JP2015018776A - Binder for aqueous electrode composition for battery - Google Patents

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理香 松本
Rika Matsumoto
理香 松本
表 和志
Kazushi Omote
和志 表
三佐和 裕二
Yuji Sansawa
裕二 三佐和
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a binder for electrode composition for battery having a dispersion/viscosity adjustment function and available as a one liquid binder, in which sufficient adhesion of electrode can be expressed with a small amount of binder.SOLUTION: In a binder for electrode composition forming the electrode of a battery, a water-soluble polymer contains for total 100 mass% of structural unit of the water-soluble polymer (a) 50-80 mass% of structural unit derived from ethylenic unsaturated carboxylic acid salt monomer, and (b) 20-50 mass% of structural unit derived from ethylenic unsaturated carboxylic acid ester monomer. The water-soluble polymer has a viscosity of 100-20,000 mPa s at 25°C, pH7, and 2 mass% of non-volatile component.

Description

本発明は、電池用水系電極組成物用バインダー、導電性付与剤、電池用水系電極組成物、電池用電極及び電池に関する。より詳しくは、リチウムイオン電池用途のものに関する。   The present invention relates to a binder for a battery aqueous electrode composition, a conductivity imparting agent, a battery aqueous electrode composition, a battery electrode, and a battery. More specifically, it relates to a lithium ion battery application.

電池は、物質の持つ化学的エネルギーを化学反応によって変換し電力を発生させる装置である。中でも二次電池は、放電時とは逆方向に電流を流すことで電気エネルギーを化学エネルギーに変換して充電することができる電池で、繰り返し充放電を行うことができる。近年の環境問題への関心の高まりを背景に、携帯電話やPDA(携帯情報端末)等のモバイル用途、自動車等の車載用途においても二次電池の使用が進んでいる。このような二次電池への需要の高まりを受けて、研究も活発に行われている。特に、二次電池の中でも軽量、小型かつ高エネルギー密度のリチウムイオン電池は、各産業界から注目されており、開発が盛んに行われている。また、車載用途においては、振動等に耐える必要があることから、基材密着性のよい電極を有する電池の開発が求められている。   A battery is a device that generates electric power by converting chemical energy of a substance by a chemical reaction. Among them, the secondary battery is a battery that can be charged by converting electric energy into chemical energy by flowing a current in a direction opposite to that during discharging, and can be repeatedly charged and discharged. With the increasing interest in environmental problems in recent years, the use of secondary batteries has been advanced in mobile applications such as mobile phones and PDAs (personal digital assistants) and in-vehicle applications such as automobiles. In response to the increasing demand for such secondary batteries, research is being actively conducted. In particular, light-weight, small, and high-energy density lithium ion batteries among secondary batteries are attracting attention from various industries, and are actively developed. Moreover, since it is necessary to endure vibration etc. in a vehicle-mounted application, development of the battery which has an electrode with good base-material adhesiveness is calculated | required.

リチウムイオン電池は、主に正極、電解質、負極、及び、セパレータから構成される。この中で電極は、電極組成物を集電体の上に塗布したものが通常用いられている。   A lithium ion battery is mainly composed of a positive electrode, an electrolyte, a negative electrode, and a separator. Of these, an electrode in which an electrode composition is coated on a current collector is usually used.

電極組成物のうち、正極の形成に用いられる正極組成物は、主に正極活物質、導電助剤、バインダー及び溶媒からなっている。そのバインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)が一般に用いられている。しかしながら、近年は環境問題への関心の高まりを背景に、電極組成物にも有機溶媒を使用しない水系のものが求められてきている。
このような状況の下、正極組成物や正極組成物に用いることができるバインダーについて、様々な研究、開発がなされている。
Among the electrode compositions, the positive electrode composition used for forming the positive electrode mainly comprises a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, and a solvent. Polyvinylidene fluoride (PVdF) is generally used as the binder, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is generally used as the solvent. However, in recent years, an aqueous system that does not use an organic solvent has been demanded for the electrode composition against the background of increasing interest in environmental problems.
Under such circumstances, various researches and developments have been made on positive electrode compositions and binders that can be used for positive electrode compositions.

一方、電極組成物のうち、負極の形成に用いられる負極組成物は、主に負極活物質、バインダー及び溶媒からなっている。そのバインダーとしては、溶媒系ではポリフッ化ビニリデン(PVdF)(溶媒はN−メチル−2−ピロリドン(NMP))、水系ではカルボキシメチルセルロース(CMC)に代表される分散性と粘度調整機能を担う水溶性高分子と、スチレンブタジエンゴム(SBR)に代表される電極の柔軟性や活物質粒子同士を結着させる結着剤としてエマルション(ポリマー粒子の水分散体)を併用して用いることが一般的である。負極組成物についても、上述のような背景から、溶媒系から水系へと検討されるようになっている。二次電池用バインダーとして、比較的重合度の大きいポリフッ化ビニリデンを用いることで、従来よりも少量で粉末の電極材料を保持できることが開示されている。(特許文献1参照)。また、二次電池負極用組成物として、(メタ)アクリル酸ポリオキシアルキレンエーテル化合物及びエチレン性不飽和カルボン酸を共重合して得られる共重合体からなるリチウムイオン二次電池負極用増粘剤が開示されている。(特許文献2参照)   On the other hand, among the electrode compositions, the negative electrode composition used for forming the negative electrode mainly comprises a negative electrode active material, a binder, and a solvent. As the binder, polyvinylidene fluoride (PVdF) (solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)) in a solvent system, and water-solubility that has a dispersibility and viscosity adjustment function represented by carboxymethylcellulose (CMC) in an aqueous system. It is common to use an emulsion (an aqueous dispersion of polymer particles) in combination as a binder that binds the flexibility of the polymer and the active material particles represented by styrene butadiene rubber (SBR) with a polymer. is there. The negative electrode composition has also been studied from a solvent system to an aqueous system from the background described above. It is disclosed that by using polyvinylidene fluoride having a relatively high degree of polymerization as a secondary battery binder, a powdered electrode material can be held in a smaller amount than in the past. (See Patent Document 1). Moreover, the thickener for lithium ion secondary batteries negative electrode which consists of a copolymer obtained by copolymerizing a (meth) acrylic-acid polyoxyalkylene ether compound and ethylenically unsaturated carboxylic acid as a composition for secondary battery negative electrodes Is disclosed. (See Patent Document 2)

特許第3703582号Japanese Patent No. 3703582 特開2002−203561JP 2002-203561 A

一液型のバインダーとしては、高分子量化されたポリフッ化ビニリデンを用いた溶剤系のポリマー例が挙げられるが、フッ化ビニリデン自体の集電体への密着性が低いため、基材への密着性の面では不十分な面があり、問題となっている。   Examples of one-pack binders include solvent-based polymers using high molecular weight polyvinylidene fluoride, but the adhesion of the vinylidene fluoride itself to the current collector is low, so that it adheres to the substrate. There is an inadequate aspect in terms of sex, which is a problem.

一方、水系では分散性と粘度調整機能を担う水溶性高分子と、電極の柔軟性や活物質粒子同士を結着させる結着剤としてエマルション(ポリマー粒子の水分散体)を併用して用いることが一般的であり、工程的に煩雑となる問題が残っている。
本発明は、上記状況を鑑みてなされたものであり、優れた電極の剥離強度を発現する電池用電極を形成する組成物に用いる水系バインダーとして好適に用いることができる、電池用水系電極組成物バインダーを提供することを目的とする。
On the other hand, in water systems, use a water-soluble polymer that is responsible for dispersibility and viscosity adjustment, and an emulsion (water dispersion of polymer particles) as a binder to bind electrode flexibility and active material particles. However, the problem which becomes complicated in a process remains.
The present invention has been made in view of the above situation, and can be suitably used as an aqueous binder composition for an aqueous binder used in a composition for forming an electrode for a battery that exhibits excellent electrode peel strength. The object is to provide a binder.

本発明者らは、電極の分散性と結着性と可とう性の両方が要求される電極組成物用バインダー、特には一液系でも使用可能な電極組成物用バインダーについて種々検討を行った。そして、電極用組成物バインダーが水溶性高分子を含み、水溶性高分子の有する構造単位の全量100質量%に対して、(a)エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体由来の構造単位を50〜80質量%、(b)エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位20〜50質量%であって、25℃、pH7、不揮発分2質量%水溶液の粘度が100mPa・s以上であることを特徴とする水溶性高分子を含む電極バインダーを用いると、分散・粘度調整機能を有すると共に、結着性が良好で電極組成物を高固形分化できることを見出した。   The present inventors have made various studies on binders for electrode compositions that require both dispersibility, binding properties, and flexibility of electrodes, and in particular, binders for electrode compositions that can be used in a one-part system. . The electrode composition binder contains a water-soluble polymer, and (a) a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylate monomer is added to 100% by mass of the total amount of structural units of the water-soluble polymer. 50 to 80% by mass, (b) 20 to 50% by mass of a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer, and the viscosity of the aqueous solution at 25 ° C., pH 7 and nonvolatile content of 2% by mass is 100 mPa · s or more. It has been found that the use of an electrode binder containing a water-soluble polymer characterized by the fact that the electrode composition has a dispersion / viscosity adjusting function, has good binding properties, and can be highly solidified.

本発明の水溶性高分子は、上記の構成をとることにより、電極組成物とした際の粘度調整がし易くなり、スラリーの安定性を増すことが可能となる。さらに、本発明の水溶性高分子は、(c)多官能性不飽和単量体由来の構造単位を含むことが好ましい。ポリマーの架橋を行うことでスラリー化した際に結着性が向上しチクソ性を付与することができる。また、このような水溶性高分子をシード粒子を用いた乳化重合で作製することで、分子量の比較的高い高分子を容易に作製することができ、塩を用いて水溶化することで、安価、簡便に製造できることを見出し、本発明に到達したものである。   When the water-soluble polymer of the present invention has the above-described configuration, the viscosity of the electrode composition can be easily adjusted, and the stability of the slurry can be increased. Furthermore, the water-soluble polymer of the present invention preferably contains (c) a structural unit derived from a polyfunctional unsaturated monomer. When the slurry is formed by crosslinking the polymer, the binding property is improved and the thixotropy can be imparted. In addition, by producing such a water-soluble polymer by emulsion polymerization using seed particles, it is possible to easily produce a polymer having a relatively high molecular weight, and by making it water-soluble using a salt, it is inexpensive. The inventors have found that they can be easily produced, and have reached the present invention.

すなわち、本発明は、水溶性高分子を含有する二次電池用水系電極バインダーであって、上記水溶性高分子は、水溶性高分子の有する構造単位の全量100質量%に対して、(a)エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体由来の構造単位を50〜80質量%、(b)エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位20〜50質量%を含む水溶性高分子であって、25℃、pH7、不揮発分2質量%水溶液の粘度が100mPa・s〜20,000mPa・sである二次電池用水系電極バインダーである。   That is, the present invention is an aqueous electrode binder for a secondary battery containing a water-soluble polymer, wherein the water-soluble polymer is (a) based on 100% by mass of the total amount of structural units of the water-soluble polymer. 50) 80-80% by mass of structural units derived from ethylenically unsaturated carboxylate monomer, and (b) a water-soluble polymer containing 20-50% by mass of structural units derived from ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer. In addition, the secondary electrode is a water-based electrode binder for a secondary battery in which the viscosity of an aqueous solution having a nonvolatile content of 2% by mass at 25 ° C. is 100 mPa · s to 20,000 mPa · s.

本発明の電池用電極組成物用バインダーは、上述の構成よりなる水溶性高分子を含有することを特徴としており、電極水性組成物とした際に分散機能を有することにより均一な電極形成を可能にする。更に、このような電池用電極組成物用バインダーを用いた電池用電極組成物により得られる電極は、集電体との密着性に優れているものである。また、分散性が良く高固形分化が可能な為、乾燥時の溶媒を取り除く負荷が低減できる。そして、分散性と粘度調整機能を有することにより、二液系のバインダーとしてだけではなく、一液系のバインダーとしても使用することができ、二液系と比較して工程短縮が可能となる。結果、電池用の電極を形成する組成物として好適に用いることができる。
以下、本発明を詳述する。
The binder for a battery electrode composition of the present invention is characterized by containing a water-soluble polymer having the above-described structure, and when it is made into an aqueous electrode composition, it has a dispersing function and can form a uniform electrode. To. Furthermore, the electrode obtained by the battery electrode composition using such a binder for battery electrode composition has excellent adhesion to the current collector. Moreover, since the dispersibility is good and high solid differentiation is possible, the load for removing the solvent during drying can be reduced. And by having a dispersibility and a viscosity adjustment function, it can be used not only as a two-component binder but also as a one-component binder, and the process can be shortened as compared with a two-component binder. As a result, it can be suitably used as a composition for forming an electrode for a battery.
The present invention is described in detail below.

なお、以下において記載される本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせた形態もまた、本発明の好ましい形態である。
本発明の二次電池用水系電極バインダー(以下、「電極バインダー」とも称する)は、水溶性高分子を含み、上記水溶性高分子は、水溶性高分子の有する構造単位の全量100質量%に対して、(a)エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体由来の構造単位を50〜80質量%、(b)エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位20〜50質量%を含む水溶性高分子であって、25℃、pH7、不揮発分2質量%水溶液の粘度が100mPa・s〜20,000mPa・sであるものを含有するものである。本発明の二次電池用水系バインダーは、このような重合体を含む限り、その他の成分や、その他の重合体を含んでいてもよい。ただし、本発明の二次電池用水系電極バインダーは、二次電池用水系電極バインダー全量100質量%に対して、本発明の水溶性高分子を10〜100質量%含むことが好ましい。より好ましくは、30質量%以上である。ここで、バインダーの質量は、バインダー中の固形分の質量を言う。
また、本発明の電池用電極組成物用バインダーは、本発明の水溶性高分子を1種含むものであってもよいし、2種以上含むものであってもよい。
In addition, the form which combined two or more each preferable form of this invention described below is also a preferable form of this invention.
The water-based electrode binder for secondary batteries of the present invention (hereinafter also referred to as “electrode binder”) includes a water-soluble polymer, and the water-soluble polymer has a total amount of 100% by mass of the structural unit of the water-soluble polymer. On the other hand, (a) 50-80 mass% of structural units derived from ethylenically unsaturated carboxylate monomer, and (b) 20-50 mass% of structural units derived from ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer. A water-soluble polymer containing 25 ° C., pH 7, and a 2% by weight non-volatile solution having a viscosity of 100 mPa · s to 20,000 mPa · s. The water-based binder for secondary batteries of the present invention may contain other components and other polymers as long as such a polymer is contained. However, the aqueous electrode binder for secondary batteries of the present invention preferably contains 10 to 100% by mass of the water-soluble polymer of the present invention with respect to 100% by mass of the total amount of secondary electrode aqueous electrode binder. More preferably, it is 30 mass% or more. Here, the mass of the binder refers to the mass of the solid content in the binder.
Moreover, the binder for battery electrode compositions of this invention may contain 1 type of the water-soluble polymer of this invention, and may contain 2 or more types.

本発明の水溶性高分子が必須に含む(a)エチレン性不飽和カルボン酸塩系単量体由来の構造単位とは、エチレン性不飽和カルボン酸塩系単量体の炭素−炭素二重結合が単結合になった構造である。   The structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylate monomer (a) which is essential for the water-soluble polymer of the present invention is a carbon-carbon double bond of the ethylenically unsaturated carboxylate monomer. Is a structure with a single bond.

エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸等の炭素数3〜10のエチレン性不飽和モノカルボン酸塩単量体;イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸等の炭素数4〜10のエチレン性不飽和ジカルボン酸塩単量体等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸等の炭素数3〜6の不飽和モノカルボン酸の塩が好ましい。
エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体を50質量%以上含有することで、上記水溶性高分子を電極バインダ−として電極を作成した際に電解液に対して膨潤するのを抑制することができ、耐電解液性を充分なものとすることができる。耐電解液試験における体積膨潤率は、好ましくは200%以下であり、より好ましくは150%以下である。なお、体積膨潤率は、通常は100%以上である。
Examples of the ethylenically unsaturated carboxylate monomer include, for example, (meth) acrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid and the like, an ethylenically unsaturated monocarboxylate monomer having 3 to 10 carbon atoms; itaconic acid, malee Examples thereof include ethylenically unsaturated dicarboxylate monomers having 4 to 10 carbon atoms such as acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid and glutaconic acid. Among these, salts of unsaturated monocarboxylic acids having 3 to 6 carbon atoms such as acrylic acid and methacrylic acid are preferable.
By containing 50% by mass or more of the ethylenically unsaturated carboxylate monomer, it is possible to suppress swelling with respect to the electrolytic solution when an electrode is prepared using the water-soluble polymer as an electrode binder. The electrolyte solution resistance can be made sufficient. The volume swelling rate in the electrolytic solution test is preferably 200% or less, more preferably 150% or less. In addition, the volume swelling rate is usually 100% or more.

上記エチレン性不飽和カルボン酸の塩を形成する塩として、以下の例が挙げられる。
上記アルカリ金属塩を形成するアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
上記アンモニウム塩を形成する化合物としては、アンモニア等が挙げられる。
また有機アミン塩を形成する化合物としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、シクロヘキシルアミン、ヒドロキシルアミン等が挙げられる。
上記塩類のうち、好ましくはアルカリ金属塩であり、より好ましくはリチウムである。これらエチレン性不飽和カルボン酸塩単量体としては、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
Examples of the salt that forms the salt of the ethylenically unsaturated carboxylic acid include the following examples.
Examples of the alkali metal that forms the alkali metal salt include lithium, sodium, and potassium.
Ammonia etc. are mentioned as a compound which forms the said ammonium salt.
Examples of compounds that form organic amine salts include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, cyclohexylamine, and hydroxylamine.
Of the above salts, an alkali metal salt is preferable, and lithium is more preferable. As these ethylenically unsaturated carboxylate monomers, one type may be used, or two or more types may be used.

上記エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体のうち、後述する重合方法により水溶性高分子を合成することができる限り、その一部がカルボン酸(−COOH)の形態であっても良い。エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体の有するカルボン酸塩の一部がカルボン酸となっている場合には、エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体の有するカルボン酸塩のうち、カルボン酸の形態となっているものが50モル%以下であることが好ましい。より好ましくは、40モル%以下であり、更に好ましくは、30モル%以下である。カルボン酸の形態となっているものが50モル%以上の場合は、水との相溶性が不十分で均一水溶液にならない恐れがある。   A part of the ethylenically unsaturated carboxylate monomer may be in the form of carboxylic acid (—COOH) as long as a water-soluble polymer can be synthesized by a polymerization method described later. When a part of the carboxylate salt of the ethylenically unsaturated carboxylate monomer is a carboxylic acid, among the carboxylate salts of the ethylenically unsaturated carboxylate monomer, It is preferable that what is a form is 50 mol% or less. More preferably, it is 40 mol% or less, More preferably, it is 30 mol% or less. When the amount of the carboxylic acid is 50 mol% or more, the compatibility with water is insufficient and there is a possibility that a uniform aqueous solution is not obtained.

本発明の水溶性高分子が必須として含む(b)エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位(以後、「構造単位(b)」という)とはエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体の炭素−炭素二重結合が単結合になった構造を表わしている。
エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としてはアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、クロトン酸エステル等が挙げられる。好ましくは、例えば一般式(1);
CH2=CR−C(=O)−OR’ (1)
(式中のRは、水素原子又はメチル基を表す。R’は炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数1〜10のヒドロキシルアルキル基を表す)で表わされる化合物である。
上記一般式(I)におけるR’としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基等の炭素数1〜10のアルキル基;シクロペンチル基やシクロヘキシル基等の炭素数3〜10のシクロアルキル基;ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブチル基等の炭素数1〜10のヒドロキシアルキル基などが挙げられる。
これらの中でも後述する乳化重合時の安定性の面からは、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基が好ましい。炭素数1〜10のアルキル基であると、得られる水溶性高分子のガラス転移温度(Tg)が低くなる為好ましい。また、Rは水素であることが好ましい。つまりは、上記エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体はアクリル酸エステルであることが好ましい。
The structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer (hereinafter referred to as “structural unit (b)”) included as essential in the water-soluble polymer of the present invention is an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester. This represents a structure in which the carbon-carbon double bond of the monomer is a single bond.
Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer include acrylic acid esters, methacrylic acid esters, and crotonic acid esters. Preferably, for example, the general formula (1);
CH2 = CR-C (= O) -OR '(1)
(Wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group. R ′ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, and a hydroxylalkyl group having 1 to 10 carbon atoms). It is a compound represented.
Examples of R ′ in the general formula (I) include alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an octyl group, and a 2-ethylhexyl group; a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. A cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, and a hydroxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, and a hydroxybutyl group.
Among these, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms are preferable from the viewpoint of stability during emulsion polymerization described later. The alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable because the glass transition temperature (Tg) of the obtained water-soluble polymer is lowered. R is preferably hydrogen. That is, the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer is preferably an acrylic acid ester.

本発明の水溶性高分子における構造単位(a)の含有割合は、50〜80質量%である。50質量%以上とすることで水への溶解性を発現することが可能となり、極性基が増えることで活物質や導電助剤などのフィラー成分や集電体との結着性を増すことができる。構造単位(a)の含有割合が80質量%以上である場合は電極組成物における分散性が不足する恐れがある。また、50質量%以下の場合は、集電体との密着性が不十分となる恐れがある。80質量%以下とその他の成分を含むことで、分散性を向上させることができる。本発明の水溶性高分子における構造単位(a)の含有割合として、より好ましくは55〜70質量%である。   The content ratio of the structural unit (a) in the water-soluble polymer of the present invention is 50 to 80% by mass. It becomes possible to express solubility in water by setting it to 50% by mass or more, and increasing the polar group can increase the binding property with a filler component such as an active material or a conductive aid or a current collector. it can. When the content ratio of the structural unit (a) is 80% by mass or more, the dispersibility in the electrode composition may be insufficient. Moreover, when it is 50 mass% or less, there exists a possibility that adhesiveness with a collector may become inadequate. Dispersibility can be improved by including 80 mass% or less and other components. The content ratio of the structural unit (a) in the water-soluble polymer of the present invention is more preferably 55 to 70% by mass.

本発明の水溶性高分子における構造単位(b)の含有割合は、20〜50質量%である。20質量%以下の場合、本発明の水溶性高分子を乳化重合で作製することが難しくなる恐れがある。本発明の水溶性高分子における構造単位(b)の含有割合として好ましくは25〜48質量%であり、更に好ましくは30〜45質量%である。   The content rate of the structural unit (b) in the water-soluble polymer of this invention is 20-50 mass%. In the case of 20% by mass or less, it may be difficult to produce the water-soluble polymer of the present invention by emulsion polymerization. The content ratio of the structural unit (b) in the water-soluble polymer of the present invention is preferably 25 to 48% by mass, and more preferably 30 to 45% by mass.

本発明の水溶性高分子は、構造単位(a)及び構造単位(b)を必須として含む限り、(c)多官能基含有単量体由来の構造単位を含んでいてもよい。多官能基含有単量体由来の構造単位は、多官能基含有不飽和単量体(c)の少なくとも一つの炭素−炭素二重結合が単結合になった構造を表している。多官能基含有不飽和単量体(c)としては、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基などの重合性の二重結合をその分子中に2個以上有する単量体であれば良く、例えば、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート等の多官能アリル系単量体;1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート(エチレンオキシドの平均付加モル数n=4,9,14等)、トリメチロールプロパントリアクリレート等の多官能アクリレートが挙げられる。これらの中でも、水溶性高分子のゲル化が起こりにくい点から、ジアリルフタレートや1,6−ヘキサンジオールジアクリレートのような2官能単量体が好ましい。これらの多官能基含有単量体としては、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。   The water-soluble polymer of the present invention may contain (c) a structural unit derived from a polyfunctional group-containing monomer as long as it contains the structural unit (a) and the structural unit (b) as essential. The structural unit derived from the polyfunctional group-containing monomer represents a structure in which at least one carbon-carbon double bond of the polyfunctional group-containing unsaturated monomer (c) is a single bond. The polyfunctional group-containing unsaturated monomer (c) may be any monomer having at least two polymerizable double bonds such as vinyl group, allyl group, (meth) acryloyl group in the molecule. For example, polyfunctional allylic monomers such as divinylbenzene and diallyl phthalate; 1,6-hexanediol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate (average number of moles of ethylene oxide added n = 4, 9, 14, etc.), trimethylol Polyfunctional acrylates such as propane triacrylate are exemplified. Among these, bifunctional monomers such as diallyl phthalate and 1,6-hexanediol diacrylate are preferable because gelation of the water-soluble polymer hardly occurs. As these polyfunctional group containing monomers, 1 type may be used and 2 or more types may be used.

本発明の水溶性高分子に(c)多官能基単量体由来の構造単位を含む場合、その含有割合は0.01〜5質量%以下が好ましい。5質量%以上用いる場合、該水溶性高分子はゲル化し易くなる恐れがある。ゲル化すると、分散性やスラリーの粘性が悪く、バインダーとして使用し難い。また、含有割合として0.1〜3質量%がより好ましい。含有割合が0.01質量%以下である場合は、架橋により結着性を増す効果が不十分となる。
水溶性高分子に構造単位(c)を含む場合、構造単位(a)及び構造単位(b)と共に混合した単量体の混合溶液にして、共に重合系に加えることで水溶性高分子に組み込むことができる。
When the water-soluble polymer of the present invention contains (c) a structural unit derived from a polyfunctional group monomer, the content is preferably 0.01 to 5% by mass or less. When using 5 mass% or more, there exists a possibility that this water-soluble polymer may become easy to gelatinize. When gelled, dispersibility and slurry viscosity are poor, making it difficult to use as a binder. Moreover, 0.1-3 mass% is more preferable as a content rate. When the content ratio is 0.01% by mass or less, the effect of increasing the binding property by crosslinking is insufficient.
When the water-soluble polymer contains the structural unit (c), a mixed solution of monomers mixed with the structural unit (a) and the structural unit (b) is added to the polymerization system and incorporated into the water-soluble polymer. be able to.

本発明の水溶性高分子は、構造単位(a)及び構造単位(b)を必須として含む限り、その他の重合可能な単量体(d)由来の構造単位を含んでいてもよい。その他重合可能な単量体由来の構造単位とは、その他の重合可能な単量体の炭素−炭素二重結合が単結合になった構造を表している。   The water-soluble polymer of the present invention may contain a structural unit derived from another polymerizable monomer (d) as long as it contains the structural unit (a) and the structural unit (b) as essential. The structural unit derived from the other polymerizable monomer represents a structure in which the carbon-carbon double bond of the other polymerizable monomer is a single bond.

その他の重合可能な単量体(d)としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、エチルビニルベンゼン等のスチレン系単量体;(メタ)アクリル酸アミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド系単量体、酢酸ビニル、アクリロニトリル等のニトリル化合物が挙げられる。また、末端がハロゲン化していてもよい炭素数1〜30のアルキル基等の疎水基を有する、ポリアルキレンオキサイド基を有する(メタ)アクリルエステルやビニル化合物を用いることもできる。
その他の重合可能な単量体(d)としては、これらの中でも、スチレン系単量体、(メタ)アクリルアミド系単量体であることが好ましい。これらのその他の重合可能な単量体(d)としては、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
Examples of the other polymerizable monomer (d) include styrene monomers such as styrene, α-methylstyrene, and ethyl vinylbenzene; (meth) acrylic acid amide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide. (Meth) acrylamide monomers such as nitrile compounds such as vinyl acetate and acrylonitrile. Further, a (meth) acrylic ester or vinyl compound having a polyalkylene oxide group having a hydrophobic group such as an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may be halogenated at the terminal can also be used.
Among these, the polymerizable monomer (d) is preferably a styrene monomer or a (meth) acrylamide monomer. As these other polymerizable monomers (d), one type may be used, or two or more types may be used.

すなわち、本発明の水溶性高分子における構造単位の比率として、水溶性高分子の有する構造単位を全量100%質量%とした場合、(a)エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体由来の構造単位/(b)エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位/(c)多官能基含有単量体由来の構造単位/(d)その他の重合可能な構造単位由来の構造単位=50〜80質量%/20〜50質量%/0〜5質量%/0〜15質量%であるものが好ましい。より好ましくは、(a)/(b)/(c)/(d)=50〜80質量%/20〜50質量%/0.01〜3質量%/0〜15質量%である。   That is, as a ratio of structural units in the water-soluble polymer of the present invention, when the total amount of structural units of the water-soluble polymer is 100% by mass, (a) a structure derived from an ethylenically unsaturated carboxylate monomer Unit / (b) Structural unit derived from ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer / (c) Structural unit derived from polyfunctional group-containing monomer / (d) Structural unit derived from other polymerizable structural unit = What is 50-80 mass% / 20-50 mass% / 0-5 mass% / 0-15 mass% is preferable. More preferably, (a) / (b) / (c) / (d) = 50 to 80% by mass / 20 to 50% by mass / 0.01 to 3% by mass / 0 to 15% by mass.

上記水溶性高分子は、上述した重合体が含む構造単位の由来となる各単量体成分を重合することにより製造することができる。単量体成分の重合方法としては特に限定されず、例えば、乳化重合、逆相懸濁重合、懸濁重合、溶液重合、水溶液重合、塊状重合等の方法を挙げることができる。これらの重合方法の中でも、乳化重合法が好ましい。   The water-soluble polymer can be produced by polymerizing each monomer component derived from the structural unit contained in the polymer. The method for polymerizing the monomer component is not particularly limited, and examples thereof include emulsion polymerization, reverse phase suspension polymerization, suspension polymerization, solution polymerization, aqueous solution polymerization, and bulk polymerization. Among these polymerization methods, the emulsion polymerization method is preferable.

上記乳化重合法は、ミセル内部で重合が進行するため、高分子量の共重合体を高濃度で容易に重合することが可能で、重合溶液の粘度が低く作業性に優れる方法である。上記水溶性高分子は、乳化重合法により水分散体として作製し、塩(アルカリ金属、アンモニア、有機アミン等)で中和し可溶化(均一化)する工程をとることにより、製造が簡便に行え、生産コストの上でメリットがある。   The above-mentioned emulsion polymerization method is a method in which polymerization proceeds in a micelle, so that a high molecular weight copolymer can be easily polymerized at a high concentration, and the viscosity of the polymerization solution is low and the workability is excellent. The water-soluble polymer is prepared as an aqueous dispersion by an emulsion polymerization method, and is easily manufactured by neutralizing with a salt (alkali metal, ammonia, organic amine, etc.) and solubilizing (homogenizing). This can be done and has advantages in terms of production costs.

上記乳化重合は、乳化剤を使用しても使用しなくてもよい。乳化剤を使用しない場合は、乳化重合は、例えばソープフリー重合法(界面活性能を有する化合物を用いない、又は、界面活性能を有する化合物を極微量用いて重合する)や後述するシード重合法等の乳化重合となる。乳化剤を使用する場合は、乳化剤は、特に限定されないが、例えば、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、高分子界面活性剤や、これらの界面活性剤の構造中にラジカル重合性の不飽和基を有するものである反応性界面活性剤等を挙げることができる。特に反応性界面活性剤は、その重合性不飽和基により界面活性剤をポリマーの構造中に組み込むことができ、水溶液にした場合に水溶液中に遊離して存在する界面活性剤成分を減少させることができる。これら乳化剤は、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。   The emulsion polymerization may or may not use an emulsifier. In the case where an emulsifier is not used, the emulsion polymerization is, for example, a soap-free polymerization method (does not use a compound having surface active ability or polymerizes using a trace amount of a compound having surface active ability), a seed polymerization method described later, etc. Emulsion polymerization. When an emulsifier is used, the emulsifier is not particularly limited. For example, an anionic surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, a polymer surfactant, and a surfactant of these surfactants. Examples thereof include a reactive surfactant having a radical polymerizable unsaturated group in the structure. In particular, reactive surfactants can incorporate surfactants into the polymer structure by virtue of their polymerizable unsaturated groups, and reduce the surfactant components that are present free in aqueous solutions when made into aqueous solutions. Can do. These emulsifiers may be used alone or in combination of two or more.

上記各単量体成分の重合には、重合開始剤を用いることができる。重合開始剤としては通常重合開始剤として用いられているものを使用することができ、特に制限されず、熱によってラジカル分子を発生させるものであればよい。重合方法として乳化重合を行う場合は、水溶性の開始剤が好ましく使用される。重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩類;2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)等の水溶性アゾ化合物;過酸化水素等の熱分解系開始剤;過酸化水素とアスコルビン酸、t−ブチルヒドロパーオキサイドとロンガリット、過硫酸カリウムと金属塩、過硫酸アンモニウムと亜硫酸水素ナトリウム等のレドックス系開始剤等を挙げることができる。これら重合開始剤は、1種又は2種以上を使用することができる。   A polymerization initiator can be used for the polymerization of the monomer components. As the polymerization initiator, those usually used as a polymerization initiator can be used, and are not particularly limited as long as they generate radical molecules by heat. When emulsion polymerization is performed as a polymerization method, a water-soluble initiator is preferably used. Examples of the polymerization initiator include persulfates such as potassium persulfate, ammonium persulfate, and sodium persulfate; 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 4,4′-azobis (4-cyano). Water-soluble azo compounds such as pentanoic acid; thermal decomposition initiators such as hydrogen peroxide; hydrogen peroxide and ascorbic acid, t-butyl hydroperoxide and rongalite, potassium persulfate and metal salts, ammonium persulfate and sodium bisulfite And the like, and the like. These polymerization initiators can use 1 type (s) or 2 or more types.

上記重合開始剤の使用量としては、重合反応に供する単量体成分の総量100質量部に対して、0.05〜2質量部であることが好ましい。より好ましくは、0.1〜1質量部である。   As the usage-amount of the said polymerization initiator, it is preferable that it is 0.05-2 mass parts with respect to 100 mass parts of total amounts of the monomer component with which it uses for a polymerization reaction. More preferably, it is 0.1-1 mass part.

上記乳化重合時においては、分子量を調整するために連鎖移動剤を用いてもよい。連鎖移動剤としては、例えば、ハロゲン化置換アルカン、アルキルメルカプタン、チオエステル類、アルコール類等が挙げられるが、特にこれらに限定されるわけではない。これら連鎖移動剤は、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。上記連鎖移動剤の使用量として好ましくは、重合反応に供する単量体成分の総量100質量部に対して、0〜1質量部である。   In the emulsion polymerization, a chain transfer agent may be used to adjust the molecular weight. Examples of chain transfer agents include, but are not limited to, halogenated substituted alkanes, alkyl mercaptans, thioesters, alcohols, and the like. These chain transfer agents may be used alone or in combination of two or more. The chain transfer agent is preferably used in an amount of 0 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of monomer components used for the polymerization reaction.

上記乳化重合における重合温度については特に限定はないが、好ましくは20〜100℃、より好ましくは50〜90℃である。重合時間についても特に限定はしないが、生産性を考慮すると好ましくは1〜10時間である。   Although there is no limitation in particular about the polymerization temperature in the said emulsion polymerization, Preferably it is 20-100 degreeC, More preferably, it is 50-90 degreeC. The polymerization time is not particularly limited, but is preferably 1 to 10 hours in consideration of productivity.

乳化重合する際に、得られる共重合体に悪影響を及ぼさない範囲で、親水性溶媒や添加剤等を加えることができる。   When emulsion polymerization is performed, a hydrophilic solvent, an additive, or the like can be added within a range that does not adversely affect the resulting copolymer.

各単量体成分を乳化重合の反応系に添加する方法としては特に限定はなく、一括重合法、単量体成分滴下法、プレエマルション法、パワーフィード法、シード法、多段添加法等を用いることができる。これらの重合方法の中でも、シード粒子を用いるシード法が好ましい。通常の乳化重合では、単量体が乳化剤されてミセルを形成し、単量体ラジカルがミセルに入ることでミセル内で重合が進行する。酸単量体のように比較的親水性の高い単量体が多い場合、ミセルの形成がし難い。シード粒子を用いると、シード粒子内に比較的親水性の高い単量体の場合でも吸収しやすくなり、ミセル内での反応を進めることができる。シード粒子を用いることは、本発明の好適な実施形態のひとつである。更に好ましくは、シード粒子は、本発明の水溶性樹脂と同様に中和により水に均一に溶解する樹脂を用いることが好ましい。中和により水に均一に溶解する樹脂は、高い酸価を有しており、本発明の水溶性樹脂を作製するために用いる酸単量体の吸収も起こりやすくなり、重合を速やかに行うことができる。   The method for adding each monomer component to the emulsion polymerization reaction system is not particularly limited, and a batch polymerization method, a monomer component dropping method, a pre-emulsion method, a power feed method, a seed method, a multistage addition method, or the like is used. be able to. Among these polymerization methods, a seed method using seed particles is preferable. In ordinary emulsion polymerization, monomers are emulsified to form micelles, and monomer radicals enter the micelles, and polymerization proceeds in the micelles. When there are many relatively hydrophilic monomers such as acid monomers, it is difficult to form micelles. When seed particles are used, even in the case of a relatively highly hydrophilic monomer in the seed particles, it is easy to absorb, and the reaction in the micelle can proceed. Using seed particles is one of the preferred embodiments of the present invention. More preferably, the seed particles are made of a resin that can be uniformly dissolved in water by neutralization in the same manner as the water-soluble resin of the present invention. The resin that is uniformly dissolved in water by neutralization has a high acid value, and the absorption of the acid monomer used to produce the water-soluble resin of the present invention is likely to occur, so that the polymerization can be performed quickly. Can do.

上記乳化重合反応後に得られる水分散体の不揮発分は15〜60%であることが好ましい。不揮発分が15〜60%の範囲にあることで、得られる水分散体(エマルション)の流動性や分散安定性を保つことがし易くなる。また、目的とする重合体の生産効率の点からも好ましい。一方、不揮発分が60%を超えると、水分散体の粘度が高すぎるため分散安定性を保てず凝集が生じるおそれがあり、また、不揮発分15%未満の場合、重合系の濃度が低く反応に時間を要する可能性があり、また目的とする重合体の生産量の点から生産効率が悪くなる。   The non-volatile content of the aqueous dispersion obtained after the emulsion polymerization reaction is preferably 15 to 60%. When the non-volatile content is in the range of 15 to 60%, it becomes easy to maintain the fluidity and dispersion stability of the aqueous dispersion (emulsion) obtained. Moreover, it is preferable also from the point of the production efficiency of the target polymer. On the other hand, if the non-volatile content exceeds 60%, the viscosity of the aqueous dispersion is too high, so that the dispersion stability may not be maintained and aggregation may occur. If the non-volatile content is less than 15%, the concentration of the polymerization system is low. The reaction may take time, and the production efficiency deteriorates from the viewpoint of the production amount of the target polymer.

上記水分散体に含まれる高分子粒子の平均粒子径は特に限定されないが、好ましくは10nm〜1μmであり、更に好ましくは30〜500nmである。水分散体に含まれる高分子粒子の粒子径がこの範囲にあることで、粘度が高くなりすぎたり、分散安定性が保てず凝集したりする可能性を下げることができる。一方、水分散体に含まれる高分子粒子の粒子径が10nm未満の場合、水分散体の粘度が高くなりすぎたり、分散安定性を保てず凝集したりするおそれがあり、また、1μmを超えると、高分子粒子の分散安定性を保つことが難しくなる。上記水分散体に含まれる高分子粒子の平均粒子径は、動的光散乱式の粒子径測定装置により測定することができる。   The average particle size of the polymer particles contained in the aqueous dispersion is not particularly limited, but is preferably 10 nm to 1 μm, and more preferably 30 to 500 nm. When the particle diameter of the polymer particles contained in the aqueous dispersion is in this range, the possibility that the viscosity becomes too high or the dispersion stability cannot be maintained and the particles are aggregated can be lowered. On the other hand, when the particle size of the polymer particles contained in the aqueous dispersion is less than 10 nm, the viscosity of the aqueous dispersion may become too high, or the dispersion stability may not be maintained, and aggregation may occur. If it exceeds, it becomes difficult to maintain the dispersion stability of the polymer particles. The average particle size of the polymer particles contained in the aqueous dispersion can be measured by a dynamic light scattering type particle size measuring device.

本発明の水溶性高分子は、上記のような方法で得られた高分子粒子(水分散体)をアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等で中和して得ることが好ましい。アルカリ金属塩とはリチウム、ナトリウム、カリウム等の塩である。これらの金属塩で中和する為には、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸リチウム等の水溶液を用いることができる。アンモニウム塩で中和する為には、アンモニア等の水溶液を用いることができる。有機アミン塩で中和する為には、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、シクロヘキシルアミン、ヒドロキシルアミン等の水溶液を用いることができ、好ましくは、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンである。上記塩類のうち特に好ましくは、アルカリ金属塩、その中でも更に好ましくは水酸化リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸リチウムである。これらの金属塩で中和することにより、均一な水溶液となり、外観として透明溶液となる。   The water-soluble polymer of the present invention is preferably obtained by neutralizing polymer particles (aqueous dispersion) obtained by the above method with an alkali metal salt, ammonium salt, organic amine salt or the like. The alkali metal salt is a salt of lithium, sodium, potassium or the like. In order to neutralize with these metal salts, aqueous solutions of lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, lithium carbonate and the like can be used. In order to neutralize with an ammonium salt, an aqueous solution of ammonia or the like can be used. In order to neutralize with an organic amine salt, an aqueous solution of monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, cyclohexylamine, hydroxylamine or the like can be used, preferably monoethanolamine, diethanolamine, or triethanolamine. Of the above salts, an alkali metal salt is particularly preferable, and among them, lithium hydroxide, lithium hydrogen carbonate, and lithium carbonate are more preferable. By neutralizing with these metal salts, it becomes a uniform aqueous solution and becomes a transparent solution in appearance.

上記中和反応としては、上記水溶性高分子におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位が有するカルボン酸を金属塩で60〜150%中和することが好ましい。上記中和率としてより好ましくは、65〜110%であり、更に好ましくは、70〜100%である。   As said neutralization reaction, it is preferable to neutralize 60-150% of carboxylic acid which the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the said water-soluble polymer has with a metal salt. The neutralization rate is more preferably 65 to 110%, and still more preferably 70 to 100%.

なお、中和率は、中和反応に供される高分子粒子(水分散体)におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位が有するカルボン酸量に対する、中和反応に供される金属塩の仕込み量の比で規定される。したがって、上記カルボン酸量よりも多く、過剰に金属塩を仕込む場合には、上記中和率は100%を超えることとなる。   The neutralization rate is provided for the neutralization reaction with respect to the amount of carboxylic acid in the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the polymer particles (aqueous dispersion) subjected to the neutralization reaction. It is defined by the ratio of the amount of metal salt charged. Therefore, when the amount of carboxylic acid is more than the amount of carboxylic acid and the metal salt is charged excessively, the neutralization rate exceeds 100%.

上記中和反応においては、中和後の高分子粒子を含む水溶液(水溶性高分子を含む水溶液)のpHとしては、6以上であることが好ましい。より好ましくは、7以上である。また、pHの上限としては、9を超えないことが好ましい。上記pHは、ガラス電極式水素イオン度計F−21(製品名、堀場製作所社製)を用いて、25℃での値を測定することにより行うことができる。   In the neutralization reaction, the pH of the aqueous solution containing the neutralized polymer particles (aqueous solution containing the water-soluble polymer) is preferably 6 or more. More preferably, it is 7 or more. Moreover, as an upper limit of pH, it is preferable not to exceed 9. The pH can be determined by measuring a value at 25 ° C. using a glass electrode type hydrogen ion meter F-21 (product name, manufactured by Horiba, Ltd.).

このように、本発明の水溶性高分子が、乳化重合によって合成した高分子粒子をアルカリ金属塩で中和することにより得られるものであることもまた、本発明の好適な実施形態の1つである。   Thus, it is also one of the preferred embodiments of the present invention that the water-soluble polymer of the present invention is obtained by neutralizing polymer particles synthesized by emulsion polymerization with an alkali metal salt. It is.

なお、透明溶液とは、溶液中に含まれる水溶性高分子が不揮発分2質量%のときの水溶液の全光線透過率が90〜100%であるものを意味する。すなわち、上記水溶性高分子は、不揮発分2質量%に調整した水溶液の全光線透過率が90〜100%であるものである。全光線透過率として好ましくは、95%以上であり、より好ましくは97%以上である。また、上記水溶性高分子は、不揮発分2質量%に調整した水溶液のヘイズが3%以下であることが好ましく、より好ましくは、1%以下である。上記全光線透過率及びヘイズは、ヘイズメーター(型番「NDH5000」、日本電色工業株式会社製)を用いて、実施例と同様の方法により測定することができる。   The transparent solution means a solution having a total light transmittance of 90 to 100% when the water-soluble polymer contained in the solution has a nonvolatile content of 2% by mass. That is, the water-soluble polymer has a total light transmittance of 90 to 100% in an aqueous solution adjusted to a nonvolatile content of 2% by mass. The total light transmittance is preferably 95% or more, and more preferably 97% or more. The water-soluble polymer preferably has a haze of an aqueous solution adjusted to 2% by mass of nonvolatile content of 3% or less, more preferably 1% or less. The total light transmittance and haze can be measured by a method similar to the example using a haze meter (model number “NDH5000”, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.).

上記水溶性高分子を用いて調製した不揮発分2質量%の水溶液は、25℃、pH7における粘度が、100mPa・s以上である。粘度が100mPa・s以下である場合は、電極を作成した際に結着性が不十分となる恐れがある。より好ましくは、200mPa・s以上である。また、取り扱いの点から20,000mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは15,000mPa・s以下である。上記粘度は、TVB−10(東機産業株式会社製)を用いて25±1℃、30rpmの条件で測定することができる。   An aqueous solution having a nonvolatile content of 2% by mass prepared using the water-soluble polymer has a viscosity at 25 ° C. and pH 7 of 100 mPa · s or more. When the viscosity is 100 mPa · s or less, the binding property may be insufficient when an electrode is formed. More preferably, it is 200 mPa · s or more. Moreover, it is preferable that it is 20,000 mPa * s or less from the point of handling, More preferably, it is 15,000 mPa * s or less. The viscosity can be measured using TVB-10 (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) at 25 ± 1 ° C. and 30 rpm.

本発明の水溶性高分子は、不揮発分2質量%に調整した水溶液のチクソ値は、25℃、pH7において1.2〜4であることが好ましい。チクソ値が1.2以下の場合、スラリー化した際に電極組成物において分散性が不十分となる恐れがある。また、取り扱いの点から、4以下が好ましく、より好ましくは3.5以下である。この範囲にあることで、スラリーの高固形分化がし易くなる。チクソ値は、TVB−10を用いて25±1℃、6rpm条件で測定した粘度を、60rpmの条件で測定した粘度で除することで求めることができる。   In the water-soluble polymer of the present invention, the thixo value of the aqueous solution adjusted to 2% by mass of the nonvolatile content is preferably 1.2 to 4 at 25 ° C. and pH 7. When the thixo value is 1.2 or less, the dispersibility of the electrode composition may be insufficient when slurryed. Moreover, 4 or less is preferable from the point of handling, More preferably, it is 3.5 or less. By being in this range, it becomes easy to perform high solid differentiation of the slurry. The thixo value can be determined by dividing the viscosity measured under the condition of 25 ± 1 ° C. and 6 rpm using TVB-10 by the viscosity measured under the condition of 60 rpm.

次に本発明の導電性付与剤について説明する。本発明はまた、本発明の二次電池用電極組成物用バインダー、及び、導電助剤を必須成分として含む導電性付与剤でもある。本発明の導電性付与剤は、これらの必須成分をそれぞれ1種含むものであってもよく、2種以上含んでいてもよい。   Next, the conductivity imparting agent of the present invention will be described. This invention is also the electroconductivity imparting agent which contains the binder for electrode compositions for secondary batteries of this invention, and a conductive support agent as an essential component. The conductivity-imparting agent of the present invention may contain one of these essential components, or two or more of them.

上記導電助剤はリチウムイオン電池を高出力化するために用いられ、主に導電性カーボンが用いられる。導電性カーボンとしては、カーボンブラック、ファイバー状カーボン、黒鉛等がある。これらの中でも、カーボンブラックである、ケッチェンブラック、アセチレンブラック及びVGCF(昭和電工製)のようなファイバー状カーボン等が好ましい。カーボンブラックとファイバー状カーボンを併用して導電性を向上させることもできる。   The conductive assistant is used to increase the output of the lithium ion battery, and conductive carbon is mainly used. Examples of the conductive carbon include carbon black, fiber carbon, and graphite. Among these, carbon black such as ketjen black, acetylene black, and fiber-like carbon such as VGCF (manufactured by Showa Denko) are preferable. The conductivity can also be improved by using carbon black and fibrous carbon in combination.

本発明の導電性付与剤には、更に分散剤を併用してもよい。分散剤を使用する場合、分散剤としては、特に制限されず、アニオン性、ノニオン性若しくはカチオン性の界面活性剤、又は、スチレンとマレイン酸との共重合体(ハーフエステルコポリマー−アンモニウム塩を含む)、ポリビニルピロリドン等の高分子分散剤等の種々の分散剤を用いることができる。分散剤を用いる場合には、導電助剤100質量%に対して5〜20質量%含有するものとすることができる。   A dispersant may be further used in combination with the conductivity imparting agent of the present invention. When a dispersant is used, the dispersant is not particularly limited, and includes an anionic, nonionic or cationic surfactant, or a copolymer of styrene and maleic acid (half ester copolymer-ammonium salt). ), Various dispersants such as a polymer dispersant such as polyvinylpyrrolidone can be used. When using a dispersing agent, it can contain 5-20 mass% with respect to 100 mass% of conductive support agents.

本発明は更に、本発明の二次電池用水系電極バインダー、電極活物質、及び、水を必須成分として含む二次電池用水系電極組成物(以下、「電極組成物」とも称する)でもある。本発明の二次電池用水系電極組成物は、これらの必須成分をそれぞれ1種含むものであってもよく、2種以上含んでいてもよい。
本発明の電極組成物は、二次電池用水系正極組成物(以下、「正極組成物」とも称する)であってもよく、二次電池用水系負極組成物(以下、「負極組成物」とも称する)であってもよい。
The present invention is also a secondary battery aqueous electrode composition (hereinafter, also referred to as “electrode composition”) containing the secondary battery aqueous electrode binder, the electrode active material, and water as essential components. The aqueous electrode composition for a secondary battery of the present invention may contain one of these essential components, or may contain two or more of them.
The electrode composition of the present invention may be an aqueous positive electrode composition for secondary batteries (hereinafter also referred to as “positive electrode composition”), or an aqueous negative electrode composition for secondary batteries (hereinafter referred to as “negative electrode composition”). May be used).

本発明の二次電池用水系正極組成物において、電極バインダー及び導電助剤は、上述したものを用いることができ、電極バインダーは上述した水溶性高分子を含むものである。本発明の正極組成物において用いる正極活物質は、リチウムイオンを吸蔵、放出できる正極活物質であることが好ましい。このような正極活物質を用いることで、リチウムイオン電池の正極として好適に用いることができるものとなる。リチウムイオンを吸蔵、放出できる化合物としては、リチウム含有の金属酸化物が挙げられ、そのような金属酸化物としては、コバルト酸リチウム、オリビン系(リン酸鉄リチウム、リン酸マンガンリチウム)、マンガン系(マンガン酸リチウム)、三元系(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム)、NCA系(リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物)等が挙げられる。   In the water-based positive electrode composition for secondary batteries of the present invention, the above-mentioned electrode binder and conductive additive can be used, and the electrode binder contains the above-mentioned water-soluble polymer. The positive electrode active material used in the positive electrode composition of the present invention is preferably a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions. By using such a positive electrode active material, it can be suitably used as a positive electrode of a lithium ion battery. Examples of compounds capable of inserting and extracting lithium ions include lithium-containing metal oxides, such as lithium cobaltate, olivine (lithium iron phosphate, lithium manganese phosphate), manganese (Lithium manganate), ternary system (lithium nickel manganese cobaltate), NCA system (lithium nickel cobalt aluminum composite oxide), and the like.

本発明の正極組成物において、正極活物質や導電助剤等の結着剤として、更にエマルションを併用してもよい。使用するエマルションは特に限定されないが、(メタ)アクリル系ポリマー、ニトリル系ポリマー、ジエン系ポリマー等の非フッ素系ポリマー;PVdFやPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素系ポリマー(フッ素含有重合体);等が挙げられる。重合体と異なりエマルションは、粒子間の結着性と柔軟性(膜の可とう性)に優れるものが好ましい。このことから、(メタ)アクリル系ポリマーやニトリル系ポリマー、或いは(メタ)アクリル変性フッ素系ポリマーが例示される。   In the positive electrode composition of the present invention, an emulsion may be used in combination as a binder such as a positive electrode active material or a conductive aid. The emulsion to be used is not particularly limited, but non-fluorinated polymers such as (meth) acrylic polymers, nitrile polymers, and diene polymers; fluorinated polymers such as PVdF and PTFE (polytetrafluoroethylene) (fluorine-containing polymers) And the like. Unlike the polymer, the emulsion is preferably excellent in the binding property between the particles and the flexibility (flexibility of the film). From this, (meth) acrylic polymers, nitrile polymers, or (meth) acryl-modified fluoropolymers are exemplified.

本発明の二次電池用水系正極組成物において、正極組成物の固形分における電極バインダー、正極活物質、導電助剤、エマルション、及びこれらの成分以外のその他の成分の含有割合(固形分での質量割合)は、電極バインダー/正極活物質/導電助剤/エマルション/その他の成分=0.2〜3.0/70〜98.8/1〜20/0〜10/0〜5であることが好ましい。このような含有割合であると、正極組成物から形成される電極を電池の正極として用いた場合の出力特性や電気特性を優れたものとすることが可能となる。より好ましくは、0.3〜2.5/80〜98.3/1.5〜10/0〜6/0〜2である。尚、ここでいうその他の成分は、本発明の電極バインダー、正極活物質、導電助剤、エマルション以外の成分を指し、分散剤、防腐剤等が含まれる。   In the aqueous positive electrode composition for secondary batteries of the present invention, the content of the electrode binder, positive electrode active material, conductive additive, emulsion, and other components other than these components in the solid content of the positive electrode composition (in solid content) (Mass ratio) is electrode binder / positive electrode active material / conductive aid / emulsion / other components = 0.2 to 3.0 / 70 to 98.8 / 1 to 20/0 to 10/0 to 5. Is preferred. With such a content ratio, it is possible to improve output characteristics and electrical characteristics when an electrode formed from the positive electrode composition is used as a positive electrode of a battery. More preferably, it is 0.3-2.5 / 80-98.3 / 1.5-10 / 0-6 / 0-2. In addition, the other components here refer to components other than the electrode binder, the positive electrode active material, the conductive additive, and the emulsion of the present invention, and include a dispersant, a preservative, and the like.

本発明の正極組成物は、粘度が1〜20Pa・sであることが好ましい。正極組成物の粘度がこのような範囲にあると、塗工する際の適当な流動性を確保でき、作業性の面で好ましい。より好ましくは2〜15Pa・sである。本発明の正極組成物の粘度は、TVB−10(東機産業株式会社製)を用い、実施例と同様の方法により測定することができる。   The positive electrode composition of the present invention preferably has a viscosity of 1 to 20 Pa · s. When the viscosity of the positive electrode composition is in such a range, it is possible to ensure appropriate fluidity during coating, which is preferable in terms of workability. More preferably, it is 2-15 Pa.s. The viscosity of the positive electrode composition of the present invention can be measured by the same method as in Examples using TVB-10 (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).

本発明の電池用正極組成物は、25℃でのpHが6〜11であることが好ましい。pHがこのような範囲にあることで集電体(例えば、アルミ等)の腐食を起こしにくくなり、材料の持つ電池性能を充分に発現することができる。pH測定は、ガラス電極式水素イオン温度計F−21(株式会社堀場製作所製)を用いて、25℃の値を測定することができる。   The battery positive electrode composition of the present invention preferably has a pH of 6 to 11 at 25 ° C. When the pH is in such a range, the current collector (for example, aluminum) is hardly corroded, and the battery performance of the material can be sufficiently exhibited. pH measurement can measure the value of 25 degreeC using the glass electrode type hydrogen ion thermometer F-21 (made by Horiba Ltd.).

本発明の二次電池用水系正極組成物は、水溶性高分子、正極活物質と水とを含むものであり、必要に応じて導電助剤を含むものである場合、正極組成物の作製方法としては、正極活物質と導電助剤とが均一に分散されることになる限り特に制限されないが、溶媒である水に溶解した本発明の水溶性高分子に、場合により分散剤を添加し、更に必要に応じて導電助剤を混合して、ビーズ、ボールミル、攪拌型混合機等を用いて分散させて導電性付与剤を調整し、その溶液に正極活物質を加えて同様の分散処理を行うことが好ましい。エマルションを混合する場合は、上記の二次電池用水系正極組成物に追加して混合することが好ましい。このような手順で組成物を調製すると、正極活物質と導電助剤とを充分に均一に分散させやすく好ましい。   The water-based positive electrode composition for a secondary battery of the present invention contains a water-soluble polymer, a positive electrode active material, and water, and if necessary contains a conductive auxiliary, The positive electrode active material and the conductive additive are not particularly limited as long as they are uniformly dispersed, but a dispersant may optionally be added to the water-soluble polymer of the present invention dissolved in water as a solvent. Depending on the condition, the conductive additive is mixed and dispersed using a bead, ball mill, stirring type mixer or the like to adjust the conductivity imparting agent, and the positive electrode active material is added to the solution and the same dispersion treatment is performed. Is preferred. When mixing the emulsion, it is preferable to add to the above-described aqueous positive electrode composition for a secondary battery and mix. When the composition is prepared by such a procedure, it is preferable that the positive electrode active material and the conductive additive are sufficiently uniformly dispersed.

本発明の負極組成物において、電極バインダーは上述したものを用いることができる。本発明の電池用電極組成物において用いる負極活物質は、グラファイト、天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材料、ポリアセン系導電性高分子、チタン酸リチウム等の複合金属酸化物、リチウム合金等が例示される。好ましくは、炭素材料、チタン酸リチウムである。負極活物質が、炭素系負極材料やチタン酸リチウムを主成分として含むこともまた、本発明の好適な実施形態の1つである。なおここで、「負極活物質が、炭素系負極材料やチタン酸リチウムを主成分として含む」とは、負極活物質の全量100質量%に対して、炭素系負極材料及びチタン酸リチウムからなる群より選択される少なくとも1種を50質量%以上含むことを表している。負極活物質中の炭素系負極材料及びチタン酸リチウムからなる群より選択される少なくとも1種の含有割合として好ましくは、70〜100質量%であり、より好ましくは、80〜100質量%である。特に好ましくは、負極活物質が炭素系負極材料及びチタン酸リチウムからなる群より選択される少なくとも1種からなる形態である。   In the negative electrode composition of the present invention, the electrode binder described above can be used. Examples of the negative electrode active material used in the battery electrode composition of the present invention include carbon materials such as graphite, natural graphite, and artificial graphite, polyacene conductive polymers, composite metal oxides such as lithium titanate, and lithium alloys. The A carbon material and lithium titanate are preferable. It is also one of the preferred embodiments of the present invention that the negative electrode active material contains a carbon-based negative electrode material or lithium titanate as a main component. Here, “the negative electrode active material contains a carbon-based negative electrode material or lithium titanate as a main component” means a group consisting of a carbon-based negative electrode material and lithium titanate with respect to 100% by mass of the total amount of the negative electrode active material. It represents that 50 mass% or more of at least 1 sort selected from more is included. The content ratio of at least one selected from the group consisting of a carbon-based negative electrode material and lithium titanate in the negative electrode active material is preferably 70 to 100% by mass, and more preferably 80 to 100% by mass. Particularly preferred is a form in which the negative electrode active material is at least one selected from the group consisting of a carbon-based negative electrode material and lithium titanate.

本発明の負極組成物において、必要に応じてエマルション、導電助剤、分散剤、増粘剤等を含むことができる。バインダー成分として柔軟性を付与できるエマルションを併用してもよい。使用するエマルションは特に限定されないが、上述した本発明の正極組成物に含まれるエマルションと同様のものや、ジエン系ポリマーを用いることができる。   In the negative electrode composition of the present invention, an emulsion, a conductive additive, a dispersant, a thickener and the like can be included as necessary. You may use together the emulsion which can provide a softness | flexibility as a binder component. Although the emulsion to be used is not specifically limited, the emulsion similar to the emulsion contained in the positive electrode composition of the present invention described above or a diene polymer can be used.

負極活物質として炭素系負極材料又はチタン酸リチウム、本発明の水溶性高分子を含有する電極バインダー及び、水を含む負極組成物が、本発明の最も好適な実施形態である。   A negative electrode composition containing a carbon-based negative electrode material or lithium titanate as the negative electrode active material, an electrode binder containing the water-soluble polymer of the present invention, and water is the most preferred embodiment of the present invention.

本発明の二次電池用水系負極組成物を、負極を形成する材料として用いる場合、組成物の固形分における電極バインダー、負極活物質、導電助剤、エマルション、及び、その他の成分の含有割合(固形分での質量割合)は、0.3〜4/85〜99.7/0〜10/0〜10/0〜5であることが好ましい。このような含有割合であると、負極組成物から形成される電極を電池の負極として用いた場合の出力特性や電気特性を優れたものとすることが可能となる。より好ましくは、0.5〜2.5/90〜99.5/0〜5/0〜3/0〜3である。尚、ここでいうその他の成分は、負極活物質、導電助剤、重合体やエマルションのようなバインダー以外の成分を意味し、分散剤、増粘剤や防腐剤等が含まれる。   When the aqueous negative electrode composition for secondary batteries of the present invention is used as a material for forming a negative electrode, the electrode binder, negative electrode active material, conductive additive, emulsion, and other components in the solid content of the composition ( The mass ratio in terms of solid content is preferably 0.3 to 4/85 to 99.7 / 0 to 10/0 to 10/0 to 5. With such a content ratio, it is possible to improve output characteristics and electrical characteristics when an electrode formed from the negative electrode composition is used as a negative electrode of a battery. More preferably, it is 0.5-2.5 / 90-99.5 / 0-5 / 0-3 / 0-3. In addition, the other components here mean components other than a binder like a negative electrode active material, a conductive support agent, a polymer, and an emulsion, and a dispersing agent, a thickener, a preservative, etc. are contained.

本発明の負極組成物の粘度、pHの好ましい範囲、測定方法はそれぞれ、上述した本発明の正極組成物における粘度、pHの好ましい範囲、測定方法と同様である。   The preferred range and measuring method of the viscosity and pH of the negative electrode composition of the present invention are the same as the preferred range and measuring method of the viscosity and pH of the positive electrode composition of the present invention described above, respectively.

本発明の負極組成物は、本発明の水溶性高分子を含有する本発明の二次電池用水系電極バインダー、負極活物質、及び、水を含むものである場合、負極組成物の作製方法としては、負極活物質が均一に分散されることになる限り特に制限されない。溶媒である水に溶解した水溶性高分子と、場合により分散剤を添加して均一な水溶液とし、更に必要に応じて導電助剤を混合して、ビーズ、ボールミル、攪拌型混合機等を用いて分散させ、そこに負極活物質を混合して二次電池用水系負極組成物を得ることが好ましい。このような手順で組成物を調製すると、負極活物質が均一に分散させやすく好ましい。   When the negative electrode composition of the present invention contains the water-based electrode binder for secondary batteries of the present invention containing the water-soluble polymer of the present invention, a negative electrode active material, and water, There is no particular limitation as long as the negative electrode active material is uniformly dispersed. A water-soluble polymer dissolved in water as a solvent and, if necessary, a dispersant is added to make a uniform aqueous solution, and further mixed with a conductive aid as necessary, using beads, a ball mill, a stirring type mixer, etc. It is preferable that the negative electrode active material is mixed therewith to obtain an aqueous negative electrode composition for a secondary battery. It is preferable to prepare the composition by such a procedure because the negative electrode active material is easily dispersed uniformly.

本発明はそして、本発明の二次電池用水系電極バインダー、及び、電極活物質を含有する電池用電極でもある。本発明の電池用電極は、これらの必須成分をそれぞれ1種含むものであってもよく、2種以上含んでいてもよい。   The present invention is also a battery electrode containing the aqueous electrode binder for a secondary battery of the present invention and an electrode active material. The battery electrode of the present invention may contain one of these essential components, or two or more of them.

本発明はまた、本発明の導電性付与剤、又は、本発明の二次電池用水系電極組成物を用いて形成される電池用電極でもある。なお、二次電池用電極には、二次電池用正極又は二次電池用負極が含まれる。本発明の二次電池用電極に用いられる二次電池用水系電極バインダー、電極活物質、導電性付与剤、二次電池用水系電極組成物の好ましい構成は、上述した二次電池用水系電極バインダー、電極活物質、導電性付与剤、二次電池用水系電極組成物の好ましい構成と同様である。   This invention is also the battery electrode formed using the electroconductivity imparting agent of this invention, or the aqueous electrode composition for secondary batteries of this invention. The secondary battery electrode includes a secondary battery positive electrode or a secondary battery negative electrode. Preferred configurations of the secondary battery aqueous electrode binder, the electrode active material, the conductivity-imparting agent, and the secondary battery aqueous electrode composition used for the secondary battery electrode of the present invention are the above-described secondary battery aqueous electrode binders. , Electrode active material, conductivity-imparting agent, and preferred configurations of the secondary battery aqueous electrode composition.

本発明は更に、本発明の二次電池用電極を用いて構成される二次電池でもある。本発明の電池に用いられる二次電池用電極の好ましい構成は、上述した二次電池用電極の好ましい構成と同様である。   The present invention is also a secondary battery configured using the secondary battery electrode of the present invention. The preferable structure of the electrode for secondary batteries used for the battery of this invention is the same as the preferable structure of the electrode for secondary batteries mentioned above.

本発明の二次電池用正極を用いて構成される二次電池は、正極活物質がニッケルマンガンコバルト酸リチウム(Ni:Co:Mn=1:1:1)の場合、初期放電容量が120mAh/g以上であることが好ましい。より好ましくは、130mAh/g以上である。上記初期放電容量は、充放電測定装置ACD−001(製品名、アスカ電子株式会社製)を用いて実施例と同様の方法により測定することができる。   The secondary battery constructed using the positive electrode for the secondary battery of the present invention has an initial discharge capacity of 120 mAh / in case where the positive electrode active material is lithium nickel manganese cobaltate (Ni: Co: Mn = 1: 1: 1). It is preferable that it is more than g. More preferably, it is 130 mAh / g or more. The initial discharge capacity can be measured by a method similar to the example using a charge / discharge measuring apparatus ACD-001 (product name, manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.).

本発明の二次電池用負極を用いて構成される二次電池は、負極活物質がグラファイトの場合、初期放電容量が250mAh/g以上であることが好ましい。より好ましくは、300mAh/g以上である。上記初期放電容量は、充放電測定装置ACD−001(製品名、アスカ電子株式会社製)を用いて実施例と同様の方法により測定することができる。   When the negative electrode active material is graphite, the secondary battery configured using the negative electrode for secondary battery of the present invention preferably has an initial discharge capacity of 250 mAh / g or more. More preferably, it is 300 mAh / g or more. The initial discharge capacity can be measured by a method similar to the example using a charge / discharge measuring apparatus ACD-001 (product name, manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.).

本発明の二次電池用正極を用いて構成される二次電池は充放電を50回繰り返した50サイクル後の電気容量維持率(単に、「50サイクル維持率」とも言う。)が85%以上であることが好ましい。より好ましくは95%以上である。50サイクルの維持率を確認することで、結着剤として初期特性に問題ないことが確認できる。二次電池の電気容量は充放電測定装置を用いて実施例と同様の方法により測定できる。   The secondary battery constituted by using the positive electrode for a secondary battery of the present invention has an electric capacity retention rate after 50 cycles of repeated charging and discharging 50 times (also simply referred to as “50 cycle maintenance rate”) of 85% or more. It is preferable that More preferably, it is 95% or more. By confirming the maintenance rate of 50 cycles, it can be confirmed that there is no problem in initial characteristics as a binder. The electric capacity of the secondary battery can be measured by the same method as in the examples using a charge / discharge measuring device.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by mass”.

<ポリマー溶液の不揮発分>
樹脂粒子分散体をアルミ皿に約1g秤量し、150℃の熱風乾燥機中で30分間乾燥し、乾燥前後の質量から下記式により求めた。
不揮発分(%)={(乾燥後の質量)/(乾燥前の質量)}×100
また、樹脂粒子分散体の代わりに水溶性高分子の水溶液を用いた以外は上記と同様にして、その不揮発分を求めた。
<Nonvolatile content of polymer solution>
About 1 g of the resin particle dispersion was weighed in an aluminum dish, dried in a hot air dryer at 150 ° C. for 30 minutes, and obtained from the mass before and after drying by the following formula.
Nonvolatile content (%) = {(mass after drying) / (mass before drying)} × 100
The nonvolatile content was determined in the same manner as above except that an aqueous solution of a water-soluble polymer was used instead of the resin particle dispersion.

<ポリマー溶液の粘度>
樹脂粒子分散体の粘度は、樹脂粒子分散体を不揮発分2%に調整後、TVB−10(東機産業株式会社製)を用い、25±1℃、30rpmで測定した。
また水溶性高分子水溶液の粘度はpH7、不揮発分2%の水溶性高分子水溶液を、TVB−10(東機産業株式会社製)を用い、25±1℃、30rpmで測定した。
また、25±1℃の6rpmの粘度/60rpmの粘度をチクソ値とした。
<Viscosity of polymer solution>
The viscosity of the resin particle dispersion was measured at 25 ± 1 ° C. and 30 rpm using TVB-10 (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) after adjusting the resin particle dispersion to a non-volatile content of 2%.
The viscosity of the water-soluble polymer aqueous solution was measured at 25 ± 1 ° C. and 30 rpm using a TVB-10 (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) with a water-soluble polymer aqueous solution having a pH of 7 and a nonvolatile content of 2%.
Moreover, the viscosity of 6 rpm / 25 rpm of 25 ± 1 ° C. was defined as the thixo value.

<全光線透過率測定>
日本電色工業株式会社製のヘイズメーター(型番;NDH5000)を用いて、奥行10mmの石英セル中に、不揮発分2%の水溶性高分子水溶液を入れ、全光線透過率を測定した。
<Total light transmittance measurement>
Using a haze meter (model number; NDH5000) manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., a water-soluble polymer aqueous solution having a nonvolatile content of 2% was put in a quartz cell having a depth of 10 mm, and the total light transmittance was measured.

<水溶性高分子の耐電解液性>
テフロン(登録商標)板の上に厚さ3mmの型枠を作製し、水溶性高分子を型枠内に流し込み乾燥することで、20mm角の試験片を作製した。得られた試験片を電解液(EC/EMC=3/7)に一日浸漬して、膜の縦及び横の長さを測定した。尚、膨潤率は、縦横の増減率を基に体積換算した値を示し、膨潤率100%の場合変化なく膨潤していないことを示している。例えば、電解液に浸漬することで縦横それぞれ22mmとなった場合、膨潤率は133%となる。上記ECとはエチレンカーボネートを表し、EMCはエチルメチルカーボネートを表している。
<Electrolytic solution resistance of water-soluble polymer>
A mold having a thickness of 3 mm was prepared on a Teflon (registered trademark) plate, and a water-soluble polymer was poured into the mold and dried to prepare a 20 mm square test piece. The obtained test piece was immersed in an electrolytic solution (EC / EMC = 3/7) for one day, and the vertical and horizontal lengths of the membrane were measured. In addition, the swelling rate indicates a value converted into a volume based on the vertical and horizontal increase / decrease rates, and indicates that the swelling rate is not changed when the swelling rate is 100%. For example, when it becomes 22 mm in each length and width by being immersed in electrolyte solution, a swelling rate will be 133%. The EC represents ethylene carbonate, and EMC represents ethyl methyl carbonate.

シード粒子分散体aの合成
攪拌機、温度計、冷却器、窒素導入管、滴下ロートを備えた四つ口セパラブルフラスコに、イオン交換水292.1質量部、ポリオキシエチレンドデシルエーテルのスルホン酸アンモニウム塩2.7質量部を投入した。内温72℃で攪拌しながら、緩やかに窒素を流し、反応容器内を完全に窒素置換した。次に、ポリオキシエチレンドデシルエーテルのスルホン酸塩2.7質量部をイオン交換水97.0質量部に溶解した。ここに、重合体の単量体成分として、メタクリル酸72.0質量部、アクリル酸エチル108質量部の混合物を投入し、プレエマルションを作製した。別途、過硫酸アンモニウム0.45質量部をイオン交換水44.5質量部に溶解し、重合開始剤水溶液を作製した。反応容器内の温度を72℃に保ち、プレエマルション及び開始剤水溶液を2時間にわたって均一に滴下した。滴下終了後、内温を72℃に保ち、更に1時間攪拌を続けた後、冷却して反応を完了し、不揮発分30%、粘度5mPa・sのシード粒子分散体aを得た。
Synthesis of seed particle dispersion a Stirrer, thermometer, cooler, nitrogen inlet tube, four-necked separable flask equipped with dropping funnel, 292.1 parts by mass of ion-exchanged water, ammonium sulfonate of polyoxyethylene dodecyl ether 2.7 parts by weight of salt was added. While stirring at an internal temperature of 72 ° C., nitrogen was gently flowed to completely replace the inside of the reaction vessel with nitrogen. Next, 2.7 parts by mass of sulfonate of polyoxyethylene dodecyl ether was dissolved in 97.0 parts by mass of ion-exchanged water. As a monomer component of the polymer, a mixture of 72.0 parts by mass of methacrylic acid and 108 parts by mass of ethyl acrylate was added to prepare a pre-emulsion. Separately, 0.45 parts by mass of ammonium persulfate was dissolved in 44.5 parts by mass of ion-exchanged water to prepare an aqueous polymerization initiator solution. The temperature in the reaction vessel was kept at 72 ° C., and the pre-emulsion and the aqueous initiator solution were uniformly added dropwise over 2 hours. After completion of the dropwise addition, the internal temperature was kept at 72 ° C., and stirring was further continued for 1 hour, followed by cooling to complete the reaction, whereby a seed particle dispersion a having a nonvolatile content of 30% and a viscosity of 5 mPa · s was obtained.

水溶性樹脂Aの合成
攪拌機、温度計、冷却器、窒素導入管、滴下ロートを備えた四つ口セパラブルフラスコに、イオン交換水 610.9質量部、ポリオキシエチレンドデシルエーテルのスルホン酸塩 2.7質量部、シード粒子分散体a 18質量部を投入した。内温72℃で攪拌しながら、緩やかに窒素を流し、反応容器内を完全に窒素置換した。次に、ポリオキシエチレンドデシルエーテルのスルホン酸塩 2.7質量部をイオン交換水 97.0質量部に溶解した。ここに、重合体の単量体成分として、メタクリル酸 117質量部、アクリル酸エチル 62.64質量部、1,6−ヘキサンジオールアクリレート 0.36質量部の混合物を投入し、プレエマルションを作製した。別途、過硫酸アンモニウム0.45質量部をイオン交換水44.5質量部に溶解し、重合開始剤水溶液を作製した。反応容器内の温度を72℃に保ち、プレエマルション及び開始剤水溶液を2時間にわたって均一に滴下した。滴下終了後、内温を72℃に保ち、更に1時間攪拌を続けた後、冷却して反応を完了し、不揮発分20%の樹脂粒子分散体aを得た。。樹脂粒子分散体aを、水希釈して不揮発分2%に調整し、粘度測定したところ3mPa・sであった。
得られた樹脂粒子分散体aに、5%水酸化リチウム・一水和物水溶液とイオン交換水を加えて攪拌し、pH7に調整し、不揮発分2%の水溶性樹脂A水溶液を得た。得られた水溶性樹脂Aは、粘度 270mPa・s、チクソ値 1.5、全光線透過率99%であった。また、ポリマーの耐電解液膨潤率は108%であった。
In a four-necked separable flask equipped with a synthetic stirrer, thermometer, cooler, nitrogen inlet tube, and dropping funnel for water-soluble resin A, 610.9 parts by mass of ion-exchanged water, sulfonate of polyoxyethylene dodecyl ether 2 7 parts by mass and 18 parts by mass of seed particle dispersion a were added. While stirring at an internal temperature of 72 ° C., nitrogen was gently flowed to completely replace the inside of the reaction vessel with nitrogen. Next, 2.7 parts by mass of sulfonate of polyoxyethylene dodecyl ether was dissolved in 97.0 parts by mass of ion-exchanged water. As a monomer component of the polymer, a mixture of 117 parts by weight of methacrylic acid, 62.64 parts by weight of ethyl acrylate, and 0.36 parts by weight of 1,6-hexanediol acrylate was added to prepare a pre-emulsion. . Separately, 0.45 parts by mass of ammonium persulfate was dissolved in 44.5 parts by mass of ion-exchanged water to prepare an aqueous polymerization initiator solution. The temperature in the reaction vessel was kept at 72 ° C., and the pre-emulsion and the aqueous initiator solution were uniformly added dropwise over 2 hours. After completion of the dropwise addition, the internal temperature was kept at 72 ° C., and stirring was further continued for 1 hour, followed by cooling to complete the reaction to obtain a resin particle dispersion a having a nonvolatile content of 20%. . The resin particle dispersion a was diluted with water to adjust the nonvolatile content to 2%, and the viscosity was measured to be 3 mPa · s.
To the obtained resin particle dispersion a, a 5% lithium hydroxide monohydrate aqueous solution and ion-exchanged water were added and stirred to adjust pH to 7 to obtain a water-soluble resin A aqueous solution having a nonvolatile content of 2%. The obtained water-soluble resin A had a viscosity of 270 mPa · s, a thixo value of 1.5, and a total light transmittance of 99%. Further, the swelling resistance ratio of the polymer with respect to the electrolytic solution was 108%.

水溶性樹脂Bの合成
重合体の単量体成分として、メタクリル酸 108質量部、アクリル酸エチル 53.82質量部、アクリル酸ブチル 18質量部、ジアリルフタレート 0.18質量部の混合物に変更した以外は、水溶性樹脂Aの合成と同様にして行った。
得られた不揮発分20%の樹脂粒子分散体bを、水希釈して不揮発分2%に調整し、粘度測定したところ5mPa・sであった。
得られた樹脂粒子分散体bに、5%水酸化リチウム・一水和物水溶液とイオン交換水を加えて攪拌し、pH7に調整し、不揮発分2%の水溶性樹脂B水溶液を得た。得られた水溶性樹脂Bは、粘度 260mPa・s、チクソ値 1.5、全光線透過率99%であった。また、ポリマーの耐電解液膨潤率は108%であった。
The monomer component of the synthetic polymer of the water-soluble resin B was changed to a mixture of 108 parts by weight of methacrylic acid, 53.82 parts by weight of ethyl acrylate, 18 parts by weight of butyl acrylate, and 0.18 parts by weight of diallyl phthalate. Was carried out in the same manner as in the synthesis of the water-soluble resin A.
The obtained resin particle dispersion b having a nonvolatile content of 20% was diluted with water to have a nonvolatile content of 2%, and the viscosity was measured to be 5 mPa · s.
To the obtained resin particle dispersion b, 5% lithium hydroxide monohydrate aqueous solution and ion-exchanged water were added and stirred to adjust to pH 7, thereby obtaining a water-soluble resin B aqueous solution having a nonvolatile content of 2%. The obtained water-soluble resin B had a viscosity of 260 mPa · s, a thixo value of 1.5, and a total light transmittance of 99%. Further, the swelling resistance ratio of the polymer with respect to the electrolytic solution was 108%.

<電極組成物の粘度>
TVB−10(東機産業株式会社製)を用いて25±1℃、30rpmの粘度を測定した。
<電極組成物のpH>
ガラス電極式水素イオン濃度計F−21(製品名、株式会社堀場製作所製)を用いて、25℃での値を測定した。
<電極形成性評価>
可変式アプリケーターを用いて、所定の膜厚になるように調整して正極組成物を塗工し、80℃で10分乾燥し、正極を作製した。作製した正極を、φ10mmで曲げ試験を行い、下記評価基準に従い、評価した。
評価基準:
○・・・問題なし(ワレ、剥がれ、クラックなし)。
△・・・製膜時の体積収縮クラックはないが、電極を曲げるとクラックが生じた。
×・・・製膜時に体積収縮クラックが起こった。
<Viscosity of electrode composition>
The viscosity at 25 ± 1 ° C. and 30 rpm was measured using TVB-10 (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
<PH of electrode composition>
The value at 25 ° C. was measured using a glass electrode type hydrogen ion concentration meter F-21 (product name, manufactured by Horiba, Ltd.).
<Evaluation of electrode formability>
Using a variable applicator, the positive electrode composition was applied by adjusting to a predetermined film thickness, and dried at 80 ° C. for 10 minutes to produce a positive electrode. The produced positive electrode was subjected to a bending test at φ10 mm and evaluated according to the following evaluation criteria.
Evaluation criteria:
○: No problem (no crack, no peeling, no crack).
Δ: There was no volume shrinkage crack during film formation, but cracking occurred when the electrode was bent.
X: Volume shrinkage cracks occurred during film formation.

<正極電気特性(初期放電容量、サイクル特性)評価>
アプリケーターを用いて、正極組成物を塗工し、80℃で10分乾燥し、ロールプレス機を用いて線圧5kNでプレスした。
その後、80℃で減圧乾燥し、電極重量12mg/cm3の電極シートを作製した。作製した電極シートを用いて、下記のようにコインセル(CR2032)を作製し、充放電測定装置ACD−001(製品名、アスカ電子株式会社製)を用いて下記条件により電池評価を行った。
<Evaluation of positive electrode electrical characteristics (initial discharge capacity, cycle characteristics)>
The positive electrode composition was applied using an applicator, dried at 80 ° C. for 10 minutes, and pressed at a linear pressure of 5 kN using a roll press.
Then, it dried under reduced pressure at 80 degreeC and produced the electrode sheet | seat with an electrode weight of 12 mg / cm3. Using the produced electrode sheet, a coin cell (CR2032) was produced as described below, and battery evaluation was performed under the following conditions using a charge / discharge measurement apparatus ACD-001 (product name, manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.).

<セルの作成条件>
正極 :表1の正極組成物
負極 :Li箔
電解液 :1mol%/L LiPF6 EC/EMC=3/7(キシダ化学株式会社製)
<電池評価条件>
充電条件: 0.5C CC−CV Cut−off 4.3V
放電条件: 0.5C CC Cut−off 3.0V
<剥離強度測定>
アプリケーターを用いて、正極組成物を塗工し、80℃で10分乾燥し、ロールプレス機を用いて線圧5kNでプレスした。
その後、80℃で減圧乾燥し、電極重量12mg/cm3の電極シートを作製した。このサンプルを幅25mm、長さ100mmに切りだし、アルミ板に貼り付けて、23℃条件下で引張試験機(テスター産業株式会社製)により、剥離方向180°、剥離速度5mm/分における剥離強度を測定した。
<Cell creation conditions>
Positive electrode: Positive electrode composition negative electrode of Table 1: Li foil electrolyte solution: 1 mol% / L LiPF6 EC / EMC = 3/7 (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)
<Battery evaluation conditions>
Charging condition: 0.5C CC-CV Cut-off 4.3V
Discharge condition: 0.5C CC Cut-off 3.0V
<Measurement of peel strength>
The positive electrode composition was applied using an applicator, dried at 80 ° C. for 10 minutes, and pressed at a linear pressure of 5 kN using a roll press.
Then, it dried under reduced pressure at 80 degreeC and produced the electrode sheet | seat with an electrode weight of 12 mg / cm3. This sample was cut out to a width of 25 mm and a length of 100 mm, attached to an aluminum plate, and peel strength at a peel direction of 180 ° and a peel speed of 5 mm / min using a tensile tester (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.) under 23 ° C. conditions. Was measured.

(実施例1)
水溶性樹脂A 25質量部に、アセチレンブラックHS−100(電気化学工業株式会社製)1.5質量部を加えて混合分散した。さらに、ニッケルマンガンコバルト酸リチウム(セルシードNMC111、日本化学工業株式会社製)50質量部を加えて混合分散し、更にイオン交換水6.1質量部を加えて正極水系組成物(1)を得た。この正極水系組成物(1)を用いて上記の手順で電極作製を行った。得られた正極は、0.5C初期放電容量144mAh/g、50サイクル後の容量維持率98.0%であった。また剥離強度は、17N/mであった。
Example 1
To 25 parts by mass of water-soluble resin A, 1.5 parts by mass of acetylene black HS-100 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was added and dispersed. Furthermore, 50 parts by mass of lithium nickel manganese cobaltate (Cell Seed NMC111, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) was added and mixed and dispersed, and 6.1 parts by mass of ion-exchanged water was further added to obtain a positive electrode aqueous composition (1). . Using this positive electrode aqueous composition (1), an electrode was prepared according to the procedure described above. The obtained positive electrode had a 0.5C initial discharge capacity of 144 mAh / g and a capacity retention rate of 98.0% after 50 cycles. The peel strength was 17 N / m.

(実施例2)
水溶性樹脂Aを水溶性樹脂Bに変更して、実施例1と同様に塗料化を行い正極を作製した。得られた電極の物性を表1に示した。
(Example 2)
The water-soluble resin A was changed to the water-soluble resin B, and paint was formed in the same manner as in Example 1 to produce a positive electrode. The physical properties of the obtained electrode are shown in Table 1.

(比較例1)
水溶性樹脂AをCMC水溶液(セロゲンBSH−6、第一工業製薬株式会社製)に変更して、実施例1と同様に塗料化を行い正極を作製した。得られた電極の物性を表1に示した。
(Comparative Example 1)
The water-soluble resin A was changed to a CMC aqueous solution (Serogen BSH-6, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), and paint was formed in the same manner as in Example 1 to produce a positive electrode. The physical properties of the obtained electrode are shown in Table 1.

(比較例2)
水溶性樹脂AをPVdF溶液(KFポリマーL#7208、株式会社クレハ製)に変更して、実施例1と同様に塗料化を行い正極を作製した。得られた電極の物性を表1に示した。
なお、表1において、各成分の配合組成の欄は、「加えた質量部/固形分量(質量部)」という表記となっている。例えば、実施例1における水溶性樹脂Aの量、「25.00/0.75」は3質量%水溶性高分子溶液を25.00g加え、その中に水溶性高分子(固形分)が0.75g含まれていることを意味する。なお、水溶性樹脂A、Bの物性評価(粘度、全光線透過率の評価)は、上記(水溶性樹脂Aの合成)、(水溶性樹脂Bの合成)で得られた固形分濃度2%の水溶性樹脂A、Bそのものを測定した値を記載している。一方、各実施例で電極組成物を調製するのに用いた水溶性樹脂A、Bは、表1に示したように固形分濃度3%に調整したものである。
(Comparative Example 2)
The water-soluble resin A was changed to a PVdF solution (KF polymer L # 7208, manufactured by Kureha Co., Ltd.), and paint was formed in the same manner as in Example 1 to produce a positive electrode. The physical properties of the obtained electrode are shown in Table 1.
In Table 1, the column of the composition of each component is represented as “mass part added / solid content (part by mass)”. For example, the amount of the water-soluble resin A in Example 1, “25.00 / 0.75”, is 25.00 g of a 3% by mass water-soluble polymer solution, in which the water-soluble polymer (solid content) is 0. .75g is included. The physical properties of the water-soluble resins A and B (evaluation of viscosity and total light transmittance) are 2% solid content concentration obtained in the above (synthesis of water-soluble resin A) and (synthesis of water-soluble resin B). The measured values of the water-soluble resins A and B themselves are described. On the other hand, as shown in Table 1, the water-soluble resins A and B used to prepare the electrode composition in each example were adjusted to a solid content concentration of 3%.

Figure 2015018776
Figure 2015018776

表1から、本発明の水系樹脂を電極用バインダーに用いることにより、高固形分化が可能で、良好な電極の剥離強度を発現した。 From Table 1, by using the water-based resin of the present invention as an electrode binder, high solid differentiation was possible and good electrode peel strength was expressed.

本発明の電極組成物用バインダーは、実施例1、2のような水溶性樹脂だけ(一液)での使用が可能で、電極の密着性も確保されている。比較例1は本発明の水溶性高分子の代わりにCMCを単独で使用した例であるが、電極の剥離強度が本発明の電極バインダーよりも低く、初期放電容量が低かった。比較例2はPVdFを使用した例であるが、今回検討したバインダー量では十分な剥離強度を発現できていない。   The binder for an electrode composition of the present invention can be used only with a water-soluble resin as in Examples 1 and 2 (one liquid), and the adhesion of the electrode is also ensured. Comparative Example 1 is an example in which CMC alone was used instead of the water-soluble polymer of the present invention, but the peel strength of the electrode was lower than that of the electrode binder of the present invention, and the initial discharge capacity was low. Comparative Example 2 is an example using PVdF, but sufficient peel strength cannot be expressed with the amount of binder examined this time.

本発明の電池用電極組成物用バインダーを用いた電池用電極組成物は均一な電極形成を可能にし、分散性と粘度調整機能を有することにより、二液系のバインダーとしてだけではなく、一液系のバインダーとしても使用することができる。一液系でありながら少ないバインダー量で、集電体への密着性を発現できる。また、エチレン性不飽和カルボン酸塩系単量体由来の構造単位を有することから、耐電解液性が充分良好である。   The battery electrode composition using the binder for battery electrode composition of the present invention enables uniform electrode formation and has a dispersibility and a viscosity adjusting function, so that it is not only a two-component binder, but also a single component. It can also be used as a system binder. Adhesiveness to the current collector can be expressed with a small amount of binder in a one-component system. Moreover, since it has a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylate monomer, the resistance to electrolyte solution is sufficiently good.

Claims (12)

水溶性高分子を含有する二次電池用水系電極バインダーであって、
該水溶性高分子は、水溶性高分子の有する構造単位の全量100質量%に対して、
(a)エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体由来の構造単位を50〜80質量%、
(b)エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位を20〜50質量%含み、
該水溶性高分子は、25℃、pH7、不揮発分2質量%の粘度が100〜20,000mPa・sであることを特徴とする二次電池用水系電極バインダー。
A water-based electrode binder for a secondary battery containing a water-soluble polymer,
The water-soluble polymer is based on 100% by mass of the total amount of structural units of the water-soluble polymer.
(A) 50-80% by mass of a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylate monomer,
(B) containing 20 to 50 mass% of a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer,
An aqueous electrode binder for a secondary battery, wherein the water-soluble polymer has a viscosity of 100 to 20,000 mPa · s at 25 ° C., pH 7, and non-volatile content of 2 mass%.
前記エチレン性不飽和カルボン酸不飽和カルボン酸エステル単量体は、一般式(1);
CH2=CR−C(=O)−OR‘ (1)
(式中、のRは、水素原子またはメチル基を表す。R‘は炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数1〜10のヒドロキシルアルキル基を表す。)で表わされることを特徴とする請求項1に記載の二次電池用水系電極バインダー。
The ethylenically unsaturated carboxylic acid unsaturated carboxylic acid ester monomer is represented by the general formula (1);
CH2 = CR-C (= O) -OR '(1)
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group. R ′ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, and a hydroxylalkyl group having 1 to 10 carbon atoms. The water-based electrode binder for a secondary battery according to claim 1, wherein
前記水溶性高分子は、水溶性高分子の有する構造単位の全量100質量%に対して更に、
(c)多官能基含有不飽和単量体由来の構造単位を0.01〜5質量%含むことを特徴とする請求項1または2に記載の二次電池用水系電極バインダー。
The water-soluble polymer is further based on 100% by mass of the total amount of structural units of the water-soluble polymer.
(C) 0.01-5 mass% of structural units derived from a polyfunctional group-containing unsaturated monomer are contained, The aqueous electrode binder for secondary batteries according to claim 1 or 2.
前記水溶性高分子は、シード粒子を利用した乳化重合によって合成した高分子をアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の塩で中和することにより得られることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池用水系電極バインダー。 The water-soluble polymer may be obtained by neutralizing a polymer synthesized by emulsion polymerization using seed particles with at least one salt selected from the group consisting of alkali metal salts, ammonium salts, and organic amine salts. The aqueous electrode binder for secondary batteries according to any one of claims 1 to 3. 請求項1〜4の何れかに記載の二次電池用水系電極バインダー、導電助剤、及び、水を必須成分として含むことを特徴とする導電性付与剤。 The electroconductivity imparting agent characterized by including the water-system electrode binder for secondary batteries in any one of Claims 1-4, a conductive support agent, and water as an essential component. 請求項1〜4のいずれかに記載の二次電池用水系電極バインダー、正極活物質、及び、水を必須成分として含むことを特徴とする二次電池用正極水系組成物。 A secondary battery positive electrode aqueous composition comprising the secondary battery aqueous electrode binder according to any one of claims 1 to 4, a positive electrode active material, and water as essential components. 請求項1〜4のいずれかに記載の二次電池用水系電極バインダー、及び、正極活物質を含有することを特徴とする二次電池用正極。 A positive electrode for a secondary battery comprising the aqueous electrode binder for a secondary battery according to any one of claims 1 to 4 and a positive electrode active material. 請求項5に記載の導電性付与剤、又は、請求項6に記載の二次電池用正極水系組成物を用いて形成されることを特徴とする二次電池用正極。 It forms using the electroconductivity imparting agent of Claim 5, or the positive electrode aqueous composition for secondary batteries of Claim 6, The positive electrode for secondary batteries characterized by the above-mentioned. 請求項1〜4のいずれかに記載の二次電池用水系電極バインダー、負極活物質、及び、水を必須成分として含むことを特徴とする二次電池用負極水系組成物。 A secondary battery negative electrode aqueous composition comprising the secondary battery aqueous electrode binder according to any one of claims 1 to 4, a negative electrode active material, and water as essential components. 請求項1〜4のいずれかに記載の二次電池用水系電極バインダー、及び、負極活物質を含有することを特徴とする二次電池用負極。 A negative electrode for a secondary battery comprising the aqueous electrode binder for a secondary battery according to any one of claims 1 to 4 and a negative electrode active material. 請求項9に記載の二次電池用負極水系組成物から得られることを特徴とする二次電池用負極。 It obtains from the negative electrode aqueous composition for secondary batteries of Claim 9, The negative electrode for secondary batteries characterized by the above-mentioned. 請求項7若しくは8に記載の二次電池用正極、及び/又は、請求項10若しくは11に記載の二次電池用負極を用いて構成されることを特徴とする二次電池。 A secondary battery comprising the positive electrode for a secondary battery according to claim 7 and / or the negative electrode for a secondary battery according to claim 10 or 11.
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016158939A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 東亞合成株式会社 Composition for electrode mixture layer of nonaqueous electrolyte secondary battery, production method for said composition, and use of said composition
WO2016158964A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 東亞合成株式会社 Composition for electrode mixture layer of nonaqueous electrolyte secondary battery, production method for said composition, and use of said composition
WO2016159198A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 株式会社日本触媒 Binder for electrode of lithium-ion secondary cell
KR20170140253A (en) 2015-04-22 2017-12-20 도아고세이가부시키가이샤 Binder for non-aqueous electrolyte secondary battery electrode and its use
KR20180068964A (en) 2015-10-30 2018-06-22 도아고세이가부시키가이샤 Binder for electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, production method thereof, and use thereof
JP2018533159A (en) * 2015-08-20 2018-11-08 ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッドPPG Industries Ohio,Inc. Method of coating conductive substrates and related electrodepositable compositions
CN108780892A (en) * 2016-03-24 2018-11-09 日本瑞翁株式会社 Binder composition for non-aqueous secondary battery electrode, non-aqueous secondary battery slurry composition for electrode, non-aqueous secondary battery electrode and non-aqueous secondary battery
CN109196696A (en) * 2016-08-31 2019-01-11 东亚合成株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery electrode binding agent and application thereof
CN111263995A (en) * 2017-10-24 2020-06-09 东亚合成株式会社 Binder for secondary battery electrode and use thereof
US10847837B2 (en) 2016-01-29 2020-11-24 Toagosei Co. Ltd. Binder for nonaqueous electrolyte secondary battery electrode, manufacturing method thereof, and use thereof
CN113272997A (en) * 2019-01-11 2021-08-17 株式会社可乐丽 Nonaqueous electrolyte battery electrode binder, nonaqueous electrolyte battery electrode binder solution, nonaqueous electrolyte battery electrode slurry, nonaqueous electrolyte battery electrode, and nonaqueous electrolyte battery
US11773246B2 (en) 2017-03-28 2023-10-03 Toagosei Co. Ltd. Binder for nonaqueous electrolyte secondary battery electrode
US11870076B2 (en) 2017-03-28 2024-01-09 Toagosei Co., Ltd. Binder for nonaqueous electrolyte secondary battery electrode
WO2024031518A1 (en) * 2022-08-11 2024-02-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 Electrode slurry, electrode sheet, secondary battery, and electrical device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002203561A (en) * 2000-12-27 2002-07-19 Nippon Zeon Co Ltd Thickener for negative electrode of lithium ion secondary battery, and the lithium ion secondary battery
JP2012142311A (en) * 2010-07-16 2012-07-26 Nippon Shokubai Co Ltd Aqueous electrode binder for secondary battery
JP2012234703A (en) * 2011-04-28 2012-11-29 Nippon Shokubai Co Ltd Metal salt-containing binder
JP2013023654A (en) * 2011-07-25 2013-02-04 Showa Denko Kk Binder for carbon coat foil coating solution, carbon coat foil coating solution, carbon coat foil, electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
WO2013080938A1 (en) * 2011-11-29 2013-06-06 日本ゼオン株式会社 Electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery, slurry composition, and method for producing electrode for lithium ion secondary battery
JP2013131368A (en) * 2011-12-21 2013-07-04 Toyo Kagaku Kk Electrode binder

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002203561A (en) * 2000-12-27 2002-07-19 Nippon Zeon Co Ltd Thickener for negative electrode of lithium ion secondary battery, and the lithium ion secondary battery
JP2012142311A (en) * 2010-07-16 2012-07-26 Nippon Shokubai Co Ltd Aqueous electrode binder for secondary battery
JP2012234703A (en) * 2011-04-28 2012-11-29 Nippon Shokubai Co Ltd Metal salt-containing binder
JP2013023654A (en) * 2011-07-25 2013-02-04 Showa Denko Kk Binder for carbon coat foil coating solution, carbon coat foil coating solution, carbon coat foil, electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
WO2013080938A1 (en) * 2011-11-29 2013-06-06 日本ゼオン株式会社 Electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery, slurry composition, and method for producing electrode for lithium ion secondary battery
JP2013131368A (en) * 2011-12-21 2013-07-04 Toyo Kagaku Kk Electrode binder

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10541423B2 (en) 2015-03-30 2020-01-21 Toagosei Co. Ltd. Electrode mixture layer composition for nonaqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method thereof and use therefor
WO2016158964A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 東亞合成株式会社 Composition for electrode mixture layer of nonaqueous electrolyte secondary battery, production method for said composition, and use of said composition
WO2016158939A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 東亞合成株式会社 Composition for electrode mixture layer of nonaqueous electrolyte secondary battery, production method for said composition, and use of said composition
JPWO2016158939A1 (en) * 2015-03-30 2018-02-01 東亞合成株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer composition, method for producing the same, and use thereof
WO2016159198A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 株式会社日本触媒 Binder for electrode of lithium-ion secondary cell
JPWO2016159198A1 (en) * 2015-03-31 2017-09-28 株式会社日本触媒 Binder for electrode of lithium ion secondary battery
KR102524363B1 (en) * 2015-04-22 2023-04-21 도아고세이가부시키가이샤 Binder for non-aqueous electrolyte secondary battery electrode and its use
KR20170140253A (en) 2015-04-22 2017-12-20 도아고세이가부시키가이샤 Binder for non-aqueous electrolyte secondary battery electrode and its use
JP2018533159A (en) * 2015-08-20 2018-11-08 ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッドPPG Industries Ohio,Inc. Method of coating conductive substrates and related electrodepositable compositions
JP2020123588A (en) * 2015-08-20 2020-08-13 ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッドPPG Industries Ohio,Inc. Method for coating electric conductive substrate and relevant electrodepositable composition
JP2021101422A (en) * 2015-08-20 2021-07-08 ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッドPPG Industries Ohio,Inc. Method for coating electric conductive substrate and relevant electrodepositable composition
KR20180068964A (en) 2015-10-30 2018-06-22 도아고세이가부시키가이샤 Binder for electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, production method thereof, and use thereof
US10680246B2 (en) 2015-10-30 2020-06-09 Toagosei Co., Ltd. Binder for nonaqueous electrolyte secondary battery electrode, manufacturing method therefor and use therefor
US10847837B2 (en) 2016-01-29 2020-11-24 Toagosei Co. Ltd. Binder for nonaqueous electrolyte secondary battery electrode, manufacturing method thereof, and use thereof
CN108780892A (en) * 2016-03-24 2018-11-09 日本瑞翁株式会社 Binder composition for non-aqueous secondary battery electrode, non-aqueous secondary battery slurry composition for electrode, non-aqueous secondary battery electrode and non-aqueous secondary battery
US11177478B2 (en) * 2016-08-31 2021-11-16 Toagosei Co. Ltd. Crosslinked polymer binder from crosslinkable monomer for nonaqueous electrolyte secondary battery and use thereof
CN109196696B (en) * 2016-08-31 2022-04-08 东亚合成株式会社 Binder for nonaqueous electrolyte secondary battery electrode and use thereof
CN109196696A (en) * 2016-08-31 2019-01-11 东亚合成株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery electrode binding agent and application thereof
US11773246B2 (en) 2017-03-28 2023-10-03 Toagosei Co. Ltd. Binder for nonaqueous electrolyte secondary battery electrode
US11870076B2 (en) 2017-03-28 2024-01-09 Toagosei Co., Ltd. Binder for nonaqueous electrolyte secondary battery electrode
US20200335791A1 (en) * 2017-10-24 2020-10-22 Toagosei Co. Ltd. Binder for secondary battery electrode, and use thereof
CN111263995A (en) * 2017-10-24 2020-06-09 东亚合成株式会社 Binder for secondary battery electrode and use thereof
CN111263995B (en) * 2017-10-24 2024-03-12 东亚合成株式会社 Binder for secondary battery electrode and use thereof
CN113272997A (en) * 2019-01-11 2021-08-17 株式会社可乐丽 Nonaqueous electrolyte battery electrode binder, nonaqueous electrolyte battery electrode binder solution, nonaqueous electrolyte battery electrode slurry, nonaqueous electrolyte battery electrode, and nonaqueous electrolyte battery
US20220085375A1 (en) * 2019-01-11 2022-03-17 Kuraray Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte cell electrode binder, non-aqueous electrolyte cell electrode binder solution, non-aqueous electrolyte cell electrode slurry, non-aqueous electrolyte cell electrode, and non-aqueous electrolyte cell
WO2024031518A1 (en) * 2022-08-11 2024-02-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 Electrode slurry, electrode sheet, secondary battery, and electrical device

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