JP2016143553A - Slurry for power storage device electrode, power storage device electrode, and power storage device - Google Patents

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真希 前川
Maki Maekawa
真希 前川
鵜川 晋作
Shinsaku Ugawa
晋作 鵜川
高明 宇野
Takaaki Uno
高明 宇野
達朗 本多
Tatsuro Honda
達朗 本多
巧治 大塚
Yoshiharu Otsuka
巧治 大塚
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a slurry for a power storage device electrode capable of manufacturing a power storage device electrode with excellent adhesion and charge-discharge characteristics.SOLUTION: A slurry for a power storage device electrode according to the present invention contains (A) a silicon material and (B) a carbon material as an active material. The slurry further contains (C) a graphene derivative and (D) a liquid medium.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、蓄電デバイス電極用スラリー、蓄電デバイス電極及び蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to a slurry for an electricity storage device electrode, an electricity storage device electrode, and an electricity storage device.

近年、電子機器の駆動用電源として、高電圧かつ高エネルギー密度を有する蓄電デバイスが要求されている。このような蓄電デバイスとしては、リチウムイオン電池やリチウムイオンキャパシタなどが期待されている。   In recent years, a power storage device having a high voltage and a high energy density has been required as a power source for driving electronic devices. As such an electricity storage device, a lithium ion battery, a lithium ion capacitor, and the like are expected.

このような蓄電デバイスに使用される電極は、通常、活物質と、バインダーとして機能する重合体と、を含有する組成物(電極用スラリー)を集電体表面へ塗布・乾燥することにより製造される。バインダーとして使用される重合体に要求される特性としては、活物質同士の結合能力及び活物質と集電体との密着能力、電極を巻き取る工程における耐擦性、その後の裁断などによっても、塗布・乾燥された組成物塗膜(以下、「活物質層」ともいう。)から活物質の微粉などが脱落しない粉落ち耐性などを挙げることができる。重合体がこれらの種々の要求特性を満足することにより、得られる電極の折り畳み方法、捲回半径の設定などの蓄電デバイスの構造設計の自由度が高くなり、デバイスの小型化を達成することができる。   An electrode used for such an electricity storage device is usually produced by applying and drying a composition (electrode slurry) containing an active material and a polymer functioning as a binder on the surface of the current collector. The The properties required for the polymer used as the binder include the ability to bond between active materials and the adhesion between the active material and the current collector, the abrasion resistance in the process of winding the electrode, and subsequent cutting, etc. An example is powder resistance that prevents fine powders of the active material from falling off from the applied and dried composition coating (hereinafter also referred to as “active material layer”). When the polymer satisfies these various required characteristics, the degree of freedom in structural design of the electricity storage device such as the method of folding the obtained electrode and setting the winding radius is increased, and the device can be miniaturized. it can.

なお、上記の活物質同士の結合能力及び活物質と集電体との密着能力、並びに粉落ち耐性については、性能の良否がほぼ比例関係にあることが経験上明らかになっている。従って本明細書では、以下、これらを包括して「密着性」という用語を用いて表す場合がある。   In addition, it has been empirically clarified that the quality of the active materials is substantially proportional to the ability to bond the active materials to each other, the ability to adhere the active material to the current collector, and the powder-off resistance. Therefore, in the present specification, hereinafter, the term “adhesiveness” may be used in a comprehensive manner.

ところで最近になって、蓄電デバイスの高出力化及び高エネルギー密度化の要求を達成する観点から、リチウム吸蔵量の大きい材料を利用する検討が進められている。例えば、より結晶性の高い黒鉛(グラファイト)を活物質として利用することでリチウム吸蔵量を向上させ、炭素材料の理論吸蔵量(約370mAh/g)に近い容量を実現するアプローチが進められている。一方、特許文献1には、リチウムの理論吸蔵量が最大で約4,200mAh/gであるケイ素材料を活物質として活用するアプローチが開示されている。いずれにしても、このようなリチウム吸蔵量が大きい活物質を活用することで、蓄電デバイスの容量が大幅に向上すると考えられている。   Recently, studies have been made to use a material having a large lithium occlusion amount from the viewpoint of achieving the demand for higher output and higher energy density of an electricity storage device. For example, an approach to improve the lithium occlusion amount by using graphite having higher crystallinity as an active material and to realize a capacity close to the theoretical occlusion amount (about 370 mAh / g) of the carbon material is being advanced. . On the other hand, Patent Document 1 discloses an approach in which a silicon material having a maximum lithium occlusion amount of about 4,200 mAh / g is used as an active material. In any case, it is considered that the capacity of the electricity storage device is greatly improved by utilizing such an active material having a large lithium storage amount.

しかしながら、このようなリチウム吸蔵量の大きい材料を利用した活物質は、リチウムの吸蔵・放出により大きな体積変化を伴う。このため、従来使用されている電極用バインダーを、このようなリチウム吸蔵量の大きい材料に適用すると、密着性を維持することができずに活物質が剥離するなどし、充放電に伴って顕著な容量低下が発生する。   However, an active material using such a material having a large amount of lithium storage is accompanied by a large volume change due to the storage and release of lithium. For this reason, when the conventionally used binder for electrodes is applied to such a material having a large lithium storage amount, the adhesive cannot be maintained, and the active material is peeled off. Capacity drop occurs.

また、正極活物質中に導電助剤及びバインダーが含まれていると、正極活物質層重量あたりの放電容量の低減の原因となることに着目して、正極活物質層を作製する際に、導電助剤及びバインダーとしての機能を有する多層グラフェンを用いることで、導電助剤及びバインダーの量を低減する検討がなされている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, when a positive electrode active material layer is included, a conductive additive and a binder are included, which causes a reduction in discharge capacity per weight of the positive electrode active material layer. Studies have been made to reduce the amounts of the conductive assistant and the binder by using multilayer graphene having a function as the conductive assistant and the binder (see, for example, Patent Document 2).

さらに、正極活物質と電解液との接触面積を大きくすることで、高出力な蓄電デバイスを得るために、酸化グラフェン及びリチウムと酸素を有する化合物を用いて、リチウムと酸素を有する化合物の粒子の隙間に酸化グラフェンを有する正極活物質層を作製する検討がなされている(例えば、特許文献3参照)。   Furthermore, in order to obtain a high-output power storage device by increasing the contact area between the positive electrode active material and the electrolytic solution, a graphene oxide and a compound containing lithium and oxygen are used. Studies have been made to produce a positive electrode active material layer having graphene oxide in the gap (see, for example, Patent Document 3).

特開2004−185810号公報JP 2004-185810 A 特開2013−93319号公報JP 2013-93319 A 特開2013−65551号公報JP 2013-65551 A

しかしながら、上記特許文献1に記載されているような電極用バインダーは、リチウム吸蔵量の大きい材料を利用した活物質を実用化するにあたり密着性が十分でなく、充放電を繰り返すことにより電極が劣化するため、実用化に必要な耐久性が十分に得られないという課題があった。   However, the electrode binder as described in Patent Document 1 has insufficient adhesion to put an active material using a material having a large amount of lithium occlusion into practical use, and the electrode deteriorates due to repeated charge and discharge. Therefore, there is a problem that the durability required for practical use cannot be obtained sufficiently.

一方、特許文献2や特許文献3に記載されている正極活物質層では、密着性が不十分となりやすく、充放電を繰り返すことにより電極が劣化するため、実用化に必要な耐久性が十分に得られないという課題があった。   On the other hand, in the positive electrode active material layer described in Patent Document 2 and Patent Document 3, the adhesion is likely to be insufficient, and the electrode deteriorates due to repeated charge and discharge, so that the durability required for practical use is sufficiently high. There was a problem that it could not be obtained.

本発明に係る幾つかの態様は、密着性及び充放電特性が良好な蓄電デバイス電極を製造できる蓄電デバイス電極用スラリーを提供するものである。   Some embodiments according to the present invention provide a slurry for an electricity storage device electrode capable of producing an electricity storage device electrode having good adhesion and charge / discharge characteristics.

さらに、本発明に係る幾つかの態様は、密着性及び充放電特性が良好な蓄電デバイス電極、並びにこれを備える蓄電デバイスを提供するものである。   Furthermore, some embodiments according to the present invention provide an electricity storage device electrode having good adhesion and charge / discharge characteristics, and an electricity storage device including the same.

本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.

[適用例1]
本発明に係る蓄電デバイス電極用スラリーの一態様は、
活物質として(A)ケイ素材料及び(B)炭素材料を含有し、
さらに(C)グラフェン誘導体及び(D)液状媒体を含有することを特徴とする。
[Application Example 1]
One aspect of the slurry for the electricity storage device electrode according to the present invention is:
Containing (A) silicon material and (B) carbon material as active materials,
Furthermore, (C) a graphene derivative and (D) a liquid medium are contained.

[適用例2]
適用例1の蓄電デバイス電極用スラリーにおいて、
前記(A)ケイ素材料及び前記(B)炭素材料の合計100質量部に対して、前記(C)グラフェン誘導体を0.001〜20質量部含有することができる。
[Application Example 2]
In the slurry for the electricity storage device electrode of Application Example 1,
0.001-20 mass parts of said (C) graphene derivatives can be contained with respect to a total of 100 mass parts of said (A) silicon material and said (B) carbon material.

[適用例3]
適用例1または適用例2の蓄電デバイス電極用スラリーにおいて、
前記(A)ケイ素材料及び前記(B)炭素材料の合計量を100質量%としたときに、前記(A)ケイ素材料を1〜50質量%含有することができる。
[Application Example 3]
In the slurry for the electricity storage device electrode of Application Example 1 or Application Example 2,
When the total amount of the (A) silicon material and the (B) carbon material is 100% by mass, the silicon material (A) can be contained in an amount of 1 to 50% by mass.

[適用例4]
適用例1ないし適用例3のいずれか一例の蓄電デバイス電極用スラリーにおいて、
前記(C)グラフェン誘導体が酸化グラフェンであることができる。
[Application Example 4]
In the slurry for the electricity storage device electrode of any one of Application Examples 1 to 3,
The (C) graphene derivative may be graphene oxide.

[適用例5]
適用例1ないし適用例4のいずれか一例の蓄電デバイス電極用スラリーにおいて、
(E)重合体をさらに含有することができる。
[Application Example 5]
In the slurry for the electricity storage device electrode of any one of Application Examples 1 to 4,
(E) A polymer can be further contained.

[適用例6]
適用例1ないし適用例5のいずれか一例の蓄電デバイス電極用スラリーにおいて、
前記(E)重合体が、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位と、芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位と、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位と、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位と、を含むジエン系重合体であることができる。
[Application Example 6]
In the slurry for the electricity storage device electrode of any one of Application Examples 1 to 5,
The polymer (E) is a repeating unit derived from a conjugated diene compound, a repeating unit derived from an aromatic vinyl compound, a repeating unit derived from an unsaturated carboxylic acid ester, and a repeating unit derived from an unsaturated carboxylic acid. And a diene polymer.

[適用例7]
適用例5の蓄電デバイス電極用スラリーにおいて、
前記(E)重合体が、含フッ素エチレン系単量体に由来する繰り返し単位と、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位と、を含む含フッ素系重合体であることができる。
[Application Example 7]
In the slurry for the electricity storage device electrode of Application Example 5,
The (E) polymer may be a fluorine-containing polymer containing a repeating unit derived from a fluorine-containing ethylene monomer and a repeating unit derived from an unsaturated carboxylic acid ester.

[適用例8]
本発明に係る蓄電デバイス電極の一態様は、
集電体と、前記集電体の表面上に適用例1ないし適用例7のいずれか一例の蓄電デバイス電極用スラリーが塗布及び乾燥されて形成された層と、を備えることを特徴とする。
[Application Example 8]
One aspect of the electricity storage device electrode according to the present invention is:
It is characterized by comprising: a current collector; and a layer formed by applying and drying the slurry for an electricity storage device electrode of any one of application examples 1 to 7 on the surface of the current collector.

[適用例9]
本発明に係る蓄電デバイスの一態様は、
適用例8の蓄電デバイス電極を備えることを特徴とする。
[Application Example 9]
One aspect of the electricity storage device according to the present invention is:
The power storage device electrode according to Application Example 8 is provided.

本発明に係る蓄電デバイス電極用スラリーによれば、密着性及び充放電特性に優れる蓄電デバイス電極を製造することができる。   According to the slurry for an electricity storage device electrode according to the present invention, an electricity storage device electrode excellent in adhesion and charge / discharge characteristics can be produced.

さらに、本発明に係る蓄電デバイス電極によれば、集電体とケイ素材料及び炭素材料を含有する活物質層との密着能力に優れ、該活物質層の粉落ち性にも優れ、かつ、電気的特性も良好となる。また、かかる蓄電デバイス電極を備えた蓄電デバイスによれば、電気的特性の一つである充放電サイクル特性がとりわけ良好となる。   Furthermore, according to the electricity storage device electrode according to the present invention, the current collector and the active material layer containing the silicon material and the carbon material are excellent in adhesion capability, the active material layer is excellent in powder-off property, and the electricity The characteristics are also good. Moreover, according to the electrical storage device provided with such an electrical storage device electrode, the charge / discharge cycle characteristics, which is one of the electrical characteristics, are particularly good.

本実施形態に係る蓄電デバイス電極を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the electrical storage device electrode which concerns on this embodiment.

以下、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、下記に記載された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含むものとして理解されるべきである。なお、本明細書における「(メタ)アクリル酸〜」とは、「アクリル酸〜」及び「メタクリル酸〜」の双方を包括する概念である。「〜(メタ)アクリレート」とは、「〜アクリレート」及び「〜メタクリレート」の双方を包括する概念である。   Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail. It should be understood that the present invention is not limited only to the embodiments described below, and includes various modifications that are implemented within a scope that does not change the gist of the present invention. In this specification, “(meth) acrylic acid” is a concept encompassing both “acrylic acid” and “methacrylic acid”. “˜ (meth) acrylate” is a concept encompassing both “˜acrylate” and “˜methacrylate”.

1.蓄電デバイス電極用スラリー
本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、活物質として(A)ケイ素材料及び(B)炭素材料を含有し、さらに(C)グラフェン誘導体及び(D)液状媒体を含有することを特徴とする。蓄電デバイス電極用スラリーとは、これを集電体の表面に塗布した後、乾燥させて、集電体表面上に活物質層を形成するために用いられる分散液のことである。以下、本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーに含まれる各成分について詳細に説明する。
1. Storage Device Electrode Slurry The storage device electrode slurry according to the present embodiment contains (A) a silicon material and (B) a carbon material as active materials, and further contains (C) a graphene derivative and (D) a liquid medium. It is characterized by that. The slurry for the electricity storage device electrode is a dispersion used for forming an active material layer on the surface of the current collector by applying it to the surface of the current collector and then drying it. Hereafter, each component contained in the slurry for electrical storage device electrodes which concerns on this embodiment is demonstrated in detail.

1.1.活物質
本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、活物質として(A)ケイ素材料及び(B)炭素材料を含有する。本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、正極及び負極のいずれの蓄電デバイス電極の活物質層を作製する用途にも使用することができるが、リチウム吸蔵量の大きい(A)ケイ素材料及び(B)炭素材料を活物質として含有することから、負極を作製する用途に特に好適である。
1.1. Active Material The electricity storage device electrode slurry according to the present embodiment contains (A) a silicon material and (B) a carbon material as active materials. The slurry for an electricity storage device electrode according to the present embodiment can be used for the purpose of producing an active material layer of either the positive electrode or the negative electrode, but the (A) silicon material having a large lithium occlusion amount and ( B) Since it contains a carbon material as an active material, it is particularly suitable for use in producing a negative electrode.

(A)ケイ素材料としては、例えばケイ素単体、ケイ素酸化物、ケイ素合金等が挙げられるほか、例えばSiC、SiO(0<x≦3、0<y≦5)、Si、SiO、SiO(0<x≦2)で表記されるSi酸化物複合体(例えば特開2004−185810号公報や特開2005−259697号公報に記載されている材料など)、特開2004−185810号公報に記載されたケイ素材料を使用することができる。上記ケイ素酸化物としては、組成式SiO(0<x<2、好ましくは0.1≦x≦1)で表されるケイ素酸化物が好ましい。上記ケイ素合金としては、ケイ素と、チタン、ジルコニウム、ニッケル、銅、鉄及びモリブデンよりなる群から選ばれる少なくとも1種の遷移金属との合金が好ましい。これらの遷移金属のケイ素合金は、高い電子伝導度を有し、かつ高い強度を有することから好ましく用いられる。また、活物質がこれらの遷移金属を含むことにより、活物質の表面に存在する遷移金属が酸化されて表面に水酸基を有する酸化物が形成されることから、後述する(E)重合体との結着力がより良好になる点でも好ましい。ケイ素合金としては、ケイ素−ニッケル合金またはケイ素−チタン合金を使用することがより好ましく、ケイ素−チタン合金を使用することが特に好ましい。ケイ素合金におけるケイ素の含有割合は、該合金中の金属元素の全部に対して10モル%以上とすることが好ましく、20〜70モル%とすることがより好ましい。なお、ケイ素材料は、単結晶、多結晶及び非晶質のいずれであってもよい。 (A) Examples of the silicon material include, for example, silicon alone, silicon oxide, silicon alloy, and the like. For example, SiC, SiO x C y (0 <x ≦ 3, 0 <y ≦ 5), Si 3 N 4 , Si oxide complex represented by Si 2 N 2 O, SiO x (0 <x ≦ 2) (for example, materials described in JP-A Nos. 2004-185810 and 2005-259697), A silicon material described in JP-A No. 2004-185810 can be used. The silicon oxide is preferably a silicon oxide represented by the composition formula SiO x (0 <x <2, preferably 0.1 ≦ x ≦ 1). The silicon alloy is preferably an alloy of silicon and at least one transition metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, nickel, copper, iron and molybdenum. These transition metal silicon alloys are preferably used because they have high electronic conductivity and high strength. In addition, when the active material contains these transition metals, the transition metal present on the surface of the active material is oxidized to form an oxide having a hydroxyl group on the surface. It is also preferable in that the binding force becomes better. As the silicon alloy, it is more preferable to use a silicon-nickel alloy or a silicon-titanium alloy, and it is particularly preferable to use a silicon-titanium alloy. The silicon content in the silicon alloy is preferably 10 mol% or more, and more preferably 20 to 70 mol%, based on all the metal elements in the alloy. Note that the silicon material may be single crystal, polycrystalline, or amorphous.

(B)炭素材料としては、例えばアモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。   Examples of the carbon material (B) include amorphous carbon, graphite, natural graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), and pitch-based carbon fibers.

(A)ケイ素材料は、単位重量当たりのリチウムの吸蔵量がその他の活物質と比較して大きいことから、活物質として(A)ケイ素材料を含有することにより、得られる蓄電デバイスの蓄電容量を高めることができ、その結果、蓄電デバイスの出力及びエネルギー密度を高くすることができる。一方、(B)炭素材料は、充放電に伴う体積変化が小さいから、活物質として(A)ケイ素材料と(B)炭素材料との混合物を使用することにより、(A)ケイ素材料の体積変化の影響を緩和することができ、集電体と活物質層との密着能力をより向上させることができる。かかる混合物としては、(A)ケイ素材料の表面に(B)炭素材料の被膜が形成された炭素被膜ケイ素材料を用いることもできる。炭素被膜ケイ素材料を用いることで、(A)ケイ素材料の充放電に伴う体積変化の影響を表面に存在する(B)炭素材料によってより効果的に緩和することができるようになるため、集電体と活物質層との密着能力をより向上させることが容易となる。   (A) Since the silicon material has a larger amount of occlusion of lithium per unit weight than other active materials, the storage capacity of the resulting electricity storage device can be increased by containing (A) the silicon material as the active material. As a result, the output and energy density of the electricity storage device can be increased. On the other hand, since (B) the carbon material has a small volume change due to charge / discharge, by using a mixture of (A) silicon material and (B) carbon material as the active material, (A) volume change of the silicon material Can be mitigated, and the adhesion ability between the current collector and the active material layer can be further improved. As such a mixture, a carbon-coated silicon material in which a film of (B) a carbon material is formed on the surface of (A) a silicon material can also be used. By using a carbon-coated silicon material, (A) the influence of volume change associated with charging / discharging of the silicon material can be more effectively mitigated by the (B) carbon material existing on the surface. It becomes easy to further improve the adhesion between the body and the active material layer.

シリコン(Si)を活物質として使用する場合、シリコンは5原子あたり最大22個のリチウムを吸蔵することができる(5Si+22Li→Li22Si)。その結果、シリコン理論容量は4200mAh/gにも達する。しかしながら、シリコンはリチウムを吸蔵する際に大きな体積変化を生じる。具体的には、炭素材料はリチウムを吸蔵することにより最大1.2倍程度に体積膨張するのに対して、ケイ素材料はリチウムを吸蔵することにより最大4.4倍程度に体積膨張する。このためケイ素材料は膨張と収縮の繰り返しによって微粉化、集電体からの剥離や、活物質同士の乖離を引き起こし、活物質層内部の導電ネットワークが寸断される。したがって短時間でサイクル特性が極端に劣化してしまう。しかしながら、本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーを用いて作製された活物質層を有する蓄電デバイス電極は、上述のような問題が発生することなく、良好な電気
的特性を示すことができる。
When silicon (Si) is used as an active material, silicon can occlude up to 22 lithium atoms per 5 atoms (5Si + 22Li → Li 22 Si 5 ). As a result, the theoretical silicon capacity reaches 4200 mAh / g. However, silicon causes a large volume change when occludes lithium. Specifically, the carbon material expands in volume up to about 1.2 times by occluding lithium, whereas the silicon material expands in volume up to about 4.4 times by occluding lithium. For this reason, the silicon material is pulverized by repeated expansion and contraction, peeling from the current collector, and separation of the active materials, and the conductive network inside the active material layer is broken. Therefore, the cycle characteristics are extremely deteriorated in a short time. However, the electricity storage device electrode having an active material layer produced using the electricity storage device electrode slurry according to the present embodiment can exhibit good electrical characteristics without causing the above-described problems.

活物質として含まれる(A)ケイ素材料及び(B)炭素材料の合計量を100質量%としたときに、(A)ケイ素材料の含有割合は、1質量%以上50質量%以下であることが好ましく、5質量%以上45質量%以下であることがより好ましく、10質量%以上40質量%以下であることが特に好ましい。(A)ケイ素材料の含有割合が前記範囲内であると、リチウムの吸蔵に伴う(A)ケイ素材料の体積膨張に対する(B)炭素材料の体積膨張が小さいため、これらの活物質を含有する活物質層の充放電に伴う体積変化を低減させることができ、集電体と活物質層との密着性をより向上させることができる。   When the total amount of (A) silicon material and (B) carbon material contained as the active material is 100% by mass, the content ratio of (A) silicon material may be 1% by mass or more and 50% by mass or less. It is preferably 5% by mass or more and 45% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 40% by mass or less. (A) When the content ratio of the silicon material is within the above range, the volume expansion of (B) the carbon material relative to the volume expansion of (A) the silicon material accompanying the occlusion of lithium is small. Volume change accompanying charging / discharging of the material layer can be reduced, and adhesion between the current collector and the active material layer can be further improved.

本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、上記以外の活物質、例えばリチウム原子を含む酸化物、鉛化合物、錫化合物、砒素化合物、アンチモン化合物、アルミニウム化合物等を含有してもよい。リチウム原子を含む酸化物としては、例えばコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、三元系ニッケルコバルトマンガン酸リチウム、LiFePO、LiCoPO、LiMnPO、Li0.90Ti0.05Nb0.05Fe0.30Co0.30Mn0.30PO等が挙げられる。 The slurry for an electricity storage device electrode according to the present embodiment may contain an active material other than the above, for example, an oxide containing a lithium atom, a lead compound, a tin compound, an arsenic compound, an antimony compound, an aluminum compound, and the like. Examples of the oxide containing a lithium atom include lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate, ternary nickel cobalt lithium manganate, LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 , Li 0.90 Ti 0.05 Nb 0. 0.05 Fe 0.30 Co 0.30 Mn 0.30 PO 4 or the like.

また、本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、以下に例示する活物質を含有してもよい。このような活物質としては、例えばポリアセン等の導電性高分子;A(但し、Aはアルカリ金属または遷移金属、Bはコバルト、ニッケル、アルミニウム、スズ、マンガン等の遷移金属から選択される少なくとも1種、Oは酸素原子を表し、X、Y及びZはそれぞれ1.10>X>0.05、4.00>Y>0.85、5.00>Z>1.5の範囲の数である。)で表される複合金属酸化物や、その他の金属酸化物等が例示される。 Moreover, the slurry for an electricity storage device electrode according to this embodiment may contain an active material exemplified below. Examples of such an active material include a conductive polymer such as polyacene; A X B Y O Z (where A is an alkali metal or transition metal, B is a transition metal such as cobalt, nickel, aluminum, tin, or manganese) At least one selected, O represents an oxygen atom, and X, Y, and Z are 1.10>X> 0.05, 4.00>Y> 0.85, 5.00>Z> 1.5, respectively. The composite metal oxide represented by (2) and other metal oxides are exemplified.

活物質の形状としては、特に制限されないが、粒状であることが好ましい。活物質の平均粒子径としては、0.1〜100μmであることが好ましく、1〜20μmであることがより好ましい。   The shape of the active material is not particularly limited, but is preferably granular. The average particle diameter of the active material is preferably 0.1 to 100 μm, and more preferably 1 to 20 μm.

ここで、活物質の平均粒子径とは、レーザー回折法を測定原理とする粒度分布測定装置を用いて粒度分布を測定し、その粒度分布から算出される体積平均粒子径である。このようなレーザー回折式粒度分布測定装置としては、例えばHORIBA LA−300シリーズ、HORIBA LA−920シリーズ(以上、株式会社堀場製作所製)等が挙げられる。この粒度分布測定装置は、活物質の一次粒子だけを評価対象とするものではなく、一次粒子が凝集して形成された二次粒子をも評価対象とする。したがって、この粒度分布測定装置によって得られた平均粒子径は、蓄電デバイス電極用スラリー中に含まれる活物質の分散状態の指標とすることができる。なお、活物質の平均粒子径は、スラリーを遠心分離して活物質を沈降させた後、その上澄み液を除去し、沈降した活物質を上記の方法により測定することによっても測定することができる。   Here, the average particle diameter of the active material is a volume average particle diameter calculated from a particle size distribution measured by using a particle size distribution measuring apparatus based on a laser diffraction method. Examples of such a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus include HORIBA LA-300 series, HORIBA LA-920 series (manufactured by Horiba, Ltd.) and the like. This particle size distribution measuring apparatus does not only evaluate primary particles of the active material, but also evaluates secondary particles formed by aggregation of the primary particles. Therefore, the average particle diameter obtained by this particle size distribution measuring apparatus can be used as an index of the dispersion state of the active material contained in the slurry for the electricity storage device electrode. The average particle diameter of the active material can also be measured by centrifuging the slurry to settle the active material, removing the supernatant, and measuring the precipitated active material by the above method. .

本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーが後述する(E)重合体を含有する場合、活物質の含有割合は、活物質100質量部に対して(E)重合体の割合が、0.1〜25質量部となるような割合で使用することが好ましく、0.5〜15質量部となるような割合で使用することがより好ましい。このような含有割合とすることにより、密着性により優れ、しかも電極抵抗が小さく充放電特性により優れた蓄電デバイス電極を製造することができる。   When the slurry for an electricity storage device electrode according to this embodiment contains the (E) polymer described later, the content ratio of the active material is 0.1 (E) polymer with respect to 100 parts by mass of the active material. It is preferable to use it at a ratio of ˜25 parts by mass, and it is more preferable to use it at a ratio of 0.5 to 15 parts by mass. By setting it as such a content rate, the electrical storage device electrode which was excellent by adhesiveness and also excellent in charging / discharging characteristics with small electrode resistance can be manufactured.

1.2.(C)グラフェン誘導体
本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、(C)グラフェン誘導体を含有する。本明細書における「グラフェン誘導体」とは、グラフェンを化学修飾して得られる化合
物のことをいい、例えばフッ素、窒素、有機基などを付加させたものが挙げられる。
1.2. (C) Graphene Derivative The slurry for an electricity storage device electrode according to the present embodiment contains (C) a graphene derivative. The “graphene derivative” in the present specification refers to a compound obtained by chemically modifying graphene, and examples thereof include those obtained by adding fluorine, nitrogen, organic groups, and the like.

(C)グラフェン誘導体としては、例えば、酸化グラフェン、グラファン等が挙げられる。これらの中でも、集電体と活物質層との密着能力、該活物質層の粉落ち性、電気的特性の観点から、酸化グラフェンが特に好ましい。(C)グラフェン誘導体を添加することにより、蓄電デバイスの充放電特性が良好となる理由は明らかではないが、以下のように考えられる。第1に、(C)グラフェン誘導体を添加することにより、得られる活物質層の硬度は高くなるが、同時に靱性が付与される。このような補強効果が充放電サイクル特性に寄与しているものと考えられる。第2に、(C)グラフェン誘導体のシートは非常に広い比表面積を有しているため、電子伝導が存在すると電解液と接する二重層容量が大きくなる。これにより、放電容量が大きく特性の良好な蓄電デバイスが得られると考えられる。   Examples of (C) graphene derivatives include graphene oxide and graphane. Among these, graphene oxide is particularly preferable from the viewpoints of the adhesion ability between the current collector and the active material layer, the powder-off property of the active material layer, and the electrical characteristics. (C) The reason why the charge / discharge characteristics of the electricity storage device are improved by adding the graphene derivative is not clear, but is considered as follows. First, by adding the (C) graphene derivative, the hardness of the obtained active material layer is increased, but at the same time, toughness is imparted. Such a reinforcing effect is considered to contribute to the charge / discharge cycle characteristics. Secondly, since the sheet of (C) graphene derivative has a very wide specific surface area, the presence of electron conduction increases the double layer capacity in contact with the electrolyte. Thereby, it is considered that an electricity storage device having a large discharge capacity and good characteristics can be obtained.

酸化グラフェンは、炭素がsp結合した(すなわちベンゼンが二次元に結合した)部分(sp結合部)と、酸素官能基(sp結合部)と、を有している。この酸素官能基は、エポキシ基(COC)、ヒドロキシ基(COH)、カルボニル基(CO)、及びカルボキシ基(COOH)から構成されている。このように酸化グラフェンは、絶縁性かつ親水性であるsp結合部を表面に有しているため、水に分散させることができ、均一な蓄電デバイス電極用スラリーを得ることができる。 Graphene oxide has a carbon-sp 2 bonded portion (that is, benzene is bonded two-dimensionally) (sp 2 bonded portion) and an oxygen functional group (sp 3 bonded portion). This oxygen functional group is composed of an epoxy group (COC), a hydroxy group (COH), a carbonyl group (CO), and a carboxy group (COOH). Thus, since graphene oxide has an insulating and hydrophilic sp 3 bond portion on the surface, it can be dispersed in water and a uniform slurry for an electricity storage device electrode can be obtained.

また、酸化グラフェンは、シート状であることが好ましい。シートの大きさとしては、1nm〜100μmであることが好ましく、5nm〜80nmであることがより好ましい。また、酸化グラフェンのシートは、sp結合部の1原子層の単層のみで形成されてもよいし、その単層が複数積層されていてもよい。sp結合部が複数積層されている場合、1〜70層までのものが全体の70%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましい。 The graphene oxide is preferably in the form of a sheet. The size of the sheet is preferably 1 nm to 100 μm, and more preferably 5 nm to 80 nm. Further, the graphene oxide sheet may be formed of only a single atomic layer of the sp 2 bonding portion, or a plurality of the single layers may be stacked. When a plurality of sp 2 bonding portions are laminated, the number of layers from 1 to 70 is preferably 70% or more, more preferably 75% or more.

酸化グラフェンの合成法としては、Brodie法、Staudenmaier法、Hummers法等が知られており、中でもHummers法が安全性の面から好ましい。Hummers法は、黒鉛、硝酸ナトリウム、硫酸に過マンガン酸カリウムを添加することで酸化グラフェンを合成する方法である。   As a method for synthesizing graphene oxide, the Brodie method, the Staudenmaier method, the Hummers method, and the like are known, and among them, the Hummers method is preferable from the viewpoint of safety. The Hummers method is a method of synthesizing graphene oxide by adding potassium permanganate to graphite, sodium nitrate, and sulfuric acid.

酸化グラフェンの炭素(C)と酸素(O)の原子数の比率(C/O)は、20/80〜98/2であることが好ましく、集電体と活物質層との密着能力、該活物質層の粉落ち性、電気的特性の観点から、30/70〜95/5であることがより好ましい。   The ratio of the number of atoms of carbon (C) and oxygen (O) in graphene oxide (C / O) is preferably 20/80 to 98/2, and the adhesion ability between the current collector and the active material layer, From the viewpoints of the powderability and electrical characteristics of the active material layer, it is more preferably 30/70 to 95/5.

酸素原子数の比率は、Quantum2000(アルバックファイ社製)を用いたESCA(XPS)法により、表面元素組成分析を行うことで評価することができる。   The ratio of the number of oxygen atoms can be evaluated by conducting surface elemental composition analysis by ESCA (XPS) method using Quantum 2000 (manufactured by ULVAC-PHI).

このような酸化グラフェンとしては、例えば、単層酸化グラフェンなどが挙げられ、単層酸化グラフェンG−17A(イーエムジャパン社製)などが市販されている。   Examples of such graphene oxide include single-layer graphene oxide, and single-layer graphene oxide G-17A (EM Japan Co., Ltd.) is commercially available.

本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーにおける(C)グラフェン誘導体の含有割合は、集電体と活物質層との密着能力、該活物質層の粉落ち性、電気的特性の観点から、(A)ケイ素材料及び前記(B)炭素材料の合計100質量部に対して、0.001〜20質量部であることが好ましく、0.005〜15質量部であることがより好ましく、0.01〜10質量部であることが特に好ましい。   The content ratio of the (C) graphene derivative in the slurry for the electricity storage device electrode according to this embodiment is from the viewpoint of the adhesion ability between the current collector and the active material layer, the powderability of the active material layer, and the electrical characteristics ( It is preferable that it is 0.001-20 mass parts with respect to a total of 100 mass parts of A) silicon material and the said (B) carbon material, It is more preferable that it is 0.005-15 mass parts, 0.01 It is particularly preferably 10 to 10 parts by mass.

1.3.(D)液状媒体
本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、(D)液状媒体を含有する。(D)
液状媒体としては、水を含有する水系媒体であることが好ましい。上記水系媒体には、水以外の非水系媒体を含有させることができる。この非水系媒体としては、例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド化合物;トルエン、キシレン、n−ドデカン、テトラリン等の炭化水素;2−エチル−1−ヘキサノール、1−ノナノール、ラウリルアルコール等のアルコール;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ホロン、アセトフェノン、イソホロン等のケトン;酢酸ベンジル、酪酸イソペンチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等のエステル;o−トルイジン、m−トルイジン、p−トルイジン等のアミン化合物;γ−ブチロラクトン、δ−ブチロラクトン等のラクトン;ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホキシドやスルホン化合物を挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上を使用することができる。
1.3. (D) Liquid medium The slurry for an electricity storage device electrode according to this embodiment contains (D) a liquid medium. (D)
The liquid medium is preferably an aqueous medium containing water. The aqueous medium can contain a non-aqueous medium other than water. Examples of the non-aqueous medium include amide compounds such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, and N, N-dimethylacetamide; hydrocarbons such as toluene, xylene, n-dodecane, and tetralin; 2-ethyl-1-hexanol; Alcohols such as 1-nonanol and lauryl alcohol; ketones such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, phorone, acetophenone and isophorone; esters such as benzyl acetate, isopentyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate and butyl lactate; o-toluidine, m-toluidine, p -Amine compounds such as toluidine; lactones such as γ-butyrolactone and δ-butyrolactone; sulfoxides and sulfone compounds such as dimethyl sulfoxide and sulfolane, and one or more selected from these can be used. be able to.

(D)液状媒体が水系媒体である場合、液状媒体の全量100質量%中、90質量%以上が水であることが好ましく、98質量%以上が水であることがより好ましく、100質量%が水であることが特に好ましい。本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、(D)液状媒体として水系媒体を使用することにより、環境に対して悪影響を及ぼす程度が低くなり、取扱作業者に対する安全性も高くなる。   (D) When the liquid medium is an aqueous medium, 90% by mass or more is preferably water, more preferably 98% by mass or more is water, and 100% by mass is 100% by mass of the total amount of the liquid medium. Particularly preferred is water. In the slurry for an electricity storage device electrode according to the present embodiment, (D) by using an aqueous medium as a liquid medium, the degree of adverse effects on the environment is reduced, and the safety for handling workers is also increased.

1.4.その他の添加剤
本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーには、前述した成分以外に、必要に応じて他の成分を添加してもよい。このような成分としては、例えば(E)重合体、導電助剤、増粘剤などが挙げられる。
1.4. Other Additives In addition to the components described above, other components may be added to the slurry for the electricity storage device electrode according to the present embodiment as necessary. Examples of such components include (E) a polymer, a conductive aid, a thickener, and the like.

1.4.1.(E)重合体
本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、活物質同士の結着性及び活物質と集電体との密着能力、並びに粉落ち耐性を向上させる観点から、(E)重合体を含有することが好ましい。(E)重合体を含有する場合、(D)液状媒体中に(E)重合体の粒子が分散されたラテックス状であることが好ましい。本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーがラテックス状であると、安定性が良好となるだけでなく、塗布性も良好となるため好ましい。
1.4.1. (E) Polymer The slurry for an electricity storage device electrode according to the present embodiment is (E) heavy from the viewpoint of improving the binding property between active materials, the adhesion between the active material and the current collector, and the powder fall resistance. It is preferable to contain a coalescence. When (E) a polymer is contained, it is preferably in a latex form in which (D) particles of the polymer (E) are dispersed in a liquid medium. It is preferable that the slurry for the electricity storage device electrode according to the present embodiment is in a latex form because not only the stability is improved but also the coating property is improved.

本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、上述のように正極及び負極のいずれの蓄電デバイス電極の活物質層を作製する用途にも使用することができる。本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーが負極活物質層を作製するために用いられる場合、(E)重合体は、下記のジエン系重合体であることが好ましい。本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーが正極活物質層を作製するために用いられる場合、(E)重合体は、耐酸化性及び密着性の双方に優れる観点から、下記の含フッ素系重合体であることが好ましい。また、本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーに含まれる(E)重合体は、ポリアミック酸及びそのイミド化重合体よりなる群から選択される少なくとも1種を含有してもよい。   As described above, the slurry for an electricity storage device electrode according to this embodiment can also be used for producing an active material layer of either the positive electrode or the negative electrode. When the slurry for an electricity storage device electrode according to this embodiment is used for producing a negative electrode active material layer, the (E) polymer is preferably the following diene polymer. When the slurry for an electricity storage device electrode according to the present embodiment is used to produce a positive electrode active material layer, the polymer (E) has the following fluorine-containing heavy weight from the viewpoint of being excellent in both oxidation resistance and adhesion. It is preferably a coalescence. Moreover, (E) polymer contained in the slurry for electrical storage device electrodes which concerns on this embodiment may contain at least 1 sort (s) selected from the group which consists of polyamic acid and its imidation polymer.

本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーにおける(C)グラフェン誘導体の含有割合は、(E)重合体100質量部に対して、集電体と活物質層との密着能力、該活物質層の粉落ち性、電気的特性の観点から、0.001〜20質量部であることが好ましく、0.002〜15質量部であることがより好ましく、0.005〜10質量部であることが特に好ましい。   The content ratio of the (C) graphene derivative in the electricity storage device electrode slurry according to the present embodiment is such that (E) 100 parts by mass of the polymer, the adhesion between the current collector and the active material layer, From the viewpoints of powder fallability and electrical characteristics, it is preferably 0.001 to 20 parts by mass, more preferably 0.002 to 15 parts by mass, and particularly preferably 0.005 to 10 parts by mass. preferable.

1.4.1.1.ジエン系重合体
ジエン系重合体は、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位(Ma)と、芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位(Mb)と、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り
返し単位(Mc)と、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位(Md)と、を含むことが好ましい。
1.4.1.1. Diene Polymer The diene polymer is composed of a repeating unit (Ma) derived from a conjugated diene compound, a repeating unit (Mb) derived from an aromatic vinyl compound, and a repeating unit (Mc) derived from an unsaturated carboxylic acid ester. And a repeating unit (Md) derived from an unsaturated carboxylic acid.

<共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位(Ma)>
ジエン系重合体が共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位(Ma)を有することにより、粘弾性及び強度に優れた負極用バインダーを製造することが容易となる。すなわち、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位を有する重合体を使用すると、重合体に強い結着力を付与することができる。共役ジエン化合物に由来するゴム弾性が重合体に付与されると、電極の体積収縮や拡大等の変化に追従することが可能となる。そのため、結着性を向上させて、さらには長期に充放電特性を維持する耐久性を有するものと考えられる。
<Repeating unit derived from conjugated diene compound (Ma)>
When the diene polymer has a repeating unit (Ma) derived from a conjugated diene compound, it becomes easy to produce a negative electrode binder excellent in viscoelasticity and strength. That is, when a polymer having a repeating unit derived from a conjugated diene compound is used, a strong binding force can be imparted to the polymer. When rubber elasticity derived from the conjugated diene compound is imparted to the polymer, it becomes possible to follow changes such as volume shrinkage and expansion of the electrode. Therefore, it is thought that it has the durability which improves a binding property and maintains a charge / discharge characteristic for a long term.

共役ジエン化合物としては、例えば1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエンなどを挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上であることができる。これらの中でも、1,3−ブタジエンが特に好ましい。   Examples of the conjugated diene compound include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene and the like. , One or more selected from these. Among these, 1,3-butadiene is particularly preferable.

ジエン系重合体において、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位(Ma)の含有割合は、全繰り返し単位の合計を100質量部とした場合に30〜60質量部であることが好ましく、40〜55質量部であることがより好ましい。ジエン系重合体における繰り返し単位(Ma)の含有割合が前記範囲にあると、結着性のさらなる向上が可能となる。   In the diene polymer, the content ratio of the repeating unit (Ma) derived from the conjugated diene compound is preferably 30 to 60 parts by mass when the total of all the repeating units is 100 parts by mass, and 40 to 55 parts by mass. More preferably, it is a part. When the content ratio of the repeating unit (Ma) in the diene polymer is in the above range, the binding property can be further improved.

<芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位(Mb)>
ジエン系重合体が芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位(Mb)を有することにより、負極用スラリーが(B)炭素材料を含有する場合に、これに対する親和性をより良好にすることができる。
<Repeating unit derived from aromatic vinyl compound (Mb)>
When the diene polymer has a repeating unit (Mb) derived from an aromatic vinyl compound, when the slurry for negative electrode contains (B) a carbon material, the affinity for this can be improved.

芳香族ビニル化合物としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロルスチレン、ジビニルベンゼンなどを挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上であることができる。これらの中でも、スチレンが特に好ましい。   Examples of the aromatic vinyl compound include styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, vinyltoluene, chlorostyrene, divinylbenzene, and the like, and can be one or more selected from these. . Among these, styrene is particularly preferable.

ジエン系重合体において、芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位(Mb)の含有割合は、全繰り返し単位の合計を100質量部とした場合に10〜40質量部であることが好ましく、15〜35質量部であることがより好ましい。繰り返し単位(Mb)の含有割合が前記範囲にあると、重合体が(B)炭素材料として用いられるグラファイトに対して適度な結着性を付与することができる。また、得られる電極活物質層は、柔軟性や集電体に対する結着性が良好なものとなる。   In the diene polymer, the content ratio of the repeating unit (Mb) derived from the aromatic vinyl compound is preferably 10 to 40 parts by mass when the total of all the repeating units is 100 parts by mass. More preferably, it is part by mass. When the content ratio of the repeating unit (Mb) is within the above range, the polymer can impart appropriate binding properties to the graphite used as the (B) carbon material. In addition, the obtained electrode active material layer is excellent in flexibility and binding property to the current collector.

<不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位(Mc)>
ジエン系重合体が不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位(Mc)を有することにより、電解液との親和性が良好となり、蓄電デバイス中で重合体が電気抵抗成分となることによる内部抵抗の上昇を抑制するとともに、電解液を過大に吸収することによる結着性の低下を防ぐことができる。
<Repeating unit derived from unsaturated carboxylic acid ester (Mc)>
When the diene polymer has a repeating unit (Mc) derived from an unsaturated carboxylic acid ester, the affinity with the electrolytic solution is improved, and the internal resistance due to the polymer becoming an electrical resistance component in the electricity storage device. While suppressing the rise, it is possible to prevent a decrease in binding property due to excessive absorption of the electrolytic solution.

不飽和カルボン酸エステルとしては、(メタ)アクリレート化合物であることが好ましい。(メタ)アクリレート化合物の具体例としては、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸i−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸i−ブチル、(メタ)アクリル酸n−アミル、(メタ)アクリル酸i−アミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)ア
クリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、トリ(メタ)アクリル酸トリメチロールプロパン、テトラ(メタ)アクリル酸ペンタエリスリトール、ヘキサ(メタ)アクリル酸ジペンタエリスリトール、(メタ)アクリル酸アリルなどを挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上であることができる。これらのうち、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル及び(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシルから選択される1種以上であることが好ましく、(メタ)アクリル酸メチルであることが特に好ましい。
The unsaturated carboxylic acid ester is preferably a (meth) acrylate compound. Specific examples of the (meth) acrylate compound include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) acrylate, and (meth) acrylate n. -Butyl, i-butyl (meth) acrylate, n-amyl (meth) acrylate, i-amyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 2 -Ethylhexyl, n-octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, hydroxymethyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate , Propylene glycol di (meth) acrylate, trimethylol propylene tri (meth) acrylate , Tetra (meth) acrylate, pentaerythritol hexa (meth) acrylate dipentaerythritol can be mentioned (meth) allyl acrylate, can be at least one selected from among these. Among these, one or more selected from methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate and 2-ethylhexyl (meth) acrylate is preferable, and methyl (meth) acrylate is particularly preferable. preferable.

ジエン系重合体において、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位(Mc)の含有割合は、全繰り返し単位の合計を100質量部とした場合に5〜40質量部であることが好ましく、10〜30質量部であることがより好ましい。繰り返し単位(Mc)の含有割合が前記範囲にあると、ジエン系重合体が電解液との親和性が適度なものとなり、蓄電デバイス中でバインダーが電気抵抗成分となることによる内部抵抗の上昇を抑制すると共に、電解液を過大に吸収することによる結着性の低下を防ぐことができる。   In the diene polymer, the content of the repeating unit (Mc) derived from the unsaturated carboxylic acid ester is preferably 5 to 40 parts by mass when the total of all the repeating units is 100 parts by mass. More preferably, it is 30 parts by mass. When the content ratio of the repeating unit (Mc) is within the above range, the diene polymer has an appropriate affinity with the electrolyte solution, and the internal resistance is increased due to the binder being an electrical resistance component in the electricity storage device. While suppressing, the fall of binding property by absorbing an electrolyte excessively can be prevented.

<不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位(Md)>
ジエン系重合体が不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位(Md)を有することにより、本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーの安定性が向上する。
<Repeating unit derived from unsaturated carboxylic acid (Md)>
When the diene polymer has a repeating unit (Md) derived from an unsaturated carboxylic acid, the stability of the slurry for an electricity storage device electrode according to this embodiment is improved.

不飽和カルボン酸としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のモノまたはジカルボン酸を挙げることができ、これらの中から選択される1種以上であることができる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸及びイタコン酸から選択される1種以上であることが好ましい。   Examples of the unsaturated carboxylic acid include mono- or dicarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, and one or more selected from these. Can do. Among these, it is preferable that it is 1 or more types selected from acrylic acid, methacrylic acid, and itaconic acid.

ジエン系重合体において、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位(Md)の含有割合は、全繰り返し単位の合計を100質量部とした場合に15質量部以下であることが好ましく、0.3〜10質量部であることがより好ましい。繰り返し単位(Md)の含有割合が前記範囲にあると、蓄電デバイス電極用スラリー調製時において、ジエン系重合体の安定性が良好となるため、凝集物が生じにくい。また、経時的なスラリー粘度の上昇も抑えることができる。   In the diene polymer, the content of the repeating unit (Md) derived from the unsaturated carboxylic acid is preferably 15 parts by mass or less when the total of all the repeating units is 100 parts by mass. It is more preferable that it is 10 mass parts. When the content ratio of the repeating unit (Md) is in the above range, the stability of the diene polymer is improved during the preparation of the slurry for the electricity storage device electrode, and thus aggregates are hardly generated. Further, an increase in slurry viscosity over time can be suppressed.

<その他の繰り返し単位>
ジエン系重合体は、上記以外の繰り返し単位を有していてもよい。上記以外の繰り返し単位としては、例えばα,β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位が挙げられる。
<Other repeating units>
The diene polymer may have a repeating unit other than the above. Examples of the repeating unit other than the above include repeating units derived from α, β-unsaturated nitrile compounds.

α,β−不飽和ニトリル化合物としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリル、シアン化ビニリデンなどを挙げることができ、これらから選択される1種以上であることができる。これらの中でも、アクリロニトリル及びメタクリロニトリルから選択される1種以上であることが好ましく、アクリロニトリルであることがより好ましい。   Examples of the α, β-unsaturated nitrile compound include acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, α-ethylacrylonitrile, vinylidene cyanide, and the like. it can. Among these, at least one selected from acrylonitrile and methacrylonitrile is preferable, and acrylonitrile is more preferable.

ジエン系重合体において、α,β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位の含有割合は、全繰り返し単位の合計を100質量部とした場合に、35質量部以下であることが好ましく、10〜25質量部であることがより好ましい。α,β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位の含有割合が前記範囲にあると、蓄電デバイスで使用する電解液との親和性に優れ、かつ、膨潤率が大きくなりすぎず、電池特性の向上に寄与することができる。   In the diene polymer, the content of the repeating unit derived from the α, β-unsaturated nitrile compound is preferably 35 parts by mass or less when the total of all the repeating units is 100 parts by mass. More preferably, it is 25 parts by mass. When the content ratio of the repeating unit derived from the α, β-unsaturated nitrile compound is in the above range, the compatibility with the electrolytic solution used in the electricity storage device is excellent, and the swelling rate is not excessively increased. It can contribute to improvement.

また、ジエン系重合体は、以下に示す化合物に由来する繰り返し単位をさらに有してもよい。このような化合物としては、例えばフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン及び六フッ化プロピレン等のエチレン性不飽和結合を有する含フッ素化合物;(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド等のエチレン性不飽和カルボン酸のアルキルアミド;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル;エチレン性不飽和ジカルボン酸の酸無水物;モノアルキルエステル;モノアミド;アミノエチルアクリルアミド、ジメチルアミノメチルメタクリルアミド、メチルアミノプロピルメタクリルアミド等のエチレン性不飽和カルボン酸のアミノアルキルアミド;ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、スルホエチルメタクリレート、スルホプロピルメタクリレート、スルホブチルメタクリレート、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−ヒドロキシ−3−アクリルアミドプロパンスルホン酸、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸等のスルホン酸基を有する化合物等を挙げることができ、これらの中から選択される1種以上であることができる。   In addition, the diene polymer may further have a repeating unit derived from the compound shown below. Examples of such compounds include fluorine-containing compounds having an ethylenically unsaturated bond such as vinylidene fluoride, ethylene tetrafluoride and hexafluoropropylene; ethylenically unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylamide and N-methylolacrylamide. Acid alkyl amides; Vinyl acetates, vinyl acetates, vinyl propionates, etc .; Acid anhydrides of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids; Monoalkyl esters; Monoamides; Aminoethylacrylamide, dimethylaminomethylmethacrylamide, Methylaminopropylmethacrylamide Aminoalkylamides of ethylenically unsaturated carboxylic acids such as vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, allyl sulfonic acid, sulfoethyl methacrylate, sulfopropyl methacrylate, sulfobutyl methacrylate Examples include compounds having a sulfonic acid group such as 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-hydroxy-3-acrylamidopropanesulfonic acid, and 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid. It can be one or more selected from.

<ジエン系重合体の合成方法>
ジエン系重合体の合成方法については特に制限されないが、例えば特許第5146710号公報に記載されている方法により作製することができる。
<Synthesis Method of Diene Polymer>
The method for synthesizing the diene polymer is not particularly limited, and for example, it can be produced by the method described in Japanese Patent No. 5146710.

1.4.1.2.含フッ素系重合体
含フッ素系重合体は、含フッ素エチレン系単量体に由来する繰り返し単位(Me)と、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位(Mf)と、を含むことが好ましい。含フッ素エチレン系単量体に由来する繰り返し単位(Me)を有することで、(E)重合体に耐酸化性を付与することができるが、密着性及び柔軟性が低くなる傾向がある。一方、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位(Mf)を有することで、(E)重合体に密着性及び柔軟性を付与することができるが、耐酸化性が低くなる傾向がある。したがって、含フッ素エチレン系単量体に由来する繰り返し単位(Me)と、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位(Mf)と、を有する含フッ素系重合体であれば、それぞれの欠点を補うことができ、耐酸化性を劣化させることなく、密着性及び柔軟性を発現することが可能となる。前述のジエン系重合体は耐酸化性が低いため、高電位に対する安定性が要求される正極においては、含フッ素系重合体を正極用バインダーとして好適に用いることができる。
1.4.1.2. Fluorine-containing polymer The fluorine-containing polymer preferably contains a repeating unit (Me) derived from a fluorine-containing ethylene monomer and a repeating unit (Mf) derived from an unsaturated carboxylic acid ester. By having the repeating unit (Me) derived from the fluorine-containing ethylene-based monomer, the (E) polymer can be imparted with oxidation resistance, but the adhesion and flexibility tend to be lowered. On the other hand, by having the repeating unit (Mf) derived from the unsaturated carboxylic acid ester, it is possible to impart adhesion and flexibility to the (E) polymer, but the oxidation resistance tends to be low. Therefore, if it is a fluorine-containing polymer having a repeating unit (Me) derived from a fluorine-containing ethylene monomer and a repeating unit (Mf) derived from an unsaturated carboxylic acid ester, the respective drawbacks are compensated. It is possible to exhibit adhesion and flexibility without deteriorating oxidation resistance. Since the above-mentioned diene polymer has low oxidation resistance, a fluorine-containing polymer can be suitably used as a positive electrode binder in a positive electrode that requires stability against a high potential.

<含フッ素エチレン系単量体に由来する繰り返し単位(Me)>
含フッ素系重合体が含フッ素エチレン系単量体に由来する繰り返し単位(Me)を有することにより、含フッ素系重合体に耐酸化性を付与することができる。
<Repeating unit derived from fluorine-containing ethylene monomer (Me)>
When the fluorine-containing polymer has a repeating unit (Me) derived from a fluorine-containing ethylene monomer, oxidation resistance can be imparted to the fluorine-containing polymer.

含フッ素エチレン系単量体としては、例えばフッ素原子を有するオレフィン化合物、フッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。フッ素原子を有するオレフィン化合物としては、例えばフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン、三フッ化塩化エチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル等が挙げられる。フッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物としては、例えば下記一般式(1)で表される化合物、(メタ)アクリル酸3[4〔1−トリフルオロメチル−2,2−ビス〔ビス(トリフルオロメチル)フルオロメチル〕エチニルオキシ〕ベンゾオキシ]2−ヒドロキシプロピル等が挙げられる。

Figure 2016143553
(一般式(1)中、Rは水素原子またはメチル基であり、Rはフッ素原子を含有する炭素数1〜18の炭化水素基である。) Examples of the fluorine-containing ethylene monomer include olefin compounds having fluorine atoms and (meth) acrylate compounds having fluorine atoms. Examples of the olefin compound having a fluorine atom include vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, ethylene trifluoride chloride, and perfluoroalkyl vinyl ether. As the (meth) acrylate compound having a fluorine atom, for example, a compound represented by the following general formula (1), (meth) acrylic acid 3 [4 [1-trifluoromethyl-2,2-bis [bis (trifluoro) Methyl) fluoromethyl] ethynyloxy] benzooxy] 2-hydroxypropyl and the like.
Figure 2016143553
(In the general formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 is a C 1-18 hydrocarbon group containing a fluorine atom.)

上記一般式(1)中のRとしては、例えば炭素数1〜12のフッ化アルキル基、炭素数6〜16のフッ化アリール基、炭素数7〜18のフッ化アラルキル基等が挙げられるが、これらの中でも炭素数1〜12のフッ化アルキル基であることが好ましい。上記一般式(1)中のRの好ましい具体例としては、例えば2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル基、β−(パーフルオロオクチル)エチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブチル基、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチル基、1H,1H,9H−パーフルオロ−1−ノニル基、1H,1H,11H−パーフルオロウンデシル基、パーフルオロオクチル基等が挙げられる。 Examples of R 2 in the general formula (1) include a fluorinated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a fluorinated aryl group having 6 to 16 carbon atoms, and a fluorinated aralkyl group having 7 to 18 carbon atoms. Of these, a fluorinated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms is preferable. Preferable specific examples of R 2 in the general formula (1) include, for example, 2,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, 1,1,1, 3,3,3-hexafluoropropan-2-yl group, β- (perfluorooctyl) ethyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, 2,2,3,4,4,4- Hexafluorobutyl group, 1H, 1H, 5H-octafluoropentyl group, 1H, 1H, 9H-perfluoro-1-nonyl group, 1H, 1H, 11H-perfluoroundecyl group, perfluorooctyl group and the like can be mentioned. .

含フッ素エチレン系単量体としては、これらの中でも、フッ素原子を有するオレフィン化合物が好ましく、フッ化ビニリデン、四フッ化エチレン及び六フッ化プロピレンよりなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましい。上記の含フッ素エチレン系単量体は、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。   Of these, the fluorine-containing ethylene monomer is preferably an olefin compound having a fluorine atom, and is at least one selected from the group consisting of vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene. More preferred. Said fluorine-containing ethylene-type monomer may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.

含フッ素系重合体において、含フッ素エチレン系単量体に由来する繰り返し単位(Me)の含有割合は、全繰り返し単位の合計を100質量部とした場合に20〜40質量部であることが好ましく、25〜35質量部であることがより好ましい。   In the fluorinated polymer, the content of the repeating unit (Me) derived from the fluorinated ethylene monomer is preferably 20 to 40 parts by mass when the total of all the repeating units is 100 parts by mass. It is more preferable that it is 25-35 mass parts.

<不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位(Mf)>
含フッ素系重合体が不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位(Mf)を有することにより、含フッ素系重合体粒子に密着性及び柔軟性を付与することができる。
<Repeating unit derived from unsaturated carboxylic acid ester (Mf)>
When the fluorine-containing polymer has a repeating unit (Mf) derived from an unsaturated carboxylic acid ester, adhesion and flexibility can be imparted to the fluorine-containing polymer particles.

不飽和カルボン酸エステルとしては、(メタ)アクリレート化合物であることが好ましい。(メタ)アクリレート化合物の具体例としては、上記ジエン系重合体の<不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位(Mc)>で例示した化合物が挙げられる。   The unsaturated carboxylic acid ester is preferably a (meth) acrylate compound. Specific examples of the (meth) acrylate compound include the compounds exemplified in <Repeating unit (Mc) derived from unsaturated carboxylic acid ester> of the diene polymer.

含フッ素系重合体において、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位(Mf)の含有割合は、全繰り返し単位の合計を100質量部とした場合に45〜80質量部であることが好ましく、50〜70質量部であることがより好ましい。   In the fluorine-containing polymer, the content of the repeating unit (Mf) derived from the unsaturated carboxylic acid ester is preferably 45 to 80 parts by mass when the total of all the repeating units is 100 parts by mass, and 50 More preferably, it is -70 mass parts.

含フッ素系重合体は、上記以外の繰り返し単位を有してもよい。上記以外の繰り返し単位としては、上記ジエン系重合体で説明した、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位、α,β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位が挙げられる。   The fluorine-containing polymer may have a repeating unit other than the above. Examples of the repeating unit other than the above include the repeating unit derived from an unsaturated carboxylic acid and the repeating unit derived from an α, β-unsaturated nitrile compound described in the diene polymer.

<含フッ素系重合体の合成方法>
含フッ素系重合体の合成方法については特に限定されないが、例えば特許第4849286号公報に記載されている方法により作製することができる。
<Method for synthesizing fluorine-containing polymer>
The method for synthesizing the fluorine-containing polymer is not particularly limited, but for example, it can be produced by the method described in Japanese Patent No. 4849286.

1.4.1.3.ポリアミック酸及びそのイミド化重合体
本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーに含まれる(E)重合体は、ポリアミック酸及びそのイミド化重合体よりなる群から選択される少なくとも1種を含有してもよい。ポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させることにより得られる。また、ポリアミック酸の部分イミド化物は、上記ポリアミック酸のアミック酸構造の一部を脱水閉環してイミド化することにより得られる。
1.4.1.3. Polyamic acid and its imidized polymer The (E) polymer contained in the slurry for electrical storage device electrodes according to this embodiment contains at least one selected from the group consisting of a polyamic acid and its imidized polymer. Also good. A polyamic acid is obtained by reacting a tetracarboxylic dianhydride and a diamine. The partially imidized product of polyamic acid can be obtained by dehydrating and ring-closing a part of the amic acid structure of the polyamic acid to imidize it.

ポリアミック酸を合成するために用いられるテトラカルボン酸二無水物やジアミンとしては、特開2010−97188号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物やジアミンを用いることができる。また、ポリアミック酸やそのイミド化重合体は、特許第5099394号公報に記載されている方法により合成することができる。   As the tetracarboxylic dianhydride and diamine used for synthesizing the polyamic acid, the tetracarboxylic dianhydrides and diamines described in JP 2010-97188 A can be used. Polyamic acid and its imidized polymer can be synthesized by the method described in Japanese Patent No. 5099394.

1.4.1.4.(E)重合体の物性
<平均粒子径>
(E)重合体が粒子である場合、当該重合体粒子の平均粒子径は、50〜500nmの範囲にあることが好ましく、100〜300nmの範囲にあることがより好ましい。重合体粒子の平均粒子径が前記範囲内にあると、活物質表面への重合体粒子の吸着が効果的になされるため、活物質同士の結着性が良好となる。また、活物質の移動に伴って重合体粒子も追従して移動することができるので、両者の粒子のうちのいずれかのみが単独でマイグレートすることを抑制でき、電極の電気的特性の劣化を抑制できる。
1.4.1.4. (E) Physical properties of polymer <average particle size>
(E) When a polymer is particle | grains, it is preferable that the average particle diameter of the said polymer particle exists in the range of 50-500 nm, and it is more preferable that it exists in the range of 100-300 nm. When the average particle diameter of the polymer particles is within the above range, the polymer particles are effectively adsorbed onto the surface of the active material, so that the binding property between the active materials is improved. In addition, since the polymer particles can move following the movement of the active material, it is possible to suppress only one of both particles from migrating alone, and the electrical characteristics of the electrode are deteriorated. Can be suppressed.

重合体粒子の平均粒子径は、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置を用いてJIS Z 8826に準拠して測定することができる。このような粒度分布測定装置としては、例えばコールターLS230、LS100、LS13 320(以上、Beckman Coulter.Inc製)や、ALV5000(ALV社製)、FPAR−1000(大塚電子株式会社製)などを挙げることができる。   The average particle diameter of the polymer particles can be measured in accordance with JIS Z 8826 using a particle size distribution measuring apparatus based on the dynamic light scattering method. Examples of such a particle size distribution measuring apparatus include Coulter LS230, LS100, LS13320 (above, manufactured by Beckman Coulter. Inc), ALV5000 (manufactured by ALV), FPAR-1000 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), and the like. Can do.

<テトラヒドロフラン(THF)不溶分>
(E)重合体のTHF不溶分は、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。このTHF不溶分は、蓄電デバイスにおいて使用される電解液に対する不溶分量とほぼ比例することが経験的に確認されている。このため、THF不溶分が前記範囲内である(E)重合体を用いて蓄電デバイスを製造することにより、長期間にわたって充放電を繰り返した場合でも電解液中への(E)重合体の溶出を抑制できるため好ましい。
<Tetrahydrofuran (THF) insoluble matter>
(E) The THF-insoluble content of the polymer is preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more. It has been empirically confirmed that this THF insoluble matter is approximately proportional to the amount of insoluble matter with respect to the electrolyte used in the electricity storage device. For this reason, by manufacturing an electricity storage device using the (E) polymer having a THF-insoluble content within the above range, the elution of the (E) polymer into the electrolyte even when charging and discharging are repeated over a long period of time. Can be suppressed.

(E)重合体のTHF不溶分は、以下のようにして求めることができる。まず、(E)重合体の粒子を含有するラテックス約10gを直径8cmのテフロン(登録商標)シャーレへ秤り取り、120℃で1時間乾燥して成膜する。得られた膜(重合体)のうちの1gをTHF400mL中に浸漬して50℃で3時間振とうする。次いで、THF相を300メッシュの金網で濾過して不溶分を分離した後、溶解分のTHFを蒸発除去して得た残留物の重量(Y(g))を測定した値から、下記式(2)によってTHF不要分を求める。
THF不溶分(%)=((1−Y)/1)×100 ・・・・・(2)
(E) The THF-insoluble content of the polymer can be determined as follows. First, about 10 g of latex containing (E) polymer particles is weighed into a Teflon (registered trademark) petri dish having a diameter of 8 cm and dried at 120 ° C. for 1 hour to form a film. 1 g of the obtained membrane (polymer) is immersed in 400 mL of THF and shaken at 50 ° C. for 3 hours. Next, the THF phase was filtered through a 300-mesh wire mesh to separate insoluble matters, and the weight (Y (g)) of the residue obtained by evaporating and removing the dissolved THF was measured. 2) Determine the amount of THF unnecessary.
THF insoluble matter (%) = ((1-Y) / 1) × 100 (2)

<ガラス転移温度>
(E)重合体は、JIS K 7121に準拠する示差走査熱量測定(DSC)によって測定したときに、−50〜+50℃の温度範囲において吸熱ピークを1つしか有さないものであることが好ましい。この吸熱ピークの温度(ガラス転移温度(Tg))は、−4
0〜+30℃の範囲にあることがより好ましく、−30〜+20℃であることがより好ましい。DSC分析における(E)重合体の吸熱ピークが1つのみであり、かつ、該ピーク温度が上記範囲内にある場合、該((E)重合体は良好な密着性を示すとともに、活物質層に対してより良好な柔軟性及び粘着性を付与することができるため好ましい。
<Glass transition temperature>
(E) The polymer preferably has only one endothermic peak in the temperature range of −50 to + 50 ° C. when measured by differential scanning calorimetry (DSC) according to JIS K 7121. . The temperature of this endothermic peak (glass transition temperature (Tg)) is −4
More preferably, it is in the range of 0 to + 30 ° C, and more preferably -30 to + 20 ° C. When there is only one endothermic peak of the (E) polymer in the DSC analysis and the peak temperature is within the above range, the ((E) polymer exhibits good adhesion and the active material layer It is preferable because better flexibility and tackiness can be imparted.

1.4.2.導電助剤
導電助剤の具体例としては、リチウムイオン二次電池においては、カーボンなど(ただし、(C)グラフェン誘導体を除く。)を挙げることができる。カーボンとしては、活性炭、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、黒鉛、炭素繊維、フラーレンなどを挙げることができる。これらの中でも、アセチレンブラック、ファーネスブラックを好ましく使用することができる。導電助剤の使用割合は、活物質100質量部に対して、20質量部以下であることが好ましく、1〜15質量部であることがより好ましく、2〜10質量部であることが特に好ましい。
1.4.2. Conductive aid Specific examples of the conductive aid include carbon and the like (except for (C) graphene derivatives) in lithium ion secondary batteries. Examples of carbon include activated carbon, acetylene black, ketjen black, furnace black, graphite, carbon fiber, and fullerene. Among these, acetylene black and furnace black can be preferably used. The use ratio of the conductive auxiliary agent is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 1 to 15 parts by mass, and particularly preferably 2 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material. .

1.4.3.増粘剤
本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、増粘剤を含有することにより、その塗布性や得られる蓄電デバイスの充放電特性等をさらに向上させることができる。
1.4.3. Thickener The slurry for an electricity storage device electrode according to the present embodiment can further improve its applicability, charge / discharge characteristics of the obtained electricity storage device, and the like by containing a thickener.

このような増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース化合物;上記セルロース化合物のアンモニウム塩またはアルカリ金属塩;ポリ(メタ)アクリル酸、変性ポリ(メタ)アクリル酸等のポリカルボン酸;上記ポリカルボン酸のアルカリ金属塩;ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体等のポリビニルアルコール系(共)重合体;(メタ)アクリル酸、マレイン酸及びフマル酸等の不飽和カルボン酸とビニルエステルとの共重合体の鹸化物等の水溶性ポリマーを挙げることができる。これらの中でも特に好ましい増粘剤としては、カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩、ポリ(メタ)アクリル酸のアルカリ金属塩である。   Examples of such thickeners include cellulose compounds such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, and hydroxypropylcellulose; ammonium salts or alkali metal salts of the above cellulose compounds; poly (meth) acrylic acid, modified poly (meth) acrylic acid, and the like. Polycarboxylic acids; alkali metal salts of the above polycarboxylic acids; polyvinyl alcohol (co) polymers such as polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, and ethylene-vinyl alcohol copolymers; (meth) acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, etc. And a water-soluble polymer such as a saponified product of a copolymer of an unsaturated carboxylic acid and a vinyl ester. Among these, particularly preferred thickeners are alkali metal salts of carboxymethyl cellulose and alkali metal salts of poly (meth) acrylic acid.

増粘剤の市販品としては、例えばCMC1120、CMC1150、CMC2200、CMC2280、CMC2450(以上、株式会社ダイセル製)等のカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩を挙げることができる。   Examples of commercially available thickeners include alkali metal salts of carboxymethyl cellulose such as CMC1120, CMC1150, CMC2200, CMC2280, and CMC2450 (manufactured by Daicel Corporation).

蓄電デバイス電極用スラリーが増粘剤を含有する場合、増粘剤の使用割合としては、蓄電デバイス電極用スラリーの全固形分量に対して、好ましくは20質量%以下であり、より好ましくは0.1〜15質量%であり、特に好ましくは0.5〜10質量%である。   When the slurry for power storage device electrodes contains a thickener, the use ratio of the thickener is preferably 20% by mass or less, more preferably 0. 0% by weight based on the total solid content of the slurry for power storage device electrodes. It is 1-15 mass%, Most preferably, it is 0.5-10 mass%.

1.5.蓄電デバイス電極用スラリーの製造方法
本実施形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、活物質((A)ケイ素材料及び(B)炭素材料を含む。)と、(C)グラフェン誘導体と、(D)液状媒体と、必要に応じて用いられる添加剤と、を混合することにより製造することができる。これらの混合には公知の手法による攪拌によって行うことができ、例えば攪拌機、脱泡機、ビーズミル、高圧ホモジナイザーなどを利用することができる。
1.5. Manufacturing method of slurry for electricity storage device electrode The slurry for electricity storage device electrode according to this embodiment includes an active material (including (A) silicon material and (B) carbon material), (C) graphene derivative, and (D). It can manufacture by mixing a liquid medium and the additive used as needed. These can be mixed by stirring by a known method. For example, a stirrer, a defoaming machine, a bead mill, a high-pressure homogenizer, or the like can be used.

蓄電デバイス電極用スラリーを製造するための混合撹拌としては、スラリー中に活物質の凝集体が残らない程度に撹拌し得る混合機と、必要にして十分な分散条件とを選択する必要がある。分散の程度は粒ゲージにより測定可能であるが、少なくとも100μmより大きい凝集物がなくなるように混合分散することが好ましい。このような条件に適合する混合機としては、例えばボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、ホバートミキサーなどを例示することができる。   As mixing and stirring for producing a slurry for an electricity storage device electrode, it is necessary to select a mixer that can stir to such an extent that no agglomerates of active material remain in the slurry and, if necessary, sufficient dispersion conditions. The degree of dispersion can be measured with a particle gauge, but it is preferable to mix and disperse so that aggregates larger than at least 100 μm are eliminated. Examples of the mixer that meets such conditions include a ball mill, a sand mill, a pigment disperser, a crusher, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, and a Hobart mixer.

2.蓄電デバイス電極
以下、本実施形態に係る蓄電デバイス電極について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る蓄電デバイス電極100(以下、単に「電極」ともいう。)を模式的に示す断面図である。図1に示すように、電極100は、集電体10と、集電体10の表面に形成された活物質層20と、を備えている。活物質層20は、前記集電体10の表面上に上述の蓄電デバイス電極用スラリーが塗布及び乾燥されて形成された層である。かかる電極100は、金属箔などの適宜の集電体10の表面に、上述のスラリーを塗布して塗膜を形成し、次いで該塗膜から液状媒体を乾燥除去して活物質層20を形成することにより製造することができる。このようにして製造された電極100は、集電体10上に、上述の(A)ケイ素材料、(B)炭素材料及び(C)グラフェン誘導体、さらに必要に応じて使用される任意添加成分を含有する活物質層20が結着されてなるものである。かかる電極100は、集電体10と活物質層20との密着能力に優れるとともに、電気的特性の一つである充放電サイクル特性が良好となる。また、活物質の剥落が抑制された良好な電極であり、充電後の電極膜厚変化が小さい点で優れている。
2. Storage Device Electrode Hereinafter, the storage device electrode according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an electricity storage device electrode 100 (hereinafter also simply referred to as “electrode”) according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the electrode 100 includes a current collector 10 and an active material layer 20 formed on the surface of the current collector 10. The active material layer 20 is a layer formed on the surface of the current collector 10 by applying and drying the above slurry for an electricity storage device electrode. In the electrode 100, the slurry is applied to the surface of an appropriate current collector 10 such as a metal foil to form a coating film, and then the liquid medium is dried and removed from the coating film to form the active material layer 20. Can be manufactured. The electrode 100 manufactured in this manner has the above-described (A) silicon material, (B) carbon material, and (C) graphene derivative, and optional additional components used as necessary on the current collector 10. The active material layer 20 to be contained is bound. The electrode 100 is excellent in the adhesion ability between the current collector 10 and the active material layer 20 and has good charge / discharge cycle characteristics, which is one of the electrical characteristics. Further, it is a good electrode in which the active material is prevented from peeling off, and is excellent in that the change in electrode film thickness after charging is small.

集電体10の材質としては、導電性材料からなるものであれば特に制限されない。リチウムイオン二次電池においては、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス等の金属製の集電体が使用されるが、特に正極にアルミニウムを、負極に銅を用いた場合、上述の作用効果が最もよく現れる。ニッケル水素二次電池における集電体としては、パンチングメタル、エキスパンドメタル、金網、発泡金属、網状金属繊維焼結体、金属メッキ樹脂板などが使用される。集電体10の形状及び厚さは特に制限されないが、厚さ0.001〜0.5mm程度のシート状のものとすることが好ましい。   The material of the current collector 10 is not particularly limited as long as it is made of a conductive material. In a lithium ion secondary battery, a current collector made of metal such as iron, copper, aluminum, nickel, and stainless steel is used. In particular, when aluminum is used for the positive electrode and copper is used for the negative electrode, the above-described effects are obtained. Appears most often. As the current collector in the nickel metal hydride secondary battery, a punching metal, an expanded metal, a wire mesh, a foam metal, a mesh metal fiber sintered body, a metal plated resin plate, or the like is used. Although the shape and thickness of the current collector 10 are not particularly limited, it is preferable to have a sheet-like shape having a thickness of about 0.001 to 0.5 mm.

活物質層20の厚さは特に制限されないが、通常0.005〜5mm、好ましくは0.01〜2mmである。なお、図1における蓄電デバイス電極100では、集電体10の一方の面にのみ活物質層20が形成されているが、集電体10の両面に活物質層20が形成されていてもよい。   The thickness of the active material layer 20 is not particularly limited, but is usually 0.005 to 5 mm, preferably 0.01 to 2 mm. In the power storage device electrode 100 in FIG. 1, the active material layer 20 is formed only on one surface of the current collector 10, but the active material layer 20 may be formed on both surfaces of the current collector 10. .

スラリーの集電体10への塗布方法については、特に制限はない。塗布は、例えばドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、浸漬法、ハケ塗り法等の適宜の方法によることができる。スラリーの塗布量も特に制限されないが、液状媒体を除去した後に形成される活物質層の厚さが、0.005〜5mmとなる量とすることが好ましく、0.01〜2mmとなる量とすることがより好ましい。   There is no particular limitation on the method of applying the slurry to the current collector 10. The coating can be performed by an appropriate method such as a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a dipping method, or a brush coating method. The coating amount of the slurry is not particularly limited, but the thickness of the active material layer formed after removing the liquid medium is preferably 0.005 to 5 mm, and preferably 0.01 to 2 mm. More preferably.

塗布後の塗膜からの液状媒体を乾燥除去する方法についても特に制限されず、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥;真空乾燥;(遠)赤外線、電子線等の照射による乾燥などによることができる。乾燥速度としては、応力集中によって活物質層に亀裂が入ったり、活物質層が集電体から剥離したりしない程度の速度範囲の中で、できるだけ速く液状媒体が除去できるように適宜に設定することができる。   The method for drying and removing the liquid medium from the coated film after coating is not particularly limited, for example, drying with warm air, hot air, low-humidity air; vacuum drying; (far) drying by irradiation with infrared rays, electron beams, etc. Can do. The drying speed is appropriately set so that the liquid medium can be removed as quickly as possible within a speed range in which the active material layer does not crack due to stress concentration or the active material layer does not peel from the current collector. be able to.

液状媒体を除去した後にさらに塗膜をプレスすることにより、活物質層の密度を高めることが好ましい。プレス方法としては、金型プレス、ロールプレス等の方法が挙げられる。プレスの条件は、使用するプレス機器の種類及び活物質層の密度の所望値によって適宜に設定されるべきである。この条件は、当業者による少しの予備実験により、容易に設定することができるが、例えばロールプレスの場合、ロールプレス機の線圧力は0.1〜10t/cm、好ましくは0.5〜5t/cmの圧力において、例えばロール温度が20〜100℃において、液状媒体除去後の塗膜の送り速度(ロールの回転速度)が1〜80m/分、好ましくは5〜50m/分で行うことができる。   It is preferable to increase the density of the active material layer by further pressing the coating film after removing the liquid medium. Examples of the pressing method include a mold press and a roll press. The press conditions should be set appropriately depending on the type of press equipment used and the desired density of the active material layer. This condition can be easily set by a few preliminary experiments by those skilled in the art. For example, in the case of a roll press, the linear pressure of the roll press machine is 0.1 to 10 t / cm, preferably 0.5 to 5 t. For example, when the roll temperature is 20 to 100 ° C. at a pressure of 50 cm / cm, the feeding speed of the coating film after removing the liquid medium (rotation speed of the roll) is 1 to 80 m / min, preferably 5 to 50 m / min. it can.

プレス後の塗膜は、さらに、減圧下で加熱して液状媒体を完全に除去することが好ましい。この場合の減圧の程度としては、絶対圧として50〜200Paとすることが好ましく、75〜150Paとすることがより好ましい。加熱温度としては、100〜200℃とすることが好ましく、120〜180℃とすることがより好ましい。加熱時間は、2〜12時間とすることが好ましく、4〜8時間とすることがより好ましい。   It is preferable that the pressed coating film is further heated under reduced pressure to completely remove the liquid medium. In this case, the degree of reduced pressure is preferably 50 to 200 Pa, more preferably 75 to 150 Pa as an absolute pressure. As heating temperature, it is preferable to set it as 100-200 degreeC, and it is more preferable to set it as 120-180 degreeC. The heating time is preferably 2 to 12 hours, and more preferably 4 to 8 hours.

このようにして製造された蓄電デバイス電極は、集電体と活物質層との間の密着能力に優れるとともに、充放電特性が良好となる。   The electricity storage device electrode manufactured in this way is excellent in the adhesion capability between the current collector and the active material layer, and has good charge / discharge characteristics.

本実施形態に係る蓄電デバイス電極において、活物質としてケイ素材料を用いる場合、活物質層100質量%中のシリコン元素の含有割合が1〜50質量%であることが好ましく、2〜40質量%であることがより好ましく、3〜30質量%であることが特に好ましい。活物質層中のシリコン元素の含有量が前記範囲であると、それを用いて作製される蓄電デバイスの蓄電容量が向上することに加え、シリコン元素の分布が均一な活物質層が得られる。   In the electricity storage device electrode according to the present embodiment, when a silicon material is used as the active material, the content ratio of the silicon element in 100% by mass of the active material layer is preferably 1 to 50% by mass, and 2 to 40% by mass. More preferably, it is 3 to 30% by mass. When the content of the silicon element in the active material layer is within the above range, an active material layer having a uniform silicon element distribution can be obtained in addition to an improvement in the storage capacity of an electricity storage device manufactured using the active material layer.

本発明における活物質層中のシリコン元素の含有量は、以下の手順により測定することができる。すなわち、
(1)蛍光X線分析装置(スペクトリス社製、製品名「パナリティカルMagixPRO」)にて、あらかじめ準備しておいたシリコン元素の含有量既知のサンプルを複数点測定し、検量線を作成する。
(2)蓄電デバイス電極から活物質層の全体(深さ方向の一部のみを採取しないようにする)をスパチュラなどで3g掻き取り、全体が均一になるように乳鉢などで混合した後に直径3cmの円盤状のプレートにプレスする。活物質層単独では成形できない場合は、元素組成既知の凝着剤を適宜使用してもよい。このような凝着剤としては、例えばスチレン・マレイン酸樹脂、ホウ酸粉末、セルロース粉などを使用できる。また、シリコン含有量が高く検量線のリニアリティが確保できない場合も、上記凝着剤を用いてサンプルを希釈して測定することができる。なお、上記凝着剤を使用する際は、マトリックス効果による検量線のズレを回避するため、検量線作成サンプルも同様に凝着剤を使用することが好ましい。
(3)得られたプレートを蛍光X線分析装置にセットして分析し、上記検量線からシリコン元素含有量を算出する。上記凝着剤を使用した場合は、凝着剤の重量を差し引いた上でシリコン元素含有量を算出する。
The content of silicon element in the active material layer in the present invention can be measured by the following procedure. That is,
(1) Using a fluorescent X-ray analyzer (product name “Panalytic MagixPRO” manufactured by Spectris Co., Ltd.), a plurality of samples prepared in advance with a known silicon element content are measured, and a calibration curve is created.
(2) 3 g of the entire active material layer (not to collect only a part in the depth direction) is scraped from the power storage device electrode with a spatula or the like, and mixed with a mortar or the like so that the whole becomes uniform. Press into a disk-shaped plate. If the active material layer alone cannot be formed, an adhesive having a known elemental composition may be used as appropriate. As such an adhesive, for example, styrene / maleic acid resin, boric acid powder, cellulose powder and the like can be used. Further, even when the silicon content is high and the linearity of the calibration curve cannot be ensured, the sample can be diluted and measured using the adhesive. In addition, when using the said adhesive agent, in order to avoid the shift | offset | difference of the calibration curve by a matrix effect, it is preferable to similarly use an adhesive agent also for the calibration curve preparation sample.
(3) The obtained plate is set in a fluorescent X-ray analyzer and analyzed, and the silicon element content is calculated from the calibration curve. When the above adhesive is used, the silicon element content is calculated after subtracting the weight of the adhesive.

3.蓄電デバイス
本実施形態に係る蓄電デバイスは、上述の蓄電デバイス電極を備えるものであり、さらに電解液を含有し、セパレーターなどの部品を用いて、常法に従って製造することができる。具体的な製造方法としては、例えば、負極と正極とをセパレーターを介して重ね合わせ、これを電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に収納し、該電池容器に電解液を注入して封口する方法などを挙げることができる。電池の形状は、コイン型、円筒型、角形、ラミネート型など、適宜の形状であることができる。
3. Power Storage Device The power storage device according to the present embodiment includes the above-described power storage device electrode, and further contains an electrolytic solution and can be manufactured according to a conventional method using components such as a separator. As a specific manufacturing method, for example, a negative electrode and a positive electrode are overlapped via a separator, and this is wound or folded according to the shape of the battery, and stored in a battery container, and an electrolytic solution is injected into the battery container. Can be mentioned. The shape of the battery can be an appropriate shape such as a coin shape, a cylindrical shape, a square shape, or a laminate shape.

電解液は、液状でもゲル状でもよく、活物質の種類に応じて、蓄電デバイスに用いられる公知の電解液の中から電池としての機能を効果的に発現するものを選択すればよい。電解液は、電解質を適当な溶媒に溶解した溶液であることができる。   The electrolyte solution may be liquid or gel, and an electrolyte that effectively expresses the function as a battery may be selected from the known electrolytes used for the electricity storage device according to the type of the active material. The electrolytic solution can be a solution in which an electrolyte is dissolved in a suitable solvent.

上記電解質としては、リチウムイオン二次電池では、従来から公知のリチウム塩のいずれをも使用することができ、その具体例としては、例えばLiClO、LiBF、LiPF、LiCFCO、LiAsF、LiSbF、LiB10Cl10、Li
AlCl、LiCl、LiBr、LiB(C、LiCFSO、LiCHSO、LiCSO、Li(CFSON、低級脂肪酸カルボン酸リチウムなどを例示することができる。ニッケル水素二次電池では、例えば従来公知の濃度が5モル/リットル以上の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。
As the electrolyte, in the lithium ion secondary battery, any conventionally known lithium salt can be used, and specific examples thereof include, for example, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF. 6 , LiSbF 6 , LiB 10 Cl 10 , Li
AlCl 4 , LiCl, LiBr, LiB (C 2 H 5 ) 4 , LiCF 3 SO 3 , LiCH 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, lower fatty acid lithium carboxylate, etc. It can be illustrated. In a nickel metal hydride secondary battery, for example, an aqueous potassium hydroxide solution having a conventionally known concentration of 5 mol / liter or more can be used.

上記電解質を溶解するための溶媒は、特に制限されるものではないが、その具体例として、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどのカーボネート化合物;γ−ブチルラクトンなどのラクトン化合物;トリメトキシメタン、1,2−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、2−エトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル化合物;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド化合物などを挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上を使用することができる。電解液中の電解質の濃度としては、好ましくは0.5〜3.0モル/Lであり、より好ましくは0.7〜2.0モル/Lである。   The solvent for dissolving the electrolyte is not particularly limited. Specific examples thereof include carbonate compounds such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate; Lactone compounds such as butyl lactone; ether compounds such as trimethoxymethane, 1,2-dimethoxyethane, diethyl ether, 2-ethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran; sulfoxide compounds such as dimethyl sulfoxide, etc. One or more selected from these can be used. The concentration of the electrolyte in the electrolytic solution is preferably 0.5 to 3.0 mol / L, more preferably 0.7 to 2.0 mol / L.

4.実施例
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例、比較例中の「部」および「%」は、特に断らない限り質量基準である。
4). EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. “Part” and “%” in Examples and Comparative Examples are based on mass unless otherwise specified.

4.1.実施例1
4.1.1.(E)重合体の粒子の合成及び評価
<(E)重合体の粒子の合成>
攪拌機を備えた温度調節可能なオートクレーブ中に、水300質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6質量部、過硫酸カリウム1.0質量部、重亜硫酸ナトリウム0.5質量部、α−メチルスチレンダイマー0.2質量部、ドデシルメルカプタン0.2質量部、および表1に示した重合単量体成分である、1,3−ブタジエン72質量部、スチレン7質量部、メタクリル酸メチル10質量部、アクリロニトリル5質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル3質量部、アクリル酸2質量部、イタコン酸1質量部を順次仕込み、70℃にて8時間重合反応を行った。重合単量体成分の添加開始から3時間経過した時点で、α−メチルスチレンダイマー1.0質量部及びドデシルメルカプタン0.3質量部をさらに添加した。その後、オートクレーブ内の温度を80℃に昇温し、さらに2時間反応を行ってラテックスを得た。その後、ラテックスのpHを7.0に調節し、トリポリリン酸ナトリウム5質量部(固形分換算値、濃度10質量%の水溶液として添加)を加えた。次いで、残留単量体を水蒸気蒸留によって除去し、減圧下で濃縮することにより、(E)重合体の粒子を35質量%含有する水系分散体を得た。
4.1. Example 1
4.1.1. (E) Synthesis and Evaluation of Polymer Particles <(E) Synthesis of Polymer Particles>
In a temperature-controllable autoclave equipped with a stirrer, 300 parts by weight of water, 0.6 parts by weight of sodium dodecylbenzenesulfonate, 1.0 part by weight of potassium persulfate, 0.5 part by weight of sodium bisulfite, α-methylstyrene 0.2 parts by weight of dimer, 0.2 parts by weight of dodecyl mercaptan, and 72 parts by weight of 1,3-butadiene, 7 parts by weight of styrene, 10 parts by weight of methyl methacrylate, which are the polymerization monomer components shown in Table 1. 5 parts by mass of acrylonitrile, 3 parts by mass of 2-hydroxyethyl methacrylate, 2 parts by mass of acrylic acid, and 1 part by mass of itaconic acid were sequentially charged, and a polymerization reaction was performed at 70 ° C. for 8 hours. When 3 hours passed from the start of addition of the polymerization monomer component, 1.0 part by mass of α-methylstyrene dimer and 0.3 part by mass of dodecyl mercaptan were further added. Thereafter, the temperature in the autoclave was raised to 80 ° C., and further reacted for 2 hours to obtain a latex. Thereafter, the pH of the latex was adjusted to 7.0, and 5 parts by mass of sodium tripolyphosphate (added as an aqueous solution having a solid content conversion value and a concentration of 10% by mass) was added. Subsequently, the residual monomer was removed by steam distillation, and concentrated under reduced pressure to obtain an aqueous dispersion containing 35% by mass of (E) polymer particles.

<平均粒子径の測定>
動的光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置(大塚電子株式会社製、型式「FPAR−1000」)を用いて、上記で得られた水系分散体の粒度分布を測定し、その粒度分布から平均粒子径(D50)を求めたところ150nmであった。
<Measurement of average particle diameter>
The particle size distribution of the aqueous dispersion obtained above is measured using a particle size distribution measuring apparatus (model “FPAR-1000”, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) using the dynamic light scattering method as a measurement principle, and the particle size distribution is obtained. From this, the average particle diameter (D50) was determined to be 150 nm.

<DSC分析>
上記で得られた水系分散体から(E)重合体の粒子を分離し、その(E)重合体の粒子をJIS K7121に準拠する示差走査熱量計(DSC)によって測定したところ、単一のガラス転移温度(Tg)が−60℃に1つだけ観測された。
<DSC analysis>
When the (E) polymer particles were separated from the aqueous dispersion obtained above, and the (E) polymer particles were measured with a differential scanning calorimeter (DSC) in accordance with JIS K7121, a single glass was obtained. Only one transition temperature (Tg) was observed at -60 ° C.

4.1.2.蓄電デバイス電極用スラリーの調製及び評価
<蓄電デバイス用組成物の調製>
上記で得られた(E)重合体を含有する水系分散体1000gに、5−クロロ−2−メ
チル−4−イソチアゾリン−3−オンを1%含有する水懸濁液を10.1g仕込み、300rpmで撹拌することにより、蓄電デバイス用組成物を調製した。
4.1.2. Preparation and Evaluation of Storage Device Electrode Slurry <Preparation of Storage Device Composition>
10.1 g of an aqueous suspension containing 1% of 5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one was added to 1000 g of the aqueous dispersion containing the polymer (E) obtained above, and 300 rpm The composition for electrical storage devices was prepared by stirring by.

なお、蓄電デバイス用組成物中における5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オンの含有量は、以下の手順でバインダー組成物を分析することにより確認できる。すなわち、得られた蓄電デバイス用組成物を2.0g秤量し、硫酸アルミニウム水溶液を加えて凝集させる。次に凝集させた重合体成分をろ過し、高速液体クロマトグラフィー装置(カラム:Waters社製、μBondasphere 5μ C18−100Å(内径:3.9mm、長さ:150mm)、移動相:蒸留水を用いて調製した0.01M酢酸アンモニウム2Lにトリフルオロ酢酸を加え、pHを4.0に調整後、高速液体クロマトグラフィー用アセトニトリル500mLを加え混合したもの、流量:0.6mL/分)を使用して定量した結果、5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オンの含有量は100ppmであることが確認できた。   In addition, content of 5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one in the composition for electrical storage devices can be confirmed by analyzing the binder composition according to the following procedure. That is, 2.0 g of the obtained composition for an electricity storage device is weighed, and an aqueous aluminum sulfate solution is added to cause aggregation. Next, the agglomerated polymer component is filtered, and a high-performance liquid chromatography apparatus (column: manufactured by Waters, μBondasphere 5μ C18-100Å (inner diameter: 3.9 mm, length: 150 mm), mobile phase: using distilled water. Trifluoroacetic acid was added to 2 L of the prepared 0.01 M ammonium acetate, pH was adjusted to 4.0, 500 mL of acetonitrile for high performance liquid chromatography was added and mixed, flow rate: 0.6 mL / min) As a result, it was confirmed that the content of 5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one was 100 ppm.

<ケイ素材料(ケイ素系活物質)の合成>
粉砕した二酸化ケイ素粉末(平均粒子径10μm)と炭素粉末(平均粒子径35μm)との混合物を、温度を1100〜1600℃の範囲に調整した電気炉中で、窒素気流下(0.5NL/分)、10時間の加熱処理を行い、組成式SiO(x=0.5〜1.1)で表される酸化ケイ素の粉末(平均粒子径8μm)を得た。この酸化ケイ素の粉末300gをバッチ式加熱炉内に仕込み、真空ポンプにより絶対圧100Paの減圧を維持しながら、300℃/hの昇温速度にて室温(25℃)から1100℃まで昇温した。次いで、加熱炉内の圧力を2000Paに維持しつつ、メタンガスを0.5NL/分の流速にて導入しながら、1100℃、5時間の加熱処理(黒鉛被膜処理)を行った。黒鉛被膜処理終了後、50℃/hの降温速度で室温まで冷却することにより、黒鉛被膜酸化ケイ素の粉末約330gを得た。この黒鉛被膜酸化ケイ素は、酸化ケイ素の表面が黒鉛で被覆された導電性の粉末(活物質)であり、その平均粒子径は10.5μmであり、得られた黒鉛被膜酸化ケイ素の全体を100質量%とした場合の黒鉛被膜の割合は2質量%であった。
<Synthesis of silicon materials (silicon-based active materials)>
A mixture of pulverized silicon dioxide powder (average particle size 10 μm) and carbon powder (average particle size 35 μm) was heated in a nitrogen stream (0.5 NL / min) in an electric furnace adjusted to a temperature of 1100 to 1600 ° C. ) A heat treatment for 10 hours was performed to obtain a silicon oxide powder (average particle diameter of 8 μm) represented by the composition formula SiO x (x = 0.5 to 1.1). 300 g of this silicon oxide powder was charged into a batch-type heating furnace, and the temperature was raised from room temperature (25 ° C.) to 1100 ° C. at a temperature raising rate of 300 ° C./h while maintaining a reduced pressure of 100 Pa absolute pressure with a vacuum pump. . Next, heat treatment (graphite coating treatment) was performed at 1100 ° C. for 5 hours while introducing methane gas at a flow rate of 0.5 NL / min while maintaining the pressure in the heating furnace at 2000 Pa. After the completion of the graphite coating treatment, the powder was cooled to room temperature at a temperature decrease rate of 50 ° C./h to obtain about 330 g of graphite-coated silicon oxide powder. This graphite-coated silicon oxide is a conductive powder (active material) in which the surface of silicon oxide is coated with graphite, and its average particle diameter is 10.5 μm. The ratio of the graphite film in the case of mass% was 2 mass%.

<蓄電デバイス電極用スラリーの調製>
二軸型プラネタリーミキサー(プライミクス株式会社製、商品名「TKハイビスミックス 2P−03」)に増粘剤(商品名「CMC2200」、株式会社ダイセル製)を1質量部(固形分換算値、濃度2質量%の水溶液として添加)、負極活物質として結晶性の高いグラファイトである人造黒鉛(日立化成工業株式会社製、商品名「MAG」)99質量部(固形分換算値)、上記で得られた黒鉛被覆膜酸化ケイ素の粉末を1質量部(固形分換算値)、酸化グラフェン(イーケーエムジャパン株式会社製、品名「単層酸化グラフェン」、品番「G17L」)0.01質量部及び水68質量部を投入し、60rpmで1時間攪拌を行った。その後、得られたペーストに水と上記で得られた蓄電デバイス用組成物を、これに含有される(E)重合体2質量部に相当する量投入し、固形分濃度を50質量%に調整した後、攪拌脱泡機(株式会社シンキー製、商品名「泡とり練太郎」)を使用して、200rpmで2分間、1800rpmで5分間、さらに減圧下(約2.5×10Pa)において1800rpmで1.5分間攪拌混合することにより、蓄電デバイス電極用スラリーを調製した。
<Preparation of slurry for electricity storage device electrode>
Thickener (trade name “CMC2200”, manufactured by Daicel Corporation) is added to a biaxial planetary mixer (trade name “TK Hibismix 2P-03” manufactured by PRIMIX Co., Ltd.) and 1 part by mass (solid content converted value, concentration). (Added as a 2% by mass aqueous solution), 99 parts by mass (solid content conversion value) of artificial graphite (trade name “MAG”, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) which is highly crystalline graphite as a negative electrode active material, obtained above 1 part by weight (solid content conversion value) of graphitic oxide film coated with silicon oxide, graphene oxide (manufactured by EK Japan Ltd., product name “single-layer graphene oxide”, product number “G17L”) 0.01 part by weight and water 68 parts by mass was added and stirred at 60 rpm for 1 hour. Thereafter, water and the power storage device composition obtained above were added to the obtained paste in an amount corresponding to 2 parts by mass of the polymer (E) contained therein, and the solid content concentration was adjusted to 50% by mass. After that, using a stirring deaerator (trade name “Narutaro Awatori” manufactured by Shinky Co., Ltd.) for 2 minutes at 200 rpm, 5 minutes at 1800 rpm, and further under reduced pressure (about 2.5 × 10 4 Pa) Was stirred and mixed at 1800 rpm for 1.5 minutes to prepare an electricity storage device electrode slurry.

4.1.3.蓄電デバイス電極の製造及び評価
<蓄電デバイス電極の製造>
厚み20μmの銅箔よりなる集電体の表面に、上記で得られた蓄電デバイス電極用スラリーを、乾燥後の膜厚が80μmとなるようにドクターブレード法によって均一に塗布し、60℃で10分乾燥し、次いで120℃で10分間乾燥処理した。その後、活物質層の密度が1.6g/cmとなるようにロールプレス機によりプレス加工することにより、蓄電デバイス電極(負極)を得た。
4.1.3. Production and evaluation of electricity storage device electrode <Production of electricity storage device electrode>
The electricity storage device electrode slurry obtained above was uniformly applied to the surface of a current collector made of copper foil having a thickness of 20 μm by a doctor blade method so that the film thickness after drying was 80 μm. Then, it was dried at 120 ° C. for 10 minutes. Then, the electrical storage device electrode (negative electrode) was obtained by pressing with a roll-press machine so that the density of an active material layer may be 1.6 g / cm < 3 >.

<ピール強度の測定>
上記で得られた蓄電デバイス電極から幅2cm×長さ12cmの試験片を切り出し、この試験片の活物質層側の表面を、幅25mmの両面テープ(ニチバン株式会社製、商品名「ナイスタック(登録商標)」)を用いてアルミニウム板に貼り付けた。一方、試験片の集電体の表面に、幅18mmテープ(ニチバン株式会社製、商品名「セロテープ(登録商標)」、JIS Z1522に規定)を貼り付けた。この幅18mmテープを90°方向に50mm/minの速度で2cm剥離したときの力(N/m)を6回測定し、その平均値を密着強度(ピール強度、N/m)として算出した。このピール強度の値が大きいほど、集電体と活物質層との密着強度が高く、集電体から活物質層が剥離し難いと評価することができる。定量的には、ピール強度の値が8N/m以上である場合、密着強度が良好であると判断することができる。ピール強度の測定結果を表1に併せて示した。
<Measurement of peel strength>
A test piece having a width of 2 cm and a length of 12 cm was cut out from the electricity storage device electrode obtained above, and the surface of the test piece on the active material layer side was coated with a double-sided tape having a width of 25 mm (product name “Nystack ( (Registered trademark) ”) and attached to an aluminum plate. On the other hand, a 18 mm wide tape (manufactured by Nichiban Co., Ltd., trade name “Cello Tape (registered trademark)”, prescribed in JIS Z1522) was attached to the surface of the current collector of the test piece. The force (N / m) when this 18 mm wide tape was peeled 2 cm in the 90 ° direction at a speed of 50 mm / min was measured 6 times, and the average value was calculated as the adhesion strength (peel strength, N / m). It can be evaluated that the larger the peel strength value, the higher the adhesion strength between the current collector and the active material layer, and the more difficult the active material layer peels from the current collector. Quantitatively, when the peel strength value is 8 N / m or more, it can be determined that the adhesion strength is good. The measurement results of peel strength are also shown in Table 1.

<クラック率の測定>
上記で得られた蓄電デバイス電極から幅2cm×長さ10cmの試験片を切り出し、該試験片について直径2mmの丸棒に沿って幅方向に折り曲げ回数100回にて繰り返し折り曲げ試験を行った。丸棒に沿った部分のクラックの大きさを目視により観察して計測し、クラック率を測定した。クラック率は、下記式(3)によって定義した。
クラック率(%)=(クラックの入った長さ[mm]/極板全体の長さ[100mm])×100 ・・・・・(3)
<Measurement of crack rate>
A test piece having a width of 2 cm and a length of 10 cm was cut out from the power storage device electrode obtained above, and the test piece was repeatedly subjected to a bending test in a width direction of 100 times along a round bar having a diameter of 2 mm. The crack size was measured by visually observing and measuring the size of the crack along the round bar. The crack rate was defined by the following formula (3).
Crack rate (%) = (length with crack [mm] / total length of electrode plate [100 mm]) × 100 (3)

4.1.4.蓄電デバイスの製造及び評価
<対極(正極)の製造>
二軸型プラネタリーミキサー(プライミクス株式会社製、商品名「TKハイビスミックス 2P−03」)に、電気化学デバイス電極用バインダー(株式会社クレハ製、商品名「KFポリマー#1120」)4.0質量部(固形分換算値)、導電助剤(電気化学工業株式会社製、商品名「デンカブラック50%プレス品」)3.0質量部、正極活物質として平均粒子径5μmのLiCoO(ハヤシ化成株式会社製)100質量部(固形分換算値)およびN−メチルピロリドン(NMP)36質量部を投入し、60rpmで2時間攪拌を行った。得られたペーストにNMPを追加し、固形分濃度を65質量%に調製した後、攪拌脱泡機(株式会社シンキー製、商品名「泡とり練太郎」)を使用して、200rpmで2分間、1,800rpmで5分間、さらに減圧下(約2.5×10Pa)において1,800rpmで1.5分間攪拌混合することにより、正極用スラリーを調製した。アルミニウム箔よりなる集電体の表面に、この正極用スラリーを、溶媒除去後の膜厚が80μmとなるようにドクターブレード法によって均一に塗布し、120℃で20分間加熱して溶媒を除去した。その後、活物質層の密度が3.0g/cmとなるようにロールプレス機によりプレス加工することにより、対極(正極)を得た。
4.1.4. Manufacturing and evaluation of electricity storage devices <Manufacture of counter electrode (positive electrode)>
Biaxial planetary mixer (product name “TK Hibismix 2P-03” manufactured by PRIMIX Corporation) and electrochemical device electrode binder (product name “KF polymer # 1120” manufactured by Kureha Co., Ltd.) 4.0 mass Parts (solid content conversion value), conductive auxiliary agent (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name “Denka Black 50% press product”) 3.0 parts by mass, LiCoO 2 having an average particle size of 5 μm as a positive electrode active material (Hayashi Kasei) 100 parts by mass (in terms of solid content) and 36 parts by mass of N-methylpyrrolidone (NMP) were added, and the mixture was stirred at 60 rpm for 2 hours. After adding NMP to the obtained paste and adjusting the solid content concentration to 65% by mass, the mixture was stirred at 200 rpm for 2 minutes at 200 rpm using a stirring defoaming machine (trade name “Netaro Awatori”). The positive electrode slurry was prepared by stirring and mixing at 1,800 rpm for 5 minutes and further under reduced pressure (about 2.5 × 10 4 Pa) at 1,800 rpm for 1.5 minutes. The positive electrode slurry was uniformly applied to the surface of the current collector made of aluminum foil by a doctor blade method so that the film thickness after solvent removal was 80 μm, and the solvent was removed by heating at 120 ° C. for 20 minutes. . Then, the counter electrode (positive electrode) was obtained by pressing with a roll press so that the density of an active material layer might be 3.0 g / cm < 3 >.

<リチウムイオン電池セルの組み立て>
露点が−80℃以下となるようAr置換されたグローブボックス内で、上記で製造した負極を直径15.95mmに打ち抜き成形したものを、2極式コインセル(宝泉株式会社製、商品名「HSフラットセル」)上に載置した。次いで、直径24mmに打ち抜いたポリプロピレン製多孔膜からなるセパレーター(セルガード株式会社製、商品名「セルガード#2400」)を載置し、さらに、空気が入らないように電解液を500μL注入した後、上記で製造した正極を直径16.16mmに打ち抜き成形したものを載置し、前記2極式コインセルの外装ボディーをネジで閉めて封止することにより、リチウムイオン電池セル(蓄電デバイス)を組み立てた。ここで使用した電解液は、エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/1(質量比)の溶媒に、LiPFを1モル/Lの濃度で溶解した溶液である。
<Assembly of lithium ion battery cells>
In a glove box substituted with Ar so that the dew point is −80 ° C. or less, the negative electrode produced above was punched and molded to a diameter of 15.95 mm. A bipolar coin cell (trade name “HS Mounted on a flat cell "). Next, a separator made of a polypropylene porous membrane punched into a diameter of 24 mm (trade name “Celguard # 2400” manufactured by Celgard Co., Ltd.) was placed, and after injecting 500 μL of an electrolyte solution so that air did not enter, A lithium ion battery cell (power storage device) was assembled by placing the positive electrode manufactured in the above-described method by punching and molding the positive electrode to a diameter of 16.16 mm, and sealing the outer body of the bipolar coin cell with a screw. The electrolytic solution used here is a solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L in a solvent of ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate = 1/1 (mass ratio).

<10サイクル目保持率の評価>
上記で製造した蓄電デバイスにつき、25℃に調温された恒温槽にて、定電流(0.5C)にて充電を開始し、電圧が4.2Vになった時点で引き続き定電圧(4.2V)にて充電を続行し、電流値が0.05Cとなった時点で充電完了(カットオフ)する。次いで、定電流(0.5C)にて放電を開始し、電圧が3Vになった時点を放電完了(カットオフ)とし、0.5Cでの1回目の放電容量を測定した。上記充放電をあと9回繰り返し行い、1回目の放電容量に対する10回目の放電容量の割合(百分率%)を計算することにより10サイクル目保持率(%)を算出した。
<Evaluation of 10th cycle retention>
About the electrical storage device manufactured above, charging was started at a constant current (0.5 C) in a thermostatic chamber adjusted to 25 ° C., and when the voltage reached 4.2 V, the constant voltage (4. Charging is continued at 2V), and charging is completed (cut off) when the current value reaches 0.05C. Next, discharging was started at a constant current (0.5 C), and when the voltage reached 3 V, discharging was completed (cut off), and the first discharge capacity at 0.5 C was measured. The charge / discharge was repeated 9 times, and the 10th cycle retention rate (%) was calculated by calculating the ratio (percent%) of the 10th discharge capacity to the first discharge capacity.

4.2.実施例2〜9及び比較例1〜6
上記実施例1の<(E)重合体の粒子の合成>において、各単量体の種類及び量を、それぞれ表1〜表2に記載の通りとした以外は同様にして固形分濃度35質量%の(E)重合体の粒子を含有する水系分散体をそれぞれ調製した。次いで、得られた水系分散体を用い、実施例1と同様にして蓄電デバイス用組成物をそれぞれ調製した。次いで、得られた蓄電デバイス用組成物を用い、Carbon.2013,53,P38−49に記載のHummers法で酸化グラフェンを合成する際に酸化剤として使用する過マンガン酸カリウムの量を調製することで異なる酸化度の酸化グラフェンを合成し、酸化グラフェン及び活物質の含有割合を表1〜表2に記載の通りとした以外は実施例1と同様にして蓄電デバイス電極用スラリーをそれぞれ調製し、蓄電デバイス電極及び蓄電デバイスをそれぞれ作製した。各種測定及び評価方法は、上記実施例1と全く同様とした。
4.2. Examples 2-9 and Comparative Examples 1-6
The solid content concentration of 35 mass was the same as in Example 1 <Synthesis of (E) polymer particles> except that the type and amount of each monomer were as shown in Tables 1 and 2, respectively. % Aqueous dispersions containing (E) polymer particles were prepared. Next, using the obtained aqueous dispersion, a power storage device composition was prepared in the same manner as in Example 1. Next, using the obtained composition for an electricity storage device, Carbon. By synthesizing graphene oxide with different degrees of oxidation by adjusting the amount of potassium permanganate used as an oxidizing agent when synthesizing graphene oxide by the Hummers method described in 2013, 53, P38-49, Except having changed the content rate of the substance as shown in Table 1-Table 2, the slurry for electrical storage device electrodes was prepared similarly to Example 1, respectively, and the electrical storage device electrode and the electrical storage device were each produced. Various measurement and evaluation methods were the same as those in Example 1.

4.3.実施例10
電磁式撹拌機を備えた内容積約6Lのオートクレーブの内部を十分に窒素置換した後、脱酸素した純水2.5L及び乳化剤としてパーフルオロデカン酸アンモニウム25gを仕込み、350rpmで撹拌しながら60℃まで昇温した。次いで、単量体であるフッ化ビニリデン(VDF)70%及び六フッ化プロピレン(HFP)30%からなる混合ガスを、内圧が20kg/cmに達するまで仕込んだ。重合開始剤としてジイソプロピルパーオキシジカーボネートを20%含有するフロン113溶液25gを窒素ガスを使用して圧入し、重合を開始した。重合中は内圧が20kg/cmに維持されるようVDF60.2%及びHFP39.8%からなる混合ガスを逐次圧入して、圧力を20kg/cmに維持した。また、重合が進行するに従って重合速度が低下するため、3時間経過後に、先と同じ重合開始剤溶液の同量を窒素ガスを使用して圧入し、さらに3時間反応を継続した。その後、反応液を冷却すると同時に撹拌を停止し、未反応の単量体を放出した後に反応を停止することにより、重合体の微粒子を40%含有する水系分散体を得た。得られた重合体につき、19F−NMRにより分析した結果、各単量体の質量組成比はVDF/HFP=21/4であった。
4.3. Example 10
The inside of an autoclave having an internal volume of about 6 L equipped with an electromagnetic stirrer was sufficiently purged with nitrogen, then 2.5 L of deoxygenated pure water and 25 g of ammonium perfluorodecanoate as an emulsifier were charged and stirred at 350 rpm at 60 ° C. The temperature was raised to. Next, a mixed gas composed of 70% of vinylidene fluoride (VDF) and 30% of propylene hexafluoride (HFP) as monomers was charged until the internal pressure reached 20 kg / cm 2 . 25 g of Freon 113 solution containing 20% of diisopropyl peroxydicarbonate as a polymerization initiator was injected using nitrogen gas to initiate polymerization. During the polymerization, a mixed gas composed of 60.2% VDF and 39.8% HFP was sequentially injected so that the internal pressure was maintained at 20 kg / cm 2 , and the pressure was maintained at 20 kg / cm 2 . Further, since the polymerization rate decreased as the polymerization progressed, the same amount of the same polymerization initiator solution as that described above was injected using nitrogen gas after 3 hours, and the reaction was continued for 3 hours. Thereafter, the reaction liquid was cooled and the stirring was stopped at the same time. After the unreacted monomer was released, the reaction was stopped to obtain an aqueous dispersion containing 40% of polymer fine particles. As a result of analyzing the obtained polymer by 19 F-NMR, the mass composition ratio of each monomer was VDF / HFP = 21/4.

容量7Lのセパラブルフラスコの内部を十分に窒素置換した後、上記の工程で得られた重合体の微粒子を含有する水系分散体1600g(重合体換算で25質量部に相当)、乳化剤「アデカリアソープSR1025」(商品名、株式会社ADEKA製)0.5質量部、メタクリル酸メチル(MMA)30質量部、アクリル酸2−エチルヘキシル(EHA)40質量部及びメタクリル酸(MAA)5質量部並びに水130質量部を順次仕込み、70℃で3時間攪拌し、重合体の微粒子に単量体を吸収させた。次いで油溶性重合開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル0.5質量部を含有するテトラヒドロフラン溶液20mLを添加し、75℃に昇温して3時間反応を行い、さらに85℃で2時間反応を行った。その後、冷却した後に反応を停止し、2.5N水酸化ナトリウム水溶液でpH7に調節することにより、(E)重合体の粒子を40%含有する水系分散体を得た。   After the inside of the 7-liter separable flask was sufficiently purged with nitrogen, 1600 g of an aqueous dispersion containing fine particles of the polymer obtained in the above step (corresponding to 25 parts by mass in terms of polymer), emulsifier “Adekaria Soap SR1025 "(trade name, manufactured by ADEKA Corporation) 0.5 parts by mass, methyl methacrylate (MMA) 30 parts by mass, 2-ethylhexyl acrylate (EHA) 40 parts by mass, methacrylic acid (MAA) 5 parts by mass, and water 130 parts by mass were sequentially added and stirred at 70 ° C. for 3 hours to allow the polymer fine particles to absorb the monomer. Next, 20 mL of a tetrahydrofuran solution containing 0.5 part by mass of azobisisobutyronitrile, which is an oil-soluble polymerization initiator, is added, heated to 75 ° C., reacted for 3 hours, and further reacted at 85 ° C. for 2 hours. went. Then, after cooling, the reaction was stopped, and the aqueous dispersion containing 40% of the polymer particles (E) was obtained by adjusting the pH to 7 with a 2.5N aqueous sodium hydroxide solution.

次いで、得られた水系分散体を用い、実施例1と同様にして蓄電デバイス用組成物を調製した。次いで、得られた蓄電デバイス用組成物を用い、酸化グラフェン及び活物質の含
有割合を表1に記載の通りとした以外は実施例1と同様にして蓄電デバイス電極用スラリーをそれぞれ調製し、蓄電デバイス電極及び蓄電デバイスをそれぞれ作製した。各種測定及び評価方法は、上記実施例1と全く同様とした。
Subsequently, the composition for electrical storage devices was prepared like Example 1 using the obtained aqueous dispersion. Next, using the obtained power storage device composition, slurry for power storage device electrodes was prepared in the same manner as in Example 1 except that the content ratio of graphene oxide and active material was as shown in Table 1. A device electrode and an electricity storage device were produced. Various measurement and evaluation methods were the same as those in Example 1.

4.4.比較例7
活物質としてケイ素系材料を添加しない以外は実施例10と同様にして、蓄電デバイス電極用スラリーを調製し、蓄電デバイス電極及び蓄電デバイスをそれぞれ作製した。各種測定および評価方法は、上記実施例1と全く同様にした。
4.4. Comparative Example 7
A slurry for an electricity storage device electrode was prepared in the same manner as in Example 10 except that no silicon-based material was added as an active material, and an electricity storage device electrode and an electricity storage device were produced. Various measurements and evaluation methods were the same as those in Example 1.

4.5.評価結果
下表1〜表2に、実施例1〜10及び比較例1〜7で使用した(A)重合体組成、蓄電デバイス電極用スラリーの組成、並びに各種評価結果をまとめた。
4.5. Evaluation results Tables 1 and 2 below summarize the (A) polymer composition used in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 7, the composition of the slurry for the electricity storage device electrode, and various evaluation results.

Figure 2016143553
Figure 2016143553

Figure 2016143553
Figure 2016143553

上表1〜表2における単量体の略称は、それぞれ以下の意味である。
・BD:1,3−ブタジエン
・ST:スチレン
・MMA:メタクリル酸メチル
・AN:アクリロニトリル
・HEMA:メタクリル酸2−ヒドロキシエチル
・2EHA:アクリル酸2−ヒドロキシエチル
・AA:アクリル酸
・MAA:メタクリル酸
・TA:イタコン酸
・VDF:フッ化ビニリデン
・HFP:六フッ化プロピレン
Abbreviations of monomers in Tables 1 and 2 have the following meanings, respectively.
-BD: 1,3-butadiene-ST: styrene-MMA: methyl methacrylate-AN: acrylonitrile-HEMA: 2-hydroxyethyl methacrylate-2EHA: 2-hydroxyethyl acrylate-AA: acrylic acid-MAA: methacrylic acid -TA: Itaconic acid-VDF: Vinylidene fluoride-HFP: Propylene hexafluoride

上表1における活物質の略称は、それぞれ以下の意味である。
・ケイ素系活物質:上記で合成した黒鉛被覆酸化ケイ素
・炭素系活物質:日立化成工業株式会社製、商品名「MAG」
・グラフェン:グラフェンプラットホーム株式会社製、製品名「グラフェン分散液」、製品型番「GNH−XX/W」
・アセチレンブラック:電気化学工業株式会社製、商品名「デンカブラック50%プレス品」
The abbreviations of the active materials in Table 1 have the following meanings, respectively.
-Silicon-based active material: Graphite-coated silicon oxide synthesized above-Carbon-based active material: manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name "MAG"
Graphene: manufactured by Graphene Platform Co., Ltd., product name “graphene dispersion”, product model number “GNH-XX / W”
-Acetylene black: manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name “Denka Black 50% Pressed Product”

上表1から明らかなように、実施例1〜13に示した本発明に係る蓄電デバイス用組成物を用いて調製された蓄電デバイス電極用スラリーは、比較例1〜6の場合と比較して、密着性が良好で、クラック耐性に優れる蓄電デバイス電極を与えた。また、これらの蓄電デバイス電極を備える蓄電デバイス(リチウムイオン二次電池)は、サイクル特性が良好となることが判った。   As apparent from Table 1 above, the slurry for the electricity storage device electrode prepared using the composition for electricity storage device according to the present invention shown in Examples 1 to 13 was compared with the cases of Comparative Examples 1 to 6. Thus, an electricity storage device electrode having good adhesion and excellent crack resistance was provided. Moreover, it turned out that cycling characteristics become favorable for an electrical storage device (lithium ion secondary battery) provided with these electrical storage device electrodes.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and effect) as the configuration described in the embodiment. In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

10…集電体、20…活物質層、100…蓄電デバイス電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Current collector, 20 ... Active material layer, 100 ... Electric storage device electrode

Claims (9)

活物質として(A)ケイ素材料及び(B)炭素材料を含有し、
さらに(C)グラフェン誘導体及び(D)液状媒体を含有する、蓄電デバイス電極用スラリー。
Containing (A) silicon material and (B) carbon material as active materials,
Furthermore, the slurry for electrical storage device electrodes containing (C) graphene derivative and (D) liquid medium.
前記(A)ケイ素材料及び前記(B)炭素材料の合計100質量部に対して、前記(C)グラフェン誘導体を0.001〜20質量部含有する、請求項1に記載の蓄電デバイス電極用スラリー。   The slurry for an electricity storage device electrode according to claim 1, comprising 0.001 to 20 parts by mass of the (C) graphene derivative with respect to a total of 100 parts by mass of the (A) silicon material and the (B) carbon material. . 前記(A)ケイ素材料及び前記(B)炭素材料の合計量を100質量%としたときに、前記(A)ケイ素材料を1〜50質量%含有する、請求項1または請求項2に記載の蓄電デバイス電極用スラリー。   The amount of the (A) silicon material is 1 to 50% by mass when the total amount of the (A) silicon material and the (B) carbon material is 100% by mass. A slurry for an electricity storage device electrode. 前記(C)グラフェン誘導体が酸化グラフェンである、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の蓄電デバイス電極用スラリー。   The slurry for an electricity storage device electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the (C) graphene derivative is graphene oxide. (E)重合体をさらに含有する、請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の蓄電デバイス電極用スラリー。   (E) The slurry for electrical storage device electrodes as described in any one of Claims 1 thru | or 4 which further contains a polymer. 前記(E)重合体が、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位と、芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位と、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位と、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位と、を含むジエン系重合体である、請求項5に記載の蓄電デバイス電極用スラリー。   The polymer (E) is a repeating unit derived from a conjugated diene compound, a repeating unit derived from an aromatic vinyl compound, a repeating unit derived from an unsaturated carboxylic acid ester, and a repeating unit derived from an unsaturated carboxylic acid. The slurry for an electricity storage device electrode according to claim 5, wherein the slurry is a diene polymer. 前記(E)重合体が、含フッ素エチレン系単量体に由来する繰り返し単位と、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位と、を含む含フッ素系重合体である、請求項5に記載の蓄電デバイス電極用スラリー。   The said (E) polymer is a fluorine-containing polymer containing the repeating unit derived from a fluorine-containing ethylene-type monomer, and the repeating unit derived from unsaturated carboxylic acid ester of Claim 5. A slurry for an electricity storage device electrode. 集電体と、前記集電体の表面上に請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の蓄電デバイス電極用スラリーが塗布及び乾燥されて形成された層と、を備える蓄電デバイス電極。   An electricity storage device electrode comprising: a current collector; and a layer formed by applying and drying the electricity storage device electrode slurry according to any one of claims 1 to 7 on a surface of the current collector. . 請求項8に記載の蓄電デバイス電極を備える蓄電デバイス。   An electricity storage device comprising the electricity storage device electrode according to claim 8.
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