JP2014194927A - Mixture slurry and production method thereof, and electrode and battery using the mixture slurry - Google Patents

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淳子 榊
Yoshiyuki Ouchi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mixture slurry excellent in coating aptitude while using a fine particle active material, and a method for manufacturing a battery with reduced electrode internal resistance.SOLUTION: A method for producing a mixture slurry for a secondary battery electrode includes a first step of dispersing an active material into a solvent, and a second step of adding a conductive carbon material to be mixed and kneaded or dispersed. The method also includes adding a binder simultaneously with the conductive carbon material in the second step or a third step of, subsequent to the second step, adding a binder to be mixed/dissolved and kneaded or dispersed. By the method, a mixture slurry excellent in battery performance can be obtained.

Description

本発明は、電池用電極の作製に使用する合材スラリーおよびその製造方法とそれを用いた電極、電池に関する。さらに詳しくは、リチウムイオン二次電池用電極の作製に使用する合材スラリーおよびその製造方法とそれを用いた電極、電池に関する。   The present invention relates to a mixture slurry used for production of a battery electrode, a method for producing the same, an electrode using the same, and a battery. More specifically, the present invention relates to a mixture slurry used for producing an electrode for a lithium ion secondary battery, a method for producing the same, an electrode using the same, and a battery.

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

そのような要求に応えるため、リチウムイオン二次電池の開発が活発に行われている。リチウムイオン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性炭素材料と結着剤等とからなる合材を、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結着剤等とからなる合材を、金属箔の集電体の表面に固着させた負極が使用されている。   In order to meet such demands, lithium ion secondary batteries are being actively developed. As an electrode of a lithium ion secondary battery, a positive electrode in which a composite material composed of a positive electrode active material containing lithium ions, a conductive carbon material, a binder, and the like is fixed to the surface of a current collector of metal foil, and A negative electrode is used in which a mixture of a negative electrode active material from which lithium ions can be inserted and removed, a conductive additive, a binder, and the like is fixed to the surface of a current collector of a metal foil.

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、ニッケル酸リチウム、及びリン酸鉄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、これらは導電性が悪く、単独での使用では充分な電池性能は得られない。そこで、電子伝導性のよい炭素材料を導電助剤として添加することにより、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。   As the positive electrode active material, lithium transition metal composite oxides such as lithium cobaltate, lithium manganate, lithium nickelate, and lithium iron phosphate are used, but these are poor in conductivity and cannot be used alone. Sufficient battery performance cannot be obtained. Therefore, attempts have been made to improve the conductivity and reduce the internal resistance of the electrode by adding a carbon material having good electron conductivity as a conductive additive.

しかし、近年の小型化や高容量化を達成するためにはさらなる導電性の向上が求められている。特に、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムは、導電性の低さが問題となっており、粒子サイズをいかに低減させるかが重視され、開発が行われてきた。   However, in order to achieve the recent reduction in size and increase in capacity, further improvement in conductivity is required. In particular, lithium iron phosphate having an olivine structure has a problem of low conductivity, and has been developed with an emphasis on how to reduce the particle size.

しかし、微細化により一次粒子の導電性は向上するものの、一次粒子は微細であればあるほど、表面エネルギーは高いため、容易に凝集して強固な二次粒子を形成しやすくなってしまう。また、活物質は凝集をよく解した方が比表面積が大きくなり、電解液との接触が増えてリチウムイオンの出入りのし易さに相当するイオン抵抗が低くなる。一般に、イオン抵抗が低いほど、サイクル特性やレート特性等の電池性能は高くなる。そのため、イオン抵抗を低くするためには、いかに活物質の二次粒子の凝集を解き、分散・安定化させることが非常に重要である。   However, although the electrical conductivity of the primary particles is improved by miniaturization, the finer the primary particles, the higher the surface energy, so that they easily aggregate and form strong secondary particles. Further, when the active material is well agglomerated, the specific surface area increases, the contact with the electrolyte increases, and the ionic resistance corresponding to the ease of lithium ion entry and exit decreases. In general, the lower the ionic resistance, the higher the battery performance such as cycle characteristics and rate characteristics. Therefore, in order to reduce the ionic resistance, it is very important to solve the aggregation of the secondary particles of the active material and to disperse / stabilize it.

一方、導電性炭素材料の分散状態も導電性に大きく影響する。導電性炭素材料は一般に、一次粒子が凝集してより大きな二次粒子を形成しているが、凝集を解しすぎると電子伝導のパスが切断されて電子抵抗が高くなるといった課題があった。特に、アセチレンブラックは、一次粒子が合着した連鎖状あるいは凝集したストラクチャ構造として存在することで導電性を保っているため、混練による機械的ストレスによりストラクチャ構造が切断され、顕著に電子抵抗が高くなる。電子抵抗が高い程、サイクル特性やレート特性等の電池性能は低くなる傾向にある。
その一方で、導電性炭素材料が数十μm以上の粗大粒子を含んでいると、その近傍の電子抵抗が極めて低くなり、周囲より優先して充放電が起こる。そのため、局所的な劣化が促進されて、結果として電池全体の劣化に繋がってしまうといった課題があった。
On the other hand, the dispersion state of the conductive carbon material greatly affects the conductivity. In general, the conductive carbon material aggregates primary particles to form larger secondary particles. However, if the aggregation is too much, there is a problem that the electron conduction path is cut to increase the electronic resistance. In particular, since acetylene black maintains conductivity by being present as a chain structure or agglomerated structure structure in which primary particles are coalesced, the structure structure is cut by mechanical stress due to kneading, and the electronic resistance is remarkably high. Become. The higher the electronic resistance, the lower the battery performance such as cycle characteristics and rate characteristics.
On the other hand, when the conductive carbon material contains coarse particles of several tens of μm or more, the electronic resistance in the vicinity of the conductive carbon material becomes extremely low, and charge / discharge occurs preferentially over the surroundings. Therefore, there has been a problem that local deterioration is promoted, and as a result, the entire battery is deteriorated.

従来より行われているリチウムイオン二次電池用正極合材スラリーの製造方法として、活物質と導電性炭素材料と結着剤と溶媒を一括で混合・分散する方法が用いられてきた(特許文献1、2)。この製造法では、活物質と導電性炭素材料の分散を同時に行うため、混練時間が短いと導電性炭素材料の導電性の低下を抑えることができるが、活物質の凝集が解れずイオン抵抗が上昇し、混練時間が長いと活物質の凝集は解れるが、導電性炭素材料の電子抵抗が上昇する問題がある。   As a conventional method for producing a positive electrode mixture slurry for a lithium ion secondary battery, a method in which an active material, a conductive carbon material, a binder, and a solvent are mixed and dispersed together has been used (Patent Documents). 1, 2). In this manufacturing method, since the active material and the conductive carbon material are dispersed at the same time, if the kneading time is short, the decrease in the conductivity of the conductive carbon material can be suppressed. If the kneading time rises and the kneading time is long, the aggregation of the active material can be solved, but there is a problem that the electronic resistance of the conductive carbon material increases.

また、例えば導電性炭素材料と結着剤と溶媒と混合したのち、活物質を後添加して混練する製造法も挙げられる(特許文献3)。この製造法では、導電性炭素材料の均一分散は可能だが、活物質の凝集が解れにくい課題がある。   Further, for example, there is a production method in which a conductive carbon material, a binder, and a solvent are mixed, and then an active material is added and kneaded (Patent Document 3). In this manufacturing method, the conductive carbon material can be uniformly dispersed, but there is a problem that the aggregation of the active material is difficult to be solved.

また、例えば、ある特定の分散剤と、活物質とを溶剤に分散した後に、必要に応じて、導電助剤としての炭素材料、又は結着成分を混合することによって製造された合材スラリーを使用することにより、電極、電池性能を向上させる方法が挙げられている(特許文献4)。しかし、各成分の添加順序については、特に限定されたものではなく、実施例では、導電性炭素材料添加前に結着剤を添加しているため、結着成分が活物質を覆いやすく、イオン抵抗が上昇してしまう懸念がある。また、分散された活物質の粒径が大きく、活物質の凝集が解れていないといえる。   Further, for example, after dispersing a specific dispersant and an active material in a solvent, a mixture slurry produced by mixing a carbon material as a conductive auxiliary agent or a binder component as necessary is prepared. A method for improving the electrode and battery performance by use is disclosed (Patent Document 4). However, the order of adding each component is not particularly limited, and in the examples, since the binder is added before the addition of the conductive carbon material, the binder component easily covers the active material, and the ion There is a concern that resistance will rise. Moreover, it can be said that the particle diameter of the dispersed active material is large and the aggregation of the active material is not solved.

また、例えば、活物質、導電性炭素材料、結着剤を別々に溶媒に混合したのち、一括混合、もしくは前記活物質液と前記導電性炭素液を混合した後に前記結着剤液を混合する方法も挙げられる(特許文献5)。この方法では、溶媒の馴染み易さの異なる3成分をそれぞれ別々に溶媒と混合することで、凝集物のない均一な合材スラリーを製造し、塗工性、接着性、表面状態の改善を図るものである。しかし、各物質の二次凝集の解れ度合いや分散安定性についての記載がなく、さらに、実施例において、合材塗膜の剥がれやくぼみが残っているため、分散不充分であることが予測される。   In addition, for example, after the active material, the conductive carbon material, and the binder are separately mixed in the solvent, the mixture is mixed at once, or the active material liquid and the conductive carbon liquid are mixed, and then the binder liquid is mixed. A method is also mentioned (patent document 5). In this method, three components having different compatibility with the solvent are separately mixed with the solvent to produce a uniform mixture slurry without aggregates, thereby improving coating properties, adhesiveness, and surface condition. Is. However, there is no description about the degree of secondary aggregation dissolution and dispersion stability of each substance, and furthermore, in the examples, peeling and indentation of the composite coating film remain, and it is predicted that the dispersion is insufficient. The

また、例えば、活物質と結着剤の混合物を剪断しつつ攪拌する第一の工程と、導電性炭素材料と結着剤の混合物を剪断せずに攪拌する第二の工程と、これらを混合する第三の工程からなる製造法も挙げられる(特許文献6)。この製造法によると、一次粒子まで細分化された活物質と、鎖状を維持したままの導電性炭素材料を接触させることによる、高出力化についての効果について示している。しかしながら、活物質の一次粒子径が200nm以下になると、剪断のみで一次粒子レベルまで分散し、かつ再凝集のない安定なスラリーを保つことは困難である。また、活物質と結着剤のみで先に分散していることから、結着成分が活物質表面を覆いやすく、イオン抵抗が上昇してしまう懸念がある。   Also, for example, a first step of stirring the mixture of the active material and the binder while shearing, a second step of stirring the mixture of the conductive carbon material and the binder without shearing, and mixing them. The manufacturing method which consists of the 3rd process to perform is also mentioned (patent document 6). According to this manufacturing method, the effect of increasing the output by bringing the active material subdivided into primary particles into contact with the conductive carbon material while maintaining the chain shape is shown. However, when the primary particle diameter of the active material is 200 nm or less, it is difficult to maintain a stable slurry that is dispersed to the primary particle level only by shearing and does not reagglomerate. In addition, since the active material and the binder are previously dispersed only, there is a concern that the binding component easily covers the surface of the active material and the ionic resistance increases.

特開平7−29605JP-A-7-29605 特開2000−123879JP 2000-123879 特開平9−213309JP-A-9-213309 WO2010/013786WO2010 / 013786 特開2010−27403JP 2010-27403 特開2010−238388JP 2010-238388

本発明は、活物質や導電性炭素材料の分散不良やそれに伴う保存不安定性、塗工性不良、導電性の低下、およびイオン抵抗の上昇を抑制し、電極内の内部抵抗を低減することで、集電体と合材層との密着性、活物質と導電性炭素材料との結着性に優れたレート特性、サイクル特性に優れた二次電池を提供することを目的とする。   The present invention suppresses the dispersion of the active material and the conductive carbon material and the accompanying storage instability, poor coating properties, poor conductivity, and increase in ionic resistance, thereby reducing the internal resistance in the electrode. Another object of the present invention is to provide a secondary battery excellent in adhesion between the current collector and the composite layer, rate characteristics excellent in binding properties between the active material and the conductive carbon material, and cycle characteristics.

本発明者らは、活物質を溶媒に分散する第一の工程と、導電性炭素材料を添加し、混合し、混練または分散する第二の工程とを含む二次電池電極用合材スラリーの製造方法であって、結着剤を、前記第二の工程にて導電性炭素材料と同時に添加する、または、第二の工程に次いで、添加し、混合溶解し、混練もしくは分散する第三の工程を含むことを特徴とする二次電池電極用合材スラリーの製造方法によって、電池性能に優れた合材スラリーが得られることを見出した。   The inventors of the present invention have prepared a slurry for a secondary battery electrode comprising a first step of dispersing an active material in a solvent and a second step of adding, mixing, kneading or dispersing a conductive carbon material. In the production method, a binder is added at the same time as the conductive carbon material in the second step, or is added, mixed, dissolved, kneaded or dispersed after the second step. It has been found that a composite slurry excellent in battery performance can be obtained by the method for producing a composite slurry for a secondary battery electrode characterized by including a step.

また、本発明の実施態様は、導電性炭素材料を予め溶媒中に分散させた導電性炭素材料分散液を使用することを特徴とする二次電池電極用合材スラリーの製造方法である。   An embodiment of the present invention is a method for producing a slurry for a secondary battery electrode, wherein a conductive carbon material dispersion in which a conductive carbon material is previously dispersed in a solvent is used.

また、本発明の実施態様は、結着剤を予め溶媒中に溶解または分散させた結着剤溶液または分散液を使用することを特徴とする二次電池電極用合材スラリーの製造方法である。   In addition, an embodiment of the present invention is a method for producing a slurry for a secondary battery electrode, characterized by using a binder solution or dispersion obtained by dissolving or dispersing a binder in a solvent in advance. .

また、本発明の実施態様は、導電性炭素材料及び結着剤を予め混合した混合粉を使用することを特徴とする二次電池電極用合材スラリーの製造方法である。   In addition, an embodiment of the present invention is a method for producing a slurry for a secondary battery electrode, wherein a mixed powder in which a conductive carbon material and a binder are mixed in advance is used.

また、本発明の実施態様は、前記第一の工程において、活物質の分散粒径が10μm以下である前記二次電池電極用合材スラリーの製造方法である。   Moreover, the embodiment of the present invention is the method for producing a slurry for a secondary battery electrode, wherein the active material has a dispersed particle diameter of 10 μm or less in the first step.

また、本発明の実施態様は、前記第一の工程において、メディア型分散機を使用して分散する前記二次電池電極用合材スラリーの製造方法である。   In addition, an embodiment of the present invention is the method for producing a slurry for a secondary battery electrode that is dispersed using a media type disperser in the first step.

また、本発明の実施態様は、第一の工程において、さらに分散剤と共に分散する、前記二次電池電極用合材スラリーの製造方法である。   In addition, an embodiment of the present invention is the above-described method for producing a secondary battery electrode composite slurry, which is further dispersed together with a dispersant in the first step.

また、本発明の実施態様は、活物質が正極活物質であって、BET比表面積2〜40m2/g、一次粒子径30〜500nmであり、導電性炭素で被覆された、下記一般式(1)で示されるオリビン型リチウムリン酸粒子である前記二次電池電極用合材スラリーの製造方法である。
一般式(1): LiFe1-xxPO4 (0≦x≦1)
(式中、MはMn、Co、Ni及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を示す。)
Further, in an embodiment of the present invention, the active material is a positive electrode active material, has a BET specific surface area of 2 to 40 m 2 / g, a primary particle diameter of 30 to 500 nm, and is coated with conductive carbon. It is a manufacturing method of the said mixture slurry for secondary battery electrodes which is the olivine type | mold lithium phosphate particle shown by 1).
General formula (1): LiFe 1-x M x PO 4 (0 ≦ x ≦ 1)
(In the formula, M represents at least one metal element selected from the group consisting of Mn, Co, Ni and V.)

また、本発明の実施態様は、活物質が負極活物質であって、BET比表面積2〜40m2/g、一次粒子径30nm〜1μmであるスピネル型チタン酸リチウム粒子である前記二次電池電極用合材スラリーの製造方法である。 In another embodiment of the present invention, the active material is a negative electrode active material, and the secondary battery electrode is a spinel type lithium titanate particle having a BET specific surface area of 2 to 40 m 2 / g and a primary particle diameter of 30 nm to 1 μm. This is a method for producing a composite slurry.

また、本発明の実施態様は、前記製造方法によって製造してなる二次電池電極用合材スラリーである。   Moreover, the embodiment of the present invention is a mixture slurry for a secondary battery electrode produced by the production method.

また、本発明の実施態様は、前記合材スラリーを基材に塗布してなる二次電池用電極である。   Moreover, the embodiment of this invention is an electrode for secondary batteries formed by apply | coating the said mixture slurry to a base material.

また、本発明の実施態様は、前記電極を具備してなる二次電池である。   An embodiment of the present invention is a secondary battery comprising the electrode.

本発明の好ましい実施形態によれば、活物質が、導電性炭素材料による良好な導電性を付与された状態で合材層中に均一かつ安定的に分散されることで、集電体と合材層との密着性、活物質と導電助剤との結着性に優れた電極が得られるため、電極の内部抵抗の低減を促すことにより、本電極を使用した二次電池の充放電効率を向上することができ、電池性能を総合的に向上させることができる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the active material is uniformly and stably dispersed in the composite material layer in a state imparted with good conductivity by the conductive carbon material. Since an electrode with excellent adhesion to the material layer and binding property between the active material and the conductive auxiliary agent can be obtained, the charge / discharge efficiency of the secondary battery using this electrode is promoted by reducing the internal resistance of the electrode. The battery performance can be improved comprehensively.

実施例1、5、7〜12、17、18の合材スラリー製造プロセスを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mixture slurry manufacturing process of Example 1, 5, 7-12, 17, 18. 実施例2、13、14の合材スラリー製造プロセスを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the compound-material slurry manufacturing process of Example 2, 13, and 14. FIG. 実施例3、6、15の合材スラリー製造プロセスを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the compound-material slurry manufacturing process of Example 3, 6, and 15. FIG. 実施例4、16の合材スラリー製造プロセスを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the compound-material slurry manufacturing process of Example 4, 16. 比較例1〜5の合材スラリー製造プロセスを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the compound-material slurry manufacturing process of Comparative Examples 1-5. 比較例6、7の合材スラリー製造プロセスを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the compound-material slurry manufacturing process of the comparative examples 6 and 7. FIG. 比較例8の合材スラリー製造プロセスを示す説明図である。10 is an explanatory view showing a mixed material slurry production process of Comparative Example 8. FIG. 比較例9の合材スラリー製造プロセスを示す説明図である。10 is an explanatory view showing a mixed material slurry production process of Comparative Example 9. FIG. 比較例10の合材スラリー製造プロセスを示す説明図である。10 is an explanatory view showing a mixed material slurry production process of Comparative Example 10. FIG.

<正極活物質>
正極活物質としては、特に限定はされないが、リチウムイオン二次電池に使用する場合、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ポリマーを使用することもできる。また、上記の無機化合物や有機化合物を混合して用いてもよい。
<Positive electrode active material>
Although it does not specifically limit as a positive electrode active material, When using for a lithium ion secondary battery, metal compounds, such as a metal oxide which can dope or intercalate lithium ion, a metal sulfide, and a conductive polymer, etc. Can be used. Examples thereof include transition metal oxides such as Fe, Co, Ni, and Mn, composite oxides with lithium, and inorganic compounds such as transition metal sulfides. Specifically, transition metal oxide powders such as MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , layered structure lithium nickelate, lithium cobaltate, lithium manganate, spinel structure lithium manganate, etc. Examples thereof include composite oxide powders of lithium and transition metals, lithium iron phosphate materials that are phosphate compounds having an olivine structure, 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.

上記の活物質の内、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、またはオリビン構造のリン酸鉄リチウムなどのリチウムと遷移金属との複合リン酸化物が好適に使用できる。とりわけ、導電性炭素で被覆された、一般式(1)で示されるリチウムリン酸金属粒子を用いることが好ましい。
一般式(1): LiFe1-xxPO4 (0≦x≦1)
(式中、MはMn、Co、Ni及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を示す。)
具体的には、LiFePO4、LiMnPO4、LiFe0.5Mn0.5PO4などが挙げられるが、上記一般式の範囲内において、特に制限されない。
Of the above active materials, lithium nickelate, cobaltate, lithium manganate with a layered structure, composite oxides of lithium and transition metals such as spinel-type lithium manganate, or lithium iron phosphate with an olivine structure A composite phosphorous oxide of lithium and a transition metal can be preferably used. In particular, it is preferable to use lithium metal phosphate particles represented by the general formula (1) coated with conductive carbon.
General formula (1): LiFe 1-x M x PO 4 (0 ≦ x ≦ 1)
(In the formula, M represents at least one metal element selected from the group consisting of Mn, Co, Ni and V.)
Specific examples include LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4 and the like, but are not particularly limited within the range of the above general formula.

上記リチウムリン酸金属粒子を被覆する導電性炭素としては、導電性を有する炭素材料であれば特に限定されないが、好ましくは、結晶性の高い導電性炭素が少なくとも1層を形成した層状のものである。具体的には、TEM像によりグラファイト層が観察することができるものが好ましい。   The conductive carbon for coating the lithium phosphate metal particles is not particularly limited as long as it is a carbon material having conductivity, but is preferably a layered one in which at least one layer of conductive carbon having high crystallinity is formed. is there. Specifically, it is preferable that the graphite layer can be observed by a TEM image.

上記導電性炭素で被覆されたリチウムリン酸金属粒子としては、平均一次粒子径が30〜500nm、より好ましくは50〜250nm、BET比表面積が2〜40m2/g、より好ましくは5〜30m2/gである粒子径が比較的小さい材料を用いる。これにより、活物質の反応面積を増大させることができる。 The lithium metal phosphate particles coated with the conductive carbon have an average primary particle size of 30 to 500 nm, more preferably 50 to 250 nm, and a BET specific surface area of 2 to 40 m 2 / g, more preferably 5 to 30 m 2. A material having a relatively small particle diameter of / g is used. Thereby, the reaction area of an active material can be increased.

一方、負極活物質としては、特に限定はされないが、リチウム二次電池に使用する場合、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能な金属Li、またはその合金、スズ合金、シリコン合金負極、LiXFe23、LiXWO2、Li4Ti512等の金属酸化物系、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン等の導電性高分子、ソフトカーボンやハードカーボンといった、アモルファス系炭素質材料や、高黒鉛化炭素材料等の人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末、メソフェーズカーボン、樹脂焼成炭素材料、気層成長炭素繊維、炭素繊維などの炭素系材料が用いられる。 On the other hand, the negative electrode active material is not particularly limited. However, when used in a lithium secondary battery, metal Li that can be doped or intercalated with lithium ions, or an alloy thereof, tin alloy, silicon alloy negative electrode, Li x Fe Amorphous carbonaceous materials such as metal oxides such as 2 O 3 , Li X WO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 , conductive polymers such as polyacetylene and poly-p-phenylene, soft carbon and hard carbon, Artificial graphite such as highly graphitized carbon material, or carbonaceous powder such as natural graphite, mesophase carbon, resin-fired carbon material, air-growth carbon fiber, carbon fiber, or other carbon-based material is used.

本発明では、負極活物質として、スピネル型チタン酸リチウム粒子を用いることが好ましい。具体的には、Li4Ti512などが挙げられる。上記チタン酸リチウム粒子としては、平均一次粒子径が30nm〜1μm、より好ましくは50〜800nm、BET比表面積が2〜40m2/g、より好ましくは5〜30m2/gである粒子径が比較的小さい材料を用いる。これにより、活物質の反応面積を増大させることができる。 In the present invention, spinel type lithium titanate particles are preferably used as the negative electrode active material. Specific examples include Li 4 Ti 5 O 12 . The lithium titanate particles have an average primary particle diameter of 30 nm to 1 μm, more preferably 50 to 800 nm, and a BET specific surface area of 2 to 40 m 2 / g, more preferably 5 to 30 m 2 / g. Use small material. Thereby, the reaction area of an active material can be increased.

本発明において、一次粒子の平均粒子径とは、走査型電子顕微鏡(SEM)の拡大画像(例えば20,000倍〜100,000万倍)で観察することによって測定された値の平均値のことを示す。詳細には、活物質粒子粉末のSEM像から、任意に20個の粒子を選択し、それらの長径と短径との平均値である。   In the present invention, the average particle diameter of primary particles is an average value of values measured by observing with an enlarged image (for example, 20,000 to 100,000 million times) of a scanning electron microscope (SEM). Indicates. Specifically, 20 particles are arbitrarily selected from the SEM image of the active material particle powder, and the average value of the major axis and the minor axis thereof.

<導電性炭素材料>
本発明における導電性炭素材料としては、導電性を有する炭素材料であれば特に限定されるものではないが、例えばアセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、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。また、酸化処理された炭素材料も使用できる。
<Conductive carbon material>
The conductive carbon material in the present invention is not particularly limited as long as it is a conductive carbon material. For example, carbon black such as acetylene black, furnace black, ketjen black, graphite, carbon nanotube, carbon fiber In addition, fullerenes and the like 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. An oxidized carbon material can also be used.

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等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炭素材料も使用できる。   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 a gas as a raw material, and particularly various types such as acetylene black using an acetylene gas as a raw material alone or 2 More than one type can be used in combination. Moreover, the carbon material by which the oxidation process normally performed can also be used.

導電性炭素材料として用いるカーボンブラックは、酸化処理したカーボンを用いることも可能ではある。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により、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ため、酸化処理をしていないカーボンの使用が好ましい。   Carbon black used as the conductive carbon material can be oxidized carbon. The oxidation treatment of carbon is performed by treating the carbon with a high temperature in the air or by treating it 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, the greater the amount of functional groups introduced, the lower the conductivity of the carbon, so the use of carbon that has not been oxidized is preferred.

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、及び#5500等の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等のデグサ社製ファーネスブラック、Raven7000、5750、5250、5000ULTRAIII、及び5000ULTRA等、Conductex SC ULTRA、Conductex 975 ULTRA等、PUER BLACK100、115、及び205等のコロンビヤン社製ファーネスブラック、#2350、#2400B、#2600B、#3050B、#3030B、#3230B、#3350B、#3400B、及び#5400B等の三菱化学社製ファーネスブラック、MONARCH1400、1300、900、VulcanXC−72R、及びBlackPearls2000等のキャボット社製ファーネスブラック、Ensaco250G、Ensaco260G、Ensaco350G、及びSuperP−Li等のTIMCAL社製ファーネスブラック、ケッチェンブラックEC−300J、及びEC−600JD等のアクゾ社製ケッチェンブラック、並びに、デンカブラック、デンカブラックHS−100、FX−35等の電気化学工業社製アセチレンブラック等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of commercially available carbon black include furnace black manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. such as Toka Black # 4300, # 4400, # 4500, and # 5500; , And 5000 ULTRA, etc., Conductex SC ULTRA, Conductex 975 ULTRA, etc., PUER BLACK100, 115, 205 and other Colombian furnace blacks, # 2350, # 2400B, # 2600B, # 3030B, # 3230B, # 3230B, # 3350B, # 3350 # 3400B, # 5400B, etc. Furnace Black, MONARCH1400, 1300, 900, VulcanXC-7 Furnace Black from Cabot, such as R and BlackPearls2000, Furnace Black from TIMCAL, such as Ensaco 250G, Ensaco 260G, Ensaco 350G, and SuperP-Li, Ketjen Black from Akzo, such as Ketjen Black EC-300J, and EC-600JD, And acetylene black by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., such as Denka Black, Denka Black HS-100, FX-35, etc. are mentioned, However, It is not limited to these.

<分散剤>
本発明における分散剤としては、分散媒中で活物質を良好に分散できるものであれば特に限定されないが、酸性官能基、塩基性官能基および、それらの塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するイオン性樹脂型分散剤、あるいはイオン性官能基を有しないノニオン性樹脂型分散剤、または、有機色素誘導体、アントラキノン誘導体、アクリドン誘導体、またはトリアジン誘導体であることが好ましい。これら分散剤は、1種類を用いてもよいし、複数種類を組み合わせて用いてもよい。
<Dispersant>
The dispersant in the present invention is not particularly limited as long as it can disperse the active material well in the dispersion medium, but at least one selected from the group consisting of acidic functional groups, basic functional groups, and salts thereof. It is preferably an ionic resin type dispersant having a functional group, a nonionic resin type dispersant having no ionic functional group, an organic dye derivative, an anthraquinone derivative, an acridone derivative, or a triazine derivative. One type of these dispersants may be used, or a plurality of types of dispersants may be used in combination.

<A.イオン性樹脂型分散剤>
樹脂分散剤としては、アニオン性分散剤、カチオン性分散剤、両性分散剤などを挙げることができる。これらは、酸性官能基、塩基性官能基および水酸基からなる群から選ばれる少なくとも一種の官能基を有する重合体、または前記重合体の中和物の形態であり、電極形成用樹脂組成物の溶媒に水系溶媒を用いる際により好適に使用できる。
<A. Ionic resin type dispersant>
Examples of the resin dispersant include an anionic dispersant, a cationic dispersant, and an amphoteric dispersant. These are in the form of a polymer having at least one functional group selected from the group consisting of an acidic functional group, a basic functional group and a hydroxyl group, or a neutralized product of the polymer, and a solvent for the electrode-forming resin composition It can be used more suitably when an aqueous solvent is used.

樹脂型分散剤の疎水性部位が、活物質への主たる吸着部位となり、酸性官能基、塩基性官能基および水酸基からなる群から選ばれる少なくとも一種の官能基を含む親水性部位が、重合体の中和物を水性液状媒体に溶解ないし分散させる機能を担う。そして、電荷反発により活物質水性液状媒体中における分散状態を安定に保つことができるようになったものと考察される。   The hydrophobic part of the resin-type dispersant is a main adsorption part to the active material, and the hydrophilic part containing at least one functional group selected from the group consisting of an acidic functional group, a basic functional group and a hydroxyl group is It plays a function of dissolving or dispersing the neutralized product in an aqueous liquid medium. And, it is considered that the dispersion state in the active material aqueous liquid medium can be kept stable by charge repulsion.

<A−1.アニオン性分散剤>
アニオン性分散剤としては、特に限定されないが、例えば、酸性官能基を有するポリフッ化ビニリデン系樹脂、酸性官能基を有するポリビニル系樹脂、酸性官能基を有するポリエステル系樹脂、およびその他の市販の酸性官能基を有する樹脂等が挙げられる。また、酸性官能基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、及び燐酸基が挙げられる。
アニオン性部位としてカルボン酸もしくはスルホン酸の少なくとも一方を有し、酸価が100〜600mgKOH/gであり、水酸基価が0〜400mgKOH/gであり、重量平均分子量が5000以上であることが好ましい。
<A-1. Anionic dispersant>
The anionic dispersant is not particularly limited, and examples thereof include polyvinylidene fluoride resins having acidic functional groups, polyvinyl resins having acidic functional groups, polyester resins having acidic functional groups, and other commercially available acidic functional groups. Examples thereof include a resin having a group. Examples of the acidic functional group include a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group.
It preferably has at least one of carboxylic acid or sulfonic acid as an anionic site, an acid value of 100 to 600 mgKOH / g, a hydroxyl value of 0 to 400 mgKOH / g, and a weight average molecular weight of 5000 or more.

スルホン酸を有するアニオン性分散剤としては、スルホン酸を有する樹脂であれば特に限定されないが、例えば、芳香族スルホン酸のホルマリン縮合物を用いることができる。芳香族スルホン酸のホルマリン縮合物とは、例えば、ベンゼンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸(またはそれらのアルカリ金属塩)をホルマリンで縮合したものである。   The anionic dispersant having sulfonic acid is not particularly limited as long as it is a resin having sulfonic acid. For example, a formalin condensate of aromatic sulfonic acid can be used. A formalin condensate of aromatic sulfonic acid is, for example, a product obtained by condensing benzenesulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid (or an alkali metal salt thereof) with formalin.

アニオン性分散剤としては、芳香環を有するエチレン性不飽和単量体(a1)と、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)と、(a1)及び(a2)以外のエチレン性不飽和単量体(a3)とを共重合して得られる樹脂型分散剤を用いることもできる。ここで、単量体(a1)は任意成分である。
アニオン性分散剤中の共重合体を構成するエチレン性不飽和単量体の比率は、単量体(a1)〜(a3)の合計を100重量%とした場合に、(a1)が10〜80重量%、(a2)が20〜75重量%、(a3)が0〜70重量%であることが好ましい。
より好ましくは(a1)が10〜60重量%、(a2)が40〜75重量%、(a3)が0〜50重量%である。
Examples of the anionic dispersant include an ethylenically unsaturated monomer having an aromatic ring (a1), an ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group (a2), and an ethylenic group other than (a1) and (a2). A resin type dispersant obtained by copolymerization with the unsaturated monomer (a3) can also be used. Here, the monomer (a1) is an optional component.
The ratio of the ethylenically unsaturated monomer constituting the copolymer in the anionic dispersant is such that (a1) is 10 to 10% when the total of the monomers (a1) to (a3) is 100% by weight. 80% by weight, (a2) is preferably 20 to 75% by weight, and (a3) is preferably 0 to 70% by weight.
More preferably, (a1) is 10 to 60% by weight, (a2) is 40 to 75% by weight, and (a3) is 0 to 50% by weight.

芳香環を有するエチレン性不飽和単量体(a1)としては、芳香環を有する単量体であれば特に限定されないが、スチレン、α−メチルスチレンもしくはベンジル(メタ)アクリレートを例示することができる。   The ethylenically unsaturated monomer (a1) having an aromatic ring is not particularly limited as long as it is a monomer having an aromatic ring, but styrene, α-methylstyrene or benzyl (meth) acrylate can be exemplified. .

カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)は、カルボキシル基を有する単量体であれば特に限定されないが、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、または、これらのアルキルもしくはアルケニルモノエステル、フタル酸β−(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、イソフタル酸β−(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、テレフタル酸β−(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、コハク酸β−(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、けい皮酸等を例示することができる。特にメタクリル酸、アクリル酸が好ましい。   The ethylenically unsaturated monomer (a2) having a carboxyl group is not particularly limited as long as it is a monomer having a carboxyl group, but maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, or alkyl or alkenyl thereof. Monoester, phthalic acid β- (meth) acryloxyethyl monoester, isophthalic acid β- (meth) acryloxyethyl monoester, terephthalic acid β- (meth) acryloxyethyl monoester, succinic acid β- (meth) acrylic Examples include loxyethyl monoester, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid and the like. In particular, methacrylic acid and acrylic acid are preferable.

前記(a1)〜(a2)以外のその他の単量体(a3)としては、(メタ)アクリレート系化合物としては、アルキル系(メタ)アクリレート、アルキレングリコール系(メタ)アクリレートなどが挙げられる。   Examples of the other monomer (a3) other than (a1) to (a2) include alkyl (meth) acrylates and alkylene glycol (meth) acrylates as (meth) acrylate compounds.

アニオン性分散剤は、カルボキシル基もしくはスルホン酸基を有する単量体を重合もしくは縮合して製造されるが、アニオン性分散剤の分子全体におけるアニオン性官能基を有する単量体の構成比率を酸価で表すと下記のようであることが好ましい。即ち、使用するアニオン性分散剤(A)の酸価が、100mgKOH/g以上600mgKOH/g以下の範囲であることが好ましく、更には300mgKOH/g以上600mgKOH/g以下の範囲であることが好ましい。   An anionic dispersant is produced by polymerizing or condensing a monomer having a carboxyl group or a sulfonic acid group, and the composition ratio of the monomer having an anionic functional group in the whole molecule of the anionic dispersant is determined by acidity. In terms of value, the following is preferable. That is, the acid value of the anionic dispersant (A) used is preferably in the range of 100 mgKOH / g to 600 mgKOH / g, and more preferably in the range of 300 mgKOH / g to 600 mgKOH / g.

アニオン性分散剤の酸価が上記した範囲よりも低いと分散液の分散安定性が低下し、粘度が増加する傾向がある。また、酸価が上記した範囲より高いと、顔料表面に対するアニオン性分散剤の付着力が低下し、分散液の保存安定性が低下する傾向がある。
なお、酸価は、JIS K 0070の電位差滴定法に準拠して測定した酸価(mgKOH/g)を固形分換算した値である。
If the acid value of the anionic dispersant is lower than the above range, the dispersion stability of the dispersion tends to decrease and the viscosity tends to increase. On the other hand, when the acid value is higher than the above range, the adhesion of the anionic dispersant to the pigment surface is lowered, and the storage stability of the dispersion tends to be lowered.
The acid value is a value obtained by converting the acid value (mg KOH / g) measured in accordance with the potentiometric titration method of JIS K 0070 into a solid content.

<A−2.カチオン性分散剤>
カチオン性分散剤は、カチオン性部位として脂肪族アミンもしくは芳香族アミンの少なくとも一方を有し、アミン価が110〜1000mgKOH/gであり、水酸基価が0〜400mgKOH/gであり、重量平均分子量が5000以上である、樹脂型分散剤であることが好ましい。
<A-2. Cationic dispersant>
The cationic dispersant has at least one of an aliphatic amine or an aromatic amine as a cationic site, has an amine value of 110 to 1000 mgKOH / g, a hydroxyl value of 0 to 400 mgKOH / g, and a weight average molecular weight. It is preferable that it is a resin type dispersing agent which is 5000 or more.

脂肪族アミンもしくは芳香族アミンを有するカチオン性分散剤としては、脂肪族アミンもしくは芳香族アミンを有する樹脂であれば特に限定されないが、例えば、脂肪族アミノ基もしくは芳香族アミノ基を有する単量体を重合もしくは縮合してなり、好ましくは、脂肪族アミノ基もしくは芳香族アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)を重合して得られるものである。脂肪族アミノ基もしくは芳香族アミノ基を有する単量体は1種類を用いてもよいし、複数種類を組み合わせて用いてもよい。   The cationic dispersant having an aliphatic amine or an aromatic amine is not particularly limited as long as it is a resin having an aliphatic amine or an aromatic amine. For example, a monomer having an aliphatic amino group or an aromatic amino group Is preferably obtained by polymerizing an ethylenically unsaturated monomer (a2) having an aliphatic amino group or an aromatic amino group. One type of monomer having an aliphatic amino group or aromatic amino group may be used, or a plurality of types may be used in combination.

また、本発明におけるカチオン性分散剤としては、芳香環を有するエチレン性不飽和単量体(b1)と、脂肪族アミノ基もしくは芳香族アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)と、(b1)及び(b2)以外のエチレン性不飽和単量体(b3)とを共重合して得られる樹脂型分散剤を用いることができる。ここで、単量体(b1)又は(b3)は任意成分である。   Moreover, as a cationic dispersing agent in this invention, the ethylenically unsaturated monomer (b1) which has an aromatic ring, the ethylenically unsaturated monomer (b2) which has an aliphatic amino group or an aromatic amino group, , (B1) and a resin type dispersant obtained by copolymerization with an ethylenically unsaturated monomer (b3) other than (b2) can be used. Here, the monomer (b1) or (b3) is an optional component.

カチオン性分散剤中の共重合体を構成するエチレン性不飽和単量体の比率は、単量体(b1)〜(b3)の合計を100重量%とした場合に、(b1)が0〜30重量%、(b2)が30〜80重量%、(b3)が0〜70重量%であることが好ましい。
更に好ましくは(b1)が0〜30重量%、(b2)が50〜80重量%、(b3)が0〜50重量%である。
The ratio of the ethylenically unsaturated monomer constituting the copolymer in the cationic dispersant is such that (b1) is 0 to 0 when the total of the monomers (b1) to (b3) is 100% by weight. It is preferable that 30% by weight, (b2) is 30 to 80% by weight, and (b3) is 0 to 70% by weight.
More preferably, (b1) is 0 to 30% by weight, (b2) is 50 to 80% by weight, and (b3) is 0 to 50% by weight.

芳香環を有するエチレン性不飽和単量体(b1)としては、特に限定されないが、単量体(a1)で例示したものと同じものが挙げられる。   Although it does not specifically limit as an ethylenically unsaturated monomer (b1) which has an aromatic ring, The same thing as what was illustrated by the monomer (a1) is mentioned.

脂肪族アミノ基もしくは芳香族アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)は、脂肪族アミノ基もしくは芳香族アミノ基を有する単量体であれば特に限定されないが、脂肪族アミノ基を有するものとしては、例えば、1分子中に1つのエチレン性不飽和基を有する単量体として、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、メチルエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、アリルアミン、1分子中に2つのエチレン性不飽和基を有する単量体として、ジアリルアミン、ジアリルメチルアミン等を例示することができ、また、芳香族アミノ基を有するものとしては、アミノスチレン、ジメチルアミノスチレン、ジエチルアミノスチレン等を例示することができる。   The ethylenically unsaturated monomer (b2) having an aliphatic amino group or an aromatic amino group is not particularly limited as long as it is a monomer having an aliphatic amino group or an aromatic amino group. For example, as a monomer having one ethylenically unsaturated group in one molecule, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, methylethylaminoethyl (meth) acrylate, N , N-dimethylaminopropyl (meth) acrylate, allylamine, examples of the monomer having two ethylenically unsaturated groups in one molecule include diallylamine, diallylmethylamine and the like, and aromatic amino groups Aminostyrene, dimethylaminostyrene, diethylaminos It can be exemplified Len like.

前記(b1)〜(b2)以外のその他の単量体(b3)としては、特に限定されないが、単量体(a3)で例示したものと同じものが挙げられる。   Although it does not specifically limit as other monomers (b3) other than said (b1)-(b2), The same thing as what was illustrated by the monomer (a3) is mentioned.

カチオン性分散剤は、アミノ基を有する単量体を重合もしくは縮合して製造されるが、カチオン性分散剤の分子全体におけるカチオン性官能基を有する単量体の構成比率をアミン価で表すと下記のようであることが好ましい。即ち、使用するカチオン性分散剤のアミン価が、110mgKOH/g以上1000mgKOH/g未満の範囲であることが好ましく、更には250mgKOH/g以上1000mgKOH/g未満の範囲であることが好ましい。   The cationic dispersant is produced by polymerizing or condensing a monomer having an amino group, and the composition ratio of the monomer having a cationic functional group in the entire molecule of the cationic dispersant is expressed by an amine value. The following is preferred. That is, the amine value of the cationic dispersant used is preferably in the range of 110 mgKOH / g or more and less than 1000 mgKOH / g, and more preferably in the range of 250 mgKOH / g or more and less than 1000 mgKOH / g.

カチオン性分散剤のアミン価が上記した範囲よりも低いと分散液の分散安定性が低下し、粘度が増加する傾向がある。また、アミン価が上記した範囲より高いと、顔料表面に対するカチオン性分散剤の付着力が低下し、分散液の保存安定性が低下する傾向がある。
なお、アミン価は、試料1g中に含まれる全塩基性窒素を中和するのに要する過塩素酸と当量の水酸化カリウムのmg数で表したものである。測定方法は、JIS K 7237(1995)に記載されている電位差滴定法により求めたものを固形分換算した値である。
When the amine value of the cationic dispersant is lower than the above range, the dispersion stability of the dispersion is lowered and the viscosity tends to increase. On the other hand, when the amine value is higher than the above range, the adhesion of the cationic dispersant to the pigment surface is lowered, and the storage stability of the dispersion tends to be lowered.
The amine value is expressed in mg of potassium hydroxide equivalent to perchloric acid required to neutralize all basic nitrogen contained in 1 g of the sample. The measurement method is a value obtained by converting the solid content obtained by the potentiometric titration method described in JIS K 7237 (1995).

<A−3.両性分散剤>
両性分散剤としては、芳香環を有するエチレン性不飽和単量体(c1)と、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(c2)と、アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体(c3)と、を必須成分とする共重合および前記共重合体の中和物であることが好ましい。
両性分散剤(C)中の共重合体を構成する単量体の比率は、単量体(c1)〜(c4)の合計を100重量%とした場合に、(c1)が5〜70重量%、(c2)が15〜60重量%、(c3)が1〜80重量%、(c4)が0〜79重量%である。
好ましくは、(c1):20〜70重量%、(c2):15〜45重量%、(c3):1〜70重量%、(c4):0〜50重量%である。
より好ましくは、(c1):30〜70重量%、(c2):15〜35重量%、(c3):1〜40重量%、(c4):0〜40重量%である。
<A-3. Amphoteric dispersant>
As the amphoteric dispersant, an ethylenically unsaturated monomer having an aromatic ring (c1), an ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group (c2), an ethylenically unsaturated monomer having an amino group ( c3) and an essential component of the copolymer and a neutralized product of the copolymer are preferable.
The ratio of the monomers constituting the copolymer in the amphoteric dispersant (C) is such that (c1) is 5 to 70% when the total of the monomers (c1) to (c4) is 100% by weight. %, (C2) is 15 to 60% by weight, (c3) is 1 to 80% by weight, and (c4) is 0 to 79% by weight.
Preferably, (c1): 20 to 70% by weight, (c2): 15 to 45% by weight, (c3): 1 to 70% by weight, and (c4): 0 to 50% by weight.
More preferably, (c1): 30 to 70% by weight, (c2): 15 to 35% by weight, (c3): 1 to 40% by weight, (c4): 0 to 40% by weight.

芳香環を有するエチレン性不飽和単量体(c1)としては、特に限定されないが、単量体(a1)で例示したものと同じものが挙げられる。   Although it does not specifically limit as an ethylenically unsaturated monomer (c1) which has an aromatic ring, The same thing as what was illustrated by the monomer (a1) is mentioned.

カルボキシル基を有するエチレン性不飽和化合物(c2)は、カルボキシル基含有不飽和化合物としてはマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、または、これらのアルキルもしくはアルケニルモノエステル、フタル酸β−(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、イソフタル酸β−(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、テレフタル酸β−(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、コハク酸β−(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、けい皮酸等を例示することが出来る。特にメタクリル酸、アクリル酸が好ましい。   The ethylenically unsaturated compound (c2) having a carboxyl group is a maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, or an alkyl or alkenyl monoester thereof, phthalic acid β- (meta ) Acryloxyethyl monoester, isophthalic acid β- (meth) acryloxyethyl monoester, terephthalic acid β- (meth) acryloxyethyl monoester, succinic acid β- (meth) acryloxyethyl monoester, acrylic acid, methacrylic acid Examples thereof include acid, crotonic acid, and cinnamic acid. In particular, methacrylic acid and acrylic acid are preferable.

アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体(c3)は、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、メチルエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノスチレン、ジエチルアミノスチレン等が挙げられる。   Examples of the ethylenically unsaturated monomer (c3) having an amino group include dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, methylethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminostyrene, and diethylaminostyrene. .

前記(c1)〜(c3)以外のその他の単量体(c4)としては、特に限定されないが、単量体(a3)で例示したものと同じものが挙げられる。   Although it does not specifically limit as other monomers (c4) other than said (c1)-(c3), The same thing as what was illustrated by the monomer (a3) is mentioned.

樹脂型分散剤の水酸基価は、0mgKOH/g以上400mgKOH/g以下であることが望ましく、更には、0mgKOH/g以上250mgKOH/g以下であることが好ましい。水酸基価が400mgKOH/g以上であると、水媒体中での分子間の相互作用が強くなり、分散剤溶液の粘度が必要以上高くなるため、活物質の分散性が悪化する場合がある。   The hydroxyl value of the resin-type dispersant is preferably 0 mgKOH / g or more and 400 mgKOH / g or less, and more preferably 0 mgKOH / g or more and 250 mgKOH / g or less. When the hydroxyl value is 400 mgKOH / g or more, the interaction between molecules in the aqueous medium becomes strong, and the viscosity of the dispersant solution becomes higher than necessary, which may deteriorate the dispersibility of the active material.

<B.ノニオン性分散剤>
ノニオン性樹脂とは、イオン性官能基を有していない樹脂が挙げられる。具体的には、
ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリアルキレングリコール変性アクリル樹脂、ポリアルキレンオキサイド、ポリビニルエーテル、ポリビニルカプロラクタム、ポリビニルピロリドン、酢酸ビニル−ビニルピロリドン共重合体、ビニルピロリドン−メタクリル酸アミド−ビニルイミダゾール共重合体、及びアルキル化ビニルピロリドン−1−ブテン共重合体等のビニルピロリドン系樹脂、リグニン、ペクチン、ゼラチン、キサンタンガム、ウェランガム、サクシノグリカン、セルロース系樹脂、キチン類、キトサン類、デンプンなどが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
<B. Nonionic dispersant>
Nonionic resins include resins that do not have an ionic functional group. In particular,
Polyvinyl acetal, polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, polyalkylene glycol-modified acrylic resin, polyalkylene oxide, polyvinyl ether, polyvinyl caprolactam, polyvinyl pyrrolidone, vinyl acetate-vinyl pyrrolidone copolymer, vinyl pyrrolidone-methacrylamide-vinyl imidazole copolymer And vinyl pyrrolidone resins such as alkylated vinyl pyrrolidone-1-butene copolymer, lignin, pectin, gelatin, xanthan gum, welan gum, succinoglycan, cellulosic resins, chitins, chitosans, starch and the like. However, it is not particularly limited to these.

樹脂型分散剤の重量平均分子量は5000以上が好ましい。更に好ましくは30000以上である。また、その上限値は1500000以下が好ましく、800000以下がさらに好ましい。重量平均分子量が5000未満の場合、電極活物質もしくは導電助剤である炭素材料の分散不良を引き起こす可能性があり、30000未満の場合、電解液に溶出し、電池性能の悪化を引き起こす可能性がある。   The weight average molecular weight of the resin-type dispersant is preferably 5000 or more. More preferably, it is 30000 or more. Moreover, the upper limit is preferably 1500,000 or less, and more preferably 800,000 or less. When the weight average molecular weight is less than 5,000, there is a possibility of causing poor dispersion of the carbon material that is the electrode active material or the conductive assistant. When the weight average molecular weight is less than 30,000, it may elute into the electrolyte and cause deterioration of the battery performance. is there.

樹脂型分散剤には中和剤を添加することもできる。中和することで、酸性官能基および塩基性官能基の塩は水媒体中で解離しやすくなり、より電荷を帯びやすくなる。そのため、中和したアニオン性分散剤が吸着した導電性炭素表面、正負極活物質表面は電荷を帯び、その反発によりさらに分散性が向上する。   A neutralizing agent can also be added to the resin-type dispersant. By neutralization, the salt of the acidic functional group and the basic functional group is easily dissociated in an aqueous medium, and more easily charged. Therefore, the surface of the conductive carbon and the surface of the positive and negative electrode active materials on which the neutralized anionic dispersant is adsorbed are charged, and dispersibility is further improved by the repulsion.

<C.有機色素誘導体、アントラキノン誘導体、アクリドン誘導体、トリアジン誘導体>
分散剤としては、有機色素誘導体、アントラキノン誘導体、アクリドン誘導体、トリアジン誘導体(以下、各種誘導体と略記することがある)も好適に使用できる。酸性官能基、塩基性官能基および水酸基からなる群から選ばれる少なくとも一種の官能基を有する各種誘導体は、電極形成用樹脂組成物の溶媒に非水系溶媒を用いる際により好適に使用できる。また、これらの各種誘導体は、下記文献等にも記載されている。
参考文献1:特開2010-061934号公報
<C. Organic dye derivatives, anthraquinone derivatives, acridone derivatives, triazine derivatives>
As the dispersant, organic dye derivatives, anthraquinone derivatives, acridone derivatives, and triazine derivatives (hereinafter sometimes abbreviated as various derivatives) can also be suitably used. Various derivatives having at least one functional group selected from the group consisting of an acidic functional group, a basic functional group, and a hydroxyl group can be more suitably used when a non-aqueous solvent is used as a solvent for the resin composition for electrode formation. These various derivatives are also described in the following documents.
Reference 1: JP 2010-061934 A

これら分散剤は、有機色素部位あるいはアントラキノン、アクリドン、またはトリアジン部位が活物質表面に作用(例えば吸着)することにより、分散効果を発揮するものと思われる。そして、活物質材料表面に作用した分散剤が有する酸性官能基、塩基性官能基および水酸基からなる群から選ばれる少なくとも一種の官能基が分極ないしは解離することにより、電気的な相互作用(反発作用)が誘起され、活物質の非水性液状媒体中における分散状態を安定に保つことができるようになったものと考察される。   These dispersants are considered to exhibit a dispersing effect when an organic dye moiety or anthraquinone, acridone, or triazine moiety acts on the surface of the active material (for example, adsorption). Then, at least one functional group selected from the group consisting of an acidic functional group, a basic functional group, and a hydroxyl group possessed by the dispersant acting on the surface of the active material material is polarized or dissociated, thereby causing an electrical interaction (repulsive action). It is considered that the dispersion state of the active material in the non-aqueous liquid medium can be kept stable.

<C−1.酸性官能基を有する各種誘導体>
酸性官能基を有する各種誘導体としては、下記一般式(11)で示されるトリアジン誘導体、または一般式(14)で示される有機色素誘導体が好ましい。
<C-1. Various derivatives having acidic functional groups>
As various derivatives having an acidic functional group, a triazine derivative represented by the following general formula (11) or an organic dye derivative represented by the general formula (14) is preferable.

一般式(11)   Formula (11)

Figure 2014194927
1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は炭素数1〜20で構成された、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または−COOM、または−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、
1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(12)で表される基を表し、
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。
Figure 2014194927
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 a -NH- or -O-, X 3 is -CONH -, - SO 2 NH - , - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - represents,
Y represents a C1-C20 alkylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent or an arylene group which may have a substituent,
Z represents —SO 3 M or —COOM, or —P (O) (— OM) 2 or —O—P (O) (— OM) 2 , and M represents one equivalent of a 1 to 3 valent cation. ,
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 (12). ,
Q represents —O—R 2 , —NH—R 2 , a halogen group, —X 1 —R 1 or —X 2 —YZ, and 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.

一般式(12)   Formula (12)

Figure 2014194927
5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、
3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(11)と同義である。
Figure 2014194927
X 5 represents -NH- or -O-, X 6 and X 7 each independently -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH- or -CH 2 NHCOCH 2 represents NH-
R 3 and R 4 each independently represents an organic dye residue, an optionally substituted heterocyclic residue, an optionally substituted aromatic ring residue, or —YZ. , Y and Z have the same meanings as in the general formula (11).

一般式(11)のR1及び一般式(12)のR3、R4で表され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、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使用が分散性に優れるため好ましい。 Examples of the organic dye residue represented by R 1 in the general formula (11) and R 3 and R 4 in the general formula (12) include, for example, diketopyrrolopyrrole dyes, azo dyes such as azo, disazo and polyazo, Phthalocyanine dyes, diaminodianthraquinones, anthrapyrimidines, flavantrons, anthanthrone, indanthrone, pyranthrone, violanthrone and other anthraquinone dyes, quinacridone dyes, dioxazine dyes, perinone dyes, perylene dyes, thioindigo dyes , Isoindoline dyes, isoindolinone dyes, quinophthalone dyes, selenium dyes, metal complex dyes, and the like. 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, Use of a quinacridone dye or a dioxazine dye is preferable because of its excellent dispersibility.

一般式(11)のR1及び一般式(12)のR3、R4で表され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、ベンゼン、ナフタリン、アントラセン、フルオレン、フェナントレン、アントラキノン等が挙げられる。とりわけ、少なくともS、N、Oのヘテロ原子のいずれかを含む複素環残基の使用が分散性に優れるため好ましい。 Examples of the heterocyclic residue and aromatic ring residue represented by R 1 in the general formula (11) and R 3 and R 4 in the general formula (12) include thiophene, furan, pyridine, pyrazole, pyrrole, imidazole. , Isoindoline, isoindolinone, benzimidazolone, benzthiazole, benztriazole, indole, quinoline, carbazole, acridine, benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, phenanthrene, anthraquinone and the like. In particular, the use of a heterocyclic residue containing at least one of S, N, and O heteroatoms is preferable because of excellent dispersibility.

一般式(11)及び一般式(12)のYは、炭素数20以下の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、好ましく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 the general formula (11) and the general formula (12) represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group which may have a substituent having 20 or less carbon atoms, and preferably an optionally substituted phenylene. Group, biphenylene group, naphthylene group or alkylene group which may have a side chain having 10 or less carbon atoms.

一般式(11)のQ中に含まれるR2で表される置換基を有してもよいアルキル基、アルケニル基は、好ましくは炭素数20以下のものであり、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。置換基を有しているアルキル基またはアルケニル基とは、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である。 The alkyl group or alkenyl group which may have a substituent represented by R 2 contained in Q in the general formula (11) preferably has 20 or less carbon atoms, more preferably 10 carbon atoms. The alkyl group which may have the following side chains is mentioned. An alkyl group or alkenyl group having a substituent is 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.

一般式(11)の式中Mは、1〜3価のカチオンの一当量を表し、例えば、水素原子(プロトン)、金属カチオン、4級アンモニウムカチオンのいずれかを表す。また、分散剤構造中に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ひとつのみでも良いし、これらの組み合わせでも良い。
金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、ニッケル、コバルト等が挙げられる。
In the formula of the general formula (11), M represents one equivalent of a monovalent to trivalent cation, for example, a hydrogen atom (proton), a metal cation, or a quaternary ammonium cation. Further, when two or more Ms are included in the dispersant structure, M may be only one of a proton, a metal cation, and a quaternary ammonium cation, or a combination thereof.
Examples of the metal include lithium, sodium, potassium, calcium, barium, magnesium, aluminum, nickel, and cobalt.

4級アンモニウムカチオンとしては、一般式(13)で示される構造を有する単一化合物または、混合物である。
一般式(13)
The quaternary ammonium cation is a single compound having a structure represented by the general formula (13) or a mixture.
Formula (13)

Figure 2014194927
5、R6、R7、R8は、水素、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、または置換基を有してもよいアリール基のいずれかを表す。
Figure 2014194927
R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are any of hydrogen, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or an aryl group which may have a substituent. Represents

一般式(13)のR5、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。炭素数が40を超えると電極の導電性が低下する場合がある。 R 5 , R 6 , R 7 and R 8 in the general formula (13) 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. If the carbon number exceeds 40, the conductivity of the electrode may be reduced.

一般式(14)   General formula (14)

Figure 2014194927
8は直接結合、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−または−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は炭素数1〜20で構成された、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または−COOM、または−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、
9は有機色素残基を表し、nは1〜4の整数を表す。
Figure 2014194927
X 8 is a direct bond, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH- or -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 represents -NH- or -O-, Y represents a C1-C20 alkylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent or an arylene group which may have a substituent,
Z represents —SO 3 M or —COOM, or —P (O) (— OM) 2 , or —O—P (O) (— OM) 2 , and M represents one equivalent of a 1 to 3 valent cation. Represent,
R 9 represents an organic dye residue, and n represents an integer of 1 to 4.

一般式(14)のR9で表させ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、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、金属錯体系色素等が挙げられる。R9で表させる有機色素残基には、一般的には色素と呼ばれていない淡黄色のアントラキノン残基を含む。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使用が分散性に優れるため好ましい。 Examples of the organic dye residue represented by R 9 in the general formula (14) include diketopyrrolopyrrole dyes, azo dyes such as azo, disazo, and polyazo, phthalocyanine dyes, diaminodianthraquinone, anthrapyrimidine, and flavantrons. , Antanthrone, Indanthrone, Pyrantron, Biolantron, etc. Anthraquinone dyes, quinacridone dyes, dioxazine dyes, perinone dyes, perylene dyes, thioindigo dyes, isoindoline dyes, isoindolinone dyes, quinophthalone System dyes, selenium dyes, metal complex dyes, and the like. The organic dye residue represented by R 9 includes a light yellow anthraquinone residue that is not generally called a dye. 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, Use of a quinacridone dye or a dioxazine dye is preferable because of its excellent dispersibility.

一般式(14)の式中のMは、1〜3価のカチオンの一当量を表し、例えば、水素原子(プロトン)、金属カチオン、4級アンモニウムカチオンのいずれかを表す。また、分散剤構造中に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ひとつのみでも良いし、これらの組み合わせでも良い。
金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、ニッケル、コバルト等が挙げられる。
M in the formula of the general formula (14) represents one equivalent of a monovalent to trivalent cation, for example, a hydrogen atom (proton), a metal cation, or a quaternary ammonium cation. Further, when two or more Ms are included in the dispersant structure, M may be only one of a proton, a metal cation, and a quaternary ammonium cation, or a combination thereof.
Examples of the metal include lithium, sodium, potassium, calcium, barium, magnesium, aluminum, nickel, and cobalt.

<C−2.塩基性官能基を有する各種誘導体>
塩基性官能基を有する各種誘導体としては、下記一般式(21)で示されるトリアジン誘導体、または一般式(26)で示される有機色素誘導体の使用が好ましい。
<C-2. Various derivatives having basic functional groups>
As various derivatives having a basic functional group, it is preferable to use a triazine derivative represented by the following general formula (21) or an organic dye derivative represented by the general formula (26).

一般式(21)   Formula (21)

Figure 2014194927
1は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−または−X2−Y−X3−を表し、X2は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−を表し、X3はそれぞれ独立に−NH−または、−O−を表し、Yは炭素数1〜20で構成された、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す。
Pは、一般式(22)、(23)または、一般式(24)のいずれかで示される置換基を表す。
Qは、−O−R2、−NH−R2、ハロゲン基、−X1−R1または、一般式(22)、(23)もしくは、一般式(24)のいずれかで示される置換基を表す。
2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もしくは、置換基を有してもよいアリール基を表す。
Figure 2014194927
X 1 is, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH- or -X 2 -Y-X 3 - represents, X 2 is, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - represents, X 3 each independently -NH- or, -O -Y represents an alkylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent, which is composed of 1 to 20 carbon atoms. Represent.
P represents a substituent represented by any one of the general formulas (22), (23) and the general formula (24).
Q represents —O—R 2 , —NH—R 2 , a halogen group, —X 1 —R 1, or a substituent represented by any one of the general formulas (22), (23), or (24). Represents.
R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group that may have a substituent, an alkenyl group that may have a substituent, or an aryl group that may have a substituent.

一般式(22) General formula (22)

Figure 2014194927
Figure 2014194927

一般式(23) Formula (23)

Figure 2014194927
Figure 2014194927

一般式(24) General formula (24)

Figure 2014194927
4は、直接結合、−SO2−、−CO−、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHCONHCH2−、−CH2−または、−X5−Y−X6−を表す。X5は、−NH−または、−O−を表し、X6は、直接結合、−SO2−、−CO−、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHCONHCH2−または、−CH2−を表す。Yは炭素数1〜20で構成された、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す。
vは、1〜10の整数を表す。
3 、R4はそれぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいアリール基、またはR3 、R4とで一体となって更なる窒素、酸素または硫黄原子を含む置換されていてもよい複素環残基を表す。とりわけ、水素原子であることが、電池内での金属析出を抑える効果が高いと思われ好ましい。
5 、R6 、R7 、R8は、それぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基または置換されていてもよいアリール基を表す。
9は、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基または置換されていてもよいアリール基を表す。
nは、1〜4の整数を表す。
1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(25)で示される基を表す。
Figure 2014194927
X 4 is a direct bond, -SO 2 -, - CO - , - CH 2 NHCOCH 2 -, - CH 2 NHCONHCH 2 -, - CH 2 - or, -X 5 -Y-X 6 - represents a. X 5 is -NH- or represents -O-, X 6 represents a direct bond, -SO 2 -, - CO - , - CH 2 NHCOCH 2 -, - CH 2 NHCONHCH 2 - or -CH 2 - Represents. Y represents an alkylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent, having 1 to 20 carbon atoms.
v represents an integer of 1 to 10.
R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, an optionally substituted aryl group, or R 3 and R 4 together. Represents an optionally substituted heterocyclic residue containing additional nitrogen, oxygen or sulfur atoms. In particular, a hydrogen atom is preferable because it is considered that the effect of suppressing metal deposition in the battery is high.
R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group or an optionally substituted aryl group.
R 9 represents an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, or an optionally substituted aryl group.
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 (25).

一般式(25)   Formula (25)

Figure 2014194927
Tは、−X8−R10または、W1を表し、Uは、−X9−R11または、W2を表す。
1およびW2は、それぞれ独立に−O−R2、−NH−R2、ハロゲン基または、一般式(22)、(23)もしくは、一般式(24)のいずれかで示される置換基を表す。
2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もしくは、置換基を有してもよいアリール基を表す。
7は−NH−または−O−を表し、X8およびX9は、それぞれ独立に−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−または−CH2NHCOCH2NH−を表す。
Yは炭素数1〜20で構成された、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示す。
10およびR11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を表す。
Figure 2014194927
T is -X 8 -R 10 or represents W 1, U represents -X 9 -R 11 or W 2.
W 1 and W 2 are each independently —O—R 2 , —NH—R 2 , a halogen group, or a substituent represented by any one of the general formulas (22), (23), or (24). Represents.
R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group that may have a substituent, an alkenyl group that may have a substituent, or an aryl group that may have a substituent.
X 7 represents an -NH- or -O-, X 8 and X 9 are each independently -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH- or -CH 2 NHCOCH represents a 2 NH-.
Y represents an alkylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent, which has 1 to 20 carbon atoms.
R 10 and R 11 each independently represents an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, or an aromatic ring residue which may have a substituent.

一般式(21)のR1および、一般式(25)のR10、R11で表され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、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い。 Examples of the organic dye residue represented by R 1 in the general formula (21) and R 10 and R 11 in the general formula (25) include azo dyes such as diketopyrrolopyrrole dyes, azo, disazo, and polyazo. Anthraquinone dyes such as phthalocyanine dyes, diaminodianthraquinones, anthrapyrimidines, flavantrons, anthanthrones, indantrons, pyrantrons, violanthrones, quinacridone dyes, dioxazine dyes, perinone dyes, perylene dyes, thioindigo dyes And dyes, isoindoline dyes, isoindolinone dyes, quinophthalone dyes, selenium dyes, metal complex dyes, and the like. In particular, in order to enhance 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.

一般式(21)のR1および、一般式(25)のR10、R11で表され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、ピラジン、トリアジン、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、ベンゼン、ナフタリン、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、アクリドン等が挙げられる。これらの複素環残基および芳香族環残基は、アルキル基(メチル基、エチル基、ブチル基等)、アミノ基、アルキルアミノ基(ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基等)、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等)、ハロゲン(塩素、臭素、フッ素等)、フェニル基(アルキル基、アミノ基、アルキルアミノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン等で置換されていてもよい)、およびフェニルアミノ基(アルキル基、アミノ基、アルキルアミノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン等で置換されていてもよい)等の置換基を有していてもよい。 Examples of the heterocyclic residue and aromatic ring residue represented by R 1 in the general formula (21) and R 10 and R 11 in the general formula (25) include thiophene, furan, pyridine, pyrazine, triazine, Examples include pyrazole, pyrrole, imidazole, isoindoline, isoindolinone, benzimidazolone, benzthiazole, benztriazole, indole, quinoline, carbazole, acridine, benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, phenanthrene, anthraquinone, and acridone. These heterocyclic residues and aromatic ring residues are alkyl groups (methyl group, ethyl group, butyl group, etc.), amino groups, alkylamino groups (dimethylamino group, diethylamino group, dibutylamino group, etc.), nitro groups. Hydroxyl group, alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, butoxy group, etc.), halogen (chlorine, bromine, fluorine, etc.), phenyl group (alkyl group, amino group, alkylamino group, nitro group, hydroxyl group, alkoxy group, halogen, etc.) And a substituent such as a phenylamino group (which may be substituted with an alkyl group, amino group, alkylamino group, nitro group, hydroxyl group, alkoxy group, halogen, etc.) May be.

一般式(21)、一般式(25)のYは、炭素数20以下の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、好ましく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。
一般式(26)
Y in the general formula (21) and the general formula (25) represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group which may have a substituent having 20 or less carbon atoms, and preferably an optionally substituted phenylene. Group, biphenylene group, naphthylene group or alkylene group which may have a side chain having 10 or less carbon atoms.
General formula (26)

Figure 2014194927
Zは、下記一般式(27)、(28)または、一般式(29)で示される群から選ばれる少なくとも1つのものである。nは、1〜4の整数を表す。
一般式(27)
Figure 2014194927
Z is at least one selected from the group represented by the following general formula (27), (28) or general formula (29). n represents an integer of 1 to 4.
Formula (27)

Figure 2014194927
Figure 2014194927

一般式(28) Formula (28)

Figure 2014194927
一般式(29)
Figure 2014194927
Formula (29)

Figure 2014194927
4は、直接結合、−SO2−、−CO−、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHCONHCH2−、−CH2−または、−X5−Y−X6−を表す。X5は、−NH−または、−O−を表し、X6は、直接結合、−SO2−、−CO−、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHCONHCH2−または、−CH2−を表す。Yは炭素数1〜20で構成された、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す。
vは、1〜10の整数を表す。
3 、R4はそれぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいフェニル基、またはR3 、R4とで一体となって更なる窒素、酸素または硫黄原子を含む置換されていてもよい複素環残基を表す。とりわけ、水素原子であることが、電池内での金属析出を抑える効果が高いと思われ好ましい。
5 、R6 、R7 、R8は、それぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基または置換されていてもよいアリール基を表す。
9は、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基または置換されていてもよいアリール基を表す。
12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をあらわす。
Figure 2014194927
X 4 is a direct bond, -SO 2 -, - CO - , - CH 2 NHCOCH 2 -, - CH 2 NHCONHCH 2 -, - CH 2 - or, -X 5 -Y-X 6 - represents a. X 5 is -NH- or represents -O-, X 6 represents a direct bond, -SO 2 -, - CO - , - CH 2 NHCOCH 2 -, - CH 2 NHCONHCH 2 - or -CH 2 - Represents. Y represents an alkylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent, having 1 to 20 carbon atoms.
v represents an integer of 1 to 10.
R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, an optionally substituted phenyl group, or R 3 and R 4 together. Represents an optionally substituted heterocyclic residue containing additional nitrogen, oxygen or sulfur atoms. In particular, a hydrogen atom is preferable because it is considered that the effect of suppressing metal deposition in the battery is high.
R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group or an optionally substituted aryl group.
R 9 represents an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, or an optionally substituted aryl group.
R 12 represents an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, and an aromatic ring residue which may have a substituent.

12で表され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、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い。 Examples of the organic dye residue represented by R 12 include diketopyrrolopyrrole dyes, azo dyes such as azo, disazo, polyazo, phthalocyanine dyes, diaminodianthraquinone, anthrapyrimidine, flavantrons, anthanthrones, indans. Anthraquinone dyes such as throne, pyranthrone, violanthrone, quinacridone dyes, dioxazine dyes, perinone dyes, perylene dyes, thioindigo dyes, isoindoline dyes, isoindolinone dyes, quinophthalone dyes, selenium dyes Examples thereof include dyes and metal complex dyes. In particular, in order to enhance 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.

また、R12で表され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、ベンゼン、ナフタリン、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、アクリドン等が挙げられる。これらの複素環残基および芳香族環残基は、アルキル基(メチル基、エチル基、ブチル基等)、アミノ基、アルキルアミノ基(ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基等)、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等)、ハロゲン(塩素、臭素、フッ素等)、フェニル基(アルキル基、アミノ基、アルキルアミノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン等で置換されていてもよい)、およびフェニルアミノ基(アルキル基、アミノ基、アルキルアミノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン等で置換されていてもよい)等の置換基を有していてもよい。 Examples of the heterocyclic residue and aromatic ring residue represented by R 12 include thiophene, furan, pyridine, pyrazole, pyrrole, imidazole, isoindoline, isoindolinone, benzimidazolone, benzthiazole, benzine. Examples include triazole, indole, quinoline, carbazole, acridine, benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, phenanthrene, anthraquinone, acridone and the like. These heterocyclic residues and aromatic ring residues are alkyl groups (methyl group, ethyl group, butyl group, etc.), amino groups, alkylamino groups (dimethylamino group, diethylamino group, dibutylamino group, etc.), nitro groups. Hydroxyl group, alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, butoxy group, etc.), halogen (chlorine, bromine, fluorine, etc.), phenyl group (alkyl group, amino group, alkylamino group, nitro group, hydroxyl group, alkoxy group, halogen, etc.) And a substituent such as a phenylamino group (which may be substituted with an alkyl group, amino group, alkylamino group, nitro group, hydroxyl group, alkoxy group, halogen, etc.) May be.

<結着剤>
本発明の中の結着剤とは、導電性炭素材料やその他活物質などの粒子同士およびこれら粒子と集電体とを結着させるために使用されるものである。
<Binder>
The binder in the present invention is used to bind particles such as conductive carbon materials and other active materials, and these particles and a current collector.

結着剤としては、上記の機能を有するものであれば特に限定されないが、例えば、アクリル樹脂、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、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等のセルロース樹脂、スチレン−ブタジエンゴムやフッ素ゴム等の合成ゴム、ポリアニリンやポリアセチレン等の導電性樹脂等、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、及びテトラフルオロエチレン等のフッ素原子を含む高分子化合物が挙げられる。又、これらの樹脂の変性物、混合物、又は共重合体でも良い。これら結着剤は、1種または複数を組み合わせて使用することも出来る。
好ましくは、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、及びテトラフルオロエチレン等のフッ素原子を含む高分子化合物である。
The binder is not particularly limited as long as it has the above-mentioned function. For example, acrylic resin, polyurethane resin, polyester resin, phenol resin, epoxy resin, phenoxy resin, urea resin, melamine resin, alkyd resin, formaldehyde Resin, silicone resin, fluororesin, cellulose resin such as carboxymethylcellulose, synthetic rubber such as styrene-butadiene rubber and fluororubber, conductive resin such as polyaniline and polyacetylene, etc., polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, tetrafluoroethylene, etc. The high molecular compound containing these fluorine atoms is mentioned. Further, a modified product, a mixture, or a copolymer of these resins may be used. These binders can be used alone or in combination.
A polymer compound containing a fluorine atom such as polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, and tetrafluoroethylene is preferable.

<溶媒>
本発明における溶媒としては、特に限定されないが、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミドなどのアミド類、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアミンなどのアミン類、メチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、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、スルホキシド類、カルボン酸エステル類、リン酸エステル類、エーテル類、ニトリル類、水等が挙げられる。
<Solvent>
The solvent in the present invention is not particularly limited, but amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide, methylformamide, amines such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylamine, methyl ethyl ketone, acetone, cyclohexanone, etc. Examples include ketones, alcohols, glycols, cellosolves, amino alcohols, sulfoxides, carboxylic acid esters, phosphoric acid esters, ethers, nitriles, and water.

さらに、リチウム二次電池電極形成用組成物には、成膜助剤、消泡剤、レベリング剤、防腐剤、pH調製剤、粘性調製剤などを必要に応じて配合できる。   Furthermore, a film forming aid, an antifoaming agent, a leveling agent, a preservative, a pH adjusting agent, a viscosity adjusting agent, and the like can be blended in the composition for forming a lithium secondary battery electrode as necessary.

本発明では、活物質を溶媒に分散する第一の工程と、導電性炭素材料を添加し、混合し、分散する第二の工程と、結着剤を、前記第二の工程にて導電性炭素材料と同時に添加する、または、第二の工程に次いで、添加し、混合溶解し、混練もしくは分散する第三の工程から合材スラリーを製造する。   In the present invention, the first step of dispersing the active material in the solvent, the second step of adding, mixing, and dispersing the conductive carbon material, and the binder are made conductive in the second step. A mixture slurry is produced from the third step of adding at the same time as the carbon material, or subsequent to the second step, adding, mixing and dissolving, and kneading or dispersing.

本発明では、活物質分散液を作製した直後に、導電性炭素材料や結着剤を添加し合材スラリーを作製することが好ましい。直後とは、活物質の分散状態が保たれている間の時間であることを示し、具体的には、後述する粒度分布により確認することができる。本工程によれば、一次粒子径近くまで分散された活物質粒子に、導電性炭素材料を効果的に配位させることが可能となり、電極の内部抵抗の低減に効果があると思われる。   In the present invention, it is preferable to prepare a mixture slurry by adding a conductive carbon material or a binder immediately after producing the active material dispersion. The term “immediately after” indicates a time during which the dispersed state of the active material is maintained. Specifically, it can be confirmed by a particle size distribution described later. According to this step, it is possible to effectively coordinate the conductive carbon material to the active material particles dispersed to near the primary particle diameter, which seems to be effective in reducing the internal resistance of the electrode.

活物質の粒度分布とは、スラリーをサンプリングして所定濃度に希釈し、グラインドゲージ(JIS K5101)により求めた値であり、この値を活物質の分散粒径と定義する。   The particle size distribution of the active material is a value obtained by sampling the slurry, diluting it to a predetermined concentration, and obtaining it with a grind gauge (JIS K5101), and this value is defined as the dispersed particle size of the active material.

活物質の分散粒径としては、使用する活物質の一次粒子径の大きさによって変化する。特に限定するものではないが、50μm以下、好ましくは30μm以下、更に好ましくは10μm以下が好ましい。活物質の分散粒径が50μmを超える場合には、合材塗膜の材料分布のばらつき、電極の抵抗分布のばらつき等の不具合が生じる場合がある。   The dispersed particle size of the active material varies depending on the primary particle size of the active material to be used. Although it does not specifically limit, 50 micrometers or less, Preferably it is 30 micrometers or less, More preferably, 10 micrometers or less are preferable. When the dispersed particle diameter of the active material exceeds 50 μm, problems such as variations in the material distribution of the composite coating film and variations in the resistance distribution of the electrodes may occur.

本発明の第一の工程で、活物質の分散液を得る際に用いられる装置としては、顔料分散等に通常用いられている分散機が使用できる。例えば、ホモジナイザー(エム・テクニック社製「クレアミックス」、プライミクス社「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、吉田興業社製「ナノヴェイダ」)、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、これらの分散機は単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。さらに、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。   In the first step of the present invention, as a device used for obtaining a dispersion of the active material, a disperser usually used for pigment dispersion or the like can be used. For example, homogenizers (such as “Clairemix” manufactured by M Technique, “Filmix” manufactured by Primics), paint conditioners (manufactured by Red Devil), ball mills, sand mills (such as “Dynomill” manufactured by Shinmaru Enterprises), Lighter, pearl mill (such as “DCP mill” manufactured by Eirich), media type disperser such as coball mill, wet jet mill (“Genus PY” manufactured by Genus, “Starburst” manufactured by Sugino Machine, “Nanomizer” manufactured by Nanomizer, etc. , “Nanovaida” manufactured by Yoshida Kogyo Co., Ltd.), “Claire SS-5” manufactured by M Technique, “MICROS” manufactured by Nara Machinery Co., Ltd., and other roll mills, etc. is not. Moreover, these dispersers may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. Furthermore, it is preferable to use a dispersion machine that has been subjected to a metal mixing prevention treatment from the dispersion machine.

前記第一の工程で用いられる装置としては、特にメディア型分散機が好ましい。強固な凝集を有する微細な活物質粒子を均一に分散するためには、剪断力のみで粒子の高い表面エネルギーに勝ることは難しい。従って、メディアの衝突力や摩擦力、また剪断力等の機械的エネルギーを利用することが重要である。しかしながら、一次粒子を破砕するほどの余分な力を与えてしまうと、破砕面に活性部位が生じて、分散系の異常な粘度増加が生じたり、分散した粒子が再凝集を起こす「過剰分散」という状態が発生し、合材スラリーの安定性や塗工適性に問題を起こす可能性が増加する。本発明での活物質分散とは、一次粒子を破砕せず、二次粒子を一次粒子径近くまで分散させた状態を意味する。   As the apparatus used in the first step, a media type disperser is particularly preferable. In order to uniformly disperse fine active material particles having strong agglomeration, it is difficult to overcome the high surface energy of the particles only with a shearing force. Therefore, it is important to use mechanical energy such as media collision force, friction force, and shear force. However, if excessive force is applied to crush the primary particles, active sites are generated on the crushing surface, resulting in an abnormal increase in viscosity of the dispersion system, or "dispersed particles" causing reaggregation. This increases the possibility of causing problems in the stability and coating suitability of the composite slurry. The active material dispersion in the present invention means a state in which the primary particles are not crushed and the secondary particles are dispersed to near the primary particle diameter.

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。   When using a media-type disperser, use a disperser in which the agitator and vessel are made of ceramic or resin, or use a disperser in which the surface of the metal agitator and vessel is treated with tungsten carbide spraying or resin coating. It is preferable. And as a medium, it is preferable to use ceramic beads, such as glass beads, zirconia beads, and alumina beads. 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.

本発明の第一の工程では、分散剤を使用することが好ましい。分散剤を溶媒中に完全ないしは一部溶解させ、その溶液中に活物質を添加、混合、分散することで、活物質を一次粒子近くまで分散させつつ、これら分散剤を活物質に吸着、被覆させて溶媒中に分散させることができるためである。この時、分散液中における活物質濃度は、30重量%以上、90重量%以下が好ましく、40重量%以上、80重量%以下がより好ましい。   In the first step of the present invention, it is preferable to use a dispersant. Dispersing the dispersant completely or partially in a solvent, and adding, mixing and dispersing the active material in the solution, while adsorbing and coating these dispersants to the active material while dispersing the active material close to the primary particles This is because it can be dispersed in a solvent. At this time, the active material concentration in the dispersion is preferably 30% by weight or more and 90% by weight or less, and more preferably 40% by weight or more and 80% by weight or less.

分散剤の添加量は、用いる活物質の一次粒子径により決定されるが、活物質100重量部に対して、分散剤を0重量部以上、5重量部以下、好ましくは0.03重量部以上、3重量部以下、さらに好ましくは、0.05重量部以上、1重量部以下である。上記範囲内であると、分散性とイオン抵抗のバランスが良いため好ましい。   The addition amount of the dispersant is determined by the primary particle diameter of the active material to be used, but the dispersant is 0 parts by weight or more and 5 parts by weight or less, preferably 0.03 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the active material. 3 parts by weight or less, more preferably 0.05 parts by weight or more and 1 part by weight or less. Within the above range, the balance between dispersibility and ionic resistance is good, which is preferable.

第二の工程は、第一の工程で作成した活物質を溶媒に分散して得られる分散液に、さらに、導電性炭素材料を添加し、混合し、混練または分散を行う。添加方法は、攪拌しながら行うことが好ましく、その後、分散装置を用いても良い。導電性炭素材料は、粉状で使用できるが、予め溶媒に分散させた分散液を使用することが好ましく、この時、導電性炭素材料を予め溶媒に分散させた分散液を得るために分散剤を添加してもよい。   In the second step, a conductive carbon material is further added to the dispersion obtained by dispersing the active material prepared in the first step in a solvent, mixed, and kneaded or dispersed. The addition method is preferably performed while stirring, and a dispersing device may be used thereafter. The conductive carbon material can be used in a powder form, but it is preferable to use a dispersion in which the conductive carbon material is dispersed in a solvent in advance. At this time, a dispersant is used to obtain a dispersion in which the conductive carbon material is previously dispersed in the solvent. May be added.

また、上記第一の工程中またはその後、もしくは、第二の工程中またはその後のいずれかで、少なくとも一回以上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。活物質および導電性炭素材料にはそれらの製造工程に由来する(原料中に含まれるコンタミやラインコンタミ等として)金属異物が含まれている場合が多く、これらの金属異物を除去することは、電池の短絡を防ぐために重要となる。本発明では、活物質や導電性炭素材料の凝集をほぐしたところでコンタミを除く工程を入れることで、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、濾過、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 metallic foreign matters at least once in the first step or after, or in the second step or after. The active material and the conductive carbon material often contain metallic foreign matters (such as contamination and line contamination contained in the raw material) derived from their production process, and removing these metallic foreign matters This is important to prevent short-circuiting of the battery. In the present invention, the metallic foreign matter can be efficiently removed by adding a step of removing contamination when the aggregation of the active material and the conductive carbon material is loosened. Examples of methods for removing metallic foreign substances include iron removal with a magnet, filtration, and centrifugation.

第三の工程は、上記第二の工程で作成した活物質と導電性炭素材料からなる分散液に、さらに、結着剤を添加し、混合溶解し、混練または分散を行う。添加方法は、攪拌しながら行うことが好ましく、その後、分散装置を用いても良い。結着剤は粉状で使用できるが、予め溶媒中に溶解または分散させた結着剤溶液または分散液を使用することが好ましい。   In the third step, a binder is further added to the dispersion composed of the active material and the conductive carbon material prepared in the second step, mixed and dissolved, and then kneaded or dispersed. The addition method is preferably performed while stirring, and a dispersing device may be used thereafter. The binder can be used in powder form, but it is preferable to use a binder solution or dispersion previously dissolved or dispersed in a solvent.

第二の工程としての好ましいもう一つの態様は、第一の工程で作成した活物質を溶媒に分散して得られる分散液に、導電性材料及び結着剤を同時に添加し、混合溶解し、混練または分散を行う。添加方法は、攪拌しながら行うことが好ましく、その後、分散装置を用いても良い。導電性炭素材料及び結着剤は粉体で使用することができるが、溶媒中に溶解または分散された溶液を添加し、混合し、混練または分散しても良い。導電性炭素材料及び結着剤が溶媒中に溶解または分散された溶液の調製方法としては、例えば、導電性炭素材料及び結着剤とを予め粉状で混合した後、好ましくは、攪拌しながら、溶媒中に混合溶解し、混練または分散する方法が挙げられるが、各成分の添加順序等については特に限定されるものではない。   In another preferred embodiment as the second step, a conductive material and a binder are simultaneously added to a dispersion obtained by dispersing the active material prepared in the first step in a solvent, and mixed and dissolved. Kneading or dispersing is performed. The addition method is preferably performed while stirring, and a dispersing device may be used thereafter. The conductive carbon material and the binder can be used in powder form, but a solution dissolved or dispersed in a solvent may be added, mixed, kneaded or dispersed. As a method for preparing a solution in which the conductive carbon material and the binder are dissolved or dispersed in a solvent, for example, the conductive carbon material and the binder are mixed in advance in a powder form, and preferably, while stirring. A method of mixing and dissolving in a solvent and kneading or dispersing can be mentioned, but the order of addition of each component is not particularly limited.

第二の工程としての好ましいもう一つの態様は、導電性炭素材料及び結着剤を予め混合した混合粉を添加し、混合し、混練または分散を行う。導電性炭素材料及び結着剤が混合された混合粉の調製方法としては、例えば、導電性炭素材料粉及び結着剤粉とをタンブラー等で十分混合する方法が挙げられるが、各成分の添加順序や混合方法については、特に限定されるものではない。例えば、メカノケミカル反応を伴うような強いシェアによる混合方法であっても良い。
第二の工程として、導電性材料及び結着剤を同時に添加する場合は、上記第三の工程は行う必要はないが、必要に応じて、第二の工程と第三の工程の両方を用いて結着剤を添加することもできる。
In another preferred embodiment as the second step, a mixed powder in which a conductive carbon material and a binder are mixed in advance is added, mixed, and kneaded or dispersed. Examples of the method for preparing the mixed powder in which the conductive carbon material and the binder are mixed include a method in which the conductive carbon material powder and the binder powder are sufficiently mixed with a tumbler or the like. The order and mixing method are not particularly limited. For example, a mixing method with a strong share that involves a mechanochemical reaction may be used.
When the conductive material and the binder are added at the same time as the second step, it is not necessary to perform the third step, but if necessary, use both the second step and the third step. It is also possible to add a binder.

合材スラリー中における、導電性炭素材料及び結着剤の分散粒径としては、スラリーをサンプリングして所定濃度に希釈し、グラインドゲージによる粒度分布(JIS K5101)が20μm以下となる状態とする。   As the dispersed particle diameter of the conductive carbon material and the binder in the mixture slurry, the slurry is sampled and diluted to a predetermined concentration so that the particle size distribution (JIS K5101) by a grind gauge is 20 μm or less.

本発明の第二、第三の工程で用いられる装置としては、顔料分散等に通常用いられている分散機が使用できる。例えば、ディスパー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー等のミキサー類、ホモジナイザー(エム・テクニック社製「クレアミックス」、プライミクス社「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、吉田興業社製「ナノヴェイダ」)、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、これらの分散機は単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。さらに、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。   As an apparatus used in the second and third steps of the present invention, a disperser usually used for pigment dispersion or the like can be used. For example, mixers such as dispersers, homomixers, planetary mixers, homogenizers (“Clairemix” manufactured by M Technique, “Filmix” manufactured by Primics), 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.) "Starburst" manufactured by Nanomizer, "Nanomizer" manufactured by Nanomizer, "Nanovaida" manufactured by Yoshida Kogyo Co., Ltd.), "Claire SS-5" manufactured by M-Technique, and "MICROS" manufactured by Nara Machinery Co., etc. Roll mills, etc. Not intended to be constant. Moreover, these dispersers may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. Furthermore, it is preferable to use a dispersion machine that has been subjected to a metal mixing prevention treatment from the dispersion machine.

本発明の合材層は、本発明のリチウム二次電池電極形成用組成物を基材に塗布し、さらに乾燥することにより得られる。   The composite material layer of the present invention is obtained by applying the composition for forming a lithium secondary battery electrode of the present invention to a substrate and further drying.

<基材>
電極に使用する基材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、基材の材質としては、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。リチウムイオン電池の場合、特に正極材料としてはアルミニウムが、負極材料としては銅が、それぞれ好ましい。
また、形状としては、一般的には平板上の箔が用いられるが、表面を粗面化したものや、穴あき箔状のもの、及びメッシュ状の集電体も使用できる。また、導電性組成物を塗布した基材を用いてもよい。
<Base material>
The material and shape of the substrate 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 base material include metals and alloys such as aluminum, copper, nickel, titanium, and stainless steel. In the case of a lithium ion battery, aluminum is particularly preferable as the positive electrode material, and copper is preferable as the negative electrode material.
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. Moreover, you may use the base material which apply | coated the electroconductive composition.

塗工方法にもよるが、固形分30〜90重量%の範囲で、合材スラリーの粘度は、100mPa・s以上、30,000mPa・s以下とするのが好ましい。
塗工可能な粘度範囲において、活物質粒子はできるだけ多く含まれるのが好ましく、例えば、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、70重量%以上、98.5重量%以下が好ましく、80重量%以上、95重量%以下がより好ましい。
Although it depends on the coating method, the viscosity of the mixture slurry is preferably 100 mPa · s or more and 30,000 mPa · s or less in the range of 30 to 90% by weight of the solid content.
In the viscosity range where coating is possible, the active material particles are preferably contained as much as possible. For example, the ratio of the active material to the total solid content in the electrode mixture slurry is 70% by weight or more and 98.5% by weight or less. Is preferable, and 80% by weight or more and 95% by weight or less is more preferable.

また、合材スラリー固形分に占める分散剤の割合は、15重量%以下であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the ratio of the dispersing agent to the mixture slurry solid content is 15% by weight or less.

導電助剤を含む場合、合材スラリー固形分に占める導電助剤の割合は、0.1〜15重量 %であることが好ましい。   When the conductive assistant is included, the ratio of the conductive assistant to the solid mixture solid content is preferably 0.1 to 15% by weight.

結着剤を含む場合、合材スラリー固形分に占める結着剤の割合は、0.1〜15重量%であることが好ましい。   When the binder is included, the ratio of the binder to the solid mixture slurry solid content is preferably 0.1 to 15% by weight.

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例および比較例で使用した活物質、分散剤、導電性炭素材料、結着剤、増粘剤、混合機、分散機を以下に示す。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples. The active materials, dispersants, conductive carbon materials, binders, thickeners, mixers, and dispersers used in Examples and Comparative Examples are shown below.

<活物質>
・リン酸鉄リチウム(LiFePO4、平均一次粒子径100nm、比表面積20m2/g)
・コバルト酸リチウム(LiCoO2、平均一次粒子径800nm、比表面積1.3m2/g)
・マンガン酸リチウム(LiMn24、平均一次粒子径800nm、比表面積1.4m2/g)
・チタン酸リチウム(Li4Ti512、一次粒子径700nm、比表面積7m2/g)
<分散剤>
・分散剤A(特許4240157 表1 分散剤Aに記載の酸性官能基を有するトリアジン誘導体)

Figure 2014194927
・分散剤B(特許4420123 表3 分散剤Jに記載の塩基性官能基を有するトリアジン誘導体)
Figure 2014194927

・K-15(DSP五協フード&ケミカル社製、ポリビニルピロリドン)
・ジョンクリル62−J(ジョンソンポリマー社製、スチレンアクリル共重合樹脂)
・#1120(ダイセルファインケム社製、カルボキシメチルセルロース(CMC)) <Active material>
-Lithium iron phosphate (LiFePO 4 , average primary particle size 100 nm, specific surface area 20 m 2 / g)
Lithium cobaltate (LiCoO 2 , average primary particle size 800 nm, specific surface area 1.3 m 2 / g)
Lithium manganate (LiMn 2 O 4 , average primary particle size 800 nm, specific surface area 1.4 m 2 / g)
・ Lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 , primary particle diameter 700 nm, specific surface area 7 m 2 / g)
<Dispersant>
Dispersant A (Patent 4240157, Table 1 Triazine derivative having acidic functional group described in Dispersant A)
Figure 2014194927
Dispersant B (Patent 4420123, triazine derivative having basic functional group described in Table 3 Dispersant J)
Figure 2014194927

・ K-15 (DSP Gokyo Food & Chemical Co., Polyvinylpyrrolidone)
・ Johncrill 62-J (manufactured by Johnson Polymer Co., Ltd., styrene acrylic copolymer resin)
# 1120 (Daicel Finechem, carboxymethyl cellulose (CMC))

<導電性炭素材料>
・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、以下「HS−100」と略記する。)
・EC−300J(アクゾ社製、ケッチェンブラック)
・VGCF−H(昭和電工社製、カーボンナノチューブ)
<Conductive carbon material>
DENKA BLACK HS-100 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., acetylene black, hereinafter abbreviated as “HS-100”)
・ EC-300J (manufactured by Akzo, Ketjen Black)
・ VGCF-H (Showa Denko, carbon nanotube)

<結着剤>
・KFポリマーW#7200(クレハ社製、フッ化ビニリデン単独重合体、以下「W#7200」と略記する。)
・KFポリマーL#7208(クレハ社製、フッ化ビニリデン単独重合体が8.0重量%のN−メチル−2−ピロリドン溶液、以下「L#7208」と略記する。)
・ファインパウダー 30−J(三井・デュポンフロロケミカル社製、ポリテトラフルオロエチレン、以下「30−J」と略記する。)
<Binder>
KF polymer W # 7200 (manufactured by Kureha, vinylidene fluoride homopolymer, hereinafter abbreviated as “W # 7200”)
KF polymer L # 7208 (manufactured by Kureha, N-methyl-2-pyrrolidone solution containing 8.0% by weight of vinylidene fluoride homopolymer, hereinafter abbreviated as "L # 7208")
Fine powder 30-J (Mitsui / Dupont Fluorochemicals, polytetrafluoroethylene, hereinafter abbreviated as “30-J”)

<混合機>
・FMミキサー(日本コークス工業社製)
<Mixer>
・ FM mixer (Nippon Coke Kogyo Co., Ltd.)

<分散機>
・ディスパー(プライミクス社製、T.K.ホモディスパー)
・ホモジナイザー(プライミクス社製、フィルミックス)
・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)
・プラネタリーミキサー(プライミクス社製、T.K.ハイビスミックス)
・ジェットミル(吉田機械興業社製、ナノヴェイダ)
・ディスパー付プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパ ーミックス)
<Dispersing machine>
・ Disper (Primix Co., Ltd., TK homodisper)
・ Homogenizer (Filmix, manufactured by Primix)
・ Sand mill (Shinmaru Enterprises, Dynomill)
Planetary mixer (Primix Co., Ltd., TK Hibismix)
・ Jet mill (manufactured by Yoshida Machine Industry Co., Ltd., Nanovaida)
-Planetary mixer with disperser (Primics, Hibis Disper mix)

<合材スラリーの製造>
(実施例1)正極合材スラリーの製造
容器に、N−メチル−2−ピロリドンを97.5重量部とリン酸鉄リチウムを90重量部添加し、ジルコニアビーズφ1.25mmでサンドミルを用いて30分間分散し、ジルコニアビーズを分離して活物質分散液を得た。続いて、活物質分散液にHS−100を5重量部添加し、ホモジナイザーを用いて10分間分散した後、L#7208を62.5重量部添加し、5分間分散して正極合材スラリーを得た。
<Production of composite slurry>
(Example 1) Production of positive electrode mixture slurry 97.5 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone and 90 parts by weight of lithium iron phosphate were added to a container, and zirconia beads were used at a diameter of 1.25 mm using a sand mill. Dispersion was performed for minutes, and zirconia beads were separated to obtain an active material dispersion. Subsequently, 5 parts by weight of HS-100 was added to the active material dispersion, and after dispersing for 10 minutes using a homogenizer, 62.5 parts by weight of L # 7208 was added and dispersed for 5 minutes to obtain a positive electrode mixture slurry. Obtained.

(実施例2)正極合材スラリーの製造
実施例1と同様にして、活物質分散液を得た。容器に、N−メチル−2−ピロリドンを20重量部とHS−100を5重量部を採取し、ホモジナイザーで10分間分散して、導電性炭素材料分散液を作製した。そして、ディスパー攪拌下、活物質分散液に導電性炭素材料分散液を添加し、5分間攪拌した後、さらにL#7208を62.5重量部添加し、10分間攪拌して正極合材スラリーを得た。
(Example 2) Production of positive electrode mixture slurry An active material dispersion was obtained in the same manner as in Example 1. In a container, 20 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone and 5 parts by weight of HS-100 were collected and dispersed with a homogenizer for 10 minutes to prepare a conductive carbon material dispersion. Then, the conductive carbon material dispersion is added to the active material dispersion under stirring with a disper and stirred for 5 minutes, and then 62.5 parts by weight of L # 7208 is further added and stirred for 10 minutes to form a positive electrode mixture slurry. Obtained.

(実施例3)正極合材スラリーの製造
実施例1と同様にして、活物質分散液を得た。HS−100を5重量部、W#7200を5重量部採取し、FMミキサーを用いて混合し、混合粉末とした。容器に、N−メチル−2−ピロリドンを90重量部採取した後、上記混合粉末をディスパー攪拌下、添加・溶解・混合し、さらにホモジナイザーで5分間分散して導電性炭素材料と結着剤の分散溶液を得た。そして、ディスパー攪拌下、活物質分散液に導電性炭素材料と結着剤の分散溶液を添加し、10分間分散して正極合材スラリーを得た。
(Example 3) Production of positive electrode mixture slurry An active material dispersion was obtained in the same manner as in Example 1. 5 parts by weight of HS-100 and 5 parts by weight of W # 7200 were sampled and mixed using an FM mixer to obtain a mixed powder. After 90 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone is collected in a container, the above mixed powder is added, dissolved, and mixed with stirring with a disper, and further dispersed for 5 minutes with a homogenizer to mix the conductive carbon material and the binder. A dispersion solution was obtained. Then, a dispersion solution of the conductive carbon material and the binder was added to the active material dispersion under stirring with a disper and dispersed for 10 minutes to obtain a positive electrode mixture slurry.

(実施例4)正極合材スラリーの製造
実施例1と同様にして、活物質分散液を得た。続いて、HS−100を5重量部、W#7200を5重量部採取し、FMミキサーを用いて混合した、混合粉末とした。そして、ディスパー攪拌下、上記活物質分散液にN−メチル−2−ピロリドンを55重量部添加した後、さらに上記混合粉末を添加し、10分間溶解・混合した。さらに、ホモジナイザーを用いて5分間分散して正極合材スラリーを得た。
(Example 4) Production of positive electrode mixture slurry An active material dispersion was obtained in the same manner as in Example 1. Subsequently, 5 parts by weight of HS-100 and 5 parts by weight of W # 7200 were sampled and mixed using an FM mixer to obtain a mixed powder. Then, 55 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone was added to the active material dispersion while stirring with a disper, and the mixed powder was further added and dissolved and mixed for 10 minutes. Further, the mixture was dispersed for 5 minutes using a homogenizer to obtain a positive electrode mixture slurry.

(実施例5)正極合材スラリーの製造
容器に、水を97.5重量部、リン酸鉄リチウムを90重量部採取し、ジルコニアビーズφ1.25mmでサンドミルを用いて30分間分散した後、ジルコニアビーズを分離して活物質分散液を得た。続いて、活物質分散液にHS−100を5重量部添加し、ホモジナイザーを用いて5分間分散し、活物質と導電性炭素材料の分散液とした。一方、#1120をディスパーを用いて水に溶かし、CMC3重量%水溶液を作製した。そして、ディスパー攪拌下、活物質と導電性炭素材料の分散液にCMC3重量%水溶液を33.3重量部、30−Jを6.7重量部を添加し、10分間分散して正極合材スラリーを得た。
(Example 5) Production of positive electrode mixture slurry 97.5 parts by weight of water and 90 parts by weight of lithium iron phosphate were collected in a container and dispersed with zirconia beads φ1.25 mm using a sand mill for 30 minutes, and then zirconia. The beads were separated to obtain an active material dispersion. Subsequently, 5 parts by weight of HS-100 was added to the active material dispersion and dispersed for 5 minutes using a homogenizer to obtain a dispersion of the active material and the conductive carbon material. On the other hand, # 1120 was dissolved in water using a disper to prepare a 3% by weight aqueous solution of CMC. Then, 33.3 parts by weight of CMC 3% by weight aqueous solution and 6.7 parts by weight of 30-J are added to the dispersion of the active material and the conductive carbon material while stirring with a disper, and dispersed for 10 minutes to obtain a positive electrode mixture slurry. Got.

(実施例6)正極合材スラリーの製造
実施例5と同様にして、活物質分散液を得た。#1120をディスパーを用いて水に溶かし、CMC3重量%水溶液を作製した。そして、HS−100を5重量部、CMC3重量%水溶液を33.3重量部、30−Jを6.7重量部採取し、ホモジナイザーを用いて5分間分散し、導電性炭素材料と結着剤の分散液とした。続いて、ディスパー攪拌下、上記導電性炭素材料と結着剤の分散液を、上記活物質分散液へ添加し、10分間分散した後、正極合材スラリーを得た。
(Example 6) Production of positive electrode mixture slurry An active material dispersion was obtained in the same manner as in Example 5. # 1120 was dissolved in water using a disper to prepare a 3% by weight CMC aqueous solution. Then, 5 parts by weight of HS-100, 33.3 parts by weight of CMC 3% by weight aqueous solution, and 6.7 parts by weight of 30-J are collected and dispersed for 5 minutes using a homogenizer, and the conductive carbon material and binder are collected. A dispersion was obtained. Subsequently, the dispersion of the conductive carbon material and the binder was added to the active material dispersion with stirring with a disper and dispersed for 10 minutes to obtain a positive electrode mixture slurry.

(実施例7)正極合材スラリーの製造
実施例1で使用したサンドミルの時間を30分間から10分に変更した以外は、実施例1と同様な製造方法により、正極合材スラリーを得た。
(Example 7) Production of positive electrode mixture slurry A positive electrode mixture slurry was obtained by the same production method as in Example 1, except that the time of the sand mill used in Example 1 was changed from 30 minutes to 10 minutes.

(実施例8)正極合材スラリーの製造
容器に、N−メチル−2−ピロリドンを97.5重量部とリン酸鉄リチウムを90重量部添加し、ジェットミルを用いて30分間分散し、活物質分散液を得た。続いて、活物質分散液にHS−100を5重量部添加し、ホモジナイザーを用いて10分間分散した後、L#7208を62.5重量部添加し、5分間分散して正極合材スラリーを得た。
(Example 8) Production of positive electrode mixture slurry 97.5 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone and 90 parts by weight of lithium iron phosphate were added to a container, and dispersed for 30 minutes using a jet mill. A substance dispersion was obtained. Subsequently, 5 parts by weight of HS-100 was added to the active material dispersion, and after dispersing for 10 minutes using a homogenizer, 62.5 parts by weight of L # 7208 was added and dispersed for 5 minutes to obtain a positive electrode mixture slurry. Obtained.

(実施例9)正極合材スラリーの製造
容器に、N−メチル−2−ピロリドンを73.4重量部採取し、分散剤Aを0.1重量部添加し、溶解させた。その溶液にリン酸鉄リチウムを90重量部添加し、ジルコニアビーズφ1.25mmでサンドミルを用いて30分間分散し、ジルコニアビーズを分離して活物質分散液を得た。続いて、活物質分散液にHS−100を5重量部添加し、ホモジナイザーを用いて10分間分散した後、L#7208を61.3重量部添加し、5分間分散して正極合材スラリーを得た。
(Example 9) Production of positive electrode mixture slurry 73.4 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone was sampled in a container, and 0.1 part by weight of dispersant A was added and dissolved. 90 parts by weight of lithium iron phosphate was added to the solution, and dispersed with zirconia beads φ1.25 mm for 30 minutes using a sand mill, and the zirconia beads were separated to obtain an active material dispersion. Subsequently, 5 parts by weight of HS-100 was added to the active material dispersion, and after dispersing for 10 minutes using a homogenizer, 61.3 parts by weight of L # 7208 was added and dispersed for 5 minutes to obtain a positive electrode mixture slurry. Obtained.

(実施例10)正極合材スラリーの製造
実施例9で使用したリン酸鉄リチウムの替わりに、コバルト酸リチウムを使用した以外は、実施例9と同様な製造方法により、正極合材スラリーを得た。
(Example 10) Production of positive electrode mixture slurry A positive electrode mixture slurry was obtained by the same production method as in Example 9, except that lithium cobalt oxide was used instead of lithium iron phosphate used in Example 9. It was.

(実施例11)正極合材スラリーの製造
実施例9で使用したコバルト酸リチウムの替わりに、マンガン酸リチウムを使用した以外は、実施例9と同様な製造方法により、正極合材スラリーを得た。
(Example 11) Production of positive electrode mixture slurry A positive electrode mixture slurry was obtained by the same production method as in Example 9, except that lithium manganate was used instead of lithium cobaltate used in Example 9. .

(実施例12)負極合材スラリーの製造
実施例9で使用したコバルト酸リチウムの替わりに、チタン酸リチウムを使用した以外は、実施例9と同様な製造方法により、負極合材スラリーを得た。
(Example 12) Production of negative electrode mixture slurry A negative electrode mixture slurry was obtained by the same production method as in Example 9 except that lithium titanate was used instead of lithium cobaltate used in Example 9. .

(実施例13)正極合材スラリーの製造
実施例9と同様にして、活物質分散液を得た。EC−300Jを5重量部、W#7200を4.8重量部採取し、FMミキサーを用いて混合し、混合粉末とした。容器に、N−メチル−2−ピロリドンを50重量部採取し、分散剤Aを0.2重量部添加し、溶解させた後、上記混合粉末をディスパー攪拌下、活物質分散液へ添加し、さらにホモジナイザーで10分間攪拌して導電性炭素材料と結着剤の分散溶液を得た。そして、ディスパー攪拌下、活物質分散液に導電性炭素材料と結着剤の分散溶液を添加し、10分間分散して正極合材スラリーを得た。
(Example 13) Production of positive electrode mixture slurry An active material dispersion was obtained in the same manner as in Example 9. 5 parts by weight of EC-300J and 4.8 parts by weight of W # 7200 were sampled and mixed using an FM mixer to obtain a mixed powder. In a container, 50 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone was sampled, 0.2 part by weight of dispersant A was added and dissolved, and then the above mixed powder was added to the active material dispersion under stirring with a disper, Furthermore, it stirred for 10 minutes with the homogenizer, and obtained the dispersion solution of the conductive carbon material and the binder. Then, a dispersion solution of the conductive carbon material and the binder was added to the active material dispersion under stirring with a disper and dispersed for 10 minutes to obtain a positive electrode mixture slurry.

(実施例14)正極合材スラリーの製造
実施例13で使用したEC−300Jの替わりに、VGCF−Hを使用した以外は、実施例13と同様な製造方法により、正極合材スラリーを得た。
(Example 14) Production of positive electrode mixture slurry A positive electrode mixture slurry was obtained by the same production method as in Example 13 except that VGCF-H was used instead of EC-300J used in Example 13. .

(実施例15)正極合材スラリーの製造
実施例9で使用した分散剤Aの替わりに、分散剤Bを使用した以外は、実施例9と同様な製造方法により、正極合材スラリーを得た。
(Example 15) Production of positive electrode mixture slurry A positive electrode mixture slurry was obtained by the same production method as in Example 9 except that Dispersant B was used instead of Dispersant A used in Example 9. .

(実施例16)正極合材スラリーの製造
実施例9で使用した分散剤Aの替わりに、K−15を使用した以外は、実施例9と同様な製造方法により、正極合材スラリーを得た。
(Example 16) Production of positive electrode mixture slurry A positive electrode mixture slurry was obtained by the same production method as in Example 9, except that K-15 was used instead of Dispersant A used in Example 9. .

(実施例17)正極合材スラリーの製造
#1120をディスパーを用いて水に溶かし、CMC3重量%水溶液を作製した。そして容器に、水を69重量部、CMC3重量%水溶液を15重量部、リン酸鉄リチウムを90重量部採取し、ジルコニアビーズφ1.25mmでサンドミルを用いて30分間分散した後、ジルコニアビーズを分離して活物質分散液を得た。続いて、水を50重量部、CMC3重量%水溶液を18.3重量部、HS−100を5重量部添加し、30−Jを6.7重量部採取し、ホモジナイザーを用いて分散し、導電性炭素材料と結着剤の分散液とした。そして、ディスパー攪拌下、活物質分散液へ導電性炭素材料と結着剤の分散液を添加し、10分間攪拌して正極合材スラリーを得た。
Example 17 Production of Positive Electrode Mixture Slurry # 1120 was dissolved in water using a disper to prepare a 3% by weight CMC aqueous solution. Then, 69 parts by weight of water, 15 parts by weight of CMC 3% by weight aqueous solution, and 90 parts by weight of lithium iron phosphate are collected in a container and dispersed with zirconia beads φ1.25 mm using a sand mill for 30 minutes, and then the zirconia beads are separated. Thus, an active material dispersion was obtained. Subsequently, 50 parts by weight of water, 18.3 parts by weight of CMC 3% by weight aqueous solution and 5 parts by weight of HS-100 were added, 6.7 parts by weight of 30-J was sampled, dispersed using a homogenizer, and conductive. A dispersion of a conductive carbon material and a binder was obtained. Then, the dispersion of the conductive carbon material and the binder was added to the active material dispersion while stirring the dispersion, and the mixture was stirred for 10 minutes to obtain a positive electrode mixture slurry.

(実施例18)正極合材スラリーの製造
容器に、水を82.1重量部、ジョンクリル62−Jを2.9重量部、リン酸鉄リチウムを90重量部採取し、ジルコニアビーズφ1.25mmでサンドミルを用いて30分間分散した後、ジルコニアビーズを分離して活物質分散液を得た。続いて、活物質分散液にHS−100を5重量部添加し、ホモジナイザーを用いて10分間分散し、活物質および導電性炭素材料分散液とした。一方、#1120をディスパーを用いて水に溶かし、CMC3重量%水溶液を作製した。そして、CMC3重量%水溶液を33.3重量部、30−Jを5重量部採取し、ディスパー攪拌下、活物質および導電性炭素分散液に添加し、10分間分散して正極合材スラリーを得た。
(Example 18) Production of positive electrode mixture slurry In a container, 82.1 parts by weight of water, 2.9 parts by weight of Joncryl 62-J, and 90 parts by weight of lithium iron phosphate were collected, and zirconia beads φ1.25 mm The mixture was dispersed for 30 minutes using a sand mill, and then the zirconia beads were separated to obtain an active material dispersion. Subsequently, 5 parts by weight of HS-100 was added to the active material dispersion and dispersed for 10 minutes using a homogenizer to obtain an active material and conductive carbon material dispersion. On the other hand, # 1120 was dissolved in water using a disper to prepare a 3% by weight aqueous solution of CMC. Then, 33.3 parts by weight of CMC 3% by weight aqueous solution and 5 parts by weight of 30-J were sampled and added to the active material and the conductive carbon dispersion under stirring with a dispersion and dispersed for 10 minutes to obtain a positive electrode mixture slurry. It was.

(比較例1)正極合材スラリーの製造
リン酸鉄リチウムを90重量部とHS−100を5重量部、W#7200を5重量部、N−メチル−2−ピロリドンを122重量部採取し、プラネタリーにて90分間分散して正極合材スラリーを得た。
(Comparative Example 1) Production of positive electrode mixture slurry 90 parts by weight of lithium iron phosphate, 5 parts by weight of HS-100, 5 parts by weight of W # 7200, 122 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone were collected. The mixture was dispersed for 90 minutes by a planetary to obtain a positive electrode mixture slurry.

(比較例2)正極合材スラリーの製造
#1120をディスパーを用いて水に溶かし、CMC3重量%水溶液を作製した。容器に、水を97.5重量部、リン酸鉄リチウムを90重量部、HS−100、CMC3重量%水溶液を33.3重量部、30−Jを6.7重量部を採取し、プラネタリーにて90分間分散し、正極合材スラリーを得た。
Comparative Example 2 Production of Positive Electrode Mixture Slurry # 1120 was dissolved in water using a disper to prepare a 3% by weight CMC aqueous solution. In a container, 97.5 parts by weight of water, 90 parts by weight of lithium iron phosphate, 33.3 parts by weight of HS-100, CMC 3% by weight aqueous solution, and 6.7 parts by weight of 30-J were sampled, and planetary. Was dispersed for 90 minutes to obtain a positive electrode mixture slurry.

(比較例3)正極合材スラリーの製造
比較例1で使用したリン酸鉄リチウムの替わりに、コバルト酸リチウムを使用した以外は、比較例1と同様な製造方法により、正極合材スラリーを得た。
(Comparative Example 3) Production of Positive Electrode Mixture Slurry A positive electrode mixture slurry was obtained by the same production method as Comparative Example 1 except that lithium cobalt oxide was used instead of lithium iron phosphate used in Comparative Example 1. It was.

(比較例4)正極合材スラリーの製造
比較例1で使用したリン酸鉄リチウムの替わりに、マンガン酸リチウムを使用した以外は、比較例1と同様な製造方法により、正極合材スラリーを得た。
Comparative Example 4 Production of Positive Electrode Mixture Slurry A positive electrode mixture slurry was obtained by the same production method as Comparative Example 1 except that lithium manganate was used instead of lithium iron phosphate used in Comparative Example 1. It was.

(比較例5)負極合材スラリーの製造
比較例1で使用したリン酸鉄リチウムの替わりに、チタン酸リチウムを使用した以外は、比較例1と同様な製造方法により、正極合材スラリーを得た。
(Comparative Example 5) Production of Negative Electrode Mixture Slurry A positive electrode mixture slurry was obtained by the same production method as in Comparative Example 1, except that lithium titanate was used instead of lithium iron phosphate used in Comparative Example 1. It was.

(比較例6)正極合材スラリーの製造
HS−100を5重量部とW#7200を5重量部、N−メチル−2−ピロリドンを122重量部採取し、ホモジナイザーを用いて30分間分散した。続いて、得られた分散液にリン酸鉄リチウムを90重量部添加し、ディスパーにて30分間分散して正極合材スラリーを得た。
Comparative Example 6 Production of Positive Electrode Mixture Slurry 5 parts by weight of HS-100, 5 parts by weight of W # 7200, and 122 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone were sampled and dispersed for 30 minutes using a homogenizer. Subsequently, 90 parts by weight of lithium iron phosphate was added to the obtained dispersion and dispersed with a disper for 30 minutes to obtain a positive electrode mixture slurry.

(比較例7)正極合材スラリーの製造
HS−100を5重量部とW#7200を5重量部、N−メチル−2−ピロリドンを122重量部採取し、ホモジナイザーを用いて30分間分散した。続いて、得られた分散液にリン酸鉄リチウムを90重量部添加し、ホモジナイザーにて30分間分散して正極合材スラリーを得た。
Comparative Example 7 Production of Positive Electrode Mixture Slurry 5 parts by weight of HS-100, 5 parts by weight of W # 7200, and 122 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone were sampled and dispersed for 30 minutes using a homogenizer. Subsequently, 90 parts by weight of lithium iron phosphate was added to the obtained dispersion and dispersed for 30 minutes with a homogenizer to obtain a positive electrode mixture slurry.

(比較例8)正極合材スラリーの製造
実施例9と同様にして活物質分散液を得た。続いて、ディスパー攪拌下、活物質分散液にL#7208を60重量部添加し、10分間分散した。さらに、HS−100を5重量部添加した後に、ホモジナイザーを用いて5分間分散し、正極合材スラリーを得た。
Comparative Example 8 Production of Positive Electrode Mixture Slurry An active material dispersion was obtained in the same manner as in Example 9. Subsequently, 60 parts by weight of L # 7208 was added to the active material dispersion under stirring with a disper and dispersed for 10 minutes. Furthermore, after adding 5 parts by weight of HS-100, the mixture was dispersed for 5 minutes using a homogenizer to obtain a positive electrode mixture slurry.

(比較例9)正極合材スラリーの製造
容器に、リン酸鉄リチウムを90重量部、W#7208を56.3重量部添加し、ディスパー付プラネタリーミキサーを用いて30分間分散し、活物質分散液を得た。HS−100を5重量部、L#7208を6.3重量部、N−メチル−2−ピロリドンを65重量部採取し、ホモジナイザーで分散して導電性炭素材料と結着剤の分散溶液を得た。続いて、ディスパー攪拌下、活物質分散液に導電性炭素材料と結着剤の分散溶液を添加し、10分間分散して正極合材スラリーを得た。
(Comparative Example 9) Production of positive electrode mixture slurry 90 parts by weight of lithium iron phosphate and 56.3 parts by weight of W # 7208 are added to a container and dispersed for 30 minutes using a planetary mixer with a disperser. A dispersion was obtained. 5 parts by weight of HS-100, 6.3 parts by weight of L # 7208, and 65 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone are collected and dispersed with a homogenizer to obtain a dispersion solution of a conductive carbon material and a binder. It was. Subsequently, a dispersion solution of a conductive carbon material and a binder was added to the active material dispersion under stirring with a disper and dispersed for 10 minutes to obtain a positive electrode mixture slurry.

(比較例10)正極合材スラリーの製造
容器に、N−メチル−2−ピロリドンを38.6重量部、リン酸鉄リチウムを90重量部採取し、ディスパーで10分間分散し、活物質混合液を得た。続いて、容器に、N−メチル−2−ピロリドンを37.4重量部、HS−100を5重量部採取し、ディスパーにて10分間混合し、導電性炭素材料混合液を得た。さらに、ディスパー攪拌下、上記導電性炭素材料混合液に活物質混合液を添加し、続いてL#7208を62.5重量部添加して10分間混合した後、ホモジナイザーで10分間分散し、さらにプラネタリーで30分間分散し、正極合材スラリーを得た。
(Comparative Example 10) Production of positive electrode mixture slurry 38.6 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone and 90 parts by weight of lithium iron phosphate were collected in a container and dispersed with a disper for 10 minutes. Got. Subsequently, 37.4 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone and 5 parts by weight of HS-100 were collected in a container and mixed with a disper for 10 minutes to obtain a conductive carbon material mixture. Further, under active stirring of the disper, the active material mixture is added to the conductive carbon material mixture, and then 62.5 parts by weight of L # 7208 is added and mixed for 10 minutes, and then dispersed with a homogenizer for 10 minutes. The mixture was dispersed for 30 minutes with a planetary to obtain a positive electrode mixture slurry.

実施例および比較例で得られた合材スラリーの製造方法について表1に示す。   It shows in Table 1 about the manufacturing method of the compound-material slurry obtained by the Example and the comparative example.

Figure 2014194927
NMP:N−メチル−2−ピロリドン、AB:アセチレンブラック、KB:ケッチェンブラック、CNT:カーボンナノチューブ、PVDF:フッ化ビニリデン単独重合体
Figure 2014194927
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone, AB: Acetylene black, KB: Ketjen black, CNT: Carbon nanotube, PVDF: Vinylidene fluoride homopolymer

以下、上記で製造した各々の合材スラリー、電極および電池の試験方法と試験結果について説明する。   Hereinafter, test methods and test results for each of the mixed slurry, electrode, and battery manufactured above will be described.

<活物質分散液及び合材スラリーの粒度評価>
活物質分散液及び合材スラリー粒度は、グラインドゲージによる判定(JIS K5101)より求めた。実施例および比較例で作製した各分散液の粒度を表1に示す。
<Evaluation of particle size of active material dispersion and mixture slurry>
The particle size of the active material dispersion and the mixture slurry was determined by judgment using a grind gauge (JIS K5101). Table 1 shows the particle sizes of the dispersions prepared in Examples and Comparative Examples.

表1記載のように、実施例1〜18、および比較例8で作製した合材スラリーの粒度はいずれも小さく、良好な分散状態であることを示した。先に活物質と溶媒を分散することで、強固な活物質の二次凝集が解砕され、合材スラリーにした後でも、効果が維持されていると考えられる。さらに、メディア型分散機を用いた実施例1〜6、9〜18、比較例8では、特に効果が高く、均一に分散されていることがわかる。一方、比較例1〜6、9、10で作製した合材スラリーは粒度が大きく、二次凝集粒子が解れていない。比較例9では、活物質の先分散を行っているが、せん断力型による分散であるため、強固な二次凝集を有する活物質では凝集が解れにくいと考察される。   As shown in Table 1, the particle sizes of the composite slurry produced in Examples 1 to 18 and Comparative Example 8 were all small, indicating that they were in a good dispersion state. By dispersing the active material and the solvent first, strong secondary aggregation of the active material is crushed, and the effect is considered to be maintained even after the mixture slurry. Furthermore, in Examples 1-6, 9-18, and Comparative Example 8 using a media-type disperser, it can be seen that the effect is particularly high and the dispersion is uniformly performed. On the other hand, the mixed material slurry produced in Comparative Examples 1-6, 9, and 10 has a large particle size, and the secondary aggregated particles are not unraveled. In Comparative Example 9, the active material is pre-dispersed. However, since it is a shear force type dispersion, it is considered that the active material having strong secondary aggregation is difficult to be agglomerated.

<組成物の安定性>
上記実施例及び比較例で調製した各リチウム二次電池電極形成用組成物を25℃で保管し、固形物の凝集、沈降、及び溶媒との分離といった現象について観察した。判定は、目視によって行い、以下の基準に従い、評価した。通常、C以上の評価であれば、実用上問題のないレベルである。
<Stability of composition>
Each lithium secondary battery electrode forming composition prepared in the above Examples and Comparative Examples was stored at 25 ° C. and observed for phenomena such as solid aggregation, sedimentation, and separation from the solvent. Judgment was made visually and evaluated according to the following criteria. Usually, if the evaluation is C or higher, it is at a level where there is no practical problem.

((評価基準)
A:三週間以上、固形物の凝集、沈降、及び溶媒との分離といった現象が見られなかった。
B:二週間から三週間の間に、固形物の凝集、沈降、及び溶媒との分離といった現象が見られた。
C:一週間から二週間の間に、固形物の凝集、沈降、及び溶媒との分離といった現象が見られた。
D:一週間以内で固形物の凝集、沈降、及び溶媒との分離といった現象が見られた。
((Evaluation criteria)
A: Phenomenon such as solid aggregation, sedimentation and separation from the solvent was not observed for 3 weeks or more.
B: Phenomena such as agglomeration of solids, sedimentation, and separation from the solvent were observed within 2 to 3 weeks.
C: Phenomena such as solid agglomeration, sedimentation, and separation from the solvent were observed between one week and two weeks.
D: Phenomena such as solid agglomeration, sedimentation, and separation from the solvent were observed within one week.

実施例および比較例で得られた組成物の安定性について表2に示す。   Table 2 shows the stability of the compositions obtained in Examples and Comparative Examples.

Figure 2014194927
Figure 2014194927

表2記載のように、実施例で作製した合材スラリーは、比較例に比べ、良好な経時安定性を示した。活物質先分散により、合材スラリーの均一分散に加え、さらに分散安定性も向上していると考えられる。さらに、実施例9〜12、15〜18では、分散剤を使用しており、活物質と導電性炭素材料とが均一に分散された状態を長期間維持できると予想される。   As shown in Table 2, the composite slurry produced in the examples showed better temporal stability than the comparative examples. In addition to the uniform dispersion of the mixture slurry, the dispersion stability is considered to be further improved by the active material tip dispersion. Furthermore, in Examples 9-12 and 15-18, the dispersing agent is used, and it is expected that the state where the active material and the conductive carbon material are uniformly dispersed can be maintained for a long time.

<正極電極の製造>
実施例1〜11、13〜18、および比較例1〜4、6〜10で得た各正極合材スラリーを、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にダイコーターを用いて塗布し、120℃の乾燥炉で乾燥して塗工物を得た。塗工量は8.0mg/cm2とした。続いてロールプレス機にて圧延処理し、30mm×50mmに裁断して、それぞれ、正極電極を作製した。
<Manufacture of positive electrode>
Each positive electrode mixture slurry obtained in Examples 1 to 11, 13 to 18 and Comparative Examples 1 to 4 and 6 to 10 was applied onto a 20 μm thick aluminum foil serving as a current collector using a die coater. And dried in a drying furnace at 120 ° C. to obtain a coated product. The coating amount was 8.0 mg / cm 2 . Then, it rolled with the roll press machine and cut | judged to 30 mm x 50 mm, and produced the positive electrode, respectively.

<負極合材スラリーの製造>
負極活物質としてメソフェーズカーボンMFC(MCMB6−28、大阪ガスケミカル社製)を90重量部、W#7200を10重量部を採取し、N−メチル−2−ピロリドン100重量部に添加した後、ホモジナイザーにて30分攪拌して負極合材スラリーを得た。
<Manufacture of negative electrode mixture slurry>
90 parts by weight of mesophase carbon MFC (MCMB6-28, manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.) and 10 parts by weight of W # 7200 were collected as a negative electrode active material and added to 100 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone, and then a homogenizer. The mixture was stirred for 30 minutes to obtain a negative electrode mixture slurry.

<負極電極の製造>
実施例12、比較例5および上記メソフェーズを使用した負極合材スラリーを、集電体となる厚さ20μmの銅箔上にダイコーターを用いて塗布し、120℃の乾燥炉で乾燥して塗工物を得た。塗工量は5.0mg/cm2とした。続いてロールプレス機にて圧延処理し、35mm×55mmに裁断して負極電極を作製した。
<Manufacture of negative electrode>
The negative electrode mixture slurry using Example 12, Comparative Example 5 and the above mesophase was applied onto a 20 μm thick copper foil serving as a current collector using a die coater, and dried in a 120 ° C. drying oven. I got a work. The coating amount was 5.0 mg / cm 2 . Then, it rolled with the roll press machine and cut | judged to 35 mm x 55 mm, and produced the negative electrode.

<密着性試験>
上記実施例及び比較例で作製した、合材層の膜厚が90μmの電極に、ナイフを用いて電極表面から集電体に達する深さまでの切込みを2mm間隔で縦横それぞれ6本の碁盤目の切込みを入れた。この切り込みに粘着テープを貼り付けて直ちに引き剥がし、活物質の脱落の程度を目視判定で判定した。評価基準は以下のとおりである。通常、C以上の評価であれば、実用上問題のないレベルである。
<Adhesion test>
In the electrodes having a composite material layer thickness of 90 μm prepared in the above examples and comparative examples, the incisions from the electrode surface to the depth reaching the current collector are made by using a knife with 6 mm grids in each of the vertical and horizontal directions at intervals of 2 mm. A cut was made. An adhesive tape was applied to the cut and immediately peeled off, and the degree of the active material falling off was determined by visual judgment. The evaluation criteria are as follows. Usually, if the evaluation is C or higher, it is at a level where there is no practical problem.

(評価基準)
A:剥離なし
B:極一部剥離
C:部分的に剥離
D:半分以上剥離
(Evaluation criteria)
A: No peeling B: Partial peeling C: Partial peeling D: Half or more peeling

<電極の柔軟性>
上記実施例及び比較例で作製した各電極サンプルを短冊状にして集電体側を直径3mmの金属棒に接するように巻きつけた。巻きつけ時に起こる電極表面のひび割れの状態について、目視観察によって判定した。ひび割れが起こらないものほど、柔軟性が良いことを意味する。評価基準は以下のとおりである。通常、C以上の評価であれば、実用上問題のないレベルである。
<Electrode flexibility>
Each electrode sample produced in the above Examples and Comparative Examples was formed into a strip shape and wound so that the current collector side was in contact with a metal rod having a diameter of 3 mm. The state of cracks on the electrode surface that occurred during winding was determined by visual observation. It means that the one that does not crack is more flexible. The evaluation criteria are as follows. Usually, if the evaluation is C or higher, it is at a level where there is no practical problem.

(評価基準)
A:ひび割れなし。
B:極一部ひび割れが見られる。
C:部分的にひび割れが見られる。
D:全体的にひび割れが見られる。
(Evaluation criteria)
A: No cracks.
B: Some cracks are observed.
C: Some cracks are seen.
D: Cracks are observed as a whole.

実施例および比較例で作製した電極の密着性および柔軟性試験を表3に示す。   Table 3 shows the adhesion and flexibility tests of the electrodes prepared in Examples and Comparative Examples.

Figure 2014194927
Figure 2014194927

表3記載のように、実施例で作製した電極は、比較例で作製した電極に比べ良好な密着性と柔軟性を示した。活物質を充分に分散した後に、結着剤を添加しているため、凝集した活物質の細孔内に結着成分が偏らず、均一な塗膜分布によるものと考察される。   As shown in Table 3, the electrode produced in the example showed better adhesion and flexibility than the electrode produced in the comparative example. Since the binder is added after the active material is sufficiently dispersed, the binding components are not biased in the pores of the agglomerated active material, which is considered to be due to a uniform coating distribution.

<電池の製造>
正極電極と負極電極に、それぞれニッケルリード線を装着した。続いて、表4に示す組み合わせで、各正極電極と負極電極とをポリプロピレンの多孔質セパレーター(厚さ20μm、空孔率50%)を介して積層し、袋状のアルミラミネート容器(60mm×80mm、水蒸気透過度0.9g/m2/日)に挿入した。乾燥したAr雰囲気下、この容器内にLiPF6を1mol/Lの割合で含むエチレンカーボネート溶液である非水電解液を注入した後、容器を密閉して、それぞれ、電池を製造した。
<Manufacture of batteries>
Nickel lead wires were attached to the positive electrode and the negative electrode, respectively. Subsequently, in the combinations shown in Table 4, each positive electrode and negative electrode were laminated via a polypropylene porous separator (thickness 20 μm, porosity 50%) to form a bag-like aluminum laminate container (60 mm × 80 mm). The water vapor permeability was 0.9 g / m 2 / day). In a dry Ar atmosphere, a nonaqueous electrolyte solution, which is an ethylene carbonate solution containing LiPF 6 at a rate of 1 mol / L, was injected into the container, and then the container was sealed to manufacture batteries.

<電池評価>
実施例1〜11、13〜18、および比較例1〜4、6〜10の電池に対して、25℃において上限電圧4.3V、充電電流0.2Cで、定電流定電圧充電を行った後、25℃にておいて放電電流0.2C、下限電圧2.0Vで定電流放電を行った際の放電容量を0.2C容量として求めた。続いて、25℃において上限電圧4.3V、充電電流0.2Cで、定電流定電圧充電を行った後、25℃にておいて放電電流5C、下限電圧2.0Vで定電流放電を行った際の放電容量を5C容量として求めた。0.2C容量に対する、5C容量の比を、放電容量維持率とした。電池の評価結果について表4に示す。
<Battery evaluation>
The batteries of Examples 1 to 11, 13 to 18 and Comparative Examples 1 to 4 and 6 to 10 were subjected to constant current and constant voltage charging at 25 ° C. with an upper limit voltage of 4.3 V and a charging current of 0.2 C. Then, the discharge capacity when performing constant current discharge at 25 ° C. with a discharge current of 0.2 C and a lower limit voltage of 2.0 V was determined as a 0.2 C capacity. Subsequently, constant current and constant voltage charging was performed at 25 ° C. with an upper limit voltage of 4.3 V and a charging current of 0.2 C, and then a constant current discharge was performed at 25 ° C. with a discharge current of 5 C and a lower limit voltage of 2.0 V. The discharge capacity was determined as 5 C capacity. The ratio of the 5C capacity to the 0.2C capacity was defined as the discharge capacity maintenance rate. The evaluation results of the battery are shown in Table 4.

実施例12および比較例5の電池に対して、25℃において上限電圧2.7V、充電レート0.2Cで、定電流定電圧充電を行った後、25℃にておいて放電レート0.2C、下限電圧1.8Vで定電流放電を行った際の放電容量を0.2C容量として求めた。続いて、25℃において上限電圧2.7V、充電レート0.2Cで、定電流定電圧充電を行った後、25℃にておいて放電レート5C、下限電圧1.8Vで定電流放電を行った際の放電容量を5C容量として求めた。0.2C容量に対する、5C容量の比を、放電容量維持率とした。電池の評価結果について表4に示す。   The batteries of Example 12 and Comparative Example 5 were charged at a constant current and a constant voltage at an upper limit voltage of 2.7 V and a charge rate of 0.2 C at 25 ° C., and then discharged at a discharge rate of 0.2 C at 25 ° C. The discharge capacity when performing constant current discharge at the lower limit voltage of 1.8 V was determined as 0.2 C capacity. Subsequently, constant current and constant voltage charging was performed at 25 ° C. at an upper limit voltage of 2.7 V and a charging rate of 0.2 C. The discharge capacity was determined as 5 C capacity. The ratio of 5C capacity to 0.2C capacity was defined as the discharge capacity retention rate. The evaluation results of the battery are shown in Table 4.

Figure 2014194927
Figure 2014194927

表4記載のように、実施例で作製した電池は、比較例に比べ良好な放電維持率を示した。表1で示されるように、比較例1〜5、9、10では正極合材スラリーの粒度が大きい。活物質の二次凝集が解れず、電解液に接触する面積が少なくなるため、イオン抵抗が増大したことが要因として考察される。また、比較例7では、ホモジナイザーで長時間分散しており、合材スラリーにかかる機械的ストレスが大きい。よって、活物質は解れてはいるが、導電性炭素材料のストラクチャも同時に切断され、電子抵抗が高くなったと考察される。さらに、比較例8、9では、結着剤を活物質の分散時、または活物質分散直後に添加し、その後、導電性炭素材料を添加している。よって、活物質へ吸着する結着成分が多くなり、活物質のイオン抵抗が上昇したと推察される。   As shown in Table 4, the batteries produced in the examples exhibited better discharge maintenance ratios than the comparative examples. As shown in Table 1, in Comparative Examples 1 to 5, 9, and 10, the particle size of the positive electrode mixture slurry is large. The secondary aggregation of the active material is not solved and the area in contact with the electrolytic solution is reduced, so that the ionic resistance is considered as a factor. Moreover, in the comparative example 7, it is disperse | distributing for a long time with a homogenizer, and the mechanical stress concerning a compound material slurry is large. Therefore, although the active material is unraveled, it is considered that the structure of the conductive carbon material was also cut at the same time, and the electronic resistance was increased. Further, in Comparative Examples 8 and 9, the binder is added during the dispersion of the active material or immediately after the dispersion of the active material, and then the conductive carbon material is added. Therefore, it is surmised that the binding component adsorbed to the active material increases and the ionic resistance of the active material increases.

Claims (12)

活物質を溶媒に分散する第一の工程と、導電性炭素材料を添加し、混合し、混練または分散する第二の工程とを含む二次電池電極用合材スラリーの製造方法であって、結着剤を、前記第二の工程にて導電性炭素材料と同時に添加する、または、第二の工程に次いで、添加し、混合溶解し、混練もしくは分散する第三の工程を含むことを特徴とする二次電池電極用合材スラリーの製造方法。 A method for producing a slurry for a secondary battery electrode comprising a first step of dispersing an active material in a solvent, and a second step of adding, mixing, kneading or dispersing the conductive carbon material, A binder is added at the same time as the conductive carbon material in the second step, or, after the second step, includes a third step of adding, mixing, dissolving, kneading or dispersing. A method for producing a slurry for a secondary battery electrode. 導電性炭素材料を予め溶媒中に分散させた導電性炭素材料分散液を使用することを特徴とする請求項1記載の二次電池電極用合材スラリーの製造方法。 2. The method for producing a slurry for a secondary battery electrode according to claim 1, wherein a conductive carbon material dispersion in which a conductive carbon material is previously dispersed in a solvent is used. 結着剤を予め溶媒中に溶解または分散させた結着剤溶液または分散液を使用することを特徴とする請求項1または2記載の二次電池電極用合材スラリーの製造方法。 The method for producing a slurry for a secondary battery electrode according to claim 1 or 2, wherein a binder solution or dispersion in which the binder is previously dissolved or dispersed in a solvent is used. 導電性炭素材料及び結着剤を予め混合した混合粉を使用することを特徴とする請求項1記載の二次電池電極用合材スラリーの製造方法。 The method for producing a slurry for a secondary battery electrode according to claim 1, wherein a mixed powder in which a conductive carbon material and a binder are mixed in advance is used. 第一の工程において、活物質の分散粒径が10μm以下であることを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の二次電池電極用合材スラリーの製造方法。 5. The method for producing a slurry for a secondary battery electrode according to claim 1, wherein in the first step, the dispersed particle diameter of the active material is 10 μm or less. 第一の工程において、さらにメディア型分散機を使用して分散することを特徴とする請求項1〜5いずれか記載の二次電池電極用合材スラリーの製造方法。 The method for producing a slurry for a secondary battery electrode according to any one of claims 1 to 5, wherein in the first step, the dispersion is further performed using a media-type disperser. 第一の工程において、さらに分散剤と共に分散する、請求項1〜6いずれか記載の二次電池電極用合材スラリーの製造方法。 The method for producing a slurry for a secondary battery electrode according to any one of claims 1 to 6, wherein the slurry is further dispersed together with a dispersant in the first step. 活物質が正極活物質であって、BET比表面積2〜40m2/g、一次粒子径30〜500nmであり、導電性炭素で被覆された、下記一般式(1)で示されるオリビン型リチウムリン酸金属粒子であることを特徴とする請求項1〜7いずれか記載の二次電池電極用合材スラリーの製造方法。
一般式(1): LiFe1-xxPO4 (0≦x≦1)
(式中、MはMn、Co、Ni及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を示す。)
The active material is a positive electrode active material, has a BET specific surface area of 2 to 40 m 2 / g, a primary particle size of 30 to 500 nm, and is coated with conductive carbon. The olivine type lithium phosphorus represented by the following general formula (1) It is acid metal particle, The manufacturing method of the mixture slurry for secondary battery electrodes in any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned.
General formula (1): LiFe 1-x M x PO 4 (0 ≦ x ≦ 1)
(In the formula, M represents at least one metal element selected from the group consisting of Mn, Co, Ni and V.)
活物質が負極活物質であって、BET比表面積2〜40m2/g、一次粒子径30nm〜1μmであるスピネル型チタン酸リチウム粒子であることを特徴とする請求項1〜7いずれか記載の二次電池電極用合材スラリーの製造方法。 8. The spinel-type lithium titanate particles having a BET specific surface area of 2 to 40 m 2 / g and a primary particle diameter of 30 nm to 1 μm, wherein the active material is a negative electrode active material. The manufacturing method of the composite material slurry for secondary battery electrodes. 請求項1〜9いずれか記載の製造方法によって製造された二次電池電極用合材スラリー。 The mixture slurry for secondary battery electrodes manufactured by the manufacturing method in any one of Claims 1-9. 請求項10記載の合材スラリーを基材に塗布してなる二次電池用電極。 The electrode for secondary batteries formed by apply | coating the mixture slurry of Claim 10 to a base material. 請求項11記載の電極を具備してなる二次電池。 A secondary battery comprising the electrode according to claim 11.
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