JP2015125964A - Composition for forming secondary battery electrode, secondary battery electrode and secondary battery - Google Patents

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純平 早川
Junpei Hayakawa
純平 早川
一範 重森
Kazunori Shigemori
一範 重森
鈴木 智彦
Tomohiko Suzuki
智彦 鈴木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for forming a secondary battery electrode containing a conductive assistant, which is excellent in dispersion stability of the conductive assistant and dispersion stability of a mixture slurry, and also to provide an electrode and a secondary battery having excellent discharge capacity, by using the composition for forming a secondary battery electrode.SOLUTION: A composition for forming a secondary battery electrode contains a polyvinyl alcohol-polyvinylpyrrolidone graft copolymer and a carbon material (C) serving as a conductive assistant.

Description

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

近年、デジタルカメラや携帯電話のような小型携帯型電子機器では、重量を軽くし、容積を最小限にすることが常に求められてきており、搭載される電池においても、軽量、小型でありながら放電容量の大きい電池が求められている。また、自動車搭載用などの大型二次電池においても、従来の鉛蓄電池に代えて、大型の非水電解質二次電池が求められている。   In recent years, small portable electronic devices such as digital cameras and mobile phones have always been required to reduce weight and minimize volume, and the batteries to be mounted are light and small. A battery having a large discharge capacity is required. In addition, large non-aqueous electrolyte secondary batteries are demanded in place of conventional lead-acid batteries in large-sized secondary batteries for automobiles and the like.

これらの需要に応えるため、リチウム二次電池の開発が活発に行われている。リチウム二次電池の電極としては、正極と負極が使用される。正極は、リチウムイオンを含む正極活物質と導電助剤と有機バインダーなどからなる電極合材を、金属箔の集電体の表面に固着させたものである。一方、負極は、リチウムイオンの脱挿入可能な負極活物質と導電助剤と有機バインダーなどからなる電極合材を金属箔の集電体の表面に固着させたものである。   In order to meet these demands, lithium secondary batteries are being actively developed. A positive electrode and a negative electrode are used as electrodes of the lithium secondary battery. The positive electrode is obtained by fixing an electrode mixture composed of a positive electrode active material containing lithium ions, a conductive additive, an organic binder, and the like to the surface of a current collector of metal foil. On the other hand, the negative electrode is obtained by fixing an electrode mixture composed of a negative electrode active material from which lithium ions can be inserted and removed, a conductive additive, an organic binder, and the like to the surface of a current collector of metal foil.

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

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

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

また、電極合材形成用スラリーは、時間経過により粒度が増大しやすく、塗工性の低下につながり、電池の生産性が低下するなどの問題が生じる。そのため、炭素材料の分散性や粒度を維持する必要がある。 炭素材料の分散性や粒度を維持する必要がある。   Moreover, the slurry for forming an electrode mixture tends to increase in particle size over time, resulting in a decrease in coatability and a decrease in battery productivity. Therefore, it is necessary to maintain the dispersibility and particle size of the carbon material. It is necessary to maintain the dispersibility and particle size of the carbon material.

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

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

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

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、導電助剤としての炭素材料を分散させる際に、樹脂、すなわち、ポリビニルアルコール−ポリビニルピロリドングラフト共重合体の少なくとも一つを分散剤として使用することにより、分散安定性に優れ、電極密着性に優れ、二次電池の性能向上に効果を発揮する二次電池電極形成用組成物(分散体および合材スラリー)を得られることを見出し、本発明に至ったものである。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that when dispersing a carbon material as a conductive additive, at least one of a resin, that is, a polyvinyl alcohol-polyvinylpyrrolidone graft copolymer. Is used as a dispersant to obtain a composition for forming a secondary battery electrode (dispersion and mixture slurry) that is excellent in dispersion stability, excellent in electrode adhesion, and effective in improving the performance of a secondary battery. The present invention has been found and achieved.

すなわち、本発明の実施態様は、ポリビニルアルコール−ポリビニルピロリドングラフト共重合体と、導電助剤である炭素材料(C)と、を含んでなる二次電池電極形成用組成物に関する。   That is, the embodiment of the present invention relates to a composition for forming a secondary battery electrode comprising a polyvinyl alcohol-polyvinylpyrrolidone graft copolymer and a carbon material (C) as a conductive auxiliary agent.

また、本発明の実施態様は、更に、酸性官能基を有する有機色素誘導体および/または酸性官能基を有するトリアジン誘導体である誘導体(D)を含んでなる上記二次電池電極形成用組成物に関する。
また、本発明の実施態様は、更に、溶剤(E)を含んでなる上記二次電池電極形成用組成物に関する。
In addition, the embodiment of the present invention further relates to the above-mentioned composition for forming a secondary battery electrode comprising an organic dye derivative having an acidic functional group and / or a derivative (D) which is a triazine derivative having an acidic functional group.
Moreover, the embodiment of this invention is related with the said composition for secondary battery electrode formation which contains a solvent (E) further.

また、本発明の実施態様は、更に、バインダー(F)を含んでなる上記二次電池電極形成用組成物に関する。
また、本発明の実施態様は、更に、活物質(G)を含んでなる上記二次電池電極形成用組成物に関する。
また、本発明の実施態様は、活物質(G)の平均粒径/炭素材料(C)の分散粒径(D50)の比が、2以上、100以下である上記二次電池電極形成用組成物に関する。
Moreover, the embodiment of this invention is related with the said composition for secondary battery electrode formation which further contains a binder (F).
Moreover, the embodiment of this invention is related with the said composition for secondary battery electrode formation which further contains an active material (G).
Moreover, the embodiment of the present invention is the above composition for forming a secondary battery electrode, wherein the ratio of the average particle size of the active material (G) / the dispersed particle size (D50) of the carbon material (C) is 2 or more and 100 or less. Related to things.

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

また、本発明の実施態様は、集電体上に正極合材層を有する正極と、集電体上に負極合材層を有する負極と、電解質とを具備する二次電池であって、前記正極もしくは負極の少なくとも一方が、上記二次電池用電極である二次電池に関する。   An embodiment of the present invention is a secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode mixture layer on a current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer on the current collector, and an electrolyte. The present invention relates to a secondary battery in which at least one of a positive electrode and a negative electrode is the secondary battery electrode.

本発明の好ましい実施態様によれば、活物質や導電助剤の分散性に優れる電極形成用組成物を提供することができる。また、本発明の電極形成用組成物を用いた電極と二次電池は、充放電サイクル特性を向上させることができる。これは、分散剤の使用により分散安定性に優れる炭素材料粒子の分散体および合材スラリーが調製できたためというだけでなく、樹脂、すなわち、ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体を使用することにより、電極作製時に活物質(E)と炭素材料(C)の均一で強固な相互作用を引き起こすためと考えられる。したがって、本発明の二次電池電極形成用組成物は、リチウム二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドニウム二次電池、アルカリマンガン電池、鉛電池、燃料電池、キャパシタなどに用いることができるが、特にリチウム二次電池に用いると好適である。   According to a preferred embodiment of the present invention, it is possible to provide an electrode-forming composition that is excellent in dispersibility of an active material and a conductive additive. Moreover, the electrode and the secondary battery using the electrode forming composition of the present invention can improve charge / discharge cycle characteristics. This is not only because the dispersion of carbon material particles and the mixture slurry, which are excellent in dispersion stability, can be prepared by using a dispersant, but also by using a resin, that is, a polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer. This is considered to cause a uniform and strong interaction between the active material (E) and the carbon material (C) during electrode production. Therefore, the composition for forming a secondary battery electrode of the present invention can be used for a lithium secondary battery, a nickel hydride secondary battery, a nickel cadmium secondary battery, an alkaline manganese battery, a lead battery, a fuel cell, a capacitor, and the like. In particular, it is suitable for use in a lithium secondary battery.

<ポリビニルアルコール−ポリビニルピロリドングラフト共重合体>
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリビニルアルコール−ポリビニルピロリドングラフト共重合体(以下、単に「グラフト共重合体」という場合もある)は、グラフト共重合物中のビニルピロリドン単
位の割合が2 〜 9 0 モル%であるのが好ましい。ビニルピロリドン単位の割合がこの範囲から外れると、分散性が低下するなどの性能低下が見られる。
<Polyvinyl alcohol-polyvinylpyrrolidone graft copolymer>
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The polyvinyl alcohol-polyvinylpyrrolidone graft copolymer of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “graft copolymer”) has a proportion of vinylpyrrolidone units in the graft copolymer of 2 to 90 mol%. Is preferred. When the ratio of the vinylpyrrolidone unit is out of this range, performance deterioration such as dispersibility is observed.

本発明のグラフト共重合体におけるポリビニルアルコールセグメントの重合度は100〜 3500であることが好ましい。ポリビニルアルコールセグメントの重合度が100未満となると、分散性が低下するなどの性能低下が見られ、重合度が3500を超えると、ポリマー溶液の粘度が高くなり、扱いにくくなる。   The degree of polymerization of the polyvinyl alcohol segment in the graft copolymer of the present invention is preferably 100 to 3500. When the degree of polymerization of the polyvinyl alcohol segment is less than 100, performance deterioration such as a decrease in dispersibility is observed, and when the degree of polymerization exceeds 3500, the viscosity of the polymer solution increases and becomes difficult to handle.

さらに、ポリビニルピロリドンセグメントの重量平均分子量は1000〜1000000であることが好ましい。ポリビニルピロリドンセグメントの当該重量平均分子量が1000未満となると、分散性が低下するなどの性能低下が見られる。一方、1000000を超えると、ポリマー溶液の粘度が高くなり、扱いにくくなる。   Furthermore, it is preferable that the weight average molecular weights of a polyvinylpyrrolidone segment are 1000-1 million. When the weight average molecular weight of the polyvinyl pyrrolidone segment is less than 1000, performance degradation such as dispersibility is observed. On the other hand, if it exceeds 1,000,000, the viscosity of the polymer solution becomes high and becomes difficult to handle.

本発明のグラフト共重合体の製法は特に限定されないが、ポリビニルアルコールにポリ
ビニルピロリドンをグラフト化する方法が用いられる。あるいはこれらと幹と枝が反転するように、ポリビニルピロリドンにポリビニルアルコールをグラフト化後アセタール化する方法を用いることもできる。グラフト化公知の方法によって行うことができる。
Although the manufacturing method of the graft copolymer of this invention is not specifically limited, The method of grafting polyvinylpyrrolidone to polyvinyl alcohol is used. Alternatively, a method of grafting polyvinyl alcohol to polyvinyl pyrrolidone and then acetalizing so that the trunk and the branch are reversed can be used. Grafting can be performed by a known method.

本発明のグラフト共重合体を分散剤として使用するには、グラフト共重合体を炭素材料や活物質等の分散対象及び溶剤とともに混合すればよい。   In order to use the graft copolymer of the present invention as a dispersant, the graft copolymer may be mixed with a dispersion target such as a carbon material or an active material and a solvent.

本発明において、ポリビニルアルコール−ポリビニルピロリドングラフト共重合体は主に炭素材料(C)および活物質(G)の分散剤として機能するとともに、電池性能を向上させるに適した電極膜状態を作り出すための役割も担っているものと考えられる。   In the present invention, the polyvinyl alcohol-polyvinylpyrrolidone graft copolymer mainly functions as a dispersant for the carbon material (C) and the active material (G), and for creating an electrode film state suitable for improving battery performance. It is thought that he also plays a role.

また本発明では、ポリビニルアルコール−ポリビニルピロリドングラフト共重合体にさらにポリビニルアルコール樹脂(a)を分散剤として併用することが出来る。 Moreover, in this invention, polyvinyl alcohol resin (a) can be used together as a dispersing agent further to polyvinyl alcohol-polyvinylpyrrolidone graft copolymer.

<ポリビニルアルコール樹脂(a)>
ポリビニルアルコール樹脂(a)の製法については特に制限はなく、公知の方法で合成された各種ポリビニルアルコール樹脂および市販のポリビニルアルコール樹脂を使用することができる。代表的な合成方法としては、酢酸ビニルのようなビニルアルコール前駆体を重合させて得たポリマーをアルカリでケン化してポリビニルアルコールを製造する方法を挙げることができる。
<Polyvinyl alcohol resin (a)>
There is no restriction | limiting in particular about the manufacturing method of polyvinyl alcohol resin (a), The various polyvinyl alcohol resin synthesize | combined by the well-known method and commercially available polyvinyl alcohol resin can be used. A typical synthesis method includes a method of producing polyvinyl alcohol by saponifying a polymer obtained by polymerizing a vinyl alcohol precursor such as vinyl acetate with an alkali.

ポリビニルアルコール樹脂(a)は、下記一般式(1)で示される。   The polyvinyl alcohol resin (a) is represented by the following general formula (1).

一般式(1) General formula (1)

Figure 2015125964
一般式(1)におけるpは、69.5〜99.9mol%であり、qは0.1〜30.5mol%であり、p+q=100.0mol%である。
また、ポリビニルアルコール樹脂(a)の平均分子量は1,000〜800,000が好ましく、8,000〜110,000がより好ましい。
Figure 2015125964
P in General formula (1) is 69.5-99.9 mol%, q is 0.1-30.5 mol%, and p + q = 100.0 mol%.
The average molecular weight of the polyvinyl alcohol resin (a) is preferably 1,000 to 800,000, and more preferably 8,000 to 110,000.

一般式(1)に示す2つの構成単位の並びに制限はなく、構成単位の並びはランダムでもよい。 There is no restriction on the arrangement of the two structural units represented by the general formula (1), and the arrangement of the structural units may be random.

市販のポリビニルアルコール樹脂としては、例えば、クラレポバールPVA−102、クラレポバールPVA−103、クラレポバールPVA−110、クラレポバールPVA−205、クラレポバールPVA−405、クラレポバールPVA−HC、クラレポバールPVA−L8(クラレ社製ポリビニルアルコール樹脂)、デンカポバールK−17C、デンカポバールB−05、デンカポバールB−24(電気化学工業社製ポリビニルアルコール樹脂)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of commercially available polyvinyl alcohol resins include Kuraray Poval PVA-102, Kuraray Poval PVA-103, Kuraray Poval PVA-110, Kuraray Poval PVA-205, Kura Lepoval PVA-405, Kuraray Poval PVA-HC, Kuraray Poval PVA- L8 (Kuraray Polyvinyl Alcohol Resin), Denkapoval K-17C, Denkapoval B-05, Denkapoval B-24 (Electrochemical Industry Polyvinyl Alcohol Resin), etc. Absent.

本発明において、ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体に対して、添加することが出来るポリビニルアルコール樹脂(a)は主に分散剤として機能するとともに、電池性能を向上させるに適した電極膜状態を作り出すための役割も担っているものと考えられる。 In the present invention, the polyvinyl alcohol resin (a) that can be added to the polyvinyl alcohol-polyvinylpyrrolidone graft copolymer mainly functions as a dispersant and has an electrode film state suitable for improving battery performance. It is thought that it also has a role to create.

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

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

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

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

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

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

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

<誘導体(D)>
本発明において使用する誘導体(D)について説明する。本発明において使用する誘導体(D)は、酸性官能基を有する有機色素誘導体または酸性官能基を有するトリアジン誘導体である。とりわけ、下記一般式(2)で示される酸性官能基を有するトリアジン誘導体、または一般式(6)で示される酸性官能基を有する有機色素誘導体が好ましい。まず、一般式(2)で示される酸性官能基を有するトリアジン誘導体について説明する。
<Derivative (D)>
The derivative (D) used in the present invention will be described. The derivative (D) used in the present invention is an organic dye derivative having an acidic functional group or a triazine derivative having an acidic functional group. In particular, a triazine derivative having an acidic functional group represented by the following general formula (2) or an organic dye derivative having an acidic functional group represented by the general formula (6) is preferable. First, the triazine derivative having an acidic functional group represented by the general formula (2) will be described.

一般式(2) General formula (2)

Figure 2015125964
Figure 2015125964

[Xは、−NH−、−O−、−CONH−、−SONH−、−CHNH−、−CHNHCOCHNH−または−X−Y−X−を表し、X及びXは、それぞれ独立に、−NH−または−O−を表し、Xは、−CONH−、−SONH−、−CHNH−、−NHCO−または−NHSO−を表し、Yは、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表し、Zは、−SOM、−COOM、−P(O)(−OM)または−O−P(O)(−OM)を表し、Mは、1〜3価のカチオンの一当量を表し、Qは、−O−R、−NH−R、ハロゲン基、−X−Rまたは−X−Y−Zを表し、Rは、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基または置換基を有してもよいアルケニル基を表す。uは、1〜4の整数を表す。Rは、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基または、下記一般式(3)で表される基を表す。] [X 1 is, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH- or -X 3 -Y-X 4 - represents, X 2 and X 4, each independently, represent -NH- or -O-, X 3 is, -CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - and represent , Y represents an alkylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent or an arylene group which may have a substituent, Z represents —SO 3 M, —COOM, -P (O) (-OM) 2 or -O-P (O) (-OM) 2 , M represents one equivalent of a 1 to 3 valent cation, and Q represents -O-R 6 , -NH-R 6, a halogen group, -X 1 -R 5 or -X 2 -Y-Z, R 6 is a hydrogen atom, Have an alkyl group or a substituted group may have a substituent represents an alkenyl group. u represents an integer of 1 to 4. R 5 represents an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, an aromatic ring residue which may have a substituent, or a group represented by the following general formula (3) Represents. ]

一般式(3) General formula (3)

Figure 2015125964
Figure 2015125964

[Xは、−NH−または−O−を表し、X及びXは、それぞれ独立に、−NH−、−O−、−CONH−、−SONH−、−CHNH−または−CHNHCOCHNH−を表し、R及びRは、それぞれ独立に、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基または−Y−Zを表し、Y及びZは、一般式(3)におけるY及びZと同義である。] [X 5 represents -NH- or -O-, X 6 and X 7 are each independently, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH- or —CH 2 NHCOCH 2 NH—, R 7 and R 8 are each independently an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, or an aromatic which may have a substituent. Represents a group ring residue or —Y—Z, and Y and Z have the same meanings as Y and Z in formula (3). ]

上記において、R、R、Rにおける有機色素残基としては、例えば、ジケトピロロピロール系色素、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系色素、フタロシアニン系色素、アントラキノン、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素、ぺリノン系色素、ぺリレン系色素、チオインジゴ系色素、イソインドリン系色素、イソインドリノン系色素、キノフタロン系色素、スレン系色素、金属錯体系色素等の残基が挙げられる。とりわけ、金属による電池の短絡を抑制する効果を高めるためには、金属錯体系色素ではない有機色素残基の使用が好ましく、中でもアゾ系色素、ジケトピロロピロール系色素、無金属フタロシアニン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素の残基が、分散性に優れた効果を発揮するため好ましい。 In the above, examples of the organic dye residue in R 5 , R 7 , and R 8 include diketopyrrolopyrrole dyes, azo dyes such as azo, disazo, polyazo, phthalocyanine dyes, anthraquinones, diaminodianthraquinones, anthra Anthraquinone dyes such as pyrimidine, flavantron, anthanthrone, indanthrone, pyranthrone, violanthrone, quinacridone dye, dioxazine dye, perinone dye, perylene dye, thioindigo dye, isoindoline dye, isoindolinone Residues such as dyes based on dyes, quinophthalone dyes, selenium dyes, metal complex dyes, and the like. In particular, in order to increase the effect of suppressing the short circuit of the battery due to metal, it is preferable to use an organic dye residue that is not a metal complex dye, among which an azo dye, a diketopyrrolopyrrole dye, a metal-free phthalocyanine dye, Quinacridone dyes and dioxazine dye residues are preferred because they exhibit excellent dispersibility.

また、上記において、R、R、またはRにおける複素環残基および芳香族環残基としては、例えば、チオフェン、フラン、ピリジン、ピラゾール、ピロール、イミダゾール、イソインドリン、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、ベンズチアゾール、ベンズトリアゾール、インドール、キノリン、カルバゾール、アクリジン等の複素環残基、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、フェナントレン、アントラキノン等の芳香族環残基が挙げられる。とりわけ、S、N、Oのヘテロ原子のいずれかを含む複素環残基が、分散性に優れた効果を発揮するため好ましい。 In the above, examples of the heterocyclic residue and aromatic ring residue in R 5 , R 7 , or R 8 include thiophene, furan, pyridine, pyrazole, pyrrole, imidazole, isoindoline, isoindolinone, and benzine. Examples include heterocyclic residues such as imidazolone, benzthiazole, benztriazole, indole, quinoline, carbazole and acridine, and aromatic ring residues such as benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, phenanthrene and anthraquinone. In particular, a heterocyclic residue containing any one of S, N, and O heteroatoms is preferable because it exhibits an effect of excellent dispersibility.

一般式(3)及び一般式(4)のYは、置換基を有していてもよいアルキレン基、アルケニレン基またはアリーレン基を表すが、炭素数20以下が好ましく、炭素数10以下がより好ましい。特に好ましい態様としては、置換されていてもよいフェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基または炭素数が10以下の側鎖を有していてもよいアルキレン基が挙げられる。   Y in general formula (3) and general formula (4) represents an alkylene group, alkenylene group or arylene group which may have a substituent, but preferably has 20 or less carbon atoms, more preferably 10 or less carbon atoms. . Particularly preferred embodiments include an optionally substituted phenylene group, biphenylene group, naphthylene group or an alkylene group which may have a side chain having 10 or less carbon atoms.

における置換基を有してもよいアルキル基および置換基を有してもよいアルケニル基の好ましい態様は、炭素数20以下のものである。更に好ましくは、炭素数が10以下の側鎖を有していてもよいアルキル基が挙げられる。ここで、置換基を有するアルキル基および置換基を有するアルケニル基とは、アルキル基またはアルケニル基の水素原子が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン基、水酸基、メルカプト基等に置換されたものを挙げることができる。 A preferred embodiment of the alkenyl group which may have also alkyl groups and substituents have a substituent in R 6 are those having 20 or less carbon atoms. More preferably, an alkyl group which may have a side chain having 10 or less carbon atoms is exemplified. Here, the alkyl group having a substituent and the alkenyl group having a substituent are a group in which a hydrogen atom of an alkyl group or an alkenyl group is substituted with a halogen group such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, a hydroxyl group or a mercapto group. Can be mentioned.

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

一般式(4) General formula (4)

Figure 2015125964
Figure 2015125964

[R、R10、R11、またはR12は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、または置換基を有してもよいアリール基を表す。] [R 9 , R 10 , R 11 , or R 12 each independently has a hydrogen atom, an alkyl group that may have a substituent, an alkenyl group that may have a substituent, or a substituent. Represents an aryl group which may be substituted. ]

、R10、R11、またはR12は、それぞれ同一でもよいし、異なっていてもよい。また、R、R10、R11、またはR12が炭素原子を有する場合、炭素数は1〜40、好ましくは1〜30、更に好ましくは1〜20である。 R 9 , R 10 , R 11 , or R 12 may be the same or different. Moreover, when R < 9 >, R < 10 >, R < 11 > or R < 12 > has a carbon atom, carbon number is 1-40, Preferably it is 1-30, More preferably, it is 1-20.

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

次いで、一般式(5)で示される酸性官能基を有する有機色素誘導体について説明する。
一般式(5)
Next, the organic dye derivative having an acidic functional group represented by the general formula (5) will be described.
General formula (5)

Figure 2015125964
Figure 2015125964

[Xは、直接結合、−NH−、−O−、−CONH−、−SONH−、−CHNH−、−CHNHCOCHNH−、−X−Y−または−X−Y−X10−を表し、Xは、−CONH−、−SONH−、−CHNH−、−NHCO−または−NHSO−を表し、X10は、−NH−または−O−を表し、Yは、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表し、Zは、−SOM、−COOM、−P(O)(−OM)または−O−P(O)(−OM)を表し、Mは1〜3価のカチオンの一当量を表し、R13は、有機色素残基を表し、vは、1〜4の整数を表す。] [X 8 is a direct bond, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH -, - X 9 -Y- or -X 9 -Y-X 10 - represents, X 9 is, -CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - represents, X 10 is, -NH- or -O Y represents an alkylene group that may have a substituent, an alkenylene group that may have a substituent, or an arylene group that may have a substituent, Z represents —SO 3 M, -COOM, -P (O) (- OM) 2 or -O-P (O) (- OM) represents a 2, M represents one equivalent of a monovalent to trivalent cation, R 13 is an organic dye residue Represents a group, and v represents an integer of 1 to 4. ]

13の有機色素残基としては、上記R、R、またはRにおける有機色素残基と同義である。とりわけ、金属による電池の短絡を抑制する効果を高めるためには、金属錯体系色素ではない有機色素残基の使用が好ましく、中でもアゾ系色素、ジケトピロロピロール系色素、無金属フタロシアニン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素の残基が、分散性に優れた効果を発揮するため好ましい。 The organic dye residue for R 13 has the same meaning as the organic dye residue for R 5 , R 7 , or R 8 described above. In particular, in order to increase the effect of suppressing the short circuit of the battery due to metal, it is preferable to use an organic dye residue that is not a metal complex dye, among which an azo dye, a diketopyrrolopyrrole dye, a metal-free phthalocyanine dye, Quinacridone dyes and dioxazine dye residues are preferred because they exhibit excellent dispersibility.

一般式(6)におけるMは、一般式(3)におけるMと同義である。   M in the general formula (6) has the same meaning as M in the general formula (3).

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

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

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

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

とりわけ、比誘電率が15以上、200以下、好ましくは15以上、100以下、更に好ましくは、20以上、100以下の極性溶剤を使用することが、活物質や導電助剤の分散性に優れており好ましい。また、溶剤の選択は、活物質との反応性、及びバインダー樹脂に対する溶解性等を鑑みつつ行う。分散性が高く、活物質との反応性が低く、バインダー樹脂の溶解性の高い溶剤を選択することが好ましい。更に、環境負荷軽減や経済的有利性等から、電極製造工程において排出される溶剤を回収・再利用する場合は、混合溶剤ではなく、単一溶剤での使用が好ましい。   In particular, the use of a polar solvent having a relative dielectric constant of 15 or more and 200 or less, preferably 15 or more and 100 or less, more preferably 20 or more and 100 or less is excellent in dispersibility of the active material and the conductive assistant. It is preferable. The solvent is selected in view of reactivity with the active material, solubility in the binder resin, and the like. It is preferable to select a solvent having high dispersibility, low reactivity with the active material, and high solubility of the binder resin. Furthermore, from the viewpoint of reducing environmental burdens and economic advantages, when recovering and reusing the solvent discharged in the electrode manufacturing process, it is preferable to use a single solvent instead of a mixed solvent.

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

<活物質(G)>
本発明の組成物を正極合材もしくは負極合材に用いる場合は、上記ポリビニルアルコール−ポリビニルピロリドングラフト共重合体、炭素材料(C)、誘導体(D)、および溶剤(E)以外に、活物質(G)として、少なくとも正極活物質または負極活物質を含んでいてもよい。
<Active material (G)>
When the composition of the present invention is used for a positive electrode mixture or a negative electrode mixture, in addition to the polyvinyl alcohol-polyvinylpyrrolidone graft copolymer, carbon material (C), derivative (D), and solvent (E), an active material is used. (G) may contain at least a positive electrode active material or a negative electrode active material.

リチウムイオン二次電池用の正極活物質としては、特に限定はされないが、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能な金属酸化物、金属硫化物等の金属化合物、および導電性高分子等を使用することができる。
例えば、Fe、Co、Ni、Mn等の遷移金属の酸化物、リチウムとの複合酸化物、遷移金属硫化物等の無機化合物等が挙げられる。具体的には、MnO、V、V13、TiO等の遷移金属酸化物粉末、層状構造のニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、スピネル構造のマンガン酸リチウムなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物粉末、オリビン構造のリン酸化合物であるリン酸鉄リチウム系材料、TiS、FeSなどの遷移金属硫化物粉末等が挙げられる。また、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子を使用することもできる。また、上記の無機化合物や有機化合物を混合して用いてもよい。
The positive electrode active material for the lithium ion secondary battery is not particularly limited, but metal oxides capable of doping or intercalating lithium ions, metal compounds such as metal sulfides, and conductive polymers are used. be able to.
Examples thereof include transition metal oxides such as Fe, Co, Ni, and Mn, composite oxides with lithium, and inorganic compounds such as transition metal sulfides. Specifically, transition metal oxide powders such as MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , layered structure lithium nickelate, lithium cobaltate, lithium manganate, spinel structure lithium manganate, etc. Examples thereof include composite oxide powders of lithium and transition metals, lithium iron phosphate materials that are phosphate compounds having an olivine structure, transition metal sulfide powders such as TiS 2 and FeS, and the like. In addition, conductive polymers such as polyaniline, polyacetylene, polypyrrole, and polythiophene can also be used. Moreover, you may mix and use said inorganic compound and organic compound.

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

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

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

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

本発明の組成物は、正極合材または負極合材に用いることができる。正極合材または負極合材に用いる場合は、上記ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体と、炭素材料(C)、および溶剤(E)、とを含む組成物に、活物質(G)(正極活物質または負極活物質)、より好ましくは更にバインダー(F)を含有させた正・負極合材スラリーとして使用することが好ましい。また、該組成物にはポリビニルアルコール樹脂(a)、および、誘導体(D)を含むことができる。   The composition of the present invention can be used for a positive electrode mixture or a negative electrode mixture. When used for a positive electrode composite or a negative electrode composite, an active material (G) (positive electrode) is added to the composition containing the polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer, a carbon material (C), and a solvent (E). Active material or negative electrode active material), more preferably, it is preferably used as a positive / negative electrode mixture slurry containing a binder (F). In addition, the composition can contain a polyvinyl alcohol resin (a) and a derivative (D).

電極合材スラリー中の総固形分に占める活物質の割合は、80重量%以上、99重量%以下が好ましい。また、電極合材スラリー中の総固形分に占める、導電助剤としての炭素材料(C)割合は、0.1重量%以上、15重量%以下が好ましい。
また、本発明において、合材スラリー中に占めるポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体、ポリビニルアルコール樹脂(a)および誘導体(D)の割合は、活物質(G)と導電助剤としての炭素材料(C)の重量の合計に対してそれぞれ0.01〜7.5重量%であることが好ましい。より好ましくは、0.01〜5重量%、さらに好ましくは0.01〜2.5重量%である。誘導体(D)を添加する場合は、ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体の総重量に対して、1重量%以上、80重量%以下の割合が好ましく、10重量%以上、60重量%以下がより好ましい。そして、電極合材スラリー中の総固形分に占める、バインダー成分の割合は、1重量%以上、10重量%以下が好ましい。また、電極合材スラリーの適正粘度は、電極合材スラリーの塗工方法によるが、一般には、100mPa・s以上、30,000mPa・s以下とするのが好ましい。
The proportion of the active material in the total solid content in the electrode mixture slurry is preferably 80% by weight or more and 99% by weight or less. Further, the proportion of the carbon material (C) as a conductive additive in the total solid content in the electrode mixture slurry is preferably 0.1% by weight or more and 15% by weight or less.
In the present invention, the proportion of the polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer, the polyvinyl alcohol resin (a) and the derivative (D) in the mixture slurry is the carbon material as the conductive material and the active material (G). It is preferable that it is 0.01 to 7.5 weight% with respect to the sum total of the weight of (C). More preferably, it is 0.01 to 5 weight%, More preferably, it is 0.01 to 2.5 weight%. When the derivative (D) is added, the proportion is preferably 1% by weight or more and 80% by weight or less, preferably 10% by weight or more and 60% by weight or less, based on the total weight of the polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer. More preferred. And the ratio of the binder component in the total solid content in the electrode mixture slurry is preferably 1% by weight or more and 10% by weight or less. In addition, the appropriate viscosity of the electrode mixture slurry depends on the method of applying the electrode mixture slurry, but generally it is preferably 100 mPa · s or more and 30,000 mPa · s or less.

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

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

二次電池電極形成用組成物中での導電助剤としての炭素材料(C)の分散粒径は、0.03μm以上、2μm以下、好ましくは、0.05μm以上、1μm以下、更に好ましくは0.05μm以上、0.5μm以下であることが望ましい。
本明細書でいう炭素材料(C)の分散粒径とは、体積粒度分布において、粒径の小さいものからその粒子の体積割合を積算した際に、50%となるところの粒子径(D50)であり、動的光散乱方式の粒度分布計(本明細書の実施例では日機装社製「マイクロトラックUPA」)によって測定される値である。
The dispersed particle size of the carbon material (C) as a conductive additive in the composition for forming a secondary battery electrode is 0.03 μm or more and 2 μm or less, preferably 0.05 μm or more and 1 μm or less, more preferably 0. Desirably, the thickness is from 0.05 μm to 0.5 μm.
The dispersed particle diameter of the carbon material (C) in the present specification is the particle diameter (D50) at 50% when the volume ratio of the particles is integrated from the small particle diameter in the volume particle size distribution. It is a value measured by a particle size distribution meter of a dynamic light scattering method (in the examples of this specification, “Microtrack UPA” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).

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

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

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

バインダー(F)の添加方法としては、上記ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体、さらに誘導体(D)を含む場合は誘導体(D)の存在下、導電助剤としての炭素材料(C)を溶剤に分散してなる分散体を攪拌しつつ、固形のバインダー成分を添加し、溶解させる方法が挙げられる。また、バインダーを溶剤に溶解したものを事前に作製しておき、上記分散体と混合する方法が挙げられる。また、バインダー(F)を上記分散体に添加した後に、上記分散装置で再度分散処理を行っても良い。また、ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体、さらに誘導体(D)を含む場合は誘導体(D)の存在下、導電助剤としての炭素材料(C)を溶剤(E)に分散するときに、バインダー(F)の一部ないしは全量を、同時に添加して分散処理を行うこともできる。   As a method for adding the binder (F), the above-mentioned polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer is used, and when the derivative (D) is contained, the carbon material (C) as a conductive auxiliary agent is used as a solvent in the presence of the derivative (D). There is a method in which a solid binder component is added and dissolved while stirring the dispersion obtained by dispersing the dispersion. Moreover, what melt | dissolved the binder in the solvent is produced beforehand and the method of mixing with the said dispersion is mentioned. Further, after the binder (F) is added to the dispersion, the dispersion treatment may be performed again by the dispersion apparatus. Further, when the polyvinyl alcohol-polyvinylpyrrolidone graft copolymer, and further containing the derivative (D), in the presence of the derivative (D), when the carbon material (C) as a conductive additive is dispersed in the solvent (E), A part or all of the binder (F) may be added at the same time to carry out the dispersion treatment.

活物質(G)(正極活物質または負極活物質)の添加方法としては、ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体、さらに誘導体(D)を含む場合は誘導体(D)の存在下、導電助剤としての炭素材料(C)を溶剤(E)に分散してなる分散体を攪拌しつつ、正極活物質または負極活物質を添加し、分散させる方法が挙げられる。また、上記ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体、さらに誘導体(D)を含む場合は誘導体(D)の存在下、導電助剤としての炭素材料を溶剤に分散するときに、正極活物質または負極活物質の一部ないしは全量を、同時に添加して分散処理を行うこともできる。また、上記ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体、さらに誘導体(D)を含む場合は誘導体(D)の存在下、導電助剤としての炭素材料(C)を溶剤(E)に分散してなる分散体を攪拌しつつ、バインダー成分を固形もしくは溶液で添加した後に、正極活物質または負極活物質を添加し、分散させる方法が挙げられる。更に、上記ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体、炭素材料(C)、溶剤(E)、活物質(G)、バインダー(F)さらに誘導体(D)を含む場合は誘導体(D)を混合し、同時に分散処理することもできる。混合、分散を行うための装置としては、通常の顔料分散等に用いられている上述の分散機が使用できる。   As a method for adding the active material (G) (positive electrode active material or negative electrode active material), in the presence of the derivative (D) in the presence of the polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer and the derivative (D), the conductive additive And a method of adding and dispersing the positive electrode active material or the negative electrode active material while stirring the dispersion obtained by dispersing the carbon material (C) as a solvent in the solvent (E). Further, when the polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer and the derivative (D) are contained, when the carbon material as the conductive auxiliary agent is dispersed in the solvent in the presence of the derivative (D), the positive electrode active material or the negative electrode A part or all of the active material may be added at the same time for dispersion treatment. When the polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer and the derivative (D) are contained, the carbon material (C) as a conductive additive is dispersed in the solvent (E) in the presence of the derivative (D). A method of adding and dispersing the positive electrode active material or the negative electrode active material after adding the binder component in a solid or solution while stirring the dispersion can be mentioned. Furthermore, when the polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer, carbon material (C), solvent (E), active material (G), binder (F) and derivative (D) are included, the derivative (D) is mixed. Also, distributed processing can be performed at the same time. As an apparatus for mixing and dispersing, the above-described dispersers used for ordinary pigment dispersion and the like can be used.

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

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

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

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

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

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

正極もしくは負極の少なくとも一方に上記の電極を用い、二次電池を得ることができる。二次電池としては、リチウムイオン二次電池の他、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウム二次電池、アルカリ二次電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、ナトリウム硫黄二次電池、リチウム空気二次電池、燃料電池等が挙げられ、好ましくはリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、燃料電池であり、より好ましくは、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池であり、特に好ましくは、リチウムイオン二次電池である。それぞれの二次電池において、従来から知られている電解液やセパレーター等を適宜用いることができる。   A secondary battery can be obtained by using the above electrode for at least one of a positive electrode and a negative electrode. Secondary batteries include lithium ion secondary batteries, sodium ion secondary batteries, magnesium secondary batteries, alkaline secondary batteries, lead storage batteries, nickel metal hydride batteries, nickel cadmium batteries, sodium sulfur secondary batteries, lithium air batteries. Secondary batteries, fuel cells, and the like, preferably lithium ion secondary batteries, nickel metal hydride batteries, and fuel cells, more preferably lithium ion secondary batteries, nickel metal hydride batteries, and particularly preferably lithium ion secondary batteries. Next battery. In each secondary battery, conventionally known electrolytes, separators, and the like can be appropriately used.

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

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

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

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

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

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

<ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体>
(合成例1)
(ポリビニルアルコールにポリビニルピロリドンがグラフトした共重合体の合成)
純水400gにポリビニルアルコール(重合度1700、ケン化度98〜99mol%)80gを溶解させ、次いでビニルピロリドン20g を添加、混合し、窒素パージにより脱酸素を行った。続いて、反応系を70℃に温度調節した。これに2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)1gをイソプロピルアルコールに溶解したものを添加し、重合を開始させた。重合中は温度を70〜90℃ に維持し、3時間反応させ、ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体の20%水溶液を得た。その後、過剰の水で洗浄後、乾燥して白色粉末状のポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体(A−1)を得た。この重合物のポリビニルピロリドンセグメントの重量平均分子量は50000、ビニルピロリドン単位の割合は6モル%であった。その後、N−メチル−2−ピロリドンを加え希釈し、N.V.=20%にした。その後、冷却し、ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体(A−1)を含む樹脂溶液(A’−1)を得た。
(合成例2)
グラフト化において2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)の添加量を5gとした以外は実施例1と同様に操作しポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体(A−2)並びにポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体(A−2)を含む樹脂溶液(A’−2)を得た。この重合物のポリビニルピロリドンセグメントの重量平均分子量は5000、ビニルピロリドン単位の割合は6モル%であった。
(合成例3)
グラフト化において2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)の代わりに1重量% 硫酸銅40mg、28重量%アンモニア水4g及び30重量%過酸化水素水36gを添加し、重合を開始させた以外は実施例1と同様に操作しポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体(A−3)並びにポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体(A−3)を含む樹脂溶液(A’−3)を得た。この重合物のポリビニルピロリドンセグメントの重量平均分子量は3000、ビニルピロリドン単位の割合は7モル%であった。
(合成例4)
グラフト化において2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)の添加量を10gとした以外は実施例1と同様に操作しポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体(A−4)並びにポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体(A−4)を含む樹脂溶液(A’−4)を得た。この重合物のポリビニルピロリドンセグメントの重量平均分子量は2500、ビニルピロリドン単位の割合は3モル%であった。

(比較合成例1)
ポリビニルアルコール(重合度1700、ケン化度98〜99mol%)に純水600gを加え、均一に撹拌した。この溶液を15℃に温度調節し、35重量%の塩酸140gとn−ブチルアルデヒド110gを加え、この温度を保持して反応させた。その後、反応系を60℃で3時間保持して反応を完了させ、過剰の水で洗浄後、乾燥して白色粉末状のポリビニルアセタール(B−1)を得た。その後、N−メチル−2−ピロリドンを加え希釈し、N.V.=20%にした。その後、冷却し、ポリビニルアセタール(B−1)を含む樹脂溶液(B’−1)を得た。
<Polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer>
(Synthesis Example 1)
(Synthesis of a copolymer obtained by grafting polyvinylpyrrolidone to polyvinyl alcohol)
80 g of polyvinyl alcohol (polymerization degree 1700, saponification degree 98 to 99 mol%) was dissolved in 400 g of pure water, then 20 g of vinyl pyrrolidone was added and mixed, and deoxygenated by nitrogen purge. Subsequently, the temperature of the reaction system was adjusted to 70 ° C. A solution prepared by dissolving 1 g of 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) in isopropyl alcohol was added thereto to initiate polymerization. During the polymerization, the temperature was maintained at 70 to 90 ° C. and reacted for 3 hours to obtain a 20% aqueous solution of polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer. Then, after washing with excess water and drying, a white powdery polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer (A-1) was obtained. The weight average molecular weight of the polyvinylpyrrolidone segment of this polymer was 50,000, and the proportion of vinylpyrrolidone units was 6 mol%. Thereafter, N-methyl-2-pyrrolidone was added for dilution. V. = 20%. Thereafter, the mixture was cooled to obtain a resin solution (A′-1) containing a polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer (A-1).
(Synthesis Example 2)
Polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer (A-2) and polyvinyl alcohol were treated in the same manner as in Example 1 except that the amount of 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) added in the grafting was 5 g. A resin solution (A′-2) containing an alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer (A-2) was obtained. The weight average molecular weight of the polyvinylpyrrolidone segment of this polymer was 5000, and the proportion of vinylpyrrolidone units was 6 mol%.
(Synthesis Example 3)
In the grafting, 40 mg of 1 wt% copper sulfate, 4 g of 28 wt% aqueous ammonia and 36 g of 30 wt% aqueous hydrogen peroxide were added instead of 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile) to initiate polymerization. The resin solution (A′-3) containing the polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer (A-3) and the polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer (A-3) Got. The weight average molecular weight of the polyvinylpyrrolidone segment of this polymer was 3000, and the proportion of vinylpyrrolidone units was 7 mol%.
(Synthesis Example 4)
Polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer (A-4) and polyvinyl alcohol / polyvinyl pyrrolidone graft copolymer were used in the same manner as in Example 1 except that the amount of 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) added in the grafting was 10 g. A resin solution (A′-4) containing an alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer (A-4) was obtained. The weight average molecular weight of the polyvinylpyrrolidone segment of this polymer was 2500, and the proportion of vinylpyrrolidone units was 3 mol%.

(Comparative Synthesis Example 1)
600 g of pure water was added to polyvinyl alcohol (polymerization degree 1700, saponification degree 98 to 99 mol%) and stirred uniformly. The temperature of this solution was adjusted to 15 ° C., 140 g of 35% by weight hydrochloric acid and 110 g of n-butyraldehyde were added, and the reaction was carried out while maintaining this temperature. Thereafter, the reaction system was held at 60 ° C. for 3 hours to complete the reaction, washed with excess water, and dried to obtain a white powdery polyvinyl acetal (B-1). Thereafter, N-methyl-2-pyrrolidone was added for dilution. V. = 20%. Then, it cooled and obtained the resin solution (B'-1) containing polyvinyl acetal (B-1).

上記実施例及び比較例のポリマーの同定、ポリビニルピロリドンセグメントの分子量は以下の方法により行った。また、得られた重合物の顔料分散性を以下の方法で評価した。 The identification of the polymer of the said Example and comparative example, and the molecular weight of the polyvinylpyrrolidone segment were performed with the following method. Moreover, the pigment dispersibility of the obtained polymer was evaluated by the following method.

〈ポリマーの同定〉
得られたポリマーを重水素化ジメチルスルホキシドを測定溶媒として13C−NMR測定し、ポリビニルピロリドン由来のピークが観測されるのを確認した。
<Polymer identification>
The polymer obtained was subjected to 13C-NMR measurement using deuterated dimethyl sulfoxide as a measurement solvent, and it was confirmed that a peak derived from polyvinylpyrrolidone was observed.

〈ポリビニルピロリドンセグメントの分子量〉

グラフト化しているポリビニルピロリドンの分子量を直接測定することは困難であるため、グラフト化と同時に生成するポリビニルピロリドンホモポリマーの分子量を測定した
。すなわち目的物であるポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体水溶液をt−ブチルアルコールに添加すると、ポリビニルアルコール・ポリビニルピロリドングラフト共重合体は不溶化する。しかし、ポリビニルピロリドンホモポリマーは溶解す
るため、t−ブチルアルコールを減圧留去してポリビニルピロリドンホモポリマーを得た後、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により重量平均分子量を測定した。GPCによる分子量測定条件は以下の通りである。
<Molecular weight of polyvinylpyrrolidone segment>

Since it is difficult to directly measure the molecular weight of grafted polyvinylpyrrolidone, the molecular weight of the polyvinylpyrrolidone homopolymer formed simultaneously with grafting was measured. That is, when the target polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer aqueous solution is added to t-butyl alcohol, the polyvinyl alcohol / polyvinylpyrrolidone graft copolymer is insolubilized. However, since the polyvinylpyrrolidone homopolymer is dissolved, t-butyl alcohol was distilled off under reduced pressure to obtain a polyvinylpyrrolidone homopolymer, and then the weight average molecular weight was measured by gel permeation chromatography (GPC). The molecular weight measurement conditions by GPC are as follows.

GPC装置:HLC−8020RI検出(TOSOH製)
カラム:TSK guard column PWXL, TSKgel G2500 PWXL, TSKgel G3000 PWXL, TSKgel G4000 PWXL, TSKgel G6000 PWXL(TOSOH製)
溶離液:0.08M 酢酸ナトリウム水溶液/ アセトニトリル= 50/50重量%
流速:0.7mL/min
温度:40℃
GPC device: HLC-8020RI detection (manufactured by TOSOH)
Column: TSK guard column PWXL, TSKgel G2500 PWXL, TSKgel G3000 PWXL, TSKgel G4000 PWXL, TSKgel G6000 PWXL (manufactured by TOSOH)
Eluent: 0.08M aqueous sodium acetate solution / acetonitrile = 50/50% by weight
Flow rate: 0.7 mL / min
Temperature: 40 ° C

<二次電池電極形成用組成物(分散体)の製造>
[実施例1]
表1に示した組成に従い炭素材料分散体を調製した。まず、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン80.0部をミキサーで攪拌しつつ、合成例1にて作成した樹脂(A-1)を含む樹脂溶液(A’−1)(固形分20%)を4部加えて撹拌溶解させた。次に、導電助剤となるデンカブラックHS−100(電気化学工業社製)を16部加えてミキサーで混合した後、更にサンドミルで分散を行い、二次電池電極形成用組成物の一態様である分散体1を得た。
<Manufacture of secondary battery electrode forming composition (dispersion)>
[Example 1]
A carbon material dispersion was prepared according to the composition shown in Table 1. First, 80.0 parts of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent was stirred with a mixer, and the resin solution (A′-1) containing the resin (A-1) prepared in Synthesis Example 1 (solid content 20%) ) Was added and dissolved by stirring. Next, after adding 16 parts of Denka Black HS-100 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive auxiliary agent and mixing with a mixer, the mixture is further dispersed with a sand mill, in one aspect of the composition for forming a secondary battery electrode. A dispersion 1 was obtained.

[実施例2]
表1に示した組成に従い、炭素材料としてSuper−P Li(TIMCAL社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、分散体2を得た。
[実施例3〜12]
表1に示した組成に従い、炭素材料としてデンカブラックHS−100(電気化学工業社製)、又は、Super−P Li(TIMCAL社製)を、分散剤として樹脂溶液(A’−1)を樹脂溶液(A’−2)〜(A’−4)に変更した以外は、実施例1と同様にして、分散体3〜12を得た。
[Example 2]
According to the composition shown in Table 1, a dispersion 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the carbon material was changed to Super-PLi (manufactured by TIMCAL).
[Examples 3 to 12]
In accordance with the composition shown in Table 1, Denka Black HS-100 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) or Super-PLi (manufactured by TIMCAL) is used as the carbon material, and the resin solution (A′-1) is used as the dispersant. Dispersions 3 to 12 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the solutions (A′-2) to (A′-4) were changed.

[実施例13、14]
表1に示した組成に従い、炭素材料としてデンカブラックHS−100(電気化学工業社製)を16部、分散剤として、(A’−1)〜(A’−4)からなる各種樹脂溶液3部、及び表5に示す誘導体(D−1)又は(D−2)を0.2部、N−メチル−2−ピロリドン80.8部に加える事に変更した以外は実施例1と同様にして、分散体13,14を得た。
[Examples 13 and 14]
According to the composition shown in Table 1, 16 parts of Denka Black HS-100 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as the carbon material and various resin solutions 3 comprising (A′-1) to (A′-4) as the dispersant Parts and the derivative (D-1) or (D-2) shown in Table 5 were added to 0.2 parts and 80.8 parts of N-methyl-2-pyrrolidone in the same manner as in Example 1. Dispersions 13 and 14 were obtained.

[実施例15]
表1に示した組成に従い、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン82.0部をミキサーで攪拌しつつ、分散剤として樹脂溶液(A’−1)を2.0部加えて撹拌溶解させた以外は、実施例1と同様にして分散体15を得た。
[Example 15]
According to the composition shown in Table 1, while stirring 82.0 parts of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent with a mixer, 2.0 parts of the resin solution (A′-1) as a dispersant was added and dissolved by stirring. A dispersion 15 was obtained in the same manner as Example 1 except for the above.

[比較例1、2]
表1に示した組成に従い、炭素材料としてデンカブラックHS−100(電気化学工業社製)、又は、Super−P Li(TIMCAL社製)を、分散剤として表2に示した樹脂溶液(B’−1)に変更した以外は、実施例1と同様にして分散体16,17を得た。
[Comparative Examples 1 and 2]
According to the composition shown in Table 1, Denka Black HS-100 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) or Super-PLi (manufactured by TIMCAL) as a carbon material, and a resin solution (B ′ Dispersions 16 and 17 were obtained in the same manner as in Example 1 except for changing to -1).

<分散体の評価>
(分散安定性の評価)
分散体の分散性評価には、その指標として分散粒径を使用した。結果を表1に示す。分散粒径の測定は、動的光散乱方式の粒度分布計(日機装社製「マイクロトラックUPA」)を用い、体積粒度分布において、粒径の小さいものからその粒子の体積割合を積算した際に、50%となるところの粒径(D50)を求めた。この粒径(D50)は、炭素材料(C)の分散粒径に該当する。
測定用のサンプル液は、以下のようにして調製した。N−メチル−2−ピロリドン100gをディスパー攪拌しつつ、その液に、上記で得られた各種分散体を1乃至4滴添加し、1,000rpmで5分攪拌した。当該測定用サンプル液を上記の粒度分布計にセットし、ローディングインデックス(レーザーの散乱強度)が0.8〜1.2の範囲に入っていることを確認してから分散粒径を測定した。上記の調製方法でローディングインデックスが1.2を超える場合は、0.8〜1.2の範囲になるよう、当該サンプル液をN−メチル−2−ピロリドンで適宜希釈してから測定した。測定時間は60秒/1回とし、3回連続で測定して得られた値の平均値を使用した。
分散体の分散性評価結果を表1に示した。数値が小さいものほど、分散性に優れ、均一で良好な分散体であることを示す。尚、分散体の分散粒径は、各種分散体の製造直後および、当該分散体を50℃で10日間保存した後の2回測定を行った。
表1において、「保存安定性2/1」とは、「50℃で10日間保存した分散体の分散粒径/製造直後の分散体の分散粒径」の比を意味し、1.00からの乖離が小さいほど保存安定性に優れていることを示す。
<Evaluation of dispersion>
(Evaluation of dispersion stability)
The dispersion particle size was used as an index for evaluating the dispersibility of the dispersion. The results are shown in Table 1. Dispersion particle size is measured by using a dynamic light scattering particle size distribution meter ("MICROTRACK UPA" manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The particle diameter (D50) at 50% was determined. This particle size (D50) corresponds to the dispersed particle size of the carbon material (C).
A sample solution for measurement was prepared as follows. While stirring 100 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 1 to 4 drops of the various dispersions obtained above were added to the liquid and stirred at 1,000 rpm for 5 minutes. The sample liquid for measurement was set in the above particle size distribution meter, and after confirming that the loading index (laser scattering intensity) was in the range of 0.8 to 1.2, the dispersed particle size was measured. When the loading index exceeded 1.2 in the above preparation method, the sample solution was appropriately diluted with N-methyl-2-pyrrolidone so as to be in the range of 0.8 to 1.2. The measurement time was 60 seconds / once, and the average value of the values obtained by three consecutive measurements was used.
Table 1 shows the results of evaluating the dispersibility of the dispersion. The smaller the value, the better the dispersibility and the more uniform and good dispersion. The dispersion particle size of the dispersion was measured twice immediately after production of various dispersions and after the dispersion was stored at 50 ° C. for 10 days.
In Table 1, “storage stability 2/1” means the ratio of “dispersion particle diameter of dispersion stored at 50 ° C. for 10 days / dispersion particle diameter of dispersion immediately after production”, from 1.00 The smaller the discrepancy, the better the storage stability.

Figure 2015125964
Figure 2015125964

<炭素材料(C)>
A:デンカブラックHS−100(電気化学工業社製):アセチレンブラック、一次粒子径48nm、比表面積48m/g、以下「HS−100」と略記することがある。
F:Super−P Li(TIMCAL社製):ファーネスブラック。一次粒子径40nm、比表面積62m/g。
<Carbon material (C)>
A: Denka Black HS-100 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.): Acetylene black, primary particle diameter 48 nm, specific surface area 48 m 2 / g, hereinafter abbreviated as “HS-100”.
F: Super-P Li (manufactured by TIMCAL): furnace black. Primary particle size 40 nm, specific surface area 62 m 2 / g.

実施例13〜14に用いた誘導体を表2に示す。 Table 2 shows the derivatives used in Examples 13-14.

Figure 2015125964
Figure 2015125964

本発明の炭素材料分散体の分散性に関しては、表1に示したように、いずれの分散体も炭素材料の分散性が良好であり、均一に炭素材料が分散された分散体であることが確認された。 また、実施例における炭素材料分散体は比較例に比して、製造直後の分散粒径と50℃で10日保存した後の分散粒径の変化が小さく、保存安定性に優れることが確認された。 Regarding the dispersibility of the carbon material dispersion of the present invention, as shown in Table 1, all of the dispersions have good dispersibility of the carbon material, and are a dispersion in which the carbon material is uniformly dispersed. confirmed. In addition, it was confirmed that the carbon material dispersions in the examples were excellent in storage stability as compared with the comparative examples in that the dispersion particle size immediately after production and the dispersion particle size after storage at 50 ° C. for 10 days were small. It was.

<二次電池電極形成用組成物(正極合材スラリー)の製造>
[実施例16]
実施例1で製造した分散体1を13.8部とバインダーとしてW#1100のN−メチル−2−ピロリドン溶液(固形分12%)17.5部を採取しディスパーで混合して均一化する。この混合液をディスパーで攪拌しつつ正極活物質として平均粒径6.7μmのLiCoO(以下、LCOと略記する)68.6部を徐々に添加した後、合材スラリーの固形分が73%となるように溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを更に加えて、ディスパーで30min混合する事で正極合材スラリーを製造した。
<Manufacture of secondary battery electrode forming composition (positive electrode mixture slurry)>
[Example 16]
13.8 parts of Dispersion 1 produced in Example 1 and 17.5 parts of an N-methyl-2-pyrrolidone solution of W # 1100 (solid content 12%) as a binder are sampled and mixed with a disper to homogenize. . While this mixture was stirred with a disper, 68.6 parts of LiCoO 2 (hereinafter abbreviated as LCO) having an average particle diameter of 6.7 μm was gradually added as a positive electrode active material, and the solid content of the mixture slurry was 73%. Then, N-methyl-2-pyrrolidone was further added as a solvent and mixed with a disper for 30 minutes to produce a positive electrode mixture slurry.

[実施例17〜24、28〜30、34,35、比較例3〜7]
表3に示した材料に変更した以外は実施例16と同様にして、正極合材スラリーを製造した。また、活物質としては、LCO、平均粒径12μmのLiMn(以下、LMOと略記する)、平均粒径15μmのLiNi(1/3)Mn(1/3)Co(1/3)(以下、NMCと略記)のいずれかを使用した。
[Examples 17-24, 28-30, 34, 35, Comparative Examples 3-7]
A positive electrode mixture slurry was produced in the same manner as in Example 16 except that the materials shown in Table 3 were changed. As active materials, LCO, LiMn 2 O 4 (hereinafter abbreviated as LMO) having an average particle diameter of 12 μm, LiNi (1/3) Mn (1/3) Co (1/3) having an average particle diameter of 15 μm Any of O 2 (hereinafter abbreviated as NMC) was used.

[実施例25]
実施例10で製造した分散体10 15.6部とバインダー(F)としてW#7200のN−メチル−2−ピロリドン溶液(固形分8%)31.3部を採取しディスパーで混合して均一化する。この混合液をディスパーで攪拌しつつ正極活物質として、表面にカーボンコート層を有する平均粒径1μmのLiFePO(以下、LFP−01と略記する)45部を徐々に添加した後、合材スラリーの固形分が50%となるように溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを更に加えて、ディスパーで30min混合する事で正極合材スラリーを製造した。
[Example 25]
15.6 parts of the dispersion 10 produced in Example 10 and 31.3 parts of an N-methyl-2-pyrrolidone solution (solid content 8%) of W # 7200 as a binder (F) were collected and mixed uniformly with a disper. Turn into. While stirring this mixed liquid with a disper, 45 parts of LiFePO 4 (hereinafter abbreviated as LFP-01) having an average particle diameter of 1 μm having a carbon coat layer on the surface was gradually added as a positive electrode active material, and then a mixture slurry N-methyl-2-pyrrolidone was further added as a solvent so that the solid content of the mixture became 50%, and the mixture was mixed with a disper for 30 minutes to produce a positive electrode mixture slurry.

[実施例26、31、32、36]
表3に示した材料に変更した以外は、実施例25と同様にして、正極合材スラリーを製造した。
[Examples 26, 31, 32, and 36]
A positive electrode mixture slurry was produced in the same manner as in Example 25 except that the materials shown in Table 3 were changed.

[実施例27]
実施例23で製造した分散体23 15.6部とバインダー(F)としてW#7200のN−メチル−2−ピロリドン溶液(固形分8%)28.8部を採取しディスパーで混合して均一化する。この混合液をディスパーで攪拌しつつ正極活物質として、表面にカーボンコート層を有する平均粒径3μmのLiFePO(以下、LFP−02と略記する)45部を徐々に添加した後、合材スラリーの固形分が50%となるように溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを更に加えて、ディスパーで30min混合する事で正極合材スラリーを製造した。
[Example 27]
15.6 parts of the dispersion 23 produced in Example 23 and 28.8 parts of an N-methyl-2-pyrrolidone solution of W # 7200 (8% solid content) as a binder (F) were collected and mixed with a disper and homogeneous. Turn into. While stirring this mixed liquid with a disper, 45 parts of LiFePO 4 (hereinafter abbreviated as LFP-02) having an average particle diameter of 3 μm having a carbon coat layer on the surface was gradually added as a positive electrode active material, and then a mixture slurry N-methyl-2-pyrrolidone was further added as a solvent so that the solid content of the mixture became 50%, and the mixture was mixed with a disper for 30 minutes to produce a positive electrode mixture slurry.

[実施例33]
表3に示した材料に変更した以外は、実施例27と同様にして、正極合材スラリーを製造した。
[Example 33]
A positive electrode mixture slurry was produced in the same manner as in Example 27 except that the materials shown in Table 3 were changed.

Figure 2015125964
Figure 2015125964

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

<二次電池電極形成用組成物(負極合材スラリー)の製造>
[実施例37]
実施例4で製造した分散体3 11.3部とバインダー(F)としてW#7200のN−メチル−2−ピロリドン溶液(固形分8%)28.8部をディスパーで混合して均一化した後、当該液を攪拌しつつ負極活物質として平均粒径15μmの人造黒鉛55.8部を徐々に添加した。次に、合材スラリーの固形分が60%となるように溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドンを加えてさらに混合し、二次電池電極形成用組成物の一態様である負極合材スラリーを製造した。
<Manufacture of secondary battery electrode forming composition (negative electrode mixture slurry)>
[Example 37]
11.3 parts of the dispersion 3 produced in Example 4 and 28.8 parts of an N-methyl-2-pyrrolidone solution of W # 7200 (solid content 8%) as a binder (F) were mixed with a disper to homogenize. Thereafter, 55.8 parts of artificial graphite having an average particle diameter of 15 μm was gradually added as a negative electrode active material while stirring the liquid. Next, N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent (D) is added and further mixed so that the solid content of the mixture slurry is 60%, and the negative electrode composite which is one embodiment of the composition for forming a secondary battery electrode is formed. A material slurry was produced.

[比較例8]
表4に示した材料に変更した以外は実施例37と同様にして、負極合材スラリーを調整した。
[Comparative Example 8]
Except having changed into the material shown in Table 4, it carried out similarly to Example 37, and adjusted the negative mix slurry.

[実施例38]
実施例16で製造した分散体16 17.8部とバインダー(F)としてW#7200のN−メチル−2−ピロリドン溶液(固形分8%)33.8部をディスパーで混合して均一化した後、当該液を攪拌しつつ負極活物質として平均粒径5μmのLiTi12(以下、LTOと略記することがある)51.3部、を徐々に添加した。次に、合材スラリーの固形分が57%となるように溶剤(D)としてN−メチル−2−ピロリドンを加えてさらに混合し、負極合材スラリーを製造した。
[Example 38]
17.8 parts of the dispersion 16 produced in Example 16 and 33.8 parts of an N-methyl-2-pyrrolidone solution of W # 7200 (solid content 8%) as a binder (F) were mixed with a disper and homogenized. Thereafter, 51.3 parts of Li 4 Ti 5 O 12 (hereinafter sometimes abbreviated as LTO) having an average particle diameter of 5 μm was gradually added as the negative electrode active material while stirring the liquid. Next, N-methyl-2-pyrrolidone was added and mixed as a solvent (D) so that the solid content of the mixture slurry was 57%, thereby producing a negative electrode mixture slurry.

[比較例9]
表4に示した材料に変更した以外は実施例38と同様にして、負極合材スラリーを調整した。
[Comparative Example 9]
Except having changed into the material shown in Table 4, it carried out similarly to Example 38, and adjusted the negative mix slurry.

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

Figure 2015125964
Figure 2015125964

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

<二次電池用電極(正極、負極)の製造>
塗工塗膜乾燥後の電極の厚みが100μmとなるように、上記製造した正極合材スラリーを、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布し塗工膜を作成、これを、120℃の乾燥炉で乾燥し塗工物を得た。これに、更に、ロールプレスによる圧延処理を行い、厚みが85μmとなる正極を製造した。
<Manufacture of secondary battery electrodes (positive electrode, negative electrode)>
The prepared positive electrode mixture slurry is applied onto a 20 μm thick aluminum foil serving as a current collector using a doctor blade so that the thickness of the electrode after drying the coating film is 100 μm. Preparation and this were dried with a 120 degreeC drying furnace, and the coating material was obtained. This was further subjected to a rolling process by a roll press to produce a positive electrode having a thickness of 85 μm.

塗工塗膜乾燥後の電極の厚みが80μmとなるように、上記製造した正極合材スラリーを、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布し塗工膜を作成、これを、120℃の乾燥炉で乾燥し塗工物を得た。これに、更に、ロールプレスによる圧延処理を行い、厚みが70μmとなる負極を製造した。 The prepared positive electrode mixture slurry is applied onto a 20 μm thick aluminum foil serving as a current collector using a doctor blade so that the thickness of the electrode after drying the coated film is 80 μm. Preparation and this were dried with a 120 degreeC drying furnace, and the coating material was obtained. This was further subjected to a rolling process by a roll press to produce a negative electrode having a thickness of 70 μm.

<二次電池(コイン型電池)の製造>
上記方法により得られた正極または負極を、直径16mmに打ち抜き作用極とし、金属リチウム箔を対極とした。 これら作用極、対極の間にポリプロピレンより成る多孔質セパレーターを挟み積層し、電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを1:1(体積比)の割合で混合した混合溶媒にLiPFを1Mの濃度で溶解させた非水系電解液)で極間を満たす形でコイン型電池を製造した。コイン型電池は、アルゴンガス置換したグロ−ブボックス内で作製後、以下に示す電池特性評価を行った。
<Manufacture of secondary batteries (coin-type batteries)>
The positive electrode or negative electrode obtained by the above method was punched into a diameter of 16 mm as a working electrode, and a metal lithium foil was used as a counter electrode. A porous separator made of polypropylene is laminated between the working electrode and the counter electrode, and LiPF 6 is mixed at a concentration of 1M in an electrolyte solution (a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a ratio of 1: 1 (volume ratio)). A coin-type battery was manufactured in such a way that the gap was filled with the dissolved non-aqueous electrolyte solution). The coin-type battery was manufactured in a glove box substituted with argon gas, and then the battery characteristics were evaluated as follows.

<二次電池(コイン型電池)の評価>
(サイクル特性)
得られたコイン型電池について、充放電装置(北斗電工社製SM−8)を用い、充放電測定を行った。 使用する活物質がLiCoOの場合は、充電電流1.7 mAにて充電終止電圧4.3Vまで定電流充電を続けた。電池の電圧が4.3Vに達した後、放電電流1.7 mAで放電終止電圧2.8Vに達するまで定電流放電を行った。これらの充電・放電サイクルを1サイクルとして50サイクルの充電・放電を繰り返し、「放電容量維持率=50サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量」とし、放電容量維持率によって以下の基準に従って判定した。
◎:「放電容量維持率が95%以上」
○:「放電容量維持率が90%以上、95%未満」
△:「放電容量維持率が85%以上、90%未満」
×:「放電容量維持率が85%未満」
<Evaluation of secondary battery (coin-type battery)>
(Cycle characteristics)
About the obtained coin-type battery, charging / discharging measurement was performed using the charging / discharging apparatus (SM-8 by Hokuto Denko). When the active material used was LiCoO 2 , constant current charging was continued at a charging current of 1.7 mA up to a charging end voltage of 4.3 V. After the battery voltage reached 4.3 V, constant current discharge was performed at a discharge current of 1.7 mA until the discharge end voltage of 2.8 V was reached. These charge / discharge cycles are defined as one cycle, and 50 cycles of charge / discharge are repeated to obtain “discharge capacity maintenance rate = discharge capacity at the 50th cycle / discharge capacity at the first cycle”, and according to the following criteria depending on the discharge capacity maintenance rate. Judged.
A: “Discharge capacity maintenance rate is 95% or more”
○: “Discharge capacity maintenance rate is 90% or more and less than 95%”
Δ: “Discharge capacity maintenance ratio is 85% or more and less than 90%”
×: “Discharge capacity maintenance rate is less than 85%”

また、使用する活物質がLiMnの場合は、充電電流1.0mA、充電終止電圧4.3V、放電電流1.0mA,放電終止電圧3.0Vとした以外は、LiCoOの場合と同様にサイクル特性を測定した。 Moreover, when the active material to be used is LiMn 2 O 4 , the case of LiCoO 2 except that the charge current is 1.0 mA, the charge end voltage is 4.3 V, the discharge current is 1.0 mA, and the discharge end voltage is 3.0 V. Similarly, the cycle characteristics were measured.

また、使用する活物質がLiNi1/3Mn1/3Co1/3の場合は、充電電流2.0mA、充電終止電圧4.3V、放電電流2.0 mA,放電終止電圧3.0Vとした以外は、LiCoOの場合と同様にサイクル特性を測定した。 When the active material used is LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , the charging current is 2.0 mA, the charging end voltage is 4.3 V, the discharging current is 2.0 mA, and the discharging end voltage is 3. The cycle characteristics were measured in the same manner as LiCoO 2 except that the voltage was 0V.

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

Figure 2015125964
Figure 2015125964

Figure 2015125964
Figure 2015125964

表5、表6において、「保存安定性2/1」とは、「50℃で3日間保存した合材スラリーの粒度/製造直後の合材スラリーの粒度」の比を意味し、1からの乖離が小さいほど、保存安定性に優れていることを示す。   In Tables 5 and 6, “storage stability 2/1” means the ratio of “particle size of composite slurry stored at 50 ° C. for 3 days / particle size of composite slurry immediately after production”. The smaller the deviation, the better the storage stability.

表5、表6に示すように、実施例16〜36の本発明による合材スラリーは、導電助剤と活物質の分散性に優れた組成物であることが確認された。とりわけ、本発明の分散体は、比較例に比して50℃で3日保存したときの粒度の変化が小さく、保存安定性に優れることが確認された。   As shown in Tables 5 and 6, it was confirmed that the composite slurry according to the present invention in Examples 16 to 36 was a composition excellent in dispersibility of the conductive additive and the active material. In particular, it was confirmed that the dispersion of the present invention had a small change in particle size when stored at 50 ° C. for 3 days compared with the comparative example, and was excellent in storage stability.

また、本発明の二次電池電極形成用組成物から形成された二次電池用電極を用いた電池では、比較例に対してサイクル特性(放電容量維持率)に優れることが明らかとなった。また、CB分散体に樹脂と顔料誘導体を併用した二次電池電極形成用組成物(実施例34、35)に於いて、この効果が顕著となっており、良好なサイクル特性となることが確認された。更に、使用する活物質(E)の平均粒径と、CB分散体中の炭素材料(C)の分散粒径(D50)との比(活物質平均粒径/炭素材料分散粒径(D50)が2以上のものについて、より好ましくは9以上のものについて、電池のサイクル特性(放電容量維持率)が向上する傾向が見られた。実施例に於いてサイクル特性が向上する効果について、その理由は明らかではないが、本発明の樹脂を用いることで、炭素材料分散体、合材スラリーの分散安定性を向上させる効果があることより、樹脂が、炭素材料、活物質の表面近傍に存在する事で、合材スラリーを使用した塗工物を製造した際、導電パス形成など乾燥後の材料分布状態に良好な影響を与えている、或いは、膜強度が高くなることでサイクル特性が向上したのではないかと類推している。 Moreover, in the battery using the electrode for secondary batteries formed from the composition for secondary battery electrode formation of this invention, it became clear that it is excellent in cycling characteristics (discharge capacity maintenance factor) with respect to the comparative example. In addition, in the composition for forming a secondary battery electrode (Examples 34 and 35) in which a resin and a pigment derivative are used in combination with the CB dispersion, this effect is remarkable and it is confirmed that the cycle characteristics are good. It was done. Furthermore, the ratio of the average particle size of the active material (E) used to the dispersed particle size (D50) of the carbon material (C) in the CB dispersion (active material average particle size / carbon material dispersed particle size (D50)) The battery cycle characteristics (discharge capacity retention rate) tended to be improved for those having 2 or more, more preferably 9 or more, and why the cycle characteristics were improved in the examples. Although it is not clear, the use of the resin of the present invention has the effect of improving the dispersion stability of the carbon material dispersion and the composite slurry, so that the resin exists in the vicinity of the surface of the carbon material and the active material. Therefore, when manufacturing a coated product using a mixture slurry, it has a good influence on the material distribution after drying, such as the formation of a conductive path, or the cycle characteristics are improved by increasing the film strength. I guess it might be.

また、活物質(E)の平均粒径と炭素材料(C)の分散粒径(D50)との乖離が大きい場合に、電池性能の向上が見られた。これについて考えると、合材スラリーが乾燥する際の塗膜状態変化が原因だと類推される。乾燥時において、スラリー中の粒子間(活物質−炭素材料間)の距離は次第に短くなり、最終的には凝集するが、この凝集は凝集体の界面エネルギーをなるべく小さくする形で進んでいくものと思われる。このとき、活物質と炭素材料の粒径がある一定の範囲内であれば、活物質の表面を覆うように炭素材料が配置し、その際に界面エネルギーが小さくなると考えられる。結果として、活物質/炭素材料の分散粒径が2〜100において、活物質の表面を覆うように炭素材料が配置され、電極膜中に均一で強固な導電パスが形成されるなどして、電池性能が向上するのではないかと思われる。
Further, when the difference between the average particle diameter of the active material (E) and the dispersed particle diameter (D50) of the carbon material (C) is large, the battery performance was improved. Considering this, it can be inferred that this is due to a change in the state of the coating film when the mixture slurry dries. During drying, the distance between particles in the slurry (between the active material and the carbon material) gradually decreases and eventually aggregates, but this aggregation proceeds in a manner that minimizes the interfacial energy of the aggregates. I think that the. At this time, if the particle sizes of the active material and the carbon material are within a certain range, it is considered that the carbon material is disposed so as to cover the surface of the active material, and the interfacial energy is reduced at that time. As a result, when the dispersed particle size of the active material / carbon material is 2 to 100, the carbon material is disposed so as to cover the surface of the active material, and a uniform and strong conductive path is formed in the electrode film. It seems that battery performance will improve.

Claims (8)

ポリビニルアルコール−ポリビニルピロリドングラフト共重合体と、導電助剤である炭素材料(C)とを含んでなる、二次電池電極形成用組成物。   A composition for forming a secondary battery electrode, comprising a polyvinyl alcohol-polyvinylpyrrolidone graft copolymer and a carbon material (C) as a conductive auxiliary agent. 更に、酸性官能基を有する有機色素誘導体および/または酸性官能基を有するトリアジン誘導体である誘導体(D)を含んでなる、請求項1記載の二次電池電極形成用組成物。   The composition for forming a secondary battery electrode according to claim 1, further comprising an organic dye derivative having an acidic functional group and / or a derivative (D) which is a triazine derivative having an acidic functional group. 更に、溶剤(E)を含んでなる、請求項1または2記載の二次電池電極形成用組成物。 Furthermore, the composition for secondary battery electrode formation of Claim 1 or 2 containing a solvent (E). 更に、バインダー(F)を含んでなる、請求項1〜3いずれか記載の二次電池電極形成用組成物。 Furthermore, the composition for secondary battery electrode formation in any one of Claims 1-3 which comprises a binder (F). 更に、活物質(G)を含んでなる、請求項1〜4いずれか記載の二次電池電極形成用組成物。 Furthermore, the composition for secondary battery electrode formation in any one of Claims 1-4 which comprises an active material (G). 活物質(G)の平均粒径/炭素材料(C)の分散粒径(D50)の比が、2以上、100以下である、請求項5記載の二次電池電極形成用組成物。 The composition for secondary battery electrode formation of Claim 5 whose ratio of the average particle diameter of an active material (G) / the dispersion particle diameter (D50) of a carbon material (C) is 2-100. 集電体上に合材層を有する電極であって、合材層が請求項1〜6いずれか記載の二次電池電極形成用組成物によって形成されてなる、二次電池用電極。 The electrode for secondary batteries which is an electrode which has a composite material layer on an electrical power collector, Comprising: A composite material layer is formed with the composition for secondary battery electrode formation in any one of Claims 1-6. 集電体上に正極合材層を有する正極と、集電体上に負極合材層を有する負極と、電解質とを具備する二次電池であって、前記正極もしくは負極の少なくとも一方が、請求項7記載の二次電池用電極である、二次電池。 A secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode mixture layer on a current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer on a current collector, and an electrolyte, wherein at least one of the positive electrode or the negative electrode is claimed. Item 8. A secondary battery, which is an electrode for a secondary battery according to Item 7.
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