JP2014063676A - Aqueous binder liquid for secondary battery positive electrode, aqueous paste for secondary battery positive electrode produced with aqueous binder liquid, secondary battery positive electrode, and secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a binder liquid which can constitute a paste capable of coating without corrosion of metal collector while containing an active material containing a nickel atom, and furthermore to provide an aqueous binder liquid which is superior in adhesiveness with the active material and the metal collector, and can manufacture a positive electrode with less deterioration even if charge/discharge is repeated.SOLUTION: An aqueous binder liquid for a secondary battery positive electrode is a binder liquid for forming the secondary battery positive electrode having an active material containing a nickel atom and includes an acid-modified polyolefin resin (A) containing 0.1 to 10 mass% of an unsaturated carboxylic acid component, and an aqueous medium.

Description

本発明は、二次電池正極用水系バインダー液、さらにはこのバインダー液を用いてなるペースト、正極および二次電池に関するものである。   The present invention relates to an aqueous binder liquid for a secondary battery positive electrode, and further to a paste, a positive electrode and a secondary battery using the binder liquid.

近年、携帯電話やデジタルカメラなどの携帯電子機器の小型軽量化や高機能化の要求に伴い、高性能電池の開発が積極的に進められており、エネルギー密度の高い二次電池の需要が大きく伸びている。特に、リチウムイオン電池は、携帯電話やノートパソコンなどの用途に加え、電気自動車用途への展開も進められ、その利用範囲は非常に拡大している。   In recent years, with the demand for smaller and lighter portable electronic devices such as mobile phones and digital cameras, high-performance batteries have been actively developed, and the demand for secondary batteries with high energy density has increased. It is growing. In particular, lithium-ion batteries are being developed for use in electric vehicles in addition to applications such as mobile phones and notebook computers, and the range of their use is expanding greatly.

リチウムイオン電池は、正極と負極との間にセパレーターが配置された構成の電極を電解液(リチウムイオンポリマー電池の場合は、液状電解液の代わりにゲル状もしくは全固体型の電解質)と共に容器内に収納した構造を有するものである。   In a lithium ion battery, an electrode having a configuration in which a separator is disposed between a positive electrode and a negative electrode is placed in a container together with an electrolytic solution (in the case of a lithium ion polymer battery, a gel or all solid electrolyte instead of a liquid electrolytic solution). It has a structure housed in.

リチウムイオン電池の電極は、活物質と、必要に応じて主に炭素材料からなる導電材とが、バインダーを用いてアルミニウム箔や銅箔などの金属集電体上に層形成されたものである。正極用活物質としては、コバルト酸リチウムなどの遷移金属を含むリチウム複合酸化物などが用いられ、負極用活物質としては、炭素材料などが主に用いられる。そして、このようなリチウムイオン電池の電極は、通常、活物質に、バインダーや必要に応じて導電材を添加し、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの溶媒の存在下で混練・調製した電極ペーストを、金属集電体上にドクターブレードなどにより塗布し、乾燥することによって得られる。ここでバインダーは、活物質と導電材、さらにこれらと金属集電体とを接着するために用いられる。   An electrode of a lithium ion battery is formed by layering an active material and, if necessary, a conductive material mainly made of a carbon material on a metal current collector such as an aluminum foil or a copper foil using a binder. . As the positive electrode active material, a lithium composite oxide containing a transition metal such as lithium cobaltate is used, and as the negative electrode active material, a carbon material or the like is mainly used. Such an electrode of a lithium ion battery is usually kneaded and prepared in the presence of a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) by adding a binder or, if necessary, a conductive material to the active material. The obtained electrode paste is applied on a metal current collector by a doctor blade or the like and dried. Here, the binder is used for bonding the active material and the conductive material, and further to the metal current collector.

従来、二次電池正極用のバインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)樹脂などの主にフッ素系樹脂が用いられ、これをNMPに溶解した溶液が多く使用されている。
しかしながら、PVDFをバインダーとして使用した場合、活物質間や導電材との接着性に劣り、また、活物質および導電材と金属集電体との界面の接着性にも劣るため、極板の裁断工程や捲回工程などの製造工程時に活物質や導電材の一部が金属集電体から剥離・脱落し、微少短絡や電池容量のばらつきを生じる原因となっていた。
さらに、PVDFは電解液に対する耐膨潤性に劣るため、充放電を繰り返すことによってバインダーが電解液中で膨潤し、活物質と導電材との間や、活物質および導電材と金属集電体との間の接触抵抗が増大したり、活物質および導電材の一部が金属集電体から剥離したりすることがあり、電池特性に劣り、さらには安全上の問題があった。
また、PVDFを溶解させる溶媒として用いられているNMPは、電極ペーストを金属集電体上に塗布・乾燥する際に蒸発するため、これを安全に回収する必要がある。また昨今の環境関連の法規制によって、加工場によっては環境に影響を及ぼす可能性のある有機溶媒を使用できないところも多くなっている。
Conventionally, as a binder for a secondary battery positive electrode, a fluororesin such as polyvinylidene fluoride (PVDF) resin is mainly used, and a solution obtained by dissolving this in NMP is often used.
However, when PVDF is used as a binder, it is inferior in adhesiveness between active materials and between conductive materials, and also inferior in adhesiveness at the interface between the active material and the conductive material and the metal current collector. During the manufacturing process such as the process or the winding process, a part of the active material or the conductive material is peeled off from the metal current collector, which causes a micro short circuit and a variation in battery capacity.
Furthermore, since PVDF is inferior in swelling resistance to the electrolytic solution, the binder swells in the electrolytic solution by repeating charging and discharging, and between the active material and the conductive material, and between the active material and the conductive material and the metal current collector. The contact resistance between the active material and the conductive material may be partly peeled off from the metal current collector, resulting in inferior battery characteristics and further safety problems.
Moreover, since NMP used as a solvent for dissolving PVDF evaporates when the electrode paste is applied and dried on the metal current collector, it must be recovered safely. In addition, due to recent environmental laws and regulations, there are many places where it is not possible to use organic solvents that may affect the environment depending on the processing site.

従来、二次電池正極用活物質としては、作動電圧が4Vを超えることからコバルト酸リチウムの研究が精力的に行われ、小型携帯機器用途ではコバルト酸リチウムの採用が主流である。コバルト酸リチウムは、電位平坦性、容量、放電電位、サイクル特性などトータルな性能で良好な特性を示すため、今日のリチウムイオン二次電池の正極活物質として広く用いられている。
しかしながら、コバルトは地球上に偏在し、かつ希少な資源であるために、コストが高くつく他、安定供給が難しいという問題がある。
Conventionally, as an active material for a positive electrode of a secondary battery, since an operating voltage exceeds 4 V, lithium cobaltate has been intensively studied, and lithium cobaltate is mainly used for small portable devices. Lithium cobalt oxide is widely used as a positive electrode active material in today's lithium ion secondary batteries because it exhibits good characteristics in terms of total performance such as potential flatness, capacity, discharge potential, and cycle characteristics.
However, since cobalt is unevenly distributed on the earth and is a scarce resource, there are problems that it is expensive and stable supply is difficult.

そこで、コバルトに代わる資源として、地球上に豊富に存在し、しかも安価なニッケルやマンガンを用い、これらをベースにした正極活物質、例えば、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等を基本構成とするリチウム含有遷移金属酸化物を用いた正極材料が提案され、実用に供されるようになった。中でも、ニッケル酸リチウムはコバルト酸リチウム以上の容量を有していることから、将来の代替材料として有望視されている。   Therefore, as a resource to replace cobalt, abundantly available on the earth and inexpensive nickel and manganese, based on these positive electrode active materials such as lithium nickelate, lithium manganate, etc. Cathode materials using transition metal oxides have been proposed and put into practical use. Among these, lithium nickelate has a capacity higher than that of lithium cobaltate, and thus is promising as a future alternative material.

二次電池正極は、上記のように、正極用活物質とPVDFバインダーとを含有するペーストを金属集電体に塗工することによって形成される。しかし、ニッケル原子を含む活物質とPVDFバインダーとを混合した場合、塩基性が高いペーストとなり、微量の水分混入により、塩基に弱いPVDFバインダーを含有するペーストの安定性が著しく低下するという問題があった。   As described above, the secondary battery positive electrode is formed by coating a metal current collector with a paste containing a positive electrode active material and a PVDF binder. However, when an active material containing nickel atoms and a PVDF binder are mixed, a paste having a high basicity is obtained, and there is a problem that the stability of a paste containing a PVDF binder weak to a base is remarkably lowered due to a small amount of moisture mixed therein. It was.

これらの問題に対して、二次電池電極用バインダーに関して以下のような技術が開示されている。
すなわち、特許文献1〜3には、バインダーとして水系のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を用いることが開示されている。PTFEバインダーは、PVDFバインダーと比較して耐塩基性に優れるため、ペーストの安定性低下の問題は解消される。しかしながら、このペーストは、塩基性の高い水系のものであるため、このペーストを金属集電体であるアルミニウム箔に塗工する際に、アルミニウム箔が腐蝕するという問題があった。
In order to solve these problems, the following techniques have been disclosed for secondary battery electrode binders.
That is, Patent Documents 1 to 3 disclose that aqueous polytetrafluoroethylene (PTFE) is used as a binder. Since the PTFE binder is superior in base resistance as compared with the PVDF binder, the problem of deterioration in paste stability is solved. However, since this paste is a highly basic water-based one, there is a problem that the aluminum foil is corroded when this paste is applied to an aluminum foil that is a metal current collector.

特開2000−149954号公報JP 2000-149954 A 特開2001−216957号公報JP 2001-216957 A 特開2001−266854号公報JP 2001-266854 A

本発明は、上記課題を解決するものであり、ニッケル原子を含む活物質を含有しながらも、金属集電体が腐蝕することなく塗工可能であるペーストを構成することができるバインダー液であり、さらには、活物質と金属集電体との接着性に優れ、充放電を繰り返しても劣化が少ない正極を製造することができ、水系であるバインダー液を提供することを目的とするものである。さらには、このバインダー液を用いたペースト、正極および二次電池を提供することを目的とするものである。   The present invention solves the above problems, and is a binder liquid that can constitute a paste that contains an active material containing nickel atoms but can be applied without corrosion of the metal current collector. Furthermore, it is intended to provide a water-based binder liquid that can produce a positive electrode that is excellent in adhesiveness between an active material and a metal current collector and that is less deteriorated even after repeated charge and discharge. is there. Furthermore, it aims at providing the paste, positive electrode, and secondary battery using this binder liquid.

本発明者らは、上記課題について検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
(1)ニッケル原子を含む活物質を有する二次電池正極を形成するためのバインダー液であり、不飽和カルボン酸成分を0.1〜10質量%含有する酸変性ポリオレフィン樹脂(A)と、水性媒体とを含有することを特徴とする二次電池正極用水系バインダー液。
(2)酸変性ポリオレフィン樹脂(A)が、エチレン成分を50〜98質量%含有する酸変性ポリオレフィン樹脂(a)および/またはプロピレン成分と1−ブテン成分の少なくとも一つを50〜98質量%含有する酸変性ポリオレフィン樹脂(b)であることを特徴とする(1)記載の二次電池正極用水系バインダー液。
(3)酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の不飽和カルボン酸成分が、無水マレイン酸、マレイン酸、アクリル酸およびメタクリル酸からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする(1)または(2)記載の二次電池正極用水系バインダー液。
(4)上記(1)〜(3)のいずれかに記載の二次電池正極用水系バインダー液と、ニッケル原子を含む活物質と、ポリアクリル酸(B)の水溶液である増粘剤とを含有するペーストであり、ペーストのpHが7〜11であることを特徴とする二次電池正極用水系ペースト。
(5)ポリアクリル酸(B)の重量平均分子量が、10,000〜10,000,000であることを特徴とする(4)記載の二次電池正極用水系ペースト。
(6)上記(4)または(5)記載の二次電池正極用水系ペーストを用いて形成された二次電池正極。
(7)上記(6)記載の二次電池正極を用いて形成された二次電池。
As a result of examining the above problems, the present inventors have reached the present invention. That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A binder liquid for forming a secondary battery positive electrode having an active material containing nickel atoms, an acid-modified polyolefin resin (A) containing 0.1 to 10% by mass of an unsaturated carboxylic acid component, and an aqueous solution A water-based binder liquid for a secondary battery positive electrode, comprising a medium.
(2) The acid-modified polyolefin resin (A) contains 50 to 98% by mass of an acid-modified polyolefin resin (a) containing 50 to 98% by mass of an ethylene component and / or at least one of a propylene component and a 1-butene component. The aqueous binder solution for a secondary battery positive electrode according to (1), which is an acid-modified polyolefin resin (b).
(3) The unsaturated carboxylic acid component of the acid-modified polyolefin resin (A) is at least one selected from the group consisting of maleic anhydride, maleic acid, acrylic acid and methacrylic acid (1) or ( 2) The aqueous binder liquid for secondary battery positive electrode of description.
(4) The secondary battery positive electrode aqueous binder liquid according to any one of (1) to (3) above, an active material containing nickel atoms, and a thickener that is an aqueous solution of polyacrylic acid (B). An aqueous paste for a secondary battery positive electrode, which is a paste to be contained and has a pH of 7 to 11.
(5) The aqueous paste for secondary battery positive electrode according to (4), wherein the polyacrylic acid (B) has a weight average molecular weight of 10,000 to 10,000,000.
(6) A secondary battery positive electrode formed using the aqueous paste for secondary battery positive electrode according to (4) or (5).
(7) A secondary battery formed using the secondary battery positive electrode described in (6) above.

本発明の二次電池正極用水系バインダー液は、ニッケル原子を含む活物質と金属集電体との接着性に優れる。このバインダー液と、ニッケル原子を含む活物質と、ポリアクリル酸(B)を含む増粘剤とを用いて形成されたpHが7〜11である二次電池正極ペーストは、金属集電体が腐食することなく塗工可能であり、また、充放電を繰り返しても劣化が少ない正極を製造することができ、したがって、サイクル特性に優れた二次電池を得ることが可能となる。また本発明の二次電池正極用水系バインダー液は、水性媒体を媒体として使用するため、電極製造時に有機溶媒が蒸発するなどの有機溶媒の問題を解消することができる。   The aqueous binder solution for a positive electrode of the secondary battery of the present invention is excellent in adhesion between the active material containing nickel atoms and the metal current collector. A secondary battery positive electrode paste having a pH of 7 to 11 formed using this binder liquid, an active material containing nickel atoms, and a thickener containing polyacrylic acid (B) has a metal current collector. Coating can be performed without corrosion, and a positive electrode with little deterioration can be produced even when charging and discharging are repeated. Therefore, a secondary battery excellent in cycle characteristics can be obtained. Moreover, since the aqueous binder liquid for secondary battery positive electrodes of this invention uses an aqueous medium as a medium, it can solve the problem of organic solvents, such as an organic solvent evaporating at the time of electrode manufacture.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の二次電池正極用水系バインダー液は、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)と水性媒体を含有するものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The aqueous binder solution for a secondary battery positive electrode of the present invention contains an acid-modified polyolefin resin (A) and an aqueous medium.

本発明において酸変性ポリオレフィン樹脂(A)は、樹脂の分散化、および電解液に対する耐性を満足させる点から、不飽和カルボン酸成分の含有量が0.1〜10質量%であることが必要であり、0.3〜8質量%であることが好ましく、0.5〜6質量%であることがより好ましく、1〜5質量%であることがさらに好ましい。
不飽和カルボン酸成分の含有量が0.1質量%未満では、活物質および導電材と金属集電体との接着性が低下する場合があり、また後述するように樹脂を水性媒体中に分散させる場合には、その分散化が困難になりやすい。不飽和カルボン酸成分の含有量が10質量%を超えると電解液に対する耐性が低下する場合がある。
不飽和カルボン酸成分としては、不飽和カルボン酸や、その無水物が挙げられ、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、フマル酸、クロトン酸などのほか、不飽和ジカルボン酸のハーフエステル、ハーフアミドなどが挙げられる。中でもアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸が好ましく、特にアクリル酸、無水マレイン酸が好ましい。
不飽和カルボン酸成分は、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)中に、例えばランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合、熱減成法などにより共重合されていれば特にその形態は限定されない。
なお、樹脂中に導入された酸無水物は、樹脂の乾燥状態では隣接カルボキシル基が脱水環化した酸無水物構造を形成しているが、後述する水性媒体中では、その一部、または全部が開環してカルボン酸、あるいはその塩の構造をとる場合がある。
In the present invention, the acid-modified polyolefin resin (A) needs to have an unsaturated carboxylic acid component content of 0.1 to 10% by mass from the viewpoint of satisfying dispersion of the resin and resistance to the electrolytic solution. Yes, it is preferably 0.3 to 8% by mass, more preferably 0.5 to 6% by mass, and even more preferably 1 to 5% by mass.
If the content of the unsaturated carboxylic acid component is less than 0.1% by mass, the adhesion between the active material and the conductive material and the metal current collector may be lowered, and the resin is dispersed in the aqueous medium as described later. In such a case, the dispersion tends to be difficult. When the content of the unsaturated carboxylic acid component exceeds 10% by mass, the resistance to the electrolytic solution may decrease.
Examples of the unsaturated carboxylic acid component include unsaturated carboxylic acids and anhydrides thereof. Specifically, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid, itaconic anhydride, fumaric acid, croton In addition to acids, examples include half esters and half amides of unsaturated dicarboxylic acids. Of these, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, and maleic anhydride are preferable, and acrylic acid and maleic anhydride are particularly preferable.
The form of the unsaturated carboxylic acid component is not particularly limited as long as it is copolymerized in the acid-modified polyolefin resin (A) by, for example, random copolymerization, block copolymerization, graft copolymerization, thermal degradation method or the like.
Incidentally, the acid anhydride introduced into the resin forms an acid anhydride structure in which the adjacent carboxyl group is dehydrated and cyclized in the dry state of the resin. May open to take the structure of a carboxylic acid or salt thereof.

また、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)は、樹脂の分散化、および電解液に対する耐性の観点から、炭素数2〜6の不飽和炭化水素成分を50〜98質量%含有することが好ましく、60〜98質量%含有することがより好ましく、70〜98質量%含有することがさらに好ましく、75〜95質量%含有することが最も好ましい。
炭素数2〜6の不飽和炭化水素成分の含有量が50質量%未満では電解液に対する耐性が低下する場合があり、98質量%を超えると、相対的に不飽和カルボン酸成分の含有量が低下してしまうため、樹脂の水性化が困難になる場合がある。
Moreover, it is preferable that acid-modified polyolefin resin (A) contains 50-98 mass% of C2-C6 unsaturated hydrocarbon components from a viewpoint of dispersion | distribution of resin and the tolerance with respect to electrolyte solution, The content is more preferably 98% by mass, still more preferably 70 to 98% by mass, and most preferably 75 to 95% by mass.
When the content of the unsaturated hydrocarbon component having 2 to 6 carbon atoms is less than 50% by mass, the resistance to the electrolytic solution may be reduced. When the content exceeds 98% by mass, the content of the unsaturated carboxylic acid component is relatively high. Since it will fall, it may become difficult to make the resin water-based.

炭素数2〜6の不飽和炭化水素としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセンなどのアルケン類やブタジエンやイソプレンなどのジエン類が挙げられ、樹脂の製造のし易さ、水性化のし易さ、および電解液に対する耐性などの点から、エチレン、プロピレンまたはブテン成分(1−ブテン、イソブテンなど)であることが好ましく、これらを併用することもできる。   Examples of unsaturated hydrocarbons having 2 to 6 carbon atoms include alkenes such as ethylene, propylene, 1-butene, isobutene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 3-methyl-1-pentene and 1-hexene. And dienes such as butadiene and isoprene. From the viewpoint of ease of resin production, ease of aqueous formation, resistance to electrolytes, etc., ethylene, propylene or butene components (1-butene, isobutene, etc.) ) Is preferable, and these may be used in combination.

酸変性ポリオレフィン樹脂(A)は、エチレン成分を50〜98質量%含有する酸変性ポリオレフィン樹脂(a)、または、プロピレン成分と1−ブテン成分の少なくとも一つを50〜98質量%含有する酸変性ポリオレフィン樹脂(b)であることが好ましく、酸変性ポリオレフィン樹脂(a)、(b)を併用することもできる。   The acid-modified polyolefin resin (A) is an acid-modified polyolefin resin (a) containing 50 to 98% by mass of an ethylene component, or an acid modification containing 50 to 98% by mass of at least one of a propylene component and a 1-butene component. The polyolefin resin (b) is preferable, and the acid-modified polyolefin resins (a) and (b) can be used in combination.

酸変性ポリオレフィン樹脂(b)としては、プロピレン成分と1−ブテン成分以外に、さらにエチレン成分を1.5〜45質量%含有していることが好ましく、2〜30質量%含有していることがより好ましい。エチレン成分を含有することで樹脂の柔軟性が増し、水性化しやすくなる。   In addition to the propylene component and the 1-butene component, the acid-modified polyolefin resin (b) preferably further contains an ethylene component in an amount of 1.5 to 45% by mass, and more preferably 2 to 30% by mass. More preferred. By containing an ethylene component, the flexibility of the resin increases and it becomes easy to be aqueous.

酸変性ポリオレフィン樹脂(A)中に含まれる共重合成分として、本発明の効果を損なわない範囲内で、以下のような成分を含有していてもよい。すなわち、このような成分としては、例えば、アクリル酸メチルやメタクリル酸メチル、アクリル酸エチルなどのアクリル酸エステル類およびメタクリル酸エステル類、1−ペンテン、4−メチルー1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどのアルケン類やジエン類、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチルなどのマレイン酸エステル類、(メタ)アクリル酸アミド類、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテルなどのアルキルビニルエーテル類、ぎ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサチック酸ビニルなどのビニルエステル類、ビニルアルコール、2−ヒドロキシエチルアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、スチレン、置換スチレン、ハロゲン化ビニル類、ハロゲン化ビニリデン類、一酸化炭素、二酸化硫黄など、およびこれらの混合物が挙げられる。
このような成分は、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の20質量%以下であることが好ましい。20質量%を超えると、バインダーとした際に上記したような本発明の効果を奏することが困難となりやすい。
As a copolymerization component contained in acid-modified polyolefin resin (A), the following components may be contained within the range which does not impair the effect of this invention. That is, examples of such components include acrylic acid esters such as methyl acrylate, methyl methacrylate, and ethyl acrylate, and methacrylic acid esters, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, and 3-methyl-1. -Alkenes and dienes such as pentene, 1-hexene and 1-octene, maleates such as dimethyl maleate, diethyl maleate and dibutyl maleate, (meth) acrylic acid amides, methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, etc. Alkyl vinyl ethers, vinyl esters such as vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl pivalate, vinyl versatate, vinyl alcohol, 2-hydroxyethyl acrylate, glycidyl (meth) acrylate, (meth) acrylo Tolyl, styrene, substituted styrene, vinyl halides, vinylidene halides such, carbon monoxide, sulfur dioxide, and mixtures thereof.
Such a component is preferably 20% by mass or less of the acid-modified polyolefin resin (A). When it exceeds 20 mass%, when it is used as a binder, it tends to be difficult to achieve the effects of the present invention as described above.

酸変性ポリオレフィン樹脂(a)の具体例としては、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸三元共重合体、またはエチレン−メタクリル酸エステル−無水マレイン酸三元共重合体が最も好ましい。このような樹脂は、レクスパールEAAシリーズ(日本ポリエチレン社)、プリマコール(ダウ・ケミカル日本社)、ニュクレルシリーズ(三井・デュポンポリケミカル社)、ボンダインシリーズ(アルケマ社)、レクスパールETシリーズ(日本ポリエチレン社)などとして市販されている。   Specific examples of the acid-modified polyolefin resin (a) include ethylene- (meth) acrylic acid copolymer, ethylene-acrylic acid ester-maleic anhydride terpolymer, or ethylene-methacrylic acid ester-maleic anhydride terpolymer. An original copolymer is most preferred. Such resins include Lexpearl EAA series (Nippon Polyethylene), Primacol (Dow Chemical Japan), Nuclel series (Mitsui / DuPont Polychemical), Bondine series (Arkema), Lexpearl ET series. (Nippon Polyethylene Co., Ltd.).

酸変性ポリオレフィン樹脂(b)の具体例としては、例えば、レクスタック(REXTAC)(アメリカのレキセン(Rexene)社)、ベストプラスト408、ベストプラスト708(ドイツのヒュルス(Huls)社)、ウベタックAPAO(宇部レキセン社)などを用い、これらの市販樹脂に前記の方法で不飽和カルボン酸成分を導入したポリオレフィン樹脂や、ユーメックスシリーズ(三洋化成社)などが挙げられる。上記の市販樹脂のうち、ベストプラスト408、ベストプラスト708、ユーメックスシリーズを用いることが好ましい。   Specific examples of the acid-modified polyolefin resin (b) include, for example, REXTAC (Rexene, USA), Bestplast 408, Bestplast 708 (Huls, Germany), Ubetak APAO ( Ube Lexen) and the like, and polyolefin resins in which an unsaturated carboxylic acid component is introduced into these commercially available resins by the above-mentioned method, Yumex series (Sanyo Kasei Co., Ltd.), and the like. Of the above-mentioned commercially available resins, it is preferable to use Bestplast 408, Bestplast 708, and Umex series.

なお、不飽和カルボン酸成分と炭素数2〜6の不飽和炭化水素成分が本発明の構成成分比率となるように、2種以上の任意のポリオレフィン樹脂を混合して酸変性ポリオレフィン樹脂(A)としてもよい。   The acid-modified polyolefin resin (A) is prepared by mixing two or more arbitrary polyolefin resins so that the unsaturated carboxylic acid component and the unsaturated hydrocarbon component having 2 to 6 carbon atoms have the constituent component ratio of the present invention. It is good.

酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の分子量は特に限定されないが、重量平均分子量は10,000以上であることが好ましく、10,000〜150,000であることがより好ましく、12,000〜120,000であることがさらに好ましく、15,000〜100,000であることが特に好ましく、20,000〜90,000であることが最も好ましい。重量平均分子量が10,000未満の場合は、電極がもろくなり、活物質同士の接着性、活物質と金属集電体の接着性が低下するおそれがある。重量平均分子量が150,000を超える場合は、樹脂の水性化が困難になる傾向がある。なお、樹脂の重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いてポリスチレン樹脂を標準として求めることができる。   The molecular weight of the acid-modified polyolefin resin (A) is not particularly limited, but the weight average molecular weight is preferably 10,000 or more, more preferably 10,000 to 150,000, and 12,000 to 120,000. Is more preferable, 15,000 to 100,000 is particularly preferable, and 20,000 to 90,000 is most preferable. When the weight average molecular weight is less than 10,000, the electrodes are fragile, and the adhesion between the active materials and the adhesion between the active material and the metal current collector may be reduced. When the weight average molecular weight exceeds 150,000, it tends to be difficult to make the resin water-based. In addition, the weight average molecular weight of resin can be calculated | required on the basis of polystyrene resin using a gel permeation chromatography (GPC).

本発明のバインダー液は、水性媒体を含有することが必要である。バインダー液の媒体は、作業者や作業環境への安全性の観点から、水を主成分とすることが好ましい。酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の水性化、溶解、乾燥負荷低減などの目的のために、媒体には、水以外に有機溶剤が含まれていても差し支えない。有機溶剤が媒体全量に占める量は5質量%以下が好ましく、3質量%以下がさらに好ましく、1質量%以下がさらに好ましい。媒体には、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)などを水性化する際に添加される水溶性の塩基性化合物を含む場合もある。   The binder liquid of the present invention needs to contain an aqueous medium. The medium of the binder liquid preferably contains water as a main component from the viewpoint of safety to workers and work environments. For the purpose of making the acid-modified polyolefin resin (A) aqueous, dissolving, reducing the drying load, the medium may contain an organic solvent in addition to water. The amount of the organic solvent in the total amount of the medium is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and further preferably 1% by mass or less. The medium may contain a water-soluble basic compound that is added when the acid-modified polyolefin resin (A) is made aqueous.

本発明のバインダー液において、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の固形分濃度が、1〜50質量%であることが好ましく、3〜40質量%であることがより好ましく、5〜30質量%であることが特に好ましい。固形分濃度が50質量%を超えると、バインダー液の著しい粘度増加あるいは固化により取扱い性が低下する傾向がある。一方、固形分濃度が1質量%未満ではバインダー液の著しい粘度低下により取扱い性が低下する傾向がある。   In the binder liquid of the present invention, the solid content concentration of the acid-modified polyolefin resin (A) is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 3 to 40% by mass, and 5 to 30% by mass. It is particularly preferred. When solid content concentration exceeds 50 mass%, there exists a tendency for a handleability to fall by the remarkable viscosity increase or solidification of a binder liquid. On the other hand, when the solid content concentration is less than 1% by mass, the handleability tends to be reduced due to a significant decrease in the viscosity of the binder liquid.

酸変性ポリオレフィン樹脂(A)を水性媒体に分散する方法は、特に限定されないが、例えば、加圧下、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)、塩基性化合物および水性媒体を密閉容器中で加熱、攪拌することで分散する方法を用いることができる。酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の水性媒体は、水を主成分とする媒体であり、水溶性の有機溶剤や塩基性化合物を含有していてもよい。   The method for dispersing the acid-modified polyolefin resin (A) in the aqueous medium is not particularly limited. For example, the acid-modified polyolefin resin (A), the basic compound and the aqueous medium are heated and stirred in a sealed container under pressure. Can be used. The aqueous medium of the acid-modified polyolefin resin (A) is a medium mainly composed of water, and may contain a water-soluble organic solvent or a basic compound.

酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の水性媒体への分散化の際に塩基性化合物を添加することにより、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)を水性媒体中に均一に分散させることができ、分散安定性に優れたバインダー液を得ることができる。
塩基性化合物としては、アンモニア、有機アミン化合物などのアミン類などが挙げられる。有機アミン化合物の具体例としては、トリエチルアミン、N、N−ジメチルエタノールアミン、イソプロピルアミン、イミノビスプロピルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、3−エトキシプロピルアミン、3−ジエチルアミノプロピルアミン、sec−ブチルアミン、プロピルアミン、メチルアミノプロピルアミン、メチルイミノビスプロピルアミン、3−メトキシプロピルアミン、モノエタノールアミン、モルホリン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリンなどを挙げることができる。中でもトリエチルアミン、N、N−ジメチルエタノールアミンを用いることが好ましい。
By adding a basic compound during dispersion of the acid-modified polyolefin resin (A) in the aqueous medium, the acid-modified polyolefin resin (A) can be uniformly dispersed in the aqueous medium, thereby improving the dispersion stability. An excellent binder liquid can be obtained.
Examples of basic compounds include ammonia and amines such as organic amine compounds. Specific examples of the organic amine compound include triethylamine, N, N-dimethylethanolamine, isopropylamine, iminobispropylamine, ethylamine, diethylamine, 3-ethoxypropylamine, 3-diethylaminopropylamine, sec-butylamine, propylamine, Examples thereof include methylaminopropylamine, methyliminobispropylamine, 3-methoxypropylamine, monoethanolamine, morpholine, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine and the like. Of these, triethylamine, N, N-dimethylethanolamine is preferably used.

また、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の水性分散体中の塩基性化合物の含有量は、樹脂固形分に対して0.01〜100質量%であることが好ましく、中でも0.05〜40質量%であることが好ましく、0.1〜15質量%であることがより好ましい。塩基性化合物の含有量が0.01質量%未満では、塩基性化合物を添加する効果に乏しく、分散安定性に優れた水性分散体を得ることが困難となりやすい。一方、塩基性化合物の含有量が100質量%を超えると、バインダーの着色やゲル化が生じやすくなる。   Moreover, it is preferable that content of the basic compound in the aqueous dispersion of acid-modified polyolefin resin (A) is 0.01-100 mass% with respect to resin solid content, and 0.05-40 mass% especially among them. It is preferable that it is 0.1-15 mass%. When the content of the basic compound is less than 0.01% by mass, the effect of adding the basic compound is poor, and it is difficult to obtain an aqueous dispersion excellent in dispersion stability. On the other hand, when the content of the basic compound exceeds 100% by mass, the binder is likely to be colored or gelled.

酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の水性媒体への分散化の際に有機溶剤を添加することにより、分散化を促進し、分散粒子径を小さくすることができる。使用する有機溶剤量は、水性媒体中の50質量%以下であることが好ましく、1〜45質量%であることがより好ましく、2〜40質量%であることがさらに好ましく、3〜35質量%であることが特に好ましい。有機溶剤量が50質量%を超える場合には、使用する有機溶剤によっては水性分散体の安定性が低下してしまう場合がある。   By adding an organic solvent when the acid-modified polyolefin resin (A) is dispersed in an aqueous medium, the dispersion can be promoted and the dispersed particle size can be reduced. The amount of the organic solvent to be used is preferably 50% by mass or less in the aqueous medium, more preferably 1 to 45% by mass, further preferably 2 to 40% by mass, and 3 to 35% by mass. It is particularly preferred that When the amount of the organic solvent exceeds 50% by mass, the stability of the aqueous dispersion may be lowered depending on the organic solvent used.

有機溶剤としては、良好な水性分散体を得るという点から、20℃における水に対する溶解性が10g/L以上のものが好ましく用いられる。さらに好ましくは20g/L以上、特に好ましくは50g/L以上である。   As the organic solvent, those having a solubility in water at 20 ° C. of 10 g / L or more are preferably used from the viewpoint of obtaining a good aqueous dispersion. More preferably, it is 20 g / L or more, Most preferably, it is 50 g / L or more.

有機溶剤としては、除去し易い点から常圧時の沸点が250℃未満のものが好ましく、50℃以上かつ185℃未満のものが特に好ましい。沸点が250℃以上の有機溶剤は樹脂塗膜から乾燥によって飛散させることが困難であり、材料間の密着性を悪化させる場合がある。使用される有機溶剤の具体例としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−アミルアルコール、イソアミルアルコール、sec−アミルアルコール、tert−アミルアルコール、1−エチル−1−プロパノール、2−メチル−1−ブタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノールなどのアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−sec−ブチル、酢酸−3−メトキシブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、炭酸ジエチル、炭酸ジメチルなどのエステル類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテートなどのグリコール誘導体、さらには、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、メトキシブタノール、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジアセトンアルコール、アセト酢酸エチル、1,2−ジメチルグリセリン、1,3−ジメチルグリセリン、トリメチルグリセリンなどが挙げられる。これらの有機溶剤は2種以上を混合して使用してもよい。   As the organic solvent, those having a boiling point of less than 250 ° C. at normal pressure are preferred from the viewpoint of easy removal, and those having a temperature of 50 ° C. or more and less than 185 ° C. are particularly preferred. An organic solvent having a boiling point of 250 ° C. or higher is difficult to be scattered from the resin coating film by drying, and may deteriorate the adhesion between the materials. Specific examples of the organic solvent used include, for example, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, n-amyl alcohol, isoamyl alcohol, sec-amyl alcohol. , Tert-amyl alcohol, 1-ethyl-1-propanol, 2-methyl-1-butanol, n-hexanol, cyclohexanol and other alcohols, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl butyl ketone, cyclohexanone and other ketones, tetrahydrofuran , Ethers such as dioxane, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, Esters such as methyl lopionate, ethyl propionate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, glycol derivatives such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate, Furthermore, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, methoxybutanol, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, diacetone alcohol, ethyl acetoacetate, 1,2-dimethylglycerol, 1,3-dimethylglycerol, trimethylglycerol, etc. are mentioned. These organic solvents may be used in combination of two or more.

上記の有機溶剤の中でも、樹脂の水性化促進に効果が高いという点から、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルが好ましく、これらの中でも水酸基を分子内に1つ有する有機溶剤がより好ましく、少量の添加で樹脂を水性化できる点からn−プロパノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、エチレングリコールアルキルエーテル類がさらに好ましい。   Among the above organic solvents, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl are effective because they are highly effective in promoting aqueous formation of resins. Ether, ethylene glycol monobutyl ether, and diethylene glycol monomethyl ether are preferable. Among these, an organic solvent having one hydroxyl group in the molecule is more preferable, and n-propanol, isopropanol, tetrahydrofuran, ethylene is preferable because the resin can be made aqueous with a small amount of addition. More preferred are glycol alkyl ethers.

酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の分散化の際に上記の有機溶剤を用いた場合には、分散化の後に、その一部を、一般に「ストリッピング」と呼ばれる脱溶剤処理によって系外へ留去させ、有機溶剤量の低減を図ることができる。ストリッピングにより、水性分散体中の有機溶剤含有量は、10質量%以下とすることができ、5質量%以下とすれば、環境上好ましい。   When the above-mentioned organic solvent is used for dispersing the acid-modified polyolefin resin (A), a part of the organic solvent is distilled out of the system by a solvent removal process generally called “stripping” after the dispersion. The amount of organic solvent can be reduced. By stripping, the content of the organic solvent in the aqueous dispersion can be 10% by mass or less, and if it is 5% by mass or less, it is environmentally preferable.

酸変性ポリオレフィン樹脂(A)は、親水化処理して使用することができる。親水処理としては、例えば、スルホン化処理、フッ素ガス処理、グラフト重合処理、又は放電処理などを挙げることができ、これら1種類以上の親水化処理を実施することができる。スルホン化処理としては、特に限定するものではないが、例えば、発煙硫酸、硫酸、クロロ硫酸、又は塩化スルフリルなどの溶液中に浸漬する処理、SOガスと接触させる処理、あるいは、SOガス及び/又はSOガス存在下で放電を作用させる処理を挙げることができる。これらの中でも、発煙硫酸によるスルホン化処理は、反応性が高く、比較的容易にスルホン化することができるため好適である。この場合、主としてスルホン酸基が導入される。 The acid-modified polyolefin resin (A) can be used after being hydrophilized. Examples of the hydrophilic treatment include sulfonation treatment, fluorine gas treatment, graft polymerization treatment, or discharge treatment, and one or more of these hydrophilic treatments can be performed. The sulfonation treatment is not particularly limited, but for example, a treatment immersed in a solution such as fuming sulfuric acid, sulfuric acid, chlorosulfuric acid, or sulfuryl chloride, a treatment in contact with SO 3 gas, or SO gas and / or or SO 2 discharge in the presence of gas can be cited a process to act. Among these, the sulfonation treatment with fuming sulfuric acid is preferable because it has high reactivity and can be sulfonated relatively easily. In this case, sulfonic acid groups are mainly introduced.

上記のようにして調製される酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の水性分散体は、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)、塩基性化合物、水性媒体を含有するものであり、不揮発性水性分散化助剤を含有しないことが好ましい。   The aqueous dispersion of the acid-modified polyolefin resin (A) prepared as described above contains the acid-modified polyolefin resin (A), a basic compound, and an aqueous medium, and contains a non-volatile aqueous dispersion aid. It is preferable not to contain.

また、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の水性分散体には、必要に応じ、本発明の効果を損なわない範囲内で、さらに他の重合体の水性分散体を添加してもよい。例えば、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、ブタジエン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン樹脂、ポリ(メタ)アクリロニトリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、変性ナイロン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの水性分散体、およびこれらの混合物が挙げられる。   Moreover, you may add the aqueous dispersion of another polymer to the aqueous dispersion of acid-modified polyolefin resin (A) as needed within the range which does not impair the effect of this invention. For example, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride resin, styrene-maleic acid resin, styrene-butadiene resin, butadiene resin, acrylonitrile-butadiene resin, poly (meth) Examples include aqueous dispersions such as acrylonitrile resin, (meth) acrylamide resin, chlorinated polyethylene resin, chlorinated polypropylene resin, polyester resin, modified nylon resin, phenol resin, silicone resin, epoxy resin, urethane resin, and mixtures thereof. .

次に、本発明の二次電池正極用水系ペーストについて説明する。
本発明の二次電池正極用水系ペーストは、本発明のバインダー液と、ニッケル原子を含む活物質と、ポリアクリル酸(B)の水溶液である増粘剤とを含有し、そのpHが7〜11のものである。またペーストは必要に応じて導電材を含有してもよく、これら活物質や導電材は、それぞれ2種以上含有してもよい。
Next, the aqueous paste for secondary battery positive electrode of the present invention will be described.
The aqueous paste for secondary battery positive electrode of the present invention contains the binder liquid of the present invention, an active material containing nickel atoms, and a thickener that is an aqueous solution of polyacrylic acid (B), and has a pH of 7 to 7. 11 things. Moreover, the paste may contain a conductive material as necessary, and these active materials and conductive materials may contain two or more of each.

本発明の二次電池正極用水系ペーストに用いられる、ニッケル原子を含む活物質としては、例えば、ニッケル酸リチウム、Li−Ni複合酸化物が挙げられる。なお、Li−Ni複合酸化物とは複数の異種元素で置換したものであってもよい。
活物質の平均粒径は0.1〜20μmであることが好ましい。また、活物質の表面には、導電性を高めるためにカーボンなどによる表面処理が施されていてもよい。
Examples of the active material containing nickel atoms used in the aqueous battery positive electrode paste of the present invention include lithium nickelate and Li—Ni composite oxide. Note that the Li—Ni composite oxide may be substituted with a plurality of different elements.
The average particle size of the active material is preferably 0.1 to 20 μm. Further, the surface of the active material may be subjected to a surface treatment with carbon or the like in order to increase conductivity.

導電材としては、炭素材または金属もしくはその化合物を用いることができる。炭素材としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック、グラファイト、炭素繊維などを挙げることができ、金属もしくはその化合物としては、ニッケル、コバルト、チタン、酸化コバルト、酸化チタンなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   As the conductive material, a carbon material, a metal, or a compound thereof can be used. Examples of the carbon material include ketjen black, acetylene black, furnace black, graphite, and carbon fiber. Examples of the metal or compound thereof include nickel, cobalt, titanium, cobalt oxide, and titanium oxide. However, it is not limited to these.

本発明の二次電池正極用水系ペーストに用いられる増粘剤は、ポリアクリル酸(B)を含むことが必要である。ポリアクリル酸(B)の重量平均分子量は、10,000〜10,000,000であることが好ましく、100,000〜5,000,000であることがより好ましい。ポリアクリル酸(B)が上記範囲にあれば、ペーストの粘度を高く保持することができ、活物質が沈降することのない安定なペーストを得ることができる。なお、ここでの重量平均分子量は、液体クロマトグラフィーにより測定した重量平均分子量の値である。   The thickener used for the aqueous paste for secondary battery positive electrode of the present invention needs to contain polyacrylic acid (B). The weight average molecular weight of the polyacrylic acid (B) is preferably 10,000 to 10,000,000, and more preferably 100,000 to 5,000,000. If the polyacrylic acid (B) is in the above range, the paste can have a high viscosity, and a stable paste can be obtained in which the active material does not settle. Here, the weight average molecular weight is a value of the weight average molecular weight measured by liquid chromatography.

またポリアクリル酸(B)を含む増粘剤は水溶液であることが必要であり、pHが2〜5であることがより好ましい。なお、増粘剤が酸性域内にとどまるのであれば、ポリアクリル酸(B)をNaOH、LiOH、KOH等で部分中和してもよい。酸性の増粘剤を用いることにより、活物質としてニッケル原子を含むペーストのpHを後述する7〜11の範囲に調整することができる。   Moreover, the thickener containing polyacrylic acid (B) needs to be aqueous solution, and it is more preferable that pH is 2-5. If the thickener stays in the acidic range, the polyacrylic acid (B) may be partially neutralized with NaOH, LiOH, KOH or the like. By using an acidic thickener, the pH of the paste containing nickel atoms as the active material can be adjusted to a range of 7 to 11 described later.

また、二次電池正極用水系ペーストに、必要に応じ、本発明の効果を損なわない範囲内でポリアクリル酸(B)を含む増粘剤以外に、増粘剤として水溶性ポリマーを添加してもよい。水溶性ポリマーの具体例としては、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、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、アクリル酸またはアクリル酸塩とビニルアルコールの共重合体、無水マレイン酸また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、変性ポリビニルアルコール、変性ポリアクリル酸などが例示される。
中でも、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体が効果的である。これらのセルロース類は、金属集電体、活物質、導電材料の各材料間の濡れ性を向上させる。
水溶性ポリマーの配合量としては、水溶性ポリマーとポリアクリル酸(B)との質量比が、7:3〜1:9であることが好ましく、6:4〜1:9であることがより好ましい。
Moreover, in addition to the thickener containing polyacrylic acid (B), a water-soluble polymer is added as a thickener to the aqueous battery positive electrode paste, as long as the effect of the present invention is not impaired. Also good. Specific examples of the water-soluble polymer include cellulosic polymers such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, acrylic acid or a copolymer of acrylate and vinyl alcohol, maleic anhydride or Examples include maleic acid or a copolymer of fumaric acid and vinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, and modified polyacrylic acid.
Of these, cellulose derivatives such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, and hydroxymethylcellulose are effective. These celluloses improve the wettability between the metal current collector, the active material, and the conductive material.
As the blending amount of the water-soluble polymer, the mass ratio of the water-soluble polymer and the polyacrylic acid (B) is preferably 7: 3 to 1: 9, more preferably 6: 4 to 1: 9. preferable.

二次電池正極用水系ペーストの固形分における酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の含有量とポリアクリル酸(B)の含有量との合計は、0.3〜8質量%であることが好ましい。含有量の合計が8質量%を超えると、得られる電極における電気抵抗値が高くなる傾向がある。また含有量の合計が0.3質量%未満であると、活物質と導電材および金属集電体との十分な接着性を得ることが困難になりやすい。
また、二次電池正極用水系ペーストの固形分における酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の含有量は、0.1〜7.8質量%であることが好ましい。含有量が0.1質量%未満であると、活物質と導電材および金属集電体との十分な接着性を得ることができず、含有量が7.8質量%を超えると、スラリー作製時の粘度調整が困難になり、またスラリーのpH調整が困難になりやすい。
The total of the content of the acid-modified polyolefin resin (A) and the content of the polyacrylic acid (B) in the solid content of the aqueous paste for secondary battery positive electrode is preferably 0.3 to 8% by mass. If the total content exceeds 8% by mass, the electrical resistance value of the obtained electrode tends to increase. Moreover, when the total content is less than 0.3% by mass, it is difficult to obtain sufficient adhesion between the active material, the conductive material, and the metal current collector.
Moreover, it is preferable that content of acid-modified polyolefin resin (A) in solid content of the aqueous paste for secondary battery positive electrodes is 0.1-7.8 mass%. When the content is less than 0.1% by mass, sufficient adhesion between the active material, the conductive material and the metal current collector cannot be obtained, and when the content exceeds 7.8% by mass, a slurry is produced. It is difficult to adjust the viscosity at the time and to adjust the pH of the slurry.

本発明の二次電池正極用水系ペーストのpHは7〜11であることが必要であり、7〜10であることが好ましく、7〜9であることがより好ましい。ペーストのpHが11を超えると、ペーストを塗工する際に、金属集電体を腐食する可能性があり、ペーストのpHが7未満であると、バインダー成分や活物質が凝集する可能性がある。   The pH of the aqueous paste for secondary battery positive electrode of the present invention needs to be 7 to 11, preferably 7 to 10, and more preferably 7 to 9. When the pH of the paste exceeds 11, the metal current collector may be corroded when the paste is applied, and when the pH of the paste is less than 7, the binder component and the active material may be aggregated. is there.

本発明において二次電池正極用水系ペーストを製造する条件や方法は特に限定されず、ペーストは、バインダー液と活物質と増粘剤と、必要に応じて導電材とを、常温もしくは適当に制御された温度で混合した後、機械的分散処理、超音波分散処理などの方法で製造することができる。混合順序については、本発明の二次電池正極用水系バインダー液を最後に添加することが好ましい。また、必要に応じて上述した他成分や溶媒などを添加することもできる。   In the present invention, the conditions and method for producing the secondary battery positive electrode aqueous paste are not particularly limited, and the paste controls the binder liquid, the active material, the thickener, and, if necessary, the conductive material at room temperature or appropriately controlled. After mixing at a given temperature, it can be produced by a method such as mechanical dispersion treatment or ultrasonic dispersion treatment. About a mixing order, it is preferable to add the aqueous | water-based binder liquid for secondary battery positive electrodes of this invention last. Moreover, the other component mentioned above, a solvent, etc. can also be added as needed.

本発明の二次電池正極は、本発明の二次電池正極用水系バインダー液を用いて形成することができ、例えば上記のようにして製造した二次電池正極用水系ペーストを金属集電体上に塗布・乾燥することにより、二次電池正極を形成することができる。
金属集電体としては、導電性を有する物質であればよく、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅などが挙げられる。金属集電体の厚みに特に制限はないが、通常5〜50μmの薄膜が用いられる。
ペーストを金属集電体上に塗布する方法としては、例えばドクターブレードを用いる方法が挙げられ、水性媒体を除去する方法としては、例えば60〜150℃、好ましくは70〜130℃で5〜120分間乾燥し、さらに例えば120℃で12時間減圧乾燥する方法が挙げられる。塗布、乾燥後の電極の厚みは30〜150μmが好ましい。電極の厚みや密度を制御するために、例えばロールプレス機によってプレスすることが好ましい。
The secondary battery positive electrode of the present invention can be formed using the secondary battery positive electrode aqueous binder liquid of the present invention. For example, the secondary battery positive electrode aqueous paste produced as described above is applied to the metal current collector. The secondary battery positive electrode can be formed by applying and drying.
The metal current collector may be any material having conductivity, and examples thereof include aluminum, nickel, and copper. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of a metal electrical power collector, Usually, a 5-50 micrometers thin film is used.
Examples of the method for applying the paste on the metal current collector include a method using a doctor blade, and the method for removing the aqueous medium is, for example, 60 to 150 ° C., preferably 70 to 130 ° C. for 5 to 120 minutes. Examples of the method include drying and further drying under reduced pressure at 120 ° C. for 12 hours, for example. The thickness of the electrode after coating and drying is preferably 30 to 150 μm. In order to control the thickness and density of the electrode, it is preferable to press, for example, with a roll press.

本発明の二次電池は、本発明の二次電池正極を用いて形成されたものであり、例えば、上記のようにして製造した二次電池正極を、二次電池負極、セパレーターおよび電解液とともに常法に従って容器に封入することにより二次電池を形成することができる。   The secondary battery of the present invention is formed using the secondary battery positive electrode of the present invention. For example, the secondary battery positive electrode manufactured as described above is combined with the secondary battery negative electrode, separator and electrolyte. A secondary battery can be formed by enclosing in a container according to a conventional method.

二次電池を構成する負極の活物質としては、例えばグラファイトなどが挙げられ、セパレーターとしては、ポリエチレン微多孔膜、ポリプロピレン微多孔膜、ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維などが挙げられ、電解液としては、エチレンカーボネートやジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートなどの非水溶媒の1種類または2種類以上混合した混合溶媒に六フッ化リン酸リチウム、過塩素酸リチウムなどの支持電解塩が添加されたものが挙げられる。また、セパレーターに代えて固体電解質あるいはゲル電解質を用いてもよい。電解質としては、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、トリエチルモノメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラエチルアンモニウムヘキサフルオロフォスフェート、イオン性液体、硫酸水溶液、水酸化カリウム水溶液などが挙げられる。電解質を溶解させる溶媒(電解液溶媒)も、一般的に電解液溶媒として用いられるものであれば特に限定されない。具体的には、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどのカーボネート類;γ−ブチロラクトンなどのラクトン類;スルホラン類;アセトニトリルなどのニトリル類;イオン性液体などが挙げられ、これらは単独または二種以上の混合溶媒として使用することができる。   Examples of the active material for the negative electrode constituting the secondary battery include graphite, and examples of the separator include a polyethylene microporous membrane, a polypropylene microporous membrane, a polyethylene nonwoven fabric, a polypropylene nonwoven fabric, a polyamide nonwoven fabric, and a glass fiber. As the electrolytic solution, a supporting electrolytic salt such as lithium hexafluorophosphate and lithium perchlorate was added to a mixed solvent obtained by mixing one kind or two or more kinds of nonaqueous solvents such as ethylene carbonate, diethyl carbonate, and propylene carbonate. Things. Further, a solid electrolyte or a gel electrolyte may be used instead of the separator. Examples of the electrolyte include tetraethylammonium tetrafluoroborate, triethylmonomethylammonium tetrafluoroborate, tetraethylammonium hexafluorophosphate, ionic liquid, aqueous sulfuric acid solution, and aqueous potassium hydroxide solution. The solvent for dissolving the electrolyte (electrolytic solution solvent) is not particularly limited as long as it is generally used as an electrolytic solution solvent. Specific examples include carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, and butylene carbonate; lactones such as γ-butyrolactone; sulfolanes; nitriles such as acetonitrile; ionic liquids and the like. It can be used as a mixed solvent.

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
なお、後述する各種の特性は、以下の方法によって測定または評価した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
Various properties described below were measured or evaluated by the following methods.

(1)酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の不飽和カルボン酸含有量
酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の酸価をJIS K5407に記載の方法に準じて測定し、その値から、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の不飽和カルボン酸含有量を求めた。
(1) Unsaturated carboxylic acid content of acid-modified polyolefin resin (A) The acid value of the acid-modified polyolefin resin (A) was measured according to the method described in JIS K5407, and the acid-modified polyolefin resin (A ) Content of unsaturated carboxylic acid.

(2)酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の樹脂の構成
オルトジクロロベンゼン(d)中で、120℃にてH−NMR分析(バリアン社製、300MHz)を行い求めた。
(2) Structure of Resin of Acid-Modified Polyolefin Resin (A) 1 H-NMR analysis (manufactured by Varian, 300 MHz) was performed at 120 ° C. in orthodichlorobenzene (d 4 ).

(3)酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の分子量
GPC分析(東ソー社製HLC−8020、カラムはTSK−GEL)を用いて、試料をテトラヒドロフランに溶解して40℃下で測定した。このとき、ポリスチレン標準試料で作成した検量線から重量平均分子量を求めた。なお、試料がテトラヒドロフランに溶解し難い場合は、オルトジクロロベンゼンを用いた。
(3) Molecular weight of acid-modified polyolefin resin (A) Using GPC analysis (HLC-8020 manufactured by Tosoh Corporation, column is TSK-GEL), the sample was dissolved in tetrahydrofuran and measured at 40 ° C. At this time, the weight average molecular weight was calculated | required from the calibration curve created with the polystyrene standard sample. When the sample was difficult to dissolve in tetrahydrofuran, orthodichlorobenzene was used.

(4)電極状態
アルミニウム箔上に二次電池正極用水系ペーストを塗布して形成した二次電池正極の電極状態を目視で観察した。アルミニウム箔の腐食によるガス発生に伴い、電極に穴があいたものを×、電極に穴が無いものを○とした。
(4) Electrode state The electrode state of the secondary battery positive electrode formed by applying an aqueous paste for a secondary battery positive electrode on an aluminum foil was visually observed. As the gas was generated due to corrosion of the aluminum foil, the case where the electrode had a hole was marked as x, and the case where the electrode did not have a hole was marked as ◯.

(5)電極の接着強度
アルミニウム箔上に二次電池正極用水系ペーストを塗布して形成した二次電池正極から、幅2.5cm、長さ10cmの試験サンプルを切り出し、アルミニウム箔側を十分な厚みを有する鋼板に両面テープで貼り合わせた。試験サンプルの活物質層にセロハンテープ(ニチバン社製、CT−18、18mm幅)を貼り付け、その一辺から180°の方向に50mm/分の速度で引き剥がしたときの応力を測定した。なお測定は各サンプル3回実施し、その平均値を接着強度とした。
(5) Electrode adhesive strength From a secondary battery positive electrode formed by applying an aqueous paste for a secondary battery positive electrode on an aluminum foil, a test sample having a width of 2.5 cm and a length of 10 cm was cut out, and the aluminum foil side was sufficient. It bonded together with the double-sided tape to the steel plate which has thickness. Cellophane tape (Nichiban Co., Ltd., CT-18, 18 mm width) was affixed to the active material layer of the test sample, and the stress was measured when it was peeled off at a rate of 50 mm / min from one side in the direction of 180 °. The measurement was carried out three times for each sample, and the average value was taken as the adhesive strength.

(6)サイクル特性
二次電池正極と黒鉛電極と組み合わせて作製したコイン型電池を使用して、充放電試験を行った。50℃環境下、1C−4.2V定電流定電圧充電後、1C−3.0V定電流放電を繰り返し行うことにより、サイクル特性の評価を行った。1サイクル目の放電容量を100%とし、50サイクル後の放電容量を求め、放電容量の維持率をサイクル特性として算出した。
(6) Cycle characteristics A charge / discharge test was performed using a coin-type battery produced by combining a secondary battery positive electrode and a graphite electrode. The cycle characteristics were evaluated by repeatedly performing 1C-3.0V constant current discharge after 1C-4.2V constant current constant voltage charging in a 50 ° C environment. The discharge capacity at the first cycle was set to 100%, the discharge capacity after 50 cycles was obtained, and the discharge capacity retention rate was calculated as cycle characteristics.

参考例1
<酸変性ポリオレフィン樹脂の水性分散体「E−1」の製造>
ヒーター付きの密閉できる耐圧1L容ガラス容器を備えた撹拌機を用いて、酸変性ポリオレフィン樹脂(a)として60.0gのボンダインTX−8030(アルケマ社製)、48.0gのイソプロパノール、塩基性化合物として3.9gのN,N−ジメチルエタノールアミンおよび188.1gの蒸留水をガラス容器内に仕込み、撹拌翼の回転速度を300rpmとして撹拌したところ、容器底部には樹脂の沈澱は認められず、浮遊状態となっていることが確認された。そこでこの状態を保ちつつ、10分後にヒーターの電源を入れ加熱した。そして系内温度を140℃に保ってさらに60分間撹拌した。その後、空冷にて、回転速度300rpmのまま攪拌しつつ室温(約25℃)まで冷却し、乳白色の均一な分散体(固形分濃度20質量%)を得た。
前記分散体290g、蒸留水80gを1Lのナスフラスコに入れ、エバポレーターに設置し、60℃で減圧することにより水性媒体を留去した。約87gの水性媒体を留去したところで、加熱を終了し、常圧に戻して室温まで冷却した。冷却後、フラスコ内の液状成分を300メッシュのステンレス製フィルター(線径0.035mm、平織)で加圧濾過(空気圧0.2MPa)し、乳白色の均一な水性分散体「E−1」(固形分濃度20質量%)を得た。
Reference example 1
<Production of aqueous dispersion “E-1” of acid-modified polyolefin resin>
Using a stirrer equipped with a 1 L glass container that can be sealed with a heater, acid-modified polyolefin resin (a) 60.0 g Bondine TX-8030 (manufactured by Arkema), 48.0 g isopropanol, basic compound 3.9 g of N, N-dimethylethanolamine and 188.1 g of distilled water were charged into a glass container and stirred at a rotation speed of a stirring blade of 300 rpm. No resin precipitation was observed at the bottom of the container, It was confirmed that it was floating. Therefore, while maintaining this state, the heater was turned on and heated after 10 minutes. Then, the system temperature was kept at 140 ° C. and further stirred for 60 minutes. Then, it cooled to room temperature (about 25 degreeC), stirring with air-cooling with the rotational speed of 300 rpm, and obtained the milky white uniform dispersion (solid content concentration 20 mass%).
290 g of the dispersion and 80 g of distilled water were placed in a 1 L eggplant flask, placed in an evaporator, and the aqueous medium was distilled off by reducing the pressure at 60 ° C. When about 87 g of the aqueous medium was distilled off, the heating was terminated, and the pressure was returned to normal pressure and cooled to room temperature. After cooling, the liquid component in the flask was pressure filtered (air pressure 0.2 MPa) with a 300 mesh stainless steel filter (wire diameter 0.035 mm, plain weave) to obtain a milky white uniform aqueous dispersion “E-1” (solid A partial concentration of 20% by mass) was obtained.

参考例2
<酸変性ポリオレフィン樹脂の水性分散体「E−2」の製造>
撹拌機とヒーターを備えた密閉できる耐圧1リットル容ガラス容器に、酸変性ポリオレフィン樹脂(b)として、ユーメックス1001(三洋化成社製)を90g、塩基性化合物としてN,N−ジメチルエタノールアミンを8g、有機溶剤テトラヒドロフランを240g、蒸留水を260g仕込み、密閉した後、300rpmで撹拌しながら130℃(内温)まで加熱した。撹拌下、130℃で1時間保持した後、ヒーターの電源を切り60℃まで自然冷却し、乳白色の均一な分散体(固形分濃度15質量%)を得た。
前記分散体290g、蒸留水40gを1Lのナスフラスコに入れ、エバポレーターに設置し、60℃で減圧することにより水性媒体を留去した。約160gの水性媒体を留去したところで、加熱を終了し、常圧に戻して室温まで冷却した。冷却後、フラスコ内の液状成分を300メッシュのステンレス製フィルター(線径0.035mm、平織)で加圧濾過(空気圧0.2MPa)し、乳白色の均一な水性分散体「E−2」(固形分濃度25質量%)を得た。
Reference example 2
<Production of aqueous dispersion “E-2” of acid-modified polyolefin resin>
In a sealable pressure-resistant 1 liter glass container equipped with a stirrer and a heater, 90 g of Umex 1001 (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.) as acid-modified polyolefin resin (b), and 8 g of N, N-dimethylethanolamine as a basic compound Then, 240 g of organic solvent tetrahydrofuran and 260 g of distilled water were charged, sealed, and then heated to 130 ° C. (internal temperature) with stirring at 300 rpm. After being kept at 130 ° C. for 1 hour under stirring, the heater was turned off and naturally cooled to 60 ° C. to obtain a milky white uniform dispersion (solid content concentration 15% by mass).
290 g of the dispersion and 40 g of distilled water were placed in a 1 L eggplant flask, placed in an evaporator, and the aqueous medium was distilled off by reducing the pressure at 60 ° C. When about 160 g of the aqueous medium was distilled off, the heating was terminated, and the pressure was returned to normal pressure and cooled to room temperature. After cooling, the liquid component in the flask was subjected to pressure filtration (air pressure 0.2 MPa) with a 300 mesh stainless steel filter (wire diameter 0.035 mm, plain weave) to obtain a milky white uniform aqueous dispersion “E-2” (solid A partial concentration of 25% by weight).

参考例3
<酸変性ポリオレフィン樹脂の水性分散体「E−3」の製造>
プロピレン−ブテン−エチレン三元共重合体(ヒュルスジャパン社製、ベストプラスト708、プロピレン/ブテン/エチレン=64.8/23.9/11.3質量%)280gを、4つ口フラスコ中において、窒素雰囲気下で加熱溶融させた。その後、系内温度を170℃に保って、撹拌下、不飽和カルボン酸としての無水マレイン酸32.0gとラジカル発生剤としてのジクミルパーオキサイド6.0gとをそれぞれ1時間かけて加え、その後1時間反応させた。反応終了後、得られた反応物を多量のアセトン中に投入し、樹脂を析出させた。この樹脂をさらにアセトンで数回洗浄し、未反応の無水マレイン酸を除去した後、減圧乾燥機中で減圧乾燥して、酸変性ポリオレフィン樹脂(b)「P−1」を得た。
酸変性ポリオレフィン樹脂(b)として、「P−1」を用いた以外は、参考例2と同様の方法で、乳白色の均一な水性分散体「E−3」(固形分濃度25質量%)を得た。
Reference example 3
<Production of aqueous dispersion “E-3” of acid-modified polyolefin resin>
280 g of propylene-butene-ethylene terpolymer (manufactured by Huls Japan, Bestplast 708, propylene / butene / ethylene = 64.8 / 23.9 / 11.3 mass%) in a four-necked flask And heated and melted in a nitrogen atmosphere. Thereafter, while maintaining the system temperature at 170 ° C., 32.0 g of maleic anhydride as an unsaturated carboxylic acid and 6.0 g of dicumyl peroxide as a radical generator were added over 1 hour with stirring. The reaction was carried out for 1 hour. After completion of the reaction, the obtained reaction product was put into a large amount of acetone to precipitate a resin. This resin was further washed several times with acetone to remove unreacted maleic anhydride, and then dried under reduced pressure in a vacuum dryer to obtain an acid-modified polyolefin resin (b) “P-1”.
As the acid-modified polyolefin resin (b), a milky white uniform aqueous dispersion “E-3” (solid content concentration: 25 mass%) was prepared in the same manner as in Reference Example 2 except that “P-1” was used. Obtained.

上記水性分散体「E−1」〜「E−3」の製造に使用した酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の組成、分子量、また得られた水性分散体の固形分濃度を表1に示す。   Table 1 shows the composition and molecular weight of the acid-modified polyolefin resin (A) used for the production of the aqueous dispersions “E-1” to “E-3”, and the solid content concentration of the obtained aqueous dispersion.

Figure 2014063676
Figure 2014063676

ポリアクリル酸(B)を含む増粘剤として、下記のものを使用した。
<ポリアクリル酸系増粘剤「A−1」>
東亜合成社製ジュリマーAC−10L(ポリアクリル酸、重量平均分子量20,000)の2質量%水溶液を使用した。なお、水溶液のpHは2.0であった。
<ポリアクリル酸系増粘剤「A−2」>
東亜合成社製ジュリマーAC−10H(ポリアクリル酸、重量平均分子量150,000)の2質量%水溶液を使用した。なお、水溶液のpHは2.5であった。
<ポリアクリル酸系増粘剤「A−3」>
東亜合成社製ジュリマーAC−10SH(ポリアクリル酸、重量平均分子量1,000,000)の2質量%水溶液を使用した。なお、水溶液のpHは2.5であった。
<ポリアクリル酸系増粘剤「A−4」>
NaOHで30%部分中和したAC−10SHの2質量%水溶液を使用した。なお、水溶液のpHは4.6であった。
<ポリアクリル酸系増粘剤「A−5」>
NaOHで80%部分中和したAC−10SHの2質量%水溶液を使用した。なお、水溶液のpHは6.0であった。
<ポリアクリル酸系増粘剤「A−6」>
NaOHで完全中和したAC−10SHの2質量%水溶液を使用した。なお、水溶液のpHは8.1であった。
The following were used as a thickener containing polyacrylic acid (B).
<Polyacrylic acid thickener “A-1”>
A 2% by mass aqueous solution of Jurimer AC-10L (polyacrylic acid, weight average molecular weight 20,000) manufactured by Toa Gosei Co., Ltd. was used. The pH of the aqueous solution was 2.0.
<Polyacrylic acid thickener “A-2”>
A 2% by mass aqueous solution of Jurimer AC-10H (polyacrylic acid, weight average molecular weight 150,000) manufactured by Toa Gosei Co., Ltd. was used. The pH of the aqueous solution was 2.5.
<Polyacrylic acid thickener “A-3”>
A 2% by weight aqueous solution of Jurimer AC-10SH (polyacrylic acid, weight average molecular weight 1,000,000) manufactured by Toa Gosei Co., Ltd. was used. The pH of the aqueous solution was 2.5.
<Polyacrylic acid thickener “A-4”>
A 2% by weight aqueous solution of AC-10SH, which was partially neutralized with NaOH, was used. The pH of the aqueous solution was 4.6.
<Polyacrylic acid thickener “A-5”>
A 2% by weight aqueous solution of AC-10SH neutralized 80% with NaOH was used. The pH of the aqueous solution was 6.0.
<Polyacrylic acid thickener “A-6”>
A 2% by weight aqueous solution of AC-10SH completely neutralized with NaOH was used. The pH of the aqueous solution was 8.1.

増粘剤として使用される水溶性ポリマーとして、下記のものを使用した。
<「C−1」>
第一工業製薬社製セロゲンBSH−6(カルボキシメチルセルロース)の2質量%水溶液を使用した。なお、水溶液のpHは6.8であった。
The following were used as water-soluble polymers used as a thickener.
<"C-1">
A 2% by weight aqueous solution of Serogen BSH-6 (carboxymethylcellulose) manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. was used. The pH of the aqueous solution was 6.8.

実施例1
二次電池正極用水系バインダー液として、参考例1に記載の方法で製造され、表1に示された組成を有する酸変性ポリオレフィン樹脂の水性分散体「E−1」を用いた。
ニッケル原子を含む活物質としてNMC(日本化学工業社製、CELLSEED NMC(Ni:Mn:Co=1:1:1))96質量部と、導電材としてアセチレンブラック(電気化学工業社製、デンカブラック)1質量部と、ポリアクリル酸系増粘剤「A−2」(2質量%水溶液)50質量部(ポリアクリル酸(B)1質量部含有)と、二次電池正極用水系バインダー液「E−1」(固形分濃度20質量%)10質量部(酸変性ポリオレフィン樹脂(A)2質量部含有)とを配合し、さらに固形分濃度が55質量%になるように蒸留水で希釈した後、十分に混練することによって二次電池正極用水系ペーストを調製した。
金属集電体として厚さ20μmのアルミニウム箔を用い、得られたペーストをアルミニウム箔の片面に、乾燥後の厚さが約120μmになるようフィルムアプリケーターを用いて塗布し、80℃で30分熱風乾燥させた後、さらに水分を除去するために120℃で15時間真空乾燥して、アルミニウム箔上に活物質層を形成して二次電池正極を調製した。
上記調製方法で得られた二次電池正極を用い、面積が2cmの円形になるように切断し、アルミニウム箔上に形成した活物質層をプレスにて電極厚みが80μmに、電極密度が2.3g/cmとなるように成形し、黒鉛電極と組み合わせるとともに、両極の間にポリプロピレンメンブレンセパレーター(セルガード社製、セルガード#2400)を挟んでコイン型電池を作製した。得られた正極、電池の特性値と評価結果を表2に示す。
Example 1
An aqueous dispersion “E-1” of an acid-modified polyolefin resin produced by the method described in Reference Example 1 and having the composition shown in Table 1 was used as an aqueous binder liquid for a secondary battery positive electrode.
96 parts by mass of NMC (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., CELLSEED NMC (Ni: Mn: Co = 1: 1: 1)) as an active material containing nickel atoms, and acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., Denka Black) as a conductive material ) 1 part by mass, polyacrylic acid thickener “A-2” (2% by mass aqueous solution) 50 parts by mass (containing 1 part by mass of polyacrylic acid (B)), and an aqueous binder liquid for secondary battery positive electrode “ E-1 "(solid content concentration 20% by mass) 10 parts by mass (containing 2 parts by mass of acid-modified polyolefin resin (A)) and further diluted with distilled water so that the solid content concentration becomes 55% by mass. Thereafter, an aqueous paste for a secondary battery positive electrode was prepared by sufficiently kneading.
Using a 20 μm thick aluminum foil as the metal current collector, the obtained paste was applied to one side of the aluminum foil using a film applicator so that the thickness after drying was about 120 μm, and heated at 80 ° C. for 30 minutes. After drying, in order to further remove moisture, it was vacuum-dried at 120 ° C. for 15 hours to form an active material layer on the aluminum foil to prepare a secondary battery positive electrode.
Using the positive electrode for the secondary battery obtained by the above preparation method, the active material layer formed on the aluminum foil was cut into a circular shape with an area of 2 cm 2 , and the electrode thickness was 80 μm and the electrode density was 2 by pressing. A coin-type battery was fabricated by molding the composite electrode so as to be 3 g / cm 3 and combining it with a graphite electrode, and sandwiching a polypropylene membrane separator (Cell Guard # 2400, manufactured by Celgard) between both electrodes. Table 2 shows the characteristic values and evaluation results of the obtained positive electrode and battery.

実施例2〜14、比較例1〜2
二次電池正極用水系バインダー液として、参考例1〜3に記載の方法で製造され、表1に示された組成を有する酸変性ポリオレフィン樹脂の水性分散体「E−1」〜「E−3」を用いた。
二次電池正極用水系バインダー液の種類、ポリアクリル酸系増粘剤の種類と量、増粘剤として使用する水溶性ポリマーの量を表2に示すように変更した以外は実施例1と同様の方法で、二次電池正極用水系ペースト、二次電池正極、コイン型電池を作製した。得られた正極、電池の特性値と評価結果を表2に示す。
Examples 2-14, Comparative Examples 1-2
Aqueous dispersions of acid-modified polyolefin resins “E-1” to “E-3” produced by the methods described in Reference Examples 1 to 3 as aqueous battery binder solutions for secondary battery positive electrodes and having the compositions shown in Table 1. Was used.
The same as in Example 1 except that the type of the aqueous binder liquid for the secondary battery positive electrode, the type and amount of the polyacrylic acid thickener, and the amount of the water-soluble polymer used as the thickener were changed as shown in Table 2. By this method, an aqueous paste for a secondary battery positive electrode, a secondary battery positive electrode, and a coin-type battery were produced. Table 2 shows the characteristic values and evaluation results of the obtained positive electrode and battery.

Figure 2014063676
Figure 2014063676

表2から明らかなように、実施例1〜14では、二次電池正極用水系バインダー液は、不飽和カルボン酸成分を0.1〜10質量%含有する酸変性ポリオレフィン樹脂(A)と、水性媒体とを含有し、また二次電池正極用水系ペーストは、ポリアクリル酸(B)の水溶液である増粘剤と、このバインダー液とを含み、pHが7〜11であるため、形成された二次電池正極は、アルミニウム箔の腐食によるガス発生に伴う電極の穴もなく、接着強度が高いものであった。また、得られた二次電池は、充放電サイクルに伴う劣化が小さいものであった。
一方、比較例1〜2で得られた二次電池正極用水系ペーストは、ポリアクリル酸(B)の水溶液である増粘剤を含有しないため、また、ポリアクリル酸(B)の水溶液であるが、その中和度が高く、塩基性である増粘剤を含有するため、ペーストのpHが12になり、形成された二次電池正極は、アルミニウム箔の腐食によるガス発生に伴い電極に穴があき、また接着強度が低いものであった。また、得られた二次電池は、充放電サイクルに伴う劣化が大きいものであった。

As is apparent from Table 2, in Examples 1 to 14, the aqueous binder liquid for the secondary battery positive electrode includes an acid-modified polyolefin resin (A) containing 0.1 to 10% by mass of an unsaturated carboxylic acid component, and an aqueous solution. The aqueous paste for a secondary battery positive electrode contains a thickener that is an aqueous solution of polyacrylic acid (B) and this binder liquid, and is formed because the pH is 7 to 11. The positive electrode of the secondary battery had no adhesive holes due to gas generation due to corrosion of the aluminum foil, and had high adhesive strength. Moreover, the obtained secondary battery was a thing with little deterioration accompanying a charging / discharging cycle.
On the other hand, the secondary battery positive electrode aqueous paste obtained in Comparative Examples 1 and 2 does not contain a thickener that is an aqueous solution of polyacrylic acid (B), and is also an aqueous solution of polyacrylic acid (B). However, since the neutralization degree is high and it contains a basic thickener, the pH of the paste becomes 12, and the formed secondary battery positive electrode has a hole in the electrode due to gas generation due to corrosion of the aluminum foil. There was a crack and the adhesive strength was low. Further, the obtained secondary battery was greatly deteriorated due to the charge / discharge cycle.

Claims (7)

ニッケル原子を含む活物質を有する二次電池正極を形成するためのバインダー液であり、不飽和カルボン酸成分を0.1〜10質量%含有する酸変性ポリオレフィン樹脂(A)と、水性媒体とを含有することを特徴とする二次電池正極用水系バインダー液。   A binder liquid for forming a secondary battery positive electrode having an active material containing nickel atoms, an acid-modified polyolefin resin (A) containing 0.1 to 10% by mass of an unsaturated carboxylic acid component, and an aqueous medium A water-based binder liquid for a positive electrode of a secondary battery, comprising: 酸変性ポリオレフィン樹脂(A)が、エチレン成分を50〜98質量%含有する酸変性ポリオレフィン樹脂(a)および/またはプロピレン成分と1−ブテン成分の少なくとも一つを50〜98質量%含有する酸変性ポリオレフィン樹脂(b)であることを特徴とする請求項1記載の二次電池正極用水系バインダー液。   Acid-modified polyolefin resin (A) contains 50 to 98% by mass of an acid-modified polyolefin resin (a) containing 50 to 98% by mass of an ethylene component and / or 50 to 98% by mass of at least one of a propylene component and a 1-butene component. The aqueous binder solution for a secondary battery positive electrode according to claim 1, which is a polyolefin resin (b). 酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の不飽和カルボン酸成分が、無水マレイン酸、マレイン酸、アクリル酸およびメタクリル酸からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1または2記載の二次電池正極用水系バインダー液。   The unsaturated carboxylic acid component of the acid-modified polyolefin resin (A) is at least one selected from the group consisting of maleic anhydride, maleic acid, acrylic acid and methacrylic acid. Aqueous binder solution for secondary battery positive electrode. 請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池正極用水系バインダー液と、ニッケル原子を含む活物質と、ポリアクリル酸(B)の水溶液である増粘剤とを含有するペーストであり、ペーストのpHが7〜11であることを特徴とする二次電池正極用水系ペースト。   A paste containing an aqueous binder liquid for a secondary battery positive electrode according to any one of claims 1 to 3, an active material containing nickel atoms, and a thickener that is an aqueous solution of polyacrylic acid (B), An aqueous paste for a secondary battery positive electrode, wherein the pH of the paste is 7-11. ポリアクリル酸(B)の重量平均分子量が、10,000〜10,000,000であることを特徴とする請求項4記載の二次電池正極用水系ペースト。   The aqueous paste for secondary battery positive electrode according to claim 4, wherein the weight average molecular weight of the polyacrylic acid (B) is 10,000 to 10,000,000. 請求項4または5記載の二次電池正極用水系ペーストを用いて形成された二次電池正極。   A secondary battery positive electrode formed using the aqueous paste for a secondary battery positive electrode according to claim 4 or 5. 請求項6記載の二次電池正極を用いて形成された二次電池。

A secondary battery formed using the secondary battery positive electrode according to claim 6.

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