JP2014135198A - Composition for forming secondary battery electrode, secondary battery electrode, and secondary battery - Google Patents

Composition for forming secondary battery electrode, secondary battery electrode, and secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for forming an electrode, excellent in dispersibility of an active material and a conductive assistant, and further to provide a secondary battery excellent in long-term charge/discharge cycle characteristics.SOLUTION: There are provided: a composition for forming a secondary battery electrode, including a polyvinyl acetal resin, a derivative of an organic dye derivative having an acid functional group and/or a triazine derivative having an acid functional group, and a carbon material serving as a conductive assistant; the composition for forming a secondary battery electrode, further including a solvent, a binder and an active material; and a secondary battery including a secondary battery electrode formed by using the composition for forming a secondary battery electrode.

Description

本発明は、二次電池を構成する電極を作製するための二次電池電極形成用組成物およびそれを用いて得られる二次電池用電極と二次電池に関する。特に、リチウム二次電池を製造するための二次電池電極形成用組成物、二次電池用電極、二次電池に関する。   The present invention relates to a composition for forming a secondary battery electrode for producing an electrode constituting a secondary battery, a secondary battery electrode and a secondary battery obtained using the same. It is related with the composition for secondary battery electrode formation for manufacturing a lithium secondary battery, the electrode for secondary batteries, and a secondary battery especially.

近年、デジタルカメラや携帯電話のような小型携帯型電子機器では、容積を最小限にし、かつ重量を軽くすることが常に求められてきており、搭載される電池においても、小型、軽量かつ大容量の電池が求められている。また、自動車搭載用などの大型二次電池においても、従来の鉛蓄電池に代えて、大型の非水電解質二次電池が求められている。   In recent years, there has always been a demand for miniaturized portable electronic devices such as digital cameras and mobile phones to minimize the volume and reduce the weight. Batteries are needed. In addition, large non-aqueous electrolyte secondary batteries are demanded in place of conventional lead-acid batteries in large-sized secondary batteries for automobiles and the like.

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

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

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

この様に、とりわけ電極の内部抵抗を低減することは、大電流での放電を可能とすることや、充放電の効率を向上させる上で非常に重要な要素技術の一つとなっている。
しかしながら、導電性に優れた炭素材料(導電助剤)は凝集力が強く、リチウム二次電池の電極合材形成用スラリー中に均一に混合・分散することが困難である。そして、導電助剤である炭素材料の分散性や粒度の制御が不十分な場合、均一な導電ネットワークが形成さないために電極の内部抵抗の低減が図れず、その結果、活物質であるリチウム遷移金属複合酸化物やグラファイトなどの性能を十分に引き出せないという問題が生じる。また、電極合材中の導電助剤の分散が不十分であると、部分的な凝集に起因して電極板上に抵抗分布が生じ、電池として使用した際に電流が集中し、部分的な発熱および劣化が促進される等の不具合が生ずることがある。
As described above, reducing the internal resistance of the electrode is one of the very important elemental technologies for enabling discharge with a large current and improving the charge / discharge efficiency.
However, a carbon material (conducting aid) excellent in conductivity has a strong cohesive force, and it is difficult to uniformly mix and disperse it in the slurry for forming an electrode mixture of a lithium secondary battery. And, when the dispersibility and particle size control of the carbon material that is the conductive auxiliary agent are insufficient, the internal resistance of the electrode cannot be reduced because the uniform conductive network is not formed, and as a result, the lithium that is the active material There arises a problem that the performance of the transition metal composite oxide or graphite cannot be sufficiently obtained. In addition, if the dispersion of the conductive additive in the electrode mixture is insufficient, a resistance distribution occurs on the electrode plate due to partial aggregation, and current is concentrated when used as a battery. Problems such as heat generation and accelerated deterioration may occur.

また、金属箔などの電極集電体上に電極合材層を形成する場合、多数回の充放電を繰り返すと、集電体と電極合材層の界面や、電極合材内部における活物質と導電助剤界面の密着性が悪化し、電池性能が低下する問題がある。これは、充放電におけるリチウムイオンのドープ、脱ドープにより活物質および電極合材層が、膨張、収縮を繰り返すために、電極合材層と集電体界面および、活物質と導電助剤界面に局部的なせん断応力が発生し、界面の密着性が悪化するためと考えられている。そしてこの場合も、導電助剤の分散が不十分であると、密着低下が著しくなる。これは、粗大な凝集粒子が存在すると、応力が緩和されにくくなるためであると考えられる。   In addition, when forming an electrode mixture layer on an electrode current collector such as a metal foil, repeated charging and discharging a large number of times, the interface between the current collector and the electrode mixture layer, and the active material inside the electrode mixture There is a problem that the adhesion at the interface of the conductive auxiliary agent is deteriorated and the battery performance is lowered. This is because the active material and the electrode mixture layer repeat expansion and contraction due to lithium ion doping and dedoping during charging and discharging, so that the electrode mixture layer and the current collector interface, and the active material and conductive auxiliary agent interface It is considered that local shear stress is generated and the adhesion at the interface is deteriorated. In this case as well, if the dispersion of the conductive additive is insufficient, the adhesion reduction becomes significant. This is presumably because the presence of coarse aggregated particles makes it difficult to relieve stress.

前述の様な問題や不具合に対して、リチウム二次電池においては、導電助剤である炭素材料の分散が重要な技術の一つと考えられ、いくつかの提案がなされている。例えば、特許文献1には、導電助剤である炭素材料を分散する際に、分散剤として酸性官能基を有する有機色素誘導体や酸性官能基を有するトリアジン誘導体を用いる例が記載されている。また、特許文献2には、分散剤としてポリビニルアセタール樹脂を用いる例が記載されている。これらの方法によれば、分散安定性に優れた炭素材料の分散体および合材スラリーを調製することができ、炭素材料の分散効果等に起因すると思われる電池性能の向上が図られているものの、電池を安定して生産するために、更なる分散体の経時安定性が求められている。また、電池性能として電池の充放電サイクル特性の更なる向上(充放電を繰り返したときの容量低下の抑制)が求められている。   In the lithium secondary battery, the dispersion of the carbon material, which is a conductive auxiliary agent, is considered as one of the important technologies in the lithium secondary battery, and several proposals have been made. For example, Patent Document 1 describes an example in which an organic dye derivative having an acidic functional group or a triazine derivative having an acidic functional group is used as a dispersing agent when dispersing a carbon material that is a conductive additive. Patent Document 2 describes an example in which a polyvinyl acetal resin is used as a dispersant. According to these methods, it is possible to prepare a dispersion and mixture slurry of a carbon material excellent in dispersion stability, and the improvement in battery performance which is considered to be caused by the dispersion effect of the carbon material is achieved. In order to produce a battery stably, further dispersion stability over time is required. Further, as battery performance, further improvement of charge / discharge cycle characteristics of the battery (suppression of capacity reduction when charge / discharge is repeated) is required.

国際公開第2008/108360号International Publication No. 2008/108360 特開2011−184664号公報JP 2011-184664 A

本発明が解決しようとする課題は、導電助剤を含む二次電池電極形成用組成物において、導電助剤の分散安定性および、合材スラリーの分散安定性に優れた二次電池電極形成用組成物を提供することにある。また、これを用いることによって、電池の充放電サイクル特性に優れた電極と二次電池を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to form a secondary battery electrode that is excellent in the dispersion stability of the conductive assistant and the dispersion stability of the composite slurry in the composition for forming a secondary battery electrode containing the conductive assistant. It is to provide a composition. Moreover, it is providing the electrode and secondary battery which were excellent in the charging / discharging cycling characteristics of a battery by using this.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、導電助剤としての炭素材料を分散させる際に、ポリビニルアセタール樹脂(A)および誘導体(B)を分散剤として併用することにより、分散安定性に優れ、二次電池の性能向上に効果を発揮する二次電池電極形成用組成物(分散体および合材スラリー)を得られることを見出し、本発明になすに至ったものである。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors use the polyvinyl acetal resin (A) and the derivative (B) as a dispersant when dispersing the carbon material as the conductive auxiliary agent. As a result, it was found that a composition for forming a secondary battery electrode (dispersion and mixture slurry) excellent in dispersion stability and exhibiting the effect of improving the performance of the secondary battery can be obtained, and the present invention has been achieved. Is.

すなわち、本発明の実施態様は、ポリビニルアセタール樹脂(A)と、酸性官能基を有する有機色素誘導体および/または酸性官能基を有するトリアジン誘導体である誘導体(B)と、導電助剤である炭素材料(C)とを含んでなる二次電池電極形成用組成物に関する。   That is, the embodiment of the present invention includes a polyvinyl acetal resin (A), an organic dye derivative having an acidic functional group and / or a derivative (B) that is a triazine derivative having an acidic functional group, and a carbon material that is a conductive auxiliary agent. The present invention relates to a composition for forming a secondary battery electrode comprising (C).

また、本発明の実施態様は、更に、溶剤(D)を含んでなる上記電池電極形成用組成物に関する。   Moreover, the embodiment of this invention is related with the said composition for battery electrode formation which contains a solvent (D) further.

また、本発明の実施態様は、更に、バインダー(F)を含んでなる上記二次電池電極形成用組成物に関する。   Moreover, the embodiment of this invention is related with the said composition for secondary battery electrode formation which further contains a binder (F).

また、本発明の実施態様は、更に、活物質(E)を含んでなる上記二次電池電極形成用組成物に関する。   Moreover, the embodiment of this invention is related with the said composition for secondary battery electrode formation which further contains an active material (E).

また、本発明の実施態様は、活物質(E)の平均粒径/炭素材料(C)の分散粒径(D50)の比が、2以上、100以下である上記二次電池電極形成用組成物に関する。   Moreover, the embodiment of the present invention is the above composition for forming a secondary battery electrode, wherein the ratio of the average particle size of the active material (E) / the dispersed particle size (D50) of the carbon material (C) is 2 or more and 100 or less. Related to things.

また、本発明の実施態様は、集電体上に合材層を有する電極であって、合材層が上記二次電池電極形成用組成物によって形成されてなる二次電池用電極に関する。   In addition, an embodiment of the present invention relates to an electrode for a secondary battery, which is an electrode having a composite material layer on a current collector, wherein the composite material layer is formed of the composition for forming a secondary battery electrode.

更に、本発明の実施態様は、集電体上に正極合材層を有する正極と、集電体上に負極合材層を有する負極と、電解質とを具備する二次電池であって、前記正極もしくは負極の少なくとも一方が、上記電池用電極である二次電池に関する。   Furthermore, an embodiment of the present invention is a secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode mixture layer on a current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer on the current collector, and an electrolyte, The present invention relates to a secondary battery in which at least one of a positive electrode and a negative electrode is the battery electrode.

本発明の好ましい実施態様によれば、活物質や導電助剤の分散性に優れる電極形成用組成物を提供することができる。また、本発明の電極形成用組成物を用いた電極と二次電池は、充放電サイクル特性を向上させることができる。これは、分散剤の使用により分散安定性に優れる炭素材料粒子の分散体および合材スラリーが調製できたためというだけでなく、ポリビニルアセタール樹脂(A)および誘導体(B)を併用することにより、電極作製時に活物質(E)と炭素材料(C)の均一で強固な接触が起きるためと思われる。したがって、本発明の二次電池電極形成用組成物は、リチウム二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドニウム二次電池、アルカリマンガン電池、鉛電池、燃料電池、キャパシタなどに用いることができるが、特にリチウム二次電池に用いると好適である。   According to a preferred embodiment of the present invention, it is possible to provide an electrode-forming composition that is excellent in dispersibility of an active material and a conductive additive. Moreover, the electrode and the secondary battery using the electrode forming composition of the present invention can improve charge / discharge cycle characteristics. This is not only because a dispersion of carbon material particles and a mixture slurry excellent in dispersion stability can be prepared by using a dispersant, but also by using a polyvinyl acetal resin (A) and a derivative (B) in combination. It seems that uniform and strong contact between the active material (E) and the carbon material (C) occurs during the production. Therefore, the composition for forming a secondary battery electrode of the present invention can be used for a lithium secondary battery, a nickel hydride secondary battery, a nickel cadmium secondary battery, an alkaline manganese battery, a lead battery, a fuel cell, a capacitor, and the like. In particular, it is suitable for use in a lithium secondary battery.

以下、本発明を詳細に説明する。
<誘導体(B)>
まず、本発明において使用する誘導体(B)について説明する。本発明において使用する誘導体(B)は、酸性官能基を有する有機色素誘導体または酸性官能基を有するトリアジン誘導体である。とりわけ、下記一般式(1)で示される酸性官能基を有するトリアジン誘導体、または一般式(4)で示される酸性官能基を有する有機色素誘導体が好ましい。まず、一般式(1)で示される酸性官能基を有するトリアジン誘導体について説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<Derivative (B)>
First, the derivative (B) used in the present invention will be described. The derivative (B) used in the present invention is an organic dye derivative having an acidic functional group or a triazine derivative having an acidic functional group. In particular, a triazine derivative having an acidic functional group represented by the following general formula (1) or an organic dye derivative having an acidic functional group represented by the general formula (4) is preferable. First, the triazine derivative having an acidic functional group represented by the general formula (1) will be described.

一般式(1)

Figure 2014135198
General formula (1)
Figure 2014135198

[X1は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−または−X3−Y−X4−を表し、X2及びX4は、それぞれ独立に、−NH−または−O−を表し、X3は、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−を表し、Yは、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表し、Zは、−SO3M、−COOM、−P(O)(−OM)2または−O−P(O)(−OM)2を表し、Mは、1〜3価のカチオンの一当量を表し、Qは、−O−R2、−NH−R2、ハロゲン基、−X1−R1または−X2−Y−Zを表し、R2は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基または置換基を有してもよいアルケニル基を表す。nは、1〜4の整数を表す。R1は、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基または、下記一般式(2)で表される基を表す。] [X 1 is, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH- or -X 3 -Y-X 4 - represents, X 2 and X 4, each independently, represent -NH- or -O-, X 3 is, -CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - and represent , Y represents an alkylene group that may have a substituent, an alkenylene group that may have a substituent, or an arylene group that may have a substituent, Z represents —SO 3 M, —COOM, -P (O) (-OM) 2 or -O-P (O) (-OM) 2 , M represents one equivalent of a 1 to 3 valent cation, and Q represents -O-R 2 , —NH—R 2 , a halogen group, —X 1 —R 1 or —X 2 —Y—Z, wherein R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent. Or the alkenyl group which may have a substituent is represented. n represents an integer of 1 to 4. R 1 represents an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, an aromatic ring residue which may have a substituent, or a group represented by the following general formula (2) Represents. ]

一般式(2)

Figure 2014135198
General formula (2)
Figure 2014135198

[X5は、−NH−または−O−を表し、X6及びX7は、それぞれ独立に、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−または−CH2NHCOCH2NH−を表し、R3及びR4は、それぞれ独立に、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基または−Y−Zを表し、Y及びZは、一般式(1)におけるY及びZと同義である。] [X 5 represents -NH- or -O-, X 6 and X 7 are each independently, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH- or —CH 2 NHCOCH 2 NH—, wherein R 3 and R 4 are each independently an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, or an aromatic which may have a substituent. Represents a group ring residue or —Y—Z, and Y and Z have the same meanings as Y and Z in formula (1). ]

上記において、R1、R3、R4における有機色素残基としては、例えば、ジケトピロロピロール系色素、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系色素、フタロシアニン系色素、アントラキノン、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素、ぺリノン系色素、ぺリレン系色素、チオインジゴ系色素、イソインドリン系色素、イソインドリノン系色素、キノフタロン系色素、スレン系色素、金属錯体系色素等の残基が挙げられる。とりわけ、金属による電池の短絡を抑制する効果を高めるためには、金属錯体系色素ではない有機色素残基の使用が好ましく、中でもアゾ系色素、ジケトピロロピロール系色素、無金属フタロシアニン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素の残基が、分散性に優れた効果を発揮するため好ましい。 In the above, examples of the organic dye residue in R 1 , R 3 and R 4 include diketopyrrolopyrrole dyes, azo dyes such as azo, disazo, polyazo, phthalocyanine dyes, anthraquinones, diaminodianthraquinones, anthra Anthraquinone dyes such as pyrimidine, flavantron, anthanthrone, indanthrone, pyranthrone, violanthrone, quinacridone dye, dioxazine dye, perinone dye, perylene dye, thioindigo dye, isoindoline dye, isoindolinone Residues such as dyes, quinophthalone dyes, selenium dyes, metal complex dyes, etc. In particular, in order to increase the effect of suppressing the short circuit of the battery due to metal, it is preferable to use an organic dye residue that is not a metal complex dye, among which an azo dye, a diketopyrrolopyrrole dye, a metal-free phthalocyanine dye, Quinacridone dyes and dioxazine dye residues are preferred because they exhibit excellent dispersibility.

また、上記において、R1、R3、R4における複素環残基および芳香族環残基としては、例えば、チオフェン、フラン、ピリジン、ピラゾール、ピロール、イミダゾール、イソインドリン、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、ベンズチアゾール、ベンズトリアゾール、インドール、キノリン、カルバゾール、アクリジン等の複素環残基、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、フェナントレン、アントラキノン等の芳香族環残基が挙げられる。とりわけ、S、N、Oのヘテロ原子のいずれかを含む複素環残基が、分散性に優れた効果を発揮するため好ましい。 In the above, examples of the heterocyclic residue and aromatic ring residue in R 1 , R 3 , and R 4 include thiophene, furan, pyridine, pyrazole, pyrrole, imidazole, isoindoline, isoindolinone, and benzimidazole. Examples thereof include heterocyclic residues such as lone, benzthiazole, benztriazole, indole, quinoline, carbazole and acridine, and aromatic ring residues such as benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, phenanthrene and anthraquinone. In particular, a heterocyclic residue containing any one of S, N, and O heteroatoms is preferable because it exhibits an effect of excellent dispersibility.

一般式(1)及び一般式(2)のYは、置換基を有していてもよいアルキレン基、アルケニレン基またはアリーレン基を表すが、炭素数20以下が好ましく、炭素数10以下がより好ましい。特に好ましい態様としては、置換されていてもよいフェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基または炭素数が10以下の側鎖を有していてもよいアルキレン基が挙げられる。   Y in general formula (1) and general formula (2) represents an alkylene group, alkenylene group or arylene group which may have a substituent, but preferably has 20 or less carbon atoms, more preferably 10 or less carbon atoms. . Particularly preferred embodiments include an optionally substituted phenylene group, biphenylene group, naphthylene group or an alkylene group which may have a side chain having 10 or less carbon atoms.

2における置換基を有してもよいアルキル基および置換基を有してもよいアルケニル基の好ましい態様は、炭素数20以下のものである。更に好ましくは、炭素数が10以下の側鎖を有していてもよいアルキル基が挙げられる。ここで、置換基を有するアルキル基および置換基を有するアルケニル基とは、アルキル基またはアルケニル基の水素原子が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン基、水酸基、メルカプト基等に置換されたものを挙げることができる。 A preferred embodiment of the alkenyl group which may have an alkyl group and a substituted group which may have a substituent in R 2 are those having 20 or less carbon atoms. More preferably, an alkyl group which may have a side chain having 10 or less carbon atoms is exemplified. Here, the alkyl group having a substituent and the alkenyl group having a substituent are a group in which a hydrogen atom of an alkyl group or an alkenyl group is substituted with a halogen group such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, a hydroxyl group or a mercapto group. Can be mentioned.

Mは、1〜3価のカチオンの一当量を表し、例えば、水素イオン(プロトン)、金属カチオン、4級アンモニウムカチオンのいずれかを表す。また、分散剤の構造(一分子)中にMを2つ以上有する場合、Mは、プロトン、金属カチオン、4級アンモニウムカチオンのいずれか一種のみでも良いし、二種以上の組み合わせでも良い。
金属カチオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、ニッケル、コバルト等の金属のカチオンが挙げられる。
4級アンモニウムカチオンとしては、一般式(3)で示される構造を有する単一化合物または、混合物である。
M represents one equivalent of 1 to 3 valent cations, for example, a hydrogen ion (proton), a metal cation, or a quaternary ammonium cation. Moreover, when it has two or more M in the structure (one molecule) of a dispersing agent, M may be only one kind of a proton, a metal cation, and a quaternary ammonium cation, and may be a combination of two or more kinds.
Examples of the metal cation include metal cations such as lithium, sodium, potassium, calcium, barium, magnesium, aluminum, nickel, and cobalt.
The quaternary ammonium cation is a single compound having a structure represented by the general formula (3) or a mixture.

一般式(3)

Figure 2014135198
General formula (3)
Figure 2014135198

[R5、R6、R7、R8は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、または置換基を有してもよいアリール基を表す。] [R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently have a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or a substituent. Represents a good aryl group. ]

5、R6、R7、R8は、それぞれ同一でもよいし、異なっていてもよい。また、R5、R6、R7、R8が炭素原子を有する場合、炭素数は1〜40、好ましくは1〜30、更に好ましくは1〜20である。 R 5 , R 6 , R 7 and R 8 may be the same or different. Moreover, when R < 5 >, R < 6 >, R < 7 >, R < 8 > has a carbon atom, carbon number is 1-40, Preferably it is 1-30, More preferably, it is 1-20.

4級アンモニウムカチオンの具体例としては、ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、ヒドロキシエチルアンモニウム、ジヒドロキシエチルアンモニウム、2−エチルヘキシルアンモニウム、ジメチルアミノプロピルアンモニウム、ラウリルアンモニウム、ステアリルアンモニウム等が挙げられるが、これらに限定されない。   Specific examples of the quaternary ammonium cation include dimethylammonium, trimethylammonium, diethylammonium, triethylammonium, hydroxyethylammonium, dihydroxyethylammonium, 2-ethylhexylammonium, dimethylaminopropylammonium, laurylammonium, stearylammonium and the like. However, it is not limited to these.

次いで、一般式(4)で示される酸性官能基を有する有機色素誘導体について説明する。
一般式(4)

Figure 2014135198

[X8は、直接結合、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−、−X9−Y−または−X9−Y−X10−を表し、X9は、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−を表し、X10は、−NH−または−O−を表し、Yは、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表し、Zは、−SO3M、−COOM、−P(O)(−OM)2または−O−P(O)(−OM)2を表し、Mは1〜3価のカチオンの一当量を表し、R9は、有機色素残基を表し、nは、1〜4の整数を表す。] Next, the organic dye derivative having an acidic functional group represented by the general formula (4) will be described.
General formula (4)
Figure 2014135198

[X 8 is a direct bond, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH -, - X 9 -Y- or -X 9 -Y-X 10 - represents, X 9 is, -CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - represents, X 10 is, -NH- or -O Y represents an alkylene group that may have a substituent, an alkenylene group that may have a substituent, or an arylene group that may have a substituent, and Z represents —SO 3 M, -COOM, -P (O) (-OM) 2 or -O-P (O) (-OM) 2 , M represents one equivalent of a 1 to 3 valent cation, and R 9 represents an organic dye residue. Represents a group, and n represents an integer of 1 to 4. ]

9の有機色素残基としては、上記R1、R3、R4における有機色素残基と同義である。とりわけ、金属による電池の短絡を抑制する効果を高めるためには、金属錯体系色素ではない有機色素残基の使用が好ましく、中でもアゾ系色素、ジケトピロロピロール系色素、無金属フタロシアニン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素の残基が、分散性に優れた効果を発揮するため好ましい。 The organic dye residue of R 9 has the same meaning as the organic dye residue in R 1 , R 3 and R 4 described above. In particular, in order to increase the effect of suppressing the short circuit of the battery due to metal, it is preferable to use an organic dye residue that is not a metal complex dye, among which an azo dye, a diketopyrrolopyrrole dye, a metal-free phthalocyanine dye, Quinacridone dyes and dioxazine dye residues are preferred because they exhibit excellent dispersibility.

一般式(4)におけるMは、一般式(1)におけるMと同義である。   M in the general formula (4) has the same meaning as M in the general formula (1).

本発明において使用する誘導体(B)の合成方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、特公昭39−28884号公報、特公昭45−11026号公報、特公昭45−29755号公報、特公昭64−5070号公報、特開2004−217842号公報等に記載されている方法で合成することができる。   The method for synthesizing the derivative (B) used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include Japanese Patent Publication No. 39-28884, Japanese Patent Publication No. 45-11026, Japanese Patent Publication No. 45-29755, It can be synthesized by the methods described in JP-B-64-5070, JP-A-2004-217842, and the like.

上記誘導体(B)は、1種または2種以上を任意の割合で混合して使用しても良い。   The said derivative | guide_body (B) may mix and use 1 type (s) or 2 or more types in arbitrary ratios.

本発明において、誘導体(B)は主に分散剤として機能するとともに、電池性能を向上させるに適した電極膜状態を作り出すための役割も担っているものと考えられる。   In the present invention, it is considered that the derivative (B) mainly functions as a dispersant and plays a role for creating an electrode film state suitable for improving battery performance.

<ポリビニルアセタール樹脂(A)>
本発明において使用するポリビニルアセタール樹脂(A)は、下記の式(5)で示されるビニルアルコール構造、式(6)で示される酢酸ビニル構造および一般式(7)で示されるビニルアセタール構造を繰り返し単位として含む重合体である。
<Polyvinyl acetal resin (A)>
The polyvinyl acetal resin (A) used in the present invention repeats the vinyl alcohol structure represented by the following formula (5), the vinyl acetate structure represented by the formula (6), and the vinyl acetal structure represented by the general formula (7). It is a polymer containing as a unit.

式(5)

Figure 2014135198
Formula (5)
Figure 2014135198

式(6)

Figure 2014135198
Formula (6)
Figure 2014135198

一般式(7)

Figure 2014135198

[一般式(7)中、αは、0または1〜8、好ましくは1〜6、更に好ましくは1〜4の整数である。]
また、ポリビニルアセタール樹脂(A)中の一般式(7)で示される構造は、単一構造のみならず、異なる複数の構造を含んでも良い。 General formula (7)
Figure 2014135198

[In General formula (7), (alpha) is an integer of 0 or 1-8, Preferably 1-6, More preferably, 1-4. ]
Further, the structure represented by the general formula (7) in the polyvinyl acetal resin (A) may include not only a single structure but also a plurality of different structures.

本発明に用いるポリビニルアセタール樹脂(A)の製法については特に制限はなく、公知の方法で合成された各種ポリビニルアセタール樹脂および市販のものも使用することができる。
代表的な合成方法としては、酢酸ビニルのようなビニルアルコール前駆体を重合させて得たポリマーをアルカリでケン化して、一部を式(5)で示されるビニルアルコール構造に変え、これにアルデヒド類を反応させてアセタール化する方法を挙げることができる。このとき作用させるアルデヒドの種類は、単独もしくは複数の種類を反応させることができる。
There is no restriction | limiting in particular about the manufacturing method of the polyvinyl acetal resin (A) used for this invention, The various polyvinyl acetal resin synthesize | combined by the well-known method and a commercially available thing can also be used.
As a typical synthesis method, a polymer obtained by polymerizing a vinyl alcohol precursor such as vinyl acetate is saponified with an alkali, and a part thereof is changed to a vinyl alcohol structure represented by the formula (5). And acetalization by reacting the above compounds. The kind of aldehyde acted at this time can react individually or in multiple types.

炭素材料(C)の分散安定性は、ポリビニルアセタール樹脂中の式(5)で示されるビニルアルコール構造単位の含有量に影響される傾向が見出された。ビニルアルコール構造単位のポリビニルアセタール樹脂全体に占める含有量は12〜30重量%が好ましく、14〜25重量%がさらに好ましい。また、式(6)で示される酢酸ビニル構造単位のポリビニルアセタール樹脂全体に占める含有量は10重量%以下が好ましく、5重量%以下がさらに好ましい。   It was found that the dispersion stability of the carbon material (C) tends to be influenced by the content of the vinyl alcohol structural unit represented by the formula (5) in the polyvinyl acetal resin. The content of vinyl alcohol structural units in the entire polyvinyl acetal resin is preferably 12 to 30% by weight, and more preferably 14 to 25% by weight. Further, the content of the vinyl acetate structural unit represented by the formula (6) in the entire polyvinyl acetal resin is preferably 10% by weight or less, and more preferably 5% by weight or less.

上記一般式(7)で示されるビニルアセタール構造単位において、アセタール基の種類は特に限定されるものではないが、中でもブチラール基(α=3)が、電池性能が比較的良好で、且つ後述する溶剤(特にN−メチル−2−ピロリドン)への溶解性も良好なため好ましい。   In the vinyl acetal structural unit represented by the general formula (7), the kind of the acetal group is not particularly limited, but the butyral group (α = 3) has relatively good battery performance and will be described later. This is preferable because the solubility in a solvent (particularly N-methyl-2-pyrrolidone) is also good.

また、ポリビニルアセタール樹脂のN−メチル−2−ピロリドンに対する溶解性は、ポリビニルアセタール樹脂の平均分子量もしくは平均重合度に相関がある傾向が見出された。ポリビニルアセタール樹脂の平均分子量が10万以下であれば、本発明における添加量として十分な量がN−メチル−2−ピロリドンに溶解するため好ましく、5万以下であれば溶解速度が大きいためさらに好ましい。また、平均重合度が2000以下であれば、本発明における添加量として十分な量がN−メチル−2−ピロリドンに溶解するため好ましく、800以下であれば溶解速度が大きいためさらに好ましい。   Further, it has been found that the solubility of the polyvinyl acetal resin in N-methyl-2-pyrrolidone has a correlation with the average molecular weight or the average degree of polymerization of the polyvinyl acetal resin. If the average molecular weight of the polyvinyl acetal resin is 100,000 or less, an amount sufficient as an addition amount in the present invention is preferably dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone, and if it is 50,000 or less, the dissolution rate is high, and more preferable. . Further, if the average degree of polymerization is 2000 or less, an amount sufficient as an addition amount in the present invention is preferably dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone, and if it is 800 or less, it is more preferable because the dissolution rate is large.

市販のポリビニルアセタール樹脂としては、例えば、エスレックBL−1、BL−10、BM−1、BH−3(積水化学工業社製ポリビニルブチラール樹脂)、エスレックBX−1、BX−L、KS−10(同社製ポリビニルアセタール樹脂)、デンカブチラール#3000−1、#3000−K、#4000−2(電気化学工業社製ポリビニルブチラール樹脂)、モビタールLPB16H、B20H、B30T、B30H、B30HH、B45M(クラレ社製ポリビニルブチラール樹脂)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of commercially available polyvinyl acetal resins include, for example, ESREC BL-1, BL-10, BM-1, BH-3 (polyvinyl butyral resin manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), ESREC BX-1, BX-L, KS-10 ( Polyvinyl acetal resin), Denkabutyral # 3000-1, # 3000-K, # 4000-2 (polyvinyl butyral resin manufactured by Denki Kagaku Kogyo), Mobital LPB16H, B20H, B30T, B30H, B30HH, B45M (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) Polyvinyl butyral resin) and the like, but is not limited thereto.

本発明において、ポリビニルアセタール樹脂(A)は主に分散剤として機能するとともに、電池性能を向上させるに適した電極膜状態を作り出すための役割も担っているものと考えられる。   In the present invention, it is considered that the polyvinyl acetal resin (A) mainly functions as a dispersant and also plays a role for creating an electrode film state suitable for improving battery performance.

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

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

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

用いるカーボンブラックの比表面積は、値が大きいものほど、カーボンブラック粒子どうしの接触点が増えるため、電極の内部抵抗を下げるのに有利となる。具体的には、窒素の吸着量から求められる比表面積(BET)で、20m2/g以上、1500m2/g以下、好ましくは50m2/g以上、1500m2/g以下、更に好ましくは100m2/g以上、1500m2/g以下のものを使用することが望ましい。比表面積が20m2/gを下回るカーボンブラックを用いると、十分な導電性を得ることが難しくなる場合があり、1500m2/gを超えるカーボンブラックは、市販材料での入手が困難となる場合がある。 As the specific surface area of the carbon black used increases, the number of contact points between the carbon black particles increases, which is advantageous in reducing the internal resistance of the electrode. Specifically, the specific surface area (BET) determined from the amount of nitrogen adsorbed is 20 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less, preferably 50 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less, more preferably 100 m 2. / G or more and 1500 m 2 / g or less are desirable. If carbon black having a specific surface area of less than 20 m 2 / g is used, it may be difficult to obtain sufficient conductivity, and carbon black of more than 1500 m 2 / g may be difficult to obtain from commercially available materials. is there.

また、用いるカーボンブラックの粒径は、一次粒子径で0.005〜1μmが好ましく、特に、0.01〜0.2μmが好ましい。ただし、ここでいう一次粒子径とは、電子顕微鏡で測定された粒子径を平均した値である。   Further, the particle size of the carbon black to be used is preferably 0.005 to 1 μm, particularly preferably 0.01 to 0.2 μm in terms of primary particle size. However, the primary particle diameter here is a value obtained by averaging the particle diameters measured with an electron microscope.

市販のカーボンブラックとしては、例えば、トーカブラック#4300、#4400、#4500、#5500等(東海カーボン社製、ファーネスブラック)、プリンテックスL等(デグサ社製、ファーネスブラック)、Raven7000、5750、5250、5000ULTRAIII、5000ULTRA等、Conductex SC ULTRA、Conductex 975 ULTRA等(コロンビヤン社製、ファーネスブラック)、#2350、#2400B、#30050B、#3030B、#3230B、#3350B、#3400B、#5400B等(三菱化学社製、ファーネスブラック)、MONARCH1400、1300、900、VulcanXC−72R、BlackPearls2000等(キャボット社製、ファーネスブラック)、Ensaco250G、Ensaco260G、Ensaco350G、SuperP−Li、(TIMCAL社製)、ケッチェンブラックEC−300J、EC−600JD(アクゾ社製)、デンカブラック、デンカブラックHS−100、FX−35(電気化学工業社製、アセチレンブラック)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。グラファイトとしては、例えば、人造黒鉛や燐片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛などの天然黒鉛が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、2種以上を組み合わせて用いても良い   Examples of commercially available carbon black include Toka Black # 4300, # 4400, # 4500, # 5500 (Tokai Carbon Co., Furnace Black), Printex L and the like (Degussa Co., Furnace Black), Raven 7000, 5750, 5250, 5000 ULTRA III, 5000 ULTRA, etc., Conductex SC ULTRA, Conductex 975 ULTRA, etc. (Columbian manufactured by Furnace Black), # 2350, # 2400B, # 30050B, # 3030B, # 3230B, # 3350B, # 3400B, # 5400B, etc. (Manufactured by Chemical Co., Furnace Black), MONARCH1400, 1300, 900, VulcanXC-72R, BlackPearls2000, etc. Furnace Black), Ensaco 250G, Ensaco 260G, Ensaco 350G, SuperP-Li, (manufactured by TIMCAL), Ketjen Black EC-300J, EC-600JD (manufactured by Akzo), Denka Black, Denka Black HS-100, FX-35 (Electrochemistry) (Industry company make, acetylene black) etc. are mentioned, However, It is not limited to these. Examples of graphite include, but are not limited to, natural graphite such as artificial graphite, flake graphite, massive graphite, and earthy graphite, and two or more kinds may be used in combination.

導電性炭素繊維としては、石油由来の原料から焼成して得られるものが良いが、植物由来の原料からも焼成して得られるものも用いることができる。例えば、石油由来の原料で製造される昭和電工社製のVGCFなどを挙げることができる。   As the conductive carbon fibers, those obtained by firing from petroleum-derived raw materials are preferable, but those obtained by firing from plant-derived raw materials can also be used. For example, VGCF manufactured by Showa Denko KK manufactured with petroleum-derived raw materials can be used.

<溶剤(D)>
本発明の電池用組成物に用いても良い溶剤(D)(本明細書中では、溶媒または液状媒体と称する場合がある)としては、例えば、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、アミノアルコール類、アミン類、ケトン類、カルボン酸アミド類、リン酸アミド類、スルホキシド類、カルボン酸エステル類、リン酸エステル類、エーテル類、ニトリル類が挙げられる。
<Solvent (D)>
Examples of the solvent (D) that may be used in the battery composition of the present invention (sometimes referred to as a solvent or a liquid medium in the present specification) include alcohols, glycols, cellosolves, and amino alcohols. Amines, ketones, carboxylic acid amides, phosphoric acid amides, sulfoxides, carboxylic acid esters, phosphoric acid esters, ethers, and nitriles.

これらの中でも、比誘電率が15以上の極性溶剤を使用することが好ましい。比誘電率は、溶剤の極性の強さを表す指標のひとつであり、浅原ほか編「溶剤ハンドブック」((株)講談社サイエンティフィク、1990年)等に記載されている。
例えば、メチルアルコール(比誘電率:33.1)、エチルアルコール(23.8)、2−プロパノール(18.3)、1−ブタノール(17.1)、1,2−エタンジオール(38.66)、1,2−プロパンジオール(32.0)、1,3−プロパンジオール(35.0)、1,4−ブタンジオール(31.1)、ジエチレングリコール(31.69)、2−メトキシエタノール(16.93)、2−エトキシエタノール(29.6)、2−アミノエタノール(37.7)、アセトン(20.7)、メチルエチルケトン(18.51)、ホルムアミド(111.0)、N−メチルホルムアミド(182.4)、N,N−ジメチルホルムアミド(36.71)、N−メチルアセトアミド(191.3)、N,N−ジメチルアセトアミド(37.78)、N−メチルプロピオンアミド(172.2)、N−メチル−2−ピロリドン(32.0)、ヘキサメチル燐酸トリアミド(29.6)、ジメチルスルホキシド(48.9)、スルホラン(43.3)、アセトニトリル(37.5)、プロピオニトリル(29.7)等が挙げられるが、これらに限定されない。
Among these, it is preferable to use a polar solvent having a relative dielectric constant of 15 or more. The relative dielectric constant is one of the indices indicating the strength of the polarity of the solvent, and is described in Asahara et al., “Solvent Handbook” (Kodansha Scientific Co., Ltd., 1990).
For example, methyl alcohol (dielectric constant: 33.1), ethyl alcohol (23.8), 2-propanol (18.3), 1-butanol (17.1), 1,2-ethanediol (38.66) ), 1,2-propanediol (32.0), 1,3-propanediol (35.0), 1,4-butanediol (31.1), diethylene glycol (31.69), 2-methoxyethanol ( 16.93), 2-ethoxyethanol (29.6), 2-aminoethanol (37.7), acetone (20.7), methyl ethyl ketone (18.51), formamide (111.0), N-methylformamide (182.4), N, N-dimethylformamide (36.71), N-methylacetamide (191.3), N, N-dimethylacetamide (3 .78), N-methylpropionamide (172.2), N-methyl-2-pyrrolidone (32.0), hexamethylphosphoric triamide (29.6), dimethyl sulfoxide (48.9), sulfolane (43.3) ), Acetonitrile (37.5), propionitrile (29.7) and the like, but are not limited thereto.

とりわけ、比誘電率が15以上、200以下、好ましくは15以上、100以下、更に好ましくは、20以上、100以下の極性溶剤を使用することが、活物質や導電助剤の分散性に優れており好ましい。   In particular, the use of a polar solvent having a relative dielectric constant of 15 or more and 200 or less, preferably 15 or more and 100 or less, more preferably 20 or more and 100 or less is excellent in dispersibility of the active material and the conductive assistant. It is preferable.

また、溶剤の選択は、活物質との反応性、及びバインダー樹脂に対する溶解性等を鑑みつつ行う。分散性が高く、活物質との反応性が低く、バインダー樹脂の溶解性の高い溶剤を選択することが好ましい。   The solvent is selected in view of reactivity with the active material, solubility in the binder resin, and the like. It is preferable to select a solvent having high dispersibility, low reactivity with the active material, and high solubility of the binder resin.

溶剤は、1種または2種以上を任意の割合で混合して使用しても良いが、環境負荷軽減や経済的有利性等から、電極製造工程において排出される溶剤を回収・再利用する場合は、混合溶剤ではなく、単一溶剤での使用が好ましい。   Solvents may be used singly or as a mixture of two or more in any proportion, but when recovering and reusing the solvent discharged in the electrode manufacturing process from the viewpoint of reducing environmental impact and economic advantages Is preferably not a mixed solvent but a single solvent.

これら、比誘電率、活物質との反応性、及びバインダー樹脂の溶解性を満たし、単一使用での汎用性を有する溶剤としては、アミド系溶剤が好ましく、特に、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチル燐酸トリアミド等のアミド系非プロトン性の非水系溶剤の使用が好ましい。特に本発明の使用態様においては、N−メチル−2−ピロリドンが好ましい。   As the solvent satisfying the relative permittivity, the reactivity with the active material, and the solubility of the binder resin and having versatility in a single use, an amide solvent is preferable, and in particular, N, N-dimethylformamide, It is preferable to use an amide aprotic non-aqueous solvent such as N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, hexamethylphosphoric triamide. In particular, in the use mode of the present invention, N-methyl-2-pyrrolidone is preferable.

<活物質(E)>
本発明の組成物を正極合材もしくは負極合材に用いる場合は、上記ポリビニルアセタール樹脂(A)、誘導体(B)、導電助剤としての炭素材料(C)、および溶剤(D)以外に、少なくとも正極活物質または負極活物質を含有させる。
<Active material (E)>
When the composition of the present invention is used for a positive electrode mixture or a negative electrode mixture, in addition to the polyvinyl acetal resin (A), derivative (B), carbon material (C) as a conductive additive, and solvent (D), At least a positive electrode active material or a negative electrode active material is contained.

リチウムイオン二次電池用の正極活物質としては、特に限定はされないが、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能な金属酸化物、金属硫化物等の金属化合物、および導電性高分子等を使用することができる。
例えば、Fe、Co、Ni、Mn等の遷移金属の酸化物、リチウムとの複合酸化物、遷移金属硫化物等の無機化合物等が挙げられる。具体的には、MnO、V25、V613、TiO2等の遷移金属酸化物粉末、層状構造のニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、スピネル構造のマンガン酸リチウムなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物粉末、オリビン構造のリン酸化合物であるリン酸鉄リチウム系材料、TiS2、FeSなどの遷移金属硫化物粉末等が挙げられる。また、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子を使用することもできる。また、上記の無機化合物や有機化合物を混合して用いてもよい。
The positive electrode active material for the lithium ion secondary battery is not particularly limited, but metal oxides capable of doping or intercalating lithium ions, metal compounds such as metal sulfides, and conductive polymers are used. be able to.
Examples thereof include transition metal oxides such as Fe, Co, Ni, and Mn, composite oxides with lithium, and inorganic compounds such as transition metal sulfides. Specifically, transition metal oxide powders such as MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , layered structure lithium nickelate, lithium cobaltate, lithium manganate, spinel structure lithium manganate, etc. Examples thereof include composite oxide powders of lithium and transition metals, lithium iron phosphate materials that are phosphate compounds having an olivine structure, and transition metal sulfide powders such as TiS 2 and FeS. In addition, conductive polymers such as polyaniline, polyacetylene, polypyrrole, and polythiophene can also be used. Moreover, you may mix and use said inorganic compound and organic compound.

リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能なものであれば特に限定されない。例えば、金属Li、その合金であるスズ合金、シリコン合金、鉛合金等の合金系、LiXFe23、LiXFe34、LiXWO2、チタン酸リチウム、バナジウム酸リチウム、ケイ素酸リチウム等の金属酸化物系、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン等の導電性高分子系、ソフトカーボンやハードカーボンといった、アモルファス系炭素質材料や、高黒鉛化炭素材料等の人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末、カーボンブラック、メソフェーズカーボンブラック、樹脂焼成炭素材料、気層成長炭素繊維、炭素繊維などの炭素系材料が挙げられる。これら負極活物質は、1種または複数を組み合わせて使用することもできる。 The negative electrode active material for the lithium ion secondary battery is not particularly limited as long as it can be doped or intercalated with lithium ions. For example, metal Li, alloys thereof such as tin alloys, silicon alloys, lead alloys, Li x Fe 2 O 3 , Li x Fe 3 O 4 , Li x WO 2 , lithium titanate, lithium vanadate, silicon Metal oxides such as lithium oxide, conductive polymers such as polyacetylene and poly-p-phenylene, amorphous carbonaceous materials such as soft carbon and hard carbon, artificial graphite such as highly graphitized carbon materials, or natural Examples thereof include carbonaceous powders such as graphite, carbon black, mesophase carbon black, resin-fired carbon materials, air-growth carbon fibers, and carbon fibers. These negative electrode active materials can be used alone or in combination.

これら活物質(E)の大きさは、平均粒径が0.05〜100μmの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは、0.1〜50μmの範囲内である。本明細書でいう活物質(E)の平均粒径とは、活物質(E)を電子顕微鏡で測定した粒子径の平均値である。   The size of these active materials (E) is preferably such that the average particle diameter is in the range of 0.05 to 100 μm, more preferably in the range of 0.1 to 50 μm. The average particle diameter of the active material (E) as used herein is an average value of particle diameters of the active material (E) measured with an electron microscope.

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

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

<本発明の組成物の用途>
本発明の組成物は、正極合材または負極合材に用いることができる。正極合材または負極合材に用いる場合は、上記ポリビニルアセタール樹脂(A)と、酸性官能基を有する有機色素誘導体、または酸性官能基を有するトリアジン誘導体から選ばれる1種以上の誘導体(B)と、導電助剤としての炭素材料(C)および、溶剤(D)とを含む組成物に、活物質(E)(正極活物質または負極活物質)、好ましくは更にバインダー(F)を含有させた正・負極合材スラリーとして使用することが好ましい。
<Use of composition of the present invention>
The composition of the present invention can be used for a positive electrode mixture or a negative electrode mixture. When used for a positive electrode composite or a negative electrode composite, one or more derivatives (B) selected from the polyvinyl acetal resin (A) and an organic dye derivative having an acidic functional group or a triazine derivative having an acidic functional group; In addition, the composition containing the carbon material (C) as the conductive assistant and the solvent (D) contains an active material (E) (positive electrode active material or negative electrode active material), preferably further a binder (F). It is preferable to use it as a positive / negative electrode mixed slurry.

電極合材スラリー中の総固形分に占める活物質の割合は、80重量%以上、99重量%以下が好ましい。また、電極合材スラリー中の総固形分に占める、導電助剤としての炭素材料(C)割合は、0.1重量%以上、15重量%以下が好ましい。
また、本発明において、合材スラリー中に占めるポリビニルアセタール樹脂(A)、および酸性官能基を有する有機色素誘導体、または酸性官能基を有するトリアジン誘導体から選ばれる1種以上の誘導体(B)の割合は、活物質(E)と導電助剤としての炭素材料(C)の重量の合計に対してそれぞれ0.01〜7.5重量%であることが好ましい。より好ましくは、0.01〜5重量%、さらに好ましくは0.01〜2.5重量%である。そして、電極合材スラリー中の総固形分に占める、バインダー成分の割合は、1重量%以上、10重量%以下が好ましい。また、電極合材スラリーの適正粘度は、電極合材スラリーの塗工方法によるが、一般には、100mPa・s以上、30,000mPa・s以下とするのが好ましい。
The proportion of the active material in the total solid content in the electrode mixture slurry is preferably 80% by weight or more and 99% by weight or less. Further, the proportion of the carbon material (C) as a conductive additive in the total solid content in the electrode mixture slurry is preferably 0.1% by weight or more and 15% by weight or less.
In the present invention, the proportion of the polyvinyl acetal resin (A) in the mixture slurry and one or more derivatives (B) selected from an organic dye derivative having an acidic functional group or a triazine derivative having an acidic functional group Is preferably 0.01 to 7.5% by weight based on the total weight of the active material (E) and the carbon material (C) as the conductive additive. More preferably, it is 0.01 to 5 weight%, More preferably, it is 0.01 to 2.5 weight%. And the ratio of the binder component in the total solid content in the electrode mixture slurry is preferably 1% by weight or more and 10% by weight or less. In addition, the appropriate viscosity of the electrode mixture slurry depends on the method of applying the electrode mixture slurry, but generally it is preferably 100 mPa · s or more and 30,000 mPa · s or less.

<本発明の組成物の製造方法>
次に、二次電池電極形成用組成物(単に「組成物」と称することがある)の製造方法について説明する。本発明の組成物は、例えば、ポリビニルアセタール樹脂(A)と、誘導体(B)の存在下、導電助剤としての炭素材料(C)を溶剤(D)に分散し、該分散体に、必要に応じて、活物質(E)(正極活物質または、負極活物質)、および/またはバインダー(F)を混合することにより、製造することができる。各成分の添加順序などについては、これに限定されるわけではない。また、必要に応じて、更に溶剤を添加しても良い。尚、本明細書において、「分散体」とは、特に断りがない限り、ポリビニルアセタール樹脂(A)、誘導体(B)、導電助剤としての炭素材料(C)、溶剤(D)からなる二次電池電極形成用組成物を指すものとする。また、「合材スラリー」とは、「分散体」に、さらに活物質(E)(正極活物質または負極活物質)およびバインダー(F)を含有してなる二次電池電極形成用組成物を指すものとする。
<The manufacturing method of the composition of this invention>
Next, the manufacturing method of the composition for secondary battery electrode formation (it may only be called a "composition") is demonstrated. In the composition of the present invention, for example, a carbon material (C) as a conductive auxiliary agent is dispersed in a solvent (D) in the presence of a polyvinyl acetal resin (A) and a derivative (B), and the dispersion is necessary. Accordingly, the active material (E) (positive electrode active material or negative electrode active material) and / or the binder (F) can be mixed. The order of addition of each component is not limited to this. Moreover, you may add a solvent further as needed. In the present specification, unless otherwise specified, the “dispersion” is a two-piece consisting of a polyvinyl acetal resin (A), a derivative (B), a carbon material (C) as a conductive additive, and a solvent (D). It shall refer to the composition for secondary battery electrode formation. Further, the “composite slurry” is a secondary battery electrode forming composition that further includes an active material (E) (positive electrode active material or negative electrode active material) and a binder (F) in the “dispersion”. Shall point to.

上記製造方法は、ポリビニルアセタール樹脂(A)と誘導体(B)を、溶剤(D)中で完全ないしは一部溶解させ、その溶液中に導電助剤としての炭素材料(C)を添加、混合することで、これら樹脂(A)および誘導体(B)を、炭素材料(C)に作用(例えば吸着)させつつ、溶剤に分散するものである。このときの分散体中における炭素材料(C)の濃度は、使用する炭素材料(C)の比表面積や表面官能基量などの炭素材料固有の特性値等にもよるが、1重量%以上、50重量%以下が好ましく、更に好ましくは、5重量%以上、35重量%以下である。炭素材料(C)の濃度が低すぎると生産効率が悪くなり、炭素材料(C)の濃度が高すぎると、分散体の粘度が著しく高くなり、分散効率や、後述するコンタミ除去工程の効率および、分散体の作業性が低下する場合がある。とりわけ、コンタミを除く工程を入れる場合は、分散体の粘度を、好ましくは5mPa・s以上、10,000mPa・s以下、より好ましくは5,000mPa・s以下、更に好ましくは3,000mPa・s以下とする。   In the above production method, the polyvinyl acetal resin (A) and the derivative (B) are completely or partially dissolved in the solvent (D), and the carbon material (C) as a conductive additive is added and mixed in the solution. Thus, the resin (A) and the derivative (B) are dispersed in the solvent while acting (for example, adsorbing) on the carbon material (C). The concentration of the carbon material (C) in the dispersion at this time is 1% by weight or more, although depending on the characteristic value of the carbon material such as the specific surface area and surface functional group amount of the carbon material (C) to be used. 50 weight% or less is preferable, More preferably, it is 5 weight% or more and 35 weight% or less. When the concentration of the carbon material (C) is too low, the production efficiency is deteriorated, and when the concentration of the carbon material (C) is too high, the viscosity of the dispersion is remarkably increased, and the dispersion efficiency and the efficiency of the contamination removing process described later The workability of the dispersion may be reduced. In particular, when a step for removing contamination is added, the viscosity of the dispersion is preferably 5 mPa · s or more and 10,000 mPa · s or less, more preferably 5,000 mPa · s or less, and still more preferably 3,000 mPa · s or less. And

二次電池電極形成用組成物中での導電助剤としての炭素材料(C)の分散粒径は、0.03μm以上、2μm以下、好ましくは、0.05μm以上、1μm以下、更に好ましくは0.05μm以上、0.5μm以下であることが望ましい。
本明細書でいう炭素材料(C)の分散粒径とは、体積粒度分布において、粒径の小さいものからその粒子の体積割合を積算した際に、50%となるところの粒子径(D50)であり、動的光散乱方式の粒度分布計(本明細書の実施例では日機装社製「マイクロトラックUPA」)によって測定される値である。
The dispersed particle size of the carbon material (C) as a conductive additive in the composition for forming a secondary battery electrode is 0.03 μm or more and 2 μm or less, preferably 0.05 μm or more and 1 μm or less, more preferably 0. It is desirable that the thickness is not less than 05 μm and not more than 0.5 μm.
The dispersed particle diameter of the carbon material (C) in the present specification is the particle diameter (D50) at 50% when the volume ratio of the particles is integrated from the small particle diameter in the volume particle size distribution. It is a value measured by a particle size distribution meter of a dynamic light scattering method (in the examples of this specification, “Microtrack UPA” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).

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

例えば、メディア型分散機を使用する場合は、アジテーターおよびベッセルが、セラミック製または樹脂製の分散機を使用する方法や、金属製アジテーターおよびベッセル表面をタングステンカーバイド溶射や樹脂コーティング等の処理をした分散機を用いることが好ましい。そして、メディアとしては、ガラスビーズや、ジルコニアビーズ、アルミナビーズ等のセラミックビーズを用いることが好ましく、中でもジルコニアビーズの使用が好ましい。また、ロールミルを使用する場合についても、セラミック製ロールを用いることが好ましい。分散装置は、1種のみを使用しても良いし、複数種の装置を組み合わせて使用しても良い。また、強い衝撃で粒子が割れたり、潰れたりしやすい正または負極活物質の場合は、メディア型分散機よりは、ロールミルやホモジナイザー等のメディアレス分散機が好ましい。   For example, when using a media-type disperser, the agitator and vessel are dispersed using a ceramic or resin disperser, or the surface of the metal agitator and vessel is treated with tungsten carbide spraying or resin coating. It is preferable to use a machine. And as a media, it is preferable to use ceramic beads, such as glass beads, zirconia beads, and alumina beads, and among them, the use of zirconia beads is preferable. Moreover, also when using a roll mill, it is preferable to use a ceramic roll. Only one type of dispersion device may be used, or a plurality of types of devices may be used in combination. Further, in the case of a positive or negative electrode active material in which particles are easily broken or crushed by a strong impact, a medialess disperser such as a roll mill or a homogenizer is preferable to a media type disperser.

また、分散時に金属異物等のコンタミを除く工程を入れることが好ましい。カーボンブラック、グラファイトおよび、炭素繊維等の炭素材料中には、それらの製造工程由来(ラインコンタミや触媒として)の金属異物が含まれている場合が多く、これら金属異物を除去することは、電池の短絡を防ぐために非常に重要となる。本発明では、ポリビニルアセタール樹脂(A)と誘導体(B)の効果により、炭素材料(C)同士の凝集がよくほぐれること、および分散体の粘度が低くなるため、分散体中の炭素材料濃度が高い場合でも、効率良く金属異物を取り除くことができる。金属異物を除く方法としては、磁石による除鉄や、ろ過、遠心分離等の方法が挙げられる。   In addition, it is preferable to include a step of removing contaminants such as metal foreign matters during dispersion. Carbon black, graphite, and carbon materials such as carbon fiber often contain metallic foreign matters derived from their manufacturing processes (as line contamination and catalysts). It is very important to prevent short circuit. In the present invention, due to the effects of the polyvinyl acetal resin (A) and the derivative (B), the aggregation of the carbon materials (C) is well loosened, and the viscosity of the dispersion is lowered. Even when it is high, the metallic foreign matter can be efficiently removed. Examples of methods for removing metallic foreign substances include iron removal with a magnet, filtration, and centrifugation.

バインダー(F)の添加方法としては、上記樹脂(A)および誘導体(B)の存在下、導電助剤としての炭素材料(C)を溶剤に分散してなる分散体を攪拌しつつ、固形のバインダー成分を添加し、溶解させる方法が挙げられる。また、バインダーを溶剤に溶解したものを事前に作製しておき、上記分散体と混合する方法が挙げられる。また、バインダー(F)を上記分散体に添加した後に、上記分散装置で再度分散処理を行っても良い。また、樹脂(A)および誘導体(B)の存在下、導電助剤としての炭素材料(C)を溶剤(D)に分散するときに、バインダー(F)の一部ないしは全量を、同時に添加して分散処理を行うこともできる。   As a method for adding the binder (F), in the presence of the resin (A) and the derivative (B), while stirring the dispersion formed by dispersing the carbon material (C) as a conductive assistant in a solvent, The method of adding and dissolving a binder component is mentioned. Moreover, what melt | dissolved the binder in the solvent is produced beforehand and the method of mixing with the said dispersion is mentioned. Further, after the binder (F) is added to the dispersion, the dispersion treatment may be performed again by the dispersion apparatus. Further, when the carbon material (C) as a conductive additive is dispersed in the solvent (D) in the presence of the resin (A) and the derivative (B), a part or all of the binder (F) is added simultaneously. To perform distributed processing.

活物質(E)(正極活物質または負極活物質)の添加方法としては、上記樹脂(A)および誘導体(B)の存在下、導電助剤としての炭素材料(C)を溶剤(D)に分散してなる分散体を攪拌しつつ、正極活物質または負極活物質を添加し、分散させる方法が挙げられる。また、上記樹脂(A)および誘導体(B)の存在下、導電助剤としての炭素材料を溶剤に分散するときに、正極活物質または負極活物質の一部ないしは全量を、同時に添加して分散処理を行うこともできる。また、上記樹脂(A)および誘導体(B)の存在下、導電助剤としての炭素材料(C)を溶剤(D)に分散してなる分散体を攪拌しつつ、バインダー成分を固形もしくは溶液で添加した後に、正極活物質または負極活物質を添加し、分散させる方法が挙げられる。更に、上記樹脂(A)、誘導体(B)、炭素材料(C)、溶剤(D)、活物質(E)、バインダー(F)を混合し、同時に分散処理することもできる。混合、分散を行うための装置としては、通常の顔料分散等に用いられている上述の分散機が使用できる。   As a method for adding the active material (E) (positive electrode active material or negative electrode active material), in the presence of the resin (A) and the derivative (B), the carbon material (C) as a conductive auxiliary agent is used as the solvent (D). A method of adding and dispersing the positive electrode active material or the negative electrode active material while stirring the dispersed dispersion can be mentioned. In addition, when the carbon material as a conductive additive is dispersed in a solvent in the presence of the resin (A) and the derivative (B), a part or all of the positive electrode active material or the negative electrode active material is simultaneously added and dispersed. Processing can also be performed. Further, in the presence of the resin (A) and the derivative (B), the binder component is solid or in solution while stirring the dispersion formed by dispersing the carbon material (C) as the conductive additive in the solvent (D). Examples of the method include adding and dispersing a positive electrode active material or a negative electrode active material after the addition. Furthermore, the resin (A), the derivative (B), the carbon material (C), the solvent (D), the active material (E), and the binder (F) can be mixed and simultaneously dispersed. As an apparatus for mixing and dispersing, the above-described dispersers used for ordinary pigment dispersion and the like can be used.

使用する活物質(E)の大きさは、平均粒径で0.05〜100μmの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは、0.1〜50μmの範囲内である。ここでいう活物質の平均粒径とは、走査型電子顕微鏡(SEM;Scanning Electron Microscope)による観察画像において、個々の一次粒子の長径の平均値である。ただし、活物質の中には活物質の反応面積を増大させるために、合成過程または合成後に微細な一次粒子を造粒処理するなどした凝集体(二次粒子)を用いる場合があり、その場合は、二次粒子の長径を測定し、活物質の平均粒径とする。
活物質(E)の平均粒径が、上述の炭素材料(C)の分散粒径(D50)との比(活物質(E)の平均粒径/炭素材料(C)の分散粒径(D50))で、2以上、100以下であるのが好ましい。更に好ましくは、9以上、70以下である。
The size of the active material (E) to be used is preferably in the range of 0.05 to 100 μm, and more preferably in the range of 0.1 to 50 μm in terms of average particle size. The average particle diameter of an active material here is an average value of the major axis of each primary particle in an image observed with a scanning electron microscope (SEM). However, in order to increase the reaction area of the active material, an active material may be an aggregate (secondary particle) that is obtained by granulating fine primary particles after the synthesis process or after synthesis. Measures the major axis of the secondary particles and sets the average particle size of the active material.
The ratio of the average particle diameter of the active material (E) to the dispersed particle diameter (D50) of the carbon material (C) described above (average particle diameter of the active material (E) / dispersed particle diameter of the carbon material (C) (D50 )), It is preferably 2 or more and 100 or less. More preferably, it is 9 or more and 70 or less.

本発明の組成物は、上述するように、通常は溶剤を含む分散体(液)、ペースト等として、製造、流通、使用できる。これは、導電助剤や活物質と分散剤を乾燥粉体の状態で混合しても、導電助剤や活物質に均一に分散剤を作用させることはできず、液相法で、分散剤の存在下、導電助剤や活物質を溶剤に分散することにより、導電助剤や活物質に均一に分散剤を作用させることができるからである。また、以下に説明するように、集電体に電極合材層を形成する場合には、液状の分散体をできるだけ均一に塗布してこれを乾燥させることが好ましいからである。
しかしながら、例えば、液相法で作製した分散体を、運搬コストなどの理由から、一度溶剤を除去して乾燥粉体として、この乾燥粉体を適当な溶剤で再分散させて、電極合材層の形成に用いても良い。したがって、本発明の組成物は、液状の分散体に限られず、このような、乾燥粉体の状態の組成物であってもよい。
As described above, the composition of the present invention can be usually produced, distributed and used as a dispersion (liquid) containing a solvent, a paste or the like. This is because even if the conductive auxiliary agent or active material and the dispersing agent are mixed in a dry powder state, the dispersing agent cannot be uniformly applied to the conductive auxiliary agent or the active material. This is because, by dispersing the conductive additive and the active material in the solvent in the presence of, the dispersant can be made to act uniformly on the conductive additive and the active material. Further, as described below, when the electrode mixture layer is formed on the current collector, it is preferable to apply the liquid dispersion as uniformly as possible and dry it.
However, for example, a dispersion produced by a liquid phase method is used to remove the solvent once to make a dry powder for reasons of transportation cost, etc., and then re-disperse the dry powder with an appropriate solvent. You may use for formation of. Therefore, the composition of the present invention is not limited to a liquid dispersion, and may be a composition in a dry powder state.

<電極>
本発明の二次電池電極形成用組成物のうち合材スラリーを、集電体上に塗工・乾燥し、合材層を形成し、二次電池用電極を得ることができる。
<Electrode>
Of the composition for forming a secondary battery electrode of the present invention, the mixture slurry is coated on a current collector and dried to form a mixture layer, whereby a secondary battery electrode can be obtained.

(集電体)
電極に使用する集電体の材質や形状は特に限定されず、各種二次電池にあったものを適宜選択することができる。例えば、集電体の材質としては、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、又はステンレス等の金属や合金が挙げられる。また、形状としては、一般的には平板上の箔が用いられるが、表面を粗面化したものや、穴あき箔状のもの、及びメッシュ状の集電体も使用できる。
(Current collector)
The material and shape of the current collector used for the electrode are not particularly limited, and those suitable for various secondary batteries can be appropriately selected. For example, examples of the material for the current collector include metals and alloys such as aluminum, copper, nickel, titanium, and stainless steel. In general, a flat foil is used as the shape, but a roughened surface, a perforated foil, or a mesh current collector can also be used.

集電体上に合材スラリーや下地層形成用組成物を塗工する方法としては、特に制限はなく公知の方法を用いることができる。具体的には、ダイコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、ドクターコーティング法、ナイフコーティング法、スプレーコティング法、グラビアコーティング法、スクリーン印刷法または静電塗装法等が挙げる事ができ、乾燥方法としては放置乾燥、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱機、遠赤外線加熱機などが使用できるが、特にこれらに限定されるものではない。   There is no restriction | limiting in particular as a method of apply | coating a mixture slurry and the composition for base layer formation on a collector, A well-known method can be used. Specific examples include die coating method, dip coating method, roll coating method, doctor coating method, knife coating method, spray coating method, gravure coating method, screen printing method or electrostatic coating method, and the like. Examples of methods that can be used include standing drying, blower dryers, hot air dryers, infrared heaters, and far-infrared heaters, but are not particularly limited thereto.

また、塗布後に平版プレスやカレンダーロール等による圧延処理を行っても良い。電極合材層の厚みは、一般的には1μm以上、500μm以下であり、好ましくは10μm以上、300μm以下である。   Moreover, you may perform the rolling process by a lithographic press, a calender roll, etc. after application | coating. The thickness of the electrode mixture layer is generally 1 μm or more and 500 μm or less, preferably 10 μm or more and 300 μm or less.

<二次電池>
正極もしくは負極の少なくとも一方に上記の電極を用い、二次電池を得ることができる。二次電池としては、リチウムイオン二次電池の他、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウム二次電池、アルカリ二次電池、鉛蓄電池、ナトリウム硫黄二次電池、リチウム空気二次電池等が挙げられ、それぞれの二次電池において、従来から知られている電解液やセパレーター等を適宜用いることができる。
<Secondary battery>
A secondary battery can be obtained by using the above electrode for at least one of a positive electrode and a negative electrode. Secondary batteries include lithium ion secondary batteries, sodium ion secondary batteries, magnesium secondary batteries, alkaline secondary batteries, lead storage batteries, sodium sulfur secondary batteries, lithium air secondary batteries, etc. In the secondary battery, conventionally known electrolytes, separators, and the like can be used as appropriate.

(電解液)
リチウムイオン二次電池の場合を例にとって説明する。電解液としては、リチウムを含んだ電解質を非水系の溶剤に溶解したものを用いる。電解質としては、LiBF4、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO22N、LiC49SO3、Li(CF3SO23C、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF2、LiSCN、又はLiBPh4等が挙げられるが、これらに限定されない。
(Electrolyte)
A case of a lithium ion secondary battery will be described as an example. As the electrolytic solution, an electrolyte containing lithium dissolved in a non-aqueous solvent is used. As electrolytes, LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 3 C , LiI, LiBr, LiCl, LiAlCl, LiHF 2 , LiSCN, or LiBPh 4, but are not limited thereto.

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

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

(セパレーター)
セパレーターとしては、例えば、ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリアミド不織布及びこれらに親水性処理を施したものが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
(separator)
Examples of the separator include, but are not limited to, a polyethylene nonwoven fabric, a polypropylene nonwoven fabric, a polyamide nonwoven fabric and those obtained by subjecting them to a hydrophilic treatment.

(電池構造・構成)
本発明の組成物を用いたリチウムイオン二次電池の構造については特に限定されないが、通常、正極及び負極と、必要に応じて設けられるセパレーターとから構成され、ペーパー型、円筒型、ボタン型、積層型等、使用する目的に応じた種々の形状とすることができる。
(Battery structure / configuration)
The structure of the lithium ion secondary battery using the composition of the present invention is not particularly limited, but is usually composed of a positive electrode and a negative electrode, and a separator provided as necessary, a paper type, a cylindrical type, a button type, It can be made into various shapes according to the purpose of use, such as a laminated type.

以下、実施例に基づき、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例中、部は、重量部を、%は、重量%を、それぞれ表す。また、実施例および比較例で使用したポリビニルアセタール樹脂(A)、誘導体(B)、炭素材料(C)、およびバインダー(F)を以下に示す。また、溶剤(D)として使用するN−メチル−2−ピロリドンを「NMP」と略記することがある。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in more detail based on an Example, this invention is not limited to these. In the examples, “part” represents “part by weight” and “%” represents “% by weight”. Moreover, the polyvinyl acetal resin (A), the derivative (B), the carbon material (C), and the binder (F) used in Examples and Comparative Examples are shown below. Further, N-methyl-2-pyrrolidone used as the solvent (D) may be abbreviated as “NMP”.

<ポリビニルアセタール樹脂(A)>
・エスレックBL−1(積水化学工業社製):ポリビニルブチラール樹脂、水酸基を含む繰り返し単位:25%、計算分子量:19,000、以下「BL−1」と略記することがある。
・エスレックBL−S(積水化学工業社製):ポリビニルブチラール樹脂、水酸基を含む繰り返し単位:15%、計算分子量:23,000、以下「BL−S」と略記することがある。
・エスレックBM−1(積水化学工業社製):ポリビニルブチラール樹脂、水酸基を含む繰り返し単位:24%、計算分子量:40,000、以下「BM−1」と略記することがある。
・エスレックBH−3(積水化学工業社製):ポリビニルブチラール樹脂、水酸基を含む繰り返し単位:24%、計算分子量:110,000、以下「BH−3」と略記することがある。
・エスレックBH−S(積水化学工業社製):ポリビニルブチラール樹脂、水酸基を含む繰り返し単位:14%、計算分子量:66,000、以下「BH−S」と略記することがある。
・エスレックBX−1(積水化学工業社製):ポリビニルアセタール樹脂、水酸基を含む繰り返し単位:27%、計算分子量:100,000、以下「BX−1」と略記することがある。
・デンカブチラール#3000−1(電気化学工業社製):ポリビニルブチラール樹脂、水酸基を含む繰り返し単位:19%、平均重合度:600、以下「#3000−1」と略記することがある。
・デンカブチラール#3000−K(電気化学工業社製):ポリビニルブチラール樹脂、水酸基を含む繰り返し単位:12%、平均重合度:800、以下「#3000−K」と略記することがある。
・デンカブチラール#5000−A(電気化学工業社製):ポリビニルブチラール樹脂、水酸基を含む繰り返し単位:16%、平均重合度:2000、以下「#5000−A」と略記することがある。
・モビタールLPB16H(クラレ社製):ポリビニルブチラール樹脂、水酸基を含む繰り返し単位:18%、平均分子量15000、以下「B16H」と略記することがある。
<Polyvinyl acetal resin (A)>
-ESREC BL-1 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.): polyvinyl butyral resin, repeating unit containing a hydroxyl group: 25%, calculated molecular weight: 19,000, hereinafter sometimes abbreviated as “BL-1”.
-ESREC BL-S (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.): polyvinyl butyral resin, repeating unit containing a hydroxyl group: 15%, calculated molecular weight: 23,000, hereinafter abbreviated as “BL-S”.
-ESREC BM-1 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.): polyvinyl butyral resin, repeating unit containing a hydroxyl group: 24%, calculated molecular weight: 40,000, hereinafter abbreviated as "BM-1".
-SREC BH-3 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.): polyvinyl butyral resin, repeating unit containing a hydroxyl group: 24%, calculated molecular weight: 110,000, hereinafter abbreviated as “BH-3”.
-SREC BH-S (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.): polyvinyl butyral resin, repeating unit containing a hydroxyl group: 14%, calculated molecular weight: 66,000, hereinafter abbreviated as “BH-S”.
-ESREC BX-1 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.): polyvinyl acetal resin, repeating unit containing a hydroxyl group: 27%, calculated molecular weight: 100,000, hereinafter may be abbreviated as "BX-1".
Denkabutyral # 3000-1 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.): polyvinyl butyral resin, repeating unit containing a hydroxyl group: 19%, average degree of polymerization: 600, hereinafter sometimes abbreviated as “# 3000-1”.
Denkabutyral # 3000-K (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.): polyvinyl butyral resin, repeating unit containing a hydroxyl group: 12%, average degree of polymerization: 800, hereinafter sometimes abbreviated as “# 3000-K”.
Denkabutyral # 5000-A (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.): polyvinyl butyral resin, repeating unit containing a hydroxyl group: 16%, average degree of polymerization: 2000, hereinafter sometimes abbreviated as “# 5000-A”.
Mobital LPB16H (manufactured by Kuraray Co., Ltd.): polyvinyl butyral resin, repeating unit containing a hydroxyl group: 18%, average molecular weight 15000, hereinafter sometimes abbreviated as “B16H”.

<誘導体(B)>
酸性官能基を有する有機色素誘導体の構造を表1に示した。
<Derivative (B)>
Table 1 shows the structure of an organic dye derivative having an acidic functional group.

Figure 2014135198
Figure 2014135198

酸性官能基を有するトリアジン誘導体の構造を表2に示した。

Figure 2014135198
The structure of the triazine derivative having an acidic functional group is shown in Table 2.
Figure 2014135198

<炭素材料(C)>
・デンカブラックHS−100(電気化学工業社製):アセチレンブラック、一次粒子径48nm、比表面積48m2/g、以下「HS−100」と略記することがある。
・デンカブラック粒状品(電気化学工業社製):アセチレンブラック、一次粒子径35nm、比表面積68m2/g、以下「粒状品」と略記することがある。
・#3400B(三菱化学社製):ファーネスブラック、一次粒子径21nm、比表面積165m2/g。
・Super−P Li(TIMCAL社製):ファーネスブラック。一次粒子径40nm、比表面積62m2/g。
<Carbon material (C)>
Denka Black HS-100 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.): Acetylene black, primary particle diameter 48 nm, specific surface area 48 m 2 / g, hereinafter sometimes abbreviated as “HS-100”.
Denka black granular product (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.): acetylene black, primary particle diameter 35 nm, specific surface area 68 m 2 / g, hereinafter sometimes abbreviated as “granular product”.
# 3400B (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation): furnace black, primary particle diameter 21 nm, specific surface area 165 m 2 / g.
Super-P Li (manufactured by TIMCAL): furnace black. Primary particle diameter 40 nm, specific surface area 62 m 2 / g.

<バインダー(F)>
・KFポリマーW#1100(クレハ社製):ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、分子量:28万。以下「W#1100」と略記することがある。
・KFポリマーW#7200(クレハ社製):ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、分子量:63万。以下「W#7200」と略記することがある。
<Binder (F)>
KF polymer W # 1100 (manufactured by Kureha): polyvinylidene fluoride (PVDF), molecular weight: 280,000. Hereinafter, it may be abbreviated as “W # 1100”.
KF polymer W # 7200 (manufactured by Kureha): polyvinylidene fluoride (PVDF), molecular weight: 630,000. Hereinafter, it may be abbreviated as “W # 7200”.

<二次電池電極形成用組成物(分散体)の製造>
[実施例1〜6]
表3に示した組成に従い、炭素材料分散体を調製した。まず、溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドン79部をミキサーで攪拌しつつ、各種ポリビニルアセタール樹脂(A)0.8部および、表1〜2に示した各種誘導体(B)0.2部を加え、当該樹脂(A)および誘導体(B)を完全ないしは一部溶解させた。次に、導電助剤となる各種炭素材料(C)を20部加えてミキサーで混合した後、更にサンドミルで分散を行い、二次電池電極形成用組成物の一態様である分散体1~6を得た。
<Manufacture of secondary battery electrode forming composition (dispersion)>
[Examples 1 to 6]
According to the composition shown in Table 3, a carbon material dispersion was prepared. First, 79 parts of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent (D) was stirred with a mixer, 0.8 parts of various polyvinyl acetal resins (A), and various derivatives (B) 0. Two parts were added to completely or partially dissolve the resin (A) and the derivative (B). Next, after adding 20 parts of various carbon materials (C) as a conductive additive and mixing with a mixer, dispersion is further performed with a sand mill, and dispersions 1 to 6 which are one embodiment of a composition for forming a secondary battery electrode Got.

[実施例7、8]
表3に示した組成に従い、炭素材料(C)として#3400Bを20部、表2に示した各種誘導体(B)0.2部、各種ポリビニルアセタール樹脂(A)1部および、溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドン78.8部に変更した以外は、上記実施例1~6と同様にして、分散体7、分散体8を得た。
[Examples 7 and 8]
According to the composition shown in Table 3, 20 parts of # 3400B as carbon material (C), 0.2 part of various derivatives (B) shown in Table 2, 1 part of various polyvinyl acetal resins (A), and solvent (D) As in Examples 1 to 6 except that the content was changed to 78.8 parts of N-methyl-2-pyrrolidone, Dispersion 7 and Dispersion 8 were obtained.

[実施例9、10]
表3に示した組成に従い、炭素材料(C)としてSuper−P Liを20部、表2に示した各種誘導体(B)0.4部、各種ポリビニルアセタール樹脂(A)1部および、溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドン78.6部に変更した以外は、上記実施例1~6と同様にして、分散体9、分散体10を得た。
[Examples 9 and 10]
According to the composition shown in Table 3, 20 parts of Super-PLi as carbon material (C), 0.4 parts of various derivatives (B) shown in Table 2, 1 part of various polyvinyl acetal resins (A), and a solvent ( Dispersion 9 and Dispersion 10 were obtained in the same manner as in Examples 1 to 6, except that 7) part of N-methyl-2-pyrrolidone was changed as D).

[比較例1]
表3に示した組成に従い、炭素材料分散体を調製した。まず、溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドン79部をミキサーで攪拌しつつ、誘導体(B)として表1に示したB−01を1部加え、当該誘導体(B)を一部溶解させた。次に、導電助剤となる炭素材料(C)としてHS−100を20部加えてミキサーで混合した後、更にサンドミルで分散を行い、分散体11を得た。
[Comparative Example 1]
According to the composition shown in Table 3, a carbon material dispersion was prepared. First, 79 parts of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent (D) was stirred with a mixer, and 1 part of B-01 shown in Table 1 was added as a derivative (B) to partially dissolve the derivative (B). I let you. Next, 20 parts of HS-100 was added as a carbon material (C) serving as a conductive additive and mixed with a mixer, and then dispersed with a sand mill to obtain dispersion 11.

[比較例2]
表3に示した組成に従い、誘導体(B)の代わりにポリビニルアセタール樹脂(A)としてBL−1を1部使用した以外は、上記比較例1と同様にして、分散体12を得た。
[Comparative Example 2]
According to the composition shown in Table 3, a dispersion 12 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that 1 part of BL-1 was used as the polyvinyl acetal resin (A) instead of the derivative (B).

[比較例3]
表3に示した組成に従い、炭素材料(C)として粒状品、誘導体(B)として表2に示したB−04に変更した以外は、上記比較例1と同様にして、分散体13を得た。
[Comparative Example 3]
According to the composition shown in Table 3, a dispersion 13 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the carbon material (C) was changed to a granular product and the derivative (B) was changed to B-04 shown in Table 2. It was.

[比較例4]
表3に示した組成に従い、誘導体(B)の代わりにポリビニルアセタール樹脂(A)としてBH−3を使用した以外は、上記比較例3と同様にして、分散体14を得た。
[Comparative Example 4]
According to the composition shown in Table 3, a dispersion 14 was obtained in the same manner as in Comparative Example 3 except that BH-3 was used as the polyvinyl acetal resin (A) instead of the derivative (B).

[比較例5]
表3に示した組成に従い、炭素材料(C)として#3400Bを20部、誘導体(B)として表2に示したB−07を1.2部および、溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドン78.8部に変更した以外は、上記比較例1と同様にして、分散体15を得た。
[Comparative Example 5]
According to the composition shown in Table 3, 20 parts of # 3400B as carbon material (C), 1.2 parts of B-07 shown in Table 2 as derivative (B), and N-methyl-2 as solvent (D) Dispersion 15 was obtained in the same manner as Comparative Example 1 except that the amount was changed to 78.8 parts of pyrrolidone.

[比較例6]
表3に示した組成に従い、誘導体(B)の代わりにポリビニルアセタール樹脂(A)として#3000−1を使用した以外は、上記比較例5と同様にして、分散体16を得た。
[Comparative Example 6]
According to the composition shown in Table 3, Dispersion 16 was obtained in the same manner as Comparative Example 5 except that # 3000-1 was used as the polyvinyl acetal resin (A) instead of the derivative (B).

[比較例7]
表3に示した組成に従い、炭素材料(C)としてSuper−P Liを20部、誘導体(B)として表2に示したB−10を1.4部および、溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドン78.6部に変更した以外は、上記比較例1と同様にして、分散体17を得た。
[Comparative Example 7]
According to the composition shown in Table 3, 20 parts of Super-PLi as carbon material (C), 1.4 parts of B-10 shown in Table 2 as derivative (B), and N-methyl as solvent (D) Dispersion 17 was obtained in the same manner as Comparative Example 1 except that the amount was changed to 78.6 parts of -2-pyrrolidone.

[比較例8]
表3に示した組成に従い、誘導体(B)の代わりにポリビニルアセタール樹脂(A)としてB16Hを使用した以外は、上記比較例7と同様にして、分散体18を得た。
[Comparative Example 8]
According to the composition shown in Table 3, a dispersion 18 was obtained in the same manner as in Comparative Example 7 except that B16H was used as the polyvinyl acetal resin (A) instead of the derivative (B).

(分散体の分散性評価(分散粒径の測定))
分散体の分散性評価には、その指標として分散粒径を使用した。分散粒径の測定は、動的光散乱方式の粒度分布計(日機装社製「マイクロトラックUPA」)を用い、体積粒度分布において、粒径の小さいものからその粒子の体積割合を積算した際に、50%となるところの粒径(D50)を求めた。この粒径(D50)は、炭素材料(C)の分散粒径に該当する。
測定用のサンプル液は、以下のようにして調製した。N−メチル−2−ピロリドン100gをディスパー攪拌しつつ、その液に、上記で得られた各種分散体を1ないし4滴添加し、1,000rpmで5分攪拌した。当該測定用サンプル液を上記の粒度分布計にセットし、ローディングインデックス(レーザーの散乱強度)が0.8~1.2の範囲に入っていることを確認してから測定した。上記の調製方法でローディングインデックスが1.2を超える場合は、0.8~1.2の範囲になるよう、当該サンプル液をN−メチル−2−ピロリドンで適宜希釈してから測定した。測定時間は60秒/1回とし、3回連続で測定して得られた値の平均値を使用した。
分散体の分散性評価結果を表3に示した。数値が小さいものほど、分散性に優れ、均一で良好な分散体であることを示す。尚、分散体の分散粒径の測定は、各種分散体の製造直後および、当該分散体を50℃で10日間保存した後の2回測定した。
(Dispersibility evaluation of dispersion (measurement of dispersed particle size))
The dispersion particle size was used as an index for evaluating the dispersibility of the dispersion. Dispersion particle size is measured by using a dynamic light scattering particle size distribution meter ("MICROTRACK UPA" manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The particle diameter (D50) at 50% was determined. This particle size (D50) corresponds to the dispersed particle size of the carbon material (C).
A sample solution for measurement was prepared as follows. While dispersing 100 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 1 to 4 drops of the various dispersions obtained above were added to the liquid and stirred at 1,000 rpm for 5 minutes. The measurement sample liquid was set in the above particle size distribution meter, and measurement was performed after confirming that the loading index (laser scattering intensity) was in the range of 0.8 to 1.2. When the loading index exceeded 1.2 in the above preparation method, the sample solution was appropriately diluted with N-methyl-2-pyrrolidone so as to be in the range of 0.8 to 1.2. The measurement time was 60 seconds / once, and the average value of the values obtained by three consecutive measurements was used.
Table 3 shows the results of evaluating the dispersibility of the dispersion. The smaller the value, the better the dispersibility and the more uniform and good dispersion. The dispersion particle size of the dispersion was measured twice immediately after the production of various dispersions and after the dispersion was stored at 50 ° C. for 10 days.

Figure 2014135198
Figure 2014135198

表3において、「保存安定性(2)/(1)」とは、「50℃で10日間保存した分散体の分散粒径/製造直後の分散体の分散粒径」の比を意味し、1.00からの乖離が小さいほど保存安定性に優れていることを示す。   In Table 3, “storage stability (2) / (1)” means the ratio of “dispersion particle size of dispersion stored at 50 ° C. for 10 days / dispersion particle size of dispersion immediately after production”, The smaller the deviation from 1.00, the better the storage stability.

表3に示したように、いずれの分散体も導電助剤の分散性に優れ、均一に導電助剤が分散された分散体であることが確認された。とりわけ、本発明の分散体は、比較例に比して50℃で10日保存したときの分散粒径の変化が小さく、保存安定性に優れることが確認された。   As shown in Table 3, it was confirmed that all of the dispersions were excellent in dispersibility of the conductive assistant and were uniformly dispersed in the conductive assistant. In particular, it was confirmed that the dispersion of the present invention had a small change in dispersed particle size when stored at 50 ° C. for 10 days as compared with the comparative example, and was excellent in storage stability.

<二次電池電極形成用組成物(正極合材スラリー)の製造>
[実施例11]
実施例1で製造した分散体1 11部とバインダー(F)としてW#1100のNMP溶液(固形分12%)17.3部をディスパーで混合して均一化した後、当該液を攪拌しつつ正極活物質として平均粒径6.7μmのLiCoO2(以下、LCO−01と略記することがある)68.6部を徐々に添加した。次に、合材スラリーの固形分が73%となるように溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドンを加えてさらに混合し、二次電池電極形成用組成物の一態様である正極合材スラリーを製造した。
<Manufacture of secondary battery electrode forming composition (positive electrode mixture slurry)>
[Example 11]
11 parts of the dispersion 1 produced in Example 1 and 17.3 parts of an NMP solution of W # 1100 (solid content 12%) as a binder (F) were mixed and homogenized with a disper, and then the liquid was stirred. As the positive electrode active material, 68.6 parts of LiCoO 2 having an average particle diameter of 6.7 μm (hereinafter sometimes abbreviated as LCO-01) was gradually added. Next, N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent (D) is added and further mixed so that the solid content of the mixture slurry is 73%, and the positive electrode composite which is one embodiment of the composition for forming a secondary battery electrode is formed. A material slurry was produced.

[実施例13〜17、比較例9〜12]
表4に示した材料に変更した以外は実施例11と同様にして、正極合材スラリーを製造した。また、活物質としては、LCO−01、平均粒径20μmのLiCoO2(以下、LCO−02と略記することがある)、平均粒径12μmのLiMn24(以下、LMOと略記することがある)、平均粒径15μmのLiNi(1/3)Mn(1/3)Co(1/3)2(以下、NMC−01と略記することがある)のいずれかを使用した。
[Examples 13 to 17, Comparative Examples 9 to 12]
A positive electrode mixture slurry was produced in the same manner as in Example 11 except that the materials shown in Table 4 were changed. As active materials, LCO-01, LiCoO 2 having an average particle diameter of 20 μm (hereinafter sometimes abbreviated as LCO-02), LiMn 2 O 4 having an average particle diameter of 12 μm (hereinafter abbreviated as LMO). Or LiNi (1/3) Mn (1/3) Co (1/3) O 2 (hereinafter sometimes abbreviated as NMC-01) having an average particle size of 15 μm was used.

[実施例18]
実施例7で製造した分散体7 11部とバインダー(F)としてW#1100のNMP溶液(固形分12%)17.2部をディスパーで混合して均一化した後、当該液を攪拌しつつ正極活物質としてNMC−01 68.6部を徐々に添加した。次に、合材スラリーの固形分が73%となるように溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドンを加えてさらに混合し、正極合材スラリーを製造した。
[Example 18]
11 parts of the dispersion 7 produced in Example 7 and 17.2 parts of an NMP solution of W # 1100 (solid content 12%) as a binder (F) were mixed and homogenized with a disper, and the liquid was stirred. As the positive electrode active material, 68.6 parts of NMC-01 was gradually added. Next, N-methyl-2-pyrrolidone was added and mixed as a solvent (D) so that the solid content of the mixture slurry would be 73% to produce a positive electrode mixture slurry.

[実施例20、比較例13、14]
表4に示した材料に変更した以外は実施例18と同様にして、正極合材スラリーを製造した。また、活物質としては、NMC−01、平均粒径11.5μmのLiNi(1/3)Mn(1/3)Co(1/3)2(以下、NMC−02と略記することがある)のいずれかを使用した。
[Example 20, Comparative Examples 13 and 14]
A positive electrode mixture slurry was produced in the same manner as in Example 18 except that the materials shown in Table 4 were changed. As the active material, NMC-01, LiNi (1/3) Mn (1/3) Co (1/3) O 2 (hereinafter, abbreviated as NMC-02 ) having an average particle diameter of 11.5 μm may be used. ) Was used.

[実施例21]
実施例9で製造した分散体9 11部とバインダー(F)としてW#1100のNMP溶液(固形分12%)17.0部をディスパーで混合して均一化した後、当該液を攪拌しつつ正極活物質としてNMC−02 68.6部を徐々に添加した。次に、合材スラリーの固形分が73%となるように溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドンを加えてさらに混合し、正極合材スラリーを製造した。
[Example 21]
11 parts of the dispersion 9 produced in Example 9 and 17.0 parts of an NMP solution of W # 1100 (solid content 12%) as a binder (F) were mixed and homogenized with a disper, and then the liquid was stirred. As the positive electrode active material, 68.6 parts of NMC-02 was gradually added. Next, N-methyl-2-pyrrolidone was added and mixed as a solvent (D) so that the solid content of the mixture slurry would be 73% to produce a positive electrode mixture slurry.

[実施例22]
実施例10で製造した分散体10 12.5部とバインダー(F)としてW#7200のNMP溶液(固形分8%)29.1部をディスパーで混合して均一化した後、当該液を攪拌しつつ正極活物質として、表面にカーボンコート層を有する平均粒径1μmのLiFePO4(以下、LFP−01と略記することがある)45部を徐々に添加した。次に、合材スラリーの固形分が50%となるように溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドンを加えてさらに混合し、正極合材スラリーを製造した。
[Example 22]
After 12.5 parts of the dispersion 10 produced in Example 10 and 29.1 parts of an NMP solution of W # 7200 (8% solids) as a binder (F) were mixed and homogenized with a disper, the liquid was stirred. However, 45 parts of LiFePO 4 (hereinafter sometimes abbreviated as LFP-01) having an average particle diameter of 1 μm having a carbon coat layer on the surface was gradually added as a positive electrode active material. Next, N-methyl-2-pyrrolidone was added and mixed as a solvent (D) so that the solid content of the mixture slurry would be 50% to produce a positive electrode mixture slurry.

[比較例15、16]
表4に示した材料に変更した以外は、実施例22と同様にして、正極合材スラリーを製造した。
[Comparative Examples 15 and 16]
A positive electrode mixture slurry was produced in the same manner as in Example 22 except that the materials shown in Table 4 were changed.

[実施例23]
実施例1で製造した分散体1 12.5部とバインダー(F)としてW#7200のNMP溶液(固形分8%)29.7部をディスパーで混合して均一化した後、当該液を攪拌しつつ正極活物質として、表面にカーボンコート層を有する平均粒径3μmのLiFePO4(以下、LFP−02と略記することがある)45部を徐々に添加した。次に、合材スラリーの固形分が50%となるように溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドンを加えてさらに混合し、正極合材スラリーを製造した。
[Example 23]
After 12.5 parts of the dispersion 1 produced in Example 1 and 29.7 parts of NMP solution of W # 7200 (solid content 8%) as a binder (F) were mixed and homogenized with a disper, the liquid was stirred. However, 45 parts of LiFePO 4 (hereinafter sometimes abbreviated as LFP-02) having an average particle diameter of 3 μm having a carbon coat layer on the surface was gradually added as a positive electrode active material. Next, N-methyl-2-pyrrolidone was added and mixed as a solvent (D) so that the solid content of the mixture slurry would be 50% to produce a positive electrode mixture slurry.

[実施例12]
正極活物質としてLCO−01 68.6部、導電助剤である炭素材料としてHS−100 2.2部、表1記載の誘導体B−01 0.02部、ポリビニルアセタール樹脂としてBL−1 0.09部、
バインダーとしてW#1100のNMP溶液(固形分12%)17.3部をプラネタリーミキサーで混合した後、合材スラリーの固形分が80%となるようにN−メチル−2−ピロリドンを加えて混練した。更に、合材スラリーの固形分が73%となるようにN−メチル−2−ピロリドンを加えて混合し、正極合材スラリーを製造した。
[Example 12]
68.6 parts of LCO-01 as a positive electrode active material, 2.2 parts of HS-100 as a carbon material as a conductive additive, 0.02 part of derivative B-01 described in Table 1, and BL-1 as a polyvinyl acetal resin. 09 copies,
After mixing 17.3 parts of W # 1100 NMP solution (solid content 12%) as a binder with a planetary mixer, N-methyl-2-pyrrolidone was added so that the solid content of the mixture slurry would be 80%. Kneaded. Furthermore, N-methyl-2-pyrrolidone was added and mixed so that the solid content of the mixture slurry would be 73% to produce a positive electrode mixture slurry.

[実施例19]
正極活物質としてNMC−01 68.6部、導電助剤である炭素材料として#3400B 2.2部、表2記載の誘導体B−07 0.02部、ポリビニルアセタール樹脂として#3000−1 0.11部、バインダーとしてW#1100のNMP溶液(固形分12%)17.2部をプラネタリーミキサーで混合した後、合材スラリーの固形分が80%となるようにN−メチル−2−ピロリドンを加えて混練した。更に、合材スラリーの固形分が73%となるようにN−メチル−2−ピロリドンを加えて混合し、正極合材スラリーを製造した。
[Example 19]
68.6 parts of NMC-01 as a positive electrode active material, 2.2 parts of # 3400B as a carbon material as a conductive additive, 0.02 part of derivative B-07 described in Table 2, and # 3000-1 as a polyvinyl acetal resin. After 11 parts and 17.2 parts of N # solution of W # 1100 (solid content 12%) as a binder were mixed with a planetary mixer, N-methyl-2-pyrrolidone was mixed so that the solid content of the mixture slurry was 80%. And kneaded. Furthermore, N-methyl-2-pyrrolidone was added and mixed so that the solid content of the mixture slurry would be 73% to produce a positive electrode mixture slurry.

<二次電池電極形成用組成物(負極合材スラリー)の製造>
[実施例24]
実施例1で製造した分散体1 9部とバインダー(F)としてW#7200のNMP溶液(固形分8%)28.9部をディスパーで混合して均一化した後、当該液を攪拌しつつ負極活物質として平均粒径15μmの人造黒鉛55.8部を徐々に添加した。次に、合材スラリーの固形分が60%となるように溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドンを加えてさらに混合し、二次電池電極形成用組成物の一態様である負極合材スラリーを製造した。
<Manufacture of secondary battery electrode forming composition (negative electrode mixture slurry)>
[Example 24]
9 parts of the dispersion 1 produced in Example 1 and 28.9 parts of W # 7200 NMP solution (solid content 8%) as a binder (F) were mixed and homogenized with a disper, and the liquid was stirred. As a negative electrode active material, 55.8 parts of artificial graphite having an average particle diameter of 15 μm was gradually added. Next, N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent (D) is added and further mixed so that the solid content of the mixture slurry is 60%, and the negative electrode composite which is one embodiment of the composition for forming a secondary battery electrode is formed. A material slurry was produced.

[比較例17、18]
表5に示した材料に変更した以外は実施例24と同様にして、負極合材スラリーを調整した。
[Comparative Examples 17 and 18]
Except having changed into the material shown in Table 5, it carried out similarly to Example 24, and adjusted the negative mix slurry.

[実施例25]
実施例7で製造した分散体7 14.3部とバインダー(F)としてW#7200のNMP溶液(固形分8%)33.5部をディスパーで混合して均一化した後、当該液を攪拌しつつ負極活物質として平均粒径5μmのLi4Ti512(以下、LTOと略記することがある)51.3部、を徐々に添加した。次に、合材スラリーの固形分が57%となるように溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドンを加えてさらに混合し、負極合材スラリーを製造した。
[Example 25]
After 14.3 parts of the dispersion 7 produced in Example 7 and 33.5 parts of an NMP solution of W # 7200 (solid content 8%) as a binder (F) were mixed by a disper and homogenized, the liquid was stirred. However, 51.3 parts of Li 4 Ti 5 O 12 (hereinafter sometimes abbreviated as LTO) having an average particle diameter of 5 μm was gradually added as a negative electrode active material. Next, N-methyl-2-pyrrolidone was added and mixed as a solvent (D) so that the solid content of the mixture slurry was 57%, thereby producing a negative electrode mixture slurry.

[比較例19、20]
表5に示した材料に変更した以外は実施例25と同様にして、負極合材スラリーを調整した。
[Comparative Examples 19 and 20]
A negative electrode mixture slurry was prepared in the same manner as in Example 25 except that the materials shown in Table 5 were changed.

活物質の平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM;Scanning Electron Microscope)から得られた観察画像から算出した。ここで、LCO、LMO、LFP、人造黒鉛、LTOついては、一次粒子100個の長径を測定しその平均値から算出した。また、NMCについては、二次粒子100個の長径を測定しその平均値から算出した。   The average particle diameter of the active material was calculated from an observation image obtained from a scanning electron microscope (SEM). Here, for LCO, LMO, LFP, artificial graphite, and LTO, the major axis of 100 primary particles was measured and calculated from the average value. For NMC, the major axis of 100 secondary particles was measured and calculated from the average value.

(合材スラリーの分散性評価)
正極合材スラリーおよび負極合材スラリーの分散性評価については、グラインドゲージによる粒度の評価(JIS K5600−2−5に準ずる)により実施した。数値が小さいものほど分散性に優れ、均一で良好な分散体であることを示す。尚、合材スラリーの粒度測定は、各種スラリーの製造直後および、当該スラリーを50℃で3日間保存した後、それぞれ測定した。測定にあたっては、スラリー製造直後、遊星回転式の脱泡装置で脱泡した後に粒度の測定を実施した。また、50℃で3日保存した合材スラリーについては、ディスパーで再攪拌後、遊星回転式の脱泡装置で脱泡した後に、粒度の測定を実施した。
(Evaluation of dispersibility of composite slurry)
The dispersibility of the positive electrode mixture slurry and the negative electrode mixture slurry was evaluated by evaluating the particle size using a grind gauge (according to JIS K5600-2-5). The smaller the numerical value, the better the dispersibility and the more uniform and good dispersion. The particle size of the mixed slurry was measured immediately after the production of various slurries and after the slurry was stored at 50 ° C. for 3 days. In the measurement, the particle size was measured immediately after slurry production and after defoaming with a planetary defoaming device. Moreover, about the mixed material slurry preserve | saved for 3 days at 50 degreeC, after re-stirring with a disper, after carrying out defoaming with a planetary rotation type defoaming apparatus, the particle size was measured.

<二次電池用電極(正極、負極)の製造>
上記の正極合材スラリーを、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧加熱乾燥して電極の厚みが100μmとなるよう調整した。さらに、ロールプレスによる圧延処理を行い、厚みが85μmとなる正極を製造した。
<Manufacture of secondary battery electrodes (positive electrode, negative electrode)>
The positive electrode mixture slurry was applied onto a 20 μm-thick aluminum foil serving as a current collector using a doctor blade, and then dried under reduced pressure to adjust the electrode thickness to 100 μm. Furthermore, the rolling process by a roll press was performed and the positive electrode from which thickness becomes 85 micrometers was manufactured.

上記の負極合材スラリーを、集電体となる厚さ20μmの銅箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧加熱乾燥して電極の厚みが80μmとなるよう調整した。さらに、ロールプレスによる圧延処理を行い、厚みが70μmとなる負極を製造した。   The negative electrode mixture slurry was applied onto a copper foil having a thickness of 20 μm serving as a current collector using a doctor blade, and then dried under reduced pressure to adjust the thickness of the electrode to 80 μm. Furthermore, the rolling process by a roll press was performed and the negative electrode from which thickness becomes 70 micrometers was manufactured.

<二次電池(コイン型電池)の製造>
上記方法により得られた正極または負極を、直径16mmに打ち抜き作用極とし、金属リチウム箔を対極とした。作用極、対極、作用極と対極の間に挿入されるセパレーター(多孔質ポリプロピレンフィルム)、および電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを1:1(体積比)の割合で混合した混合溶媒にLiPF6を1Mの濃度で溶解させた非水系電解液)とからなるコイン型電池を製造した。コイン型電池は、アルゴンガス置換したグロ−ブボックス内で作製後、以下に示す電池特性評価を行った。
<Manufacture of secondary batteries (coin-type batteries)>
The positive electrode or negative electrode obtained by the above method was punched into a diameter of 16 mm as a working electrode, and a metal lithium foil was used as a counter electrode. LiPF 6 in a working electrode, a counter electrode, a separator inserted between the working electrode and the counter electrode (porous polypropylene film), and an electrolytic solution (ethylene carbonate and diethyl carbonate mixed at a ratio of 1: 1 (volume ratio)) A non-aqueous electrolyte solution having a concentration of 1M dissolved therein. The coin-type battery was manufactured in a glove box substituted with argon gas, and then the battery characteristics were evaluated as follows.

(サイクル特性)
得られたコイン型電池について、充放電装置(北斗電工社製SM−8)を用い、充放電測定を行った。 使用する活物質がLiCoO2の場合は、充電電流1.7 mAにて充電終止電圧4.3Vまで定電流充電を続けた。電池の電圧が4.3Vに達した後、放電電流1.7 mAで放電終止電圧2.8Vに達するまで定電流放電を行った。これらの充電・放電サイクルを1サイクルとして50サイクルの充電・放電を繰り返し、「放電容量維持率=50サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量」とし、放電容量維持率によって以下の基準に従って判定した。
◎:「放電容量維持率が95%以上」
○:「放電容量維持率が90%以上、95%未満」
△:「放電容量維持率が85%以上、90%未満」
×:「放電容量維持率が85%未満」
(Cycle characteristics)
About the obtained coin-type battery, charging / discharging measurement was performed using the charging / discharging apparatus (SM-8 by Hokuto Denko). When the active material to be used was LiCoO 2 , constant current charging was continued to a charge end voltage of 4.3 V at a charging current of 1.7 mA. After the battery voltage reached 4.3 V, constant current discharge was performed at a discharge current of 1.7 mA until the discharge end voltage of 2.8 V was reached. These charge / discharge cycles are defined as one cycle, and 50 cycles of charge / discharge are repeated to obtain “discharge capacity maintenance rate = discharge capacity at the 50th cycle / discharge capacity at the first cycle”, and according to the following criteria depending on the discharge capacity maintenance rate. Judged.
A: “Discharge capacity maintenance rate is 95% or more”
○: “Discharge capacity maintenance rate is 90% or more and less than 95%”
Δ: “Discharge capacity maintenance ratio is 85% or more and less than 90%”
×: “Discharge capacity maintenance rate is less than 85%”

また、使用する活物質が、LiMn24の場合は、充電電流1.0mA、充電終止電圧4.3V、放電電流1.0mA,放電終止電圧3.0Vとした以外は、LiCoO2の場合と同様にサイクル特性を測定した。 When LiMn 2 O 4 is used as the active material, LiCoO 2 is used except that the charging current is 1.0 mA, the charging end voltage is 4.3 V, the discharging current is 1.0 mA, and the discharging end voltage is 3.0 V. The cycle characteristics were measured in the same manner as described above.

また、使用する活物質が、LiNi1/3Mn1/3Co1/32の場合は、充電電流2.0mA、充電終止電圧4.3V、放電電流2.0 mA,放電終止電圧3.0Vとした以外は、LiCoO2の場合と同様にサイクル特性を測定した。 When the active material used is LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , the charging current is 2.0 mA, the charging end voltage is 4.3 V, the discharging current is 2.0 mA, and the discharging end voltage is 3 The cycle characteristics were measured in the same manner as LiCoO 2 except that the voltage was set to 0.0 V.

また、使用する活物質が、LiFePO4の場合は、充電電流1.0mA、充電終止電圧4.2V、放電電流1.0 mA,放電終止電圧2.0Vとした以外は、LiCoO2の場合と同様にサイクル特性を測定した。 Further, the active material to be used, in the case of LiFePO 4, the charging current 1.0 mA, charge end voltage 4.2 V, the discharge current 1.0 mA, except for using discharge end voltage 2.0 V, in the case of LiCoO 2 Similarly, the cycle characteristics were measured.

また、使用する活物質が人造黒鉛の場合は、充電電流1.8mA、充電終止電圧0.1V、放電電流1.8mA,放電終止電圧2.0Vとした以外は、LiCoO2の場合と同様にサイクル特性を測定した。 Further, when the active material used is artificial graphite, the same as in the case of LiCoO 2 except that the charging current is 1.8 mA, the charging end voltage is 0.1 V, the discharging current is 1.8 mA, and the discharging end voltage is 2.0 V. Cycle characteristics were measured.

また、使用する活物質が、Li4Ti512の場合は、充電電流1.0 mA、充電終止電圧1.0V、放電電流1.0mA,放電終止電圧2.0Vとした以外は、LiCoO2の場合と同様にサイクル特性を測定した。 Further, when the active material used is Li 4 Ti 5 O 12 , LiCoO except that the charging current is 1.0 mA, the charging end voltage is 1.0 V, the discharging current is 1.0 mA, and the discharging end voltage is 2.0 V. The cycle characteristics were measured in the same manner as in 2 .

Figure 2014135198
Figure 2014135198

Figure 2014135198
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表4および表5において、「活物質/炭素材料分散体粒径比」とは、活物質(E)の平均粒径/炭素材料(C)の分散粒径(D50)の比を意味する。   In Tables 4 and 5, “active material / carbon material dispersion particle size ratio” means the ratio of average particle size of active material (E) / dispersed particle size (D50) of carbon material (C).

Figure 2014135198
Figure 2014135198

Figure 2014135198
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表6、表7において、「保存安定性(2)/(1)」とは、「50℃で3日間保存した合材スラリーの粒度/製造直後の合材スラリーの粒度」の比を意味し、1からの乖離が小さいほど、保存安定性に優れていることを示す。   In Tables 6 and 7, “storage stability (2) / (1)” means the ratio of “particle size of composite slurry stored at 50 ° C. for 3 days / particle size of composite slurry immediately after production”. The smaller the deviation from 1, the better the storage stability.

表6、表7に示すように、実施例11〜25の本発明による合材スラリーは、導電助剤と活物質の分散性に優れた組成物であることが確認された。とりわけ、本発明の分散体は、比較例に比して50℃で3日保存したときの粒度の変化が小さく、保存安定性に優れることが確認された。   As shown in Tables 6 and 7, it was confirmed that the composite slurry according to the present invention in Examples 11 to 25 was a composition excellent in dispersibility of the conductive assistant and the active material. In particular, it was confirmed that the dispersion of the present invention had a small change in particle size when stored at 50 ° C. for 3 days compared with the comparative example, and was excellent in storage stability.

また、本発明の二次電池電極形成用組成物から形成された二次電池用電極を用いた電池では、比較例に対してサイクル特性(放電容量維持率)に優れることが明らかとなった。また、ポリビニルアセタール樹脂(A)、誘導体(B)、導電助剤である炭素材料(C)および溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドンからなる分散体(G)に、バインダー(F)および活物質(E)とを混合して作製した合材スラリーを用いた電池について、上記(A)〜(E)を一括で混合して調製した合材スラリーを用いた電池よりも、サイクル特性(放電容量維持率)がより優れる傾向が見られた。更に、使用する活物質(E)の平均粒径と、分散体(G)中の炭素材料(C)の分散粒径(D50)との比(活物質平均粒径/炭素材料分散粒径(D50))が2以上ものについて、より好ましくは9以上のものについて、電池のサイクル特性(放電容量維持率)が向上する傾向が見られた。   Moreover, in the battery using the electrode for secondary batteries formed from the composition for secondary battery electrode formation of this invention, it became clear that it is excellent in cycling characteristics (discharge capacity maintenance factor) with respect to the comparative example. Further, a dispersion (G) composed of N-methyl-2-pyrrolidone as a polyvinyl acetal resin (A), a derivative (B), a carbon material (C) as a conductive auxiliary agent and a solvent (D), and a binder (F) And a battery using a mixture slurry prepared by mixing the active material (E), cycle characteristics more than a battery using a mixture slurry prepared by mixing the above (A) to (E) together There was a tendency that the (discharge capacity retention ratio) was more excellent. Furthermore, the ratio of the average particle diameter of the active material (E) to be used and the dispersed particle diameter (D50) of the carbon material (C) in the dispersion (G) (active material average particle diameter / carbon material dispersed particle diameter ( When D50)) was 2 or more, more preferably 9 or more, the battery cycle characteristics (discharge capacity retention rate) tended to improve.

本発明の二次電池電極形成用組成物および当該組成物から形成された二次電池用電極を用いた電池において、分散安定性およびサイクル特性に優れる理由は定かではないが、以下のように推察している。
ポリビニルアセタール樹脂(A)と、酸性官能基を有する有機色素誘導体および/または酸性官能基を有するトリアジン誘導体から選ばれる1種以上の誘導体(B)とを分散剤として併用した分散体(G)では、誘導体(B)が炭素材料(たとえばカーボンブラック)表面へ強く作用(たとえば吸着)しつつ、誘導体(B)が持つ酸性官能基と、ポリビニルアセタール樹脂(A)が持つ極性官能基が作用(たとえば水素結合)することで、樹脂(A)と炭素材料(C)との相互作用(たとえば吸着)がより強固になっていると思われる。そのため、炭素材料の分散安定性(保存安定性)が向上しているものと思われる。
In the battery using the composition for forming a secondary battery electrode of the present invention and the electrode for a secondary battery formed from the composition, the reason why it is excellent in dispersion stability and cycle characteristics is not clear, but is presumed as follows. doing.
In the dispersion (G) in which the polyvinyl acetal resin (A) and one or more derivatives (B) selected from an organic dye derivative having an acidic functional group and / or a triazine derivative having an acidic functional group are used as a dispersant. The derivative (B) strongly acts (for example, adsorbs) on the surface of the carbon material (for example, carbon black), while the acidic functional group possessed by the derivative (B) and the polar functional group possessed by the polyvinyl acetal resin (A) act (for example, It is considered that the interaction (for example, adsorption) between the resin (A) and the carbon material (C) is strengthened by hydrogen bonding. Therefore, it is considered that the dispersion stability (storage stability) of the carbon material is improved.

また、ここに活物質(E)が入ってくると、樹脂(A)の作用(たとえば吸着)は、活物質(E)との間でも生じることになるが、この時、誘導体(B)の効果により炭素材料表面から樹脂(A)が脱離することなく活物質(E)表面への樹脂吸着が起こるため、塗膜乾燥過程において、炭素材料(C)の分散が保たれたまま、活物質(E)と炭素材料(C)との均一且つ強固な接触が生じ、電池性能の向上に寄与しているのではないかと思われる。   Further, when the active material (E) enters here, the action (for example, adsorption) of the resin (A) occurs also with the active material (E). Since the resin adsorbs to the active material (E) surface without the resin (A) being detached from the carbon material surface due to the effect, the dispersion of the carbon material (C) is maintained while the coating material is being dried. It seems that uniform and strong contact between the substance (E) and the carbon material (C) occurs, which contributes to improvement of battery performance.

また、活物質(E)の平均粒径と炭素材料(C)の分散粒径(D50)との乖離が大きい場合に電池性能の向上が見られたことについて考える。合材スラリーが乾燥する場合、溶媒の揮発に伴いスラリー中の粒子間(活物質−活物質間、炭素材料−炭素材料間、活物質−炭素材料間)の距離は次第に短くなり最終的には凝集するが、この凝集は凝集体の界面エネルギーをなるべく小さくする形で進んでいくものと思われる。この時、凝集体の界面エネルギーが小さくなるためには、(1)表面エネルギーの近い粒子同士で凝集する、および/または、(2)凝集体の表面積(界面)がより小さくなるように凝集することが考えられる。特に上述した活物質(E)と炭素材料(C)との均一且つ強固な接触が生じると思われる場合は、活物質や炭素材料(C)がそれぞれで(表面エネルギーが近いもの同士で)凝集するよりも、より大きな活物質のまわりに微細な炭素材料(C)が凝集した方が、凝集体の表面積が小さくなる効果の寄与がより大きくなり、エネルギー的に安定になるのではないかと思われる。結果として、電極膜中により均一で強固な導電パスが形成されるなどして、電池性能が向上するのではないかと思われる。   Further, it is considered that the battery performance is improved when the difference between the average particle size of the active material (E) and the dispersed particle size (D50) of the carbon material (C) is large. When the mixture slurry dries, the distance between particles in the slurry (between active material and active material, between carbon material and carbon material, between active material and carbon material) gradually becomes shorter as the solvent evaporates. Although it aggregates, it is thought that this aggregation progresses in the form of making the interfacial energy of the aggregate as small as possible. At this time, in order to reduce the interfacial energy of the aggregate, (1) the particles having similar surface energies are aggregated and / or (2) the aggregate is aggregated so that the surface area (interface) of the aggregate is smaller. It is possible. In particular, when it seems that uniform and strong contact between the active material (E) and the carbon material (C) described above occurs, the active material and the carbon material (C) are aggregated with each other (those having close surface energies). Rather than do it, if the fine carbon material (C) agglomerates around a larger active material, the contribution of the effect of reducing the surface area of the agglomerate becomes larger, and it seems that the energy is more stable. It is. As a result, it seems that the battery performance is improved by forming a more uniform and strong conductive path in the electrode film.

一方、ポリビニルアセタール樹脂(A)を分散剤として単独使用する場合は、活物質(E)混合時に炭素材料(C)と活物質(E)との間で樹脂(A)の競争吸着が起こり、塗膜乾燥過程で炭素材料(C)の分散が十分に保たれず、活物質(E)および炭素材料(C)がそれぞれで凝集するなどして、活物質(E)と炭素材料(C)の接触が不均一で弱いものになっているのではないかと思われる。また、誘導体(B)を分散剤として単独使用する場合、炭素材料(C)の分散安定性は誘導体(B)の酸性官能基の分極ないしは解離により生ずる電気的な相互作用(反発作用)によりもたらされていると思われる。ここに活物質(E)を混合すると、活物質に由来する(未反応原料(金属塩)や副生成物の解離等による)分散系のイオン強度の増加が生じ、誘導体(B)の電気的な反発作用が弱まることが考えられる。この影響は、塗膜乾燥時に合材スラリーが濃縮される過程でより顕著となり、結果、炭素材料(C)の分散が十分に保たれず、活物質(E)とカーボンブラックの接触が不均一で弱いものになっているのではないかと思われる。   On the other hand, when the polyvinyl acetal resin (A) is used alone as a dispersant, competitive adsorption of the resin (A) occurs between the carbon material (C) and the active material (E) when the active material (E) is mixed, The dispersion of the carbon material (C) is not sufficiently maintained during the drying of the coating film, and the active material (E) and the carbon material (C) are aggregated in the active material (E) and the carbon material (C). It seems that the contact is uneven and weak. In addition, when the derivative (B) is used alone as a dispersant, the dispersion stability of the carbon material (C) is also due to an electrical interaction (repulsive action) caused by polarization or dissociation of the acidic functional group of the derivative (B). It seems to have been defeated. When the active material (E) is mixed here, an increase in the ionic strength of the dispersion system (due to dissociation of unreacted raw materials (metal salts) and by-products, etc.) derived from the active material occurs, and the electrical properties of the derivative (B) It is considered that the repulsive action is weakened. This effect becomes more prominent in the process in which the mixture slurry is concentrated when the coating film is dried. As a result, the dispersion of the carbon material (C) is not sufficiently maintained, and the contact between the active material (E) and the carbon black is uneven. It seems that it is weak.

Claims (7)

ポリビニルアセタール樹脂(A)と、酸性官能基を有する有機色素誘導体および/または酸性官能基を有するトリアジン誘導体である誘導体(B)と、導電助剤である炭素材料(C)とを含んでなる二次電池電極形成用組成物。   2 comprising a polyvinyl acetal resin (A), an organic dye derivative having an acidic functional group and / or a derivative (B) which is a triazine derivative having an acidic functional group, and a carbon material (C) which is a conductive aid. A composition for forming a secondary battery electrode. 更に、溶剤(D)を含んでなる請求項1記載の二次電池電極形成用組成物。   The composition for forming a secondary battery electrode according to claim 1, further comprising a solvent (D). 更に、バインダー(F)を含んでなる請求項1または請求項2記載の二次電池電極形成用組成物。   The composition for forming a secondary battery electrode according to claim 1 or 2, further comprising a binder (F). 更に、活物質(E)を含んでなる請求項1〜3いずれか記載の二次電池電極形成用組成物。   The composition for forming a secondary battery electrode according to any one of claims 1 to 3, further comprising an active material (E). 活物質(E)の平均粒径/炭素材料(C)の分散粒径(D50)の比が、2以上、100以下である請求項4記載の二次電池電極形成用組成物。   The composition for forming a secondary battery electrode according to claim 4, wherein the ratio of the average particle diameter of the active material (E) / the dispersed particle diameter (D50) of the carbon material (C) is 2 or more and 100 or less. 集電体上に合材層を有する電極であって、合材層が請求項4または5記載の二次電池電極形成用組成物によって形成されてなる二次電池用電極。   An electrode for a secondary battery, which is an electrode having a composite layer on a current collector, wherein the composite layer is formed by the composition for forming a secondary battery electrode according to claim 4 or 5. 集電体上に正極合材層を有する正極と、集電体上に負極合材層を有する負極と、電解質とを具備する二次電池であって、前記正極もしくは負極の少なくとも一方が、請求項6記載の二次電池用電極である二次電池。   A secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode mixture layer on a current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer on a current collector, and an electrolyte, wherein at least one of the positive electrode or the negative electrode is claimed. Item 7. A secondary battery which is an electrode for a secondary battery according to Item 6.
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