JP2015176688A - Composition for secondary battery, and secondary battery electrode and secondary battery using the composition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for forming a secondary battery electrode including a conductive assistant, which is excellent in dispersibility and dispersion stability of the conductive assistant and dispersion stability of mixture slurry, and also to provide an electrode and a secondary battery which have excellent discharge capacity by using the composition.SOLUTION: The problems are solved by a composition for a secondary battery including a polymer dispersant (A) having a repeating unit represented by general formula (1) and a carbon material (C), and a secondary battery electrode and a secondary battery which are formed by using the composition for the secondary battery.

Description

本発明は、二次電池を構成する電極を作製するために使用する電池用組成物およびそれを用いた二次電池用電極および二次電池に関する。   The present invention relates to a battery composition used for producing an electrode constituting a secondary battery, a secondary battery electrode and a secondary battery using the same.

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

そのような要求に応えるため、リチウムイオン二次電池の開発が活発に行われている。リチウムイオン二次電池の電極としては、リチウムイオンを含む正極活物質と導電助剤と有機バインダーなどからなる電極合材を金属箔の集電体の表面に固着させた正極、及び、リチウムイオンの脱挿入可能な負極活物質と導電助剤と有機バインダーなどからなる電極合材を金属箔の集電体の表面に固着させた負極が使用されている。   In order to meet such demands, lithium ion secondary batteries are being actively developed. As an electrode of a lithium ion secondary battery, a positive electrode in which an electrode mixture composed of a positive electrode active material containing lithium ions, a conductive additive, an organic binder, and the like is fixed to the surface of a current collector of metal foil, and a lithium ion A negative electrode is used in which an electrode mixture made of a removable negative electrode active material, a conductive additive, an organic binder, and the like is fixed to the surface of a current collector of a metal foil.

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

この様に、とりわけ電極の内部抵抗を低減することは、大電流での放電を可能とすることや、充放電の効率を向上させる上で非常に重要な要素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、ストラクチャーや比表面積が大きいため凝集力が強く、リチウムイオン二次電池の電極合材形成用スラリー中に均一混合・分散することが困難である。そして、導電助剤である炭素材料の分散性や粒度の制御が不十分な場合、均一な導電ネットワークが形成さないために電極の内部抵抗の低減が図れず、その結果、活物質であるリチウム遷移金属複合酸化物やグラファイトなどの性能を十分に引き出せないという問題が生じている。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。
In this way, reducing the internal resistance of the electrode is one of the very important factors in enabling discharge with a large current and improving the efficiency of charge and discharge.
However, carbon materials with excellent electrical conductivity (conducting aids) have high cohesion due to their large structure and specific surface area, making it difficult to uniformly mix and disperse in the electrode mixture forming slurry of a lithium ion secondary battery. It is. And, when the dispersibility and particle size control of the carbon material that is the conductive auxiliary agent are insufficient, the internal resistance of the electrode cannot be reduced because the uniform conductive network is not formed, and as a result, the lithium that is the active material There has been a problem that the performance of transition metal composite oxides and graphite cannot be sufficiently extracted. In addition, if the dispersion of the conductive additive in the electrode mixture is insufficient, resistance distribution occurs on the electrode plate due to partial aggregation, current concentrates when used as a battery, and partial heat generation occurs. In addition, problems such as accelerated deterioration may occur.

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

また、電極集電体と電極合材間の問題として、例えば正極の集電体としてアルミニウムを用いると、この表面に絶縁性の酸化皮膜が形成され、電極集電体と電極合材間の接触抵抗が上昇するといった問題もある。   In addition, as a problem between the electrode current collector and the electrode mixture, for example, when aluminum is used as the positive electrode current collector, an insulating oxide film is formed on this surface, and the contact between the electrode current collector and the electrode mixture There is also a problem that resistance increases.

前述の様な電極集電体と電極合材間の不具合に対して、いくつかの提案がなされている。例えば特許文献1および特許文献2には、カーボンブラック等の導電剤を分散した塗膜を、電極下地層として集電極上に形成する方法が試みられているが、この場合も導電剤の分散が悪いと十分な効果が得られない。   Several proposals have been made for the problems between the electrode current collector and the electrode mixture as described above. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 attempt a method of forming a coating film in which a conductive agent such as carbon black is dispersed on the collector electrode as an electrode underlayer. If it is bad, sufficient effect cannot be obtained.

リチウムイオン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ポイントの一つである。特許文献3、特許文献4には、カーボンブラックを溶剤に分散する際に、分散剤として界面活性剤を用いる例が記載されている。しかしながら、界面活性剤は炭素材料表面への吸着力が弱いため、良好な分散安定性を得るには界面活性剤の添加量を多くしなければならず、この結果、含有可能な活物質の量が少なくなり、電池容量が低下してしまう。また、界面活性剤の炭素材料への吸着が不十分であると、炭素材料が凝集してしまう。また、一般的な界面活性剤では、水溶液中での分散と比較して、有機溶剤中での分散効果が著しく低い。   In a lithium ion secondary battery, the dispersion of a carbon material that is a conductive aid is one of the important points. Patent Documents 3 and 4 describe examples in which a surfactant is used as a dispersant when carbon black is dispersed in a solvent. However, since the surfactant has a weak adsorption force on the surface of the carbon material, it is necessary to increase the amount of the surfactant added in order to obtain good dispersion stability. As a result, the amount of the active material that can be contained Decreases and the battery capacity decreases. Further, if the surfactant is not sufficiently adsorbed on the carbon material, the carbon material will aggregate. Further, a general surfactant has a remarkably low dispersion effect in an organic solvent as compared with dispersion in an aqueous solution.

また、特許文献5および特許文献6には、カーボンブラックを溶剤に分散する際に、分散樹脂を添加することでカーボンスラリーの分散状態を改善し、そのカーボンスラリーと、活物質とを混合して、電極用合材を作成する方法が開示されている。しかしながら、この方法では、カーボンブラックの分散性は向上するものの、比表面積の大きな微細なカーボンブラックの分散を行う場合には大量の分散樹脂が必要となること、および分子量の大きな分散樹脂がカーボンブラック表面を被覆してしまうことなどから、導電ネットワークが阻害され電極の抵抗が増大し、結果的にカーボンブラックの分散向上による効果を相殺してしまう場合がある。   Further, in Patent Document 5 and Patent Document 6, when carbon black is dispersed in a solvent, the dispersion state of the carbon slurry is improved by adding a dispersion resin, and the carbon slurry and the active material are mixed. A method for producing an electrode mixture is disclosed. However, although this method improves the dispersibility of carbon black, a large amount of dispersed resin is required to disperse fine carbon black having a large specific surface area, and a dispersed resin having a large molecular weight is carbon black. Since the surface is covered, the conductive network is obstructed and the resistance of the electrode is increased. As a result, the effect of improving the dispersion of carbon black may be offset.

更に、電極材料の分散性の向上と併せて、充放電の効率を向上させる上で重要な要素としては、電極の電解液に対する濡れ性の向上が挙げられる。電極反応は、電極材料表面と電解液との接触界面で起こるため、電解液が電極内部まで浸透し電極材料が良く濡れることが重要となる。電極反応を促進させる方法としては、微細な活物質や導電助剤を用いて電極の表面積を増大させる方法が検討されているが、特に炭素材料を用いる場合は、電解液に対する濡れが悪く、実際の接触面積が大きくならないため、電池性能の向上が難しいといった問題がある。   In addition to the improvement in the dispersibility of the electrode material, an important factor for improving the charge / discharge efficiency is an improvement in the wettability of the electrode with respect to the electrolytic solution. Since the electrode reaction occurs at the contact interface between the electrode material surface and the electrolytic solution, it is important that the electrolytic solution penetrates into the electrode and the electrode material is well wetted. As a method of promoting the electrode reaction, a method of increasing the surface area of the electrode by using a fine active material or a conductive auxiliary agent has been studied. There is a problem that it is difficult to improve battery performance because the contact area of the battery does not increase.

電極の濡れ性を改善する方法として、特許文献7には、電極中に繊維径1〜1000nmの炭素繊維を含有させることで、活物質粒子間に微細な空隙を持たせる方法が開示されている。しかしながら、通常、炭素繊維は複雑に絡み合っているため、均一な分散が難しく、炭素繊維を混ぜるだけでは、均一な電極を作製することができない。また、同文献では、分散制御のために炭素繊維の表面を酸化処理した炭素繊維を使用する方法も挙げられているが、炭素繊維を直接、酸化処理すると、炭素繊維の導電性や強度が低下してしまうという問題がある。また、特許文献8には、炭素粉末を主剤とする負極材料に高級脂肪酸アルカリ塩の様な界面活性剤を吸着させ、濡れ性を改善する方法が開示されているが、上述したように界面活性剤は特に非水系での分散性能が十分でないことが多く、均一な電極塗膜が得られない。これらの例では、いずれも電極材料の分散性を含めたトータルでの性能としては不十分であった。   As a method for improving the wettability of an electrode, Patent Document 7 discloses a method of providing fine voids between active material particles by including carbon fibers having a fiber diameter of 1 to 1000 nm in an electrode. . However, since carbon fibers are usually intertwined in a complicated manner, uniform dispersion is difficult, and a uniform electrode cannot be produced simply by mixing carbon fibers. In addition, in this document, there is a method of using carbon fiber whose surface is oxidized for dispersion control. However, when carbon fiber is directly oxidized, the conductivity and strength of carbon fiber are reduced. There is a problem of end up. Patent Document 8 discloses a method for improving the wettability by adsorbing a surfactant such as a higher fatty acid alkali salt to a negative electrode material mainly composed of carbon powder. In particular, the agent often does not have sufficient dispersion performance in a non-aqueous system, and a uniform electrode coating film cannot be obtained. In these examples, the total performance including the dispersibility of the electrode material was insufficient.

特開2000−123823号公報JP 2000-123823 A 特開2002−298853号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-298753 特開昭63−236258号公報JP-A-63-236258 特開平8−190912号公報JP-A-8-190912 特開2003−157846号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-157846 特表2006−516795号公報JP-T-2006-51679 gazette 特開2005−063955号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-063955 特開平6−60877号公報JP-A-6-60877

以上のような問題を鑑み、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形成組成物において、導電助剤の分散性、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。   In view of the problems as described above, the problem to be solved by the present invention is to disperse the dispersion of the conductive additive, the dispersion stability, and the dispersion stability of the mixture slurry in the secondary battery forming composition containing the conductive assistant. It is in providing the composition for secondary battery electrode formation excellent in the. 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、高分子分散剤(A)として、一般式(1)に示される構造を含む高分子を使用することにより、導電助剤の分散性、分散安定性および、合材スラリーの分散安定性に優れ、二次電池の性能向上に効果を発揮する二次電池電極形成用組成物(分散体および合材スラリー)を得られることを見出し、本発明に至ったものである。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have shown, as a polymer dispersant (A), a general formula (1) when dispersing a carbon material as a conductive additive. By using a polymer containing a structure, it is excellent in the dispersibility and dispersion stability of the conductive additive and the dispersion stability of the composite slurry, and is effective for improving the performance of the secondary battery. It has been found that a composition (dispersion and mixture slurry) can be obtained, and has led to the present invention.

すなわち、本発明は、下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する高分子分散剤(A)と、炭素材料(C)とを含んでなる二次電池用組成物に関する。   That is, the present invention relates to a secondary battery composition comprising a polymer dispersant (A) having a repeating unit represented by the following general formula (1) and a carbon material (C).

一般式(1)

Figure 2015176688
[一般式(1)中、
1は、2価の連結基(トリアジン環を含むものを除く)または単結合を表す。
1は、一般式(2)に示す構造を表す。
1は、アルキル基または水素原子を表す。] General formula (1)
Figure 2015176688
[In general formula (1),
A 1 represents a divalent linking group (excluding those containing a triazine ring) or a single bond.
D 1 represents the structure represented by the general formula (2).
R 1 represents an alkyl group or a hydrogen atom. ]

一般式(2)

Figure 2015176688
[一般式(2)中、
1、E2、E3、およびE4は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいオキシアルキル基、または水素原子を表し、E1、E2、E3、およびE4のうちいずれか一つは、A1との結合手である。
1およびG2は、それぞれ独立に、−N(R3)−、−O−、または、−CH2−を表し、R3は、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいオキシアルキル基、または水素原子を表す。
3は、−C(=O)−、−C(=S)−、または、−CH(OCH3)−を表す。] General formula (2)
Figure 2015176688
[In general formula (2),
E 1 , E 2 , E 3 , and E 4 each independently have an alkyl group that may have a substituent, an alkenyl group that may have a substituent, or a substituent. Represents a good aryl group, a heteroaryl group which may have a substituent, an oxyalkyl group which may have a substituent, or a hydrogen atom, and among E 1 , E 2 , E 3 and E 4 One of them is a bond with A 1 .
G 1 and G 2 each independently represent —N (R 3 ) —, —O—, or —CH 2 —, and R 3 represents an alkyl group or substituent which may have a substituent. An alkenyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, a heteroaryl group which may have a substituent, an oxyalkyl group which may have a substituent, or hydrogen Represents an atom.
G 3 represents —C (═O) —, —C (═S) —, or —CH (OCH 3 ) —. ]

また、本発明は、高分子分散剤(A)が、水酸基を有する繰り返し単位を有することを特徴とする前記二次電池用組成物に関する。   In addition, the present invention relates to the composition for a secondary battery, wherein the polymer dispersant (A) has a repeating unit having a hydroxyl group.

また、本発明は、水酸基を有する繰り返し単位が、下記一般式(3)で示されることを特徴とする前記二次電池用組成物に関する。   In addition, the present invention relates to the composition for a secondary battery, wherein the repeating unit having a hydroxyl group is represented by the following general formula (3).

一般式(3)

Figure 2015176688
[一般式(3)中、A2は2価の連結基または単結合を示す。R2は置換基を有していてもよいアルキル基または水素原子を表す。] General formula (3)
Figure 2015176688
[In General Formula (3), A 2 represents a divalent linking group or a single bond. R 2 represents an alkyl group which may have a substituent or a hydrogen atom. ]

また、本発明は、高分子分散剤(A)の重量平均分子量が、15,000以上100,000以下であることを特徴とする前記二次電池用組成物に関する。   In addition, the present invention relates to the composition for a secondary battery, wherein the polymer dispersant (A) has a weight average molecular weight of 15,000 or more and 100,000 or less.

また、本発明は、さらに、酸性官能基を有する有機色素誘導体、および酸性官能基を有するトリアジン誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種の誘導体(D)を含むことを特徴とする前記二次電池用組成物に関する。   Further, the present invention further includes at least one derivative (D) selected from the group consisting of an organic dye derivative having an acidic functional group and a triazine derivative having an acidic functional group. The present invention relates to a composition for use.

また、本発明は、さらに、溶剤(E)およびバインダー樹脂(F)を含むことを特徴とする前記二次電池用組成物に関する。   The present invention further relates to the composition for a secondary battery, further comprising a solvent (E) and a binder resin (F).

また、本発明は、さらに、正極活物質および負極活物質からなる群から選ばれる少なくとも1種の活物質(G)を含んでなることを特徴とする前記二次電池用組成物に関する。   The present invention further relates to the composition for a secondary battery, further comprising at least one active material (G) selected from the group consisting of a positive electrode active material and a negative electrode active material.

また、本発明は、活物質(G)の平均粒径/炭素材料の分散粒径(D50)の比が、2以上100以下である前記二次電池用組成物に関する。   The present invention also relates to the composition for a secondary battery, wherein the ratio of the average particle diameter of the active material (G) / the dispersed particle diameter (D50) of the carbon material is 2 or more and 100 or less.

また、本発明は、集電体上に合材層を有する二次電池用電極であって、合材層が前記二次電池用組成物によって形成されてなることを特徴とする二次電池用電極に関する。   The present invention also provides a secondary battery electrode having a composite material layer on a current collector, wherein the composite material layer is formed of the secondary battery composition. It relates to an electrode.

さらに、本発明は、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、前記正極合材層または負極合材層が、前記二次電池用組成物によって形成されてなることを特徴とする二次電池に関する。   Furthermore, 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, wherein the positive electrode mixture The present invention relates to a secondary battery, wherein a layer or a negative electrode mixture layer is formed of the composition for secondary batteries.

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二次電池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性、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、高分子分散剤(A)を使用することにより、電極作製時に活物質(G)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、本発明の二次電池用組成物は、リチウムイオン二次電池、アルカリ二次電池、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、特にリチウムイオン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 a composition for forming a secondary battery electrode 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 and mixture slurry of carbon material particles having excellent dispersibility and dispersion stability can be prepared by using the dispersant, but also by using the polymer dispersant (A). It is thought that this sometimes causes a uniform and strong interaction between the active material (G) and the carbon material (C). Therefore, the secondary battery composition of the present invention can be used for lithium ion secondary batteries, alkaline secondary batteries, nickel cadmium secondary batteries, alkaline manganese batteries, lead batteries, fuel cells, capacitors, etc. It is suitable for use in a lithium ion secondary battery.

<高分子分散剤(A)>
高分子分散剤(A)は、一般式(1)で示される繰り返し単位を有することで、導電助剤としての炭素材料(C)に対して優れた分散性を有すると共に、導電助剤の導電性を阻害することなく分散安定性を図ることができる。高分子分散剤(A)は、一般式(1)に示す構成単位を、各々限定された範囲で含んでいれさえいればよく、構成単位の並びはランダムでもブロックでもよい。
<Polymer dispersant (A)>
The polymer dispersant (A) has excellent dispersibility with respect to the carbon material (C) as a conductive auxiliary agent by having the repeating unit represented by the general formula (1), and the conductive auxiliary agent has a conductive property. Dispersion stability can be achieved without impairing properties. The polymer dispersant (A) only needs to contain the constituent units represented by the general formula (1) within a limited range, and the arrangement of the constituent units may be random or block.

一般式(1)

Figure 2015176688
[一般式(1)中、
1は、2価の連結基(トリアジン環を含むものを除く)または単結合を表す。
1は、一般式(2)に示す構造を表す。
1は、アルキル基または水素原子を表す。] General formula (1)
Figure 2015176688
[In general formula (1),
A 1 represents a divalent linking group (excluding those containing a triazine ring) or a single bond.
D 1 represents the structure represented by the general formula (2).
R 1 represents an alkyl group or a hydrogen atom. ]

一般式(2)

Figure 2015176688
[一般式(2)中、
1、E2、E3、およびE4は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいオキシアルキル基、または水素原子を表し、E1、E2、E3、およびE4のうちいずれか一つは、A1と結合手である。
1およびG2は、、それぞれ独立に、−N(R3)−、−O−、または、−CH2−を表し、R3は、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいオキシアルキル基、または水素原子を表す。
3は、−C(=O)−、−C(=S)−、または、−CH(OCH3)−を表す。] General formula (2)
Figure 2015176688
[In general formula (2),
E 1 , E 2 , E 3 , and E 4 each independently have an alkyl group that may have a substituent, an alkenyl group that may have a substituent, or a substituent. Represents a good aryl group, a heteroaryl group which may have a substituent, an oxyalkyl group which may have a substituent, or a hydrogen atom, and among E 1 , E 2 , E 3 and E 4 One of them is A 1 and a bond.
G 1 and G 2 each independently represent —N (R 3 ) —, —O—, or —CH 2 —, wherein R 3 represents an alkyl group which may have a substituent, An alkenyl group which may have a group, an aryl group which may have a substituent, a heteroaryl group which may have a substituent, an oxyalkyl group which may have a substituent, or Represents a hydrogen atom.
G 3 represents —C (═O) —, —C (═S) —, or —CH (OCH 3 ) —. ]

以下に、官能基について例を挙げるが、これらに限定されるものではない。これら官能基は置換基を有していてもよく、置換基としては後述の置換基群が挙げられる。
(アルキル基)
本願のアルキル基としては、直鎖状であっても、分岐状であっても、環状であってもよい。アルキル基の総炭素数は、1〜30であることが好ましく、1〜16であることが更に好ましい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−ヘキサデシル基、n−オクタデシル基、ヒドロキシエチル基、メトキシエチル基、シアノエチル基、トリフルオロメチル基、3−スルホプロピル基、4−スルホブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
(アルケニル基)
本願のアルケニル基としては、直鎖又は分岐のアルケニル基(ビニル、アリル、1−プロペニル、2−プロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、1−メチル−1−プロペニル、1−メチル−2−プロペニル、2−メチル−1−プロペニル、2−メチル−2−プロぺニル、2−メタクリロイルオキシエチル、2−アクリロイルオキシエチル、および2−アクリロイルオキシプロピル基等)、およびシクロアルケニル基(2−シクロヘキセニル及び3−シクロヘキセニル等)が挙げられる。
(アリール基)
本願のアリール基としては、アリール基の総炭素数は6〜30であることが好ましく、6〜16であることが更に好ましい。例えば、フェニル基、4−トリル基、4−メトキシフェニル基、2−クロロフェニル基、3−(3−スルホプロピルアミノ)フェニル基、ベンジル基、o-キシリル基、トシル基、4−スルファモイル基、4−エトキシエチルスルファモイル、3−ジメチルカルバモイル基等が挙げられる。
(ヘテロアリール基)
本願のヘテロアリール基としては、既述のアリール基に、1価のヘテロ環基が置換した構造である。アリール基に置換し得る1価のヘテロ環基は、飽和であっても不飽和であってもよく、以下の芳香族ヘテロ環基を含み、環内に窒素原子、イオウ原子、酸素原子等のヘテロ原子のいずれかを含むものが挙げられ、総炭素数1〜30のヘテロ環基であることが好ましく、1〜15のヘテロ環基であることは更に好ましい。具体的には、例えば、2−ピリジル基、グリシル基、ピラニル基、2−チエニル基、2−チアゾリル基、2−ベンゾチアゾリル基、2−ベンゾオキサゾリル基、2−フリル基、テトラヒドロフルフリル基等が挙げられる。
(オキシアルキル基)
本願のオキシアルキル基としては、総炭素数1〜20のオキシアルキル基であることが好ましく、1〜5のオキシアルキル基であることは更に好ましい。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基等が挙げられる。
Examples of functional groups are given below, but the functional groups are not limited thereto. These functional groups may have a substituent, and examples of the substituent include the following substituent group.
(Alkyl group)
The alkyl group of the present application may be linear, branched or cyclic. The total number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1-30, and more preferably 1-16. Specifically, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-octyl group, n-decyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n- Hexadecyl group, n-octadecyl group, hydroxyethyl group, methoxyethyl group, cyanoethyl group, trifluoromethyl group, 3-sulfopropyl group, 4-sulfobutyl group, cyclohexyl group and the like can be mentioned.
(Alkenyl group)
As the alkenyl group of the present application, a linear or branched alkenyl group (vinyl, allyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-methyl-1-propenyl, 1-methyl -2-propenyl, 2-methyl-1-propenyl, 2-methyl-2-propenyl, 2-methacryloyloxyethyl, 2-acryloyloxyethyl, and 2-acryloyloxypropyl groups), and cycloalkenyl groups ( 2-cyclohexenyl, 3-cyclohexenyl and the like).
(Aryl group)
As an aryl group of this application, it is preferable that the total carbon number of an aryl group is 6-30, and it is still more preferable that it is 6-16. For example, phenyl group, 4-tolyl group, 4-methoxyphenyl group, 2-chlorophenyl group, 3- (3-sulfopropylamino) phenyl group, benzyl group, o-xylyl group, tosyl group, 4-sulfamoyl group, 4 -Ethoxyethylsulfamoyl, 3-dimethylcarbamoyl group, etc. are mentioned.
(Heteroaryl group)
The heteroaryl group of the present application has a structure in which a monovalent heterocyclic group is substituted for the above-described aryl group. The monovalent heterocyclic group that can be substituted with an aryl group may be saturated or unsaturated, and includes the following aromatic heterocyclic groups, such as a nitrogen atom, a sulfur atom, and an oxygen atom in the ring. What contains any of a hetero atom is mentioned, It is preferable that it is a C1-C30 heterocyclic group, and it is still more preferable that it is a 1-15 heterocyclic group. Specifically, for example, 2-pyridyl group, glycyl group, pyranyl group, 2-thienyl group, 2-thiazolyl group, 2-benzothiazolyl group, 2-benzoxazolyl group, 2-furyl group, tetrahydrofurfuryl group Etc.
(Oxyalkyl group)
As an oxyalkyl group of this application, it is preferable that it is a C1-C20 oxyalkyl group, and it is still more preferable that it is a 1-5 oxyalkyl group. Specific examples include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isooxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, and a tert-butoxy group.

(置換基群)
上記官能基が置換基を有していてもよい場合の置換基としては、具体的には、ハロゲン原子、脂肪族基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、カルボキシル基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシル基、ヒドロキシ基、脂肪族オキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アリールアミノ基、ヘテロ環アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基、スルファモイルアミノ基、脂肪族オキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、脂肪族スルホニルアミノ基、アリールスルホニルアミノ基、ニトロ基、脂肪族チオ基、アリールチオ基、脂肪族スルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、スルホ基、イミド基、又はヘテロ環チオ基等が挙げらる。
(Substituent group)
Specific examples of the substituent in the case where the functional group may have a substituent include a halogen atom, an aliphatic group, an aryl group, a heterocyclic group, a cyano group, a carboxyl group, a carbamoyl group, and an aliphatic group. Oxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, acyl group, hydroxy group, aliphatic oxy group, aryloxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, heterocyclic oxy group, amino group, aliphatic amino group, arylamino group, heterocyclic ring Amino group, acylamino group, carbamoylamino group, sulfamoylamino group, aliphatic oxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, aliphatic sulfonylamino group, arylsulfonylamino group, nitro group, aliphatic thio group, arylthio group , Aliphatic sulfonyl group, arylsulfonyl group, sulfamoy Group, a sulfo group, an imide group, or a heterocyclic thio group and the like Ageraru.

一般式(1)におけるR1は、アルキル基または水素原子を表し、炭素数1〜4のアルキル基または水素原子であることが好ましく、メチル基または水素原子であることがより好ましく、水素原子であることが特に好ましい。 R 1 in the general formula (1) represents an alkyl group or a hydrogen atom, preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydrogen atom, more preferably a methyl group or a hydrogen atom, It is particularly preferred.

一般式(2)におけるE1、E2、E3、および、E4としては、無置換のオキシアルキル基または水素原子であることが好ましく、水素原子であることが特に好ましい。また、A1との結合手としては好ましいのは、E2またはE3である。 E 1 , E 2 , E 3 and E 4 in the general formula (2) are preferably an unsubstituted oxyalkyl group or a hydrogen atom, and particularly preferably a hydrogen atom. Further, E 2 or E 3 is preferable as a bond with A 1 .

一般式(2)におけるG1およびG2としては、−O−、−CH2−、または、−N(R3)−挙げられ、好ましくは−N(R3)−である。 Examples of G 1 and G 2 in the general formula (2) include —O—, —CH 2 —, or —N (R 3 ) —, preferably —N (R 3 ) —.

一般式(2)におけるR3としては、好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいオキシアルキル基、または、水素原子であり、より好ましくは無置換のアルキル基、無置換のオキシアルキル基、または、水素原子であり、さらに好ましくは、炭素数1〜6の無置換のアルキル基、無置換のオキシアルキル基、または水素原子であり、特に好ましくは水素原子である。 R 3 in the general formula (2) is preferably an alkyl group which may have a substituent, an oxyalkyl group which may have a substituent, or a hydrogen atom, more preferably unsubstituted. An alkyl group, an unsubstituted oxyalkyl group, or a hydrogen atom, more preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an unsubstituted oxyalkyl group, or a hydrogen atom, particularly preferably. It is a hydrogen atom.

一般式(2)におけるG3としては−C(=O)−が好ましい。 G 3 in the general formula (2) is preferably —C (═O) —.

一般式(1)中、A1の2価の連結基(トリアジン環を含むものを除く)としては、下記一般式(4)に示す連結基が挙げられる。 In general formula (1), examples of the divalent linking group for A 1 (excluding those containing a triazine ring) include linking groups represented by the following general formula (4).

一般式(4)

Figure 2015176688
General formula (4)
Figure 2015176688

一般式(4)において、
1は、酸素、硫黄、窒素、ケイ素のいずれかを含む二価の連結基または単結合であり、
1は、置換基を有していてもよいアルキレン基、置換基を有していてもよいアリーレン基、または単結合であり、
2は、酸素、硫黄、窒素、ケイ素のいずれかを含む二価の連結基または単結合であり、
2は、下記一般式(5)に示す連結基、または単結合であり、
3は、酸素、硫黄、窒素、ケイ素のいずれかを含む二価の連結基または単結合である。
In general formula (4),
H 1 is a divalent linking group or a single bond containing any of oxygen, sulfur, nitrogen, and silicon;
J 1 is an alkylene group which may have a substituent, an arylene group which may have a substituent, or a single bond;
H 2 is a divalent linking group or a single bond containing any of oxygen, sulfur, nitrogen, and silicon,
J 2 is a linking group represented by the following general formula (5) or a single bond,
H 3 is a divalent linking group or a single bond containing any of oxygen, sulfur, nitrogen, and silicon.

一般式(4)のH1における酸素、硫黄、窒素、ケイ素のいずれかを含む二価の連結基としては、アミド基、ウレア基、ウレタン基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、シリルエーテル基、スルホアミド基、スルホン酸エステル基、スルホニル基、スルフィニル基、チオエーテル基、ヘテリレン基(好ましくはC数1〜26、例えば6−クロロ−1,3,5−トリアジル−2,4−ジイル基、ピリミジン−2,4−ジイル基、キノキサリン−2,3−ジイル基)、スルフィド基、イミノ基、および、ジメチルシリル基が挙げられる。好ましくはアミド基、ウレア基、ウレタン基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、および、スルホアミド基であり、より好ましくはアミド基、ウレア基、ウレタン基、エステル基、エーテル基、および、カルボニル基である。 Examples of the divalent linking group containing any of oxygen, sulfur, nitrogen, and silicon in H 1 of the general formula (4) include an amide group, a urea group, a urethane group, an ester group, an ether group, a carbonyl group, and a silyl ether group. , Sulfoamide group, sulfonic acid ester group, sulfonyl group, sulfinyl group, thioether group, heterylene group (preferably having a C number of 1 to 26, such as 6-chloro-1,3,5-triazyl-2,4-diyl group, pyrimidine -2,4-diyl group, quinoxaline-2,3-diyl group), sulfide group, imino group, and dimethylsilyl group. Preferred are amide group, urea group, urethane group, ester group, ether group, carbonyl group, and sulfoamide group, and more preferred are amide group, urea group, urethane group, ester group, ether group, and carbonyl group. is there.

一般式(4)のJ1における置換基を有していてもよいアルキレン基としては、直鎖アルキレン基(トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ドデカメチレン基など)、分岐アルキレン基(2,4,4'−トリメチルヘキサメチレン基など)、環状アルキレン基(1,2−シクロペンチル基、1,3−シクロペンチル基、1,2−シクロヘキシル基、1,3−シクロヘキシル基、1,4−シクロヘキシル基、メチル−2,4−シクロヘキシル基、および、メチル−2,6−シクロヘキシル基など)を挙げることができ、好ましくは無置換のアルキレン基、無置換のアリーレン基、または単結合であり、さらに好ましくは炭素数1〜18の無置換のアルキレン基、無置換のアリーレン基、または単結合であり、特に好ましくは炭素数1〜18の無置換のアルキレン基、または、単結合である。 As the alkylene group which may have a substituent in J 1 of the general formula (4), a linear alkylene group (such as trimethylene, tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene, dodecamethylene group), a branched alkylene group (2 , 4,4'-trimethylhexamethylene group, etc.), cyclic alkylene group (1,2-cyclopentyl group, 1,3-cyclopentyl group, 1,2-cyclohexyl group, 1,3-cyclohexyl group, 1,4-cyclohexyl group) Group, methyl-2,4-cyclohexyl group, and methyl-2,6-cyclohexyl group), preferably an unsubstituted alkylene group, an unsubstituted arylene group, or a single bond, Preferred is an unsubstituted alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, an unsubstituted arylene group, or a single bond, and particularly preferred. Ku is an unsubstituted alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, or a single bond.

一般式(4)のJ1における置換基を有していてもよいアリーレン基としては、フェニレン基(1,3−フェニレン、1,4−フェニレン基、2−メチル−1,3−フェニレン基、4−メチル−1,3−フェニレン、1,3−ジメチルフェニレン、1,4−ジメチルフェニレン基、および1,4−ジエチルフェニレン基)、ナフチレン基(1,2−ナフチレン、1,3−ナフチレン、1,4−ナフチレン、1,5−ナフチレン、1,6−ナフチレン、1,7−ナフチレン、1,8−ナフチレン、2,3−ナフチレン、2,6−ナフチレン)が挙げられる。
好ましくは、無置換のアリーレン基であり、より好ましくは炭素数6〜10の無置換のアリーレン基である。
As the arylene group which may have a substituent in J 1 of the general formula (4), a phenylene group (1,3-phenylene, 1,4-phenylene group, 2-methyl-1,3-phenylene group, 4-methyl-1,3-phenylene, 1,3-dimethylphenylene, 1,4-dimethylphenylene group, and 1,4-diethylphenylene group), naphthylene group (1,2-naphthylene, 1,3-naphthylene, 1,4-naphthylene, 1,5-naphthylene, 1,6-naphthylene, 1,7-naphthylene, 1,8-naphthylene, 2,3-naphthylene, and 2,6-naphthylene).
An unsubstituted arylene group is preferable, and an unsubstituted arylene group having 6 to 10 carbon atoms is more preferable.

一般式(4)のH2およびH3における酸素、硫黄、窒素、ケイ素のいずれかを含む二価の連結基としては、一般式(4)のH1における酸素、硫黄、窒素、ケイ素のいずれかを含む二価の連結基または単結合と同義である。 Examples of the divalent linking group containing any of oxygen, sulfur, nitrogen and silicon in H 2 and H 3 of the general formula (4) include any of oxygen, sulfur, nitrogen and silicon in H 1 of the general formula (4) It is synonymous with the bivalent coupling group or single bond containing these.

一般式(4)におけるJ2は、一般式(5)に示す連結基または単結合である。 J 2 in the general formula (4) is a linking group or a single bond shown in the general formula (5).

一般式(5)

Figure 2015176688
General formula (5)
Figure 2015176688

一般式(5)において、好ましくは
15は、置換基を有していてもよいアルキレン基、置換基を有していてもよいアリーレン基、または単結合であり、
3は、−CH2−NH−CO−O−、−CH2−、または単結合であり、
16は、置換基を有していてもよいアルキレン基、置換基を有していてもよいアリーレン基、または、単結合である。
In the general formula (5), R 15 is preferably an alkylene group which may have a substituent, an arylene group which may have a substituent, or a single bond,
J 3 is —CH 2 —NH—CO—O—, —CH 2 —, or a single bond,
R 16 represents an alkylene group which may have a substituent, an arylene group which may have a substituent, or a single bond.

一般式(5)のJ3は、好ましくは−CH2−である。 J 3 in the general formula (5) is preferably —CH 2 —.

一般式(5)のR15およびR16における置換基を有していてもよいアルキレン基、および置換基を有していてもよいアリーレン基としては、一般式(4)のJ1における置換基を有していてもよいアルキレン基および置換基を有していてもよいアリーレン基と同義である。 The alkylene group which may have a substituent in R 15 and R 16 of the general formula (5), and the arylene group which may have a substituent include a substituent in J 1 of the general formula (4). It is synonymous with the arylene group which may have the alkylene group and substituent which may have.

一般式(5)のR15またはR16で表される基が置換基を有する場合、好ましくは無置換のアルキル基であり、より好ましくはメチル基である。 When the group represented by R 15 or R 16 in the general formula (5) has a substituent, it is preferably an unsubstituted alkyl group, more preferably a methyl group.

一般式(5)におけるR15またはR16は、好ましくは置換基を有していても良い環状アルキレン基、もしくは、置換基を有していてもよいアリーレン基であり、より好ましくはメチル基を有していても良い環状アルキレン基、もしくは、無置換のアリーレン基であり、特に好ましくはメチル基を有する1,3−シクロヘキシル基、もしくは、無置換のナフチレン基である。 R 15 or R 16 in the general formula (5) is preferably a cyclic alkylene group which may have a substituent or an arylene group which may have a substituent, more preferably a methyl group. A cyclic alkylene group which may have, or an unsubstituted arylene group, particularly preferably a 1,3-cyclohexyl group having a methyl group, or an unsubstituted naphthylene group.

高分子分散剤(A)の平均分子量は1,000以上200,000以下が好ましく、15,000以上200,000以下がより好ましい。   The average molecular weight of the polymer dispersant (A) is preferably from 1,000 to 200,000, more preferably from 15,000 to 200,000.

[水酸基を含む繰り返し単位]
高分子分散剤(A)は、さらに水酸基を含む繰り返し単位を有することが好ましく、水酸基を含む繰り返し単位として以下の一般式(3)の構造が好ましい。
[Repeating unit containing a hydroxyl group]
The polymer dispersant (A) preferably further has a repeating unit containing a hydroxyl group, and the structure of the following general formula (3) is preferred as the repeating unit containing a hydroxyl group.

一般式(3)

Figure 2015176688
[一般式(3)中、A2は2価の連結基または単結合を示す。R2は置換基を有していてもよいアルキル基または水素原子を表す。] General formula (3)
Figure 2015176688
[In General Formula (3), A 2 represents a divalent linking group or a single bond. R 2 represents an alkyl group which may have a substituent or a hydrogen atom. ]

一般式(3)の2価の連結基A2は、一般式(6)で表される連結基または単結合であり、好ましくは単結合である。 The divalent linking group A 2 in the general formula (3) is a linking group or a single bond represented by the general formula (6), and preferably a single bond.

一般式(6)

−H4−J4
General formula (6)

−H 4 −J 4

一般式(6)において、
4は、エーテル基、ケトン基、アミド基、または、エステル基であり、
4は、置換基を有していてもよいアルキレン基、または置換基を有していてもよいアリーレン基である。
In general formula (6),
H 4 is an ether group, a ketone group, an amide group, or an ester group,
J 4 is an alkylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent.

一般式(6)のH4としては、好ましくはエステル基である。 H 4 in the general formula (6) is preferably an ester group.

一般式(6)のJ4における置換基を有していてもよいアルキレン基、置換基を有していてもよいアリーレン基としては、一般式(4)のJ1における置換基を有していてもよいアルキレン基、置換基を有していてもよいアリーレン基と同義であり、
好ましくは無置換のアルキレン基、または、無置換のフェニレン基、であり、さらに好ましくは炭素数1〜18の無置換のアルキレン基であり、特に好ましくは炭素数2〜4の無置換のアルキレン基である。
The alkylene group which may have a substituent in J 4 of the general formula (6) and the arylene group which may have a substituent have a substituent in J 1 of the general formula (4). An alkylene group which may have the same meaning as an arylene group which may have a substituent,
An unsubstituted alkylene group or an unsubstituted phenylene group is preferable, an unsubstituted alkylene group having 1 to 18 carbon atoms is more preferable, and an unsubstituted alkylene group having 2 to 4 carbon atoms is particularly preferable. It is.

一般式(3)におけるR2は、置換基を有していてもよいアルキル基または水素原子であり、好ましくは無置換のアルキル基、または、水素原子であり、より好ましくはメチル基、または水素原子であり、さらに好ましくは水素原子である。 R 2 in the general formula (3) is an optionally substituted alkyl group or a hydrogen atom, preferably an unsubstituted alkyl group or a hydrogen atom, more preferably a methyl group or a hydrogen atom. An atom, more preferably a hydrogen atom.

高分子分散剤(A)が、一般式(3)に示す構成単位を含む場合、ランダム共重合体でもブロック共重合体でもよい。   When the polymer dispersant (A) includes a structural unit represented by the general formula (3), it may be a random copolymer or a block copolymer.

<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、20m2/g以上、1500m2/g以下、好ましくは50m2/g以上、1500m2/g以下、更に好ましくは100m2/g以上、1500m2/g以下のものを使用することが望ましい。比表面積が20m2/gを下回るカーボンブラックを用いると、十分な導電性を得ることが難しくなる場合があり、1500m2/gを超えるカーボンブラックは、市販材料での入手が困難となる場合がある。 As the specific surface area of the carbon black used increases, the number of contact points between the carbon black particles increases, which is advantageous in reducing the internal resistance of the electrode. Specifically, the specific surface area (BET) determined from the amount of nitrogen adsorbed is 20 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less, preferably 50 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less, more preferably 100 m 2. / G or more and 1500 m 2 / g or less are desirable. If carbon black having a specific surface area of less than 20 m 2 / g is used, it may be difficult to obtain sufficient conductivity, and carbon black of more than 1500 m 2 / g may be difficult to obtain from commercially available materials. is there.

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

市販のカーボンブラックとしては、例えば、トーカブラック#4300、#4400、#4500、#5500等(東海カーボン社製、ファーネスブラック)、プリンテックスL等(デグサ社製、ファーネスブラック)、Raven7000、5750、5250、5000ULTRAIII、5000ULTRA等、Conductex SC ULTRA、Conductex 975 ULTRA等(コロンビヤン社製、ファーネスブラック)、#2350、#2400B、#30050B、#3030B、#3230B、#3350B、#3400B、#5400B等(三菱化学社製、ファーネスブラック)、MONARCH1400、1300、900、VulcanXC−72R、BlackPearls2000等(キャボット社製、ファーネスブラック)、Ensaco250G、Ensaco260G、Ensaco350G、SuperP−Li、(TIMCAL社製)、ケッチェンブラックEC−300J、EC−600JD(アクゾ社製)、デンカブラック、デンカブラックHS−100、FX−35(電気化学工業社製、アセチレンブラック)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。グラファイトとしては、例えば、人造黒鉛や燐片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛などの天然黒鉛が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、2種以上を組み合わせて用いても良い。   Examples of commercially available carbon black include Toka Black # 4300, # 4400, # 4500, # 5500 (Tokai Carbon Co., Furnace Black), Printex L and the like (Degussa Co., Furnace Black), Raven 7000, 5750, 5250, 5000 ULTRA III, 5000 ULTRA, etc., Conductex SC ULTRA, Conductex 975 ULTRA, etc. (Columbian manufactured by Furnace Black), # 2350, # 2400B, # 30050B, # 3030B, # 3230B, # 3350B, # 3400B, # 5400B, etc. (Manufactured by Chemical Co., Furnace Black), MONARCH1400, 1300, 900, VulcanXC-72R, BlackPearls2000, etc. Furnace Black), Ensaco 250G, Ensaco 260G, Ensaco 350G, SuperP-Li, (manufactured by TIMCAL), Ketjen Black EC-300J, EC-600JD (manufactured by Akzo), Denka Black, Denka Black HS-100, FX-35 (Electrochemistry) (Industry company make, acetylene black) etc. are mentioned, However, It is not limited to these. Examples of graphite include natural graphite such as artificial graphite, flake graphite, lump graphite, and earth graphite, but the graphite is not limited thereto, 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)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ことが好ましい。とりわけ、下記一般式(7)で示される酸性官能基を有するトリアジン誘導体、または下記一般式(10)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。
<Derivative (D)>
The derivative (D) used in the present invention is preferably 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 (7) or an organic dye derivative having an acidic functional group represented by the following general formula (10) is preferable.

[一般式(7)で示される酸性官能基を有するトリアジン誘導体]
一般式(7)

Figure 2015176688
[Triazine derivative having acidic functional group represented by general formula (7)]
General formula (7)
Figure 2015176688

[X1は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−または−X3−Y−X4−を表し、X2及びX4は、それぞれ独立に、−NH−または−O−を表し、X3は、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−を表し、Yは、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表し、Zは、−SO3M、−COOM、−P(O)(−OM)2または−O−P(O)(−OM)2を表し、Mは、1〜3価のカチオンの一当量を表し、Qは、−O−R6、−NH−R6、ハロゲン基、−X1−R5または−X2−Y−Zを表し、R6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。R5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(8)で表される基を表す。] [X 1 is, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH- or -X 3 -Y-X 4 - represents, X 2 and X 4, each independently, represent -NH- or -O-, X 3 is, -CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - and represent , Y represents an alkylene group that may have a substituent, an alkenylene group that may have a substituent, or an arylene group that may have a substituent, Z represents —SO 3 M, —COOM, -P (O) (-OM) 2 or -O-P (O) (-OM) 2 , M represents one equivalent of a 1 to 3 valent cation, and Q represents -O-R 6 , —NH—R 6 , a halogen group, —X 1 —R 5 or —X 2 —Y—Z, wherein R 6 is a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent. Or the alkenyl group which may have a substituent is represented. 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 (8) Represents. ]

一般式(8)

Figure 2015176688
General formula (8)
Figure 2015176688

[X5は、−NH−または−O−を表し、X6及びX7は、それぞれ独立に、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−または−CH2NHCOCH2NH−を表し、R7及びR8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(7)におけるY及びZと同義である。] [X 5 represents -NH- or -O-, X 6 and X 7 are each independently, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH- or —CH 2 NHCOCH 2 NH—, wherein R 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 (7). ]

上記において、R5、R7、R8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、R5、R7、またはR8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(7)及び一般式(8)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 the general formula (7) and the general formula (8) represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group which may have a substituent, but preferably has 20 or less carbon atoms, and more preferably has 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.

6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。 Preferred embodiments of the alkyl group which may have a substituent and the alkenyl group which may 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(9)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 (9) or a mixture.

一般式(9)

Figure 2015176688
General formula (9)
Figure 2015176688

[R9、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. ]

9、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、R9、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.

[一般式(10)で示される酸性官能基を有する有機色素誘導体]
一般式(10)

Figure 2015176688
[X8は、直接結合、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−、−X9−Y−または−X9−Y−X10−を表し、X9は、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−を表し、X10は、−NH−または−O−を表し、Yは、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表し、Zは、−SO3M、−COOM、−P(O)(−OM)2または−O−P(O)(−OM)2を表し、Mは1〜3価のカチオンの一当量を表し、R13は、有機色素残基を表し、vは、1〜4の整数を表す。] [Organic dye derivative having acidic functional group represented by formula (10)]
General formula (10)
Figure 2015176688
[X 8 is a direct bond, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH -, - X 9 -Y- or -X 9 -Y-X 10 - represents, X 9 is, -CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - represents, X 10 is, -NH- or -O Y represents an alkylene group that may have a substituent, an alkenylene group that may have a substituent, or an arylene group that may have a substituent, and Z represents —SO 3 M, -COOM, -P (O) (-OM) 2 or -O-P (O) (-OM) 2 , M represents one equivalent of a 1 to 3 valent cation, and R 13 represents 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R5、R7、またはR8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(10)におけるMは、一般式(8)におけるMと同義である。   M in the general formula (10) has the same meaning as M in the general formula (8).

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、上記高分子分散剤(A)、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、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 polymer dispersant (A), the carbon material (C), the derivative (D), and the solvent (E), an active material ( As G), a positive electrode active material or a negative electrode active material may be included.

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

リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能なものであれば特に限定されない。例えば、金属Li、その合金であるスズ合金、シリコン合金、鉛合金等の合金系、LiXFe23、LiXFe34、LiXWO2、チタン酸リチウム、バナジウム酸リチウム、ケイ素酸リチウム等の金属酸化物系、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン等の導電性高分子系、ソフトカーボンやハードカーボンといった、アモルファス系炭素質材料や、高黒鉛化炭素材料等の人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末、カーボンブラック、メソフェーズカーボンブラック、樹脂焼成炭素材料、気層成長炭素繊維、炭素繊維などの炭素系材料が挙げられる。これら負極活物質は、1種または複数を組み合わせて使用することも出来る。 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, 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.

<バインダー樹脂(F)>
本発明の組成物には、更に、バインダー樹脂を含有させることが好ましい。使用するバインダー樹脂としては、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、スチレン、ビニルブチラール、ビニルアセタール、ビニルピロリドン等を構成単位として含む重合体または共重合体;ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂;カルボキシメチルセルロースのようなセルロース樹脂;スチレン−ブタジエンゴム、フッ素ゴムのようなゴム類;ポリアニリン、ポリアセチレンのような導電性樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂の変性体や混合物、および共重合体でも良い。特に、耐性面から分子内にフッ素原子を含む高分子化合物、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、テトラフルオロエチレン等の使用が好ましい。特に本発明の使用態様においては、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。
<Binder resin (F)>
The composition of the present invention preferably further contains a binder resin. Binder resins used include ethylene, propylene, vinyl chloride, vinyl acetate, vinyl alcohol, maleic acid, acrylic acid, acrylic ester, methacrylic acid, methacrylic ester, acrylonitrile, styrene, vinyl butyral, vinyl acetal, vinyl pyrrolidone, etc. Polymers or copolymers containing as structural units: polyurethane resins, polyester resins, phenol resins, epoxy resins, phenoxy resins, urea resins, melamine resins, alkyd resins, acrylic resins, formaldehyde resins, silicone resins, fluorine resins; carboxymethyl cellulose Cellulose resins such as: rubbers such as styrene-butadiene rubber and fluororubber; 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、バインダー樹脂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。   Further, the weight average molecular weight of these resins as the binder resin is preferably 10,000 to 1,000,000. 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.

<二次電池用組成物>
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、上記高分子分散剤(A)、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、該組成物には誘導体(D)を含むことができる。
<Composition for secondary battery>
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) (a positive electrode active material or a positive electrode active material or a composition containing the polymer dispersant (A), a carbon material (C), and a solvent (E)). Negative electrode active material), more preferably, it is preferably used as a positive / negative electrode mixture slurry containing a binder (F). Further, the composition may contain 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高分子分散剤(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、高分子分散剤(A)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 polymer dispersant (A) and the derivative (D) in the mixture slurry is the sum of the weight of the active material (G) and the carbon material (C) as the conductive assistant. It is preferable that it is 0.01 to 7.5 weight% with respect to each. 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, more preferably 10% by weight or more and 60% by weight or less, based on the total weight of the polymer dispersant (A). . And the ratio of the binder component in the total solid content in the electrode mixture slurry is preferably 1% by weight or more and 10% by weight or less. In addition, the appropriate viscosity of the electrode mixture slurry depends on the method of applying the electrode mixture slurry, but generally it is preferably 100 mPa · s or more and 30,000 mPa · s or less.

本発明の組成物は、例えば、高分子分散剤(A)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、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、高分子分散剤(A)、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用組成物を指すものとする。   In the composition of the present invention, for example, a carbon material (C) as a conductive auxiliary agent is dispersed in a solvent (E) in the presence of a polymer dispersant (A), and a derivative is added to the dispersion as necessary. (D), an active material (G) (a positive electrode active material or a negative electrode active material), and / or a binder (F) can be mixed and manufactured. 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 polymer dispersant (A), a carbon material (C) as a conductive auxiliary agent, and a solvent (E), and a derivative (D). It shall mean the composition for secondary batteries which can contain. In addition, the “mixed material slurry” refers to a composition for a secondary battery obtained by further containing an active material (G) (positive electrode active material or negative electrode active material) and a binder (F) in the “dispersion”. And

上記製造方法は、高分子分散剤(A)、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、これら高分子分散剤(A)、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 polymer dispersant (A), and further, if the derivative (D) is included, the derivative (D) is completely or partially dissolved in the solvent (E), and the solution is used as a conductive auxiliary agent. By adding and mixing the carbon material (C), the polymer dispersant (A), and when the derivative (D) is further included, the derivative (D) is allowed to act (for example, adsorb) on the carbon material (C). , Dispersed in a 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 the conductive auxiliary agent in the secondary battery composition is 0.03 μm or more and 2 μm or less, preferably 0.05 μm or more and 1 μm or less, more preferably 0.05 μm. As mentioned above, it is desirable that it is 0.5 micrometer or less.
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、高分子分散剤(A)、さらに誘導体(D)を含む場合は誘導体(D)を、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 polymer dispersant (A) 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、高分子分散剤(A)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 polymer dispersant (A), the aggregation of the carbon materials (C) is well loosened, and the viscosity of the dispersion is low, so even when the carbon material concentration in the dispersion is high, Metal foreign matter can be removed 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、高分子分散剤(A)、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、高分子分散剤(A)、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), when the polymer dispersant (A) is further included and the derivative (D) is contained, the carbon material (C) as a conductive auxiliary agent is dispersed in a solvent in the presence of the derivative (D). A method of adding and dissolving a solid binder component while stirring the resulting dispersion is mentioned. Moreover, what melt | dissolved the binder in the solvent is produced beforehand and the method of mixing with the said dispersion is mentioned. Further, after the binder (F) is added to the dispersion, the dispersion treatment may be performed again by the dispersion apparatus. Further, when the polymer dispersant (A) and the derivative (D) are further included, when the carbon material (C) as the conductive assistant is dispersed in the solvent (E) in the presence of the derivative (D), the binder ( A part or all of 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、高分子分散剤(A)、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、上記高分子分散剤(A)、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、上記高分子分散剤(A)、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、上記高分子分散剤(A)、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), the polymer dispersant (A), and when the derivative (D) is further included, A method in which a positive electrode active material or a negative electrode active material is added and dispersed while stirring a dispersion formed by dispersing the carbon material (C) in the solvent (E) can be mentioned. In addition, when the polymer dispersant (A) and the derivative (D) are further included, when the carbon material as the conductive additive is dispersed in the solvent in the presence of the derivative (D), the positive electrode active material or the negative electrode active material A part or all of the above can be added at the same time to carry out the dispersion treatment. Further, when the polymer dispersant (A) and the derivative (D) are further included, a dispersion obtained by dispersing the carbon material (C) as a conductive additive in the solvent (E) in the presence of the derivative (D). There is a method in which the binder component is added as a solid or a solution while stirring and then the positive electrode active material or the negative electrode active material is added and dispersed. Further, when the polymer dispersant (A), the carbon material (C), the solvent (E), the active material (G), the binder (F) and the derivative (D) are included, the derivative (D) is mixed, and at the same time Distributed processing is also possible. 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。特に好ましくは、10以上、50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. Particularly preferably, it is 10 or more and 50 or less.

平均粒径/炭素材料(C)の分散粒径(D50)で、2以上100以下である場合に、電池性能の向上が見られる。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。   When the average particle size / the dispersed particle size (D50) of the carbon material (C) is 2 or more and 100 or less, the battery performance is 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.

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.

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

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

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

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

<二次電池>
正極もしくは負極の少なくとも一方に上記の電極を用い、二次電池を得ることができる。二次電池としては、リチウムイオン二次電池の他、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウム二次電池、アルカリ二次電池、鉛蓄電池、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、アルカリ二次電池、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、アルカリ二次電池であり、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。
<Secondary battery>
A secondary battery can be obtained by using the above electrode for at least one of a positive electrode and a negative electrode. Secondary batteries include lithium ion secondary batteries, sodium ion secondary batteries, magnesium secondary batteries, alkaline secondary batteries, lead storage batteries, nickel cadmium batteries, sodium sulfur secondary batteries, lithium air secondary batteries, fuel A lithium ion secondary battery, an alkaline secondary battery, and a fuel cell, more preferably a lithium ion secondary battery and an alkaline secondary battery, and particularly preferably a lithium ion secondary battery. It is. 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、LiBF4、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO22N、LiC49SO3、Li(CF3SO23C、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF2、LiSCN、又はLiBPh4等が挙げられるが、これらに限定されない。
(Electrolyte)
A case of a lithium ion secondary battery will be described as an example. As the electrolytic solution, an electrolyte containing lithium dissolved in a non-aqueous solvent is used. As electrolytes, LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 3 C , LiI, LiBr, LiCl, LiAlCl, LiHF 2 , LiSCN, or LiBPh 4, but are not limited thereto.

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

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

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

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

以下、実施例に基づき、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例中、部は、重量部を、%は、重量%を、それぞれ表す。   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”.

[活物質の平均粒子径]
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。
[Average particle size of active material]
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.

<前駆体の合成>
(前駆体(a−1)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、N−メチル−2−ピロリドン200.0部、イソホロンジイソシアネート(IPDI)149.0部(1等量)、及び5−アミノ−2−ベンズイミダゾリノン(5ABI)100.0部(1等量)を仕込み、窒素ガスで置換し、室温で3時間反応を続けた。その後、NCO価の測定を行い、反応率が95%であることを確認した。その後、N−メチル−2−ピロリドンを加え希釈し、N.V.=30%にした。その後、冷却し、前駆体(a−1)溶液を得た。
<Synthesis of precursor>
(Synthesis example of precursor (a-1))
In a reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser, and a stirrer, 200.0 parts of N-methyl-2-pyrrolidone, 149.0 parts (1 equivalent) of isophorone diisocyanate (IPDI), and 5-amino-2 -Benzimidazolinone (5ABI) 100.0 parts (1 equivalent) was charged, replaced with nitrogen gas, and the reaction was continued at room temperature for 3 hours. Then, the NCO value was measured and it was confirmed that the reaction rate was 95%. Thereafter, N-methyl-2-pyrrolidone was added for dilution. V. = 30%. Then, it cooled and obtained the precursor (a-1) solution.

(前駆体(a−2)、(a−7)、(a−8)の合成例)
表1に示す配合組成で、前駆体(a−1)と同様の方法で合成し、前駆体(a−2)溶液、前駆体(a−7)溶液、前駆体(a−8)溶液をそれぞれ得た。
(Synthesis example of precursors (a-2), (a-7), (a-8))
The compounding composition shown in Table 1 was synthesized in the same manner as the precursor (a-1), and the precursor (a-2) solution, the precursor (a-7) solution, and the precursor (a-8) solution were prepared. I got each.

(前駆体(a−3)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、N−メチル−2−ピロリドン200.0部、イソホロンジイソシアネート69.6部(1等量)、及び5−(3’−ヒドロキシ−2’−ナフチルアミノ)ベンゾイミダゾリノン(HNBI)100.0部(1等量)を仕込み、窒素ガスで置換した。反応層を90℃にし、U-810(日東化成製)0.01部を仕込み、100℃で3時間反応を続けた。その後、NCO価の測定を行い、反応率が95%であることを確認した。その後、N−メチル−2−ピロリドンを加え希釈し、N.V.=30%にした。その後、冷却し、前駆体(a−3)溶液を得た。
(Synthesis example of precursor (a-3))
In a reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser and a stirrer, 200.0 parts of N-methyl-2-pyrrolidone, 69.6 parts of isophorone diisocyanate (1 equivalent), and 5- (3′-hydroxy-) 20.0-Naphtylamino) benzimidazolinone (HNBI) 100.0 parts (1 equivalent) was charged and replaced with nitrogen gas. The reaction layer was brought to 90 ° C., 0.01 part of U-810 (manufactured by Nitto Kasei) was charged, and the reaction was continued at 100 ° C. for 3 hours. Then, the NCO value was measured and it was confirmed that the reaction rate was 95%. Thereafter, N-methyl-2-pyrrolidone was added for dilution. V. = 30%. Then, it cooled and obtained the precursor (a-3) solution.

(前駆体(a−4)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、酢酸エチル500.0部、5−アミノ−2−ベンズイミダゾリノン(5ABI)100.0部、トリエチルアミン10.0部を仕込み、内温5℃に冷却し撹拌を行った。続けて、窒素ガスで置換し、酢酸エチル200.0部とトリホスゲン198.9部の混合溶液を滴下した。同温で10分間攪拌を続けた後に、昇温し4時間加熱還流を行った。冷却後、生成物を濾過し、酢酸エチルで洗浄後、減圧乾燥させて82.2部の前駆体(a−4)を得た。得られた前駆体(a−4)にN−メチル−2−ピロリドンを加え溶解させ、N.V.=30%に調製し、前駆体(a−4)溶液を得た。
(Synthesis example of precursor (a-4))
A reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser, and a stirrer was charged with 500.0 parts of ethyl acetate, 100.0 parts of 5-amino-2-benzimidazolinone (5ABI), and 10.0 parts of triethylamine. The mixture was cooled to 5 ° C. and stirred. Subsequently, the gas was replaced with nitrogen gas, and a mixed solution of 200.0 parts of ethyl acetate and 198.9 parts of triphosgene was added dropwise. After stirring for 10 minutes at the same temperature, the temperature was raised and the mixture was refluxed for 4 hours. After cooling, the product was filtered, washed with ethyl acetate, and then dried under reduced pressure to obtain 82.2 parts of precursor (a-4). N-methyl-2-pyrrolidone was added to and dissolved in the obtained precursor (a-4). V. = 30% and a precursor (a-4) solution was obtained.

(前駆体(a−5)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、アセトン1000.0部、5−カルボキシ−2−ベンズイミダゾリノン(5CBI)100.0部、N,N-ジメチルホルムアミド10.0部を仕込み、室温で撹拌を行った。続けて、窒素ガスで置換し、塩化チオニル133.6部を滴下した。同温で10分間攪拌を続けた後に、昇温し3時間加熱還流を行った。冷却後、生成物を濾過し、アセトンで洗浄後、減圧乾燥させて77.8部前駆体(a−5)を得た。(乾燥粉末)
(Synthesis example of precursor (a-5))
In a reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser and a stirrer, 1000.0 parts of acetone, 100.0 parts of 5-carboxy-2-benzimidazolinone (5CBI), 10.0 parts of N, N-dimethylformamide And stirred at room temperature. Subsequently, the gas was replaced with nitrogen gas, and 133.6 parts of thionyl chloride was added dropwise. After stirring for 10 minutes at the same temperature, the temperature was raised and the mixture was heated to reflux for 3 hours. After cooling, the product was filtered, washed with acetone, and then dried under reduced pressure to obtain 77.8 parts precursor (a-5). (Dry powder)

(前駆体(a−6)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、アセトン1200.0部、5−スルホ−2−ベンズイミダゾリノン(5SBI)100.0部、N,N-ジメチルホルムアミド15.0部を仕込み、室温で撹拌を行った。続けて、窒素ガスで置換し、塩化チオニル111.0部を滴下した。同温で10分間攪拌を続けた後に、昇温し4時間加熱還流を行った。冷却後、生成物を濾過し、アセトンで洗浄後、減圧乾燥させて76.0部の前駆体(a−6)を得た。(乾燥粉末)
(Synthesis example of precursor (a-6))
In a reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser, and a stirrer, acetone 1200.0 parts, 5-sulfo-2-benzimidazolinone (5SBI) 100.0 parts, N, N-dimethylformamide 15.0 parts And stirred at room temperature. Subsequently, the gas was replaced with nitrogen gas, and 111.0 parts of thionyl chloride was added dropwise. After stirring for 10 minutes at the same temperature, the temperature was raised and the mixture was refluxed for 4 hours. After cooling, the product was filtered, washed with acetone, and then dried under reduced pressure to obtain 76.0 parts of precursor (a-6). (Dry powder)

(前駆体(a−9)の合成例)
表1に示す配合組成で、前駆体(a−5)と同様の方法で合成し、前駆体(a−9)溶液を得た。
(Synthesis example of precursor (a-9))
By the composition shown in Table 1, it synthesize | combined by the method similar to a precursor (a-5), and obtained the precursor (a-9) solution.

Figure 2015176688
Figure 2015176688

IPDI:イソホロンジイソシアネート
TDI:トルエンジイソシアネート
5ABI:5−アミノ−2−ベンズイミダゾリノン
HNBI:5−(3’−ヒドロキシ−2’−ナフチルアミノ)ベンゾイミダゾリノン
5カルボキシBI(5CBI):5−カルボキシ−2−ベンズイミダゾリノン
5スルホBI(5SBI):5−スルホ−2−ベンズイミダゾリノン
5A6MBI:5−アミノ−6−メトキシ−2−ベンズイミダゾリノン
5A1MID:5−アミノ−1−メトキシインデン
4カルボキシBI(4CBI):4−カルボキシ−2−ベンズイミダゾリノン
U-810:日東化成社製「製品名ネオスタン U−810」ジオクチル錫
IPDI: isophorone diisocyanate TDI: toluene diisocyanate 5ABI: 5-amino-2-benzimidazolinone HNBI: 5- (3′-hydroxy-2′-naphthylamino) benzimidazolinone 5 carboxy BI (5CBI): 5-carboxy-2 -Benzimidazolinone 5 sulfo BI (5SBI): 5-sulfo-2-benzimidazolinone 5A6MBI: 5-amino-6-methoxy-2-benzimidazolinone 5A1MID: 5-amino-1-methoxyindene 4 carboxy BI (4CBI) ): 4-carboxy-2-benzimidazolinone U-810: “Product name Neostan U-810” dioctyltin manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.

<高分子前駆体の合成>
(高分子前駆体(b−1)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機、滴下漏斗を備えた反応容器に、N−メチル−2−ピロリドン100.0部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応層を100℃に昇温し、ヒドロキシエチルアクリレート 111.5部、及びスチレン100.0部、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)10.2部の混合物を2時間かけて反応槽へ滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、さらに3時間反応を続けた後、AIBN1.2部を加え、さらに1時間反応を続けた後、AIBN1.2部を加え、さらに1時間反応を続けた。その後、N−メチル−2−ピロリドンを加え希釈し、N.V.=30%にした。その後、冷却し、前駆体(b−1)溶液を得た。
<Synthesis of polymer precursor>
(Synthesis example of polymer precursor (b-1))
A reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser, a stirrer, and a dropping funnel was charged with 100.0 parts of N-methyl-2-pyrrolidone and replaced with nitrogen gas. The temperature of the reaction layer was raised to 100 ° C., and a mixture of 111.5 parts of hydroxyethyl acrylate, 100.0 parts of styrene, and 10.2 parts of azobisisobutyronitrile (AIBN) was dropped into the reaction vessel over 2 hours. A polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, the reaction was continued for further 3 hours, and then 1.2 parts of AIBN was added. The reaction was further continued for 1 hour, and then 1.2 parts of AIBN was added, and the reaction was continued for another hour. Thereafter, N-methyl-2-pyrrolidone was added for dilution. V. = 30%. Then, it cooled and obtained the precursor (b-1) solution.

(高分子前駆体(b−2)、(c−1)〜(c−3)、(d−1)の合成例)
表2に示す配合組成で、高分子前駆体(b−1)と同様の方法で合成し、前駆体(b−2)〜(d−1)溶液を得た。
(Synthesis example of polymer precursors (b-2), (c-1) to (c-3), (d-1))
The compounding compositions shown in Table 2 were synthesized in the same manner as the polymer precursor (b-1) to obtain precursor (b-2) to (d-1) solutions.

Figure 2015176688
Figure 2015176688

<変性高分子前駆体の合成>
(変性高分子前駆体(e−1)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、N−メチル−2−ピロリドン200.0部、PVA103(クラレ製) 100.0部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応層を100℃に昇温し、無水フタル酸65.4部、DBU(ジアザビシクロウンデセン) 1.0部を加え7時間反応を続けた。その後、N−メチル−2−ピロリドンを加え希釈し、N.V.=30%にした。その後、冷却し、変性高分子前駆体(e−1)溶液を得た。
<Synthesis of modified polymer precursor>
(Synthesis example of modified polymer precursor (e-1))
In a reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser, and a stirrer, 200.0 parts of N-methyl-2-pyrrolidone and 100.0 parts of PVA103 (manufactured by Kuraray) were charged and replaced with nitrogen gas. The temperature of the reaction layer was raised to 100 ° C., 65.4 parts of phthalic anhydride and 1.0 part of DBU (diazabicycloundecene) were added, and the reaction was continued for 7 hours. Thereafter, N-methyl-2-pyrrolidone was added for dilution. V. = 30%. Then, it cooled and the modified | denatured polymer precursor (e-1) solution was obtained.

(変性高分子前駆体(e−2)の合成例)
表3に示す配合組成で、変性高分子前駆体(e−1)と同様の方法で合成し、変性高分子前駆体(e−2)溶液を得た。
(Synthesis example of modified polymer precursor (e-2))
The composition shown in Table 3 was synthesized in the same manner as the modified polymer precursor (e-1) to obtain a modified polymer precursor (e-2) solution.

(変性高分子前駆体(e−3)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、N.V.=30%の高分子前駆体(b−1)溶液 333.3部(高分子前駆体b−1 100部)を仕込み、窒素ガスで置換した。反応層を100℃に昇温し、無水フタル酸6.7部、DBU 1.0部を加え7時間反応を続けた。その後、N−メチル−2−ピロリドンを加え希釈し、N.V.=30%にした。その後、冷却し、変性高分子前駆体(e−3)溶液を得た。
(Synthesis Example of Modified Polymer Precursor (e-3))
In a reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser and a stirrer, N.I. V. = 30% polymer precursor (b-1) solution 333.3 parts (100 parts of polymer precursor b-1) were charged and replaced with nitrogen gas. The temperature of the reaction layer was raised to 100 ° C., 6.7 parts of phthalic anhydride and 1.0 part of DBU were added, and the reaction was continued for 7 hours. Thereafter, N-methyl-2-pyrrolidone was added for dilution. V. = 30%. Then, it cooled and the modified polymer precursor (e-3) solution was obtained.

(変性高分子前駆体(e−4)の合成例)
表3に示す配合組成で、変性高分子前駆体(e−3)と同様の方法で合成し、変性高分子前駆体(e−4)溶液を得た。
(Synthesis example of modified polymer precursor (e-4))
The composition shown in Table 3 was synthesized in the same manner as the modified polymer precursor (e-3) to obtain a modified polymer precursor (e-4) solution.

Figure 2015176688
Figure 2015176688

PVA103:クラレ社製「ポバールPVA103」、ポリビニルアルコール
PVA505:クラレ社製「ポバールPVA505」、ポリビニルアルコール
DBU:ジアザビシクロウンデセン
PVA103: “Poval PVA103” manufactured by Kuraray Co., Ltd., polyvinyl alcohol PVA505: “Poval PVA505” manufactured by Kuraray Co., Ltd., polyvinyl alcohol DBU: Diazabicycloundecene

<高分子分散剤の合成(A−1)〜(A−10)>
(高分子分散剤(A−1)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、N.V.=30%の前駆体(a−1)溶液 1366.0部(前駆体(a−1) 409.8部)を仕込み、窒素ガスで置換した。反応層を100℃に昇温し、PVA103 100.0部、U−810(日東化成製) 1.0部を加え7時間反応を続けた。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、高分子分散剤(A−1)溶液を得た。
<Synthesis of Polymer Dispersant (A-1) to (A-10)>
(Synthesis Example of Polymer Dispersant (A-1))
In a reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser and a stirrer, N.I. V. = 306.0% of precursor (a-1) solution 1366.0 parts (precursor (a-1) 409.8 parts) was charged and replaced with nitrogen gas. The reaction layer was heated to 100 ° C., 100.0 parts of PVA103 and 1.0 part of U-810 (manufactured by Nitto Kasei) were added, and the reaction was continued for 7 hours. Thereafter, N-methyl-2-pyrrolidone was added for dilution. V. = 20%. Then, it cooled and the polymer dispersing agent (A-1) solution was obtained.

(高分子分散剤(A−2)、(A−8)、(A−9)の合成例)
表4に示す配合組成で、高分子分散剤(A−1)と同様の方法で合成し、高分子分散剤(A−2)、(A−8)、(A−9)溶液を得た。
(Synthesis example of polymer dispersant (A-2), (A-8), (A-9))
The composition shown in Table 4 was synthesized in the same manner as the polymer dispersant (A-1) to obtain a polymer dispersant (A-2), (A-8), and (A-9) solution. .

(高分子分散剤(A−3)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、N.V.=30%の前駆体(a−3)溶液 737.7部(前駆体(a−3) 221.3部)を仕込み、窒素ガスで置換した。反応層を100℃に昇温し、高分子前駆体(b−1)溶液 333.3部(高分子前駆体(b−1) 100.0部)、DBU 1.0部を加え7時間反応を続けた。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、高分子分散剤(A−3)溶液を得た。
(Synthesis Example of Polymer Dispersant (A-3))
In a reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser and a stirrer, N.I. V. = 307.7% precursor (a-3) solution 737.7 parts (precursor (a-3) 221.3 parts) was charged and replaced with nitrogen gas. The temperature of the reaction layer was raised to 100 ° C., 333.3 parts of the polymer precursor (b-1) solution (100.0 parts of polymer precursor (b-1)) and 1.0 part of DBU were added and reacted for 7 hours. Continued. Thereafter, N-methyl-2-pyrrolidone was added for dilution. V. = 20%. Then, it cooled and the polymer dispersing agent (A-3) solution was obtained.

(高分子分散剤(A−4)の合成例)
表4に示す配合組成で、高分子分散剤(A−3)と同様の方法で合成し、高分子分散剤(A−4)溶液を得た。
(Synthesis Example of Polymer Dispersant (A-4))
The compounding composition shown in Table 4 was synthesized in the same manner as the polymer dispersant (A-3) to obtain a polymer dispersant (A-4) solution.

(高分子分散剤(A−5)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、アセトン600.0部、トリエチルアミン35.0部、前駆体(a−5)347.1部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応層を50℃に昇温し、PVA103 100.0部を加え5時間反応を続けた。続けて、反応容器に水1300.0部を加え、析出物を濾過し、水で洗浄後、減圧乾燥させて175.8部の高分子分散剤(A−5)を得た。得られた高分子分散剤(A−5)にN−メチル−2−ピロリドンを加え溶解させ、N.V.=20%に調製し、高分子分散剤(A−5)溶液を得た。
(Synthesis Example of Polymer Dispersant (A-5))
A reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser, and a stirrer was charged with 600.0 parts of acetone, 35.0 parts of triethylamine, and 347.1 parts of precursor (a-5), and replaced with nitrogen gas. The reaction layer was heated to 50 ° C., 100.0 parts of PVA103 was added, and the reaction was continued for 5 hours. Subsequently, 1300.0 parts of water was added to the reaction vessel, the precipitate was filtered, washed with water, and then dried under reduced pressure to obtain 175.8 parts of a polymer dispersant (A-5). N-methyl-2-pyrrolidone was added to and dissolved in the obtained polymer dispersant (A-5). V. = 20% to obtain a polymer dispersant (A-5) solution.

(高分子分散剤(A−6)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、アセトン600.0部、ピリジン50.0部、前駆体(a−6) 59.7部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応層を50℃に昇温し、高分子前駆体(d−1)溶液 333.3部(高分子前駆体(d−1)100.0部)を加え7時間反応を行った。続けて、反応容器に水1300.0部を加え、析出物を濾過し、水で洗浄後、減圧乾燥させて108.4部の高分子分散剤(A−6)を得た。得られた高分子分散剤(A−6)にN−メチル−2−ピロリドンを加え溶解させ、N.V.=20%に調製し、高分子分散剤(A−6)溶液を得た。
(Synthesis Example of Polymer Dispersant (A-6))
A reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser, and a stirrer was charged with 600.0 parts of acetone, 50.0 parts of pyridine, and 59.7 parts of precursor (a-6), and replaced with nitrogen gas. The temperature of the reaction layer was raised to 50 ° C., 333.3 parts of polymer precursor (d-1) solution (100.0 parts of polymer precursor (d-1)) was added, and the reaction was performed for 7 hours. Subsequently, 1300.0 parts of water was added to the reaction vessel, the precipitate was filtered, washed with water, and then dried under reduced pressure to obtain 108.4 parts of a polymer dispersant (A-6). N-methyl-2-pyrrolidone was added to the obtained polymer dispersant (A-6) and dissolved. V. = 20% to obtain a polymer dispersant (A-6) solution.

(高分子分散剤(A−7)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、アセトン600.0部、トリエチルアミン35.0部、5−カルボキシ−2−ベンズイミダゾリノン(5CBI)73.2部、N,N-ジメチルホルムアミド0.8部を仕込み、室温で撹拌を行った。続けて、窒素ガスで置換し、塩化チオニル9.8部を滴下した。同温で10分間攪拌を続けた後に、昇温し3時間加熱還流を行い、高分子前駆体(d−1)溶液 333.3部(高分子前駆体(d−1)100.0部)を加え5時間反応を行った。続けて、反応容器に水1300.0部を加え、析出物を濾過し、水で洗浄後、減圧乾燥させて102.3部の高分子分散剤(A−7)を得た。得られた高分子分散剤(A−7)にN−メチル−2−ピロリドンを加え溶解させ、N.V.=20%に調製し、高分子分散剤(A−7)溶液を得た。
(Synthesis Example of Polymer Dispersant (A-7))
In a reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser and a stirrer, 600.0 parts of acetone, 35.0 parts of triethylamine, 73.2 parts of 5-carboxy-2-benzimidazolinone (5CBI), N, N- 0.8 part of dimethylformamide was charged and stirred at room temperature. Subsequently, the gas was replaced with nitrogen gas, and 9.8 parts of thionyl chloride was added dropwise. After stirring for 10 minutes at the same temperature, the temperature was raised and the mixture was heated to reflux for 3 hours to obtain 333.3 parts of polymer precursor (d-1) solution (100.0 parts of polymer precursor (d-1)). For 5 hours. Subsequently, 1300.0 parts of water was added to the reaction vessel, the precipitate was filtered, washed with water, and then dried under reduced pressure to obtain 102.3 parts of a polymer dispersant (A-7). N-methyl-2-pyrrolidone was added to and dissolved in the obtained polymer dispersant (A-7). V. = 20% to obtain a polymer dispersant (A-7) solution.

(高分子分散剤(A−10)の合成例)
表4に示す配合組成で、高分子分散剤(A−5)と同様の方法で合成し、高分子分散剤(A−10)溶液を得た。
(Synthesis Example of Polymer Dispersant (A-10))
The compounding composition shown in Table 4 was synthesized in the same manner as the polymer dispersant (A-5) to obtain a polymer dispersant (A-10) solution.

Figure 2015176688
Figure 2015176688

(高分子分散剤(A−11)の合成例)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、N.V.=30%の高分子前駆体(c−1)溶液 333.3部(高分子前駆体(c−1) 100.0部)、5ABI 124.8部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応層を150℃に昇温し、7時間反応を続けた。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、高分子分散剤(A−11)溶液を得た。
(Synthesis Example of Polymer Dispersant (A-11))
In a reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser and a stirrer, N.I. V. = 30% polymer precursor (c-1) solution 333.3 parts (polymer precursor (c-1) 100.0 parts), 5ABI 124.8 parts were charged and replaced with nitrogen gas. The reaction layer was heated to 150 ° C. and the reaction was continued for 7 hours. Thereafter, N-methyl-2-pyrrolidone was added for dilution. V. = 20%. Then, it cooled and the polymer dispersing agent (A-11) solution was obtained.

(高分子分散剤(A−12)〜(A−17)の合成例)
表5に示す配合組成で、高分子分散剤(A−11)と同様の方法で合成し、高分子分散剤(A−12)〜(A−17)溶液を得た。
(Synthesis example of polymer dispersants (A-12) to (A-17))
The compounding compositions shown in Table 5 were synthesized in the same manner as the polymer dispersant (A-11) to obtain polymer dispersants (A-12) to (A-17) solutions.

Figure 2015176688
Figure 2015176688

得られた高分子分散剤(A−1)〜(A−17)の、構造について表6にまとめて示す。   The structures of the obtained polymer dispersants (A-1) to (A-17) are shown together in Table 6.

Figure 2015176688
Figure 2015176688

5CBI:5−カルボキシ−2−ベンズイミダゾリノン
5ABI:5−アミノ−2−ベンズイミダゾリノン
5CBI: 5-carboxy-2-benzimidazolinone 5ABI: 5-amino-2-benzimidazolinone

<電池用組成物(分散体)の製造>
[実施例1]
(分散体(P−1)の製造)
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、高分子分散剤(A−1)溶液(固形分20%)を4部加えて撹拌溶解させた。次に、炭素材料(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、分散体(P−1)を得た。
<Production of battery composition (dispersion)>
[Example 1]
(Production of dispersion (P-1))
While stirring 80.0 parts of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent with a mixer, 4 parts of the polymer dispersant (A-1) solution (solid content 20%) was added and dissolved by stirring. Next, after adding 16 parts of carbon materials (Denka Black HS-100 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.)) and mixing with a mixer, dispersion was further performed with a sand mill to obtain a dispersion (P-1).

[実施例2〜17、比較例1〜3]
(分散体(P−2)〜(P−23)の製造)
表7に示した組成に従い、材料、配合量を変更した以外は、分散体(P−1)と同様にして、分散体(P−2)〜(P−23)を得た。
[Examples 2 to 17, Comparative Examples 1 to 3]
(Production of dispersions (P-2) to (P-23))
Dispersions (P-2) to (P-23) were obtained in the same manner as the dispersion (P-1) except that the materials and blending amounts were changed according to the composition shown in Table 7.

<電池用組成物(分散体)の評価>
(分散性評価)
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。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、得られた電池用組成物(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。
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。
「保存安定性」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。結果を表7に示す。
<Evaluation of battery composition (dispersion)>
(Dispersibility evaluation)
The dispersion particle size was used as an index for evaluating the dispersibility of the dispersion. Dispersion particle size is measured by using a dynamic light scattering particle size distribution meter ("MICROTRACK UPA" manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The particle diameter (D50) at 50% was determined. This particle size (D50) corresponds to the dispersed particle size of the carbon material (C).
A sample solution for measurement was prepared as follows. While dispersing 100 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 1 to 4 drops of the obtained battery composition (dispersion) was added to the liquid, and the mixture was 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.
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.
“Storage stability” means the ratio of “dispersion particle size of dispersion stored at 50 ° C. for 10 days / dispersion particle size of dispersion immediately after production”. The smaller the deviation from 1.00, the more storage stability It is excellent in performance. The results are shown in Table 7.

Figure 2015176688
Figure 2015176688

HS−100:電気化学工業社製「デンカブラックHS−100」、アセチレンブラック、一次粒子径48nm、比表面積48m2/g。
Super−P Li:TIMCAL社製「Super−P Li、」ファーネスブラック。一次粒子径40nm、比表面積62m2/g。
PVA103:クラレ社製「ポバールPVA103」、ポリビニルアルコール
5ABI:5−アミノ−2−ベンズイミダゾリノン
HS-100: Denka Black HS-100 manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., acetylene black, primary particle size 48 nm, specific surface area 48 m 2 / g.
Super-P Li: “Super-P Li,” furnace black, manufactured by TIMCAL. Primary particle diameter 40 nm, specific surface area 62 m 2 / g.
PVA103: “Poval PVA103” manufactured by Kuraray Co., Ltd., polyvinyl alcohol 5ABI: 5-amino-2-benzimidazolinone

誘導体(D−1)、(D−2)

Figure 2015176688
Derivatives (D-1), (D-2)
Figure 2015176688

本発明の炭素材料分散体の分散性に関しては、表7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 7, all of the dispersions have good dispersibility of the carbon material, and are dispersions 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.

<電池用組成物(正極合材スラリー)の製造>
[実施例21]
(正極合材スラリー(S−1)の製造)
分散体(P−1)13.8部(13.8重量%)(高分子分散材A−1 0.11重量%(固形分)と、炭素材料(C)2.2重量%(固形分)とを含む)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12wt%)17.5部(17.5重量%)(W#1100を2.1重量%、N−メチル−2−ピロリドンを15.4重量%とを含む)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LiCoO2(以下、LCOと略記する)68.6部(68.6重量%)を徐々に添加した後、総溶剤が27.0重量%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(S−1)を製造した。
<Manufacture of battery composition (positive electrode mixture slurry)>
[Example 21]
(Production of positive electrode mixture slurry (S-1))
Dispersion (P-1) 13.8 parts (13.8 wt%) (Polymer Dispersant A-1 0.11 wt% (solid content) and carbon material (C) 2.2 wt% (solid content) ) And N-methyl-2-pyrrolidone solution of W # 1100 (solid content 12 wt%) as a binder (17.5 parts (17.5 wt%)) (W # 1100 2.1 wt%, N -Methyl-2-pyrrolidone (containing 15.4% by weight) is collected and mixed with a disper to homogenize. While stirring this mixed solution with a disper, 68.6 parts (68.6 wt%) 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, A positive electrode mixture slurry (S-1) was produced by further adding N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent so that the solvent was 27.0% by weight and mixing with a disper for 30 minutes.

[実施例21〜40、比較例4〜6]
(正極合材スラリー(S−2)〜(S−23)の製造)
表9に示した材料に変更した以外は、正極合材スラリー(S−1)と同様にして、正極合材スラリー(S−2)〜(S−23)を製造した。
[Examples 21 to 40, Comparative Examples 4 to 6]
(Production of positive electrode mixture slurry (S-2) to (S-23))
Except having changed into the material shown in Table 9, it carried out similarly to the positive mix slurry (S-1), and manufactured the positive mix slurry (S-2)-(S-23).

Figure 2015176688
Figure 2015176688

#1100: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。
#7200: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。
LCO:平均粒径6.7μmのLiCoO2
NMC:平均粒径15μmのLiNi(1/3)Mn(1/3)Co(1/3)2
LMO:平均粒径12μmのLiMn24
LFP−01:表面にカーボンコート層を有する平均粒径1μmのLiFePO4
LFP−02:表面にカーボンコート層を有する平均粒径3μmのLiFePO4
# 1100: KF polymer W # 1100 (manufactured by Kureha), polyvinylidene fluoride (PVDF), molecular weight 280,000.
# 7200: KF polymer W # 7200 (manufactured by Kureha): polyvinylidene fluoride (PVDF), molecular weight 630,000.
LCO: LiCoO 2 having an average particle diameter of 6.7 μm
NMC: LiNi (1/3) Mn (1/3) Co (1/3) O 2 with an average particle size of 15 μm
LMO: LiMn 2 O 4 having an average particle diameter of 12 μm
LFP-01: LiFePO 4 having a carbon coat layer on the surface and an average particle diameter of 1 μm
LFP-02: LiFePO 4 having a carbon coat layer on the surface and an average particle diameter of 3 μm

<電池用組成物(負極合材スラリー)の製造>
[実施例41]
(負極合材スラリー(S−24)の製造)
分散体(P−4) 11.3部とバインダーとしてW#7200のN−メチル−2−ピロリドン溶液(固形分8重量%)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重量%となるように溶剤として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(S−24)を製造した。
<Manufacture of battery composition (negative electrode mixture slurry)>
[Example 41]
(Manufacture of negative electrode mixture slurry (S-24))
Dispersion (P-4) 11.3 parts and 28.8 parts of an N-methyl-2-pyrrolidone solution of W # 7200 (solid content 8 wt%) as a binder were mixed with a disper and homogenized, and then the liquid As a negative electrode active material, 55.8 parts of artificial graphite having an average particle diameter of 15 μm was gradually added. Next, N-methyl-2-pyrrolidone was added and mixed as a solvent so that the solid content of the mixture slurry was 60% by weight to produce a negative electrode mixture slurry (S-24).

[実施例42]
(負極合材スラリー(S−25)の製造)
分散体(P−18) 17.8部とバインダーとして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Li4Ti512(以下、LTOと略記することがある)51.3部、を徐々に添加した。次に、合材スラリーの固形分が57%となるように溶剤として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(S−25)を製造した。
[Example 42]
(Manufacture of negative electrode mixture slurry (S-25))
After 17.8 parts of dispersion (P-18) and 33.8 parts of an N-methyl-2-pyrrolidone solution of W # 7200 (8% solids) as a binder were mixed with a disper and homogenized, While stirring, 51.3 parts of Li 4 Ti 5 O 12 (hereinafter sometimes abbreviated as LTO) having an average particle diameter of 5 μm was gradually added as a negative electrode active material. Next, N-methyl-2-pyrrolidone was added and mixed as a solvent so that the solid content of the mixture slurry would be 57% to produce a negative electrode mixture slurry (S-25).

[比較例7]
(負極合材スラリー(S−26)の製造)
表10に示した材料に変更した以外は負極合材スラリー(S−24)と同様にして、負極合材スラリー(S−26)を調整した。
[Comparative Example 7]
(Manufacture of negative electrode mixture slurry (S-26))
A negative electrode mixture slurry (S-26) was prepared in the same manner as the negative electrode mixture slurry (S-24) except that the materials shown in Table 10 were changed.

[比較例8、9]
(負極合材スラリー(S−27)、(S−28)の製造)
表10に示した材料に変更した以外は負極合材スラリー(S−25)と同様にして、負極合材スラリー(S−27)、(S−28)を調整した。
[Comparative Examples 8 and 9]
(Production of negative electrode mixture slurry (S-27), (S-28))
Except having changed into the material shown in Table 10, it carried out similarly to the negative mix slurry (S-25), and adjusted the negative mix slurry (S-27) and (S-28).

Figure 2015176688
Figure 2015176688

人造黒鉛:平均粒径15μmの人造黒鉛
LTO:平均粒径5μmのLi4Ti512
Artificial graphite: Artificial graphite with an average particle size of 15 μm LTO: Li 4 Ti 5 O 12 with an average particle size of 5 μm

<電池用組成物(正極合材スラリー、負極合材スラリー)の評価>
(分散性評価(粒度))
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。
「保存安定性」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。結果を表11、12に示す。
<Evaluation of battery composition (positive electrode mixture slurry, negative electrode mixture slurry)>
(Dispersibility evaluation (particle size))
It was carried out by evaluating the particle size with 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. In addition, the particle size measurement of the composite 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.
“Storage stability” means the ratio of “particle size of composite slurry stored at 50 ° C. for 3 days / particle size of composite slurry immediately after production”, and the smaller the deviation from 1, the better the storage stability. Indicates that The results are shown in Tables 11 and 12.

Figure 2015176688
Figure 2015176688

Figure 2015176688
Figure 2015176688

<二次電池(コイン型電池)の製造>
[実施例43]
塗工塗膜乾燥後の電極の厚みが100μmとなるように、正極合材スラリー(S−1)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。
得られた正極を、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LiPF6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した。
<Manufacture of secondary batteries (coin-type batteries)>
[Example 43]
The positive electrode mixture slurry (S-1) 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 the coating film is dried is 100 μm. A film was prepared and dried in a drying furnace at 120 ° C. to obtain a coated product. This was further subjected to a rolling process by a roll press to produce a positive electrode having a thickness of 85 μm.
The obtained positive electrode 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 the electrolyte solution (a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a ratio of 1: 1 (volume ratio) is mixed with LiPF 6 at a concentration of 1M. 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 produced in a glove box substituted with argon gas.

[実施例44〜62、比較例10〜12]
表13に示した正極合材スラリーに変更した以外は実施例43と同様にして、正極およびコイン型電池を調整した。
[Examples 44 to 62, Comparative Examples 10 to 12]
A positive electrode and a coin-type battery were prepared in the same manner as in Example 43 except that the positive electrode mixture slurry shown in Table 13 was changed.

[実施例63]
(二次電池用電極(負極)の製造)
塗工塗膜乾燥後の電極の厚みが80μmとなるように、負極合材スラリー(S−24)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。
得られた負極を、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LiPF6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した。
[Example 63]
(Manufacture of secondary battery electrode (negative electrode))
The negative electrode mixture slurry (S-24) was 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 of the coated film would be 80 μm. A film was prepared and dried in a drying furnace at 120 ° C. to obtain a coated product. This was further subjected to a rolling process by a roll press to produce a negative electrode having a thickness of 70 μm.
The obtained negative electrode 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 the electrolyte solution (a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a ratio of 1: 1 (volume ratio) is mixed with LiPF 6 at a concentration of 1M. 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 produced in a glove box substituted with argon gas.

[実施例64、比較例13〜15]
表14に示した負極合材スラリーに変更した以外は実施例63と同様にして、負極およびコイン型電池を調整した。
[Example 64, Comparative Examples 13 to 15]
A negative electrode and a coin-type battery were prepared in the same manner as in Example 63 except that the negative electrode mixture slurry shown in Table 14 was changed.

<二次電池(コイン型電池)の評価>
(サイクル特性)
得られたニ次電池(コイン型電池)について、充放電装置(北斗電工社製SM−8)を用い、充放電測定を行った。使用する活物質がLiCoO2の場合は、充電電流1.7 mAにて充電終止電圧4.3Vまで定電流充電を続けた。電池の電圧が4.3Vに達した後、放電電流1.7 mAで放電終止電圧2.8Vに達するまで定電流放電を行った。これらの充電・放電サイクルを1サイクルとして50サイクルの充電・放電を繰り返し、「放電容量維持率=50サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量」とし、放電容量維持率によって以下の基準に従って判定した。結果を表13、14に示す。
◎:「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 secondary battery (coin type battery), charging / discharging measurement was performed using the charging / discharging apparatus (SM-8 by Hokuto Denko). When the active material to be used was LiCoO 2 , constant current charging was continued to a charge end voltage of 4.3 V at a charging current of 1.7 mA. After the battery voltage reached 4.3 V, constant current discharge was performed at a discharge current of 1.7 mA until the discharge end voltage of 2.8 V was reached. These charge / discharge cycles are defined as one cycle, and 50 cycles of charge / discharge are repeated to obtain “discharge capacity maintenance rate = discharge capacity at the 50th cycle / discharge capacity at the first cycle”, and according to the following criteria depending on the discharge capacity maintenance rate. Judged. The results are shown in Tables 13 and 14.
A: “Discharge capacity maintenance rate is 95% or more”
○: “Discharge capacity maintenance rate is 90% or more and less than 95%”
Δ: “Discharge capacity maintenance ratio is 85% or more and less than 90%”
×: “Discharge capacity maintenance rate is less than 85%”

また、使用する活物質がLiMn24の場合は、充電電流1.0mA、充電終止電圧4.3V、放電電流1.0mA,放電終止電圧3.0Vとした以外は、LiCoO2の場合と同様にサイクル特性を測定した。 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LiNi1/3Mn1/3Co1/32の場合は、充電電流2.0mA、充電終止電圧4.3V、放電電流2.0 mA,放電終止電圧3.0Vとした以外は、LiCoO2の場合と同様にサイクル特性を測定した。 When the active material used is LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , the charging current is 2.0 mA, the charging end voltage is 4.3 V, the discharging current is 2.0 mA, and the discharging end voltage is 3. The cycle characteristics were measured in the same manner as LiCoO 2 except that the voltage was 0V.

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

Figure 2015176688
Figure 2015176688

Figure 2015176688
Figure 2015176688

表13、14に示すように、本発明による合材スラリーは、炭素材料(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 13 and 14, it was confirmed that the composite slurry according to the present invention was a composition excellent in dispersibility of the carbon material (conductive auxiliary agent) 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、PVAにIPDIを用いて一般式(2)の構造を導入した高分子分散剤を用いた場合(合材スラリー(S−1、2、8、9))や、CB分散体に樹脂と顔料誘導体を併用した場合(合材スラリー(S−18、19))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。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. Moreover, when using the polymer dispersing agent which introduce | transduced the structure of General formula (2) into PVA using IPDI (mixture slurry (S-1,2,8,9)), resin and a CB dispersion are used. In the case where a pigment derivative was used in combination (mixture slurry (S-18, 19)), this effect was remarkable, and it was confirmed that good cycle characteristics were obtained. Although the reason for the effect of improving the cycle characteristics in the examples 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 mixture slurry. The presence of the resin in the vicinity of the surface of the carbon material and the active material has a favorable effect on the material distribution after drying, such as the formation of a conductive path, when a coated material using a mixture slurry is produced. Alternatively, it is inferred that the cycle characteristics are improved by increasing the film strength.

Claims (10)

下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する高分子分散剤(A)と、炭素材料(C)とを含んでなる二次電池用組成物。
一般式(1)
Figure 2015176688
[一般式(1)中、
1は、2価の連結基(トリアジン環を含むものを除く)または単結合を表す。
1は、一般式(2)に示す構造を表す。
1は、アルキル基または水素原子を表す。]

一般式(2)
Figure 2015176688
[一般式(2)中、
1、E2、E3、およびE4は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいオキシアルキル基、または水素原子を表し、E1、E2、E3、およびE4のうちいずれか一つは、A1との結合手である。
1およびG2は、それぞれ独立に、−N(R3)−、−O−、または、−CH2−を表し、R3は、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいオキシアルキル基、または水素原子を表す。
3は、−C(=O)−、−C(=S)−、または、−CH(OCH3)−を表す。]
A composition for a secondary battery comprising a polymer dispersant (A) having a repeating unit represented by the following general formula (1) and a carbon material (C).
General formula (1)
Figure 2015176688
[In general formula (1),
A 1 represents a divalent linking group (excluding those containing a triazine ring) or a single bond.
D 1 represents the structure represented by the general formula (2).
R 1 represents an alkyl group or a hydrogen atom. ]

General formula (2)
Figure 2015176688
[In general formula (2),
E 1 , E 2 , E 3 , and E 4 each independently have an alkyl group that may have a substituent, an alkenyl group that may have a substituent, or a substituent. Represents a good aryl group, a heteroaryl group which may have a substituent, an oxyalkyl group which may have a substituent, or a hydrogen atom, and among E 1 , E 2 , E 3 and E 4 One of them is a bond with A 1 .
G 1 and G 2 each independently represent —N (R 3 ) —, —O—, or —CH 2 —, and R 3 represents an alkyl group or substituent which may have a substituent. An alkenyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, a heteroaryl group which may have a substituent, an oxyalkyl group which may have a substituent, or hydrogen Represents an atom.
G 3 represents —C (═O) —, —C (═S) —, or —CH (OCH 3 ) —. ]
高分子分散剤(A)が、水酸基を有する繰り返し単位を有することを特徴とする請求項1記載の二次電池用組成物。   The composition for a secondary battery according to claim 1, wherein the polymer dispersant (A) has a repeating unit having a hydroxyl group. 水酸基を有する繰り返し単位が、下記一般式(3)で示されることを特徴とする請求項2記載の二次電池用組成物。
一般式(3)
Figure 2015176688
[一般式(3)中、A2は2価の連結基または単結合を示す。R2は置換基を有していてもよいアルキル基または水素原子を表す。]
The composition for a secondary battery according to claim 2, wherein the repeating unit having a hydroxyl group is represented by the following general formula (3).
General formula (3)
Figure 2015176688
[In General Formula (3), A 2 represents a divalent linking group or a single bond. R 2 represents an alkyl group which may have a substituent or a hydrogen atom. ]
高分子分散剤(A)の重量平均分子量が、15,000以上100,000以下であることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の二次電池用組成物。   The composition for a secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the polymer dispersant (A) has a weight average molecular weight of 15,000 or more and 100,000 or less. さらに、酸性官能基を有する有機色素誘導体、および酸性官能基を有するトリアジン誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種の誘導体(D)を含むことを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の二次電池用組成物。   Furthermore, at least 1 sort (s) (D) chosen from the group which consists of the organic pigment derivative which has an acidic functional group, and the triazine derivative which has an acidic functional group is contained, The two in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. Secondary battery composition. さらに、溶剤(E)およびバインダー樹脂(F)を含むことを特徴とする請求項1〜5いずれか記載の二次電池用組成物。   Furthermore, the composition for secondary batteries in any one of Claims 1-5 containing a solvent (E) and binder resin (F). さらに、正極活物質および負極活物質からなる群から選ばれる少なくとも1種の活物質(G)を含んでなることを特徴とする請求項1〜6いずれか記載の二次電池用組成物。   The secondary battery composition according to claim 1, further comprising at least one active material (G) selected from the group consisting of a positive electrode active material and a negative electrode active material. 活物質(G)の平均粒径/炭素材料の分散粒径(D50)の比が、2以上100以下である請求項7記載の二次電池用組成物。   The composition for secondary batteries according to claim 7, wherein the ratio of the average particle diameter of the active material (G) / the dispersed particle diameter (D50) of the carbon material is 2 or more and 100 or less. 集電体上に合材層を有する二次電池用電極であって、合材層が請求項1〜8いずれか記載の二次電池用組成物によって形成されてなることを特徴とする二次電池用電極。   A secondary battery electrode having a composite material layer on a current collector, wherein the composite material layer is formed of the composition for secondary battery according to any one of claims 1 to 8. Battery electrode. 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、前記正極合材層または負極合材層が、請求項1〜8いずれか記載の二次電池用組成物によって形成されてなることを特徴とする二次電池。   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 the current collector, and an electrolyte, wherein the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer A secondary battery comprising: the secondary battery composition according to claim 1.
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