JP2015176816A - Binder for batteries - Google Patents

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Hiroyuki Yamaguchi
裕之 山口
伊藤 敬人
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a binder for batteries which makes it possible to offer a battery improved in initial discharge capacity, initial charge and discharge efficiencies, and cycle characteristics.SOLUTION: A binder for batteries comprises: a polymer having, as a main repeating unit, a structural unit expressed by the following general formula. (In the formula, Rand R, which may be identical to each other or not, each represent a group selected from: an alkyl group or halogenated alkyl group with 1-8 carbon atoms; an alkyl group or halogenated alkyl group having an aromatic ring with 7-20 carbon atoms; an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond and an aromatic ring with 7-20 carbon atoms; and an alkyl group or halogenated alkyl group having ether bond with 2-8 carbon atoms.)

Description

本発明は、電池用バインダに関する。   The present invention relates to a battery binder.

近年、携帯電話、ノートパソコン、タブレット端末、及び電気自動車(EV)等の電源として、高容量で、長寿命な電池の開発が求められている。   In recent years, there has been a demand for the development of a high-capacity and long-life battery as a power source for mobile phones, notebook computers, tablet terminals, electric vehicles (EVs), and the like.

電池は、一般に、正極集電体、正極活物質層、固体電解質層又はセパレータ、負極活物質層、及び負極集電体がこの順に積層された構造を有する。以下、正極集電体及び負極集電体を総称して電極集電体といい、正極活物質及び負極活物質を総称して電極活物質ということがある。   A battery generally has a structure in which a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer or separator, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector are laminated in this order. Hereinafter, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be collectively referred to as an electrode current collector, and the positive electrode active material and the negative electrode active material may be collectively referred to as an electrode active material.

正極活物質層、負極活物質層、及び随意の固体電解質層は、一般に、それぞれ正極活物質、負極活物質、及び固体電解質等の固体材料を含んでいる。これらの固体材料は、一般に粉体である。   The positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, and the optional solid electrolyte layer generally include solid materials such as a positive electrode active material, a negative electrode active material, and a solid electrolyte, respectively. These solid materials are generally powders.

そこで、正極活物質層、負極活物質層、及び随意の固体電解質層に含まれる固体材料同士を結着するため、これらの層は、一般に、上記の固体材料に加えて、バインダを含むことがある。   Therefore, in order to bind the solid materials contained in the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, and the optional solid electrolyte layer, these layers generally include a binder in addition to the above solid materials. is there.

また、正極活物質層、及び負極活物質層においては、バインダを使用することにより、固体材料と電極集電体とを密着させ、層の剥離を防止している。   Further, in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, a solid material and an electrode current collector are brought into close contact with each other by using a binder to prevent separation of the layers.

このような電池用バインダとしては、例えば、特許文献1に記載されているような、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む電池用バインダが知られている。PVdFは、機械的強度が高く、耐薬品性を有し、電気的特性に優れるため、電池用バインダとして多用されている。   As such a battery binder, for example, a battery binder containing polyvinylidene fluoride (PVdF) as described in Patent Document 1 is known. PVdF is frequently used as a battery binder because it has high mechanical strength, chemical resistance, and excellent electrical characteristics.

また、特許文献2には、テトラカルボン酸エステル化合物と、ジアミン化合物と、有機溶媒とを含む電池用バインダが記載されている。この電池用バインダは、乾燥時や焼結時に、テトラカルボン酸エステル化合物とジアミン化合物とがイミドを形成して、高い結着力が得られることが期待できる、と記載されている。   Patent Document 2 describes a battery binder containing a tetracarboxylic acid ester compound, a diamine compound, and an organic solvent. This battery binder is described that a tetracarboxylic acid ester compound and a diamine compound form an imide at the time of drying or sintering, and a high binding force can be expected.

特開2013―041807号公報JP 2013-041807 A 特開2009―302046号公報JP 2009-302046 A

本発明は、改善された初回放電容量、初回充放電効率、及びサイクル特性を有する電池を提供することができる、電池用バインダ及び電極を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a battery binder and an electrode that can provide a battery having improved initial discharge capacity, initial charge / discharge efficiency, and cycle characteristics.

本発明は、初回放電容量、初回充放電効率、及びサイクル特性に優れた電池を提供することもまた目的とする。   Another object of the present invention is to provide a battery excellent in initial discharge capacity, initial charge / discharge efficiency, and cycle characteristics.

ところで、半導体の技術分野において、7,8―ビス(アルコキシカルボニル)―7,8―ジシアノキノジメタンを重合させることにより得られる、例えば下式によって示されるポリマーは、高い紫外線感受性を有するため、レジスト材料として有用であることが知られている(例えば、特開昭61―7836号公報を参照):   By the way, in the technical field of semiconductors, for example, a polymer represented by the following formula obtained by polymerizing 7,8-bis (alkoxycarbonyl) -7,8-dicyanoquinodimethane has high UV sensitivity. It is known to be useful as a resist material (see, for example, JP-A-61-7836):

Figure 2015176816
Figure 2015176816

ここで、R及びRはアルキル基である。 Here, R 1 and R 2 are alkyl groups.

このようなポリマーは、フェニレン及び四置換エチレンを有する剛直な化学構造から想定されるよりも相当柔軟であること等から、通常、電池用バインダとして使用することは想定できない(例えば、Shouji Iwatsuki、他3名、「Polymerization Behavior of 7,8−Bis(butoxycarbonyl)−7,8−dicyanoquinodimethane」、Macromolecules、1985年、第18巻、第12号、2726〜2732頁を参照)。   Such polymers are typically not as flexible as battery binders because they are much more flexible than expected from rigid chemical structures with phenylene and tetrasubstituted ethylene (eg, Shouji Iwatuki, et al. 3 names, “Polymerization Behavior of 7,8-Bis (butoxycarbonyl) -7,8-dicyanquinodimethane”, Macromolecules, 1985, Vol. 18, No. 12, pages 2726-2732).

しかしながら、本発明者らは、鋭意検討の結果、特定の置換基を有するこのようなポリマーを含むバインダを用いた場合、改善された初回放電容量、初回充放電効率、及びサイクル特性を有する電池を提供することができることを見いだし、下記の本発明に想到した。   However, as a result of intensive studies, the present inventors have found that when a binder including such a polymer having a specific substituent is used, a battery having improved initial discharge capacity, initial charge / discharge efficiency, and cycle characteristics is obtained. The present inventors have found that it can be provided and have arrived at the present invention described below.

〈1〉下記の一般式で示される構造単位を主たる繰り返し単位として有するポリマーを含む、電池用バインダ:

Figure 2015176816
(式中、R及びRは、互いに同一又は異なって、炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20の芳香環を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20のエーテル結合と芳香環とを有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、及び炭素数2〜8のエーテル結合を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基からなる群から選択された基である)。
〈2〉R及びRがn―ブチル基である、〈1〉項に記載の電池用バインダ。
〈3〉電極集電体上に電極活物質層を有する電極であって、電極活物質層は、下記の一般式で示される構造単位を主たる繰り返し単位として有するポリマーを含む、電極:
Figure 2015176816
(式中、R及びRは、互いに同一又は異なって、炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20の芳香環を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20のエーテル結合と芳香環とを有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、及び炭素数2〜8のエーテル結合を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基からなる群から選択された基である)。
〈4〉R及びRがn―ブチル基である、〈3〉項に記載の電極。
〈5〉正極集電体、正極活物質層、固体電解質層若しくはセパレータ、負極活物質層、及び負極集電体をこの順に有する電池であって、正極活物質層、負極活物質層、及び固体電解質層の少なくとも一つに、下記の一般式で示される構造単位を主たる繰り返し単位として有するポリマーを含む、電池:
Figure 2015176816
(式中、R及びRは、互いに同一又は異なって、炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20の芳香環を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20のエーテル結合と芳香環とを有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、及び炭素数2〜8のエーテル結合を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基からなる群から選択された基である)。
〈6〉R及びRがn―ブチル基である、〈5〉項に記載の電池。 <1> A battery binder including a polymer having a structural unit represented by the following general formula as a main repeating unit:
Figure 2015176816
Wherein R 1 and R 2 are the same or different from each other, and are an alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkyl group or halogenated alkyl group having an aromatic ring having 7 to 20 carbon atoms, carbon A group selected from the group consisting of an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond of 7 to 20 and an aromatic ring, and an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond of 2 to 8 carbon atoms) .
<2> The battery binder according to <1>, wherein R 1 and R 2 are n-butyl groups.
<3> An electrode having an electrode active material layer on an electrode current collector, wherein the electrode active material layer includes a polymer having a structural unit represented by the following general formula as a main repeating unit:
Figure 2015176816
Wherein R 1 and R 2 are the same or different from each other, and are an alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkyl group or halogenated alkyl group having an aromatic ring having 7 to 20 carbon atoms, carbon A group selected from the group consisting of an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond of 7 to 20 and an aromatic ring, and an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond of 2 to 8 carbon atoms) .
<4> The electrode according to <3>, wherein R 1 and R 2 are n-butyl groups.
<5> A battery including a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer or separator, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector in this order, the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, and the solid A battery comprising at least one of the electrolyte layers including a polymer having a structural unit represented by the following general formula as a main repeating unit:
Figure 2015176816
Wherein R 1 and R 2 are the same or different from each other, and are an alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkyl group or halogenated alkyl group having an aromatic ring having 7 to 20 carbon atoms, carbon A group selected from the group consisting of an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond of 7 to 20 and an aromatic ring, and an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond of 2 to 8 carbon atoms) .
<6> The battery according to <5>, wherein R 1 and R 2 are n-butyl groups.

本発明によれば、電池の初回放電容量、初回充放電効率、及びサイクル特性を改善することができる、電池用バインダ及び電極を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a battery binder and an electrode that can improve the initial discharge capacity, the initial charge / discharge efficiency, and the cycle characteristics of the battery.

本発明によれば、初回放電容量、初回充放電効率、及びサイクル特性に優れた電池を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a battery excellent in initial discharge capacity, initial charge / discharge efficiency, and cycle characteristics.

図1は、実施例1の電池、及び比較例の電池の、初回充放電プロファイルを表すグラフである。FIG. 1 is a graph showing initial charge / discharge profiles of the battery of Example 1 and the battery of the comparative example. 図2は、図1に示す初回充電プロファイルの、容量0〜10mAh/gの部分を拡大したグラフである。FIG. 2 is an enlarged graph of the capacity 0 to 10 mAh / g portion of the initial charge profile shown in FIG. 図3は、実施例1の電池、及び比較例の電池の、サイクル特性を表すグラフである。FIG. 3 is a graph showing cycle characteristics of the battery of Example 1 and the battery of the comparative example.

《電池用バインダ》
本発明の電池用バインダは、下記の一般式1で示される構造単位を主たる繰り返し単位として有するポリマーを含む、電池用バインダである。
《Binder for battery》
The battery binder of the present invention is a battery binder including a polymer having a structural unit represented by the following general formula 1 as a main repeating unit.

Figure 2015176816
Figure 2015176816

式1において、R及びRは、互いに同一又は異なって、炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20の芳香環を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20のエーテル結合と芳香環とを有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、及び炭素数2〜8のエーテル結合を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基からなる群から選択された基である。 In Formula 1, R 1 and R 2 are the same or different from each other, and are an alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkyl group or halogenated alkyl group having an aromatic ring having 7 to 20 carbon atoms, carbon It is a group selected from the group consisting of an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond of 7 to 20 and an aromatic ring, and an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond of 2 to 8 carbon atoms.

以下、便宜上、7,8−ビス(アルコキシカルボニル)―7,8―ジシアノキノジメタンをACQともいい、ACQを主たる繰り返し単位として重合させることにより得られるポリマーをp―ACQともいう。   Hereinafter, for convenience, 7,8-bis (alkoxycarbonyl) -7,8-dicyanoquinodimethane is also referred to as ACQ, and a polymer obtained by polymerizing ACQ as a main repeating unit is also referred to as p-ACQ.

理論に拘束されないが、従来の電池用バインダは、正極活物質、負極活物質、及び固体電解質等の固体材料同士の結着に優れているが、固体電解質若しくは液体電解質等の分解反応を引き起こすことがあり、又は電極反応によってバインダ自体が分解して電極活物質と電極集電体との間の剥離を引き起こすことがあり、これによって容量の低下、及びサイクル特性の低下につながる可能性がある。これに対して、本発明の電池用バインダは、p―ACQを含有することにより、電解質の分解反応を低減することができ、また、電極活物質と電極集電体との間の剥離を低減することができるため、電池の初回放電容量、初回充放電効率、及びサイクル特性を改善することができると考えられる。   Although not bound by theory, conventional battery binders are excellent in binding between solid materials such as a positive electrode active material, a negative electrode active material, and a solid electrolyte, but cause a decomposition reaction of a solid electrolyte or a liquid electrolyte. Or the binder reaction may be decomposed by an electrode reaction to cause peeling between the electrode active material and the electrode current collector, which may lead to a decrease in capacity and a decrease in cycle characteristics. On the other hand, the battery binder of the present invention can reduce the decomposition reaction of the electrolyte by containing p-ACQ, and also reduces the separation between the electrode active material and the electrode current collector. Therefore, it is considered that the initial discharge capacity, initial charge / discharge efficiency, and cycle characteristics of the battery can be improved.

〈p―ACQ〉
本発明において、p―ACQは下記の一般式1で示される構造単位を主たる繰り返し単位として有するポリマーである:
<P-ACQ>
In the present invention, p-ACQ is a polymer having a structural unit represented by the following general formula 1 as a main repeating unit:

Figure 2015176816
Figure 2015176816

ここで、R及びRは、互いに同一又は異なって、炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20の芳香環を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20のエーテル結合と芳香環とを有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、及び炭素数2〜8のエーテル結合を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基からなる群から選択される。 Here, R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and an alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkyl group or halogenated alkyl group having an aromatic ring having 7 to 20 carbon atoms, or a carbon number It is selected from the group consisting of an alkyl group or halogenated alkyl group having a 7-20 ether bond and an aromatic ring, and an alkyl group or halogenated alkyl group having a C2-8 ether bond.

アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、例えばn―ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、及びtert―ブチル基、並びにペンチル基、及びその異性体等を挙げることができる。   Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, such as an n-butyl group, a sec-butyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group, and a pentyl group and isomers thereof. Etc.

ハロゲン化アルキル基とは、一般に、アルキル基の水素原子のうち、少なくとも1つがハロゲン元素、例えばフッ素、塩素、臭素、又はヨウ素で置換された基を意味する。ハロゲン化アルキル基としては、例えばフッ化アルキル基、塩化アルキル基、臭化アルキル基、及びヨウ化アルキル基等を挙げることができる。また、置き換わるハロゲンは同種である必要はなく、例えば―CHClF等もハロゲン化アルキル基に含まれる。   The halogenated alkyl group generally means a group in which at least one of hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a halogen element such as fluorine, chlorine, bromine, or iodine. Examples of the halogenated alkyl group include a fluorinated alkyl group, an alkyl chloride group, an alkyl bromide group, and an alkyl iodide group. Further, the halogen to be replaced need not be the same, and for example, —CHClF and the like are also included in the halogenated alkyl group.

エーテル結合を有するアルキル基とは、少なくとも一つのエーテル結合を有するアルキル基を意味し、例えば、メトキシメチル基(―CH―O―CH)、メトキシエチル基(―CHCH―O―CH)、及び2―メトキシエトキシメチル基(―CH―O―CHCH―O―CH)等を挙げることができる。 The alkyl group having an ether bond means an alkyl group having at least one ether bond, such as a methoxymethyl group (—CH 2 —O—CH 3 ), a methoxyethyl group (—CH 2 CH 2 —O—). CH 3 ), 2-methoxyethoxymethyl group (—CH 2 —O—CH 2 CH 2 —O—CH 3 ), and the like.

芳香環を有するアルキル基とは、一般に、アルキル基の水素原子のうち少なくとも一つが芳香族環、例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等で置換されており、かつエーテル結合を有しないアルキル基を意味し、例えば、ベンジル基(PhCH―)、フェニルエチル基(PhCHCH―)、ナフチルメチル基(NAPCH―)、ナフチルエチル基(NAPCHCH―)、アントラセニルメチル基(ANTCH―)等を挙げることができる。 In general, an alkyl group having an aromatic ring is an alkyl group in which at least one of the hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with an aromatic ring such as a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, etc., and does not have an ether bond. Meaning, for example, benzyl group (PhCH 2 —), phenylethyl group (PhCH 2 CH 2 —), naphthylmethyl group (NAPCH 2 —), naphthylethyl group (NAPCH 2 CH 2 —), anthracenylmethyl group ( ANTCH 2- ) and the like.

芳香環を有するアルキル基の炭素数の下限としては7以上、例えば8以上、又は11以上とすることができ、上限としては20以下、例えば15以下、又は12以下とすることができる。   The lower limit of the carbon number of the alkyl group having an aromatic ring can be 7 or more, such as 8 or more, or 11 or more, and the upper limit can be 20 or less, such as 15 or less, or 12 or less.

エーテル結合と芳香環とを有するアルキル基とは、一般に、少なくとも一つのエーテル結合を有しかつ少なくとも一つの芳香環を有するアルキル基を意味し、例えば(1)アルキル基の水素原子のうち少なくとも一つが芳香族オキシ基、例えばフェノキシ基、ナフトキシ基、アントラセノキシ基等で置換されたアルキル基、又は(2)アルキル基の水素原子のうち少なくとも一つが芳香族環、例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等で置換されており、かつ少なくとも一つのエーテル結合を有するアルキル基を挙げることができる。   The alkyl group having an ether bond and an aromatic ring generally means an alkyl group having at least one ether bond and having at least one aromatic ring. For example, (1) at least one of the hydrogen atoms of the alkyl group. An alkyl group substituted with an aromatic oxy group, such as a phenoxy group, a naphthoxy group, an anthracenoxy group, or the like, or (2) at least one of the hydrogen atoms of the alkyl group is an aromatic ring, such as a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring And an alkyl group substituted with at least one ether bond.

(1)の基としては、例えば、フェノキシエチル基(Ph―O―CHCH―)、ナフトキシエチル基(NAP―O―CHCH―)、アントラセノキシエチル基(ANT―O―CHCH―)等を挙げることができる。 Examples of the group (1) include a phenoxyethyl group (Ph—O—CH 2 CH 2 —), a naphthoxyethyl group (NAP—O—CH 2 CH 2 —), and an anthracenoxyethyl group (ANT—O—CH). 2 CH 2 —) and the like.

(2)の基としては、例えば、ベンジルオキシメチル基(Ph―CH―O―CH―)、ベンジルオキシエチル基(Ph―CH―O―CHCH―)等を挙げることができる。 Examples of the group (2) include a benzyloxymethyl group (Ph—CH 2 —O—CH 2 —), a benzyloxyethyl group (Ph—CH 2 —O—CH 2 CH 2 —) and the like. it can.

エーテル結合と芳香環とを有するアルキル基の炭素数の下限としては7以上、例えば8以上、又は11以上とすることができ、上限としては20以下、例えば15以下、又は12以下とすることができる。   The lower limit of the carbon number of the alkyl group having an ether bond and an aromatic ring can be 7 or more, for example, 8 or more, or 11 or more, and the upper limit is 20 or less, for example, 15 or less, or 12 or less. it can.

本発明における「主たる繰り返し単位」とは、繰り返し単位のモル数を基準として、80モル%以上、好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上を構成する繰り返し単位を意味する。   The “main repeating unit” in the present invention means a repeating unit constituting 80 mol% or more, preferably 90 mol% or more, more preferably 95 mol% or more based on the number of moles of the repeating unit.

式1の構造単位の繰り返し数は、p―ACQの数平均分子量(Mn)、及び重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)に関係する。   The number of repeating structural units of Formula 1 is related to the number average molecular weight (Mn) of p-ACQ and the ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn).

p―ACQの数平均分子量(Mn)の上限は特に限定されず、例えば80万以下、好ましくは50万以下とすることができる。p―ACQの数平均分子量(Mn)の下限は所望の結着力が得られれば特に限定されず、例えば10万以上、例えば40万以上とすることができる。   The upper limit of the number average molecular weight (Mn) of p-ACQ is not particularly limited, and can be, for example, 800,000 or less, preferably 500,000 or less. The lower limit of the number average molecular weight (Mn) of p-ACQ is not particularly limited as long as a desired binding force is obtained, and can be, for example, 100,000 or more, for example, 400,000 or more.

p―ACQの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)の上限は特に限定されず、重合方法、重合条件等によって異なり、例えば10以下、好ましくは1.5以下とすることができる。   The upper limit of the ratio (Mw / Mn) between the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of p-ACQ is not particularly limited, and varies depending on the polymerization method, polymerization conditions, etc., for example, 10 or less, preferably 1. It can be 5 or less.

p―ACQは、7,8−ビス(アルコキシカルボニル)―7,8―ジシアノキノジメタン(ACQ)を、任意の方法により重合させることにより得ることができる。   p-ACQ can be obtained by polymerizing 7,8-bis (alkoxycarbonyl) -7,8-dicyanoquinodimethane (ACQ) by any method.

ACQを製造する方法としては、例えば特開昭61―7836号明細書等を参照することができ、また、例えばアセトニトリル等の溶媒中で、α,α’―ビス(アルコキシカルボニル)―p―キシリレンジシアニドに、N―クロロスクシンイミド(NCS)、及びトリエチルアミン(TEA)を作用させて、ACQを得る方法が挙げられる。   As a method for producing ACQ, for example, JP-A-61-7836 can be referred to, and α, α′-bis (alkoxycarbonyl) -p-xylyl can be referred to in a solvent such as acetonitrile. An example is a method in which N-chlorosuccinimide (NCS) and triethylamine (TEA) are allowed to act on range cyanide to obtain ACQ.

ACQを重合させる方法は、限定されないが、例えば塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等の任意の方法を使用することができる。   The method for polymerizing ACQ is not limited, but any method such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, and the like can be used.

例えば、アセトニトリル等の溶媒中にACQを溶解させることによって、ACQを重合させ、p―ACQを得る方法が挙げられる。   For example, there is a method in which ACQ is polymerized by dissolving ACQ in a solvent such as acetonitrile to obtain p-ACQ.

ACQを重合させる条件は、目的のp―ACQの重合度、分子量分布等に従って任意に選択することができる。   The conditions for polymerizing ACQ can be arbitrarily selected according to the degree of polymerization of the target p-ACQ, the molecular weight distribution, and the like.

〈電池用バインダの製造方法〉
本発明の電池用バインダは、一般式1のp―ACQに加えて、任意に、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等の他のポリマー、及びN−メチル―2―ピロリドン(NMP)等の溶媒等の添加剤を更に含んでもよい。
<Method of manufacturing battery binder>
In addition to the p-ACQ of the general formula 1, the battery binder of the present invention may optionally include other polymers such as polyvinylidene fluoride (PVdF) and solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). An additive may be further included.

本発明の電池用バインダは、これらの材料を任意の方法で混合することにより、製造することができる。   The battery binder of the present invention can be produced by mixing these materials by an arbitrary method.

電池用バインダが溶媒を含む場合、電極活物質層又は固体電解質層を形成する際に、p―ACQを層内に容易に分散させることができ、固体材料同士、及び固体材料と電極集電体との良好な密着が得られる等の点で、有利であることがある。   When the battery binder contains a solvent, when forming the electrode active material layer or the solid electrolyte layer, the p-ACQ can be easily dispersed in the layer, and the solid materials and the solid material and the electrode current collector can be dispersed. It may be advantageous in terms of obtaining good adhesion.

電池用バインダが溶媒を含まない場合であっても、電極活物質層、又は固体電解質層を形成する工程のいずれかにおいて、このような溶媒を任意に添加することができる。   Even when the battery binder does not contain a solvent, such a solvent can be optionally added in either the electrode active material layer or the step of forming the solid electrolyte layer.

《電極》
本発明の電極は、電極集電体上に電極活物質層を有する電極であって、電極活物質層は、前述の一般式1で示される構造単位を主たる繰り返し単位として有するポリマーを含む、電極である。
"electrode"
The electrode of the present invention is an electrode having an electrode active material layer on an electrode current collector, and the electrode active material layer includes an electrode having a polymer having the structural unit represented by the general formula 1 as a main repeating unit. It is.

p―ACQについての詳細は、電池用バインダの節における説明を参照されたい。   For details on p-ACQ, see the description in the Binder section.

本発明の電極は、正極の場合は正極活物質層に、負極の場合は負極活物質層に、p―ACQを含むことによって、改善された初回放電容量、初回充放電効率、及びサイクル特性を有する電池を提供することができる。   The electrode of the present invention has improved initial discharge capacity, initial charge / discharge efficiency, and cycle characteristics by including p-ACQ in the positive electrode active material layer in the case of the positive electrode and in the negative electrode active material layer in the case of the negative electrode. A battery having the same can be provided.

本発明の電極は、正極であってもよく、負極であってもよい。好ましくは、本発明の電極は正極である。正極は、一般に正極集電体上に正極活物質層が形成された構造を有する。負極は、一般に負極集電体上に負極活物質層が形成された構造を有する。   The electrode of the present invention may be a positive electrode or a negative electrode. Preferably, the electrode of the present invention is a positive electrode. The positive electrode generally has a structure in which a positive electrode active material layer is formed on a positive electrode current collector. The negative electrode generally has a structure in which a negative electrode active material layer is formed on a negative electrode current collector.

〈電極集電体〉
電極集電体は、正極の場合は正極集電体を、負極の場合は負極集電体を指し、電極活物質層からの集電を行う機能を有する。電極集電体の材料としては、例えばアルミニウム、銅、ステンレス鋼(SUS)、ニッケル、鉄、及びチタン等の金属又は合金を挙げることができる。また、電集電体の形状は、例えば、箔状、板状、メッシュ状、及び多孔質体等を挙げることができる。
<Electrode current collector>
The electrode current collector refers to a positive electrode current collector in the case of a positive electrode, and refers to a negative electrode current collector in the case of a negative electrode, and has a function of collecting current from the electrode active material layer. Examples of the material for the electrode current collector include metals or alloys such as aluminum, copper, stainless steel (SUS), nickel, iron, and titanium. Moreover, examples of the shape of the current collector include a foil shape, a plate shape, a mesh shape, and a porous body.

〈電極活物質層〉
電極活物質層は、正極の場合は正極活物質層を、負極の場合は負極活物質層を指す。正極活物質層は、正極活物質、及びp―ACQを含み、任意に、これに加えて固体電解質、及び導電助剤等の添加物を含む。負極活物質層は、負極活物質、及びp―ACQを含み、任意に、これに加えて固体電解質、及び導電助剤等の添加物を含む。
<Electrode active material layer>
An electrode active material layer refers to a positive electrode active material layer in the case of a positive electrode, and a negative electrode active material layer in the case of a negative electrode. The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material and p-ACQ, and optionally includes additives such as a solid electrolyte and a conductive aid. The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material and p-ACQ, and optionally includes additives such as a solid electrolyte and a conductive aid.

正極活物質としては、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のイオンを、放電の際に吸蔵し、任意に、充電の際には放出させることができる任意の物質とすることができる。   The positive electrode active material may be any material that can occlude ions such as lithium, sodium, and calcium during discharge and can optionally be released during charge.

例えばリチウムイオン電池用の正極である場合、正極活物質としては、限定されないが、LiMOで示されるLiCoO等の層状リチウム酸化物を挙げることができる。 For example, in the case of a positive electrode for a lithium ion battery, examples of the positive electrode active material include, but are not limited to, a layered lithium oxide such as LiCoO 2 represented by LiMO 2 .

負極活物質としては、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のイオンを、放電の際に放出させ、任意に、充電の際には吸蔵させることができる任意の物質とすることができる。   The negative electrode active material can be any material that can release ions such as lithium, sodium, and calcium during discharge and can optionally be occluded during charging.

固体電解質としては、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のイオン伝導性を有し、常温、例えば15℃〜25℃において固体である任意の材料とすることができる。   As a solid electrolyte, it can be set as arbitrary materials which have ion conductivity, such as lithium, sodium, and calcium, and are solid at normal temperature, for example, 15 to 25 degreeC.

例えば、リチウムイオン電池の場合、LiS−P等の硫化物固体電解質、並びにLi2O−B23−P25等の酸化物固体電解質が挙げられる。 For example, in the case of a lithium ion battery, sulfide solid electrolytes such as Li 2 S—P 2 S 5 and oxide solid electrolytes such as Li 2 O—B 2 O 3 —P 2 O 5 can be mentioned.

導電助剤としては、電極活物質層の導電性を向上させることができれば特に限定されないが、カーボンブラック(CB)、アセチレンブラック(AB)等の炭素材料を挙げることができる。   Although it will not specifically limit as a conductive support agent if the electroconductivity of an electrode active material layer can be improved, Carbon materials, such as carbon black (CB) and acetylene black (AB), can be mentioned.

〈電極の製造方法〉
電極を製造する方法は、電極集電体上に電極活物質層を形成することができれば特に限定されないが、例えば、電極活物質及びp―ACQ等の材料を、任意の分散媒中に分散させスラリーを形成し、得られたスラリーを、電極集電体上に任意の方法で塗工し、乾燥させる方法が挙げられる。
<Method for producing electrode>
The method for producing the electrode is not particularly limited as long as the electrode active material layer can be formed on the electrode current collector. For example, the electrode active material and materials such as p-ACQ are dispersed in an arbitrary dispersion medium. Examples include a method in which a slurry is formed, and the resulting slurry is coated on an electrode current collector by an arbitrary method and dried.

《電池》
本発明による電池は、正極集電体、正極活物質層、固体電解質層若しくはセパレータ、負極活物質層、及び負極集電体をこの順に有する電池であって、正極活物質層、負極活物質層、及び随意の固体電解質層の少なくとも一つに、前述の一般式1で示される構造単位を主たる繰り返し単位として有するポリマーを含む、電池である。
"battery"
A battery according to the present invention is a battery having a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer or separator, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector in this order, the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer In addition, at least one of the optional solid electrolyte layers includes a polymer having the structural unit represented by the general formula 1 as a main repeating unit.

本発明による電池は、限定されないが、例えばリチウムイオン電池、カルシウムイオン電池、ナトリウムイオン電池等の金属イオン電池が挙げられる。電池に使用する電解質は、固体電解質であってもよく、液体電解質であってもよい。   Although the battery by this invention is not limited, For example, metal ion batteries, such as a lithium ion battery, a calcium ion battery, a sodium ion battery, are mentioned. The electrolyte used for the battery may be a solid electrolyte or a liquid electrolyte.

前述の一般式1で示される構造単位を主たる繰り返し単位として有するポリマー、すなわちp―ACQ、並びに正極集電体、正極活物質層、負極活物質層、及び負極集電体についての詳細は、電池用バインダ、及び電極の節における説明を参照されたい。   Details of the polymer having the structural unit represented by the general formula 1 as a main repeating unit, that is, p-ACQ, and the positive electrode current collector, the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, and the negative electrode current collector See the description in the binder and electrode section.

本発明の電池は、正極活物質層、負極活物質層、及び随意の固体電解質層の少なくとも一つに、p―ACQを含むことによって、電池の初回放電容量、初回充放電効率、及びサイクル特性を改善することができる。   The battery of the present invention includes p-ACQ in at least one of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, and the optional solid electrolyte layer, so that the initial discharge capacity, initial charge / discharge efficiency, and cycle characteristics of the battery are increased. Can be improved.

〈電池の製造方法〉
本発明の電池の製造方法は、正極集電体、正極活物質層、固体電解質層若しくはセパレータ、負極活物質層、及び負極集電体をこの順に積層することができれば、任意の方法を使用することができる。
<Battery manufacturing method>
The battery manufacturing method of the present invention uses any method as long as the positive electrode current collector, the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer or separator, the negative electrode active material layer, and the negative electrode current collector can be laminated in this order. be able to.

例えば、正極集電体上に、前述のように正極活物質層を積層し、その上に固体電解質層若しくはセパレータを重ねてプレスし、固体電解質層若しくはセパレータ上に、前述のようにして負極集電体上に予め形成された負極活物質層を重ねてプレスすることによって、製造することができる。   For example, a positive electrode active material layer is laminated on a positive electrode current collector as described above, and a solid electrolyte layer or separator is stacked thereon and pressed, and the negative electrode current collector is collected on the solid electrolyte layer or separator as described above. It can be manufactured by stacking and pressing a negative electrode active material layer formed in advance on an electric body.

〈その他の構成要素〉   <Other components>

固体電解質層の代わりにセパレータを用いる場合、一般に、正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層、及び負極集電体をこの順に積層した積層体を、任意に電池ケースに入れ、液体電解質を注入する。   When a separator is used instead of the solid electrolyte layer, generally, a laminate in which a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer, a separator, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector are laminated in this order is optionally placed in a battery case. Inject liquid electrolyte.

液体電解質としては、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のイオン伝導性を有し、常温、例えば15℃〜25℃において液体であれば任意の材料とすることができる。   As the liquid electrolyte, any material can be used as long as it has ionic conductivity such as lithium, sodium, and calcium and is liquid at room temperature, for example, 15 ° C. to 25 ° C.

液体電解質としては、限定されないが、例えば、カーボネート系電解液が挙げられ、より具体的にはプロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)等の環状カーボネート系電解液、ジメチルカーボネート(DMC)の鎖状カーボネート系電解液、フルオロエチレンカーボネート等のフッ素化カーボネート系電解液、及びこれらの組合せが挙げられる。   Examples of the liquid electrolyte include, but are not limited to, carbonate-based electrolytes, and more specifically, cyclic carbonate-based electrolytes such as propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC), and chains of dimethyl carbonate (DMC). And fluorinated carbonate electrolytes such as fluoroethylene carbonate, and combinations thereof.

《実施例1》
実施例1においては、R及びRが共にn―ブチル(Bu)基である、7,8−ビス(ブトキシカルボニル)―7,8―ジシアノキノジメタンのポリマー(p―BCQ)を合成し、p―BCQを含む電池用バインダを作製した。また、この電池用バインダを用いて正極を作製し、得られた正極と負極とを組み合わせて電池を作製した。
Example 1
In Example 1, a polymer of 7,8-bis (butoxycarbonyl) -7,8-dicyanoquinodimethane (p-BCQ) in which R 1 and R 2 are both n-butyl ( n Bu) groups is used. A battery binder containing p-BCQ was synthesized. Moreover, a positive electrode was produced using this battery binder, and a battery was produced by combining the obtained positive electrode and negative electrode.

〈BCQの合成〉
α,α’―ビス(ブトキシカルボニル)―p―キシリレンジシアニド(化合物1)、及びN―クロロスクシンイミド(NCS)を、アセトニトリル(CHCN)中に溶解し、室温で撹拌しながら、トリエチルアミン(TEA)を添加した。各化合物の使用量は、表1のとおりであった。
<Synthesis of BCQ>
α, α′-bis (butoxycarbonyl) -p-xylylene dicyanide (Compound 1) and N-chlorosuccinimide (NCS) are dissolved in acetonitrile (CH 3 CN) and stirred at room temperature while triethylamine is stirred. (TEA) was added. The amount of each compound used was as shown in Table 1.

TEAを添加すると、直ちに反応溶液が黄色に変色した。TEAを添加した後、表1に示す反応時間で反応させた。   As soon as TEA was added, the reaction solution turned yellow. After adding TEA, the reaction was carried out for the reaction times shown in Table 1.

反応液を濾過し、濾物を、少量の酢酸を含むイソプロピルエーテル(IPE)で洗浄し、溶媒を減圧除去することによって、黄色粉末の7,8−ビス(ブトキシカルボニル)―7,8―ジシアノキノジメタン(BCQ)を得た。収量及び収率は、表1のとおりであった。   The reaction solution was filtered, and the residue was washed with isopropyl ether (IPE) containing a small amount of acetic acid, and the solvent was removed under reduced pressure to give 7,8-bis (butoxycarbonyl) -7,8-dicyano as a yellow powder. Quinodimethane (BCQ) was obtained. The yield and yield were as shown in Table 1.

反応式を下式2に示す。   The reaction formula is shown in the following formula 2.

Figure 2015176816
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Figure 2015176816
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得られた7,8−ビス(ブトキシカルボニル)―7,8―ジシアノキノジメタン(BCQ)の構造は、H NMR(CDCl)、及び13C NMR(CDCl)で確認した。結果を下記に示す。 The structure of the obtained 7,8-bis (butoxycarbonyl) -7,8-dicyanoquinodimethane (BCQ) was confirmed by 1 H NMR (CDCl 3 ) and 13 C NMR (CDCl 3 ). The results are shown below.

7,8−ビス(ブトキシカルボニル)―7,8―ジシアノキノジメタン:H NMR(CDCl):δ=0.98(t,J=7.5Hz,6H),1.44(m,4H),1.76(m,4H),4.32(t,J=6.5Hz,4H),7.77(dd,J=10.0Hz,2H),8.48(dd,J=10.0Hz,2H).13C NMR(CDCl):δ=13.6,19.0,30.3,66.8,107.6,115.3,130.7,132.7,147.8,161.1. 7,8-bis (butoxycarbonyl) -7,8-dicyanoquinodimethane: 1 H NMR (CDCl 3 ): δ = 0.98 (t, J = 7.5 Hz, 6H), 1.44 (m, 4H), 1.76 (m, 4H), 4.32 (t, J = 6.5 Hz, 4H), 7.77 (dd, J = 10.0 Hz, 2H), 8.48 (dd, J = 10.0 Hz, 2H). 13 C NMR (CDCl 3 ): δ = 13.6, 19.0, 30.3, 66.8, 107.6, 115.3, 130.7, 132.7, 147.8, 161.1.

〈p―BCQの合成〉
7,8−ビス(ブトキシカルボニル)―7,8―ジシアノキノジメタン(BCQ)を、室温で、アセトニトリル(CHCN)中に添加することによって、重合させた。各化合物の使用量は、表2のとおりであった。反応時間は30分であった。
<Synthesis of p-BCQ>
7,8-bis (butoxycarbonyl) -7,8-dicyanoquinodimethane (BCQ) was polymerized by adding it in acetonitrile (CH 3 CN) at room temperature. The amount of each compound used was as shown in Table 2. The reaction time was 30 minutes.

30分経過後、反応液を濾過し、濾物を、少量の酢酸を含むイソプロピルエーテル(IPE)で洗浄し、溶媒を減圧除去することによって、7,8−ビス(ブトキシカルボニル)―7,8―ジシアノキノジメタンのポリマー(p―BCQ)を得た。   After 30 minutes, the reaction solution was filtered, and the residue was washed with isopropyl ether (IPE) containing a small amount of acetic acid, and the solvent was removed under reduced pressure to remove 7,8-bis (butoxycarbonyl) -7,8. -A polymer of dicyanoquinodimethane (p-BCQ) was obtained.

表1に示すように、この重合反応を22回繰り返し行い、p―BCQを、96%の収率で、4.21g得た。   As shown in Table 1, this polymerization reaction was repeated 22 times to obtain 4.21 g of p-BCQ in a 96% yield.

反応式を下式3に示す。   The reaction formula is shown in the following formula 3.

Figure 2015176816
Figure 2015176816

Figure 2015176816
Figure 2015176816

得られたp―BCQの構造は、H NMR(CDCl)で確認した。結果を下記に示す。 The structure of the obtained p-BCQ was confirmed by 1 H NMR (CDCl 3 ). The results are shown below.

7,8−ビス(ブトキシカルボニル)―7,8―ジシアノキノジメタンのポリマー(p―BCQ):H NMR(CDCl),δ=0.90(br,6H),1.36(br,4H),1.67(br,4H),4.27(br,4H),8.48(br,4H). Polymer of 7,8-bis (butoxycarbonyl) -7,8-dicyanoquinodimethane (p-BCQ): 1 H NMR (CDCl 3 ), δ = 0.90 (br, 6H), 1.36 (br , 4H), 1.67 (br, 4H), 4.27 (br, 4H), 8.48 (br, 4H).

〈電池用バインダの作製〉
得られたp―BCQを、溶媒としてのN―メチル―2―ピロリドン(NMP)に、固形分が5%となるよう混合することにより、電池用バインダを作製した。
<Production of battery binder>
The obtained p-BCQ was mixed with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent so as to have a solid content of 5% to prepare a battery binder.

〈正極の作製〉
得られた電池用バインダ16.5gと、N―メチル―2―ピロリドン(NMP)2gとを5分間混合し、導電助剤としてのアセチレンブラック(デンカブラックHS―100、電気化学工業社製)を0.94g添加して、更に5分間混合した。
<Preparation of positive electrode>
16.5 g of the obtained battery binder and 2 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) were mixed for 5 minutes, and acetylene black (Denka Black HS-100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive assistant was used. 0.94 g was added and mixed for another 5 minutes.

次いで、正極活物質としてのLiNi0.5Mn1.5を10g添加し、適宜粘度を確認して、所望の粘度が得られるようにNMPを添加しつつ、10分間混合することによって、スラリーを得た。 Next, 10 g of LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 as a positive electrode active material is added, the viscosity is confirmed appropriately, and NMP is added so that a desired viscosity is obtained, and mixed for 10 minutes, A slurry was obtained.

得られたスラリー中の、正極活物質:電池用バインダ:導電助剤の質量比は、85:8:7であった。   The mass ratio of positive electrode active material: binder for battery: conductive aid in the obtained slurry was 85: 8: 7.

得られたスラリーを、厚さ15μmの正極集電体としてのアルミニウム箔上に、ドクターブレード法を用いて手動で塗工し、ロールプレスでプレスすることにより、正極活物質層を正極集電体と密着させた。   The obtained slurry was manually applied onto an aluminum foil as a positive electrode current collector having a thickness of 15 μm by using a doctor blade method and pressed by a roll press, whereby the positive electrode active material layer was formed into a positive electrode current collector. And stuck.

次いで、正極活物質層を乾燥させ、正極集電体上に正極活物質層を形成することによって、正極を作製した。   Next, the positive electrode active material layer was dried, and a positive electrode active material layer was formed on the positive electrode current collector to produce a positive electrode.

〈電池の作製〉
得られた正極の正極活物質層上に、セパレータ、及び黒鉛の負極を重ねて、一体にプレスした。得られた積層体をコイン型電池ケースに入れ、電池ケース内にカーボネート系電解液を注入することにより、コイン型電池を作製した。
<Production of battery>
On the positive electrode active material layer of the obtained positive electrode, a separator and a graphite negative electrode were stacked and pressed together. The obtained laminate was placed in a coin-type battery case, and a carbonate-type electrolyte was poured into the battery case to produce a coin-type battery.

《実施例2》
実施例2においては、p―BCQ及びPVdFを、p―BCQ:PVdF=1:1の質量比で含む電池用バインダを作製した。また、この電池用バインダを用いて正極を作製し、得られた正極と負極とを組み合わせて電池を作製した。
Example 2
In Example 2, a battery binder containing p-BCQ and PVdF at a mass ratio of p-BCQ: PVdF = 1: 1 was prepared. Moreover, a positive electrode was produced using this battery binder, and a battery was produced by combining the obtained positive electrode and negative electrode.

p―BCQを、実施例1と同様にして合成した。   p-BCQ was synthesized in the same manner as in Example 1.

得られたp―BCQとPVdF(KFポリマーL#7305、クレハ社製)とを、p―BCQ:PVdF=1:1の質量比で、溶媒としてのN―メチル―2―ピロリドン(NMP)中に、固形分が5%となるよう混合することにより、電池用バインダを作製した。   The obtained p-BCQ and PVdF (KF polymer L # 7305, manufactured by Kureha) in a mass ratio of p-BCQ: PVdF = 1: 1 in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent. In addition, a battery binder was prepared by mixing so that the solid content was 5%.

得られた電池用バインダを用いて、実施例1と同様の方法によって、正極及び電池を作製した。   Using the obtained battery binder, a positive electrode and a battery were produced in the same manner as in Example 1.

《実施例3》
実施例3においては、p―BCQ及びPVdFを、p―BCQ:PVdF=1:9の質量比で含む電池用バインダを作製した。また、この電池用バインダを用いて正極を作製し、得られた正極と負極とを組み合わせて電池を作製した。
Example 3
In Example 3, a battery binder containing p-BCQ and PVdF at a mass ratio of p-BCQ: PVdF = 1: 9 was produced. Moreover, a positive electrode was produced using this battery binder, and a battery was produced by combining the obtained positive electrode and negative electrode.

p―BCQを、実施例1と同様にして合成した。   p-BCQ was synthesized in the same manner as in Example 1.

得られたp―BCQとPVdF(KFポリマーL#7305、クレハ社製)とを、p―BCQ:PVdF=1:9の質量比で、溶媒としてのN―メチル―2―ピロリドン(NMP)中に、固形分が5%となるよう混合することにより、電池用バインダを作製した。   The obtained p-BCQ and PVdF (KF polymer L # 7305, manufactured by Kureha) in a mass ratio of p-BCQ: PVdF = 1: 9 in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent. In addition, a battery binder was prepared by mixing so that the solid content was 5%.

得られた電池用バインダを用いて、実施例1と同様の方法によって、正極及び電池を作製した。   Using the obtained battery binder, a positive electrode and a battery were produced in the same manner as in Example 1.

《比較例》
比較例として、PVdF(KFポリマーL#7305、クレハ社製)を溶媒としてのN―メチル―2―ピロリドン(NMP)中に、固形分が5%となるよう混合することにより、電池用バインダを作製した。
《Comparative example》
As a comparative example, PVdF (KF polymer L # 7305, manufactured by Kureha) was mixed with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent so that the solid content was 5%. Produced.

得られた電池用バインダを用いて、実施例1と同様の方法によって、正極及び電池を作製した。   Using the obtained battery binder, a positive electrode and a battery were produced in the same manner as in Example 1.

《評価》
〈充放電試験〉
以下の条件で充放電試験を行った。すなわち、電池に0.3C相当の一定の電流を印加して、4.9Vまで定電流充電(CC充電)を行い、このときの充電プロファイルを測定した。また、0.3C相当の一定の電流値で、電圧が3.5Vに達するまで、定電流放電(CC放電)を行い、このときの放電プロファイルを測定した。
<Evaluation>
<Charge / discharge test>
The charge / discharge test was conducted under the following conditions. That is, a constant current corresponding to 0.3 C was applied to the battery to perform constant current charging (CC charging) up to 4.9 V, and the charging profile at this time was measured. Further, constant current discharge (CC discharge) was performed at a constant current value equivalent to 0.3 C until the voltage reached 3.5 V, and the discharge profile at this time was measured.

充放電試験は、25℃の室温で、上記のCC充電及びCC放電を1サイクルとし、3サイクル行った。   The charge / discharge test was performed at a room temperature of 25 ° C., with the above CC charge and CC discharge as one cycle, and three cycles.

初回充放電プロファイルを図1に示す。また、図1に示す充電プロファイルの、容量0〜10mAh/gの範囲の拡大図を図2に示す。   The initial charge / discharge profile is shown in FIG. Moreover, the enlarged view of the range of the capacity | capacitance 0-10mAh / g of the charge profile shown in FIG. 1 is shown in FIG.

図1に示す放電プロファイルは、実施例1〜3の電池が、比較例の電池と比較して高容量側にあり、したがって、より大容量を放電することができたことを示す。図1及び図2に示す充電プロファイルは、実施例1〜3の電池が、比較例の電池と比較して充電電圧が高く、したがって、より高容量を充電できたことを示す。   The discharge profile shown in FIG. 1 indicates that the batteries of Examples 1 to 3 were on the high capacity side compared to the battery of the comparative example, and therefore, a larger capacity could be discharged. The charging profiles shown in FIGS. 1 and 2 indicate that the batteries of Examples 1 to 3 had a higher charging voltage than the batteries of the comparative examples, and thus were able to charge a higher capacity.

〈サイクル充放電試験〉
以下の条件でサイクル充放電試験を行った。すなわち、電池に2C相当の一定の電流を印加して、定電流充電を行い、4.9Vまで充電し、次いで4.9Vの電圧を維持するよう電流を低下させつつ、低電圧充電を行い、電流が0.15C相当まで低下したとき、充電を停止した(CCCV充電)。次に、2C相当の一定の電流値で、電圧が3.5Vに達するまで、定電流放電(CC放電)を行った。
<Cycle charge / discharge test>
A cycle charge / discharge test was performed under the following conditions. That is, a constant current equivalent to 2C is applied to the battery, constant current charging is performed, charging is performed to 4.9V, and then the current is decreased so as to maintain the voltage of 4.9V, and low voltage charging is performed. When the current dropped to 0.15C equivalent, charging was stopped (CCCV charging). Next, constant current discharge (CC discharge) was performed at a constant current value corresponding to 2C until the voltage reached 3.5V.

サイクル充放電試験は、60℃で、上記のCCCV充電及びCC放電を1サイクルとして、100サイクル行った。   The cycle charge / discharge test was performed at 60 ° C. and 100 cycles with the above CCCV charge and CC discharge as one cycle.

サイクル充放電試験の結果を図3に示す。図3は、実施例1〜3の電池が、比較例の電池と比較して放充電を繰り返しても容量の低下が小さく、したがって、よりサイクル特性に優れることが分かる。   The results of the cycle charge / discharge test are shown in FIG. FIG. 3 shows that the batteries of Examples 1 to 3 have a small decrease in capacity even after repeated discharging and charging as compared with the batteries of the comparative examples, and thus are more excellent in cycle characteristics.

実施例1〜3、及び比較例の試験結果を表3にまとめる。   The test results of Examples 1 to 3 and Comparative Example are summarized in Table 3.

Figure 2015176816
Figure 2015176816

表3中、初回充放電効率(%)は、初回充電容量(mAh/g)に対する初回放電容量(mAh/g)の割合を示す。   In Table 3, the initial charge / discharge efficiency (%) indicates the ratio of the initial discharge capacity (mAh / g) to the initial charge capacity (mAh / g).

表3の結果は、実施例1〜3の電池用バインダが、比較例の電池用バインダと比較して、改善された初回放電容量、初回充放電効率、及びサイクル特性に優れた電池を提供することができたことを示す。   The results in Table 3 show that the battery binders of Examples 1 to 3 have improved initial discharge capacity, initial charge / discharge efficiency, and cycle characteristics compared to the battery binder of the comparative example. Indicates that it was possible.

Claims (6)

下記の一般式で示される構造単位を主たる繰り返し単位として有するポリマーを含む、電池用バインダ:
Figure 2015176816
(式中、R及びRは、互いに同一又は異なって、炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20の芳香環を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20のエーテル結合と芳香環とを有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、及び炭素数2〜8のエーテル結合を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基からなる群から選択された基である)。
A battery binder comprising a polymer having a structural unit represented by the following general formula as a main repeating unit:
Figure 2015176816
Wherein R 1 and R 2 are the same or different from each other, and are an alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkyl group or halogenated alkyl group having an aromatic ring having 7 to 20 carbon atoms, carbon A group selected from the group consisting of an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond of 7 to 20 and an aromatic ring, and an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond of 2 to 8 carbon atoms) .
及びRがn―ブチル基である、請求項1に記載の電池用バインダ。 The battery binder according to claim 1, wherein R 1 and R 2 are n-butyl groups. 電極集電体上に電極活物質層を有する電極であって、前記電極活物質層は、下記の一般式で示される構造単位を主たる繰り返し単位として有するポリマーを含む、電極:
Figure 2015176816
(式中、R及びRは、互いに同一又は異なって、炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20の芳香環を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20のエーテル結合と芳香環とを有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、及び炭素数2〜8のエーテル結合を有するアルキル基からなる群から選択された基である)。
An electrode having an electrode active material layer on an electrode current collector, wherein the electrode active material layer includes a polymer having a structural unit represented by the following general formula as a main repeating unit:
Figure 2015176816
Wherein R 1 and R 2 are the same or different from each other, and are an alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkyl group or halogenated alkyl group having an aromatic ring having 7 to 20 carbon atoms, carbon It is a group selected from the group consisting of an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond of 7 to 20 and an aromatic ring, and an alkyl group having an ether bond of 2 to 8 carbon atoms).
及びRがn―ブチル基である、請求項3に記載の電極。 The electrode according to claim 3, wherein R 1 and R 2 are n-butyl groups. 正極集電体、正極活物質層、固体電解質層若しくはセパレータ、負極活物質層、及び負極集電体をこの順に有する電池であって、
前記正極活物質層、前記負極活物質層、及び前記固体電解質層の少なくとも一つに、下記の一般式で示される構造単位を主たる繰り返し単位として有するポリマーを含む、電池:
Figure 2015176816
(式中、R及びRは、互いに同一又は異なって、炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20の芳香環を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数7〜20のエーテル結合と芳香環とを有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基、及び炭素数2〜8のエーテル結合を有するアルキル基又はハロゲン化アルキル基からなる群から選択された基である)。
A battery having a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer or separator, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector in this order,
A battery including at least one of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, and the solid electrolyte layer containing a polymer having a structural unit represented by the following general formula as a main repeating unit:
Figure 2015176816
Wherein R 1 and R 2 are the same or different from each other, and are an alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkyl group or halogenated alkyl group having an aromatic ring having 7 to 20 carbon atoms, carbon A group selected from the group consisting of an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond of 7 to 20 and an aromatic ring, and an alkyl group or halogenated alkyl group having an ether bond of 2 to 8 carbon atoms) .
及びRがn―ブチル基である、請求項5に記載の電池。 The battery according to claim 5, wherein R 1 and R 2 are n-butyl groups.
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