carbon atoms, preferably 4 to 16, more preferably 4 to 12.

バインダーを構成する重合体中に、非極性の直鎖アルキレン構造単位を導入することで、正極を形成するためのスラリー(正極スラリー)中に必要に応じて添加される導電性付与剤の分散性が向上し、均一な正極の製造が容易になる。また、電極内に均一に導電性付与剤が分散することにより、導電ネットワークが取りやすくなることで内部抵抗が低減し、結果としてこの電極を用いた電池のサイクル特性、出力特性が向上する。また、所定以上の鎖長の直鎖アルキレン構造単位を導入することで、正極の電解液に対する膨潤性が適正化され、電池特性の向上が図られる。   Dispersibility of the conductivity-imparting agent added as necessary to the slurry for forming the positive electrode (positive electrode slurry) by introducing a non-polar linear alkylene structural unit into the polymer constituting the binder. And the production of a uniform positive electrode is facilitated. In addition, since the conductivity imparting agent is uniformly dispersed in the electrode, it is easy to form a conductive network, thereby reducing internal resistance, and as a result, cycle characteristics and output characteristics of a battery using this electrode are improved. Further, by introducing a linear alkylene structural unit having a chain length of a predetermined length or more, the swellability of the positive electrode with respect to the electrolytic solution is optimized, and the battery characteristics are improved.

バインダーは、炭素数4以上の直鎖アルキレン構造単位を好ましくは50〜98質量%、より好ましくは50〜80質量%、特に好ましくは50〜70質量%含む。   The binder preferably contains 50 to 98% by mass, more preferably 50 to 80% by mass, and particularly preferably 50 to 70% by mass of a linear alkylene structural unit having 4 or more carbon atoms.

本発明に用いるバインダーは、さらに親水性基を有する重合単位を含有することが好ましい。本発明における親水性基とは、水性溶媒中でプロトンを遊離する官能基、及びプロトンがカチオンに置換された塩のことをいい、具体的には、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、水酸基およびこれらの塩などが挙げられる。   The binder used in the present invention preferably further contains a polymer unit having a hydrophilic group. The hydrophilic group in the present invention refers to a functional group that liberates protons in an aqueous solvent, and a salt in which the proton is substituted with a cation, and specifically includes a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group. , Hydroxyl groups and salts thereof.

バインダーを構成する重合体中に親水性基を導入することで正極活物質間及び正極活物質層と後述する集電体との間の密着性が向上し、正極の製造工程における正極活物質層の一部の剥落(粉落ち)を低減できる。   By introducing a hydrophilic group into the polymer constituting the binder, the adhesion between the positive electrode active materials and between the positive electrode active material layer and the current collector described later is improved, and the positive electrode active material layer in the positive electrode production process Part peeling (powder falling) can be reduced.

バインダーは、前記親水性基を有する重合単位を好ましくは0.05〜10質量%、より好ましくは0.1〜8質量%、特に好ましくは1〜6質量%含む。   The binder preferably contains 0.05 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 8% by mass, and particularly preferably 1 to 6% by mass of the polymer unit having the hydrophilic group.

バインダーのヨウ素価は、3〜60mg/100mgであり、好ましくは3〜30mg/100mg、より好ましくは8〜10mg/100mgである。バインダーのヨウ素価が60mg/100mgを超えると、バインダーに含まれる不飽和結合により酸化電位での安定性が低く電池の高温サイクル特性に劣る。また逆に、バインダーのヨウ素価が3mg/100mg未満であると、バインダーの柔軟性が低下する。その結果、電極を捲回・プレス時に電極の欠け、粉落ち等により正極活物質の一部が脱離しうる。粉落ち等が発生すると、脱離した塊(正極活物質)がセパレーターの破損・正極/負極間のショート等の原因となり、安全性、長期特性に劣る。バインダーのヨウ素価が上記範囲にあることにより、高電位に対してバインダーが化学構造的に安定であり、長期サイクルにおいても電極構造を維持することができ、高温サイクル特性に優れる。ヨウ素価はJIS K6235;2006に従って求められる。   The iodine value of the binder is 3 to 60 mg / 100 mg, preferably 3 to 30 mg / 100 mg, more preferably 8 to 10 mg / 100 mg. When the iodine value of the binder exceeds 60 mg / 100 mg, the stability at the oxidation potential is low due to the unsaturated bond contained in the binder, and the high temperature cycle characteristics of the battery are inferior. Conversely, when the iodine value of the binder is less than 3 mg / 100 mg, the flexibility of the binder is lowered. As a result, part of the positive electrode active material can be detached due to chipping of the electrode, powder falling, or the like when the electrode is wound or pressed. When powder falling or the like occurs, the detached lump (positive electrode active material) causes damage to the separator, a short circuit between the positive electrode and the negative electrode, and is inferior in safety and long-term characteristics. When the iodine value of the binder is in the above range, the binder is chemically structurally stable with respect to a high potential, the electrode structure can be maintained even in a long-term cycle, and the high-temperature cycle characteristics are excellent. The iodine value is determined according to JIS K6235;

本発明に用いるバインダーのゲル・パーミエーション・クロマトグラフィによるポリスチレン換算値の重量平均分子量は、好ましくは10,000〜700,000、より好ましくは50,000〜500,000、特に好ましくは100,000〜300,000である。バインダーの重量平均分子量を上記範囲とすることで、正極に柔軟性を持たせることができ、更に正極スラリーの製造時に塗工しやすい粘度に調整することが容易である。   The weight average molecular weight in terms of polystyrene by gel permeation chromatography of the binder used in the present invention is preferably 10,000 to 700,000, more preferably 50,000 to 500,000, particularly preferably 100,000 to. 300,000. By making the weight average molecular weight of a binder into the said range, a positive electrode can be made flexible and it is easy to adjust to the viscosity which is easy to apply at the time of manufacture of a positive electrode slurry.

上記のように、バインダーは、ニトリル基を有する重合単位及び炭素数4以上の直鎖アルキレン構造単位をそれぞれ含有し、さらに親水性基を有する重合単位を含有することが好ましい。このようなバインダーは、ニトリル基を有する重合単位を導く単量体、直鎖アルキレン構造単位を導く単量体及び親水性基を有する重合単位を導く単量体を重合して得られる。なお、直鎖アルキレン構造単位は、不飽和結合を有する構造単位を有する重合体を得た後に、これを水素添加して形成することができる。   As described above, the binder preferably contains a polymer unit having a nitrile group and a linear alkylene structural unit having 4 or more carbon atoms, and further contains a polymer unit having a hydrophilic group. Such a binder is obtained by polymerizing a monomer that leads to a polymer unit having a nitrile group, a monomer that leads to a linear alkylene structural unit, and a monomer that leads to a polymer unit having a hydrophilic group. The linear alkylene structural unit can be formed by obtaining a polymer having a structural unit having an unsaturated bond and then hydrogenating it.

以下、本発明に用いるバインダーの製造方法について説明する。
ニトリル基を有する重合単位を導く単量体としては、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体が挙げられる。α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体としては、ニトリル基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物であれば特に限定されないが、例えば、アクリロニトリル;α−クロロアクリロニトリル、α−ブロモアクリロニトリルなどのα−ハロゲノアクリロニトリル;メタクリロニトリルなどのα−アルキルアクリロニトリル;などが挙げられる。これらのなかでも、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルが好ましい。これらは一種単独でまたは複数種併せて用いることができる。
Hereinafter, the manufacturing method of the binder used for this invention is demonstrated.
As a monomer for deriving a polymerization unit having a nitrile group, an α, β-ethylenically unsaturated nitrile monomer may be mentioned. The α, β-ethylenically unsaturated nitrile monomer is not particularly limited as long as it is an α, β-ethylenically unsaturated compound having a nitrile group. For example, acrylonitrile; α-chloroacrylonitrile, α-bromoacrylonitrile, etc. [Alpha] -halogenoacrylonitrile; [alpha] -alkylacrylonitrile such as methacrylonitrile; and the like. Among these, acrylonitrile and methacrylonitrile are preferable. These can be used individually by 1 type or in combination of multiple types.

バインダー中への直鎖アルキレン構造単位の導入方法は、特に限定はされないが、共役ジエン単量体単位を導入後にこれを水素添加する方法が簡便であり、好ましい。   The method for introducing the linear alkylene structural unit into the binder is not particularly limited, but a method of hydrogenating the conjugated diene monomer unit after introduction is simple and preferable.

共役ジエン単量体としては、炭素数4以上の共役ジエンが好ましく、たとえば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエンなどが挙げられる。これらのなかでも、1,3−ブタジエンが好ましい。これらは一種単独でまたは複数種併せて用いることができる。   The conjugated diene monomer is preferably a conjugated diene having 4 or more carbon atoms, and examples thereof include 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene and the like. Of these, 1,3-butadiene is preferred. These can be used individually by 1 type or in combination of multiple types.

バインダー中への親水性基の導入は、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、水酸基およびこれらの塩などを有する単量体を重合して行われる。   Introduction of the hydrophilic group into the binder is carried out by polymerizing monomers having a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a hydroxyl group, and a salt thereof.

カルボン酸基を有する単量体としては、モノカルボン酸及びその誘導体やジカルボン酸、及びこれらの誘導体などが挙げられる。
モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などが挙げられる。
モノカルボン酸誘導体としては、2−エチルアクリル酸、イソクロトン酸、α―アセトキシアクリル酸、β−trans−アリールオキシアクリル酸、α−クロロ−β−E−メトキシアクリル酸、β−ジアミノアクリル酸などが挙げられる。
ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。
ジカルボン酸誘導体としては、メチルマレイン酸、ジメチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸などマレイン酸メチルアリル、マレイン酸ジフェニル、マレイン酸ノニル、マレイン酸デシル、マレイン酸ドデシル、マレイン酸オクタデシル、マレイン酸フルオロアルキルなどのマレイン酸エステル;が挙げられる。
また、加水分解によりカルボキシル基を生成する酸無水物も使用できる。
ジカルボン酸の酸無水物としては、無水マレイン酸、アクリル酸無水物、メチル無水マレイン酸、ジメチル無水マレイン酸などが挙げられる。
その他、マレイン酸モノエチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸ジブチル、フマル酸モノエチル、フマル酸ジエチル、フマル酸モノブチル、フマル酸ジブチル、フマル酸モノシクロヘキシル、フマル酸ジシクロヘキシル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸モノブチル、イタコン酸ジブチルなどのα,β−エチレン性不飽和多価カルボン酸のモノエステルおよびジエステルも挙げられる。
Examples of the monomer having a carboxylic acid group include monocarboxylic acids and derivatives thereof, dicarboxylic acids, and derivatives thereof.
Examples of monocarboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid.
Examples of monocarboxylic acid derivatives include 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, α-acetoxyacrylic acid, β-trans-aryloxyacrylic acid, α-chloro-β-E-methoxyacrylic acid, β-diaminoacrylic acid, and the like. Can be mentioned.
Examples of the dicarboxylic acid include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like.
Dicarboxylic acid derivatives include methyl maleic acid, dimethyl maleic acid, phenyl maleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, fluoromaleic acid and the like methyl allyl maleate, diphenyl maleate, nonyl maleate, decyl maleate, dodecyl maleate, And maleate esters such as octadecyl maleate and fluoroalkyl maleate.
Moreover, the acid anhydride which produces | generates a carboxyl group by hydrolysis can also be used.
Examples of the acid anhydride of dicarboxylic acid include maleic anhydride, acrylic anhydride, methyl maleic anhydride, and dimethyl maleic anhydride.
In addition, monoethyl maleate, diethyl maleate, monobutyl maleate, dibutyl maleate, monoethyl fumarate, diethyl fumarate, monobutyl fumarate, dibutyl fumarate, monocyclohexyl fumarate, dicyclohexyl fumarate, monoethyl itaconate, diethyl itaconate Also included are monoesters and diesters of α, β-ethylenically unsaturated polyvalent carboxylic acids such as monobutyl itaconate and dibutyl itaconate.

スルホン酸基を有する単量体としては、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、(メタ)アクリル酸−2−スルホン酸エチル、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸などが挙げられる。   Examples of the monomer having a sulfonic acid group include vinyl sulfonic acid, methyl vinyl sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, (meth) acrylic acid-2-ethyl sulfonate, 2-acrylamido-2-methyl. Examples thereof include propanesulfonic acid and 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid.

リン酸基を有する単量体としては、リン酸−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸メチル−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸エチル−(メタ)アクリロイルオキシエチルなどが挙げられる。   Examples of the monomer having a phosphate group include phosphoric acid-2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, methyl-2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, and ethyl phosphate- (meth) acryloyloxyethyl phosphate. .

水酸基を有する単量体としては、(メタ)アリルアルコール、3−ブテン−1−オール、5−ヘキセン−1−オールなどのエチレン性不飽和アルコール;アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、マレイン酸ジ−2−ヒドロキシエチル、マレイン酸ジ−4−ヒドロキシブチル、イタコン酸ジ−2−ヒドロキシプロピルなどのエチレン性不飽和カルボン酸のアルカノールエステル類;一般式CH=CR−COO−(C2nO)−H(mは2ないし9の整数、nは2ないし4の整数、Rは水素またはメチル基を表す)で表されるポリアルキレングリコールと(メタ)アクリル酸とのエステル類;2−ヒドロキシエチル−2’−(メタ)アクリロイルオキシフタレート、2−ヒドロキシエチル−2’−(メタ)アクリロイルオキシサクシネートなどのジカルボン酸のジヒドロキシエステルのモノ(メタ)アクリル酸エステル類;2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、2−ヒドロキシプロピルビニルエーテルなどのビニルエーテル類;(メタ)アリル−2−ヒドロキシエチルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−3−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−3−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−4−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−6−ヒドロキシヘキシルエーテルなどのアルキレングリコールのモノ(メタ)アリルエーテル類;ジエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル、ジプロピレングリコールモノ(メタ)アリルエーテルなどのポリオキシアルキレングリコール(メタ)モノアリルエーテル類;グリセリンモノ(メタ)アリルエーテル、(メタ)アリル−2−クロロ−3−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシ−3−クロロプロピルエーテルなどの、(ポリ)アルキレングリコールのハロゲン及びヒドロキシ置換体のモノ(メタ)アリルエーテル;オイゲノール、イソオイゲノールなどの多価フェノールのモノ(メタ)アリルエーテル及びそのハロゲン置換体;(メタ)アリル−2−ヒドロキシエチルチオエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシプロピルチオエーテルなどのアルキレングリコールの(メタ)アリルチオエーテル類;などが挙げられる。 Examples of the monomer having a hydroxyl group include ethylenically unsaturated alcohols such as (meth) allyl alcohol, 3-buten-1-ol, 5-hexen-1-ol; 2-hydroxyethyl acrylate, acrylic acid-2 -Ethylene such as hydroxypropyl, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, di-2-hydroxyethyl maleate, di-4-hydroxybutyl maleate, di-2-hydroxypropyl itaconate alkanol esters of unsaturated carboxylic acids; formula CH 2 = CR 1 -COO- (C n H 2n O) m -H (m is 2 to 9 integer, n represents 2 to 4 integer, R 1 is hydrogen Or an ester of polyalkylene glycol represented by (meth) acrylic acid represented by 2-hydro; Mono (meth) acrylic acid esters of dihydroxy esters of dicarboxylic acids such as cyethyl-2 ′-(meth) acryloyloxyphthalate, 2-hydroxyethyl-2 ′-(meth) acryloyloxysuccinate; 2-hydroxyethyl vinyl ether; Vinyl ethers such as 2-hydroxypropyl vinyl ether; (meth) allyl-2-hydroxyethyl ether, (meth) allyl-2-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-3-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-2- Mono (meth) allyl ethers of alkylene glycols such as hydroxybutyl ether, (meth) allyl-3-hydroxybutyl ether, (meth) allyl-4-hydroxybutyl ether, (meth) allyl-6-hydroxyhexyl ether Polyoxyalkylene glycol (meth) monoallyl ethers such as diethylene glycol mono (meth) allyl ether and dipropylene glycol mono (meth) allyl ether; glycerin mono (meth) allyl ether, (meth) allyl-2-chloro Mono (meth) allyl ethers of halogen and hydroxy-substituted products of (poly) alkylene glycols such as -3-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-2-hydroxy-3-chloropropyl ether; eugenol, isoeugenol Mono (meth) allyl ether of monohydric phenol and its halogen-substituted product; (meth) allyl of alkylene glycol such as (meth) allyl-2-hydroxyethylthioether and (meth) allyl-2-hydroxypropylthioether Thioether compounds; and the like.

これらの中でも、正極活物質同士の密着性及び正極活物質層と後述する集電体との密着性に優れることから、親水性基は、カルボン酸基またはスルホン酸基であることが好ましく、特に正極活物質から溶出することがある遷移金属イオンを効率良く捕捉するという理由からカルボン酸基であることが好ましい。   Among these, the hydrophilic group is preferably a carboxylic acid group or a sulfonic acid group because it is excellent in the adhesion between the positive electrode active materials and the adhesion between the positive electrode active material layer and the current collector described later. A carboxylic acid group is preferable because it efficiently captures transition metal ions that may be eluted from the positive electrode active material.

また、本発明に用いるバインダーは、上記単量体単位以外に、これらの単量体単位を形成する単量体と共重合可能な他の単量体単位を含有していてもよい。このような他の単量体単位の含有割合は、全単量体単位に対して、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。   Moreover, the binder used for this invention may contain the other monomer unit copolymerizable with the monomer which forms these monomer units other than the said monomer unit. The content ratio of such other monomer units is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less with respect to the total monomer units.

このような共重合可能な他の単量体としては、たとえば、(メタ)アクリル酸エステルモノマーの重合単位を構成するメチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、n−テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレートなどのアクリル酸アルキルエステル;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、n−テトラデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレートなどのメタクリル酸アルキルエステル;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどの芳香族ビニル化合物;フルオロエチルビニルエーテル、フルオロプロピルビニルエーテル、o−トリフルオロメチルスチレン、ペンタフルオロ安息香酸ビニル、ジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンなどのフッ素含有ビニル化合物;1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエンなどの非共役ジエン化合物;エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどのα−オレフィン化合物;(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸ブトキシエチルなどのα,β−エチレン性不飽和カルボン酸のアルコキシアルキルエステル;ジビニルベンゼンなどのジビニル化合物;エチレンジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどのジ(メタ)アクリル酸エステル類;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートなどのトリメタクリル酸エステル類;などの多官能エチレン性不飽和単量体のほか、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N’−ジメチロール(メタ)アクリルアミドなどの自己架橋性化合物;などが挙げられる。その中でも、電解液に溶出せずに正極スラリーの溶媒として用いられるNMPへの溶解性を示すこと、正極の柔軟性が向上し、捲回セルを作製したときに正極の剥がれを抑制することができ、該正極を用いた二次電池の特性(サイクル特性等)に優れることから、アクリル酸アルキルエステルが好ましく、非カルボニル性酸素原子に結合するアルキル基の炭素数が2〜12のアクリル酸アルキルエステルがより好ましく、その中でも、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、ラウリルアクリレートが特に好ましい。また、電解液に溶出せずに正極スラリーの溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP)を用いた場合にNMPへの溶解性を示すこと、加えて正極活物質の分散性に優れ、均一な正極が得られることからスチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物が好ましい。   Examples of such other copolymerizable monomers include, for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, t, which constitute the polymer unit of the (meth) acrylate monomer. -Acrylic acid alkyl esters such as butyl acrylate, pentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, n-tetradecyl acrylate, stearyl acrylate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate , N-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, Nyl methacrylate, hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, nonyl methacrylate, decyl methacrylate, lauryl methacrylate, n-tetradecyl methacrylate, methacrylic acid alkyl esters such as stearyl methacrylate; styrene, α-methylstyrene, vinyl Aromatic vinyl compounds such as toluene; fluorine-containing vinyl compounds such as fluoroethyl vinyl ether, fluoropropyl vinyl ether, o-trifluoromethylstyrene, vinyl pentafluorobenzoate, difluoroethylene, tetrafluoroethylene; 1,4-pentadiene, 1, Non-conjugated diene compounds such as 4-hexadiene, vinylnorbornene and dicyclopentadiene; Α-olefin compounds such as tylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene; methoxyethyl (meth) acrylate, methoxypropyl (meth) acrylate, (meth) acrylic Alkoxyalkyl esters of α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acids such as butoxyethyl acid; divinyl compounds such as divinylbenzene; dialkyl such as ethylene di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, and ethylene glycol di (meth) acrylate In addition to polyfunctional ethylenically unsaturated monomers such as (meth) acrylic acid esters; trimethacrylic acid esters such as trimethylolpropane tri (meth) acrylate; N-methylol (meth) acrylamide, N, N ′ -Dimethylol (meth) a Self-crosslinking compound such as Riruamido; and the like. Among them, it shows solubility in NMP used as a solvent for the positive electrode slurry without eluting into the electrolytic solution, improves the flexibility of the positive electrode, and suppresses peeling of the positive electrode when a wound cell is produced. In addition, since it is excellent in characteristics (cycle characteristics, etc.) of the secondary battery using the positive electrode, an alkyl acrylate is preferable, and an alkyl acrylate having 2 to 12 carbon atoms of an alkyl group bonded to a non-carbonyl oxygen atom. Esters are more preferable, and among them, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, and lauryl acrylate are particularly preferable. In addition, when N-methylpyrrolidone (NMP) is used as a solvent for the positive electrode slurry without eluting into the electrolytic solution, it exhibits solubility in NMP, and in addition, the positive electrode active material has excellent dispersibility and a uniform positive electrode. Since it is obtained, aromatic vinyl compounds such as styrene and α-methylstyrene are preferred.

さらに、本発明に用いるバインダーは、上述した単量体成分以外に、これらと共重合可能な単量体を含んでいてもよい。これらと共重合可能な単量体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビエルエーテル等のビニルエーテル類;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン類;N−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物;が挙げられる。これらの単量体を、適宜の手法により、グラフト共重合させることにより、前記構成のバインダーが得られる。   Furthermore, the binder used for this invention may contain the monomer copolymerizable with these other than the monomer component mentioned above. Monomers copolymerizable with these include vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl butyrate; vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether and butyl biether; methyl vinyl ketone, ethyl vinyl ketone and butyl And vinyl ketones such as vinyl ketone, hexyl vinyl ketone and isopropenyl vinyl ketone; and heterocyclic ring-containing vinyl compounds such as N-vinyl pyrrolidone, vinyl pyridine and vinyl imidazole. By graft-copolymerizing these monomers by an appropriate technique, the binder having the above-described structure can be obtained.

本発明に用いるバインダーは、分散媒(水または有機溶媒)に上記バインダーが分散された分散液または溶解された溶液の状態で使用される(以下、これらを総称して「バインダー分散液」と記載することがある。)。分散媒としては、バインダーを均一に分散または溶解し得るものであれば、特に制限されない。本発明においては、環境の観点に優れ、乾燥速度が速いという観点から分散媒として水を用いることが好ましい。また、有機溶媒としては、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの環状脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類;アセトン、エチルメチルケトン、ジイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなどのケトン類;メチレンクロライド、クロロホルム、四塩化炭素など塩素脂肪族炭化水素;芳酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、プロピオニトリルなどのアシロニトリル類;テトラヒドロフラン、エチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル類:メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテルなどのアルコール類;N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド類が挙げられる。
これらの分散媒は、単独で使用しても、これらを2種以上混合して混合溶媒として使用してもよい。これらの中でも特に、後述の正極スラリー作製時に工業上使用されていること、製造上揮発しにくいこと、その結果、スラリーの揮発を抑えられ、得られる正極の平滑性が向上することから、水、若しくはN−メチルピロリドンが好ましい。
The binder used in the present invention is used in the state of a dispersion in which the binder is dispersed in a dispersion medium (water or an organic solvent) or a dissolved solution (hereinafter, these are collectively referred to as “binder dispersion”). To do.) The dispersion medium is not particularly limited as long as it can uniformly disperse or dissolve the binder. In the present invention, it is preferable to use water as a dispersion medium from the viewpoints of excellent environmental viewpoint and high drying speed. Examples of the organic solvent include cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and ethylbenzene; acetone, ethyl methyl ketone, diisopropyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexane, ethylcyclohexane and the like. Ketones; chlorinated aliphatic hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, γ-butyrolactone, and ε-caprolactone; acylonitriles such as acetonitrile and propionitrile; tetrahydrofuran , Ethers such as ethylene glycol diethyl ether: alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether; N- Amides such as methylpyrrolidone and N, N-dimethylformamide can be mentioned.
These dispersion media may be used alone, or two or more of these dispersion media may be mixed and used as a mixed solvent. Among these, since it is used industrially at the time of positive electrode slurry preparation described later, it is difficult to volatilize in production, and as a result, volatilization of the slurry can be suppressed, and the smoothness of the obtained positive electrode is improved. Or N-methylpyrrolidone is preferable.

バインダーが分散媒に粒子状で分散している場合において、粒子状で分散しているバインダーの平均粒径(分散粒子径)は、好ましくは50〜500nm、より好ましくは70〜400nm、特に好ましくは100〜250nmである。バインダーの平均粒径がこの範囲であると、得られる正極の強度および柔軟性が良好となる。   When the binder is dispersed in the dispersion medium in the form of particles, the average particle diameter (dispersed particle diameter) of the binder dispersed in the form of particles is preferably 50 to 500 nm, more preferably 70 to 400 nm, and particularly preferably. 100-250 nm. When the average particle size of the binder is within this range, the strength and flexibility of the positive electrode obtained are good.

バインダーが分散媒に粒子状で分散している場合において、バインダー分散液の固形分濃度は、通常15〜70質量%であり、20〜65質量%が好ましく、30〜60質量%がさらに好ましい。固形分濃度がこの範囲であると、後述する正極スラリーを製造する際における作業性が良好である。   When the binder is dispersed in the dispersion medium in the form of particles, the solid content concentration of the binder dispersion is usually 15 to 70% by mass, preferably 20 to 65% by mass, and more preferably 30 to 60% by mass. When the solid content concentration is within this range, workability in producing a positive electrode slurry described later is good.

本発明に用いるバインダーのガラス転移温度(Tg)は、好ましくは−50〜25℃、より好ましくは−45〜15℃、特に好ましくは−40〜5℃である。バインダーのTgが前記範囲にあることにより、本発明の二次電池用正極が優れた強度と柔軟性を有するため、該正極を用いた二次電池の出力特性を向上させることができる。なお、バインダーのガラス転移温度は、様々な単量体を組み合わせることによって調製可能である。   The glass transition temperature (Tg) of the binder used in the present invention is preferably −50 to 25 ° C., more preferably −45 to 15 ° C., and particularly preferably −40 to 5 ° C. When the Tg of the binder is in the above range, the positive electrode for a secondary battery of the present invention has excellent strength and flexibility, so that the output characteristics of a secondary battery using the positive electrode can be improved. The glass transition temperature of the binder can be adjusted by combining various monomers.

本発明に用いるバインダーの製造方法は特に限定はされず、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法も用いることができる。重合反応としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などいずれの反応も用いることができる。重合に用いる重合開始剤としては、たとえば過酸化ラウロイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシピバレート、3,3,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイドなどの有機過酸化物、α,α’−アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、または過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどが挙げられる。   The method for producing the binder used in the present invention is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method can be used. As the polymerization reaction, any reaction such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used. Examples of the polymerization initiator used for polymerization include lauroyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxypivalate, 3,3,5-trimethylhexanoyl peroxide, and the like. Organic peroxides, azo compounds such as α, α′-azobisisobutyronitrile, ammonium persulfate, potassium persulfate, and the like.

直鎖アルキレン構造単位を、共役ジエン単量体単位の導入後にこれを水素添加して形成する場合、水素添加する方法は特に限定されない。水素添加反応により、上記重合法により得られた不飽和重合体(ニトリル基を有する重合単位及び共役ジエン単量体単位を含んでなる重合体)中の共役ジエン単量体単位に由来する炭素−炭素不飽和結合のみを選択的に水素化し、本発明に用いるバインダーを得ることができる。また、水素添加反応により、本発明に用いるバインダーのヨウ素価を上述した範囲とすることができる。本発明に用いるバインダーは、親水性基を有する水素化アクリロニトリル・ブタジエン共重合体(以下において「水添NBR」と記載することがある。)が好ましい。   When the linear alkylene structural unit is formed by hydrogenation after introduction of the conjugated diene monomer unit, the method of hydrogenation is not particularly limited. Carbon derived from a conjugated diene monomer unit in an unsaturated polymer (a polymer comprising a nitrile group-containing polymer unit and a conjugated diene monomer unit) obtained by the above-described polymerization method by hydrogenation reaction Only the carbon unsaturated bond can be selectively hydrogenated to obtain the binder used in the present invention. Moreover, the iodine value of the binder used for this invention can be made into the range mentioned above by hydrogenation reaction. The binder used in the present invention is preferably a hydrogenated acrylonitrile-butadiene copolymer having a hydrophilic group (hereinafter sometimes referred to as “hydrogenated NBR”).

不飽和重合体中の共役ジエン単量体単位に由来する炭素−炭素不飽和結合のみを選択的に水素化する選択的水素化方法としては、公知の方法によればよく、油層水素化法、水層水素化法のいずれも可能であるが、得られるバインダー中に不純物(例えば、後述する凝固剤や金属等)の含有量が少ないことから、水層水素化法が好ましい。   As a selective hydrogenation method for selectively hydrogenating only the carbon-carbon unsaturated bond derived from the conjugated diene monomer unit in the unsaturated polymer, a known method may be used, such as an oil layer hydrogenation method, Any of the aqueous layer hydrogenation methods can be used, but the aqueous layer hydrogenation method is preferable because the content of impurities (for example, a coagulant or metal described later) is small in the obtained binder.

本発明に用いるバインダーの製造を油層水素化法で行う場合には、次の方法により行うことが好ましい。すなわち、まず、乳化重合により調整した不飽和重合体の分散液を塩析により凝固させ、濾別および乾燥を経て、有機溶媒に溶解する。次いで、有機溶媒に溶解させた不飽和重合体について水素添加反応(油層水素化法)を行い、水素化物とし、得られた水素化物溶液を凝固、濾別および乾燥を行うことにより、本発明に用いるバインダーを得る。   When the binder used in the present invention is produced by the oil layer hydrogenation method, the following method is preferred. That is, first, a dispersion of an unsaturated polymer prepared by emulsion polymerization is coagulated by salting out, dissolved in an organic solvent through filtration and drying. Subsequently, the unsaturated polymer dissolved in the organic solvent is subjected to a hydrogenation reaction (oil layer hydrogenation method) to obtain a hydride, and the obtained hydride solution is coagulated, filtered and dried. A binder to be used is obtained.

なお、乳化剤として、カプリン酸アルカリ金属塩を用いる場合には、不飽和重合体の分散液の塩析による凝固、濾別および乾燥の各工程において、最終的に得られるバインダー中におけるカプリン酸塩の量が0.01〜0.4質量%となるように調製することが好ましい。たとえば、分散液の塩析による凝固において、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硫酸アルミニウムなど公知の凝固剤を使用することができるが、好適には、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウムなどのアルカリ土類金属塩;または、硫酸アルミニウムなどの第13族金属塩;を用いることにより、不飽和重合体中に含有されるカプリン酸塩の量を低減させることができる。そのため、凝固剤として、アルカリ土類金属塩または第13族金属塩を用いることが好ましく、アルカリ土類金属塩を用いることがより好ましく、その使用量や凝固温度を制御することにより、最終的に得られるバインダー中におけるカプリン酸塩の量を上記範囲とすることができる。凝固剤の使用量は、水素化する不飽和重合体の量を100質量部とした場合に、好ましくは1〜100質量部、より好ましくは5〜50質量部、特に好ましくは10〜50質量部である。凝固温度は10〜80℃が好ましい。   When an alkali metal caprate is used as an emulsifier, the caprate in the binder finally obtained in each step of coagulation, filtration and drying by salting out the dispersion of the unsaturated polymer is used. It is preferable to prepare such that the amount is 0.01 to 0.4% by mass. For example, a known coagulant such as magnesium sulfate, sodium chloride, calcium chloride, or aluminum sulfate can be used in coagulation by salting out of the dispersion, but preferably an alkali such as magnesium sulfate, magnesium chloride, or magnesium nitrate. By using an earth metal salt; or a Group 13 metal salt such as aluminum sulfate; the amount of caprate contained in the unsaturated polymer can be reduced. Therefore, it is preferable to use an alkaline earth metal salt or a Group 13 metal salt as the coagulant, more preferably an alkaline earth metal salt, and finally by controlling the amount of use and the solidification temperature, The amount of caprate in the obtained binder can be within the above range. The amount of the coagulant used is preferably 1 to 100 parts by mass, more preferably 5 to 50 parts by mass, and particularly preferably 10 to 50 parts by mass, when the amount of unsaturated polymer to be hydrogenated is 100 parts by mass. It is. The coagulation temperature is preferably 10 to 80 ° C.

油層水素化法の溶媒としては、不飽和重合体を溶解する液状有機化合物であれば特に限定されないが、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、シクロヘキサノンおよびアセトンなどが好ましく使用される。   The solvent for the oil layer hydrogenation method is not particularly limited as long as it is a liquid organic compound that dissolves the unsaturated polymer, but benzene, toluene, xylene, hexane, cyclohexane, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, cyclohexanone, and acetone are preferable. used.

油層水素化法の触媒としては、公知の選択的水素化触媒であれば限定なく使用でき、パラジウム系触媒およびロジウム系触媒が好ましく、パラジウム系触媒(酢酸パラジウム、塩化パラジウムおよび水酸化パラジウムなど)がより好ましい。これらは2種以上併用してもよいが、ロジウム系触媒とパラジウム系触媒とを組み合わせて用いる場合には、パラジウム系触媒を主たる活性成分とすることが好ましい。これらの触媒は、通常、担体に担持させて使用される。担体としては、シリカ、シリカ−アルミナ、アルミナ、珪藻土、活性炭などが例示される。触媒使用量は、水素化する不飽和重合体の量に対して、水素化触媒の金属量換算で、好ましくは10〜5000ppm、より好ましくは100〜3000ppmである。   As a catalyst for the oil layer hydrogenation method, any known selective hydrogenation catalyst can be used without limitation, and a palladium-based catalyst and a rhodium-based catalyst are preferable, and a palladium-based catalyst (such as palladium acetate, palladium chloride, and palladium hydroxide) is used. More preferred. Two or more of these may be used in combination, but when a rhodium catalyst and a palladium catalyst are used in combination, it is preferable to use a palladium catalyst as the main active ingredient. These catalysts are usually used by being supported on a carrier. Examples of the carrier include silica, silica-alumina, alumina, diatomaceous earth, activated carbon and the like. The amount of the catalyst used is preferably 10 to 5000 ppm, more preferably 100 to 3000 ppm, in terms of the amount of metal of the hydrogenation catalyst, relative to the amount of the unsaturated polymer to be hydrogenated.

油層水素化法の水素化反応温度は、好ましくは0〜200℃、より好ましくは10〜100℃であり、水素圧力は、好ましくは0.1〜30MPa、より好ましくは0.2〜20MPaであり、反応時間は、好ましくは1〜50時間、より好ましくは2〜25時間である。   The hydrogenation reaction temperature in the oil layer hydrogenation method is preferably 0 to 200 ° C., more preferably 10 to 100 ° C., and the hydrogen pressure is preferably 0.1 to 30 MPa, more preferably 0.2 to 20 MPa. The reaction time is preferably 1 to 50 hours, more preferably 2 to 25 hours.

あるいは、本発明に用いるバインダーの製造を水層水素化法で行う場合には、乳化重合により調製した不飽和重合体の分散液に、必要に応じて水を加えて希釈し、水素添加反応を行うことが好ましい。
ここで、水層水素化法には、水素化触媒存在下の反応系に水素を供給して水素化する(I)水層直接水素化法と、酸化剤、還元剤および活性剤の存在下で還元して水素化する(II)水層間接水素化法とがある。
Alternatively, when the binder used in the present invention is produced by the aqueous layer hydrogenation method, the dispersion of the unsaturated polymer prepared by emulsion polymerization is diluted with water as necessary to carry out the hydrogenation reaction. Preferably it is done.
Here, in the aqueous layer hydrogenation method, hydrogen is supplied to a reaction system in the presence of a hydrogenation catalyst to hydrogenate (I) an aqueous layer direct hydrogenation method, and in the presence of an oxidizing agent, a reducing agent and an activator. There are (II) water layer indirect hydrogenation methods in which hydrogenation is carried out by reduction.

(I)水層直接水素化法においては、水層の不飽和重合体の濃度(分散液状態での濃度)は、凝集を防止するために40質量%以下とすることが好ましい。
また、用いる水素化触媒としては、水で分解しにくい化合物であれば特に限定されない。水素化触媒の具体例として、パラジウム触媒では、ギ酸、プロピオン酸、ラウリン酸、コハク酸、オレイン酸、フタル酸などのカルボン酸のパラジウム塩;塩化パラジウム、ジクロロ(シクロオクタジエン)パラジウム、ジクロロ(ノルボルナジエン)パラジウム、ヘキサクロロパラジウム(IV)酸アンモニウムなどのパラジウム塩素化物;ヨウ化パラジウムなどのヨウ素化物;硫酸パラジウム・二水和物などが挙げられる。これらの中でもカルボン酸のパラジウム塩、ジクロロ(ノルボルナジエン)パラジウムおよびヘキサクロロパラジウム(IV)酸アンモニウムが特に好ましい。水素化触媒の使用量は、適宜定めればよいが、水素化する不飽和重合体の量に対して、水素化触媒の金属量換算で、好ましくは5〜6000ppm、より好ましくは10〜4000ppmである。
(I) In the aqueous layer direct hydrogenation method, the concentration of the unsaturated polymer in the aqueous layer (concentration in the dispersion state) is preferably 40% by mass or less in order to prevent aggregation.
The hydrogenation catalyst used is not particularly limited as long as it is a compound that is difficult to decompose with water. As specific examples of hydrogenation catalysts, palladium catalysts include palladium salts of carboxylic acids such as formic acid, propionic acid, lauric acid, succinic acid, oleic acid, and phthalic acid; palladium chloride, dichloro (cyclooctadiene) palladium, dichloro (norbornadiene) ) Palladium chloride such as palladium and ammonium hexachloropalladium (IV); Iodide such as palladium iodide; Palladium sulfate dihydrate and the like. Of these, palladium salts of carboxylic acids, dichloro (norbornadiene) palladium and ammonium hexachloropalladium (IV) are particularly preferred. The amount of the hydrogenation catalyst used may be determined as appropriate, but is preferably 5 to 6000 ppm, more preferably 10 to 4000 ppm in terms of the amount of metal of the hydrogenation catalyst with respect to the amount of the unsaturated polymer to be hydrogenated. is there.

水層直接水素化法における反応温度は、好ましくは0〜300℃、より好ましくは20〜150℃、特に好ましくは30〜100℃である。反応温度が低すぎると反応速度が低下するおそれがあり、逆に、高すぎるとニトリル基の水素添加などの副反応が起こる可能性がある。水素圧力は、好ましくは0.1〜30MPa、より好ましくは0.5〜20MPaである。反応時間は反応温度、水素圧、目標の水素化率などを勘案して選定される。   The reaction temperature in the aqueous layer direct hydrogenation method is preferably 0 to 300 ° C, more preferably 20 to 150 ° C, and particularly preferably 30 to 100 ° C. If the reaction temperature is too low, the reaction rate may decrease. Conversely, if the reaction temperature is too high, side reactions such as hydrogenation of nitrile groups may occur. The hydrogen pressure is preferably 0.1 to 30 MPa, more preferably 0.5 to 20 MPa. The reaction time is selected in consideration of the reaction temperature, hydrogen pressure, target hydrogenation rate, and the like.

一方、(II)水層間接水素化法では、水層の不飽和重合体の濃度(分散液状態での濃度)は、好ましくは1〜50質量%、より好ましくは1〜40質量%とする。   On the other hand, in the (II) aqueous layer indirect hydrogenation method, the concentration of the unsaturated polymer in the aqueous layer (concentration in the dispersion state) is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 1 to 40% by mass. .

水層間接水素化法で用いる酸化剤としては、酸素、空気、過酸化水素などが挙げられる。これら酸化剤の使用量は、炭素−炭素二重結合に対するモル比(酸化剤:炭素−炭素二重結合)で、好ましくは0.1:1〜100:1、より好ましくは0.8:1〜5:1の範囲である。   Examples of the oxidizing agent used in the water layer indirect hydrogenation method include oxygen, air, and hydrogen peroxide. The amount of these oxidizing agents used is a molar ratio to the carbon-carbon double bond (oxidant: carbon-carbon double bond), preferably 0.1: 1 to 100: 1, more preferably 0.8: 1. It is in the range of -5: 1.

水層間接水素化法で用いる還元剤としては、ヒドラジン、ヒドラジン水和物、酢酸ヒドラジン、ヒドラジン硫酸塩、ヒドラジン塩酸塩などのヒドラジン類またはヒドラジンを遊離する化合物が用いられる。これらの還元剤の使用量は、炭素−炭素二重結合に対するモル比(還元剤:炭素−炭素二重結合)で、好ましくは0.1:1〜100:1、より好ましくは0.8:1〜5:1の範囲である。   As the reducing agent used in the aqueous layer indirect hydrogenation method, hydrazines such as hydrazine, hydrazine hydrate, hydrazine acetate, hydrazine sulfate, and hydrazine hydrochloride, or compounds that liberate hydrazine are used. The amount of these reducing agents used is a molar ratio to the carbon-carbon double bond (reducing agent: carbon-carbon double bond), preferably 0.1: 1 to 100: 1, more preferably 0.8: It is in the range of 1-5: 1.

水層間接水素化法で用いる活性剤としては、銅、鉄、コバルト、鉛、ニッケル、鉄、スズなどの金属のイオンが用いられる。これらの活性剤の使用量は、炭素−炭素二重結合に対するモル比(活性剤:炭素−炭素二重結合)で、好ましくは1:1000〜10:1、より好ましくは1:50〜1:2である。   As the activator used in the water layer indirect hydrogenation method, ions of metals such as copper, iron, cobalt, lead, nickel, iron, tin and the like are used. These activators are used in a molar ratio to the carbon-carbon double bond (activator: carbon-carbon double bond), preferably 1: 1000 to 10: 1, more preferably 1:50 to 1: 2.

水層間接水素化法における反応は、0℃から還流温度までの範囲内で加熱することにより行い、これにより水素化反応が行われる。この際における加熱範囲は、好ましくは0〜250℃、より好ましくは20〜100℃、特に好ましくは40〜80℃である。   The reaction in the aqueous layer indirect hydrogenation method is carried out by heating within the range from 0 ° C. to the reflux temperature, whereby the hydrogenation reaction is carried out. The heating range at this time is preferably 0 to 250 ° C, more preferably 20 to 100 ° C, and particularly preferably 40 to 80 ° C.

水層での直接水素化法、間接水素化法のいずれにおいても、水素化に続いて、塩析による凝固、濾別、乾燥を行うことが好ましい。塩析は、前記油層水素化法における不飽和重合体の分散液の塩析と同様に、水素添加後のバインダー中におけるカプリン酸塩の量を制御するために、上述したアルカリ土類金属塩または第13族金属塩を用いることが好ましく、アルカリ土類金属塩を用いることが特に好ましい。また、凝固に続く濾別および乾燥の工程はそれぞれ公知の方法により行うことができる。   In both the direct hydrogenation method and the indirect hydrogenation method in the aqueous layer, it is preferable to carry out solidification by salting out, filtration and drying after the hydrogenation. In order to control the amount of caprate in the binder after hydrogenation, the salting out is carried out in the same manner as the salting out of the dispersion of the unsaturated polymer in the oil layer hydrogenation method. It is preferable to use a Group 13 metal salt, and it is particularly preferable to use an alkaline earth metal salt. Further, the filtration and drying steps subsequent to coagulation can be performed by known methods.

また、本発明に用いるバインダーの製造方法は、水素添加を2段階以上に分けて実施する方法が特に好ましい。同一量の水素化触媒を用いても、水素添加を2段階以上に分けて実施することにより、水素添加効率を高めることができる。即ち、共役ジエン単量体単位を直鎖アルキレン構造単位へ転換する際に、バインダーのヨウ素価を、より低くすることが可能となる。   In addition, the method for producing the binder used in the present invention is particularly preferably a method in which hydrogenation is carried out in two or more stages. Even when the same amount of hydrogenation catalyst is used, the hydrogenation efficiency can be increased by carrying out the hydrogenation in two or more stages. That is, when the conjugated diene monomer unit is converted into a linear alkylene structural unit, the iodine value of the binder can be further reduced.

また、2段階以上に分けて水素添加を行なう場合、第1段階の水素添加率(水添率) (%)で、50%以上、より好ましくは70%以上の水素化を達成することが好ましい。即ち、下式で得られる数値を水素添加率(%)とするとき、この数値が50%以上となることが好ましく、70%以上となることがより好ましい。   In addition, when hydrogenation is performed in two or more stages, it is preferable to achieve hydrogenation of 50% or more, more preferably 70% or more at the hydrogenation rate (hydrogenation rate) (%) in the first stage. . That is, when the numerical value obtained by the following formula is the hydrogenation rate (%), this numerical value is preferably 50% or more, and more preferably 70% or more.

水素添加率(水添率)(%)
=100×(水素添加前の炭素−炭素二重結合量−水素添加後の炭素−炭素二重結合量)/(水素添加前の炭素−炭素二重結合量)
なお、炭素−炭素二重結合量は、NMRを用いて分析することができる。
Hydrogenation rate (hydrogenation rate) (%)
= 100 × (carbon-carbon double bond amount before hydrogenation-carbon-carbon double bond amount after hydrogenation) / (carbon-carbon double bond amount before hydrogenation)
In addition, the amount of carbon-carbon double bonds can be analyzed using NMR.

水素添加反応終了後、分散液中の水素添加触媒を除去する。その方法として、例えば、活性炭、イオン交換樹脂等の吸着剤を添加して攪拌下で水素添加触媒を吸着させ、次いで分散液をろ過又は遠心分離する方法を採ることができる。水素添加触媒を除去せずに分散液中に残存させることも可能である。   After completion of the hydrogenation reaction, the hydrogenation catalyst in the dispersion is removed. As the method, for example, an adsorbent such as activated carbon or ion exchange resin can be added to adsorb the hydrogenation catalyst with stirring, and then the dispersion can be filtered or centrifuged. It is also possible to leave the hydrogenation catalyst in the dispersion without removing it.

また、本発明に用いるバインダーは、親水性基を含んでなることが好ましい。バインダー中に親水性基を導入する方法は特に限定されず、上述したバインダーの製造工程において、バインダーを構成する重合体中に親水性基を導入する方法(親水性基を有する単量体を共重合させる方法)や、水素添加反応終了後、バインダーとエチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物とを混合する方法(バインダーを酸変性する方法)が挙げられる。この中でも、親水性基を有する単量体を共重合させる方法が、工程上簡便であり好ましい。バインダーが親水性基を含むことで、正極活物質の分散性に優れ、均一な正極を得ることができる。また、正極内の抵抗が低減され、その結果、優れたサイクル特性を示す二次電池を得ることができる。さらに、集電体との結着性が良好となり、充放電を繰り返しても正極構造を維持することができ、高温サイクル特性に優れる。   Moreover, it is preferable that the binder used for this invention contains a hydrophilic group. The method for introducing a hydrophilic group into the binder is not particularly limited. In the above-described binder production process, a method for introducing a hydrophilic group into the polymer constituting the binder (a monomer having a hydrophilic group is used together). And a method of mixing a binder with an ethylenically unsaturated carboxylic acid or an anhydride thereof (method of acid-modifying the binder) after completion of the hydrogenation reaction. Among these, a method of copolymerizing a monomer having a hydrophilic group is preferable because it is simple in the process. When the binder includes a hydrophilic group, the positive electrode active material is excellent in dispersibility and a uniform positive electrode can be obtained. Moreover, the resistance in a positive electrode is reduced, As a result, the secondary battery which shows the outstanding cycling characteristics can be obtained. Furthermore, the binding property with the current collector becomes good, the positive electrode structure can be maintained even after repeated charge and discharge, and the high temperature cycle characteristics are excellent.

以下において、水素添加反応終了後のバインダーにエチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物を混合して親水性基を含むバインダー(以下において、「酸変性されたバインダー」と記載することがある。)を製造する方法について詳述する。   In the following, a binder containing a hydrophilic group by mixing an ethylenically unsaturated carboxylic acid or anhydride thereof with the binder after completion of the hydrogenation reaction (hereinafter, sometimes referred to as “acid-modified binder”). The method for producing the will be described in detail.

酸変性されたバインダーを製造するために用いられるエチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物は、特に限定されないが、その炭素数が4〜10のエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物、特に無水マレイン酸が好適である。   The ethylenically unsaturated carboxylic acid or anhydride thereof used for producing the acid-modified binder is not particularly limited, but the ethylenically unsaturated dicarboxylic acid or anhydride thereof having 4 to 10 carbon atoms, particularly anhydrous Maleic acid is preferred.

エチレン性不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸等のエチレン性不飽和モノカルボン酸:
マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸等のエチレン性不飽和ジカルボン酸:
無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等のエチレン性不飽和ジカルボン酸無水物:
マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノプロピル、マレイン酸モノ−n−ブチル、マレイン酸モノイソブチル、マレイン酸モノ−n−ペンチル、マレイン酸モノ−n−ヘキシル、マレイン酸モノ−2−エチルヘキシル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、フマル酸モノプロピル、フマル酸モノ−n−ブチル、フマル酸モノイソブチル、フマル酸モノ−n−ペンチル、フマル酸モノ−n−ヘキシル、フマル酸モノ−2−エチルヘキシル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノプロピル、イタコン酸モノ−n−ブチル、イタコン酸モノイソブチル、イタコン酸モノ−n−ペンチル、イタコン酸モノ−n−ヘキシル、イタコン酸モノ−2−エチルヘキシル、シトラコン酸モノメチル、シトラコン酸モノエチル、シトラコン酸モノプロピル、シトラコン酸モノ−n−ブチル、シトラコン酸モノイソブチル、シトラコン酸モノ−n−ペンチル、シトラコン酸モノ−n−ヘキシル、シトラコン酸モノ−2−エチルヘキシル、メサコン酸モノメチル、メサコン酸モノエチル、メサコン酸モノプロピル、メサコン酸モノ−n−ブチル、メサコン酸モノイソブチル、メサコン酸モノ−n−ペンチル、メサコン酸モノ−n−ヘキシル、メサコン酸モノ−2−エチルヘキシル、グルタコン酸モノメチル、グルタコン酸モノエチル、グルタコン酸モノプロピル、グルタコン酸モノ−n−ブチル、グルタコン酸モノイソブチル、グルタコン酸モノイソブチル、グルタコン酸モノ−n−ペンチル、グルタコン酸モノ−n−ヘキシル、グルタコン酸モノ−2−エチルヘキシル、アリルマロン酸モノメチル、アリルマロン酸モノエチル、アリルマロン酸モノプロピル、アリルマロン酸モノ−n−ブチル、アリルマロン酸モノイソブチル、アリルマロン酸モノ−n−ペンチル、アリルマロン酸モノ−n−ヘキシル、アリルマロン酸モノ−2−エチルヘキシル、テラコン酸モノメチル、テラコン酸モノエチル、テラコン酸モノプロピル、テラコン酸モノ−n−ブチル、テラコン酸モノイソブチル、テラコン酸モノ−n−ペンチル、テラコン酸モノ−n−ヘキシル、テラコン酸モノ−2−エチルヘキシル等の不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステル等が挙げられる。
Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid include ethylenically unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid:
Ethylenically unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid:
Ethylenically unsaturated dicarboxylic acid anhydrides such as maleic anhydride, itaconic anhydride and citraconic anhydride:
Monomethyl maleate, monoethyl maleate, monopropyl maleate, mono-n-butyl maleate, monoisobutyl maleate, mono-n-pentyl maleate, mono-n-hexyl maleate, mono-2-ethylhexyl maleate, Monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, monopropyl fumarate, mono-n-butyl fumarate, monoisobutyl fumarate, mono-n-pentyl fumarate, mono-n-hexyl fumarate, mono-2-ethylhexyl fumarate, Monomethyl itaconate, monoethyl itaconate, monopropyl itaconate, mono-n-butyl itaconate, monoisobutyl itaconate, mono-n-pentyl itaconate, mono-n-hexyl itaconate, mono-2-ethylhexyl itaconate, Citraconate monomethyl, cyto Conethyl monoethyl, citraconic acid monopropyl, citraconic acid mono-n-butyl, citraconic acid monoisobutyl, citraconic acid mono-n-pentyl, citraconic acid mono-n-hexyl, citraconic acid mono-2-ethylhexyl, mesaconic acid monomethyl, Mesaconic acid monoethyl, mesaconic acid monopropyl, mesaconic acid mono-n-butyl, mesaconic acid monoisobutyl, mesaconic acid mono-n-pentyl, mesaconic acid mono-n-hexyl, mesaconic acid mono-2-ethylhexyl, glutaconic acid monomethyl, Monoethyl glutaconate, monopropyl glutaconate, mono-n-butyl glutaconate, monoisobutyl glutaconate, monoisobutyl glutaconate, mono-n-pentyl glutaconate, mono-n-hexyl glutaconate, mono-glutaconic acid mono- -Ethylhexyl, monomethyl allylmalonate, monoethyl allylmalonate, monopropyl allylmalonate, mono-n-butyl allylmalonate, monoisobutyl allylmalonate, mono-n-pentyl allylmalonate, mono-n-hexyl allylmalonate, mono-2 allylmalonate -Ethylhexyl, monomethyl teraconic acid, monoethyl teraconic acid, monopropyl teraconic acid, mono-n-butyl teraconic acid, monoisobutyl teraconic acid, mono-n-pentyl teraconic acid, mono-n-hexyl teraconic acid, mono-2 teraconic acid -Unsaturated dicarboxylic acid monoalkyl ester such as ethylhexyl.

酸変性されたバインダーは、例えば、本発明に用いるバインダーとエチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物とを、エン型付加反応させることによって得られる。   The acid-modified binder is obtained, for example, by subjecting the binder used in the present invention to an ethylenically unsaturated carboxylic acid or an anhydride thereof to an ene type addition reaction.

エン型付加反応は、通常、ラジカル発生剤を使用することなく、高温下で、本発明に用いるバインダーとエチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物とを混練することによって起こる。ラジカル発生剤を使用すると、ゲルの発生やバインダーのムーニー粘度の上昇を来たし、また、エチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物とバインダーとがラジカル型付加反応を起こすので、エン型付加反応させることができなくなる。   The ene-type addition reaction usually occurs by kneading the binder used in the present invention with an ethylenically unsaturated carboxylic acid or its anhydride at a high temperature without using a radical generator. The use of a radical generator increases the generation of gels and increases the Mooney viscosity of the binder, and also causes the radical type addition reaction between the ethylenically unsaturated carboxylic acid or its anhydride and the binder. Can not be.

エチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物の使用量は特に限定されないが、通常、バインダー100質量部に対して、エチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物0.05〜10質量部、好ましくは、0.2〜6質量部である。   The amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid or anhydride thereof is not particularly limited, but is usually 0.05 to 10 parts by mass of the ethylenically unsaturated carboxylic acid or anhydride thereof, preferably 100 parts by mass of the binder, 0.2 to 6 parts by mass.

エン型付加反応においては、例えばロール型混練機のような開放型混練機を用いた場合には、融解した無水マレイン酸等のようなエチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物が飛散し、十分な付加反応を行うことが出来ないことがある。また、単軸押出機、同方向二軸押出機、異方向回転二軸押出機等のような連続式混練機を用いた場合は、押出機出口に滞留するバインダーがゲル化することによりダイヘッドの詰まりが発生する等、効率よく付加反応を行うことが出来ない。また、バインダー中に多量に未反応のエチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物が残存する。   In an ene type addition reaction, for example, when an open type kneader such as a roll type kneader is used, molten ethylenically unsaturated carboxylic acid such as maleic anhydride or its anhydride is scattered, In some cases, it is impossible to carry out an additional reaction. In addition, when a continuous kneader such as a single-screw extruder, a same-direction twin-screw extruder, a different-direction rotary twin-screw extruder, etc. is used, the binder remaining at the outlet of the extruder is gelled, so that the die head The addition reaction cannot be performed efficiently because clogging occurs. Further, a large amount of unreacted ethylenically unsaturated carboxylic acid or its anhydride remains in the binder.

エン型付加反応では、加熱密閉混練機を用いることが好ましい。加熱密閉混練機としては、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダー等のようなバッチ式加熱密閉混練機の中から任意に選ぶことができ、中でも、加圧ニーダーが好ましい。   In the ene type addition reaction, it is preferable to use a heated closed kneader. The heat-sealed kneader can be arbitrarily selected from batch-type heat-sealed kneaders such as a pressure kneader, Banbury mixer, Brabender, etc. Among them, a pressure kneader is preferable.

上記の製造方法においては、まず、エチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物を、本発明に用いるバインダーにエン型付加反応により付加させる前に、実質的にエン型付加反応が起こらない温度において、具体的には、60〜170℃、好ましくは100〜150℃において、エチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物とバインダーとを予混練し、エチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物をバインダー中に均一に分散させる。この予混練の温度が過度に低いと、バインダーが混練機内でスリップして、エチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物とバインダーとの混合が十分に行えない場合がある。また、予混練の温度が過度に高いと、混練機中に投入するエチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物が大量に飛散することがあり、エン型付加反応率が低下する場合がある。   In the above production method, first, before adding the ethylenically unsaturated carboxylic acid or its anhydride to the binder used in the present invention by the ene type addition reaction, at a temperature at which the ene type addition reaction does not substantially occur, Specifically, at 60 to 170 ° C., preferably at 100 to 150 ° C., the ethylenically unsaturated carboxylic acid or its anhydride and the binder are pre-kneaded, and the ethylenically unsaturated carboxylic acid or its anhydride is put into the binder. Disperse uniformly. If the pre-kneading temperature is excessively low, the binder may slip in the kneader, and the ethylenically unsaturated carboxylic acid or its anhydride and the binder may not be sufficiently mixed. On the other hand, if the pre-kneading temperature is excessively high, the ethylenically unsaturated carboxylic acid or anhydride thereof thrown into the kneader may be scattered in a large amount, and the ene type addition reaction rate may be lowered.

次に、エン型付加反応を行うべく、混練中のバインダーとエチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物との混合物の温度を通常200〜280℃、好ましくは220〜260℃に保つ。前記温度を保つ方法は、特に限定されないが、通常は、混練機のジャケットに温水やスチームを流す方法、または、せん断発熱を利用することにより達せられる。   Next, in order to carry out an ene type addition reaction, the temperature of the mixture of the binder being kneaded and the ethylenically unsaturated carboxylic acid or anhydride thereof is usually kept at 200 to 280 ° C, preferably 220 to 260 ° C. The method for maintaining the temperature is not particularly limited, but is usually achieved by flowing warm water or steam through the jacket of the kneader, or using shear heat generation.

加熱密閉混練機のジャケットに温水やスチームを流す場合は、ジャケット温度を、通常、70〜250℃、好ましくは130〜200℃に維持する。また、せん断発熱を利用する場合は、混練機により、せん断速度30〜1000S−1、好ましくは300〜700S−1で混練を続けることが好ましい。特に、せん断発熱を利用する場合は、上記混合物の温度の制御を容易に行うことが出来るので好ましい。加熱密閉混練機中の混練時間は、特に限定されないが、通常、120秒〜120分、好ましくは180秒〜60分である。 When flowing warm water or steam through the jacket of the heat-sealed kneader, the jacket temperature is usually maintained at 70 to 250 ° C, preferably 130 to 200 ° C. Moreover, when utilizing shear heat_generation | fever, it is preferable to continue kneading | mixing with a kneading machine with the shear rate of 30-1000S < -1 >, Preferably it is 300-700S- 1 . In particular, the use of shear heat generation is preferable because the temperature of the mixture can be easily controlled. The kneading time in the heat-sealed kneader is not particularly limited, but is usually 120 seconds to 120 minutes, preferably 180 seconds to 60 minutes.

混練中の上記混合物の温度が過度に低いと、エン型付加反応が十分に進行しない場合がある。また、過度に高い場合は、ゲル化や焼け物の発生等が起こり、その結果、製品にゲルが混入することがある。また、せん断速度が過度に大きいと、せん断発熱による上記混合物の温度の制御が難しく、混合物の温度が高くなりすぎて、ゲルや焼け物の発生等が起こるため、工業的な製造方法として好ましくない。また、せん断速度が過度に小さいと、上記混合物の温度が低くなりすぎるため、充分なエン型付加反応が期待できない。   If the temperature of the mixture during kneading is excessively low, the ene type addition reaction may not proceed sufficiently. Moreover, when too high, generation | occurrence | production of gelation or a burnt thing etc. will occur, and as a result, gel may mix in a product. In addition, if the shear rate is excessively high, it is difficult to control the temperature of the mixture by shearing heat generation, the temperature of the mixture becomes too high, and generation of gels and burned products occurs, which is not preferable as an industrial production method. . On the other hand, if the shear rate is excessively low, the temperature of the mixture becomes too low, so that a sufficient ene-type addition reaction cannot be expected.

エン型付加反応においては、混練するに際して、老化防止剤を添加することにより、バインダーのゲル化及びムーニー粘度の上昇を防止することが出来る。老化防止剤の種類は、特に限定されないが、アミン系、アミンケトン系、フェノール系、ベンゾイミダゾール系、その他バインダー用の老化防止剤を使用することが出来る。   In the ene-type addition reaction, the addition of an anti-aging agent during kneading can prevent the gelation of the binder and the increase in Mooney viscosity. Although the kind of anti-aging agent is not particularly limited, amine type, amine ketone type, phenol type, benzimidazole type and other anti-aging agents for binders can be used.

アミン系老化防止剤の例としては、フェニル−1−ナフチルアミン、アルキル化ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、4,4−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、p−(p−トルエンスルフォニルアミド)ジフェニルアミン、N,N−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミン、N,N−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N−(1,3−ジメチルブチル)−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル)−p−フェニレンジアミン等が挙げられる。   Examples of amine-based antioxidants include phenyl-1-naphthylamine, alkylated diphenylamine, octylated diphenylamine, 4,4-bis (α, α-dimethylbenzyl) diphenylamine, p- (p-toluenesulfonylamide) diphenylamine, N, N-di-2-naphthyl-p-phenylenediamine, N, N-diphenyl-p-phenylenediamine, N-phenyl-N-isopropyl-p-phenylenediamine, N-phenyl-N- (1,3- And dimethylbutyl) -p-phenylenediamine and N-phenyl-N- (3-methacryloyloxy-2-hydroxypropyl) -p-phenylenediamine.

アミンケトン系老化防止剤の例としては、2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン、6−エトキシ−1,2−ジヒドロ−2,2,4−トリメチルキノリン等が挙げられる。   Examples of amine ketone antioxidants include 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, 6-ethoxy-1,2-dihydro-2,2,4-trimethylquinoline, and the like.

フェノール系老化防止剤の例としては、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール、2,2−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,5−ジ−tert−ブチルハイドロキノン、2,5−ジ−tert−アミルハイドロキノン等が挙げられる。   Examples of phenolic antioxidants include 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 2,6-di-tert-butyl-4-ethylphenol, 2,2-methylenebis (4-ethyl- 6-tert-butylphenol), 2,2-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4-butylidenebis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4-thiobis (3-methyl) -6-tert-butylphenol), 2,5-di-tert-butylhydroquinone, 2,5-di-tert-amylhydroquinone, and the like.

ベンゾイミダゾール系老化防止剤の例としては、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトメチルベンゾイミダゾール、2−メルカプトメチルベンゾイミダゾールの金属塩等が挙げられる。   Examples of the benzimidazole anti-aging agent include 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptomethylbenzimidazole, metal salt of 2-mercaptomethylbenzimidazole, and the like.

これら老化防止剤の使用量は、バインダー100質量部に対して、通常、0.01〜5質量部、好ましくは0.1〜2質量部である。   The usage-amount of these anti-aging agents is 0.01-5 mass parts normally with respect to 100 mass parts of binders, Preferably it is 0.1-2 mass parts.

上述した製造方法によれば、通常、エン型付加反応に使用するエチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物の仕込量の80%以上をバインダーに付加させることができ、また、バインダー中に残存する未反応のエチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物を仕込量の5%以下にすることができる。従って、この方法は、工業的に安定に生産する上で極めて有用である。   According to the production method described above, 80% or more of the charged amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid or anhydride used for the ene type addition reaction can be added to the binder, and it remains in the binder. Unreacted ethylenically unsaturated carboxylic acid or anhydride thereof can be reduced to 5% or less of the charged amount. Therefore, this method is extremely useful for industrially stable production.

本発明に用いるバインダーは、バインダーの製造工程において、バインダー分散液に含まれる粒子状の金属を除去する粒子状金属除去工程を経て得られたものであることが好ましい。バインダーに含まれる粒子状金属成分の含有量が10ppm以下であることにより、後述する正極スラリー中のポリマー間の経時での金属イオン架橋を防止し、粘度上昇を防ぐことができる。さらに二次電池の内部短絡や充電時の溶解・析出による自己放電増大の懸念が少なく、電池のサイクル特性や安全性が向上する。   The binder used in the present invention is preferably obtained through a particulate metal removal step of removing particulate metal contained in the binder dispersion in the binder production step. When the content of the particulate metal component contained in the binder is 10 ppm or less, it is possible to prevent metal ion crosslinking over time between the polymers in the positive electrode slurry, which will be described later, and to prevent an increase in viscosity. Furthermore, there is little concern about self-discharge increase due to internal short circuit of the secondary battery or dissolution / precipitation during charging, and the cycle characteristics and safety of the battery are improved.

前記粒子状金属除去工程におけるバインダー分散液から粒子状の金属成分を除去する方法は特に限定されず、例えば、濾過フィルターによる濾過により除去する方法、振動ふるいによる除去する方法、遠心分離により除去する方法、磁力により除去する方法等が挙げられる。中でも、除去対象が金属成分であるため磁力により除去する方法が好ましい。磁力により除去する方法としては、金属成分が除去できる方法であれば特に限定はされないが、生産性および除去効率を考慮すると、好ましくはバインダーの製造ライン中に磁気フィルターを配置することで行われる。   The method for removing the particulate metal component from the binder dispersion in the particulate metal removal step is not particularly limited. For example, the removal method by filtration using a filtration filter, the removal method by a vibrating screen, the removal method by centrifugation. And a method of removing by magnetic force. Especially, since the removal object is a metal component, the method of removing by magnetic force is preferable. The method for removing by magnetic force is not particularly limited as long as it is a method capable of removing a metal component, but in consideration of productivity and removal efficiency, it is preferably performed by arranging a magnetic filter in the production line of the binder.

本発明に用いるバインダーの製造工程において、上記の重合法に用いられる分散剤は、通常の合成で使用されるものでよく、具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルフェニルエーテルスルホン酸ナトリウムなどのベンゼンスルホン酸塩;ラウリル硫酸ナトリウム、テトラドデシル硫酸ナトリウムなどのアルキル硫酸塩;ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ジヘキシルスルホコハク酸ナトリウムなどのスルホコハク酸塩;ラウリン酸ナトリウムなどの脂肪酸塩;ポリオキシエチレンラウリルエーテルサルフェートナトリウム塩、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルサルフェートナトリウム塩などのエトキシサルフェート塩;アルカンスルホン酸塩;アルキルエーテルリン酸エステルナトリウム塩;ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンラウリルエステル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体などの非イオン性乳化剤;ゼラチン、無水マレイン酸−スチレン共重合体、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ナトリウム、重合度700以上かつケン化度75%以上のポリビニルアルコールなどの水溶性高分子などが例示され、これらは単独でも2種類以上を併用して用いても良い。これらの中でも好ましくは、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルフェニルエーテルスルホン酸ナトリウムなどのベンゼンスルホン酸塩;ラウリル硫酸ナトリウム、テトラドデシル硫酸ナトリウムなどのアルキル硫酸塩であり、更に好ましくは、耐酸化性に優れるという点から、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルフェニルエーテルスルホン酸ナトリウムなどのベンゼンスルホン酸塩である。分散剤の添加量は任意に設定でき、単量体総量100質量部に対して通常0.01〜10質量部程度である。   In the production process of the binder used in the present invention, the dispersant used in the above polymerization method may be one used in ordinary synthesis, and specific examples include sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium dodecylphenylethersulfonate, and the like. Benzene sulfonates; alkyl sulfates such as sodium lauryl sulfate and sodium tetradodecyl sulfate; sulfosuccinates such as sodium dioctyl sulfosuccinate and sodium dihexyl sulfosuccinate; fatty acid salts such as sodium laurate; polyoxyethylene lauryl ether sulfate sodium Salts, ethoxy sulfate salts such as polyoxyethylene nonyl phenyl ether sulfate sodium salt; alkane sulfonate salts; alkyl ether phosphate sodium salts; Nonionic emulsifiers such as xylethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene sorbitan lauryl ester, polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymer; gelatin, maleic anhydride-styrene copolymer, polyvinyl pyrrolidone, sodium polyacrylate, Examples thereof include water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol having a polymerization degree of 700 or more and a saponification degree of 75% or more, and these may be used alone or in combination of two or more. Among these, benzenesulfonates such as sodium dodecylbenzenesulfonate and sodium dodecylphenylethersulfonate; alkyl sulfates such as sodium lauryl sulfate and sodium tetradodecylsulfate are preferable, and oxidation resistance is more preferable. From this point, it is a benzenesulfonate such as sodium dodecylbenzenesulfonate and sodium dodecylphenylethersulfonate. The addition amount of a dispersing agent can be set arbitrarily, and is about 0.01-10 mass parts normally with respect to 100 mass parts of monomer total amounts.

本発明に用いるバインダーが分散媒に分散している時のpHは、5〜13が好ましく、更には5〜12、最も好ましくは10〜12である。バインダーのpHが上記範囲にあることにより、バインダーの保存安定性が向上し、さらには、機械的安定性が向上する。   The pH when the binder used in the present invention is dispersed in the dispersion medium is preferably 5 to 13, more preferably 5 to 12, and most preferably 10 to 12. When the pH of the binder is in the above range, the storage stability of the binder is improved, and further, the mechanical stability is improved.

バインダーのpHを調整するpH調整剤は、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウムなどのアルカリ土類金属酸化物、水酸化アルミニウムなどの長周期律表でIIIA属に属する金属の水酸化物などの水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩、炭酸マグネシウムなどのアルカリ土類金属炭酸塩などの炭酸塩;などが例示され、有機アミンとしては、エチルアミン、ジエチルアミン、プロピルアミンなどのアルキルアミン類;モノメタノールアミン、モノエタノールアミン、モノプロパノールアミンなどのアルコールアミン類;アンモニア水などのアンモニア類;などが挙げられる。これらの中でも、結着性や操作性の観点からアルカリ金属水酸化物が好ましく、特に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムが好ましい。   PH adjusting agents for adjusting the pH of the binder include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, alkaline earth metal oxides such as calcium hydroxide, magnesium hydroxide and barium hydroxide, Hydroxides such as hydroxides of metals belonging to Group IIIA in a long periodic table such as aluminum hydroxide; carbonates such as alkali metal carbonates such as sodium carbonate and potassium carbonate, alkaline earth metal carbonates such as magnesium carbonate Examples of organic amines include alkylamines such as ethylamine, diethylamine and propylamine; alcohol amines such as monomethanolamine, monoethanolamine and monopropanolamine; ammonia such as ammonia water; Can be mentioned. Among these, alkali metal hydroxides are preferable from the viewpoints of binding properties and operability, and sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide are particularly preferable.

二次電池用正極中のバインダーの含有割合は、好ましくは0.5〜15質量%、より好ましくは5〜15質量%、特に好ましくは8〜15質量%である。正極中のバインダーの含有割合が上記範囲にあることで、本発明の二次電池用正極から後述する正極活物質層の一部が脱落(粉落ち)することを防止し、正極の柔軟性を向上させることができるため、該正極を用いた二次電池のサイクル特性を向上させることができる。   The content ratio of the binder in the positive electrode for a secondary battery is preferably 0.5 to 15% by mass, more preferably 5 to 15% by mass, and particularly preferably 8 to 15% by mass. When the content ratio of the binder in the positive electrode is in the above range, a part of the positive electrode active material layer described later is prevented from falling off (pouring off) from the positive electrode for the secondary battery of the present invention, and the flexibility of the positive electrode is improved. Since it can improve, the cycling characteristics of the secondary battery using this positive electrode can be improved.

また、バインダーには、上記ニトリル基を有する重合単位及び直鎖アルキレン構造単位をそれぞれ有する重合体のほかに、さらにその他の結着剤成分が含まれていてもよい。その他の結着剤成分としては、様々な樹脂成分を併用することができる。例えば、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリアクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、ポリメタクリレートなどを用いることができる。また、上記樹脂成分を50%以上含む共重合体も用いることができ、例えばアクリル酸−スチレン共重合体、アクリル酸−アクリレート共重合体等のポリアクリル酸誘導体;アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−アクリレート共重合体等のポリアクリロニトリル誘導体も用いることができる。これらの中でも、PVDFまたはポリアクリロニトリル誘導体を用いることが、正極の強度及び耐電解液性に優れることから好ましい。   The binder may further contain other binder components in addition to the polymer having the nitrile group and the polymer each having a linear alkylene structural unit. As other binder components, various resin components can be used in combination. For example, polyethylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polyacrylic acid, polyacrylonitrile, polyacrylate, polymethacrylate, or the like may be used. it can. A copolymer containing 50% or more of the above resin component can also be used. For example, polyacrylic acid derivatives such as acrylic acid-styrene copolymer and acrylic acid-acrylate copolymer; acrylonitrile-styrene copolymer, acrylonitrile A polyacrylonitrile derivative such as an acrylate copolymer can also be used. Among these, it is preferable to use PVDF or a polyacrylonitrile derivative because the strength of the positive electrode and the resistance to electrolytic solution are excellent.

更に、下に例示する軟質重合体も、その他の結着剤として使用することができる。
ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、ブチルアクリレート・スチレン共重合体、ブチルアクリレート・アクリロニトリル共重合体、ブチルアクリレート・アクリロニトリル・グリシジルメタクリレート共重合体などの、アクリル酸またはメタクリル酸誘導体の単独重合体またはそれと共重合可能な単量体との共重合体である、アクリル系軟質重合体;
ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、ジヒドロキシポリシロキサンなどのケイ素含有軟質重合体;
液状ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、エチレン・α−オレフィン共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体(EPDM)、エチレン・プロピレン・スチレン共重合体などのオレフィン系軟質重合体;
ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリステアリン酸ビニル、酢酸ビニル・スチレン共重合体などビニル系軟質重合体;
ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エピクロルヒドリンゴムなどのエポキシ系軟質重合体;
フッ化ビニリデン系ゴム、四フッ化エチレン−プロピレンゴムなどのフッ素含有軟質重合体;
天然ゴム、ポリペプチド、蛋白質、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどのその他の軟質重合体;などが挙げられる。
これらの軟質重合体は、架橋構造を有したものであってもよく、また、変性により官能基を導入したものであってもよい。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、ポリアクリロニトリル誘導体が正極活物質の分散性を向上させるために好ましい。
Furthermore, the soft polymers exemplified below can also be used as other binders.
Acrylic acid such as polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polyhydroxyethyl methacrylate, polyacrylamide, polyacrylonitrile, butyl acrylate / styrene copolymer, butyl acrylate / acrylonitrile copolymer, butyl acrylate / acrylonitrile / glycidyl methacrylate copolymer Or an acrylic soft polymer which is a homopolymer of a methacrylic acid derivative or a copolymer with a monomer copolymerizable therewith;
Silicon-containing soft polymers such as dimethylpolysiloxane, diphenylpolysiloxane, dihydroxypolysiloxane;
Liquid polyethylene, polypropylene, poly-1-butene, ethylene / α-olefin copolymer, propylene / α-olefin copolymer, ethylene / propylene / diene copolymer (EPDM), ethylene / propylene / styrene copolymer, etc. Olefinic soft polymers of
Vinyl-based soft polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyvinyl stearate, vinyl acetate / styrene copolymer;
Epoxy-based soft polymers such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, epichlorohydrin rubber;
Fluorine-containing soft polymers such as vinylidene fluoride rubber and tetrafluoroethylene-propylene rubber;
And other soft polymers such as natural rubber, polypeptide, protein, polyester-based thermoplastic elastomer, vinyl chloride-based thermoplastic elastomer, and polyamide-based thermoplastic elastomer.
These soft polymers may have a cross-linked structure or may have a functional group introduced by modification. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a polyacrylonitrile derivative is preferable in order to improve the dispersibility of the positive electrode active material.

その他の結着剤の含有割合は、全結着剤量(バインダー量とその他の結着剤量との合計)を100質量%として、好ましくは5〜80質量%、より好ましくは10〜70質量%、特に好ましくは20〜60質量%である。その他の結着剤の含有割合が上記範囲に入ることにより電池内部の抵抗が上がることがなく高いサイクル特性を示すことが出来る。   The content of other binders is preferably 5 to 80% by mass, more preferably 10 to 70% by mass, based on 100% by mass of the total amount of binder (total amount of binder and other binders). %, Particularly preferably 20 to 60% by mass. When the content ratio of the other binder is within the above range, the internal resistance of the battery is not increased and high cycle characteristics can be exhibited.

正極活物質層中の全結着剤(バインダーとその他の結着剤)の含有量は、正極活物質100質量部に対して、好ましくは0.1〜10質量部、より好ましくは0.5〜5質量部である。本発明の二次電池用正極における正極活物質層中の全結着剤の含有量が前記範囲にあることで、正極活物質同士や正極活物質と集電体との結着性に優れ、更に正極の柔軟性を維持しながらも、Liの移動を阻害せず抵抗が増大することがない。   The content of the total binder (binder and other binders) in the positive electrode active material layer is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 100 parts by mass of the positive electrode active material. -5 parts by mass. The content of the total binder in the positive electrode active material layer in the positive electrode for secondary battery of the present invention is in the above range, so that the positive electrode active materials and the positive electrode active material and the current collector are excellent in binding properties, Furthermore, while maintaining the flexibility of the positive electrode, the resistance does not increase without inhibiting the movement of Li.

(他の成分)
正極活物質層には、上記成分(正極活物質及びバインダー)のほかに、さらに導電性付与材、補強材、分散剤、レベリング剤、酸化防止剤、増粘剤、電解液分解抑制等の機能を有する電解液添加剤、その他の結着剤等の、他の成分が含まれていてもよく、後述の正極スラリー中に含まれていてもよい。これらは電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られない。
(Other ingredients)
In addition to the above components (positive electrode active material and binder), the positive electrode active material layer has functions such as conductivity-imparting materials, reinforcing materials, dispersants, leveling agents, antioxidants, thickeners, and electrolyte decomposition inhibition. Other components such as an electrolytic solution additive having other properties and other binders may be contained, and may be contained in a positive electrode slurry described later. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.

導電性付与材としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラック、グラファイト、気相成長カーボン繊維、カーボンナノチューブ等の導電性カーボンを使用することができる。黒鉛などの炭素粉末、各種金属のファイバーや箔などが挙げられる。導電性付与材を用いることにより、正極活物質同士の電気的接触を向上させることができ、特にリチウムイオン二次電池に用いる場合に放電負荷特性を改善することができる。   As the conductivity-imparting material, conductive carbon such as acetylene black, ketjen black, carbon black, graphite, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotube can be used. Examples thereof include carbon powders such as graphite, and fibers and foils of various metals. By using the conductivity imparting material, the electrical contact between the positive electrode active materials can be improved, and the discharge load characteristic can be improved particularly when used for a lithium ion secondary battery.

補強材としては、各種の無機および有機の球状、板状、棒状または繊維状のフィラーが使用できる。補強材を用いることにより強靭で柔軟な正極を得ることができ、優れた長期サイクル特性を示すことができる。導電性付与材や補強材の使用量は、正極活物質100質量部に対して通常0.01〜20質量部、好ましくは1〜10質量部である。前記範囲に含まれることにより、高い容量と高い負荷特性を示すことができる。   As the reinforcing material, various inorganic and organic spherical, plate-like, rod-like or fibrous fillers can be used. By using a reinforcing material, a tough and flexible positive electrode can be obtained, and excellent long-term cycle characteristics can be exhibited. The usage-amount of an electroconductivity imparting material or a reinforcing material is 0.01-20 mass parts normally with respect to 100 mass parts of positive electrode active materials, Preferably it is 1-10 mass parts. By being included in the said range, a high capacity | capacitance and a high load characteristic can be shown.

分散剤としては、アニオン性化合物、カチオン性化合物、非イオン性化合物、高分子化合物が例示される。分散剤は用いる正極活物質や導電性付与材に応じて選択される。正極活物質層中の分散剤の含有割合は、好ましくは0.01〜10質量%である。分散剤の量が上記範囲であることにより、後述する正極スラリーの安定性に優れ、平滑な電極を得ることができ、高い電池容量を示すことができる。   Examples of the dispersant include an anionic compound, a cationic compound, a nonionic compound, and a polymer compound. A dispersing agent is selected according to the positive electrode active material and electroconductivity imparting material to be used. The content ratio of the dispersant in the positive electrode active material layer is preferably 0.01 to 10% by mass. When the amount of the dispersant is within the above range, a positive electrode slurry described later is excellent in stability, a smooth electrode can be obtained, and a high battery capacity can be exhibited.

レベリング剤としては、アルキル系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、金属系界面活性剤などの界面活性剤が挙げられる。前記界面活性剤を混合することにより、塗工時に発生するはじきを防止したり、正極の平滑性を向上させることができる。正極活物質層中のレベリング剤の含有割合は、好ましくは0.01〜10質量%である。レベリング剤が上記範囲であることにより正極作製時の生産性、平滑性及び電池特性に優れる。   Examples of the leveling agent include surfactants such as alkyl surfactants, silicone surfactants, fluorine surfactants, and metal surfactants. By mixing the surfactant, it is possible to prevent the repelling that occurs during coating or to improve the smoothness of the positive electrode. The content ratio of the leveling agent in the positive electrode active material layer is preferably 0.01 to 10% by mass. When the leveling agent is in the above range, the productivity, smoothness, and battery characteristics during the production of the positive electrode are excellent.

酸化防止剤としては、フェノール化合物、ハイドロキノン化合物、有機リン化合物、硫黄化合物、フェニレンジアミン化合物、ポリマー型フェノール化合物等が挙げられる。ポリマー型フェノール化合物は、分子内にフェノール構造を有する重合体であり、重量平均分子量が200〜1000、好ましくは600〜700のポリマー型フェノール化合物が好ましく用いられる。正極活物質層中の酸化防止剤の含有割合は、好ましくは0.01〜10質量%、更に好ましくは0.05〜5質量%である。酸化防止剤が上記範囲であることにより後述する正極スラリーの安定性、電池容量及びサイクル特性に優れる。   Examples of the antioxidant include a phenol compound, a hydroquinone compound, an organic phosphorus compound, a sulfur compound, a phenylenediamine compound, and a polymer type phenol compound. The polymer type phenol compound is a polymer having a phenol structure in the molecule, and a polymer type phenol compound having a weight average molecular weight of 200 to 1000, preferably 600 to 700 is preferably used. The content ratio of the antioxidant in the positive electrode active material layer is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 5% by mass. When the antioxidant is in the above range, the stability of the positive electrode slurry, the battery capacity, and the cycle characteristics described later are excellent.

増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース系ポリマーおよびこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩;(変性)ポリ(メタ)アクリル酸およびこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩;(変性)ポリビニルアルコール、アクリル酸又はアクリル酸塩とビニルアルコールの共重合体、無水マレイン酸又はマレイン酸もしくはフマル酸とビニルアルコールの共重合体などのポリビニルアルコール類;ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、変性ポリアクリル酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプンなどが挙げられる。増粘剤の使用量がこの範囲であると、塗工性や、正極活物質層と集電体との密着性が良好である。本発明において、「(変性)ポリ」は「未変性ポリ」又は「変性ポリ」を意味し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」又は「メタアクリル」を意味する。正極活物質層中の増粘剤の含有割合は、好ましくは0.01〜10質量%である。増粘剤が上記範囲であることにより、後述する正極スラリー中の正極活物質等の分散性に優れ、平滑な正極を得ることができ、優れた負荷特性及びサイクル特性を示す。   Examples of thickeners include cellulosic polymers such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, and ammonium salts and alkali metal salts thereof; (modified) poly (meth) acrylic acid and ammonium salts and alkali metal salts thereof; ) Polyvinyl alcohols such as polyvinyl alcohol, copolymers of acrylic acid or acrylate and vinyl alcohol, maleic anhydride or copolymers of maleic acid or fumaric acid and vinyl alcohol; polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, modified Examples include polyacrylic acid, oxidized starch, phosphate starch, casein, and various modified starches. When the amount of the thickener used is within this range, the coating property and the adhesion between the positive electrode active material layer and the current collector are good. In the present invention, “(modified) poly” means “unmodified poly” or “modified poly”, and “(meth) acryl” means “acryl” or “methacryl”. The content ratio of the thickener in the positive electrode active material layer is preferably 0.01 to 10% by mass. When the thickener is in the above range, it is possible to obtain a smooth positive electrode having excellent dispersibility of a positive electrode active material in a positive electrode slurry described later, and exhibit excellent load characteristics and cycle characteristics.

電解液添加剤は、後述する電解液中に使用されるビニレンカーボネートなどを用いることができる。正極活物質層中の電解液添加剤の含有割合は、好ましくは0.01〜10質量%である。電解液添加剤が上記範囲であることによりサイクル特性及び高温特性に優れる。その他には、フュームドシリカやフュームドアルミナなどのナノ微粒子が挙げられる。前記ナノ微粒子を混合することにより正極スラリーのチキソ性をコントロールすることができ、さらにそれにより得られる正極のレベリング性を向上させることができる。正極活物質層中のナノ微粒子及の含有割合は、好ましくは0.01〜10質量%である。ナノ微粒子が上記範囲であることによりスラリー安定性、生産性に優れ、高い電池特性を示す。   As the electrolytic solution additive, vinylene carbonate used in the electrolytic solution described later can be used. The content ratio of the electrolyte solution additive in the positive electrode active material layer is preferably 0.01 to 10% by mass. When the electrolytic solution additive is in the above range, the cycle characteristics and the high temperature characteristics are excellent. Other examples include nanoparticles such as fumed silica and fumed alumina. By mixing the nanoparticles, the thixotropy of the positive electrode slurry can be controlled, and the leveling property of the positive electrode obtained thereby can be improved. The content ratio of nanoparticles and the like in the positive electrode active material layer is preferably 0.01 to 10% by mass. When the nanoparticles are in the above range, the slurry stability and productivity are excellent, and high battery characteristics are exhibited.

(集電体)
本発明に用いられる集電体は、電気導電性を有し、かつ、電気化学的に耐久性のある材料であれば特に制限されないが、耐熱性を有するとの観点から、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などの金属材料が好ましい。中でも、リチウムイオン二次電池の正極用としてはアルミニウムが特に好ましい。集電体の形状は特に制限されないが、厚さ0.001〜0.5mm程度のシート状のものが好ましい。集電体は、正極活物質層の接着強度を高めるため、予め粗面化処理して使用するのが好ましい。粗面化方法としては、機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法などが挙げられる。機械的研磨法においては、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシ等が使用される。また、正極活物質層の接着強度や導電性を高めるために、集電体表面に中間層を形成してもよい。
(Current collector)
The current collector used in the present invention is not particularly limited as long as it has electrical conductivity and is electrochemically durable, but from the viewpoint of heat resistance, for example, iron, copper, etc. Metal materials such as aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, and platinum are preferable. Among these, aluminum is particularly preferable for the positive electrode of the lithium ion secondary battery. The shape of the current collector is not particularly limited, but a sheet shape having a thickness of about 0.001 to 0.5 mm is preferable. In order to increase the adhesive strength of the positive electrode active material layer, the current collector is preferably used after roughening in advance. Examples of the roughening method include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method. In the mechanical polishing method, an abrasive cloth paper with a fixed abrasive particle, a grindstone, an emery buff, a wire brush provided with a steel wire or the like is used. Further, an intermediate layer may be formed on the current collector surface in order to increase the adhesive strength and conductivity of the positive electrode active material layer.

(二次電池用正極の製造方法)
本発明の二次電池用正極を製造する方法としては、前記集電体の少なくとも片面、好ましくは両面に正極活物質層を層状に結着させる方法であればよい。例えば、後述する二次電池用正極スラリーを集電体に塗布、乾燥し、次いで、120℃以上で1時間以上加熱処理して正極を形成する。正極スラリーを集電体へ塗布する方法は特に制限されない。例えば、ドクターブレード法、ジップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などの方法が挙げられる。乾燥方法としては例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。
(Method for producing positive electrode for secondary battery)
As a method for producing the positive electrode for a secondary battery of the present invention, any method may be used as long as the positive electrode active material layer is bound in layers on at least one surface, preferably both surfaces of the current collector. For example, a positive electrode slurry for a secondary battery, which will be described later, is applied to a current collector and dried, and then heated at 120 ° C. or higher for 1 hour or longer to form a positive electrode. The method for applying the positive electrode slurry to the current collector is not particularly limited. Examples thereof include a doctor blade method, a zip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, and a brush coating method. Examples of the drying method include drying by warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, and drying by irradiation with (far) infrared rays or electron beams.

次いで、金型プレスやロールプレスなどを用い、加圧処理により正極活物質層の空隙率を低くすることが好ましい。空隙率の好ましい範囲は5〜15%、より好ましくは7〜13%である。空隙率が高すぎると充電効率や放電効率が悪化する。空隙率が低すぎる場合は、高い体積容量が得難かったり、正極活物質層が剥がれ易く不良を発生し易いといった問題を生じる。さらに、硬化性のバインダーを用いる場合は、硬化させることが好ましい。   Next, it is preferable to lower the porosity of the positive electrode active material layer by pressure treatment using a mold press or a roll press. The preferable range of the porosity is 5 to 15%, more preferably 7 to 13%. If the porosity is too high, charging efficiency and discharging efficiency are deteriorated. When the porosity is too low, there are problems that it is difficult to obtain a high volume capacity, or that the positive electrode active material layer is easily peeled off and a defect is likely to occur. Further, when a curable binder is used, it is preferably cured.

本発明の二次電池用正極の厚みは、通常5〜300μmであり、好ましくは10〜250μmである。正極の厚みが上記範囲にあることにより、負荷特性及びエネルギー密度共に高い特性を示す。   The thickness of the positive electrode for secondary batteries of the present invention is usually 5 to 300 μm, preferably 10 to 250 μm. When the thickness of the positive electrode is in the above range, both load characteristics and energy density are high.

(二次電池用正極スラリー)
本発明の二次電池用正極を製造する際に用いる二次電池用正極スラリーは、正極活物質、バインダー及び溶媒を含有してなる。正極活物質、バインダーとしては、上述したものを用いる。
(Positive electrode slurry for secondary batteries)
The positive electrode slurry for secondary battery used when manufacturing the positive electrode for secondary battery of the present invention contains a positive electrode active material, a binder and a solvent. As the positive electrode active material and the binder, those described above are used.

(溶媒)
溶媒としては、本発明に用いるバインダーを均一に溶解または分散し得るものであれば特に制限されない。正極スラリーに用いる溶媒としては、水および有機溶媒のいずれも使用できる。有機溶媒としては、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの環状脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類;アセトン、エチルメチルケトン、ジイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなどのケトン類;メチレンクロライド、クロロホルム、四塩化炭素など塩素系脂肪族炭化水素;芳酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、プロピオニトリルなどのアシロニトリル類;テトラヒドロフラン、エチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル類;メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテルなどのアルコール類;N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド類が挙げられる。
(solvent)
The solvent is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve or disperse the binder used in the present invention. As the solvent used for the positive electrode slurry, either water or an organic solvent can be used. Examples of organic solvents include cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene; ketones such as acetone, ethylmethylketone, diisopropylketone, cyclohexanone, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane. Chlorinated aliphatic hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform and carbon tetrachloride; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, γ-butyrolactone and ε-caprolactone; acylonitriles such as acetonitrile and propionitrile; tetrahydrofuran; Ethers such as ethylene glycol diethyl ether; alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether; N-methyl Amides such as lupyrrolidone and N, N-dimethylformamide may be mentioned.

これらの溶媒は、単独で使用しても、これらを2種以上混合して混合溶媒として使用してもよい。これらの中でも特に、正極活物質や導電性付与剤の分散性に優れ、沸点が低く揮発性が高い溶媒が、短時間でかつ低温で除去できるので好ましい。アセトン、トルエン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサン、キシレン、水、若しくはN−メチルピロリドン、またはこれらの混合溶媒が好ましい。   These solvents may be used alone, or two or more of these may be mixed and used as a mixed solvent. Among these, a solvent having excellent dispersibility of the positive electrode active material and the conductivity-imparting agent and having a low boiling point and high volatility is preferable because it can be removed in a short time and at a low temperature. Acetone, toluene, cyclohexanone, cyclopentane, tetrahydrofuran, cyclohexane, xylene, water, N-methylpyrrolidone, or a mixed solvent thereof is preferable.

本発明に用いる正極スラリーの固形分濃度は、塗布、浸漬が可能な程度でかつ、流動性を有する粘度になる限り特に限定はされないが、一般的には10〜80質量%程度である。   The solid content concentration of the positive electrode slurry used in the present invention is not particularly limited as long as it can be applied and immersed and has a fluid viscosity, but is generally about 10 to 80% by mass.

また、正極スラリーには、上述した正極活物質、バインダー及び溶媒のほかに、さらに前述の二次電池用正極中に使用される分散剤や電解液分解抑制等の機能を有する電解液添加剤等の他の成分が含まれていてもよい。これらは電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られない。   In addition to the above-described positive electrode active material, binder and solvent, the positive electrode slurry further includes a dispersant used in the above-described positive electrode for a secondary battery, an electrolytic solution additive having a function of suppressing electrolytic decomposition, etc. Other components may be included. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.

(二次電池用正極スラリーの製造方法)
本発明においては、二次電池用正極スラリーの製造方法は、特に限定はされず、上述した正極活物質、バインダー、溶媒及び必要に応じ添加される他の成分を混合して得られる。
(Method for producing positive electrode slurry for secondary battery)
In the present invention, the method for producing the positive electrode slurry for the secondary battery is not particularly limited, and can be obtained by mixing the above-described positive electrode active material, binder, solvent, and other components added as necessary.

本発明においては上記成分を用いることにより混合方法や混合順序にかかわらず、前記成分が高度に分散された正極スラリーを得ることができる。混合装置は、上記成分を均一に混合できる装置であれば特に限定されず、ビーズミル、ボールミル、ロールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどを使用することができるが、中でも高濃度での分散が可能なことから、ボールミル、ロールミル、顔料分散機、擂潰機、プラネタリーミキサーを使用することが特に好ましい。   In the present invention, by using the above components, a positive electrode slurry in which the components are highly dispersed can be obtained regardless of the mixing method and the mixing order. The mixing device is not particularly limited as long as it can uniformly mix the above-mentioned components. Bead mill, ball mill, roll mill, sand mill, pigment disperser, crusher, ultrasonic disperser, homogenizer, planetary mixer, fill mix, etc. Among them, it is particularly preferable to use a ball mill, a roll mill, a pigment disperser, a crusher, or a planetary mixer because dispersion at a high concentration is possible.

正極スラリーの粘度は、均一塗工性、スラリー経時安定性の観点から、好ましくは10〜100,000mPa・s、更に好ましくは100〜50,000mPa・sである。前記粘度は、B型粘度計を用いて25℃、回転数60rpmで測定した時の値である。   The viscosity of the positive electrode slurry is preferably 10 to 100,000 mPa · s, more preferably 100 to 50,000 mPa · s, from the viewpoints of uniform coatability and slurry aging stability. The viscosity is a value measured using a B-type viscometer at 25 ° C. and a rotation speed of 60 rpm.

二次電池
本発明の二次電池は、正極、負極、セパレーター及び電解液を備えてなり、前記正極が、前記二次電池用正極である。
Secondary battery The secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolytic solution, and the positive electrode is the positive electrode for the secondary battery.

本発明の二次電池としては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等が挙げられる。この中でも、長期サイクル特性や出力特性の向上等が最も求められていることから用途としてはリチウムイオン二次電池が好ましい。以下においてはリチウムイオン二次電池について説明する。   Examples of the secondary battery of the present invention include a lithium ion secondary battery and a nickel hydride secondary battery. Among these, a lithium ion secondary battery is preferable as an application because long-term cycle characteristics and output characteristics are most improved. Hereinafter, a lithium ion secondary battery will be described.

(リチウムイオン二次電池用電解液)
リチウムイオン二次電池用の電解液としては、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。支持電解質としては、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、特に制限はないが、LiPF、LiAsF、LiBF、LiSbF、LiAlCl、LiClO、CFSOLi、CSOLi、CFCOOLi、(CFCO)NLi、(CFSONLi、(CSO)NLiなどが挙げられる。中でも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すLiPF、LiClO、CFSOLiが好ましい。これらは、二種以上を併用してもよい。解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
(Electrolyte for lithium ion secondary battery)
As the electrolytic solution for the lithium ion secondary battery, an organic electrolytic solution in which a supporting electrolyte is dissolved in an organic solvent is used. A lithium salt is used as the supporting electrolyte. The lithium salt is not particularly limited, LiPF 6, LiAsF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAlCl 4, LiClO 4, CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, and the like. Among these, LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li that are easily soluble in a solvent and exhibit a high degree of dissociation are preferable. Two or more of these may be used in combination. Since the lithium ion conductivity increases as the supporting electrolyte having a higher degree of dissociation is used, the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of the supporting electrolyte.

リチウムイオン二次電池用の電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、メチルエチルカーボネート(MEC)などのカーボネート類;γ−ブチロラクトン、ギ酸メチルなどのエステル類;1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなどのエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシドなどの含硫黄化合物類;が好適に用いられる。またこれらの溶媒の混合液を用いてもよい。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いのでカーボネート類が好ましい。用いる溶媒の粘度が低いほどリチウムイオン伝導度が高くなるので、溶媒の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。   The organic solvent used in the electrolyte for the lithium ion secondary battery is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte, but dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene Carbonates such as carbonate (PC), butylene carbonate (BC), methyl ethyl carbonate (MEC); esters such as γ-butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; sulfolane, dimethyl sulfoxide Sulfur-containing compounds such as are preferably used. Moreover, you may use the liquid mixture of these solvents. Among these, carbonates are preferable because they have a high dielectric constant and a wide stable potential region. Since the lithium ion conductivity increases as the viscosity of the solvent used decreases, the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of the solvent.

また、電解液には添加剤を含有させて用いることも可能である。添加剤としてはビニレンカーボネート(VC)などのカーボネート系の化合物が挙げられる。   Moreover, it is also possible to use an electrolyte containing an additive. Examples of the additive include carbonate compounds such as vinylene carbonate (VC).

リチウムイオン二次電池用の電解液中における支持電解質の濃度は、通常1〜30質量%、好ましくは5〜20質量%である。また、支持電解質の種類に応じて、通常0.5〜2.5モル/Lの濃度で用いられる。支持電解質の濃度が低すぎても高すぎてもイオン導電度は低下する傾向にある。   The density | concentration of the supporting electrolyte in the electrolyte solution for lithium ion secondary batteries is 1-30 mass% normally, Preferably it is 5-20 mass%. Further, it is usually used at a concentration of 0.5 to 2.5 mol / L depending on the type of the supporting electrolyte. If the concentration of the supporting electrolyte is too low or too high, the ionic conductivity tends to decrease.

上記以外の電解液としては、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリルなどのポリマー電解質や前記ポリマー電解質に電解液を含浸したゲル状ポリマー電解質や、LiI、LiNなどの無機固体電解質を挙げることができる。 Examples of the electrolytic solution other than the above include polymer electrolytes such as polyethylene oxide and polyacrylonitrile, gelled polymer electrolytes in which the polymer electrolyte is impregnated with an electrolytic solution, and inorganic solid electrolytes such as LiI and Li 3 N.

(リチウムイオン二次電池用セパレーター)
リチウムイオン二次電池用セパレーターとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂や芳香族ポリアミド樹脂を含んでなる微孔膜または不織布;無機セラミック粉末を含む多孔質の樹脂コート;など公知のものを用いることができる。例えばポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)、及びこれらの混合物あるいは共重合体等の樹脂からなる微多孔膜、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン、ポリエーテルスルフォン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアラミド、ポリシクロオレフィン、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂からなる微多孔膜またはポリオレフィン系の繊維を織ったもの、またはその不織布、絶縁性物質粒子の集合体等が挙げられる。これらの中でも、セパレーター全体の膜厚を薄くし、二次電池内の活物質比率を上げて体積あたりの容量を上げることができるため、ポリオレフィン系の樹脂からなる微多孔膜が好ましい。
(Separator for lithium ion secondary battery)
As a separator for a lithium ion secondary battery, a known one such as a microporous film or non-woven fabric containing a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene or an aromatic polyamide resin; a porous resin coat containing an inorganic ceramic powder; Can do. For example, a polyolefin film (polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride), a microporous film made of a resin such as a mixture or copolymer thereof, polyethylene terephthalate, polycycloolefin, polyether sulfone, polyamide, polyimide, polyimide amide, Examples thereof include a microporous membrane made of a resin such as polyaramid, polycycloolefin, nylon, and polytetrafluoroethylene, or a woven fabric of polyolefin fibers, a nonwoven fabric thereof, an aggregate of insulating substance particles, or the like. Among these, a microporous film made of a polyolefin-based resin is preferable because the thickness of the entire separator can be reduced and the active material ratio in the secondary battery can be increased to increase the capacity per volume.

セパレーターの厚さは、通常0.5〜40μm、好ましくは1〜30μm、更に好ましくは1〜10μmである。この範囲であると電池内でのセパレーターによる抵抗が小さくなり、また電池作成時の作業性に優れる。   The thickness of a separator is 0.5-40 micrometers normally, Preferably it is 1-30 micrometers, More preferably, it is 1-10 micrometers. Within this range, the resistance due to the separator in the battery is reduced, and the workability during battery production is excellent.

(リチウムイオン二次電池用負極)
リチウムイオン二次電池用負極は、負極活物質及び負極バインダーを含む負極活物質層が、集電体上に積層されてなる。集電体としては、二次電池用正極で説明したものと同様のものが挙げられ、電気導電性を有しかつ電気化学的に耐久性のある材料であれば特に制限されないが、リチウムイオン二次電池の負極用としては銅が特に好ましい。
(Anode for lithium ion secondary battery)
The negative electrode for a lithium ion secondary battery is formed by laminating a negative electrode active material layer including a negative electrode active material and a negative electrode binder on a current collector. Examples of the current collector include the same materials as those described for the positive electrode for the secondary battery, and are not particularly limited as long as the materials have electrical conductivity and are electrochemically durable. Copper is particularly preferable for the negative electrode of the secondary battery.

(リチウムイオン二次電池用負極活物質)
リチウムイオン二次電池負極用の負極活物質としては、たとえば、アモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、メゾカーボンマイクロビーズ、ピッチ系炭素繊維などの炭素質材料、ポリアセン等の導電性高分子などがあげられる。また、負極活物質としては、ケイ素、錫、亜鉛、マンガン、鉄、ニッケル等の金属やこれらの合金、前記金属又は合金の酸化物や硫酸塩が用いられる。加えて、金属リチウム、Li−Al、Li−Bi−Cd、Li−Sn−Cd等のリチウム合金、リチウム遷移金属窒化物、シリコーン等を使用できる。負極活物質は、機械的改質法により表面に導電性付与材を付着させたものも使用できる。負極活物質の粒径は、電池の他の構成要件との兼ね合いで適宜選択されるが、初期効率、負荷特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点から、50%体積累積径が、通常1〜50μm、好ましくは15〜30μmである。
(Anode active material for lithium ion secondary battery)
Examples of the negative electrode active material for a lithium ion secondary battery negative electrode include amorphous carbon, graphite, natural graphite, mesocarbon microbeads, carbonaceous materials such as pitch-based carbon fibers, and conductive polymers such as polyacene. . In addition, as the negative electrode active material, metals such as silicon, tin, zinc, manganese, iron, nickel, alloys thereof, oxides or sulfates of the metals or alloys are used. In addition, lithium alloys such as lithium metal, Li—Al, Li—Bi—Cd, and Li—Sn—Cd, lithium transition metal nitride, silicone, and the like can be used. As the negative electrode active material, a material obtained by attaching a conductivity imparting material to the surface by a mechanical modification method can also be used. The particle diameter of the negative electrode active material is appropriately selected in consideration of other constituent elements of the battery. From the viewpoint of improving battery characteristics such as initial efficiency, load characteristics, and cycle characteristics, a 50% volume cumulative diameter is usually The thickness is 1 to 50 μm, preferably 15 to 30 μm.

負極活物質層中の負極活物質の含有割合は、好ましくは90〜99.9質量%、より好ましくは95〜99質量%である。負極活物質層中の負極活物質の含有量を、前記範囲とすることにより、高い容量を示しながらも柔軟性、結着性を示すことができる。   The content ratio of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is preferably 90 to 99.9% by mass, and more preferably 95 to 99% by mass. By setting the content of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer within the above range, flexibility and binding properties can be exhibited while exhibiting high capacity.

リチウムイオン二次電池用負極には、上記成分のほかに、さらに前述の二次電池用正極中に使用される分散剤や電解液分解抑制等の機能を有する電解液添加剤等の他の成分が含まれていてもよい。これらは電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られない。   In addition to the above components, the negative electrode for a lithium ion secondary battery further includes other components such as a dispersant used in the above-described positive electrode for a secondary battery and an electrolyte additive having a function of inhibiting decomposition of the electrolyte. May be included. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.

(リチウムイオン二次電池用負極バインダー)
リチウムイオン二次電池用負極バインダーとしては特に制限されず公知のものを用いることができる。例えば、前述のリチウムイオン二次電池用正極に使用される、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリアクリル酸誘導体、ポリアクリロニトリル誘導体などの樹脂や、アクリル系軟質重合体、ジエン系軟質重合体、オレフィン系軟質重合体、ビニル系軟質重合体等の軟質重合体を用いることができる。これらは単独で使用しても、これらを2種以上併用してもよい。
(Negative electrode binder for lithium ion secondary battery)
The negative electrode binder for the lithium ion secondary battery is not particularly limited, and known materials can be used. For example, polyethylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polyacrylic acid used for the above-described positive electrode for lithium ion secondary batteries Resins such as derivatives and polyacrylonitrile derivatives, and soft polymers such as acrylic soft polymers, diene soft polymers, olefin soft polymers, and vinyl soft polymers can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

リチウムイオン二次電池用負極の厚みは、通常5〜300μmであり、好ましくは10〜250μmである。負極厚みが上記範囲にあることにより、負荷特性及びエネルギー密度共に高い特性を示す。   The thickness of the negative electrode for a lithium ion secondary battery is usually 5 to 300 μm, preferably 10 to 250 μm. When the negative electrode thickness is in the above range, both load characteristics and energy density are high.

リチウムイオン二次電池用負極は、前述のリチウムイオン二次電池用正極と同様の方法で製造することができる。   The negative electrode for lithium ion secondary batteries can be manufactured by the same method as the positive electrode for lithium ion secondary batteries described above.

リチウムイオン二次電池の具体的な製造方法としては、正極と負極とをセパレーターを介して重ね合わせ、これを電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口する方法が挙げられる。必要に応じてエキスパンドメタルや、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、リード板などを入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防止をする事もできる。電池の形状は、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など何れであってもよい。   As a specific method for producing a lithium ion secondary battery, a positive electrode and a negative electrode are overlapped via a separator, and this is wound into a battery container according to the shape of the battery. The method of injecting and sealing is mentioned. If necessary, an expanded metal, an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element, a lead plate, or the like can be inserted to prevent an increase in pressure inside the battery and overcharge / discharge. The shape of the battery may be any of a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a square shape, a flat shape, and the like.

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。尚、本実施例における部および%は、特記しない限り質量基準である。実施例および比較例において、各種物性は以下のように評価する。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, unless otherwise indicated, the part and% in a present Example are a mass reference | standard. In the examples and comparative examples, various physical properties are evaluated as follows.

<充電平均電圧の測定>
0.2Cの定電流法によって、電池を各実施例・比較例の室温サイクル特性及び高温サイクル特性の評価における上限電圧まで充電し、その際のリチウムの脱離が起こっている電位(プラトー)を充電平均電圧とした。なお、上限電圧は、該電圧を超えると電池の膨張、発熱が起こるおそれがあり、安全性確保の限界になる電圧をいう。
<Measurement of charging average voltage>
The battery was charged to the upper limit voltage in the evaluation of the room temperature cycle characteristics and the high temperature cycle characteristics of each Example / Comparative Example by the constant current method of 0.2C, and the potential (plateau) at which lithium desorption occurred at that time The charge average voltage was used. The upper limit voltage is a voltage that exceeds the voltage and may cause expansion and heat generation of the battery, which is the limit of ensuring safety.

<ヨウ素価の測定>
バインダーのNMP溶液100グラムをメタノール1リットルで凝固した後、60℃で一晩真空乾燥した。乾燥したバインダーのヨウ素価をJIS K6235;2006に従って測定した。
<Measurement of iodine value>
100 g of the NMP solution of the binder was coagulated with 1 liter of methanol and then vacuum dried at 60 ° C. overnight. The iodine value of the dried binder was measured according to JIS K6235;

<電極特性:ピール強度>
正極活物質層を形成した正極を、幅1.0cm×長さ10cmの矩形に切って試験片とし、正極活物質層面を上にして固定する。試験片の正極活物質層表面にセロハンテープを貼り付けた後、試験片の一端からセロハンテープを50mm/分の速度で180°方向に引き剥がしたときの応力を測定した。測定を10回行い、その平均値を求めて、これをピール強度(N/m)とし、以下の基準で評価した。ピール強度が大きいほど正極活物質層の結着性に優れることを示す。
A:15N/m以上
B:10N/m以上15N/m未満
C:5.0N/m以上10N/m未満
D:5.0N/m未満
<Electrode characteristics: peel strength>
The positive electrode on which the positive electrode active material layer is formed is cut into a rectangle having a width of 1.0 cm and a length of 10 cm to form a test piece, and fixed with the positive electrode active material layer surface facing up. After applying the cellophane tape to the surface of the positive electrode active material layer of the test piece, the stress when the cellophane tape was peeled off from one end of the test piece at a rate of 50 mm / min in the 180 ° direction was measured. The measurement was performed 10 times, the average value was obtained, and this was taken as the peel strength (N / m) and evaluated according to the following criteria. The higher the peel strength, the better the binding property of the positive electrode active material layer.
A: 15 N / m or more B: 10 N / m or more and less than 15 N / m C: 5.0 N / m or more and less than 10 N / m D: Less than 5.0 N / m

<電極特性:電極抵抗>
正極活物質層を形成した正極を、幅1.0cm×長さ10cmの矩形に切って試験片とする。抵抗率計 ロレスタGP(三菱化学社製)を用いて、正極活物質層の四端子抵抗をJIS K7194;1994に従って測定した。抵抗値が小さい程、分散安定性に優れることを示す。
A:1000Ω未満
B:1000Ω以上5000Ω未満
C:5000Ω以上10000Ω未満
D:10000Ω以上50000Ω未満
E:50000Ω以上
<Electrode characteristics: electrode resistance>
The positive electrode on which the positive electrode active material layer is formed is cut into a rectangle having a width of 1.0 cm and a length of 10 cm to obtain a test piece. Using a resistivity meter Loresta GP (Mitsubishi Chemical Corporation), the four-terminal resistance of the positive electrode active material layer was measured in accordance with JIS K7194; It shows that it is excellent in dispersion stability, so that resistance value is small.
A: Less than 1000Ω B: 1000Ω or more and less than 5000Ω C: 5000Ω or more and less than 10,000Ω D: 10,000Ω or more and less than 50000Ω E: 50000Ω or more

<電池特性:室温サイクル特性>
10セルのハーフセルコイン型リチウムイオン二次電池を20℃雰囲気下、0.2Cの定電流法によって4.3〜5Vに充電し、3.0Vまで放電する充放電を、50サイクル繰り返した。50サイクル終了時の電気容量と5サイクル終了時の電気容量の比(%)で表される充放電容量保持率を求め、これを室温サイクル特性の評価基準とし、以下の基準で評価する。この値が大きいほど室温サイクル特性に優れることを示す。
A:80%以上
B:70%以上80%未満
C:50%以上70%未満
D:30%以上50%未満
E:30%未満
<Battery characteristics: Room temperature cycle characteristics>
A 10-cell half-cell coin-type lithium ion secondary battery was charged to 4.3 to 5 V by a constant current method of 0.2 C in a 20 ° C. atmosphere, and charged and discharged to 3.0 V was repeated 50 cycles. Charge / discharge capacity retention represented by the ratio (%) of the electric capacity at the end of 50 cycles and the electric capacity at the end of 5 cycles is obtained, and this is used as an evaluation standard for room temperature cycle characteristics, and evaluated according to the following criteria. It shows that it is excellent in room temperature cycling characteristics, so that this value is large.
A: 80% or more B: 70% or more and less than 80% C: 50% or more and less than 70% D: 30% or more and less than 50% E: Less than 30%

<電池特性:高温サイクル特性>
10セルのハーフセルコイン型リチウムイオン二次電池を60℃雰囲気下、0.2Cの定電流法によって4.3〜5Vに充電し、3.0Vまで放電する充放電を、50サイクル繰り返した。50サイクル終了時の電気容量と5サイクル終了時の電気容量の比(%)で表される充放電容量保持率を求め、これを高温サイクル特性の評価基準とし、以下の基準で評価する。この値が大きいほど高温サイクル特性に優れることを示す。
A:60%以上
B:50%以上60%未満
C:40%以上50%未満
D:30%以上40%未満
E:20%以上30%未満
F:20%未満
<Battery characteristics: High-temperature cycle characteristics>
A 10-cell half-cell coin-type lithium ion secondary battery was charged to 4.3 to 5 V by a constant current method of 0.2 C in an atmosphere of 60 ° C., and charging / discharging to 3.0 V was repeated 50 cycles. The charge / discharge capacity retention ratio represented by the ratio (%) of the electric capacity at the end of 50 cycles and the electric capacity at the end of 5 cycles is obtained, and this is used as an evaluation standard for high-temperature cycle characteristics, and evaluated according to the following criteria. It shows that it is excellent in high temperature cycling characteristics, so that this value is large.
A: 60% or more B: 50% or more and less than 60% C: 40% or more and less than 50% D: 30% or more and less than 40% E: 20% or more and less than 30% F: Less than 20%

(実施例1)
〔バインダーの製造〕
撹拌機付きのオートクレーブに、イオン交換水240部、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム2.5部、アクリロニトリル20部、ブチルアクリレート30部、メタクリル酸4.5部をこの順で入れ、ボトル内を窒素で置換した後、ブタジエン45.5部を圧入し、過硫酸アンモニウム0.25部を添加して反応温度40℃で重合反応させ、ニトリル基を有する重合単位及び共役ジエン単量体単位を含んでなる重合体を得た。重合転化率は85%、ヨウ素価は280であった。
Example 1
(Manufacture of binder)
In an autoclave equipped with a stirrer, 240 parts of ion exchange water, 2.5 parts of sodium alkylbenzene sulfonate, 20 parts of acrylonitrile, 30 parts of butyl acrylate and 4.5 parts of methacrylic acid were put in this order, and the inside of the bottle was replaced with nitrogen. Thereafter, 45.5 parts of butadiene is injected, 0.25 part of ammonium persulfate is added, and a polymerization reaction is performed at a reaction temperature of 40 ° C. to obtain a polymer comprising a polymer unit having a nitrile group and a conjugated diene monomer unit. Obtained. The polymerization conversion was 85% and the iodine value was 280.

全固形分濃度を12重量%に調整した上記重合体を400ミリリットル(全固形分48グラム)、撹拌機付きの1リットルオートクレーブに投入し、窒素ガスを10分間流して重合体中の溶存酸素を除去した後、水素添加触媒として、酢酸パラジウム75mgを、Pdに対して4倍モルの硝酸を添加した水180mlに溶解して、添加した。系内を水素ガスで2回置換した後、3MPaまで水素ガスで加圧した状態でオートクレーブの内容物を50℃に加温し、6時間水素添加反応(「第一段階の水素添加反応」という)させた。このとき、重合体のヨウ素価は35であった。   400 ml of the above polymer having a total solid content concentration adjusted to 12% by weight (48 g of total solid content) is put into a 1 liter autoclave equipped with a stirrer, and nitrogen gas is allowed to flow for 10 minutes to dissolve dissolved oxygen in the polymer. After the removal, 75 mg of palladium acetate as a hydrogenation catalyst was dissolved in 180 ml of water to which 4 times moles of nitric acid had been added relative to Pd and added. After the inside of the system was replaced twice with hydrogen gas, the autoclave contents were heated to 50 ° C. while being pressurized with hydrogen gas up to 3 MPa, and the hydrogenation reaction (referred to as “first-stage hydrogenation reaction”) for 6 hours. ) At this time, the iodine value of the polymer was 35.

次いで、オートクレーブを大気圧にまで戻し、更に水素添加触媒として、酢酸パラジウム25mgを、Pdに対して4倍モルの硝酸を添加した水60mlに溶解して、添加した。系内を水素ガスで2回置換した後、3MPaまで水素ガスで加圧した状態でオートクレーブの内容物を50℃に加温し、6時間水素添加反応(「第二段階の水素添加反応」という)させた。   Next, the autoclave was returned to atmospheric pressure, and 25 mg of palladium acetate was dissolved in 60 ml of water to which 4 times moles of nitric acid had been added to Pd as a hydrogenation catalyst and added. After the inside of the system was replaced twice with hydrogen gas, the contents of the autoclave were heated to 50 ° C. while being pressurized with hydrogen gas up to 3 MPa, and the hydrogenation reaction (referred to as “second stage hydrogenation reaction”) was performed for 6 hours. )

その後、内容物を常温に戻し、系内を窒素雰囲気とした後、エバポレータを用いて、固形分濃度が40%となるまで濃縮してバインダー水分散液を得た。なお、バインダーのヨウ素価は10であった。また、バインダー水分散液から、上記「ヨウ素価の測定」に記載した方法と同様にして乾燥体を得、NMRで分析したところ、バインダーは、重合体全量に対して、ニトリル基を有する重合単位(アクリロニトリル単量体単位)を20質量%、炭素数4以上の直鎖アルキレン構造単位(ブタジエン単量体単位)を45.5質量%、親水性基(カルボン酸基)を有する重合単位(メタクリル酸単量体単位)を4.5質量%、他の単量体単位(ブチルアクリレート単量体単位)を30質量%含んでいた。   Thereafter, the contents were returned to room temperature, the inside of the system was made into a nitrogen atmosphere, and then concentrated using an evaporator until the solid concentration was 40% to obtain a binder aqueous dispersion. The binder had an iodine value of 10. Further, when a dried product was obtained from the binder aqueous dispersion in the same manner as described in the above “Measurement of iodine value” and analyzed by NMR, the binder was a polymer unit having a nitrile group with respect to the total amount of the polymer. 20% by mass of (acrylonitrile monomer unit), 45.5% by mass of linear alkylene structural unit having 4 or more carbon atoms (butadiene monomer unit), and polymerized unit (methacrylic group) having a hydrophilic group (carboxylic acid group) Acid monomer unit) was contained in an amount of 4.5% by mass, and another monomer unit (butyl acrylate monomer unit) was contained in an amount of 30% by mass.

このバインダー水分散液100部にN−メチルピロリドン(以下、「NMP」という。)320部を加え、減圧下に水を蒸発させて、正極バインダーのNMP溶液を得た。   To 100 parts of this binder aqueous dispersion, 320 parts of N-methylpyrrolidone (hereinafter referred to as “NMP”) was added, and water was evaporated under reduced pressure to obtain an NMP solution of a positive electrode binder.

〔正極スラリーおよび正極の製造〕
正極活物質として層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物であるLiNiOとLiMnOとの固溶体Li[Ni0.15Li0.2Co0.1Mn0.55]O100部と、アセチレンブラック(HS−100:電気化学工業)2.0部と、前記バインダーのNMP溶液1.0部(固形分量、固形分濃度8.0%)と、適量のNMPとをプラネタリーミキサーにて攪拌し、正極スラリーを調製した。また、正極活物質について、充電平均電圧の測定を行った。結果を表1に示す。
[Production of positive electrode slurry and positive electrode]
100 parts of a solid solution Li [Ni 0.15 Li 0.2 Co 0.1 Mn 0.55 ] O 2 of LiNiO 2 and Li 2 MnO 3 which is a lithium-containing composite metal oxide having a layered structure as a positive electrode active material, , 2.0 parts of acetylene black (HS-100: Denki Kagaku Kogyo), 1.0 part of NMP solution of the binder (solid content, solid content concentration 8.0%), and an appropriate amount of NMP in a planetary mixer And stirred to prepare a positive electrode slurry. Moreover, the charge average voltage was measured about the positive electrode active material. The results are shown in Table 1.

集電体として、厚さ20μmのアルミ箔を準備した。上記正極スラリーをコンマコーターでアルミ箔上に乾燥後の膜厚が65μm程度になるように塗布し、60℃で20分、120℃で20分間乾燥後、150℃2時間加熱処理して正極原反を得た。この正極原反をロールプレスで圧延し、密度が2.5g/cmの正極活物質層とアルミ箔とからなる正極を作製した。なお、正極の厚みは70μmであった。作製した正極を用いてピール強度測定を行った。結果を表1に示す。 An aluminum foil with a thickness of 20 μm was prepared as a current collector. The positive electrode slurry was applied on an aluminum foil with a comma coater so that the film thickness after drying was about 65 μm, dried at 60 ° C. for 20 minutes, 120 ° C. for 20 minutes, and then heat-treated at 150 ° C. for 2 hours to produce a positive electrode raw material. Got anti. This positive electrode original fabric was rolled by a roll press to produce a positive electrode comprising a positive electrode active material layer having a density of 2.5 g / cm 3 and an aluminum foil. The positive electrode had a thickness of 70 μm. Peel strength measurement was performed using the produced positive electrode. The results are shown in Table 1.

〔電池の作製〕
前記正極を直径16mmの円盤状に切り抜き、この正極の正極活物質層面側に直径18mm、厚さ25μmの円盤状のポリプロピレン製多孔膜からなるセパレーター、負極として用いる金属リチウム、エキスパンドメタルを順に積層し、これをポリプロピレン製パッキンを設置したステンレス鋼製のコイン型外装容器(直径20mm、高さ1.8mm、ステンレス鋼厚さ0.25mm)中に収納した。この容器中に電解液を空気が残らないように注入し、ポリプロピレン製パッキンを介して外装容器に厚さ0.2mmのステンレス鋼のキャップをかぶせて固定し、電池缶を封止して、直径20mm、厚さ約2mmのリチウムイオンコイン電池(ハーフセル)を作製した。 なお、電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とをEC:EMC=3:7(20℃での容積比)で混合してなる混合溶媒にLiPFを1モル/リットルの濃度で溶解させた溶液を用いた。この電池を用いて室温サイクル特性及び高温サイクル特性を評価した。なお、室温サイクル特性及び高温サイクル特性の評価における上限電圧は4.5Vとした。結果を表1に示す。
[Production of battery]
The positive electrode is cut into a disk shape with a diameter of 16 mm, and a separator made of a disk-shaped polypropylene porous film with a diameter of 18 mm and a thickness of 25 μm, a metallic lithium used as the negative electrode, and an expanded metal are sequentially laminated on the surface of the positive electrode active material layer. This was stored in a stainless steel coin-type outer container (diameter 20 mm, height 1.8 mm, stainless steel thickness 0.25 mm) provided with polypropylene packing. The electrolyte is poured into the container so that no air remains, and the outer container is fixed with a 0.2 mm thick stainless steel cap through a polypropylene packing, and the battery can is sealed, and the diameter is A lithium ion coin battery (half cell) having a thickness of 20 mm and a thickness of about 2 mm was produced. As the electrolyte, ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) EC: EMC = 3 : 7 to LiPF 6 1 mixed in a mixed solvent comprising at (20 ° C. volume ratio in) mol / A solution dissolved at a concentration of 1 liter was used. Using this battery, room temperature cycle characteristics and high temperature cycle characteristics were evaluated. The upper limit voltage in the evaluation of the room temperature cycle characteristics and the high temperature cycle characteristics was 4.5V. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
正極活物質としてLiNiOとLiMnOとの固溶体の代わりに、スピネル構造を有するリチウム含有複合金属酸化物であるLiNi0.5Mn1.5(粒子径:16μm)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、正極スラリーおよび正極を得、電池を作製した。各評価の結果を表1に示す。なお、室温サイクル特性及び高温サイクル特性の評価における上限電圧は5.0Vとした。
(Example 2)
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 (particle diameter: 16 μm), which is a lithium-containing composite metal oxide having a spinel structure, was used as the positive electrode active material instead of the solid solution of LiNiO 2 and Li 2 MnO 3. Except for the above, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a positive electrode slurry and a positive electrode, and a battery was produced. The results of each evaluation are shown in Table 1. The upper limit voltage in the evaluation of the room temperature cycle characteristics and the high temperature cycle characteristics was 5.0V.

(実施例3)
バインダーとして、下記のバインダーを用いたこと以外は、実施例2と同様の操作を行い、正極スラリーおよび正極を得、電池を作製した。各評価の結果を表1に示す。なお、室温サイクル特性及び高温サイクル特性の評価における上限電圧は5.0Vとした。
(Example 3)
As a binder, except having used the following binder, operation similar to Example 2 was performed, the positive electrode slurry and the positive electrode were obtained, and the battery was produced. The results of each evaluation are shown in Table 1. The upper limit voltage in the evaluation of the room temperature cycle characteristics and the high temperature cycle characteristics was 5.0V.

〔バインダーの製造〕
撹拌機付きのオートクレーブに、イオン交換水240部、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム2.5部、アクリロニトリル20部、ブチルアクリレート30部をこの順で入れ、ボトル内を窒素で置換した後、ブタジエン50部を圧入し、過硫酸アンモニウム0.25部を添加して反応温度40℃で重合反応させ、ニトリル基を有する重合単位及び共役ジエン単量体単位を含んでなる重合体を得た。重合転化率は85%、ヨウ素価は280であった。
(Manufacture of binder)
In an autoclave equipped with a stirrer, 240 parts of ion-exchanged water, 2.5 parts of sodium alkylbenzenesulfonate, 20 parts of acrylonitrile and 30 parts of butyl acrylate are placed in this order, and the inside of the bottle is replaced with nitrogen, and then 50 parts of butadiene is injected. Then, 0.25 part of ammonium persulfate was added and polymerized at a reaction temperature of 40 ° C. to obtain a polymer comprising a polymer unit having a nitrile group and a conjugated diene monomer unit. The polymerization conversion was 85% and the iodine value was 280.

全固形分濃度を12重量%に調整した上記重合体を400ミリリットル(全固形分48グラム)、撹拌機付きの1リットルオートクレーブに投入し、窒素ガスを10分間流して重合体中の溶存酸素を除去した後、水素添加触媒として、酢酸パラジウム75mgを、Pdに対して4倍モルの硝酸を添加した水180mlに溶解して、添加した。系内を水素ガスで2回置換した後、3MPaまで水素ガスで加圧した状態でオートクレーブの内容物を50℃に加温し、6時間水素添加反応(「第一段階の水素添加反応」という)させた。このとき、重合体のヨウ素価は35であった。   400 ml of the above polymer having a total solid content concentration adjusted to 12% by weight (48 g of total solid content) is put into a 1 liter autoclave equipped with a stirrer, and nitrogen gas is allowed to flow for 10 minutes to dissolve dissolved oxygen in the polymer. After the removal, 75 mg of palladium acetate as a hydrogenation catalyst was dissolved in 180 ml of water to which 4 times moles of nitric acid had been added relative to Pd and added. After the inside of the system was replaced twice with hydrogen gas, the autoclave contents were heated to 50 ° C. while being pressurized with hydrogen gas up to 3 MPa, and the hydrogenation reaction (referred to as “first-stage hydrogenation reaction”) for 6 hours. ) At this time, the iodine value of the polymer was 35.

次いで、オートクレーブを大気圧にまで戻し、更に水素添加触媒として、酢酸パラジウム25mgを、Pdに対して4倍モルの硝酸を添加した水60mlに溶解して、添加した。系内を水素ガスで2回置換した後、3MPaまで水素ガスで加圧した状態でオートクレーブの内容物を50℃に加温し、6時間水素添加反応(「第二段階の水素添加反応」という)させた。   Next, the autoclave was returned to atmospheric pressure, and 25 mg of palladium acetate was dissolved in 60 ml of water to which 4 times moles of nitric acid had been added to Pd as a hydrogenation catalyst and added. After the inside of the system was replaced twice with hydrogen gas, the contents of the autoclave were heated to 50 ° C. while being pressurized with hydrogen gas up to 3 MPa, and the hydrogenation reaction (referred to as “second stage hydrogenation reaction”) was performed for 6 hours. )

その後、内容物を常温に戻し、系内を窒素雰囲気とした後、エバポレータを用いて、固形分濃度が40%となるまで濃縮してバインダー水分散液を得た。なお、バインダーのヨウ素価は10であった。また、バインダー水分散液から、上記「ヨウ素価の測定」に記載した方法と同様にして乾燥体を得、NMRで分析したところ、バインダーは、重合体全量に対して、ニトリル基を有する重合単位(アクリロニトリル単量体単位)を20質量%、炭素数4以上の直鎖アルキレン構造単位(ブタジエン単量体単位)を50質量%、他の単量体単位(ブチルアクリレート単量体単位)を30質量%含んでいた。   Thereafter, the contents were returned to room temperature, the inside of the system was made into a nitrogen atmosphere, and then concentrated using an evaporator until the solid concentration was 40% to obtain a binder aqueous dispersion. The binder had an iodine value of 10. Further, when a dried product was obtained from the binder aqueous dispersion in the same manner as described in the above “Measurement of iodine value” and analyzed by NMR, the binder was a polymer unit having a nitrile group with respect to the total amount of the polymer. 20% by mass (acrylonitrile monomer units), 50% by mass of linear alkylene structural units having 4 or more carbon atoms (butadiene monomer units), and 30% other monomer units (butyl acrylate monomer units). It contained mass%.

このバインダー水分散液100部にN−メチルピロリドン(以下、「NMP」という。)320部を加え、減圧下に水を蒸発させて、正極バインダーのNMP溶液を得た。   To 100 parts of this binder aqueous dispersion, 320 parts of N-methylpyrrolidone (hereinafter referred to as “NMP”) was added, and water was evaporated under reduced pressure to obtain an NMP solution of a positive electrode binder.

(実施例4)
バインダーとして、下記のバインダーを用いたこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、正極スラリーおよび正極を得、電池を作製した。各評価の結果を表1に示す。なお、室温サイクル特性及び高温サイクル特性の評価における上限電圧は4.5Vとした。
Example 4
As a binder, except having used the following binder, operation similar to Example 1 was performed, the positive electrode slurry and the positive electrode were obtained, and the battery was produced. The results of each evaluation are shown in Table 1. The upper limit voltage in the evaluation of the room temperature cycle characteristics and the high temperature cycle characteristics was 4.5V.

〔バインダーの製造〕
金属製ボトル内で、イオン交換水200部に、炭酸ナトリウム0.2部を溶解し、それにカプリン酸カリウム2.5部を添加して石けん水溶液を調製し、さらに、分散剤としてナフタリンスルホン酸ホルムアルデヒド重縮合物1.0部を添加した。次いで、石けん水溶液にアクリロニトリル36.2部、t−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.5部をこの順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3−ブタジエン63.8部を仕込んだ。そして、金属製ボトルを5℃に保ち、クメンハイドロパーオキサイド(重合開始剤)0.1部、還元剤およびキレート剤を適量仕込み、温度を5℃に保ちながら16時間重合反応を行った。その後、濃度10重量%のハイドロキノン(重合停止剤)水溶液0.1部を加えて重合反応を停止し、水温60℃のロータリーエバポレータを用いて残留単量体を除去してニトリル基を有する重合単位及び共役ジエン単量体単位を含んでなる重合体の水分散体(固形分濃度25重量%)を得た。重合転化率は85%、ヨウ素価は300であった。
(Manufacture of binder)
In a metal bottle, 0.2 parts of sodium carbonate is dissolved in 200 parts of ion-exchanged water, and 2.5 parts of potassium caprate is added thereto to prepare a soap solution, and formaldehyde naphthalene sulfonate is used as a dispersant. 1.0 part of polycondensate was added. Next, 36.2 parts of acrylonitrile and 0.5 part of t-dodecyl mercaptan (molecular weight modifier) were charged in this order in the soap solution, and the internal gas was replaced with nitrogen three times, and then 63.8 parts of 1,3-butadiene. Was charged. The metal bottle was kept at 5 ° C., 0.1 part of cumene hydroperoxide (polymerization initiator), an appropriate amount of a reducing agent and a chelating agent were charged, and the polymerization reaction was carried out for 16 hours while keeping the temperature at 5 ° C. Thereafter, 0.1 part of a 10 wt% aqueous hydroquinone (polymerization terminator) aqueous solution was added to stop the polymerization reaction, and the residual monomer was removed using a rotary evaporator at a water temperature of 60 ° C. to give a polymer unit having a nitrile group. And an aqueous dispersion (solid content concentration: 25% by weight) of a polymer comprising conjugated diene monomer units. The polymerization conversion was 85% and the iodine value was 300.

そして、上記重合体の水分散体を、水分散体中の固形分の量を100部とした場合に、12部となる量の硫酸マグネシウムの水溶液に加え、撹拌して水分散体を凝固させ、次いで、水で洗浄しつつ濾別した後、60℃で12時間真空乾燥することにより重合体を得た。   Then, the aqueous dispersion of the above polymer is added to an aqueous solution of magnesium sulfate in an amount of 12 parts when the solid content in the aqueous dispersion is 100 parts, and the aqueous dispersion is solidified by stirring. Then, after washing with water and filtering, a polymer was obtained by vacuum drying at 60 ° C. for 12 hours.

次いで、得られた重合体を、濃度12質量%となるようにアセトンで溶解し、オートクレーブに入れ、重合体の量に対してPd金属量が1000ppmとなる量のパラジウム・シリカ触媒を加え、3.0MPaで水素添加反応を行った。水素化反応終了後、大量の水中に注ぐことにより凝固させ、濾別、乾燥を行うことによりバインダーを得た。なお、バインダーのヨウ素価は7であった。また、バインダーをH−NMRで分析したところ、バインダーは、重合体全量に対して、ニトリル基を有する重合単位(アクリロニトリル単量体単位)を36.2質量%、及び炭素数4以上の直鎖アルキレン構造単位(ブタジエン単量体単位)を63.8質量%含んでいた。 Next, the obtained polymer was dissolved in acetone so as to have a concentration of 12% by mass, put in an autoclave, and a palladium / silica catalyst having an amount of Pd metal of 1000 ppm with respect to the amount of the polymer was added. The hydrogenation reaction was performed at 0.0 MPa. After completion of the hydrogenation reaction, the mixture was poured into a large amount of water to coagulate, filtered and dried to obtain a binder. The iodine value of the binder was 7. Further, when the binder was analyzed by H 1 -NMR, the binder was a polymer unit having a nitrile group (acrylonitrile monomer unit) of 36.2% by mass and a straight chain having 4 or more carbon atoms, based on the total amount of the polymer. It contained 63.8% by mass of a chain alkylene structural unit (butadiene monomer unit).

このバインダーを、その固形分濃度が8質量%になるように、NMP中に溶解し、正極バインダーのNMP溶液を得た。   This binder was dissolved in NMP so that the solid content concentration was 8% by mass to obtain an NMP solution of a positive electrode binder.

(比較例1)
正極活物質としてLiNiOとLiMnOとの固溶体の代わりに、LiCoO(粒子径:19μm)を用いたこと以外は、実施例4と同様の操作を行い、正極スラリーを調整し、密度が3.7g/cmの正極活物質層とアルミ箔とからなる正極を作製した。なお、正極の厚みは70μmであった。
(Comparative Example 1)
Except that LiCoO 2 (particle diameter: 19 μm) was used instead of the solid solution of LiNiO 2 and Li 2 MnO 3 as the positive electrode active material, the same operation as in Example 4 was performed to adjust the positive electrode slurry, and the density Produced a positive electrode comprising a positive electrode active material layer of 3.7 g / cm 3 and an aluminum foil. The positive electrode had a thickness of 70 μm.

上記正極を用いて、実施例4と同様の操作を行い、電池を作製した。各評価の結果を表1に示す。比較例1の電池における室温サイクル特性及び高温サイクル特性は、充放電の際に電池が膨張し、評価できなかった。なお、室温サイクル特性及び高温サイクル特性の評価における上限電圧は4.5Vとした。   Using the positive electrode, the same operation as in Example 4 was performed to produce a battery. The results of each evaluation are shown in Table 1. The room temperature cycle characteristics and the high temperature cycle characteristics of the battery of Comparative Example 1 could not be evaluated because the battery expanded during charging and discharging. The upper limit voltage in the evaluation of the room temperature cycle characteristics and the high temperature cycle characteristics was 4.5V.

(比較例2)
バインダーとして、下記のバインダーを用いた。また、正極活物質として、スピネル構造を有するリチウム含有複合金属酸化物であるLiNi0.5Mn1.5(粒子径:16μm)を用いた。
(Comparative Example 2)
The following binders were used as binders. Further, LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 (particle diameter: 16 μm), which is a lithium-containing composite metal oxide having a spinel structure, was used as the positive electrode active material.

LiNi0.5Mn1.5(粒子径:16μm)100部と、アセチレンブラック(HS−100:電気化学工業)2.0部と、下記バインダーの水分散液2.5部(固形分濃度40%)と、増粘剤としてのエーテル化度が0.8であるカルボキシメチルセルロース水溶液40部(固形分濃度2%)と、適量の水とをプラネタリーミキサーにて攪拌し、正極スラリーを調製した。 100 parts of LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 (particle diameter: 16 μm), 2.0 parts of acetylene black (HS-100: Electrochemical Industry), 2.5 parts of an aqueous dispersion of the following binder (solid content) Concentration 40%), 40 parts of a carboxymethyl cellulose aqueous solution (solid content concentration 2%) having a degree of etherification of 0.8 as a thickener, and an appropriate amount of water are stirred with a planetary mixer to prepare a positive electrode slurry. Prepared.

上記正極スラリーをコンマコーターで厚さ20μmのアルミ箔上に乾燥後の膜厚が70μm程度になるように塗布し、60℃で20分間乾燥後、150℃で2時間加熱処理して正極原反を得た。この正極原反をロールプレスで圧延し、密度が2.1g/cmの正極活物質層とアルミ箔とからなる正極を作製した。なお、正極の厚みは65μmであった。作製した正極を用いてピール強度測定を行った。結果を表1に示す。 The positive electrode slurry is coated on a 20 μm thick aluminum foil with a comma coater so that the film thickness after drying is about 70 μm, dried at 60 ° C. for 20 minutes, and then heat treated at 150 ° C. for 2 hours to form a positive electrode raw material. Got. This positive electrode original fabric was rolled with a roll press to produce a positive electrode comprising a positive electrode active material layer having a density of 2.1 g / cm 3 and an aluminum foil. The positive electrode had a thickness of 65 μm. Peel strength measurement was performed using the produced positive electrode. The results are shown in Table 1.

正極として、上記得られた正極を用いたこと以外は、実施例1と同様に電池を作製した。各評価の結果を表1に示す。なお、室温サイクル特性及び高温サイクル特性の評価における上限電圧は5.0Vとした。   A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode obtained above was used as the positive electrode. The results of each evaluation are shown in Table 1. The upper limit voltage in the evaluation of the room temperature cycle characteristics and the high temperature cycle characteristics was 5.0V.

〔バインダーの製造〕
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、スチレン46部、1,3−ブタジエン49部、メタクリル酸5部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5部、イオン交換水150部、重合開始剤として過硫酸カリウム1部を入れ、十分に攪拌した後、50℃に加温して重合を開始した。モノマー消費量が95.0%になった時点で冷却し反応を止め、固形分濃度40%のバインダー水分散液(重合体粒子の数平均粒子径:100nm、重合体粒子のガラス転移温度:−15℃)を得た。なお、バインダーは、ニトリル基を有する重合単位や炭素数4以上の直鎖アルキレン構造単位を含んでいなかった。
(Manufacture of binder)
In a 5 MPa pressure vessel with a stirrer, 46 parts of styrene, 49 parts of 1,3-butadiene, 5 parts of methacrylic acid, 5 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate, 150 parts of ion-exchanged water, 1 part of potassium persulfate as a polymerization initiator, After sufficiently stirring, the polymerization was started by heating to 50 ° C. When the monomer consumption reached 95.0%, the reaction was stopped by cooling, and a binder aqueous dispersion having a solid concentration of 40% (number average particle diameter of polymer particles: 100 nm, glass transition temperature of polymer particles: − 15 ° C.). The binder did not contain a polymer unit having a nitrile group or a linear alkylene structural unit having 4 or more carbon atoms.

(比較例3)
バインダーとして、下記のバインダーを用いたこと以外は、比較例2と同様の操作を行い、正極スラリーおよび正極を得、電池を作製した。各評価の結果を表1に示す。なお、室温サイクル特性及び高温サイクル特性の評価における上限電圧は5.0Vとした。
(Comparative Example 3)
As a binder, except having used the following binder, operation similar to the comparative example 2 was performed, the positive electrode slurry and the positive electrode were obtained, and the battery was produced. The results of each evaluation are shown in Table 1. The upper limit voltage in the evaluation of the room temperature cycle characteristics and the high temperature cycle characteristics was 5.0V.

〔バインダーの製造〕
重合缶Aに、ラウリル硫酸ナトリウム0.5部、イオン交換水15部を加え、重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.25部、イオン交換水10部を加え70℃に加温し、別の重合缶Bにブチルアクリレート35部、エチルアクリレート60部、メタクリル酸5部、ラウリル硫酸ナトリウム0.7部、イオン交換水60部を加えて攪拌して作製したエマルジョンを約180分かけて重合缶Bから重合缶Aに逐次添加した後、約120分攪拌してモノマー消費量が95%になったところで冷却して反応を終了し、その後4%NaOH水溶液でpH調整し、バインダー水分散液を得た。
(Manufacture of binder)
To polymerization can A, 0.5 parts of sodium lauryl sulfate and 15 parts of ion-exchanged water were added, 0.25 part of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as polymerization initiators, and the mixture was heated to 70 ° C. The emulsion prepared by adding 35 parts of butyl acrylate, 60 parts of ethyl acrylate, 5 parts of methacrylic acid, 0.7 part of sodium lauryl sulfate and 60 parts of ion-exchanged water to B is polymerized from the polymerization vessel B over about 180 minutes. After sequentially adding to Can A, the mixture was stirred for about 120 minutes, and when the monomer consumption reached 95%, the reaction was terminated by cooling, and then the pH was adjusted with a 4% NaOH aqueous solution to obtain a binder aqueous dispersion.

このバインダー水分散液100部に、NMP320部を加え、減圧下に水を蒸発させて、バインダーのNMP溶液を得た。   To 100 parts of this binder aqueous dispersion, 320 parts of NMP was added, and water was evaporated under reduced pressure to obtain a binder NMP solution.

Figure 2013008485
Figure 2013008485

表1の結果より、実施例1〜4の正極は、ピール強度、分散安定性に優れる。また、実施例1〜4の二次電池は、室温サイクル特性及び高温サイクル特性に優れる。一方、充電平均電圧が3.9V未満の正極活物質を用いた正極及び二次電池(比較例1)や、ニトリル基を有する重合単位を含まないバインダーを用いた正極及び二次電池(比較例2,3)は、実施例1〜4に比較して、ピール強度、分散安定性、室温サイクル特性及び高温サイクル特性のバランスに劣る。

From the results of Table 1, the positive electrodes of Examples 1 to 4 are excellent in peel strength and dispersion stability. Moreover, the secondary batteries of Examples 1 to 4 are excellent in room temperature cycle characteristics and high temperature cycle characteristics. On the other hand, a positive electrode and a secondary battery (Comparative Example 1) using a positive electrode active material having an average charge voltage of less than 3.9 V, and a positive electrode and a secondary battery (Comparative Example) using a binder not containing a polymer unit having a nitrile group. 2, 3) is inferior to the balance of peel strength, dispersion stability, room temperature cycle characteristics and high temperature cycle characteristics as compared with Examples 1 to 4.

Claims (5)

集電体と、前記集電体上に積層され、正極活物質及びバインダーを含有してなる正極活物質層とからなり、
リチウム金属に対する正極活物質の充電平均電圧が3.9V以上であり、
前記バインダーが、ニトリル基を有する重合単位及び炭素数4以上の直鎖アルキレン構造単位を含んでなり、
前記バインダー中の前記ニトリル基を有する重合単位の含有割合が2〜50質量%であり、かつ、
前記バインダーのヨウ素価が、3〜60mg/100mgである二次電池用正極。
A current collector and a positive electrode active material layer laminated on the current collector and containing a positive electrode active material and a binder;
The charge average voltage of the positive electrode active material with respect to lithium metal is 3.9 V or more,
The binder comprises a polymer unit having a nitrile group and a linear alkylene structural unit having 4 or more carbon atoms,
The content ratio of the polymer unit having the nitrile group in the binder is 2 to 50% by mass, and
The positive electrode for secondary batteries whose iodine value of the said binder is 3-60 mg / 100 mg.
前記バインダーが、前記ニトリル基を有する重合単位を5〜30質量%含む請求項1に記載の二次電池用正極。   The positive electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the binder contains 5 to 30% by mass of the polymer unit having the nitrile group. 前記バインダーが、更に親水性基を有する重合単位を含んでなる請求項1または2に記載の二次電池用正極。   The positive electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the binder further comprises a polymer unit having a hydrophilic group. 前記正極活物質が、下記一般式(I)〜(III)のいずれかで表される請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池用正極;
xLiMaO・(1−x)LiMbO ・・・(I)
LiyMcPO ・・・(II)
LiMd0.5Mn1.5 ・・・(III)
(ここで、xは0<x<1を満たす数、yは0≦y≦2を満たす数であり、Ma及びMcは平均酸化状態が3+である1つ以上の遷移金属であり、Mb及びMdは平均酸化状態が4+である1つ以上の遷移金属である。)。
The positive electrode for a secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive electrode active material is represented by any one of the following general formulas (I) to (III):
xLiMaO 2 · (1-x) Li 2 MbO 3 (I)
LiyMcPO 4 (II)
LiMd 0.5 Mn 1.5 O 4 (III)
(Where x is a number that satisfies 0 <x <1, y is a number that satisfies 0 ≦ y ≦ 2, Ma and Mc are one or more transition metals having an average oxidation state of 3+, and Mb and Md is one or more transition metals with an average oxidation state of 4+).
正極、負極、セパレーター及び電解液を有する二次電池であって、
前記正極が、請求項1〜4のいずれかに記載の二次電池用正極である二次電池。
A secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte solution,
The secondary battery whose said positive electrode is a positive electrode for secondary batteries in any one of Claims 1-4.
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