JP2015115226A - Electrode composition for batteries, battery electrode, and battery - Google Patents

Electrode composition for batteries, battery electrode, and battery Download PDF

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小川 賢
Masaru Ogawa
賢 小川
米原 宏司
Koji Yonehara
宏司 米原
弘子 原田
Hiroko Harada
弘子 原田
康行 高澤
Yasuyuki TAKAZAWA
康行 高澤
博信 小野
Hironobu Ono
博信 小野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: an electrode composition for batteries which allows an electrode to remarkably exert its function because of the electrode allowed to have a metal alone and/or a metal oxide sufficiently distributed therein, and makes possible to bring about the effect of enhancement of a battery performance largely, and to stabilize the battery quality; and a battery electrode and a battery, each of which is arranged by use of such an electrode composition according to a simple manufacturing process.SOLUTION: An electrode composition for batteries comprises: an active material; a metal alone and/or a metal oxide; and a polymer. The polymer has a carboxyl group and/or a carboxylate group, and a polyalkylene glycol chain.

Description

本発明は、電池用電極組成物、電池用電極、及び、電池に関する。より詳しくは、電池性能が高く、品質が安定化された電池の電極を形成することができる電池用電極組成物、これを用いて簡素な製造プロセスで得られる電池用電極、及び、電池に関する。 The present invention relates to a battery electrode composition, a battery electrode, and a battery. More specifically, the present invention relates to a battery electrode composition capable of forming a battery electrode having high battery performance and stabilized quality, a battery electrode obtained by a simple manufacturing process using the same, and a battery.

近年においては、電池の用途が携帯機器や自動車等にも広がっている。多くの産業分野において電池の開発・改良の重要性が高まっており、それに伴って、電池を構成する部材のそれぞれが盛んに研究されている。中でも、電池用電極は、電池の特性に大きな影響を与える重要な部材であり、電池用電極を形成する組成物も盛んに研究されている。 In recent years, the use of batteries has spread to portable devices and automobiles. The importance of battery development / improvement is increasing in many industrial fields, and accordingly, each of the members constituting the battery has been actively studied. Among them, the battery electrode is an important member having a great influence on the characteristics of the battery, and a composition for forming the battery electrode has been actively studied.

電池用電極組成物には、様々な添加剤が用いられる。添加剤は、活物質と共に電池用電極に充填されることが多く、一次電池においては、電池保存時の自己放電抑制や電池使用時の出力電流の安定化といった機能が求められ、二次電池においては、これらの機能に加えて充放電サイクルに伴う電池劣化を抑える機能が求められ、これらの機能を良好に発揮するものが選定される。例えば、リチウムイオン電池においては、活物質の他に、電極の電子伝導性を確保するためのカーボン等の導電助剤が添加剤として開示されている(例えば、特許文献1参照。)。また、アルカリ二次電池においては、導電助剤の他に、電池性能向上のための様々な添加剤が提案されている(例えば、特許文献2〜4参照。) Various additives are used in the battery electrode composition. Additives are often filled into battery electrodes together with active materials, and in primary batteries, functions such as self-discharge suppression during battery storage and stabilization of output current during battery use are required. In addition to these functions, a function that suppresses battery deterioration associated with charge / discharge cycles is required, and those that exhibit these functions satisfactorily are selected. For example, in a lithium ion battery, in addition to the active material, a conductive additive such as carbon for ensuring the electron conductivity of the electrode is disclosed as an additive (see, for example, Patent Document 1). Moreover, in the alkaline secondary battery, various additives for improving battery performance are proposed in addition to the conductive assistant (see, for example, Patent Documents 2 to 4).

特開2004−14519号公報JP 2004-14519 A 特開平1−289068号公報JP-A-1-289068 特開平1−239763号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-223963 特開平1−200556号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-200556

上記添加剤は、その機能を最大限発揮するという観点から、電極内で均一に分散していることが望ましいと考えられるが、添加剤の粒子径が小さくなればなるほど、粒子間相互作用が増加し、粒子同士が凝集してしまう傾向にある。従って、特に所望の添加剤の粒子径が小さい場合には、その分散性を確保することも電池用電極の作製における重要な要素といえる。 From the standpoint of maximizing the function of the additive, it is considered desirable that it is uniformly dispersed in the electrode. However, the smaller the particle size of the additive, the more the interparticle interaction increases. However, the particles tend to aggregate. Therefore, it can be said that ensuring the dispersibility is an important factor in the production of battery electrodes, particularly when the desired additive has a small particle size.

また添加剤として金属単体及び/又は金属酸化物を選定した際に、その表面同士は微量の水分によって凝集しやすい傾向がある。例えば、金属単体及び/又は金属酸化物によって電極に流れる電流を均一化する機能を発揮させる場合、上述したものと同様に、その分散状態が重要となる。そこで金属単体及び/又は金属酸化物同士が凝集してしまうと、上記機能を充分に引き出すことができず、また、電極組成物中に導入した金属単体及び/又は金属酸化物の分量の割に上記機能が充分に発揮されないという課題があった。 Moreover, when a metal simple substance and / or a metal oxide are selected as an additive, the surfaces thereof tend to aggregate due to a small amount of water. For example, when the function of making the current flowing through the electrode uniform by a single metal and / or metal oxide is exhibited, the dispersion state is important as described above. Therefore, if the metal simple substance and / or metal oxide aggregates, the above functions cannot be sufficiently obtained, and the amount of the metal simple substance and / or metal oxide introduced into the electrode composition is not sufficient. There existed a subject that the said function was not fully exhibited.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、金属単体及び/又は金属酸化物が電極内で充分に分散してその機能をより顕著に発揮でき、電池性能の向上効果を大きく発揮することができ、電池の品質を安定化できる電池用電極組成物、これを用いて簡素な製造プロセスで得られる電池用電極及び電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and a simple metal and / or a metal oxide can be sufficiently dispersed in an electrode to exhibit its function more remarkably, and greatly improve the battery performance. An object of the present invention is to provide a battery electrode composition capable of stabilizing the quality of a battery, a battery electrode obtained by a simple manufacturing process using the same, and a battery.

本発明者らは、金属単体及び/又は金属酸化物を電極内で充分に分散させることができれば、その機能をより顕著に発揮させることができる可能性があることに着目し、組成物中で金属単体及び/又は金属酸化物を分散させるための方法について種々検討した。そして、特定の官能基を有するポリマーを電極組成物中に含ませることにより、従来の電極組成物に比べて金属単体及び/又は金属酸化物を電極内でより充分に分散させることができ、金属単体及び/又は金属酸化物を分散させる製造プロセスの簡素化が可能であるとともに、高レート放電特性の改善等の機能を充分に発揮させることができ、上記課題を見事に解決することができることを見出し、本発明に到達したものである。このような電極組成物を用いて作製される電池は、携帯機器から自動車等まで多くの産業分野において好適に使用することができるものである。 The present inventors pay attention to the possibility that if the metal alone and / or the metal oxide can be sufficiently dispersed in the electrode, the function can be exhibited more remarkably in the composition. Various methods for dispersing a single metal and / or a metal oxide were studied. Further, by including a polymer having a specific functional group in the electrode composition, it is possible to disperse the metal alone and / or the metal oxide more sufficiently in the electrode as compared with the conventional electrode composition. It is possible to simplify the manufacturing process for dispersing the single substance and / or the metal oxide, and to sufficiently exhibit the functions such as the improvement of the high rate discharge characteristics, and to solve the above problems brilliantly. The headline, the present invention has been reached. A battery produced using such an electrode composition can be suitably used in many industrial fields from portable devices to automobiles.

すなわち、本発明は、活物質を含む電池用電極組成物であって、上記電池用電極組成物は、更に、金属単体及び/又は金属酸化物と、ポリマーとを含み、上記ポリマーは、カルボキシル基及び/又はカルボン酸塩基、並びに、ポリアルキレングリコール鎖を有する電池用電極組成物である。 That is, the present invention is a battery electrode composition containing an active material, wherein the battery electrode composition further contains a metal element and / or a metal oxide and a polymer, and the polymer is a carboxyl group. And / or a battery electrode composition having a carboxylate group and a polyalkylene glycol chain.

本発明はまた、本発明の電池用電極組成物を用いて構成される電池用電極でもある。
本発明は更に、本発明の電池用電極、及び、電解質を用いて構成される電池でもある。
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載される本発明の個々の好ましい構成を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。
This invention is also a battery electrode comprised using the battery electrode composition of this invention.
The present invention is also a battery configured using the battery electrode of the present invention and an electrolyte.
The present invention is described in detail below.
In addition, the form which combined two or more each preferable structure of this invention described below is also a preferable form of this invention.

本発明の電池用電極組成物は、活物質を含み、更に、金属単体及び/又は金属酸化物と、ポリマーとを含み、上記ポリマーは、カルボキシル基及び/又はカルボン酸塩基、並びに、ポリアルキレングリコール鎖を有する。このようなポリマーは、そのカルボキシル基が金属単体及び/又は金属酸化物に吸着し、そのポリアルキレングリコール鎖がその立体障害により金属単体及び/又は金属酸化物を分散させるため、高い分散性能を発揮できると考えられる。 The electrode composition for a battery according to the present invention includes an active material, and further includes a single metal and / or a metal oxide and a polymer. The polymer includes a carboxyl group and / or a carboxylate group, and a polyalkylene glycol. Has a chain. Such a polymer exhibits high dispersion performance because its carboxyl group is adsorbed on a single metal and / or metal oxide, and its polyalkylene glycol chain disperses the single metal and / or metal oxide due to its steric hindrance. It is considered possible.

本発明の電池用電極組成物中における上記ポリマーの割合は、本発明の電池用電極組成物中の金属単体及び/又は金属酸化物100質量%に対して0.01質量%以上であることが好ましい。より好ましくは、0.1質量%以上であり、更に好ましくは、1質量%以上であり、特に好ましくは、2質量%以上である。また、上記割合は、50質量%以下であることが好ましい。より好ましくは、20質量%以下であり、更に好ましくは、10質量%以下であり、特に好ましくは、8質量%以下である。 The ratio of the polymer in the battery electrode composition of the present invention is 0.01% by mass or more based on 100% by mass of the metal simple substance and / or metal oxide in the battery electrode composition of the present invention. preferable. More preferably, it is 0.1 mass% or more, More preferably, it is 1 mass% or more, Most preferably, it is 2 mass% or more. Moreover, it is preferable that the said ratio is 50 mass% or less. More preferably, it is 20 mass% or less, More preferably, it is 10 mass% or less, Most preferably, it is 8 mass% or less.

本発明の電池用電極組成物における上記ポリマーは、分子中にポリオキシアルキレン鎖とカルボキシル基とを有すればよいが、不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)由来の構成単位(A)と不飽和カルボン酸系単量体(b)由来の構成単位(B)とを有することが好ましい。以下、このようなポリマーを「本発明におけるポリカルボン酸系共重合体」とも言う。 The polymer in the battery electrode composition of the present invention may have a polyoxyalkylene chain and a carboxyl group in the molecule, but the structural unit (A) derived from the unsaturated polyalkylene glycol monomer (a). And a structural unit (B) derived from an unsaturated carboxylic acid monomer (b). Hereinafter, such a polymer is also referred to as “polycarboxylic acid copolymer in the present invention”.

上記不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)は、分散性能を特に高める観点から、下記一般式(1): The unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) is represented by the following general formula (1) from the viewpoint of particularly enhancing the dispersion performance:

Figure 2015115226
Figure 2015115226

(式中、Rは、水素原子又は炭素数1〜30の炭化水素基を表す。Rは、水素原子又はメチル基を表す。AOは、炭素原子数2〜18のオキシアルキレン基を表す。pは、0、1又は2である。qは、0又は1である。rは、AOで表されるオキシアルキレン基の平均付加モル数を表し、2〜300の数である。)で表され、
上記不飽和カルボン酸系単量体(b)は、下記一般式(2):
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group. AO represents an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms. P is 0, 1 or 2. q is 0 or 1. r represents the average number of added moles of the oxyalkylene group represented by AO and is a number from 2 to 300. Represented,
The unsaturated carboxylic acid monomer (b) is represented by the following general formula (2):

Figure 2015115226
(式中、R及びRは、同一若しくは異なって、水素原子、メチル基又は−COOM基を表す。Rは、水素原子又はメチル基を表す。M及びMは、同一若しくは異なって、水素原子、金属原子、アンモニウム基又はアミン基を表す。なお、R及びRは、同時に−COOM基を表さない。また、Rが−COOM基を表す場合、当該Rと−COOM基とが酸無水物基を形成していてもよい。)で表されることが好ましい。
Figure 2015115226
(In the formula, R 3 and R 4 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a methyl group, or a —COOM 2 group. R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group. M 1 and M 2 are the same or Differently, it represents a hydrogen atom, a metal atom, an ammonium group or an amine group, wherein R 3 and R 4 do not simultaneously represent a —COOM 2 group, and when R 4 represents a —COOM 2 group, R 4 and the —COOM 1 group may form an acid anhydride group.

上記一般式(1)におけるrは5〜200の数が特に好適である。
なお、本発明におけるポリカルボン酸系共重合体は、後述する他の単量体(c)由来の構造単位(C)を更に含んでいてもよい。また、本発明におけるポリカルボン酸系共重合体における各構成単位は、それぞれ1種であってもよいし、2種以上であってもよい。
以下では、不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)を「単量体(a)」ともいい、不飽和カルボン酸系単量体(b)を「単量体(b)」とも称す。
The number r in the general formula (1) is particularly preferably 5 to 200.
In addition, the polycarboxylic acid-type copolymer in this invention may further contain the structural unit (C) derived from the other monomer (c) mentioned later. Moreover, each structural unit in the polycarboxylic acid-type copolymer in this invention may be 1 type, respectively, and 2 or more types may be sufficient as it.
Hereinafter, the unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) is also referred to as “monomer (a)”, and the unsaturated carboxylic acid monomer (b) is also referred to as “monomer (b)”.

本発明におけるポリカルボン酸系共重合体において、構成単位(A)及び(B)が占める割合としては、全構成単位100質量%に対し、それぞれ1質量%以上であることが好適である。構成単位(A)が1質量%未満であったり、構成単位(B)が1質量%未満であったりすると、金属単体及び/又は金属酸化物の分散性が充分に向上しないおそれがある。構成単位(A)及び(B)の合計量100質量%中に占める構成単位(A)の含有割合としては、好ましくは60〜96質量%、より好ましくは70〜95質量%、更に好ましくは80〜94質量%、特に好ましくは84〜94質量%である。また、構成単位(A)及び(B)の合計量100質量%中に占める構成単位(B)の含有割合としては、好ましくは3〜50質量%、より好ましくは3〜35質量%、更に好ましくは4〜30質量%、更により好ましくは4〜25質量%、特に好ましくは4〜14質量%である。
上記のような範囲に設定することによって、金属単体及び/又は金属酸化物の分散性を顕著に向上でき、金属単体及び/又は金属酸化物による電極に流れる電流の均一化等の機能をより大きく発揮するという本発明の作用効果を更に発現することが可能になる。
In the polycarboxylic acid copolymer in the present invention, the proportion of the structural units (A) and (B) is preferably 1% by mass or more with respect to 100% by mass of all the structural units. If the structural unit (A) is less than 1% by mass or the structural unit (B) is less than 1% by mass, the dispersibility of the single metal and / or metal oxide may not be sufficiently improved. The content ratio of the structural unit (A) in the total amount of the structural units (A) and (B) of 100% by mass is preferably 60 to 96% by mass, more preferably 70 to 95% by mass, and still more preferably 80%. It is -94 mass%, Most preferably, it is 84-94 mass%. Moreover, as a content rate of the structural unit (B) which occupies in the total amount 100 mass% of structural unit (A) and (B), Preferably it is 3-50 mass%, More preferably, it is 3-35 mass%, More preferably, Is 4 to 30% by mass, still more preferably 4 to 25% by mass, and particularly preferably 4 to 14% by mass.
By setting the above range, the dispersibility of the single metal and / or metal oxide can be remarkably improved, and functions such as equalization of the current flowing through the electrode due to the single metal and / or metal oxide can be increased. It is possible to further develop the function and effect of the present invention.

また上記構成単位(A)及び(B)の合計の比率(質量%)としては、全構成単位100質量%に対し、70〜100質量%であることが好適である。すなわち、他の単量体(c)由来の構成単位(C)の含有割合は、全構成単位100質量%に対し、0〜30質量%であることが好ましい。全構成単位100質量%中の構成単位(A)及び(B)の合計の比率としてより好ましくは80〜100質量%、更に好ましくは90〜100質量%、特に好ましくは95〜100質量%である。 Further, the total ratio (mass%) of the structural units (A) and (B) is preferably 70 to 100 mass% with respect to 100 mass% of all the structural units. That is, it is preferable that the content rate of the structural unit (C) derived from another monomer (c) is 0-30 mass% with respect to 100 mass% of all the structural units. The total ratio of the structural units (A) and (B) in 100% by mass of all the structural units is more preferably 80 to 100% by mass, still more preferably 90 to 100% by mass, and particularly preferably 95 to 100% by mass. .

ここで、本明細書中、上記不飽和カルボン酸系単量体(b)由来の構成単位(B)の割合を計算する場合は、構成単位(B)が、完全に中和された単量体(塩)由来の構成単位であるとして計算するものとする。例えば、上記単量体(b)としてアクリル酸を用い、重合反応において水酸化ナトリウムで完全中和する場合には、単量体(b)としてアクリル酸ナトリウムを用いたとして、質量割合(質量%)の計算をする。 Here, in this specification, when calculating the ratio of the structural unit (B) derived from the unsaturated carboxylic acid monomer (b), the structural unit (B) is a completely neutralized single monomer. It is calculated as a structural unit derived from a body (salt). For example, when acrylic acid is used as the monomer (b) and neutralized with sodium hydroxide in the polymerization reaction, sodium acrylate is used as the monomer (b). ).

本発明におけるポリカルボン酸系共重合体ではまた、構成単位(A)が占める割合が、全構成単位100モル%に対して、50モル%以下であることが好適である。これは、構成単位(A)を構成する不飽和ポリアルキレングリコール単量体(a)の重合性が充分ではなく、分散性能の高い上記ポリカルボン酸系共重合体を高収率で得るために、当該単量体(a)の使用割合を、全単量体成分100モル%に対して50モル%以下とすることが好適であることに起因する。より好ましくは49モル%以下である。 In the polycarboxylic acid copolymer of the present invention, the proportion of the structural unit (A) is preferably 50 mol% or less with respect to 100 mol% of all structural units. This is because the unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) constituting the structural unit (A) is not sufficiently polymerizable, and the above polycarboxylic acid copolymer having high dispersion performance is obtained in a high yield. This is because the proportion of the monomer (a) used is preferably 50 mol% or less with respect to 100 mol% of all monomer components. More preferably, it is 49 mol% or less.

次に、本発明におけるポリカルボン酸系共重合体を構成する単量体成分について、更に説明する。なお、各単量体は、各々1種又は2種以上を使用することができる。
<不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)>
上記単量体(a)は、上述した一般式(1)で表される単量体であるが、上記単量体(a)由来の構成単位(A)とは、単量体(a)が有する不飽和二重結合(炭素炭素二重結合)部分が、単結合となった構造を意味する。
Next, the monomer component constituting the polycarboxylic acid copolymer in the present invention will be further described. In addition, each monomer can use 1 type (s) or 2 or more types, respectively.
<Unsaturated polyalkylene glycol monomer (a)>
The monomer (a) is a monomer represented by the above general formula (1), and the structural unit (A) derived from the monomer (a) is a monomer (a). Means a structure in which the unsaturated double bond (carbon-carbon double bond) portion of the is a single bond.

上記一般式(1)において、AOは、炭素原子数2〜18のオキシアルキレン基を表す。中でも、炭素数2〜8のオキシアルキレン基が好ましく、例えば、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基、オキシイソブチレン基、オキシメチルエチレン基、オキシオクチレン基、オキシスチレン基等が挙げられる。より好ましくは、炭素数2〜4のオキシアルキレン基であり、特に好ましくはオキシエチレン基である。また、(AO)で表されるポリアルキレングリコール鎖は、2種以上のオキシアルキレン基により形成されるものであってもよく、この場合は、2種以上のオキシアルキレン基がランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれの付加形態であってもよい。 In the general formula (1), AO represents an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms. Among them, an oxyalkylene group having 2 to 8 carbon atoms is preferable, and examples thereof include an oxyethylene group, an oxypropylene group, an oxybutylene group, an oxyisobutylene group, an oxymethylethylene group, an oxyoctylene group, and an oxystyrene group. An oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms is more preferable, and an oxyethylene group is particularly preferable. In addition, the polyalkylene glycol chain represented by (AO) r may be formed by two or more oxyalkylene groups. In this case, two or more oxyalkylene groups are randomly added or blocked. Any addition form such as addition and alternate addition may be used.

上記一般式(1)ではまた、全オキシアルキレン基100モル%中に占めるオキシエチレン基の割合が、50モル%以上であることが好適である。これによって、充分な分散性能を発揮できる。より好ましくは70モル%以上、更に好ましくは80モル%以上、特に好ましくは90モル%以上、最も好ましくは100モル%、すなわちオキシエチレン基のみによって、(AO)で表されるポリアルキレングリコール鎖が形成されることである。また、2種以上のオキシアルキレン基を有する場合の組み合わせとしては、(オキシエチレン基、オキシプロピレン基)、(オキシエチレン基、オキシブチレン基)、(オキシエチレン基、オキシスチレン基)が好適である。中でも、(オキシエチレン基、オキシプロピレン基)がより好ましい。 In the general formula (1), the ratio of oxyethylene groups in 100 mol% of all oxyalkylene groups is preferably 50 mol% or more. Thereby, sufficient dispersion performance can be exhibited. More preferably 70 mol% or more, still more preferably 80 mol% or more, particularly preferably 90 mol% or more, most preferably 100 mol%, that is, a polyalkylene glycol chain represented by (AO) r only by oxyethylene groups. Is formed. In addition, as the combination having two or more oxyalkylene groups, (oxyethylene group, oxypropylene group), (oxyethylene group, oxybutylene group), (oxyethylene group, oxystyrene group) are preferable. . Among these, (oxyethylene group, oxypropylene group) is more preferable.

上記オキシアルキレン基の平均付加モル数(ポリアルキレングリコール鎖の平均鎖長)rは、2〜300の数である。本発明におけるポリカルボン酸系共重合体による分散性能の向上の観点から、rの下限値としては、次の順で特定値以上であることが好ましい(数値が大きい方が好ましい。)。すなわち、5以上、10以上、15以上、20以上、22以上が好ましい。また、rが300を超えると、共重合性が充分とはならず、分散性の保持性能を充分に発揮できなくなるおそれがある。よって、rの上限値としては、次の順で特定値以下であることが好ましい(数値が小さい方が好ましい。)。すなわち、200以下、120以下、80以下、60以下、40以下、30以下、28以下が好ましい。
なお、ポリアルキレングリコール鎖の平均鎖長(オキシアルキレン基の平均付加モル数)とは、本発明におけるポリカルボン酸系共重合体が有する、上記不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)に由来するポリアルキレングリコール鎖1モル中に付加しているオキシアルキレン基のモル数の平均値を意味する。
The average addition mole number (average chain length of the polyalkylene glycol chain) r of the oxyalkylene group is a number of 2 to 300. From the viewpoint of improving the dispersion performance by the polycarboxylic acid copolymer in the present invention, the lower limit of r is preferably not less than a specific value in the following order (a larger numerical value is preferable). That is, 5 or more, 10 or more, 15 or more, 20 or more, or 22 or more are preferable. On the other hand, when r exceeds 300, the copolymerizability may not be sufficient, and the dispersibility retention performance may not be sufficiently exhibited. Therefore, the upper limit value of r is preferably not more than a specific value in the following order (a smaller numerical value is preferable). That is, 200 or less, 120 or less, 80 or less, 60 or less, 40 or less, 30 or less, or 28 or less is preferable.
The average chain length of polyalkylene glycol chains (average number of moles of oxyalkylene group added) refers to the unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) possessed by the polycarboxylic acid copolymer in the present invention. It means the average value of the number of moles of oxyalkylene groups added to 1 mole of the derived polyalkylene glycol chain.

上記一般式(1)中、Rは、水素原子又は炭素原子数1〜30の炭化水素基を表すが、炭化水素基の炭素原子数が増大するに従って疎水性が大きくなり、分散性能が充分とはならないため、炭化水素基の炭素原子数としては1〜20が好ましい。より好ましくは1〜12、更に好ましくは1〜10、更により好ましくは1〜6、特に好ましくは1〜4である。
上記炭化水素基としては、例えば、アルキル基(直鎖、分岐鎖又は環状)、フェニル基、アルキル置換フェニル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール等が好適である。中でも、アルキル基(直鎖、分岐鎖又は環状)が好ましい。
上記Rとして特に好ましくは、水素原子、メチル基又はエチル基である。
In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, and the hydrophobicity increases as the number of carbon atoms of the hydrocarbon group increases, and the dispersion performance is sufficient. Therefore, the number of carbon atoms of the hydrocarbon group is preferably 1-20. More preferably, it is 1-12, More preferably, it is 1-10, More preferably, it is 1-6, Most preferably, it is 1-4.
As the hydrocarbon group, for example, an alkyl group (straight chain, branched chain or cyclic), a phenyl group, an alkyl-substituted phenyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl and the like are preferable. Of these, an alkyl group (straight chain, branched chain or cyclic) is preferable.
R 1 is particularly preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group.

上記一般式(1)において、qは0又は1であるが、qが0を表す場合は、上記一般式(1)で表される単量体(a)は、エーテル構造を有する単量体(エーテル系単量体)となり、qが1を表す場合には、エステル構造を有する単量体(エステル系単量体)となる。 In the general formula (1), q is 0 or 1, but when q represents 0, the monomer (a) represented by the general formula (1) is a monomer having an ether structure. (Ether type monomer), and when q represents 1, it is a monomer having an ester structure (ester type monomer).

上記一般式(1)で表される単量体(a)がエステル系単量体である場合、該単量体の具体例としては、ポリアルキレングリコールエステル系単量体、すなわち不飽和基とポリアルキレングリコール鎖とがエステル結合を介して結合された構造を有する化合物が挙げられ、例えば、不飽和カルボン酸ポリアルキレングリコールエステル系化合物が好適である。中でも、(アルコキシ)ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートが好適である。 When the monomer (a) represented by the general formula (1) is an ester monomer, specific examples of the monomer include a polyalkylene glycol ester monomer, that is, an unsaturated group, Examples thereof include compounds having a structure in which a polyalkylene glycol chain is bonded via an ester bond. For example, unsaturated carboxylic acid polyalkylene glycol ester compounds are suitable. Among these, (alkoxy) polyalkylene glycol mono (meth) acrylate is preferable.

上記(アルコキシ)ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートとしては、例えば、アルコール類に炭素数2〜18のオキシアルキレン基を2〜25モル付加したアルコキシポリアルキレングリコール類、特にオキシエチレン基が主体であるアルコキシポリアルキレングリコール類と、(メタ)アクリル酸とのエステル化物が好適である。オキシエチレン基が主体であるとは、上記(アルコキシ)ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートにおけるオキシアルキレン基の50%以上がオキシエチレン基であることを言う。オキシアルキレン基の80%以上がオキシエチレン基であることがより好適であり、オキシアルキレン基の100%がオキシエチレン基であることが更に好適である。
上記アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、オクタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、ノニルアルコール、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール等の炭素数1〜30の脂肪族アルコール類;シクロヘキサノール等の炭素数3〜30の脂環族アルコール類;(メタ)アリルアルコール、3−ブテン−1−オール、3−メチル−3−ブテン−1−オール等の炭素数3〜30の不飽和アルコール類等が挙げられる。
Examples of the (alkoxy) polyalkylene glycol mono (meth) acrylate include, for example, alkoxy polyalkylene glycols obtained by adding 2 to 25 mol of an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms to alcohols, particularly oxyethylene groups. Esterified products of alkoxy polyalkylene glycols and (meth) acrylic acid are preferred. The phrase “mainly composed of oxyethylene groups” means that 50% or more of the oxyalkylene groups in the (alkoxy) polyalkylene glycol mono (meth) acrylate are oxyethylene groups. More preferably, 80% or more of the oxyalkylene groups are oxyethylene groups, and more preferably 100% of the oxyalkylene groups are oxyethylene groups.
Examples of the alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 1-hexanol, and 2-hexanol. C1-C30 aliphatic alcohols such as 3-hexanol, octanol, 2-ethyl-1-hexanol, nonyl alcohol, lauryl alcohol, cetyl alcohol and stearyl alcohol; C3-C30 fats such as cyclohexanol Cyclic alcohols; unsaturated alcohols having 3 to 30 carbon atoms such as (meth) allyl alcohol, 3-buten-1-ol, 3-methyl-3-buten-1-ol, and the like.

上記エステル化物として具体的には、以下に示す(アルコキシ)ポリエチレングリコール(ポリ)(炭素数2〜4のアルキレングリコール)(メタ)アクリル酸エステル類等が好適である。
メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、メトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、メトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、エトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、エトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、プロポキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、プロポキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、プロポキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、プロポキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、
ブトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ブトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ブトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ブトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ペントキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ペントキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ペントキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ペントキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、
Specifically, the following (alkoxy) polyethylene glycol (poly) (C2-C4 alkylene glycol) (meth) acrylic acid esters and the like are preferable as the esterified product.
Methoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, methoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol} mono (meth) acrylate, methoxy {polyethylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, methoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol (Poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, ethoxypolyethyleneglycol mono (meth) acrylate, ethoxy {polyethyleneglycol (poly) propyleneglycol} mono (meth) acrylate, ethoxy {polyethyleneglycol (poly) butyleneglycol} mono (meta ) Acrylate, ethoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol (poly) butylene glycol} mono (Meth) acrylate, propoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, propoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol} mono (meth) acrylate, propoxy {polyethylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, propoxy {polyethylene glycol ( Poly) propylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate,
Butoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, butoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol} mono (meth) acrylate, butoxy {polyethylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, butoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol (Poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, pentoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, pentoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol} mono (meth) acrylate, pentoxy {polyethylene glycol (poly) butylene glycol} mono ( Meth) acrylate, pentoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol (poly) butylene glycol } Mono (meth) acrylate,

ヘキソキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ヘキソキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ヘキソキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ヘキソキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ヘプトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ヘプトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ヘプトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ヘプトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、オクトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、オクトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ノナノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノナノキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ノナノキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ノナノキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート。 Hexoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, hexoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol} mono (meth) acrylate, hexoxy {polyethylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, hexoxy {polyethylene glycol (poly) propylene Glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, heptoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, heptoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol} mono (meth) acrylate, heptoxy {polyethylene glycol (poly) butylene glycol} mono (Meth) acrylate, heptoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol (poly) butylene Recall} mono (meth) acrylate, octoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, octoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol} mono (meth) acrylate, octoxy {polyethylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, Octoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, nonanoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, nonanoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol} mono (meth) acrylate, nonanoxy {polyethylene Glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, nonanoxy {polyethylene glycol (poly Propylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate.

上記一般式(1)で表される単量体(a)がエーテル系単量体である場合、該単量体の具体例としては、不飽和アルコールポリアルキレングリコール付加物、すなわち不飽和基を有するアルコール(不飽和アルコール)にポリアルキレングリコール鎖が付加した構造を有する化合物が挙げられる。このような化合物としては、例えば、不飽和アルコールにアルキレングリコール(アルキレンオキサイド)を付加反応して得ることができる。
上記不飽和アルコールは、下記一般式(3):
YO(AO)H (3)
(式中、Yは、上記一般式(1)中の「CH=C(R)−(CH−」に相当する。sは、AOで表されるオキシアルキレン基の平均付加モル数を表し、0〜300の数である。AOは、上記一般式(1)中のAOと同様である。)で表される化合物である。
When the monomer (a) represented by the general formula (1) is an ether monomer, specific examples of the monomer include an unsaturated alcohol polyalkylene glycol adduct, that is, an unsaturated group. Examples thereof include compounds having a structure in which a polyalkylene glycol chain is added to an alcohol having an unsaturated alcohol. Such a compound can be obtained, for example, by adding an alkylene glycol (alkylene oxide) to an unsaturated alcohol.
The unsaturated alcohol is represented by the following general formula (3):
YO (AO) s H (3)
(In the formula, Y corresponds to “CH 2 ═C (R 2 ) — (CH 2 ) p —” in the general formula (1). S is an average addition of an oxyalkylene group represented by AO) The number of moles is a number of 0 to 300. AO is the same as AO in the general formula (1).

上記一般式(3)において、sは、0〜300の数であるが、sの範囲としては、0〜200が好ましい。より好ましくは0〜100、更に好ましくは0〜50、より更に好ましくは0〜25、特に好ましくは0〜10、最も好ましくは0〜4である。また、sは、1以上であることも好適である。sが1以上の場合、1〜50が好ましい。より好ましくは1〜25、更に好ましくは1〜10、更に好ましくは1〜5、より更に好ましくは1〜3、特に好ましくは1〜2、最も好ましくは1である。更に、sは0の場合も好適である。sが0の場合、上記一般式(3)で表される化合物は、Yが炭素原子数2〜5の不飽和アルコールに相当する。 In the said General formula (3), although s is a number of 0-300, as a range of s, 0-200 are preferable. More preferably, it is 0-100, More preferably, it is 0-50, More preferably, it is 0-25, Especially preferably, it is 0-10, Most preferably, it is 0-4. It is also preferable that s is 1 or more. When s is 1 or more, 1-50 are preferable. More preferably, it is 1-25, More preferably, it is 1-10, More preferably, it is 1-5, More preferably, it is 1-3, Most preferably, it is 1-2, Most preferably, it is 1. Furthermore, it is preferable that s is 0. When s is 0, in the compound represented by the general formula (3), Y corresponds to an unsaturated alcohol having 2 to 5 carbon atoms.

上記不飽和アルコールの具体例としては、例えば、メタリルアルコール、アリルアルコール、3−メチル−3−ブテン−1−オール等のアルコールの他、これらアルコールのアルキレンオキサイド付加物等が挙げられ、アルキレンオキサイド付加物としては、その平均付加モル数pが比較的少ないものが好適である。
上記不飽和アルコールの中でも、メタリルアルコール、アリルアルコール、3−メチル−3−ブテン−1−オール、メタリルアルコール−1EO(メタリルアルコールにエチレンオキサイドが1モル付加したもの)、アリルアルコール−1EO(アリルアルコールにエチレンオキサイドが1モル付加したもの)、3−メチル−3−ブテン−1−オール−1EO(3−メチル−3−ブテン−1−オールにエチレンオキサイドが1モル付加したもの)、メタリルアルコール−2EO(メタリルアルコールにエチレンオキサイドが2モル付加したもの)、アリルアルコール−2EO(アリルアルコールにエチレンオキサイドが2モル付加したもの)、3−メチル−3−ブテン−1−オール−2EO(3−メチル−3−ブテン−1−オールにエチレンオキサイドが2モル付加したもの)がより好ましい。
Specific examples of the unsaturated alcohol include, for example, alcohols such as methallyl alcohol, allyl alcohol, and 3-methyl-3-buten-1-ol, and alkylene oxide adducts of these alcohols. As the adduct, those having a relatively small average added mole number p are preferable.
Among the above unsaturated alcohols, methallyl alcohol, allyl alcohol, 3-methyl-3-buten-1-ol, methallyl alcohol-1EO (one mole of ethylene oxide added to methallyl alcohol), allyl alcohol-1EO (One mole of ethylene oxide added to allyl alcohol), 3-methyl-3-buten-1-ol-1EO (one mole of ethylene oxide added to 3-methyl-3-buten-1-ol), Methallyl alcohol-2EO (two moles of ethylene oxide added to methallyl alcohol), allyl alcohol-2EO (two moles of ethylene oxide added to allyl alcohol), 3-methyl-3-buten-1-ol- 2EO (3-methyl-3-buten-1-ol and ethylene Kisaido 2 mol addition to ones) are more preferable.

上記アルキレンオキサイドとしては、炭素数2〜18のアルキレンオキサイドが好ましい。より好ましくは炭素数2〜8のアルキレンオキサイドであり、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、イソブチレンオキサイド、スチレングオキサイド等が挙げられる。中でも、炭素数2〜4のアルキレンオキサイドが好ましく、特に好ましくはエチレンオキサイドである。また、2種以上のアルキレンオキサイドを用いてもよく、この場合、付加反応形態としては、ランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれの形態であってもよい。 As said alkylene oxide, a C2-C18 alkylene oxide is preferable. More preferably, it is a C2-C8 alkylene oxide, for example, ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, isobutylene oxide, styrene oxide, etc. are mentioned. Among these, alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms are preferable, and ethylene oxide is particularly preferable. Two or more kinds of alkylene oxides may be used. In this case, the addition reaction may be in any form such as random addition, block addition, and alternate addition.

上記不飽和アルコールポリアルキレングリコール付加物として具体的には、例えば、ビニルアルコールアルキレンオキシド付加物、(メタ)アリルアルコールアルキレンオキシド付加物、3−ブテン−1−オールアルキレンオキシド付加物、イソプレンアルコール(3−メチル−3−ブテン−1−オール)アルキレンオキシド付加物、3−メチル−2−ブテン−1−オールアルキレンオキシド付加物、2−メチル−3−ブテン−2−オールアルキレンオキシド付加物、2−メチル−2−ブテン−1−オールアルキレンオキシド付加物、2−メチル−3−ブテン−1−オールアルキレンオキシド付加物が好適である。 Specific examples of the unsaturated alcohol polyalkylene glycol adduct include, for example, vinyl alcohol alkylene oxide adduct, (meth) allyl alcohol alkylene oxide adduct, 3-buten-1-ol alkylene oxide adduct, isoprene alcohol (3 -Methyl-3-buten-1-ol) alkylene oxide adduct, 3-methyl-2-buten-1-ol alkylene oxide adduct, 2-methyl-3-buten-2-ol alkylene oxide adduct, 2- Methyl-2-buten-1-ol alkylene oxide adduct and 2-methyl-3-buten-1-ol alkylene oxide adduct are preferred.

より具体的には、例えば、ポリエチレングリコールモノビニルエーテル、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、ポリエチレングリコールモノ(2−メチル−2−プロペニル)エーテル、ポリエチレングリコールモノ(2−ブテニル)エーテル、ポリエチレングリコールモノ(3−メチル−3−ブテニル)エーテル、ポリエチレングリコールモノ(3−メチル−2−ブテニル)エーテル、ポリエチレングリコールモノ(2−メチル−3−ブテニル)エーテル、ポリエチレングリコールモノ(2−メチル−2−ブテニル)エーテル、ポリエチレングリコールモノ(1,1−ジメチル−2−プロペニル)エーテル、ポリエチレンポリプロピレングリコールモノ(3−メチル−3−ブテニル)エーテル、メトキシポリエチレングリコールモノ(3−メチル−3−ブテニル)エーテル、エトキシポリエチレングリコールモノ(3−メチル−3−ブテニル)エーテル、1−プロポキシポリエチレングリコールモノ(3−メチル−3−ブテニル)エーテル、シクロヘキシルオキシポリエチレングリコールモノ(3−メチル−3−ブテニル)エーテル、フェノキシポリエチレングリコールモノ(3−メチル−3−ブテニル)エーテル、メトキシポリエチレングリコールモノアリルエーテル、エトキシポリエチレングリコールモノアリルエーテル、フェノキシポリエチレングリコールモノアリルエーテル、メトキシポリエチレングリコールモノ(2−メチル−2−プロペニル)エーテル、エトキシポリエチレングリコールモノ(2−メチル−2−プロペニル)エーテル、フェノキシポリエチレングリコールモノ(2−メチル−2−プロペニル)エーテル等が好適である。 More specifically, for example, polyethylene glycol monovinyl ether, polyethylene glycol monoallyl ether, polyethylene glycol mono (2-methyl-2-propenyl) ether, polyethylene glycol mono (2-butenyl) ether, polyethylene glycol mono (3-methyl) -3-butenyl) ether, polyethylene glycol mono (3-methyl-2-butenyl) ether, polyethylene glycol mono (2-methyl-3-butenyl) ether, polyethylene glycol mono (2-methyl-2-butenyl) ether, polyethylene Glycol mono (1,1-dimethyl-2-propenyl) ether, polyethylene polypropylene glycol mono (3-methyl-3-butenyl) ether, methoxypolyethylene glycol mono 3-methyl-3-butenyl) ether, ethoxy polyethylene glycol mono (3-methyl-3-butenyl) ether, 1-propoxy polyethylene glycol mono (3-methyl-3-butenyl) ether, cyclohexyloxypolyethylene glycol mono (3- Methyl-3-butenyl) ether, phenoxypolyethyleneglycol mono (3-methyl-3-butenyl) ether, methoxypolyethyleneglycolmonoallylether, ethoxypolyethyleneglycolmonoallylether, phenoxypolyethyleneglycolmonoallylether, methoxypolyethyleneglycolmono (2 -Methyl-2-propenyl) ether, ethoxypolyethylene glycol mono (2-methyl-2-propenyl) ether, phenoxypolyethylene Glycol mono (2-methyl-2-propenyl) ether and the like.

<不飽和カルボン酸系単量体(b)>
上記単量体(b)としては、不飽和二重結合(炭素炭素二重結合)と、カルボキシル基及び/又はカルボン酸塩とを含む単量体である。なお、不飽和カルボン酸系単量体(b)由来の構成単位(B)とは、単量体(b)が有する不飽和二重結合部分が、単結合となった構造を意味する。
<Unsaturated carboxylic acid monomer (b)>
The monomer (b) is a monomer containing an unsaturated double bond (carbon-carbon double bond) and a carboxyl group and / or a carboxylate. The structural unit (B) derived from the unsaturated carboxylic acid monomer (b) means a structure in which the unsaturated double bond portion of the monomer (b) is a single bond.

ここで、カルボキシル基及び/又はカルボン酸塩を含むとは、−COOZ(Zは、水素原子、金属原子、アンモニウム基又は有機アミン基を表す。)で表される基を、1分子中に1個又は2種以上有することを意味する。金属原子としては、ナトリウム、リチウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属;マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属;アルミニウム、鉄等が挙げられる。また、有機アミン基としては、モノエタノールアミン基、ジエタノールアミン基、トリエタノールアミン基等のアルカノールアミン基;モノエチルアミン基、ジエチルアミン基、トリエチルアミン基等のアルキルアミン基;エチレンジアミン基、トリエチレンジアミン基等のポリアミン基等が挙げられる。上記カルボン酸塩としては、これらの中でも、アンモニウム塩、ナトリウム塩又はカリウム塩が好ましく、より好ましくはナトリウム塩である。 Here, including a carboxyl group and / or a carboxylate salt means that a group represented by —COOZ (Z represents a hydrogen atom, a metal atom, an ammonium group, or an organic amine group) is 1 per molecule. It means having one or more. Examples of metal atoms include alkali metals such as sodium, lithium, potassium, rubidium and cesium; alkaline earth metals such as magnesium, calcium, strontium and barium; aluminum and iron. Organic amine groups include monoethanolamine groups, diethanolamine groups, triethanolamine groups and other alkanolamine groups; monoethylamine groups, diethylamine groups, triethylamine groups and other alkylamine groups; ethylenediamine groups, triethylenediamine groups and other polyamines Groups and the like. Among these, the carboxylate is preferably an ammonium salt, a sodium salt, or a potassium salt, and more preferably a sodium salt.

上記不飽和カルボン酸系単量体(b)としては、1分子内に不飽和二重結合と1つのカルボキシル基又はカルボン酸塩とを含む不飽和モノカルボン酸系単量体や、1分子内に不飽和二重結合と2つのカルボキシル基又はカルボン酸塩とを含む不飽和ジカルボン酸系単量体が好適である。 The unsaturated carboxylic acid monomer (b) includes an unsaturated monocarboxylic acid monomer containing an unsaturated double bond and one carboxyl group or carboxylate in one molecule, An unsaturated dicarboxylic acid monomer containing an unsaturated double bond and two carboxyl groups or a carboxylate is preferable.

上記不飽和モノカルボン酸系単量体として具体的には、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、α−ヒドロキシアクリル酸、α−ヒドロキシメチルアクリル酸及びその誘導体等の不飽和カルボン酸や、これらの塩等が挙げられる。
上記不飽和ジカルボン酸系単量体として具体的には、例えば、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、フマル酸、メサコン酸等の不飽和ジカルボン酸、これらの塩、及び、これらの無水物等が挙げられる。
これらの中でも、重合性の観点から、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸及びこれらの塩が好適である。中でも、アクリル酸、メタクリル酸及びこれらの塩がより好ましい。すなわち、上記カルボン酸系単量体(b)としては、(メタ)アクリル酸又はその塩を含むことが好適である。より好ましくはメタクリル酸又はその塩であり、(メタ)アクリル酸又はその塩由来の構造を含むことによって、得られる本発明におけるポリカルボン酸系共重合体が、より少量で更に優れた分散性能を発揮することが可能になる。
なお、アクリル酸及びメタクリル酸を総称して「(メタ)アクリル酸」という。
Specific examples of the unsaturated monocarboxylic acid monomer include unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, α-hydroxyacrylic acid, α-hydroxymethylacrylic acid and derivatives thereof, These salts are mentioned.
Specific examples of the unsaturated dicarboxylic acid-based monomer include unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, fumaric acid, and mesaconic acid, salts thereof, and anhydrides thereof. Can be mentioned.
Among these, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid and salts thereof are preferable from the viewpoint of polymerizability. Of these, acrylic acid, methacrylic acid, and salts thereof are more preferable. That is, the carboxylic acid monomer (b) preferably includes (meth) acrylic acid or a salt thereof. More preferably, it is methacrylic acid or a salt thereof. By including a structure derived from (meth) acrylic acid or a salt thereof, the resulting polycarboxylic acid copolymer in the present invention has a further excellent dispersion performance in a smaller amount. It becomes possible to demonstrate.
Acrylic acid and methacrylic acid are collectively referred to as “(meth) acrylic acid”.

<その他の単量体(c)>
上述したように、本発明におけるポリカルボン酸系共重合体はまた、必須単量体成分である上記(a)及び(b)以外のその他の単量体(c)に由来する構成単位(C)を含むものであってもよい。このような単量体(c)は、上記単量体(a)及び/又は(b)と共重合可能な単量体であればよく、例えば、下記化合物等の1種又は2種以上を使用することができる。
上記不飽和ジカルボン酸系単量体と炭素原子数1〜30のアルコールとのハーフエステル、ジエステル類;上記不飽和ジカルボン酸系単量体と炭素原子数1〜30のアミンとのハーフアミド、ジアミド類;上記アルコールやアミンに炭素原子数2〜18のアルキレンオキサイドを1〜500モル付加させたアルキル(ポリ)アルキレングリコールと上記不飽和ジカルボン酸系単量体とのハーフエステル、ジエステル類;上記不飽和ジカルボンジカルボン酸系単量体と炭素原子数2〜18のアルキレングリコール若しくは該アルキレングリコールの付加モル数2〜500のポリアルキレングリコールとのハーフエステル、ジエステル類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、メチルクロトネート、エチルクロトネート、プロピルクロトネート等の不飽和モノカルボン酸類と炭素原子数1〜30のアルコールとのエステル類;炭素数1〜30のアルコールに炭素数2〜18のアルキレンオキサイドを1〜500モル付加させたアルコキシ(ポリ)アルキレングリコールと(メタ)アクリル酸等の不飽和モノカルボン酸類とのエステル類;(ポリ)エチレングリコールモノメタクリレート、(ポリ)プロピレングリコールモノメタクリレート、(ポリ)ブチレングリコールモノメタクリレート等の、(メタ)アクリル酸等の不飽和モノカルボン酸類への炭素原子数2〜18のアルキレンオキサイドの1〜500モル付加物類;
<Other monomer (c)>
As described above, the polycarboxylic acid copolymer in the present invention is also a structural unit (C) derived from the monomer (c) other than the above (a) and (b) which is an essential monomer component. ) May be included. Such a monomer (c) may be any monomer that can be copolymerized with the monomer (a) and / or (b), and includes, for example, one or more of the following compounds. Can be used.
Half esters and diesters of the above unsaturated dicarboxylic acid monomers and alcohols having 1 to 30 carbon atoms; Half amides and diamides of the above unsaturated dicarboxylic acid monomers and amines having 1 to 30 carbon atoms Half esters and diesters of an alkyl (poly) alkylene glycol obtained by adding 1 to 500 moles of an alkylene oxide having 2 to 18 carbon atoms to the alcohol or amine and the unsaturated dicarboxylic acid monomer; Half esters and diesters of saturated dicarboxylic dicarboxylic acid monomers and alkylene glycols having 2 to 18 carbon atoms or polyalkylene glycols having 2 to 500 addition moles of the alkylene glycol; methyl (meth) acrylate, ethyl (meta ) Acrylate, propyl (meth) acrylate, glycidyl Esters of unsaturated monocarboxylic acids such as (meth) acrylate, methyl crotonate, ethyl crotonate, propyl crotonate and alcohols having 1 to 30 carbon atoms; alcohols having 1 to 30 carbon atoms and 2 to 18 carbon atoms Esters of alkoxy (poly) alkylene glycols to which 1 to 500 moles of alkylene oxide have been added and unsaturated monocarboxylic acids such as (meth) acrylic acid; (poly) ethylene glycol monomethacrylate, (poly) propylene glycol monomethacrylate, 1-500 molar adducts of alkylene oxides having 2-18 carbon atoms to unsaturated monocarboxylic acids such as (meth) acrylic acid, such as (poly) butylene glycol monomethacrylate;

マレアミド酸と炭素原子数2〜18のグリコール若しくはこれらのグリコールの付加モル数2〜500のポリアルキレングリコールとのハーフアミド類;トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコール(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の(ポリ)アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート類;ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート類;トリエチレングリコールジマレート、ポリエチレングリコールジマレート等の(ポリ)アルキレングリコールジマレート類;ビニルスルホネート、(メタ)アリルスルホネート、2−(メタ)アクリロキシエチルスルホネート、3−(メタ)アクリロキシプロピルスルホネート、3−(メタ)アクリロキシ−2−ヒドロキシプロピルスルホネート、3−(メタ)アクリロキシ−2−ヒドロキシプロピルスルホフェニルエーテル、3−(メタ)アクリロキシ−2−ヒドロキシプロピルオキシスルホベンゾエート、4−(メタ)アクリロキシブチルスルホネート、(メタ)アクリルアミドメチルスルホン酸、(メタ)アクリルアミドエチルスルホン酸、2−メチルプロパンスルホン酸(メタ)アクリルアミド、スチレンスルホン酸等の不飽和スルホン酸類及びこれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩;メチル(メタ)アクリルアミド等の不飽和モノカルボン酸類と炭素原子数1〜30のアミンとのアミド類;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メチルスチレン等のビニル芳香族類; Half amides of maleamic acid and glycols having 2 to 18 carbon atoms or polyalkylene glycols having 2 to 500 addition moles of these glycols; triethylene glycol di (meth) acrylate, (poly) ethylene glycol di (meth) (Poly) alkylene glycol di (meth) acrylates such as acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, (poly) ethylene glycol (poly) propylene glycol di (meth) acrylate; hexanediol di (meth) acrylate, trimethylolpropane Multifunctional (meth) acrylates such as tri (meth) acrylate and trimethylolpropane di (meth) acrylate; (poly) alkyl such as triethylene glycol dimaleate and polyethylene glycol dimaleate Glycol dimaleates; vinyl sulfonate, (meth) allyl sulfonate, 2- (meth) acryloxyethyl sulfonate, 3- (meth) acryloxypropyl sulfonate, 3- (meth) acryloxy-2-hydroxypropyl sulfonate, 3- (Meth) acryloxy-2-hydroxypropylsulfophenyl ether, 3- (meth) acryloxy-2-hydroxypropyloxysulfobenzoate, 4- (meth) acryloxybutylsulfonate, (meth) acrylamide methylsulfonic acid, (meth) acrylamide Unsaturated sulfonic acids such as ethyl sulfonic acid, 2-methylpropane sulfonic acid (meth) acrylamide, styrene sulfonic acid and the like, and monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, organic amine salts thereof; ) Amides of unsaturated monocarboxylic acids with amines having 1 to 30 carbon atoms such as acrylamide; styrene, alpha-methyl styrenes, vinyl toluene, p- methyl vinyl aromatics such as styrene;

ブタジエン、イソプレン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン等のジエン類;(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアルキルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド等の不飽和アミド類;(メタ)アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル等の不飽和シアン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等の不飽和エステル類;(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸メチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸ジブチルアミノエチル、ビニルピリジン等の不飽和アミン類;ジビニルベンゼン等のジビニル芳香族類;トリアリルシアヌレート等のシアヌレート類;(メタ)アリルアルコール、グリシジル(メタ)アリルエーテル等のアリル類;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の不飽和アミノ化合物類;メトキシポリエチレングリコールモノビニルエーテル、ポリエチレングリコールモノビニルエーテル、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル等のビニルエーテル又はアリルエーテル類;ポリジメチルシロキサンプロピルアミノマレインアミド酸、ポリジメチルシロキサンアミノプロピレンアミノマレインアミド酸、ポリジメチルシロキサン−ビス−(プロピルアミノマレインアミド酸)、ポリジメチルシロキサン−ビス−(ジプロピレンアミノマレインアミド酸)、ポリジメチルシロキサン−(1−プロピル−3−アクリレート)、ポリジメチルシロキサン−(1−プロピル−3−メタクリレート)、ポリジメチルシロキサン−ビス−(1−プロピル−3−アクリレート)、ポリジメチルシロキサン−ビス−(1−プロピル−3−メタクリレート)等のシロキサン誘導体等。 Dienes such as butadiene, isoprene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene; (meth) acrylamide, (meth) acrylalkylamide, N-methylol (meth) acrylamide, N, Unsaturated amides such as N-dimethyl (meth) acrylamide; unsaturated cyanides such as (meth) acrylonitrile and α-chloroacrylonitrile; unsaturated esters such as vinyl acetate and vinyl propionate; aminoethyl (meth) acrylate , Unsaturated amines such as methylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, dibutylaminoethyl (meth) acrylate, vinylpyridine, and the like; Divinyl aromatics such as triallyl cyanurate Anurates; Allyls such as (meth) allyl alcohol and glycidyl (meth) allyl ether; Unsaturated amino compounds such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate; Methoxypolyethylene glycol monovinyl ether, Polyethylene glycol monovinyl ether, Methoxypolyethylene glycol mono Vinyl ethers or allyl ethers such as (meth) allyl ether and polyethylene glycol mono (meth) allyl ether; polydimethylsiloxanepropylaminomaleamic acid, polydimethylsiloxaneaminopropylaminomaleamic acid, polydimethylsiloxane-bis- (propylamino) Maleamic acid), polydimethylsiloxane-bis- (dipropyleneamino maleamic acid), polydimethylsiloxane- (1-propyl-3-acrylate), polydimethylsiloxane- (1-propyl-3-methacrylate), polydimethylsiloxane-bis- (1-propyl-3-acrylate), polydimethylsiloxane-bis- (1-propyl) Siloxane derivatives such as -3-methacrylate).

次に、上記ポリマーを得る方法について、説明する。
上記ポリマーを得る方法としては、本発明の技術分野において通常用いられる方法を採用することができ、例えば本発明におけるポリカルボン酸系共重合体を得る方法としては、重合開始剤を用いて、単量体(a)及び単量体(b)、並びに、必要に応じて単量体(c)を含む単量体成分を共重合させればよいが、本発明におけるポリカルボン酸系共重合体を構成する構成単位が上述した範囲内となるように、単量体成分に含まれる単量体の種類や使用量を適宜設定することが好ましい。すなわち、本発明におけるポリカルボン酸系共重合体を構成する構成単位の割合が上述した好適な範囲となるように、単量体成分に含まれる単量体の種類や使用量を適宜設定することが好ましい。
Next, a method for obtaining the polymer will be described.
As a method for obtaining the polymer, a method usually used in the technical field of the present invention can be employed. For example, as a method for obtaining the polycarboxylic acid-based copolymer in the present invention, a polymerization initiator can be used. The monomer component containing the monomer (a) and the monomer (b) and, if necessary, the monomer (c) may be copolymerized, but the polycarboxylic acid copolymer in the present invention It is preferable to appropriately set the type and amount of the monomer contained in the monomer component so that the structural unit constituting the component falls within the above-described range. That is, the type and amount of the monomer contained in the monomer component are appropriately set so that the proportion of the constituent units constituting the polycarboxylic acid copolymer in the present invention falls within the above-described preferred range. Is preferred.

したがって、本発明におけるポリカルボン酸系共重合体を得るために使用される全単量体成分100質量%に対し、単量体(a)及び(b)のそれぞれの含有量を1質量%以上とすることが好適である。また、単量体(a)及び(b)の合計量100質量%中に占める単量体(a)の含有割合としては、好ましくは60〜96質量%、より好ましくは70〜95質量%、更に好ましくは80〜94質量%、特に好ましくは84〜94質量%である。また、単量体(a)及び(b)の合計量100質量%中に占める単量体(b)の含有割合としては、好ましくは3〜50質量%、より好ましくは3〜35質量%、更に好ましくは4〜30質量%、更により好ましくは4〜25質量%、特に好ましくは4〜14質量%である。 Therefore, the content of each of the monomers (a) and (b) is 1% by mass or more with respect to 100% by mass of the total monomer components used for obtaining the polycarboxylic acid copolymer in the present invention. Is preferable. Further, the content ratio of the monomer (a) in the total amount of 100% by mass of the monomers (a) and (b) is preferably 60 to 96% by mass, more preferably 70 to 95% by mass, More preferably, it is 80-94 mass%, Most preferably, it is 84-94 mass%. Further, the content ratio of the monomer (b) in the total amount of the monomers (a) and (b) of 100% by mass is preferably 3 to 50% by mass, more preferably 3 to 35% by mass, More preferably, it is 4-30 mass%, More preferably, it is 4-25 mass%, Most preferably, it is 4-14 mass%.

また上記単量体(a)及び(b)の合計の比率(質量%)としては、全単量体成分100質量%に対し、70〜100質量%であることが好適である。すなわち、他の単量体(c)の含有割合は、全単量体成分100質量%に対し、0〜30質量%であることが好ましい。全単量体成分100質量%中の単量体(a)及び(b)の合計の比率としてより好ましくは80〜100質量%、更に好ましくは90〜100質量%、特に好ましくは95〜100質量%である。 The total ratio (mass%) of the monomers (a) and (b) is preferably 70 to 100 mass% with respect to 100 mass% of all monomer components. That is, it is preferable that the content rate of another monomer (c) is 0-30 mass% with respect to 100 mass% of all the monomer components. The total ratio of the monomers (a) and (b) in 100% by mass of all monomer components is more preferably 80 to 100% by mass, still more preferably 90 to 100% by mass, and particularly preferably 95 to 100% by mass. %.

また分散性能の高い本発明におけるポリカルボン酸系共重合体を高収率で得るためには、全単量体成分100モル%に対して単量体(a)の占める割合が、50モル%以下であることが好適である。より好ましくは49モル%以下である。 Further, in order to obtain a high yield of the polycarboxylic acid copolymer in the present invention having a high dispersion performance, the proportion of the monomer (a) is 50 mol% with respect to 100 mol% of all monomer components. It is preferable that: More preferably, it is 49 mol% or less.

上記共重合は、溶液重合や塊状重合等の通常の方法で行うことができる。溶液重合は回分式でも連続式でも行うことができ、その際に使用される溶媒としては、例えば、水;メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール;ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、n−ヘキサン等の芳香族又は脂肪族炭化水素;酢酸エチル等のエステル化合物;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン化合物;テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル化合物等が挙げられる。中でも、原料単量体及び得られる重合体の溶解性の観点から、水及び炭素数1〜4の低級アルコールからなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましく、その中でも、水が脱溶剤工程を省略できる点でより好ましい。 The copolymerization can be performed by a usual method such as solution polymerization or bulk polymerization. The solution polymerization can be carried out either batchwise or continuously. Examples of the solvent used here include water; alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol; benzene, toluene, xylene, cyclohexane, n- Examples include aromatic or aliphatic hydrocarbons such as hexane; ester compounds such as ethyl acetate; ketone compounds such as acetone and methyl ethyl ketone; and cyclic ether compounds such as tetrahydrofuran and dioxane. Among these, from the viewpoint of the solubility of the raw material monomer and the resulting polymer, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of water and a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms. It is more preferable in that the solvent step can be omitted.

上記共重合を水溶液重合法にて行う場合には、ラジカル重合開始剤として、水溶性の重合開始剤、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩;過酸化水素;2,2’−アゾビス−2−メチルプロピオンアミジン塩酸塩等のアゾアミジン化合物、2,2’−アゾビス−2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン塩酸塩等の環状アゾアミジン化合物、2−カルバモイルアゾイソブチロニトリル等のアゾニトリル化合物等の水溶性アゾ系開始剤等を使用することが好適である。また、この際、亜硫酸水素ナトリウム等のアルカリ金属亜硫酸塩、メタ二亜硫酸塩、次亜燐酸ナトリウム、モール塩等のFe(II)塩、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム二水和物、ヒドロキシルアミン塩酸塩、チオ尿素、L−アスコルビン酸(塩)、エリソルビン酸(塩)等の促進剤を併用することもできる。中でも、過酸化水素とL−アスコルビン酸(塩)等の促進剤との組み合わせが好ましい。これらのラジカル重合開始剤や促進剤はそれぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 When the copolymerization is performed by an aqueous solution polymerization method, a water-soluble polymerization initiator, for example, a persulfate such as ammonium persulfate, sodium persulfate, or potassium persulfate; hydrogen peroxide; 2 Azoamidine compounds such as 2,2′-azobis-2-methylpropionamidine hydrochloride, cyclic azoamidine compounds such as 2,2′-azobis-2- (2-imidazolin-2-yl) propane hydrochloride, 2-carbamoylazoiso It is preferable to use a water-soluble azo initiator such as an azonitrile compound such as butyronitrile. In addition, at this time, alkali metal sulfites such as sodium hydrogen sulfite, metabisulfite, sodium hypophosphite, Fe (II) salts such as molle salt, sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate, hydroxylamine hydrochloride, Accelerators such as thiourea, L-ascorbic acid (salt), and erythorbic acid (salt) can also be used in combination. Among these, a combination of hydrogen peroxide and an accelerator such as L-ascorbic acid (salt) is preferable. These radical polymerization initiators and accelerators may be used alone or in combination of two or more.

上記共重合において、反応温度は、特に限定されないが、例えば、過硫酸塩を開始剤とした場合、反応温度は30〜100℃の範囲が好ましく、40〜95℃の範囲がより好ましく、45〜90℃の範囲が更に好ましい。また、過酸化水素と促進剤としてL−アスコルビン酸(塩)とを組み合わせて開始剤とした場合、反応温度は30〜100℃の範囲が好ましく、40〜95℃の範囲がより好ましく、45〜90℃の範囲が更に好ましい。
共重合の際の重合時間は、特に限定されないが、例えば、0.5〜10時間の範囲が好ましい。重合時間が、この範囲より長すぎたり短すぎたりすると、重合率の低下や生産性の低下をもたらすおそれがあり、好ましくない。より好ましくは0.5〜8時間、更に好ましくは1〜6時間の範囲である。
共重合の際の全単量体成分の使用量は、他の原料及び重合溶媒を含む全原料100質量%に対して10〜99質量%の範囲が好ましい。特に、全単量体成分の使用量がこの範囲より低すぎると、重合率の低下や生産性の低下をもたらすおそれがあり好ましくない。より好ましくは20〜98質量%、更に好ましくは25〜95質量%、より更に好ましくは30〜90質量%、特に好ましくは30〜80質量%、最も好ましくは40〜70質量%の範囲である。
In the copolymerization, the reaction temperature is not particularly limited. For example, when persulfate is used as the initiator, the reaction temperature is preferably in the range of 30 to 100 ° C, more preferably in the range of 40 to 95 ° C, and 45 to 45 ° C. A range of 90 ° C. is more preferable. Further, when hydrogen peroxide and L-ascorbic acid (salt) as a promoter are combined to form an initiator, the reaction temperature is preferably in the range of 30 to 100 ° C, more preferably in the range of 40 to 95 ° C, and 45 to 45 ° C. A range of 90 ° C. is more preferable.
Although the polymerization time in the case of copolymerization is not specifically limited, For example, the range of 0.5 to 10 hours is preferable. If the polymerization time is too long or too short than this range, the polymerization rate may be lowered or the productivity may be lowered, which is not preferable. More preferably, it is 0.5-8 hours, More preferably, it is the range of 1-6 hours.
The amount of all monomer components used in the copolymerization is preferably in the range of 10 to 99% by mass with respect to 100% by mass of all the raw materials including other raw materials and the polymerization solvent. In particular, if the amount of all the monomer components used is too lower than this range, it is not preferred because it may cause a decrease in polymerization rate or a decrease in productivity. More preferably, it is 20-98 mass%, More preferably, it is 25-95 mass%, More preferably, it is 30-90 mass%, Especially preferably, it is 30-80 mass%, Most preferably, it is the range of 40-70 mass%.

上記共重合ではまた、得られる本発明におけるポリカルボン酸系共重合体の分子量調整のため、連鎖移動剤を用いることができる。特に、全単量体成分の使用量が、重合時に使用する原料の全量100質量%に対して30質量%以上となる高濃度で重合反応を行う場合には、連鎖移動剤を用いるのが好ましい。連鎖移動剤としては、メルカプトエタノール、チオグリセロール、チオグリコール酸、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、チオグリコール酸オクチル、3−メルカプトプロピオン酸オクチル、2−メルカプトエタンスルホン酸等のチオール系連鎖移動剤を用いることができ、2種類以上の連鎖移動剤の併用も可能である。更に、共重合体の分子量調整のためには、上記単量体(d)として(メタ)アリルスルホン酸(塩)類等の連鎖移動性の高い単量体を用いることも有効である。 In the copolymerization, a chain transfer agent can be used for adjusting the molecular weight of the polycarboxylic acid copolymer obtained in the present invention. In particular, it is preferable to use a chain transfer agent when the polymerization reaction is performed at a high concentration of 30% by mass or more with respect to 100% by mass of the total amount of raw materials used during polymerization. . Examples of chain transfer agents include mercaptoethanol, thioglycerol, thioglycolic acid, 2-mercaptopropionic acid, 3-mercaptopropionic acid, thiomalic acid, octyl thioglycolate, octyl 3-mercaptopropionate, 2-mercaptoethanesulfonic acid, etc. These thiol chain transfer agents can be used, and two or more types of chain transfer agents can be used in combination. Furthermore, in order to adjust the molecular weight of the copolymer, it is also effective to use a monomer having high chain mobility such as (meth) allylsulfonic acid (salt) as the monomer (d).

上記共重合反応において、溶媒を用いる場合、重合をpH5以上で行ってもよいが、その場合、重合率の低下が起こると同時に共重合性がより充分とはならず、金属単体及び/又は金属酸化物の分散性をより充分に向上できないおそれがあるため、pH5未満で共重合反応を行うことが好ましい。pHの調整は、例えば、一価金属又は二価金属の水酸化物や炭酸塩等の無機塩;アンモニア;有機アミン等のアルカリ性物質性物質又は塩酸、リン酸、硫酸等の無機酸類、酢酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸類を用いて行うことができる。 In the above copolymerization reaction, when a solvent is used, the polymerization may be carried out at a pH of 5 or more. In this case, the polymerization rate is lowered and the copolymerizability is not sufficiently improved. Since there is a possibility that the dispersibility of the oxide cannot be improved sufficiently, the copolymerization reaction is preferably performed at a pH of less than 5. The pH can be adjusted by, for example, inorganic salts such as hydroxides or carbonates of monovalent metals or divalent metals; ammonia; alkaline substances such as organic amines or inorganic acids such as hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, acetic acid, It can carry out using organic acids, such as p-toluenesulfonic acid.

本発明におけるポリカルボン酸系共重合体は、そのままでも電極組成物の成分として用いることもできるが、取り扱い性の観点からは、pHを5以上に調整しておくことが好ましい。上述したようにpH5未満で共重合反応を行うことが好ましく、共重合後にpHを5以上に調整することが好ましい。pHの調整は、例えば、一価金属又は二価金属の水酸化物や炭酸塩等の無機塩;アンモニア;有機アミン等のアルカリ性物質を用いて行なうことができる。また、反応終了後、必要ならば濃度調整を行うこともできる。また、本発明におけるポリカルボン酸系共重合体は、水溶液の形態でそのまま電極組成物の成分として使用してもよいし、又は、カルシウム、マグネシウム等の二価金属の水酸化物で中和して多価金属塩とした後に乾燥させたり、シリカ系微粉末等の無機粉体に担持して乾燥させたりすることにより粉体化して使用してもよい。 The polycarboxylic acid copolymer in the present invention can be used as it is as a component of the electrode composition, but it is preferable to adjust the pH to 5 or more from the viewpoint of handleability. As described above, the copolymerization reaction is preferably performed at a pH of less than 5, and the pH is preferably adjusted to 5 or more after the copolymerization. The pH can be adjusted using, for example, an inorganic salt such as a monovalent metal or divalent metal hydroxide or carbonate; ammonia; an alkaline substance such as an organic amine. Further, after the reaction is completed, the concentration can be adjusted if necessary. Further, the polycarboxylic acid copolymer in the present invention may be used as a component of the electrode composition as it is in the form of an aqueous solution, or neutralized with a hydroxide of a divalent metal such as calcium or magnesium. It may be used after being made into a polyvalent metal salt and then dried, or supported on an inorganic powder such as silica fine powder and dried.

上記ポリマー(本発明におけるポリカルボン酸系共重合体)の重量平均分子量(Mw)は、50万以下であることが好適である。より好ましくは30万以下、更に好ましくは20万以下、特に好ましくは10万以下である。また、ある程度金属単体及び/又は金属酸化物に吸着した方が分散性能を発揮しやすく、Mwが大きいほど吸着力が大きくなるという観点から、Mwは3000以上であることが好ましい。より好ましくは5000以上、更に好ましくは7000以上、特に好ましくは1万以上、最も好ましくは2万以上である。
なお、上記ポリマーの重量平均分子量は、ゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)分析法により求めることができる。
The weight average molecular weight (Mw) of the polymer (polycarboxylic acid copolymer in the present invention) is preferably 500,000 or less. More preferably, it is 300,000 or less, More preferably, it is 200,000 or less, Most preferably, it is 100,000 or less. Moreover, it is preferable that Mw is 3000 or more from the viewpoint that it is easier to exhibit dispersion performance when adsorbed to a single metal and / or metal oxide to some extent, and that the adsorption power increases as Mw increases. More preferably, it is 5000 or more, More preferably, it is 7000 or more, Especially preferably, it is 10,000 or more, Most preferably, it is 20,000 or more.
The weight average molecular weight of the polymer can be determined by gel permeation chromatography (GPC) analysis.

上記金属単体及び/又は金属酸化物は、活物質以外の金属単体及び/又は金属酸化物であればよい。上記金属単体及び/又は金属酸化物における金属は、周期表の第1〜15族に属する金属元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素、すなわち、Ag、Al、Au、Ba、Be、Bi、Ca、Cd、Ce、Co、Cr、Cs、Cu、Fe、Ga、Ge、Hf、Hg、In、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Ni、Pd、Pt、Pb、Rb、Ru、Sc、Sn、Sr、Sb、Ta、Ti、Tl、V、W、Y、Zr、ランタノイド等が挙げられる。より好ましくは、周期表の第1〜6、10〜15族に属する金属元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素、すなわち、Ag、Al、Au、Ba、Be、Bi、Ca、Cd、Ce、Cr、Cs、Cu、Ga、Ge、Hf、Hg、In、K、Li、Mg、Mo、Na、Nb、Ni、Pd、Pt、Pb、Rb、Sc、Sn、Sr、Sb、Ta、Ti、Tl、V、W、Y、Zr、ランタノイドからなる群より選択される少なくとも1つの元素である。更に好ましくは、Ag、Al、Au、Ba、Bi、Ca、Cd、Ce、Cr、Cs、Cu、Ga、Ge、In、K、Li、Mg、Na、Nb、Ni、Pd、Pb、Sc、Sr、Sb、Ta、Ti、Tl、W、Y、Zr、ランタノイドからなる群より選択される少なくとも1つの元素である。特に好ましくは、Bi、Ga、In、Pb、Sn、Tlからなる群より選択される少なくとも1種である。言い換えれば、本発明の電池用電極組成物における上記金属単体及び/又は金属酸化物における金属は、インジウム、タリウム、スズ、ビスマス、鉛、及び、ガリウムからなる群より選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。 The metal simple substance and / or metal oxide may be any metal simple substance and / or metal oxide other than the active material. The metal in the simple metal and / or metal oxide is at least one element selected from the group consisting of metal elements belonging to Groups 1 to 15 of the periodic table, that is, Ag, Al, Au, Ba, Be, Bi , Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, Ga, Ge, Hf, Hg, In, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Nb, Ni, Pd, Pt, Pb, Rb , Ru, Sc, Sn, Sr, Sb, Ta, Ti, Tl, V, W, Y, Zr, lanthanoid and the like. More preferably, at least one element selected from the group consisting of metal elements belonging to Groups 1 to 6, 10 to 15 of the periodic table, that is, Ag, Al, Au, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Ce, Cr, Cs, Cu, Ga, Ge, Hf, Hg, In, K, Li, Mg, Mo, Na, Nb, Ni, Pd, Pt, Pb, Rb, Sc, Sn, Sr, Sb, Ta, It is at least one element selected from the group consisting of Ti, Tl, V, W, Y, Zr, and lanthanoid. More preferably, Ag, Al, Au, Ba, Bi, Ca, Cd, Ce, Cr, Cs, Cu, Ga, Ge, In, K, Li, Mg, Na, Nb, Ni, Pd, Pb, Sc, It is at least one element selected from the group consisting of Sr, Sb, Ta, Ti, Tl, W, Y, Zr, and a lanthanoid. Particularly preferred is at least one selected from the group consisting of Bi, Ga, In, Pb, Sn and Tl. In other words, the metal in the metal electrode and / or metal oxide in the battery electrode composition of the present invention is at least one selected from the group consisting of indium, thallium, tin, bismuth, lead, and gallium. It is particularly preferred.

上記金属酸化物としては、例えば具体的には、酸化銀、酸化アルミニウム、酸化バリウム、酸化ビスマス、ビスマス含有複合酸化物、酸化カルシウム、カルシウム含有複合酸化物、酸化ランタン・酸化セリウム・セリウム含有複合酸化物・セリウム含有固溶体・酸化イッテルビウム等の酸化ランタノイド、酸化コバルト、酸化セシウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、インジウム含有複合酸化物、酸化スズ、酸化カリウム、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化ニオブ、酸化ネオジウム、酸化鉛、酸化錫、酸化スカンジウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化マンガン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化スカンジウムで安定化した酸化ジルコニウム、酸化イットリウムで安定化した酸化ジルコニウム、ジルコニウム含有複合酸化物、酸化クロム、酸化ゲルマニウム、酸化ルビジウム、酸化ストロンチウム、酸化バナジウム、酸化ニッケル、酸化タリウム、酸化金、酸化パラジウム、酸化銅、酸化カドミウム、酸化タングステンである。中でも、酸化ビスマス、ビスマス含有複合酸化物、酸化ガリウム、酸化インジウム、インジウム含有複合酸化物、酸化鉛、酸化タリウム、酸化スズが好ましい。 Specific examples of the metal oxide include silver oxide, aluminum oxide, barium oxide, bismuth oxide, bismuth-containing composite oxide, calcium oxide, calcium-containing composite oxide, lanthanum oxide / cerium oxide / cerium-containing composite oxide. Products, cerium-containing solid solutions, lanthanoid oxides such as ytterbium oxide, cobalt oxide, cesium oxide, gallium oxide, indium oxide, indium-containing composite oxides, tin oxide, potassium oxide, lithium oxide, magnesium oxide, sodium oxide, niobium oxide, oxide Neodymium, lead oxide, tin oxide, scandium oxide, antimony oxide, titanium oxide, manganese oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, zirconium oxide stabilized with scandium oxide, zirconium oxide stabilized with yttrium oxide, zirconium Bromide-containing composite oxide, chromium oxide, germanium oxide, rubidium oxide, strontium oxide, vanadium oxide, nickel oxide, thallium oxide, gold oxide, palladium oxide, copper oxide, cadmium oxide, tungsten oxide. Among these, bismuth oxide, bismuth-containing composite oxide, gallium oxide, indium oxide, indium-containing composite oxide, lead oxide, thallium oxide, and tin oxide are preferable.

本発明の電池用電極組成物における上記金属単体及び/又は金属酸化物の平均粒子径(一次粒子径)は、100μm以下であることが好ましい。より好ましくは、10μm以下であり、更に好ましくは、1μm以下である。一方、該平均粒子径は、1nm以上であることが好ましい。より好ましくは、5nm以上であり、更に好ましくは、10nm以上である。上記平均粒子径は、光散乱法を用いた粒度分布計により、例えば1000000〜5000000個の金属単体及び/又は金属酸化物を測定して求めることができる。 The average particle size (primary particle size) of the metal simple substance and / or metal oxide in the battery electrode composition of the present invention is preferably 100 μm or less. More preferably, it is 10 micrometers or less, More preferably, it is 1 micrometer or less. On the other hand, the average particle size is preferably 1 nm or more. More preferably, it is 5 nm or more, More preferably, it is 10 nm or more. The average particle diameter can be determined by measuring, for example, 1,000,000 to 5,000,000 simple metals and / or metal oxides with a particle size distribution meter using a light scattering method.

上記金属単体及び/又は金属酸化物は、比表面積が0.01m/g以上であることが好ましい。より好ましくは、0.1m/g以上であり、更に好ましくは、0.5m/g以上である。また、該比表面積は、500m/g以下であることが好ましい。上記比表面積は、窒素吸着BET法で比表面積測定装置等により測定することができる。 The metal simple substance and / or metal oxide preferably has a specific surface area of 0.01 m 2 / g or more. More preferably, it is 0.1 m < 2 > / g or more, More preferably, it is 0.5 m < 2 > / g or more. Moreover, it is preferable that this specific surface area is 500 m < 2 > / g or less. The specific surface area can be measured by a specific surface area measuring apparatus or the like by a nitrogen adsorption BET method.

本発明の電池用電極組成物中における上記金属単体及び/又は金属酸化物の割合は、本発明の電池用電極組成物中の活物質100質量%に対して0.1質量%以上であることが好ましい。より好ましくは、1質量%以上であり、更に好ましくは、3質量%以上である。また、上記割合は、20質量%以下であることが好ましい。より好ましくは、10質量%以下であり、更に好ましくは、8質量%以下である。 The ratio of the metal simple substance and / or the metal oxide in the battery electrode composition of the present invention is 0.1% by mass or more with respect to 100% by mass of the active material in the battery electrode composition of the present invention. Is preferred. More preferably, it is 1 mass% or more, More preferably, it is 3 mass% or more. Moreover, it is preferable that the said ratio is 20 mass% or less. More preferably, it is 10 mass% or less, More preferably, it is 8 mass% or less.

本発明の電池用電極組成物は、更に、バインダーを含むことが好ましい。
上記バインダーは、例えば、炭化水素部位含有ポリマー;芳香族基含有ポリマー;エーテル基含有ポリマー;水酸基含有ポリマー;アミド基含有ポリマー;イミド基含有ポリマー;カルボキシル基含有ポリマー;カルボン酸塩含有ポリマー;ハロゲン含有ポリマー;エポキシ樹脂等のエポキシ基が開環することにより結合したポリマー;スルホン酸塩部位含有ポリマー;第四級アンモニウム塩や第四級ホスホニウム塩含有ポリマー;陽イオン・陰イオン交換膜等に使用されるイオン交換性重合体;天然ゴム;人工ゴム;糖類;アミン基含有ポリマー;カルバメート基部位含有ポリマー;カルバミド基部位含有ポリマー;エポキシ基部位含有ポリマー;複素環、及び/又は、イオン化した複素環部位含有ポリマー;ポリマーアロイ;ヘテロ原子含有ポリマー;低分子量界面活性剤等が挙げられる。中でも、ハロゲン含有ポリマーが好ましい。より好ましくは、フッ素樹脂である。フッ素樹脂としては、炭化水素部位含有ポリマーにおいて水素原子がすべてフッ素原子に置換された完全フッ素化樹脂、炭化水素部位含有ポリマーにおいて水素原子の一部がフッ素原子に置換された部分フッ素化樹脂が挙げられるが、完全フッ素化樹脂であることが更に好ましい。なお、単独重合体であってもよく、共重合体であってもよいが、特に好ましくはポリテトラフルオロエチレンである。
The battery electrode composition of the present invention preferably further contains a binder.
The binder is, for example, a hydrocarbon site-containing polymer; an aromatic group-containing polymer; an ether group-containing polymer; a hydroxyl group-containing polymer; an amide group-containing polymer; an imide group-containing polymer; a carboxyl group-containing polymer; Polymers: Polymers bonded by ring opening of epoxy groups such as epoxy resins; Polymers containing sulfonate sites; Polymers containing quaternary ammonium salts or quaternary phosphonium salts; Used for cation / anion exchange membranes, etc. Natural rubber; Artificial rubber; Sugar; Amine group-containing polymer; Carbamate group site-containing polymer; Carbamide group site-containing polymer; Epoxy group site-containing polymer; Heterocycle and / or ionized heterocycle site Containing polymer; Polymer alloy; Heteroatom Yes polymers; low molecular weight surfactants, and the like. Of these, halogen-containing polymers are preferred. More preferably, it is a fluororesin. Examples of the fluororesin include a fully fluorinated resin in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms in the hydrocarbon moiety-containing polymer, and a partially fluorinated resin in which some hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms in the hydrocarbon moiety-containing polymer. However, a fully fluorinated resin is more preferable. A homopolymer or a copolymer may be used, but polytetrafluoroethylene is particularly preferable.

上記バインダーは、その構成単位に該当するモノマーより、ラジカル重合、ラジカル(交互)共重合、アニオン重合、アニオン(交互)共重合、カチオン重合、カチオン(交互)共重合、グラフト重合、グラフト(交互)共重合、リビング重合、リビング(交互)共重合、分散重合、乳化重合、懸濁重合、開環重合、環化重合、光、紫外線や電子線照射による重合、メタセシス重合、電解重合等により得ることができる。バインダーが官能基を有する場合には、それを主鎖及び/又は側鎖に有していても良く、架橋剤との結合部位として存在してもよい。バインダーは、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
上記バインダーは、有機架橋剤化合物により、エステル結合、アミド結合、イオン結合、ファンデルワールス結合、アゴスチック相互作用、水素結合、アセタール結合、ケタール結合、エーテル結合、ペルオキシド結合、炭素−炭素結合、炭素−窒素結合、炭素−酸素結合、炭素−硫黄結合、カルバメート結合、チオカルバメート結合、カルバミド結合、チオカルバミド結合、オキサゾリン部位含有結合、トリアジン結合等を介して、架橋されていてもよい。ただし、架橋されたバインダーが吸水性を有する場合、本発明の電極組成物を用いて形成された電極にクラックを生じることがあるため、架橋されたバインダーは吸水性を有しない方がよい。
The above-mentioned binder is a radical polymerization, radical (alternate) copolymerization, anion polymerization, anion (alternate) copolymerization, cation polymerization, cation (alternate) copolymerization, graft polymerization, graft (alternate), from monomers corresponding to the structural unit. Copolymerization, living polymerization, living (alternate) copolymerization, dispersion polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, ring-opening polymerization, cyclization polymerization, polymerization by light, ultraviolet ray or electron beam irradiation, metathesis polymerization, electrolytic polymerization, etc. Can do. When the binder has a functional group, it may have a main chain and / or a side chain, and may exist as a binding site with a crosslinking agent. 1 type may be used for a binder and 2 or more types may be used for it.
The binder may be an ester bond, amide bond, ionic bond, van der Waals bond, agostic interaction, hydrogen bond, acetal bond, ketal bond, ether bond, peroxide bond, carbon-carbon bond, carbon- It may be cross-linked through a nitrogen bond, a carbon-oxygen bond, a carbon-sulfur bond, a carbamate bond, a thiocarbamate bond, a carbamide bond, a thiocarbamide bond, an oxazoline moiety-containing bond, a triazine bond, or the like. However, when the crosslinked binder has water absorption, cracks may occur in the electrode formed using the electrode composition of the present invention. Therefore, the crosslinked binder should not have water absorption.

上記バインダーの重量平均分子量は、200〜7000000であることが好ましい。これにより、本発明の電極組成物を用いて形成された電極のイオン伝導性、可とう性等を調節することができる。該重量平均分子量は、より好ましくは、400〜6500000であり、更に好ましくは、500〜5000000である。
上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)やUV検出器により測定することができる。
The binder preferably has a weight average molecular weight of 200 to 7000000. Thereby, the ion conductivity of the electrode formed using the electrode composition of this invention, a flexibility, etc. can be adjusted. The weight average molecular weight is more preferably 400 to 6500000, and still more preferably 500 to 5000000.
The weight average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC) or a UV detector.

本発明の電池用電極組成物中における上記バインダーの割合は、本発明の電池用電極組成物中の活物質100質量%に対して10質量%以上であることが好ましい。より好ましくは、30質量%以上であり、更に好ましくは、50質量%以上である。特に好ましくは、80質量%以上である。また、300質量%以下であることが好ましい。より好ましくは、250質量%以下であり、更に好ましくは、150質量%以下である。特に好ましくは、120質量%以下である。これにより、本発明の電極組成物を用いて形成された電極のクラックを生じにくくする効果をも発揮し、本発明の効果を顕著なものとすることができる。 The ratio of the binder in the battery electrode composition of the present invention is preferably 10% by mass or more with respect to 100% by mass of the active material in the battery electrode composition of the present invention. More preferably, it is 30 mass% or more, More preferably, it is 50 mass% or more. Especially preferably, it is 80 mass% or more. Moreover, it is preferable that it is 300 mass% or less. More preferably, it is 250 mass% or less, More preferably, it is 150 mass% or less. Especially preferably, it is 120 mass% or less. Thereby, the effect which makes it difficult to produce the crack of the electrode formed using the electrode composition of this invention is also exhibited, and the effect of this invention can be made remarkable.

本発明に係る活物質は、正極の活物質であってもよく、負極の活物質であってもよいが、負極の活物質であることが好ましい。 The active material according to the present invention may be a positive electrode active material or a negative electrode active material, but is preferably a negative electrode active material.

本発明の電池用電極組成物が負極組成物である場合は、上記負極の活物質としては、炭素種・リチウム種・ナトリウム種・マグネシウム種・亜鉛種・錫種・シリコン含有材料、水素吸蔵合金材料等、電池の負極活物質として通常用いられるものを用いることができる。これらの中でも、上記負極の活物質は、亜鉛種を含有することが好ましい。ここで亜鉛種とは、亜鉛含有化合物を言う。なお、上記亜鉛種は、亜鉛を含有する限り、電池の駆動によりそれ自体が反復的に酸化・還元されるものであってもよい。 When the battery electrode composition of the present invention is a negative electrode composition, the active material of the negative electrode includes carbon species, lithium species, sodium species, magnesium species, zinc species, tin species, silicon-containing materials, hydrogen storage alloys Materials and the like that are commonly used as negative electrode active materials for batteries can be used. Among these, it is preferable that the negative electrode active material contains a zinc species. Here, the zinc species refers to a zinc-containing compound. The zinc species may be repeatedly oxidized and reduced by driving the battery as long as it contains zinc.

上記亜鉛種を含有する活物質(亜鉛含有化合物)は、例えば、酸化亜鉛、導電性酸化亜鉛、亜鉛金属、亜鉛末、亜鉛繊維、水酸化亜鉛や、硫化亜鉛・テトラヒドロキシ亜鉛アルカリ金属塩・テトラヒドロキシ亜鉛アルカリ土類金属塩・フッ化亜鉛等の亜鉛ハロゲン化物・亜鉛カルボキシラート化合物・亜鉛合金・ホウ酸亜鉛・リン酸亜鉛・リン酸水素亜鉛・ケイ酸亜鉛・アルミン酸亜鉛・炭酸塩・炭酸水素塩・硝酸塩・硫酸塩等に代表される周期表の第1〜17族に属する元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素を有する亜鉛(合金)化合物、有機亜鉛化合物、及び、亜鉛化合物塩等が挙げられる。 The active material (zinc-containing compound) containing the above zinc species is, for example, zinc oxide, conductive zinc oxide, zinc metal, zinc powder, zinc fiber, zinc hydroxide, zinc sulfide, tetrahydroxyzinc alkali metal salt, tetra Hydroxyzinc alkaline earth metal salt, zinc halide such as zinc fluoride, zinc carboxylate compound, zinc alloy, zinc borate, zinc phosphate, zinc hydrogen phosphate, zinc silicate, zinc aluminate, carbonate, carbonate Zinc (alloy) compounds, organic zinc compounds, and zinc compounds having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table represented by hydrogen salts, nitrates, sulfates, etc. Examples include salts.

本発明の電池用電極組成物が正極組成物である場合は、上記正極の活物質としては、一次電池や二次電池の正極活物質として通常用いられるものを用いることができる。例えば、オキシ水酸化ニッケル、水酸化ニッケル、コバルト含有水酸化ニッケル等のニッケル含有化合物;二酸化マンガン等のマンガン含有化合物;酸化銀;コバルト酸リチウム等のリチウム含有化合物;鉄含有化合物等が挙げられる。これらの中でも、上記正極の活物質は、ニッケル種を含有することが好ましい。 When the battery electrode composition of the present invention is a positive electrode composition, as the positive electrode active material, those normally used as the positive electrode active material of a primary battery or a secondary battery can be used. Examples include nickel-containing compounds such as nickel oxyhydroxide, nickel hydroxide, and cobalt-containing nickel hydroxide; manganese-containing compounds such as manganese dioxide; silver oxide; lithium-containing compounds such as lithium cobaltate; iron-containing compounds. Among these, it is preferable that the active material of the positive electrode contains a nickel species.

なお、上記活物質の粒子の形状としては、微粉状、粉状、粒状、微粒状、鱗片状、繊維状、顆粒状、多面体状、ロッド状、直方状、円柱状、曲面含有状等が挙げられる。 Examples of the shape of the active material particles include fine powder, powder, granule, fine granule, scaly, fiber, granule, polyhedron, rod, rectangular, cylindrical, curved surface-containing, and the like. It is done.

上記活物質の配合量としては、電池用電極組成物の全量100質量%に対して、0.001〜99.999質量%であることが好ましい。より好ましくは、10質量%以上であり、更に好ましくは、40質量%以上である。また、より好ましくは、80質量%以下であり、更に好ましくは、60質量%以下である。 As a compounding quantity of the said active material, it is preferable that it is 0.001-99.999 mass% with respect to 100 mass% of whole quantity of the electrode composition for batteries. More preferably, it is 10 mass% or more, More preferably, it is 40 mass% or more. Moreover, More preferably, it is 80 mass% or less, More preferably, it is 60 mass% or less.

本発明の電池用電極組成物は、更に、導電助剤を含んでいてもよい。該導電助剤としては、例えば、導電性カーボン、導電性セラミックや、亜鉛・亜鉛末・亜鉛合金・(アルカリ)乾電池や空気電池に使用される亜鉛(以下、纏めて金属亜鉛とも称する)等を用いることができる。導電性カーボンとしては、黒鉛、グラッシーカーボン、アモルファス炭素、易黒鉛化炭素、難黒鉛化炭素、カーボンナノフォーム、活性炭、グラフェン、ナノグラフェン、グラフェンナノリボン、フラーレン、カーボンブラック、炭素繊維、ファイバー状カーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、バルカン、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等が挙げられる。 The battery electrode composition of the present invention may further contain a conductive additive. Examples of the conductive auxiliary include conductive carbon, conductive ceramic, zinc used in zinc powder, zinc powder, zinc alloy, (alkaline) dry batteries and air batteries (hereinafter also referred to as metal zinc). Can be used. Conductive carbon includes graphite, glassy carbon, amorphous carbon, graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, carbon nanofoam, activated carbon, graphene, nanographene, graphene nanoribbon, fullerene, carbon black, carbon fiber, fibrous carbon, carbon Nanotubes, carbon nanohorns, Vulcan, ketjen black, acetylene black and the like can be mentioned.

本発明の電池用電極組成物が導電助剤を含む場合、導電助剤の配合量は、電池用電極組成物中の活物質100質量%に対して、0.001〜99.999質量%であることが好ましい。金属亜鉛を電池用電極組成物の調製時に導電助剤として使用する場合には、金属亜鉛は活物質として作用する成分ではなく、導電助剤として考え計算する。また、亜鉛含有化合物である酸化亜鉛や水酸化亜鉛等から充放電中に生成する金属亜鉛を系中で導電助剤として使用することもできるが、ただしその場合には、電池用電極組成物の調製時に使用する亜鉛含有化合物は活物質として作用する成分として考え計算する。導電助剤の配合量がこのような範囲であると、電池用電極組成物から形成される電池用電極が、電池の電極として用いた場合に、より良好な電池性能を発揮する。より好ましくは、0.01〜99.99質量%であり、更に好ましくは、0.05〜99.99質量%である。 When the battery electrode composition of the present invention contains a conductive assistant, the blending amount of the conductive assistant is 0.001 to 99.999 mass% with respect to 100 mass% of the active material in the battery electrode composition. Preferably there is. When metallic zinc is used as a conductive aid during the preparation of the battery electrode composition, metallic zinc is not a component that acts as an active material, but is calculated as a conductive aid. In addition, metal zinc generated during charging / discharging from zinc oxide or zinc hydroxide, which is a zinc-containing compound, can also be used as a conductive aid in the system, but in that case, the battery electrode composition of The zinc-containing compound used at the time of preparation is calculated as a component that acts as an active material. When the amount of the conductive additive is within such a range, the battery electrode formed from the battery electrode composition exhibits better battery performance when used as a battery electrode. More preferably, it is 0.01-99.99 mass%, More preferably, it is 0.05-99.99 mass%.

本発明の電池用電極組成物は、本発明の効果を発揮できる限り、バインダー、活物質として作用する成分、及び、導電助剤以外の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば溶媒が挙げられる。 The battery electrode composition of the present invention may contain components other than the binder, the component acting as an active material, and the conductive auxiliary agent as long as the effects of the present invention can be exhibited. Examples of other components include a solvent.

上記溶媒としては、水;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール等の1種又は2種以上が挙げられる。 As said solvent, 1 type, or 2 or more types, such as water; Alcohol, such as methanol, ethanol, and propanol, is mentioned.

本発明の電池用電極組成物が溶媒を含む場合、溶媒の配合割合は、電池用電極組成物100質量%に対して、0.01〜40質量%であることが好ましい。より好ましくは、0.1〜30質量%である。 When the battery electrode composition of the present invention contains a solvent, the blending ratio of the solvent is preferably 0.01 to 40% by mass with respect to 100% by mass of the battery electrode composition. More preferably, it is 0.1-30 mass%.

本発明の電池用電極組成物は、電池用電極組成物が含む各成分を混合して調製することができる。各成分の混合には、ミキサー、ブレンダー、ニーダー、ビーズミル、レディミル、ボールミル等を使用することができる。
また、混合した後、粒子を所望の粒子径に揃えるために、ふるいにかける等の操作を行ってもよい。
The battery electrode composition of the present invention can be prepared by mixing the components contained in the battery electrode composition. For mixing each component, a mixer, blender, kneader, bead mill, ready mill, ball mill, or the like can be used.
In addition, after mixing, operations such as sieving may be performed in order to align the particles with a desired particle diameter.

本発明の電池用電極組成物を用いて構成される電池用電極もまた、本発明の1つである。 A battery electrode constituted by using the battery electrode composition of the present invention is also one aspect of the present invention.

本発明の電池用電極は、通常、本発明の電池用電極組成物を用いて集電体上に活物質層を形成して得られるものである。 The battery electrode of the present invention is usually obtained by forming an active material layer on a current collector using the battery electrode composition of the present invention.

本発明の電池用電極中における活物質層中における上記活物質の割合は、活物質層100質量%に対して、0.001〜99.999質量%であることが好ましい。より好ましくは、10質量%以上であり、更に好ましくは、30質量%以上である。また、より好ましくは、80質量%以下であり、更に好ましくは、40質量%以下である。 It is preferable that the ratio of the said active material in the active material layer in the battery electrode of this invention is 0.001-99.999 mass% with respect to 100 mass% of active material layers. More preferably, it is 10 mass% or more, More preferably, it is 30 mass% or more. Moreover, More preferably, it is 80 mass% or less, More preferably, it is 40 mass% or less.

本発明の電池用電極中における活物質層中における上記ポリマー、上記金属単体及び/又は金属酸化物、上記バインダー、上記導電助剤の好ましい割合は、本発明の電池用電極組成物中の好ましい割合として上述したものと同様である。 A preferred ratio of the polymer, the metal simple substance and / or metal oxide, the binder, and the conductive additive in the active material layer in the battery electrode of the present invention is a preferred ratio in the battery electrode composition of the present invention. As described above.

また上記集電体としては、アルカリ蓄電池やアルカリ燃料電池に集電体や容器として使用される材料等が挙げられ、例えば、銅箔、電解銅箔、銅メッシュ(エキスパンドメタル)、発泡銅、パンチング銅、真鍮等の銅合金、真鍮箔、真鍮メッシュ(エキスパンドメタル)、発泡真鍮、パンチング真鍮、ニッケル箔、ニッケルメッシュ、耐食性ニッケル、ニッケルメッシュ(エキスパンドメタル)、パンチングニッケル、金属亜鉛、耐食性金属亜鉛、亜鉛箔、亜鉛メッシュ(エキスパンドメタル)、鋼板、パンチング鋼板、銀等が挙げられる。これらは、Ni・Zn・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl等を更に添加したり、Ni・Zn・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl等によりメッキしたりしたものであってもよい。 Examples of the current collector include materials used as current collectors and containers for alkaline storage batteries and alkaline fuel cells. For example, copper foil, electrolytic copper foil, copper mesh (expanded metal), copper foam, punching Copper, brass and other copper alloys, brass foil, brass mesh (expanded metal), foamed brass, punched brass, nickel foil, nickel mesh, corrosion-resistant nickel, nickel mesh (expanded metal), punched nickel, metallic zinc, corrosion-resistant metallic zinc, Examples thereof include zinc foil, zinc mesh (expanded metal), steel plate, punched steel plate, silver and the like. These are further added with Ni, Zn, Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, etc. or plated with Ni, Zn, Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, etc. Also good.

本発明の電池用電極の作製方法としては、本発明の電池用電極組成物を用いて集電体上に活物質層を形成することができる限り、その方法は特に制限されないが、本発明の電池用電極組成物を集電体に塗工、圧着又は接着等して活物質を含む活物質層を形成する方法を用いることができる。
本発明の電池用電極組成物は、集電体の片面に塗工、圧着、又は、接着等してもよいし、両面・全面に塗工、圧着、又は、接着等してもよい。
塗工中、及び/又は、塗工後、0〜250℃で乾燥することが好ましい。乾燥温度としてより好ましくは、15〜200℃である。乾燥は真空乾燥で行ってもよい。乾燥時間は、5分間〜48時間であることが好ましい。
本発明の電池用電極は、塗工と乾燥の工程を繰り返し行って作製してもよい。また、本発明の電池用電極組成物の乾燥後にロールプレス機等により常圧〜20tの圧力で、ロールプレス機等によりプレスを行うことが好ましい。プレスする圧力としてより好ましくは、常圧〜15tの圧力である。プレス時に、10〜500℃の温度をかけてもよい。また、プレス工程は1回であってもよいし、複数回であってもよい。プレスを行う際に、活物質同士、及び/又は、活物質とバインダーとの密着性を向上させ、また、活物質層の厚みを調節することも可能である。
The method for producing the battery electrode of the present invention is not particularly limited as long as the active material layer can be formed on the current collector using the battery electrode composition of the present invention. A method of forming an active material layer containing an active material by coating, pressing or adhering a battery electrode composition to a current collector can be used.
The battery electrode composition of the present invention may be coated, pressure-bonded, or bonded to one side of the current collector, or may be coated, pressure-bonded, or bonded to both surfaces or the entire surface.
It is preferable to dry at 0 to 250 ° C. during coating and / or after coating. More preferably, it is 15-200 degreeC as drying temperature. Drying may be performed by vacuum drying. The drying time is preferably 5 minutes to 48 hours.
The battery electrode of the present invention may be produced by repeating the coating and drying steps. Moreover, it is preferable to perform a press with a roll press machine etc. by the pressure of normal pressure-20t with a roll press machine etc. after drying of the battery electrode composition of this invention. The pressure for pressing is more preferably a pressure of normal pressure to 15 t. You may apply the temperature of 10-500 degreeC at the time of a press. The pressing process may be performed once or a plurality of times. When performing the pressing, the adhesion between the active materials and / or the active material and the binder can be improved, and the thickness of the active material layer can be adjusted.

本発明の電池用電極、及び、電解質を用いて構成される電池もまた、本発明の1つである。本発明の電池は、添加剤の機能を充分に引き出すことができるものである。 The battery electrode of the present invention and a battery formed using the electrolyte are also one aspect of the present invention. The battery of the present invention can sufficiently bring out the function of the additive.

本発明の電池が備える電池用電極のうち負極だけが本発明の電池用電極である場合は、本発明の電池が備える正極の活物質としては、本発明の電池用電極組成物に用いられる正極の活物質として上述したものを好適に用いることができる。
また本発明の電池が備える電池用電極のうち正極だけが本発明の電池用電極である場合は、本発明の電池が備える負極の活物質としては、本発明の電池用電極組成物に用いられる負極の活物質として上述したものを好適に用いることができる。
なお、本発明の電池が備える正極及び負極の両方が本発明の電池用電極であってもよい。
When only the negative electrode is the battery electrode of the present invention among the battery electrodes included in the battery of the present invention, the positive electrode used in the battery electrode composition of the present invention is used as the positive electrode active material included in the battery of the present invention. As the active material, those described above can be preferably used.
Moreover, when only the positive electrode is the battery electrode of the present invention among the battery electrodes included in the battery of the present invention, the negative electrode active material included in the battery of the present invention is used in the battery electrode composition of the present invention. What was mentioned above as an active material of a negative electrode can be used conveniently.
In addition, both the positive electrode and negative electrode with which the battery of this invention is provided may be the battery electrode of this invention.

本発明の電池の形態としては、一次電池、充放電が可能な二次電池、メカニカルチャージ(亜鉛負極の機械的な交換)を利用する形態、正極及び負極と共にこれらとは別の第3極を利用する形態等が挙げられる。 As a form of the battery of the present invention, a primary battery, a chargeable / dischargeable secondary battery, a form using mechanical charge (mechanical replacement of a zinc negative electrode), a third electrode different from these together with a positive electrode and a negative electrode The form to utilize is mentioned.

本発明の電池は、電解質として特に水含有電解液を用いることができるために、安全性の高い電池を得ることができる。一方、電解質として非水系の電解液を用いることも可能である。 Since the battery of the present invention can use a water-containing electrolyte as the electrolyte, a highly safe battery can be obtained. On the other hand, it is also possible to use a non-aqueous electrolyte as the electrolyte.

上記電解液としては、蓄電池の電解液として通常用いられるものを用いることができ、特に制限されないが、例えば、有機溶剤系電解液としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートが好ましく、水系電解液としては、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液などが挙げられる。これらの中でも、水系電解液が好ましく、特に水酸化カリウム水溶液が好ましい。水系電解液は、上記有機溶剤系電解液を含んでいてもよい。 As the electrolytic solution, one that is usually used as an electrolytic solution for a storage battery can be used, and is not particularly limited. For example, the organic solvent-based electrolytic solution is preferably ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, or diethyl carbonate. Examples of the aqueous electrolyte include potassium hydroxide aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution, and lithium hydroxide aqueous solution. Among these, an aqueous electrolyte solution is preferable, and an aqueous potassium hydroxide solution is particularly preferable. The aqueous electrolyte solution may contain the organic solvent electrolyte solution.

本発明の電池としては、更に、セパレーターを使用することもできる。セパレーターとは、正極と負極を隔離し、電解液を保持して正極と負極との間のイオン伝導性を確保する部材である。セパレーターとして特に制限はないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、セルロース、酢酸セルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、セロファン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ビニロン、ポリ(メタ)アクリル酸等のマイクロポアを有する高分子量体やそれら共重合体、ゲル化合物、イオン交換膜性重合体やそれら共重合体、環化重合体やそれら共重合体、ポリ(メタ)アクリル酸塩含有ポリマーやそれら共重合体、スルホン酸塩含有ポリマーやそれら共重合体、第四級アンモニウム塩含有ポリマーやそれら共重合体、第四級ホスホニウム塩ポリマーやそれら共重合体等が挙げられる。セパレーター内に、酸化銀、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、水酸化バリウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、カドミウム、酸化セリウム、酸化銅、酸化鉄、酸化マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ニッケル、水酸化ストロンチウム、ホウ酸、ホウ酸カリウム、ホウ酸カルシウム、フッ化カリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、界面活性剤等を含んでいても良い。 As the battery of the present invention, a separator can also be used. The separator is a member that separates the positive electrode and the negative electrode and holds the electrolyte solution to ensure ionic conductivity between the positive electrode and the negative electrode. There is no particular limitation as a separator, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, cellulose, cellulose acetate, hydroxyalkylcellulose, carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohol, cellophane, polystyrene, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polyvinyl chloride, High molecular weight polymers having micropores such as polyamide, vinylon, and poly (meth) acrylic acid, copolymers thereof, gel compounds, ion exchange membrane polymers and copolymers thereof, cyclized polymers and copolymers thereof, Poly (meth) acrylate-containing polymers and their copolymers, sulfonate-containing polymers and their copolymers, quaternary ammonium salt-containing polymers and their copolymers, quaternary phosphonium salt polymers and their copolymers Body, and the like. In the separator, silver oxide, aluminum oxide, zinc oxide, barium hydroxide, calcium oxide, calcium hydroxide, cadmium, cerium oxide, copper oxide, iron oxide, magnesium oxide, magnesium silicate, calcium silicate, nickel, hydroxide Strontium, boric acid, potassium borate, calcium borate, potassium fluoride, titanium oxide, zirconium oxide, a surfactant and the like may be contained.

上述したもののほか、本発明の電池において、電池の製造工程等に関しては、本発明の技術分野において通常採用されるものであれば特に制限されないが、国際公開2013/027767号公報に記載のものを好適に採用できる。 In addition to the above, in the battery of the present invention, the manufacturing process and the like of the battery are not particularly limited as long as they are usually employed in the technical field of the present invention, but those described in International Publication No. 2013/027767 are not limited. It can be suitably employed.

本発明の電池用電極組成物は、上述の構成よりなり、これを用いて電極を形成すると、従来の電極に比べて、金属単体及び/又は金属酸化物の電極内での分散性が向上し、これにより電池性能の向上効果を大きくし、電池の品質を安定化することができる。 The battery electrode composition of the present invention has the above-described configuration. When an electrode is formed using this composition, the dispersibility of the metal simple substance and / or metal oxide in the electrode is improved as compared with the conventional electrode. Thus, the effect of improving the battery performance can be increased, and the quality of the battery can be stabilized.

図1は、カルボン酸塩基とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリマーを添加しなかった場合の参照用水溶液中の酸化ビスマス微粒子の粒度分布を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the particle size distribution of bismuth oxide fine particles in a reference aqueous solution when a polymer having a carboxylate group and a polyalkylene glycol chain is not added. 図2は、カルボン酸塩基とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリマーを添加した場合の水溶液中の酸化ビスマス微粒子の粒度分布を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the particle size distribution of bismuth oxide fine particles in an aqueous solution when a polymer having a carboxylate group and a polyalkylene glycol chain is added. 図3は、実施例1及び比較例1の放電電流100mA/cm時のクーロン効率を示す棒グラフである。FIG. 3 is a bar graph showing the Coulomb efficiency of Example 1 and Comparative Example 1 when the discharge current is 100 mA / cm 2 .

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、「%」は「質量%」を意味するものとする。
また実施例中の記号の意味は以下のとおりである。
SMAA:メタクリル酸ナトリウム
PGM−25E:メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(エチレンオキサイドの平均付加モル数25)
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” and “%” means “% by mass”.
The meanings of the symbols in the examples are as follows.
SMAA: sodium methacrylate PGM-25E: methoxypolyethyleneglycol methacrylate (average added mole number of ethylene oxide 25)

(ポリマーによる金属種の分散性能評価)
カルボン酸塩基とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリマー(PGM−25E/SMAA=90.5/9.5(質量%))、及び、酸化ビスマスを、それぞれ水溶液100質量%中1質量%となるようにした水溶液と、ポリマーを添加せず、酸化ビスマスだけを水溶液100質量%中1質量%となるようにした参照用水溶液とを調製し、酸化ビスマスの分散性を比較した。具体的には、両水溶液について、酸化ビスマス微粒子の粒度分布を粒度分布計(HORIBA LA950、株式会社堀場製作所製)を用いて測定した。その結果を図1、図2に示す。図1は、カルボン酸塩基とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリマーを添加しなかった場合の参照用水溶液中の酸化ビスマス微粒子の粒度分布を示すグラフである。図1の結果から、ピーク粒子径は13246nmであった。図2は、カルボン酸塩基とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリマーを添加した場合の水溶液中の酸化ビスマス微粒子の粒度分布を示すグラフである。図2の結果から、ピーク粒子径は87nmであった。図1及び図2から、カルボン酸塩基とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリマーを添加することにより、酸化ビスマス微粒子の分散性が大きく向上していることが分かった。
(Evaluation of dispersion performance of metal species by polymer)
A polymer having a carboxylate group and a polyalkylene glycol chain (PGM-25E / SMAA = 90.5 / 9.5 (mass%)) and bismuth oxide are each 1 mass% in 100 mass% of an aqueous solution. An aqueous solution for reference and an aqueous solution for reference in which only bismuth oxide was added to 1% by mass in 100% by mass of the aqueous solution without adding a polymer were compared, and the dispersibility of bismuth oxide was compared. Specifically, the particle size distribution of bismuth oxide fine particles was measured for both aqueous solutions using a particle size distribution meter (HORIBA LA950, manufactured by Horiba, Ltd.). The results are shown in FIGS. FIG. 1 is a graph showing the particle size distribution of bismuth oxide fine particles in a reference aqueous solution when a polymer having a carboxylate group and a polyalkylene glycol chain is not added. From the results of FIG. 1, the peak particle size was 13246 nm. FIG. 2 is a graph showing the particle size distribution of bismuth oxide fine particles in an aqueous solution when a polymer having a carboxylate group and a polyalkylene glycol chain is added. From the results of FIG. 2, the peak particle size was 87 nm. 1 and 2, it was found that the dispersibility of the bismuth oxide fine particles was greatly improved by adding a polymer having a carboxylate group and a polyalkylene glycol chain.

次に、以下のように電池性能の比較を行った。
(実施例1)
電池活物質として酸化亜鉛を用い、金属酸化物として酸化ビスマスを用いた電池負極について検討した。酸化亜鉛、酸化ビスマス、ポリテトラフルオロエチレン(60質量%)水溶液を質量比95:5:170の割合で混合して混合液を調製した。酸化ビスマスは、平均粒子径0.1μmのものを用いた。用いた酸化ビスマスの中には、アスペクト比が4以上のものが含まれていた。酸化ビスマスの添加によって、高レート放電特性が改善される。
なお、酸化ビスマスの平均粒子径は、光散乱法を用いた粒度分布計により、1000000〜5000000個の酸化ビスマスの粒子径を測定した平均値である。
Next, the battery performance was compared as follows.
(Example 1)
A battery negative electrode using zinc oxide as the battery active material and bismuth oxide as the metal oxide was studied. Zinc oxide, bismuth oxide and an aqueous solution of polytetrafluoroethylene (60% by mass) were mixed at a mass ratio of 95: 5: 170 to prepare a mixed solution. Bismuth oxide having an average particle size of 0.1 μm was used. Among the bismuth oxides used, those having an aspect ratio of 4 or more were included. The addition of bismuth oxide improves the high rate discharge characteristics.
In addition, the average particle diameter of bismuth oxide is the average value which measured the particle diameter of 100000-55,000 bismuth oxide with the particle size distribution meter using the light-scattering method.

更に、上記の混合液に対して、カルボン酸塩基とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリマーを、電池用電極組成物100質量%中0.1質量%の割合となるように添加して電池用電極組成物を調製した。ポリマーの重量平均分子量は、31000〜37000である。重量平均分子量は、ゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)分析法により求めた。 Furthermore, a polymer having a carboxylate group and a polyalkylene glycol chain was added to the above mixed solution so that the ratio was 0.1% by mass in 100% by mass of the battery electrode composition. A composition was prepared. The weight average molecular weight of the polymer is 31000-37000. The weight average molecular weight was determined by gel permeation chromatography (GPC) analysis.

この電池用電極組成物を集電体である銅板上に塗布し、乾燥雰囲気(露点−40℃以下)にて3時間放置して乾燥し、膜厚200μmの活物質層を形成して亜鉛負極を作製した。
正極として公知の焼結式ニッケル極を用い、電解液に水酸化カリウム水溶液(8M)を用い、セパレーターとして不織布を用いて、正極と、作製した亜鉛負極とをセパレーターを介して組み合わせ、ニッケル亜鉛電池とした。この電池の性能を以下のように測定した。
This battery electrode composition was applied on a copper plate as a current collector, left to dry in a dry atmosphere (dew point -40 ° C. or lower) for 3 hours to form an active material layer having a thickness of 200 μm, and a zinc negative electrode Was made.
A nickel zinc battery using a known sintered nickel electrode as the positive electrode, a potassium hydroxide aqueous solution (8M) as the electrolyte, a non-woven fabric as the separator, and the positive electrode and the prepared zinc negative electrode combined through the separator. It was. The performance of this battery was measured as follows.

(比較例1)
カルボン酸塩基とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリマーを添加しなかった以外は実施例1と同様にニッケル亜鉛電池を作製し、その性能を以下のように測定した。
(Comparative Example 1)
A nickel zinc battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that a polymer having a carboxylate group and a polyalkylene glycol chain was not added, and the performance was measured as follows.

図3に、実施例1のニッケル亜鉛電池及び比較例1のニッケル亜鉛電池の100mA/cmで放電したときのそれぞれのクーロン効率を示す。クーロン効率は、充電した電荷量に対して、放電できた電荷量の割合から算出して求めた。
図3中、「REF」は、比較例1のニッケル亜鉛電池を測定した結果であり、「ポリマー添加」は、実施例1のニッケル亜鉛電池を測定した結果である。
FIG. 3 shows the respective coulomb efficiencies of the nickel-zinc battery of Example 1 and the nickel-zinc battery of Comparative Example 1 when discharged at 100 mA / cm 2 . Coulomb efficiency was calculated from the ratio of the amount of charge that could be discharged to the amount of charge that was charged.
In FIG. 3, “REF” is the result of measuring the nickel zinc battery of Comparative Example 1, and “Polymer addition” is the result of measuring the nickel zinc battery of Example 1.

これら結果をみると、カルボン酸塩基とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリマーを用いて作製した実施例1のニッケル亜鉛電池においては大きくクーロン効率が向上しており、比較例1で用いた酸化ビスマスと同量に過ぎない酸化ビスマスの機能が比較例1よりも大きく発揮されていることが伺える。つまり、前述の粒度分布の結果から明らかなようにカルボン酸塩基とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリマーによって酸化ビスマスの分散性が向上し、それによって酸化ビスマスが均一に電極内に配置され、酸化ビスマスによる電池性能の向上効果が最大限に発揮されたことを証明している。 When these results are seen, in the nickel zinc battery of Example 1 produced using the polymer having a carboxylate group and a polyalkylene glycol chain, the Coulomb efficiency is greatly improved, and the bismuth oxide used in Comparative Example 1 It can be seen that the function of bismuth oxide, which is only the same amount, is exerted more than in Comparative Example 1. That is, as is clear from the results of the particle size distribution described above, the dispersibility of bismuth oxide is improved by the polymer having a carboxylate group and a polyalkylene glycol chain, whereby the bismuth oxide is uniformly disposed in the electrode, and bismuth oxide is thus obtained. It is proved that the battery performance improvement effect by is maximized.

実施例の結果から、以下のことが分かった。
活物質、金属単体及び/又は金属酸化物、並びに、カルボキシル基及び/又はカルボン酸塩基、及び、ポリアルキレングリコール鎖を有するポリマーを含む電池用電極組成物を用いて、簡素な製造プロセスで電池用電極を形成することができ、この電池用電極は、上記ポリマーにより金属単体及び/又は金属酸化物の分散性が向上し、これを用いて電池を構成した場合に、電池性能の向上効果が大きくなり、電池の品質を安定化できることが実証された。
The following was found from the results of the examples.
Using a battery electrode composition comprising an active material, a single metal and / or a metal oxide, and a polymer having a carboxyl group and / or a carboxylate group and a polyalkylene glycol chain, for a battery with a simple manufacturing process An electrode can be formed, and in the battery electrode, the dispersibility of the metal simple substance and / or metal oxide is improved by the polymer, and when the battery is configured using the polymer, the effect of improving the battery performance is large. It was proved that the quality of the battery can be stabilized.

なお、上記実施例においては、特定の活物質、特定の金属単体及び/又は金属酸化物、並びに、特定のカルボキシル基及び/又はカルボン酸塩基、及び、ポリアルキレングリコール鎖を有するポリマーを含む電池用電極組成物を用いて電池用電極を形成しているが、本発明の電池用電極組成物を用いて電池用電極を形成し、そのような電池用電極を用いて構成される電池は、金属単体及び/又は金属酸化物が電極中で充分に分散されたものとなり、これにより金属単体及び/又は金属酸化物の機能をより充分に発揮することができ、電池性能の向上効果が大きくなる機構は、本発明の電池用電極組成物を用いた場合には全て同様である。従って、上記実施例の結果から、本発明の技術的範囲全般において、また、本明細書において開示した種々の形態において本発明が適用でき、有利な作用効果を発揮することができると言える。 In addition, in the said Example, it is for batteries containing the polymer which has a specific active material, a specific metal simple substance and / or metal oxide, a specific carboxyl group and / or carboxylate group, and a polyalkylene glycol chain. A battery electrode is formed using the electrode composition, but a battery electrode is formed using the battery electrode composition of the present invention, and the battery configured using such a battery electrode is a metal A mechanism in which the simple substance and / or metal oxide is sufficiently dispersed in the electrode, whereby the function of the simple metal and / or metal oxide can be more fully exhibited, and the effect of improving battery performance is increased. Are the same when the battery electrode composition of the present invention is used. Therefore, it can be said from the results of the above-described embodiments that the present invention can be applied in the entire technical scope of the present invention and in various forms disclosed in this specification, and can exhibit advantageous effects.

Claims (8)

活物質を含む電池用電極組成物であって、
該電池用電極組成物は、更に、金属単体及び/又は金属酸化物と、ポリマーとを含み、
該ポリマーは、カルボキシル基及び/又はカルボン酸塩基、並びに、ポリアルキレングリコール鎖を有する
ことを特徴とする電池用電極組成物。
A battery electrode composition comprising an active material,
The electrode composition for a battery further includes a simple metal and / or a metal oxide and a polymer.
The battery electrode composition, wherein the polymer has a carboxyl group and / or a carboxylate group, and a polyalkylene glycol chain.
前記ポリマーは、不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)由来の構成単位(A)と不飽和カルボン酸系単量体(b)由来の構成単位(B)とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電池用電極組成物。
The polymer has a structural unit (A) derived from an unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) and a structural unit (B) derived from an unsaturated carboxylic acid monomer (b). The battery electrode composition according to claim 1.
前記不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)は、下記一般式(1):
Figure 2015115226
(式中、Rは、水素原子又は炭素数1〜30の炭化水素基を表す。Rは、水素原子又はメチル基を表す。AOは、炭素原子数2〜18のオキシアルキレン基を表す。pは、0、1又は2である。qは、0又は1である。rは、AOで表されるオキシアルキレン基の平均付加モル数を表し、2〜300の数である。)で表され、
前記不飽和カルボン酸系単量体(b)は、下記一般式(2):
Figure 2015115226
(式中、R及びRは、同一若しくは異なって、水素原子、メチル基又は−COOM基を表す。Rは、水素原子又はメチル基を表す。M及びMは、同一若しくは異なって、水素原子、金属原子、アンモニウム基又はアミン基を表す。なお、R及びRは、同時に−COOM基を表さない。また、Rが−COOM基を表す場合、当該Rと−COOM基とが酸無水物基を形成していてもよい。)で表される
ことを特徴とする請求項2に記載の電池用電極組成物。
The unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) is represented by the following general formula (1):
Figure 2015115226
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group. AO represents an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms. P is 0, 1 or 2. q is 0 or 1. r represents the average number of added moles of the oxyalkylene group represented by AO and is a number from 2 to 300. Represented,
The unsaturated carboxylic acid monomer (b) is represented by the following general formula (2):
Figure 2015115226
(In the formula, R 3 and R 4 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a methyl group, or a —COOM 2 group. R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group. M 1 and M 2 are the same or Differently, it represents a hydrogen atom, a metal atom, an ammonium group or an amine group, wherein R 3 and R 4 do not simultaneously represent a —COOM 2 group, and when R 4 represents a —COOM 2 group, The battery electrode composition according to claim 2, wherein R 4 and -COOM 1 group may form an acid anhydride group.
前記金属単体及び/又は金属酸化物の平均粒子径は、100μm以下である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電池用電極組成物。
The battery electrode composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the average particle size of the single metal and / or metal oxide is 100 µm or less.
前記活物質は、亜鉛種を含有し、
前記電池用電極組成物は、亜鉛負極を構成するために用いられるものである
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電池用電極組成物。
The active material contains a zinc species,
The said battery electrode composition is used in order to comprise a zinc negative electrode, The battery electrode composition in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
前記金属単体及び/又は金属酸化物における金属は、インジウム、タリウム、スズ、ビスマス、鉛、及び、ガリウムからなる群より選択される少なくとも1種である
ことを特徴とする請求項5に記載の電池用電極組成物。
6. The battery according to claim 5, wherein the metal in the simple metal and / or the metal oxide is at least one selected from the group consisting of indium, thallium, tin, bismuth, lead, and gallium. Electrode composition.
請求項1〜6のいずれかに記載の電池用電極組成物を用いて構成される
ことを特徴とする電池用電極。
A battery electrode comprising the battery electrode composition according to claim 1.
請求項7に記載の電池用電極、及び、電解質を用いて構成される
ことを特徴とする電池。
A battery comprising the battery electrode according to claim 7 and an electrolyte.
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