JP2016149313A - Binder composition for lithium ion secondary battery electrode, slurry composition for lithium ion secondary battery electrode, electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a binder composition for a lithium ion secondary battery electrode that can reduce the internal resistance of a lithium ion secondary battery and has excellent lifetime characteristic.SOLUTION: A binder composition for a lithium ion secondary battery electrode contains a compound (A) as an ethylenic unsaturated carboxylic acid compound in the range from not less than 20.0 wt% to not more than 75.0 wt%, and a copolymerizable compound (B) having ethylenic unsaturated bond having a solubility of 7 g or more with respect to water of 100 g at 20°C in the range from not less than 20.0 wt% to not more than 75.0 wt%, and also contains a water-soluble polymer X having an electrolyte swell rate of less than 120 wt%, and amphoteric dispersant Y having an acid value ranging from not less than 1 mgKOH/g to less than 30 mgKOH/g and an amine value ranging from 1 mgKOH/g to less than 30 mgKOH/g. The blend amount of the amphoteric dispersant ranges from 0.001 weight parts to not more than 10 weight parts with respect to the 100 weight parts of the water-soluble polymer X.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物、リチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用電極およびリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a binder composition for a lithium ion secondary battery electrode, a slurry composition for a lithium ion secondary battery electrode, an electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そのため、近年では、リチウムイオン二次電池の更なる高性能化を目的として、電極などの電池部材の改良が検討されている。   Lithium ion secondary batteries are small and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged, and are used in a wide range of applications. Therefore, in recent years, improvement of battery members such as electrodes has been studied for the purpose of further improving the performance of lithium ion secondary batteries.

ここで、リチウムイオン二次電池用の電極は、通常、集電体と、集電体上に形成された電極合材層とを備えている。そして、電極合材層は、例えば、電極活物質と、結着材を含むバインダー組成物などとを溶媒に分散および/または溶解させてなるスラリー組成物を集電体上に塗布し、乾燥させることにより形成される。   Here, the electrode for lithium ion secondary batteries is normally provided with the electrical power collector and the electrode compound-material layer formed on the electrical power collector. For example, the electrode mixture layer is formed by applying a slurry composition obtained by dispersing and / or dissolving an electrode active material and a binder composition containing a binder in a solvent onto a current collector and drying the electrode. Is formed.

そこで、近年では、リチウムイオン二次電池などの二次電池の更なる性能の向上を達成すべく、電極合材層の形成に用いられるバインダー組成物およびスラリー組成物の改良が試みられている(例えば、特許文献1および2を参照)。   Thus, in recent years, attempts have been made to improve the binder composition and the slurry composition used for forming the electrode mixture layer in order to achieve further improvement in the performance of secondary batteries such as lithium ion secondary batteries ( For example, see Patent Documents 1 and 2).

特許文献1では、電極活物質と、架橋型樹脂微粒子を含有するバインダー組成物と、特定の組成を有する両性樹脂型分散剤と、水性液状媒体とを含んでなるスラリー組成物を電極合材層の形成に用いることで、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させる技術が提案されている。
また特許文献2では、電極活物質と、導電材と、両性界面活性剤などのイオン性界面活性剤からなる分散剤とを含んでなるスラリー組成物を電極合材層の形成に用いることで、導電材の凝集を抑制して導電ネットワークを十分に形成し、二次電池に優れた出力特性を発揮させる技術が提案されている。
In Patent Literature 1, a slurry composition comprising an electrode active material, a binder composition containing crosslinked resin fine particles, an amphoteric resin type dispersant having a specific composition, and an aqueous liquid medium is used as an electrode mixture layer. A technique for exhibiting excellent cycle characteristics in a secondary battery has been proposed.
In Patent Document 2, a slurry composition containing an electrode active material, a conductive material, and a dispersant composed of an ionic surfactant such as an amphoteric surfactant is used for forming the electrode mixture layer. There has been proposed a technique for suppressing the aggregation of conductive materials to sufficiently form a conductive network and exhibiting excellent output characteristics for a secondary battery.

特開2013−93123号公報JP2013-93123A 特開2006−302617号公報JP 2006-302617 A

しかし、上記特許文献に記載されたスラリー組成物は、リチウムイオン二次電池に十分に優れた寿命特性(サイクル特性、保存安定性)を付与することが困難であった。
更に、上記特許文献に記載されたスラリー組成物では、電極合材層の抵抗を十分に低減することができない場合があり、リチウムイオン二次電池に十分に優れたレート特性を発揮させることができなかった。
したがって、上記従来のバインダー組成物には、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減しつつ、リチウムイオン二次電池に優れた寿命特性を発揮させるという点において、更なる改善の余地があった。
However, it has been difficult for the slurry composition described in the above-mentioned patent document to impart sufficiently excellent life characteristics (cycle characteristics and storage stability) to the lithium ion secondary battery.
Furthermore, in the slurry composition described in the above-mentioned patent document, the resistance of the electrode mixture layer may not be sufficiently reduced, and the lithium ion secondary battery can exhibit sufficiently excellent rate characteristics. There wasn't.
Therefore, the conventional binder composition has room for further improvement in that the lithium ion secondary battery exhibits excellent life characteristics while reducing the internal resistance of the lithium ion secondary battery.

そこで、本発明は、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、併せて寿命特性を優れたものとするリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、併せて寿命特性を優れたものとするリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物を提供することを目的とする。
そして、本発明は、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、併せて寿命特性を優れたものとする電極、および、内部抵抗が低減され、そして寿命特性に優れるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。
Then, an object of this invention is to provide the binder composition for lithium ion secondary battery electrodes which reduces the internal resistance of a lithium ion secondary battery, and is excellent in a lifetime characteristic collectively.
Another object of the present invention is to provide a slurry composition for a lithium ion secondary battery electrode that reduces the internal resistance of the lithium ion secondary battery and has excellent life characteristics.
The present invention also provides an electrode that reduces the internal resistance of the lithium ion secondary battery and also has excellent life characteristics, and a lithium ion secondary battery that has reduced internal resistance and excellent life characteristics. The purpose is to do.

本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、エチレン性不飽和カルボン酸および/またはその塩と、20℃における水100gに対する溶解度が7g以上であるエチレン性不飽和結合を有する共重合可能な化合物とを所定の割合で含む単量体組成物を共重合させて得られ、かつ特定の範囲内の電解液膨潤度を有する水溶性重合体を含むバインダー組成物を電極の形成に使用することで、当該電極を備えるリチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、加えて寿命特性を向上しうることに着想した。   The present inventor has intensively studied for the purpose of solving the above problems. And this inventor is an ethylenically unsaturated carboxylic acid and / or its salt, and the copolymerizable compound which has the ethylenically unsaturated bond whose solubility with respect to 100 g of water in 20 degreeC is 7 g or more in predetermined ratio. Lithium provided with the electrode by using a binder composition containing a water-soluble polymer having a degree of electrolyte swell within a specific range obtained by copolymerizing the monomer composition The idea was to reduce the internal resistance of the ion secondary battery and improve the life characteristics.

その上で、本発明者はさらに検討を重ね、上記水溶性重合体を含むバインダー組成物に、さらに所定の酸価およびアミン価を呈する両性分散剤を所定の量比で含めることで、電極物性(電極合材層と集電体の密着性など)を飛躍的に高め、更なる電池性能の向上が可能となることを見出し、本発明を完成させた。   In addition, the present inventor further studied, and the binder composition containing the water-soluble polymer further includes an amphoteric dispersant exhibiting a predetermined acid value and an amine value in a predetermined quantitative ratio, whereby electrode physical properties are obtained. It has been found that the battery performance can be further improved by dramatically increasing the adhesion between the electrode mixture layer and the current collector, and the present invention has been completed.

即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物は、水溶性重合体X、両性分散剤Yおよび溶媒を含むリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物であって、前記水溶性重合体Xは、化合物(A)と、化合物(B)とを含む単量体組成物を重合してなり、前記化合物(A)は、エチレン性不飽和カルボン酸およびその塩の少なくとも一方よりなるエチレン性不飽和カルボン酸化合物であり、前記化合物(B)は、20℃における水100gに対する溶解度が7g以上であって、エチレン性不飽和結合を有する前記化合物(A)と共重合可能な化合物であり、前記単量体組成物の全単量体中の前記化合物(A)の割合が20.0質量%以上75.0質量%以下であり、全単量体中の前記化合物(B)の割合が20.0質量%以上75.0質量%以下であり、前記水溶性重合体Xの電解液膨潤度が120質量%未満であり、前記両性分散剤Yは、酸価が1mgKOH/g以上30mgKOH/g未満であり、かつアミン価が1mgKOH/g以上30mgKOH/g未満であり、そして、前記両性分散剤Yの配合量が、前記水溶性重合体X100質量部当たり、0.001質量部以上10質量部以下であることを特徴とする。このような、化合物(A)および化合物(B)を所定の割合で含む単量体組成物を重合して得られ、かつ120質量%未満の電解液膨潤度を有する水溶性重合体と、所定の酸価およびアミン価を呈する両性分散剤とを所定の量比で併用したバインダー組成物を電極の形成に用いれば、当該電極を備えるリチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、併せて寿命特性を優れたものとすることができる。   That is, the present invention aims to advantageously solve the above problems, and the binder composition for lithium ion secondary battery electrodes of the present invention comprises a water-soluble polymer X, an amphoteric dispersant Y and a solvent. A lithium ion secondary battery electrode binder composition, wherein the water-soluble polymer X is obtained by polymerizing a monomer composition containing the compound (A) and the compound (B). A) is an ethylenically unsaturated carboxylic acid compound comprising at least one of an ethylenically unsaturated carboxylic acid and a salt thereof, and the compound (B) has a solubility in 100 g of water at 20 ° C. of 7 g or more, A compound copolymerizable with the compound (A) having a polymerizable unsaturated bond, and the ratio of the compound (A) in all monomers of the monomer composition is 20.0% by mass or more and 75.0%. mass The ratio of the compound (B) in all the monomers is 20.0% by mass or more and 75.0% by mass or less, and the degree of swelling of the electrolytic solution of the water-soluble polymer X is less than 120% by mass. And the amphoteric dispersant Y has an acid value of 1 mgKOH / g or more and less than 30 mgKOH / g, an amine value of 1 mgKOH / g or more and less than 30 mgKOH / g, and the compounding amount of the amphoteric dispersant Y is The amount is 0.001 part by mass or more and 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of the water-soluble polymer X. A water-soluble polymer obtained by polymerizing such a monomer composition containing the compound (A) and the compound (B) in a predetermined ratio and having an electrolyte swelling degree of less than 120% by mass; If a binder composition using an amphoteric dispersant exhibiting an acid value and an amine value in combination at a predetermined quantitative ratio is used for forming an electrode, the internal resistance of the lithium ion secondary battery equipped with the electrode is reduced and the lifetime is also reduced. The characteristics can be made excellent.

ここで、本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物において、前記単量体組成物は、ポリオキシアルキレン構造および2つ以上のエチレン性不飽和結合を有する多官能化合物(C)をさらに含み、全単量体中の前記多官能化合物(C)の割合が0.01質量%以上20.0質量%以下であることが好ましい。多官能化合物(C)を上述の割合で含む単量体組成物を用いて水溶性重合体を形成すれば、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を更に低減することができ、かつ寿命特性を更に向上させることができるからである。また、多官能化合物(C)を単量体組成物に含めることで、本発明のバインダー組成物を用いて調製したスラリー組成物の固形分濃度を高めることが可能となり、電極の生産性を向上させることができるからである。   Here, in the binder composition for a lithium ion secondary battery electrode of the present invention, the monomer composition further comprises a polyfunctional compound (C) having a polyoxyalkylene structure and two or more ethylenically unsaturated bonds. It is preferable that the ratio of the said polyfunctional compound (C) in all the monomers is 0.01 mass% or more and 20.0 mass% or less. If a water-soluble polymer is formed using the monomer composition containing the polyfunctional compound (C) in the above-mentioned proportion, the internal resistance of the lithium ion secondary battery can be further reduced, and the life characteristics are further improved. This is because it can be improved. In addition, by including the polyfunctional compound (C) in the monomer composition, it is possible to increase the solid content concentration of the slurry composition prepared using the binder composition of the present invention, thereby improving the productivity of the electrode. It is because it can be made.

そして、本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物において、前記単量体組成物は、全単量体中の前記化合物(A)の割合を全単量体中の前記化合物(B)の割合で除した値が1.5未満であることが好ましい。全単量体中の化合物(A)の割合と全単量体中の化合物(B)の割合が上記の関係を満たす場合、水溶性重合体Xが電解液中で過度に膨潤することがなく、電極活物質間の粒子間距離が保たれ、かつリチウムイオン伝導性も確保されるため、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を更に低減することができるからである。さらに、リチウムイオン二次電池の内部抵抗の低減と、サイクル特性の向上をバランスよく達成することができるからである。   And in the binder composition for a lithium ion secondary battery electrode of the present invention, the monomer composition has the ratio of the compound (A) in all monomers to the compound (B) in all monomers. The value divided by the ratio is preferably less than 1.5. When the ratio of the compound (A) in all monomers and the ratio of the compound (B) in all monomers satisfy the above relationship, the water-soluble polymer X does not swell excessively in the electrolyte. This is because the interparticle distance between the electrode active materials is maintained and the lithium ion conductivity is ensured, so that the internal resistance of the lithium ion secondary battery can be further reduced. Furthermore, it is possible to achieve a reduction in internal resistance of the lithium ion secondary battery and an improvement in cycle characteristics in a balanced manner.

加えて、本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物において、前記両性分散剤Yの電解液溶解度が5%以下であることが好ましい。両性分散剤Yの電解液溶解度が5%以下であれば、両性分散剤Yの電解液中への溶出が十分に抑制され、リチウムイオン二次電池の寿命特性をさらに向上させることができるからである。   In addition, in the binder composition for a lithium ion secondary battery electrode of the present invention, the electrolyte solution solubility of the amphoteric dispersant Y is preferably 5% or less. If the solubility of the electrolyte solution of the amphoteric dispersant Y is 5% or less, the elution of the amphoteric dispersant Y into the electrolyte solution can be sufficiently suppressed, and the life characteristics of the lithium ion secondary battery can be further improved. is there.

また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物は、上述のいずれかのリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物および電極活物質を含むことを特徴とする。このように、上述のいずれかのバインダー組成物をスラリー組成物の調製に使用すれば、当該スラリー組成物を用いて作製した電極を備えるリチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、併せて寿命特性を優れたものとすることができる。   Moreover, this invention aims at solving the said subject advantageously, The slurry composition for lithium ion secondary battery electrodes of this invention is the binder for lithium ion secondary battery electrodes in any one of the above-mentioned. A composition and an electrode active material are included. Thus, if any one of the above-mentioned binder compositions is used for the preparation of the slurry composition, the internal resistance of the lithium ion secondary battery including the electrode prepared using the slurry composition is reduced, and the lifetime is also reduced. The characteristics can be made excellent.

また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のリチウムイオン二次電池用電極は、上述のリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物を用いて調製した電極合材層を、集電体上に備えることを特徴とする。このように、上述したスラリー組成物を用いて電極合材層を形成すれば、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減しつつ寿命特性を優れたものとすることが可能なリチウムイオン二次電池用電極が得られる。   Moreover, this invention aims at solving the said subject advantageously, The electrode for lithium ion secondary batteries of this invention is prepared using the above-mentioned slurry composition for lithium ion secondary battery electrodes. The electrode mixture layer is provided on a current collector. Thus, if an electrode mixture layer is formed using the slurry composition described above, a lithium ion secondary battery capable of having excellent life characteristics while reducing the internal resistance of the lithium ion secondary battery. A working electrode is obtained.

また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のリチウムイオン二次電池は、正極、負極、電解液およびセパレータを備え、前記正極および負極の少なくとも一方が、上述のリチウムイオン二次電池用電極であることを特徴とする。このように、上述したリチウムイオン二次電池用電極を用いれば、内部抵抗が低減され、そして寿命特性に優れるリチウムイオン二次電池を提供することができる。   Moreover, this invention aims at solving the said subject advantageously, The lithium ion secondary battery of this invention is equipped with a positive electrode, a negative electrode, electrolyte solution, and a separator, At least one of the said positive electrode and negative electrode Is an electrode for a lithium ion secondary battery as described above. Thus, if the electrode for lithium ion secondary batteries described above is used, a lithium ion secondary battery having reduced internal resistance and excellent life characteristics can be provided.

本発明によれば、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、併せて寿命特性を優れたものとするリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物を提供することができる。
本発明によれば、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、併せて寿命特性を優れたものとするリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物を提供することができる。
本発明によれば、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、併せて寿命特性を優れたものとする電極、および、内部抵抗が低減され、そして寿命特性に優れるリチウムイオン二次電池を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the internal resistance of a lithium ion secondary battery can be reduced, and the lithium ion secondary battery electrode binder composition which is excellent in lifetime characteristics can be provided.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the internal resistance of a lithium ion secondary battery can be reduced, and the slurry composition for lithium ion secondary battery electrodes which makes the lifetime characteristic excellent also can be provided.
According to the present invention, there are provided an electrode that reduces the internal resistance of a lithium ion secondary battery and also has excellent life characteristics, and a lithium ion secondary battery that has reduced internal resistance and excellent life characteristics. can do.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物は、リチウムイオン二次電池の電極の形成に用いる。そして、本発明のリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物は、本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物を含んで構成され、リチウムイオン二次電池の電極の形成に用いる。また、本発明のリチウムイオン二次電池用電極は、本発明のリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物を用いて製造することができる。更に、本発明のリチウムイオン二次電池は、本発明のリチウムイオン二次電池用電極を用いたことを特徴とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Here, the binder composition for a lithium ion secondary battery electrode of the present invention is used for forming an electrode of a lithium ion secondary battery. And the slurry composition for lithium ion secondary battery electrodes of this invention is comprised including the binder composition for lithium ion secondary battery electrodes of this invention, and is used for formation of the electrode of a lithium ion secondary battery. Moreover, the electrode for lithium ion secondary batteries of this invention can be manufactured using the slurry composition for lithium ion secondary battery electrodes of this invention. Furthermore, the lithium ion secondary battery of the present invention is characterized by using the electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention.

(リチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物)
本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物は、結着材としての水溶性重合体Xと、両性分散剤Yと、溶媒とを含む。そして、水溶性重合体Xが、エチレン性不飽和カルボン酸およびその塩の少なくとも一方よりなるエチレン性不飽和カルボン酸である化合物(A)と、20℃における水100gに対する溶解度が7g以上であって且つエチレン性不飽和結合を有する、化合物(A)と共重合可能な化合物(B)とを所定の割合で含む単量体組成物を重合して得られ、かつ電解液膨潤度が120質量%未満であり、また両性分散剤Yの酸価が1mgKOH/g以上30mgKOH/g未満であり、かつアミン価が1mgKOH/g以上30mgKOH/g未満であり、さらに両性分散剤Yの配合量が、水溶性重合体X100質量部当たり0.001質量部以上10質量部以下であることを特徴とする。
(Binder composition for lithium ion secondary battery electrode)
The binder composition for a lithium ion secondary battery electrode of the present invention includes a water-soluble polymer X as a binder, an amphoteric dispersant Y, and a solvent. The water-soluble polymer X has a compound (A) which is an ethylenically unsaturated carboxylic acid composed of at least one of an ethylenically unsaturated carboxylic acid and a salt thereof, and a solubility in 100 g of water at 20 ° C. is 7 g or more. In addition, it is obtained by polymerizing a monomer composition containing an ethylenically unsaturated bond and a compound (B) copolymerizable with the compound (A) at a predetermined ratio, and the electrolyte swelling degree is 120% by mass. The acid value of the amphoteric dispersant Y is 1 mgKOH / g or more and less than 30 mgKOH / g, the amine value is 1 mgKOH / g or more and less than 30 mgKOH / g, and the compounding amount of the amphoteric dispersant Y is water-soluble. It is characterized by being 0.001 part by mass or more and 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of the conductive polymer X.

ここで、本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物は、化合物(A)および化合物(B)を所定の割合で含有する単量体組成物を重合して得られ、かつ電解液膨潤度が120質量%未満である水溶性重合体と、当該水溶性重合体Xに対して所定量比で、所定の酸価およびアミン価を呈する両性分散剤Yを含有しているので、当該バインダー組成物を電極の作製に用いることにより、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減しつつ、リチウムイオン二次電池に優れた寿命特性を発揮させることができる。   Here, the binder composition for a lithium ion secondary battery electrode of the present invention is obtained by polymerizing a monomer composition containing the compound (A) and the compound (B) at a predetermined ratio, and the electrolyte swells. The binder contains a water-soluble polymer having a degree of less than 120% by mass and an amphoteric dispersant Y exhibiting a predetermined acid value and an amine value in a predetermined amount ratio with respect to the water-soluble polymer X. By using the composition for the production of an electrode, it is possible to exhibit excellent life characteristics in the lithium ion secondary battery while reducing the internal resistance of the lithium ion secondary battery.

なお、水溶性重合体Xと、当該水溶性重合体Xに対して所定量比の両性分散剤Yを併用することで、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が低減され、かつ、寿命特性が向上する理由は、明らかではないが、以下の理由によるものであると推察される。
まず、水溶性重合体Xの調製に用いられる化合物(B)は水への溶解性が高い、すなわち極性の高い単量体である。よって、得られる水溶性重合体Xはリチウムイオン二次電池で通常使用される電解液に対する親和性が低く、結果として得られる水溶性重合体Xの電解液中での膨潤が適度に(120質量%未満に)抑制される。そのため極板の構造が維持され、電極の膨れが抑制されることで、サイクル特性などの寿命特性が向上すると推察される。一方、化合物(A)のカルボキシル基によりリチウムイオン伝導性が向上し、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が低減され、また、サイクル特性が向上する。加えて、化合物(A)のカルボキシル基の寄与により水溶性重合体Xが電極活物質を好適に被覆し、電極活物質表面での電解液の分解が抑制され、ガス発生が抑制されるため保存安定性を向上させることできると推察される。
さらに、上述の水溶性重合体Xに加えて所定量の両性分散剤Yを使用することで、スラリー組成物中で電極活物質を良好に分散させることが可能となる。加えて両性分散剤Yが所定の酸価およびアミン価を呈するため、当該両性分散剤Yが、酸性官能基や塩基性官能基を介して水溶性重合体Xおよび電極活物質の双方と好適に相互作用することで、電極活物質間の拘束力を高めるなどして電極物性を向上させ、また両性分散剤Yの電解液中への溶出を抑制することができる。そのため、結果としてリチウムイオン二次電池のサイクル特性などの電池性能が向上すると推察される。
In addition, by using the water-soluble polymer X and the amphoteric dispersant Y in a predetermined ratio with respect to the water-soluble polymer X, the internal resistance of the lithium ion secondary battery is reduced and the life characteristics are improved. The reason for this is not clear, but is presumed to be due to the following reason.
First, the compound (B) used for the preparation of the water-soluble polymer X is a highly polar monomer having high solubility in water. Therefore, the obtained water-soluble polymer X has a low affinity for the electrolyte solution usually used in lithium ion secondary batteries, and the resulting water-soluble polymer X is moderately swollen in the electrolyte solution (120 mass). Less than%). Therefore, it is presumed that the life characteristics such as the cycle characteristics are improved by maintaining the structure of the electrode plate and suppressing the swelling of the electrodes. On the other hand, the lithium ion conductivity is improved by the carboxyl group of the compound (A), the internal resistance of the lithium ion secondary battery is reduced, and the cycle characteristics are improved. In addition, the water-soluble polymer X suitably covers the electrode active material due to the contribution of the carboxyl group of the compound (A), the decomposition of the electrolyte solution on the surface of the electrode active material is suppressed, and the generation of gas is suppressed, which is preserved. It is presumed that stability can be improved.
Furthermore, by using a predetermined amount of the amphoteric dispersant Y in addition to the water-soluble polymer X described above, the electrode active material can be favorably dispersed in the slurry composition. In addition, since the amphoteric dispersant Y exhibits a predetermined acid value and amine value, the amphoteric dispersant Y is preferably used with both the water-soluble polymer X and the electrode active material via an acidic functional group or a basic functional group. By interacting, the physical properties of the electrode can be improved by increasing the binding force between the electrode active materials, and the elution of the amphoteric dispersant Y into the electrolytic solution can be suppressed. As a result, it is assumed that the battery performance such as the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery is improved.

<結着材>
結着材は、本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物を用いて調製したリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物を使用して集電体上に電極合材層を形成することにより製造した電極において、電極合材層に含まれる成分が電極合材層から脱離しないように保持し得る成分である。
<Binder>
The binder is an electrode mixture layer formed on the current collector using the slurry composition for lithium ion secondary battery electrodes prepared using the binder composition for lithium ion secondary battery electrodes of the present invention. In the electrode manufactured by the above, the component contained in the electrode mixture layer can be held so as not to be detached from the electrode mixture layer.

そして、本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物に用いる結着材は、上述したように化合物(A)および化合物(B)を所定の割合で含有する単量体組成物を重合して得られる水溶性重合体Xを含有することを必要とする。なお、本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物は、任意に、上記水溶性重合体X以外の重合体を結着材として更に含有していてもよい。   And the binder used for the binder composition for lithium ion secondary battery electrodes of the present invention polymerizes the monomer composition containing the compound (A) and the compound (B) at a predetermined ratio as described above. It is necessary to contain the water-soluble polymer X obtained in this way. In addition, the binder composition for lithium ion secondary battery electrodes of the present invention may optionally further contain a polymer other than the water-soluble polymer X as a binder.

[水溶性重合体X]
本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物の結着材として用いられる水溶性重合体Xは、水溶性の共重合体である。
ここで、本発明において重合体が「水溶性」であるとは、イオン交換水100質量部当たり重合体1質量部(固形分相当)を添加し攪拌して得られる混合物を、温度20℃以上70℃以下の範囲内で、かつ、pH3以上12以下(pH調整にはNaOH水溶液及び/またはHCl水溶液を使用)の範囲内である条件のうち少なくとも一条件に調整し、250メッシュのスクリーンを通過させた際に、スクリーンを通過せずにスクリーン上に残る残渣の固形分の質量が、添加した重合体の固形分に対して50質量%を超えないことをいう。
[Water-soluble polymer X]
The water-soluble polymer X used as the binder of the binder composition for lithium ion secondary battery electrodes of the present invention is a water-soluble copolymer.
Here, in the present invention, the polymer is “water soluble” means that a mixture obtained by adding 1 part by weight of polymer (corresponding to a solid content) and stirring with respect to 100 parts by weight of ion-exchanged water has a temperature of 20 ° C. or higher. Adjust to at least one of the conditions within the range of 70 ° C. or less and within the range of pH 3 to 12 (using NaOH aqueous solution and / or HCl aqueous solution for pH adjustment), and pass through a 250 mesh screen. This means that the solid content of the residue remaining on the screen without passing through the screen does not exceed 50 mass% with respect to the solid content of the added polymer.

そして、水溶性重合体Xは、以下に詳細に説明する単量体組成物を重合して得られる。そして、通常、この水溶性重合体Xは、単量体組成物中に含まれていた単量体に由来する構造単位を当該単量体組成物中の各単量体の存在比率と同様の比率で含有している。   And the water-soluble polymer X is obtained by superposing | polymerizing the monomer composition demonstrated in detail below. And usually this water-soluble polymer X has the same structural unit derived from the monomer contained in the monomer composition as the abundance ratio of each monomer in the monomer composition. Contains in proportions.

[[単量体組成物]]
水溶性重合体Xの調製に用いる単量体組成物は、例えば、単量体と、重合開始剤などの添加剤と、重合溶媒とを含有する。そして、単量体組成物は、単量体として、化合物(A)および化合物(B)を所定の割合で含有する。具体的には、単量体組成物は、単量体組成物中の全単量体の量を100質量%とした際に、20.0質量%以上75.0質量%以下の化合物(A)と、20.0質量%以上75.0質量%以下の化合物(B)とを含有する。なお、単量体組成物は、任意に、化合物(A)および化合物(B)と共重合可能な多官能化合物(C)や、更にこれらを除いたその他の化合物を単量体として含有していてもよい。
[[Monomer composition]]
The monomer composition used for the preparation of the water-soluble polymer X contains, for example, a monomer, an additive such as a polymerization initiator, and a polymerization solvent. And a monomer composition contains a compound (A) and a compound (B) in a predetermined ratio as a monomer. Specifically, the monomer composition has a compound (A) of 20.0% by mass or more and 75.0% by mass or less when the amount of all monomers in the monomer composition is 100% by mass. ) And 20.0 mass% or more and 75.0 mass% or less of the compound (B). The monomer composition optionally contains as a monomer a compound (A) and a polyfunctional compound (C) copolymerizable with the compound (B), and other compounds other than these. May be.

−化合物(A)−
化合物(A)としては、エチレン性不飽和カルボン酸およびその塩の少なくとも一方を用いることができる。そして、エチレン性不飽和カルボン酸としては、エチレン性不飽和モノカルボン酸およびその誘導体、エチレン性不飽和ジカルボン酸およびその酸無水物並びにそれらの誘導体などが挙げられる。また、エチレン性不飽和カルボン酸塩としては、エチレン性不飽和カルボン酸のナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩などが挙げられる。
なお、エチレン性不飽和カルボン酸およびその塩は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
-Compound (A)-
As the compound (A), at least one of an ethylenically unsaturated carboxylic acid and a salt thereof can be used. Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid include ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and derivatives thereof, ethylenically unsaturated dicarboxylic acid and acid anhydrides thereof, and derivatives thereof. Examples of the ethylenically unsaturated carboxylate include sodium salts, potassium salts and lithium salts of ethylenically unsaturated carboxylic acids.
In addition, ethylenically unsaturated carboxylic acid and its salt may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

ここで、エチレン性不飽和モノカルボン酸の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などが挙げられる。そして、エチレン性不飽和モノカルボン酸の誘導体の例としては、2−エチルアクリル酸、イソクロトン酸、α−アセトキシアクリル酸、β−trans−アリールオキシアクリル酸、α−クロロ−β−E−メトキシアクリル酸、β−ジアミノアクリル酸などが挙げられる。
また、エチレン性不飽和ジカルボン酸の例としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。そして、エチレン性不飽和ジカルボン酸の酸無水物の例としては、無水マレイン酸、ジアクリル酸無水物、メチル無水マレイン酸、ジメチル無水マレイン酸などが挙げられる。さらに、エチレン性不飽和ジカルボン酸の誘導体の例としては、メチルマレイン酸、ジメチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸、などが挙げられる。
Here, examples of the ethylenically unsaturated monocarboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid. Examples of the ethylenically unsaturated monocarboxylic acid derivatives include 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, α-acetoxyacrylic acid, β-trans-aryloxyacrylic acid, α-chloro-β-E-methoxyacrylic. Examples include acid and β-diaminoacrylic acid.
Examples of the ethylenically unsaturated dicarboxylic acid include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like. Examples of acid anhydrides of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids include maleic anhydride, diacrylic anhydride, methyl maleic anhydride, dimethyl maleic anhydride, and the like. Furthermore, examples of the ethylenically unsaturated dicarboxylic acid derivative include methylmaleic acid, dimethylmaleic acid, phenylmaleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, and fluoromaleic acid.

なお、本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物において、化合物(A)としては、エチレン性不飽和カルボン酸塩、好ましくはエチレン性不飽和カルボン酸のリチウム塩を用いることができる。エチレン性不飽和カルボン酸塩を使用すれば、得られる水溶性重合体Xの水溶性を高めることができるので、重合溶媒として水を使用して水溶性重合体Xを調製する際に、単量体組成物中の単量体濃度を高濃度としても、水溶性重合体Xの析出による重合の不均質な進行を防止することができる。従って、高単量体濃度の単量体組成物を使用して生産性を高めつつ、重合を均一に進行させることができる。また、エチレン性不飽和カルボン酸のリチウム塩を使用すれば、得られる水溶性重合体X中にカルボン酸リチウム塩基(−COOLi)が導入され、スラリー組成物の安定性が向上し、そしてリチウムイオン二次電池のサイクル特性および保存特性が更に向上するとともに内部抵抗を更に低減することができる。
また、本発明のバインダー組成物を用いて作製した電極を備えるリチウムイオン二次電池のサイクル特性を更に向上させ、内部抵抗を更に低減する観点からは、エチレン性不飽和カルボン酸化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸またはそれらの塩を用いることが好ましく、アクリル酸またはアクリル酸塩を用いることがより好ましい。
In the binder composition for a lithium ion secondary battery electrode of the present invention, as the compound (A), an ethylenically unsaturated carboxylate, preferably a lithium salt of an ethylenically unsaturated carboxylic acid can be used. If an ethylenically unsaturated carboxylate is used, the water solubility of the resulting water-soluble polymer X can be increased. Therefore, when preparing the water-soluble polymer X using water as a polymerization solvent, Even when the monomer concentration in the body composition is set to a high concentration, the heterogeneous progress of the polymerization due to the precipitation of the water-soluble polymer X can be prevented. Accordingly, the polymerization can be progressed uniformly while increasing the productivity by using the monomer composition having a high monomer concentration. Further, if a lithium salt of an ethylenically unsaturated carboxylic acid is used, lithium carboxylate base (—COOLi) is introduced into the resulting water-soluble polymer X, the stability of the slurry composition is improved, and lithium ions The cycle characteristics and storage characteristics of the secondary battery can be further improved and the internal resistance can be further reduced.
In addition, from the viewpoint of further improving the cycle characteristics of a lithium ion secondary battery including an electrode prepared using the binder composition of the present invention and further reducing internal resistance, the ethylenically unsaturated carboxylic acid compound may be acrylic. It is preferable to use acid, methacrylic acid or a salt thereof, and it is more preferable to use acrylic acid or acrylate.

そして、水溶性重合体Xの調製に用いる単量体組成物が含む単量体は、上述した化合物(A)が占める割合が20.0質量%以上75.0質量%以下である必要があり、単量体中で化合物(A)が占める割合は、21.0質量%以上であることが好ましく、22.0質量%以上であることがより好ましく、72.0質量%以下であることが好ましく、40.0質量%以下であることがより好ましい。単量体中で化合物(A)が占める割合が20.0質量%未満の場合、水溶性重合体Xの剛性が低下し、電極の膨らみを十分に抑制することができず、また電極合材層と集電体の密着性が低下し、リチウムイオン二次電池のサイクル特性が低下する。一方、単量体中で化合物(A)が占める割合が75.0質量%超の場合、水溶性重合体Xの剛性が過度に高くなって脆くなり、水溶性重合体Xにより構成される電極活物質の被覆部に亀裂が生じる。その結果、電極活物質の新生界面が生じることによるガスの発生などが原因でリチウムイオン二次電池の保存安定性が低下する。加えて内部抵抗が上昇し、サイクル特性が低下する。   And the monomer which the monomer composition used for preparation of the water-soluble polymer X needs to be 20.0 mass% or more and 75.0 mass% or less for the ratio which the compound (A) mentioned above occupies. The proportion of the compound (A) in the monomer is preferably 21.0% by mass or more, more preferably 22.0% by mass or more, and 72.0% by mass or less. Preferably, it is 40.0 mass% or less. When the proportion of the compound (A) in the monomer is less than 20.0% by mass, the rigidity of the water-soluble polymer X is lowered, and the swelling of the electrode cannot be sufficiently suppressed. The adhesion between the layer and the current collector is lowered, and the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery are lowered. On the other hand, when the proportion of the compound (A) in the monomer exceeds 75.0% by mass, the rigidity of the water-soluble polymer X becomes excessively high and becomes brittle, and the electrode is composed of the water-soluble polymer X. Cracks occur in the active material coating. As a result, the storage stability of the lithium ion secondary battery decreases due to the generation of gas due to the formation of a new interface of the electrode active material. In addition, internal resistance increases and cycle characteristics deteriorate.

−化合物(B)−
化合物(B)としては、エチレン性不飽和結合を有する共重合可能な化合物であって、20℃における水100gに対する溶解度が、7g以上の化合物を用いることができる。このような溶解度を有する化合物(B)に由来する構造単位は、電解液に対する膨潤性が低いと共に、水を重合溶媒とした際の重合性が高いからである。なお、本発明においてエチレン性不飽和カルボン酸およびその塩は、前述の溶解度を満たす場合であっても、化合物(B)には含まれず、化合物(A)に含まれるものとする。
そして化合物(B)としては、例えば、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート(100以上)、2−ヒドロキシプロピルアクリレート(100以上)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(100以上)、2−ヒドロキシエチルアクリレート(100以上)、リン酸2−(メタクリロイルオキシ)エチル(100以上)、アクリルアミド(100以上)、メタクリルアミド(100以上)、N−メチロールアクリルアミド(100以上)、アクリロニトリル(7)、スチレンスルホン酸ナトリウム(22)などの、エチレン性不飽和結合を有し、かつ極性の高い官能基(水酸基、アミド基、ニトリル基、リン酸基、アミノ基など)を有する化合物や、エチレングリコールジメタクリレート(100以上)を挙げることができる。これらは1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。ここで、上記の括弧中の数値は、温度20℃における水溶解度(単位:g/100g)を示す。なお、温度20℃における水溶解度は、EPA法(EPA Chemical Fate testing Guideline CG-1500 Water Solubility)で測定することができる。
なお、上記化合物(B)に替えて、メチルアクリレート(6)やエチルアクリレート(2)やブチルアクリレート(2)等の20℃における水溶解度が7g未満の化合物を用いて水溶性重合体Xを調製すると、当該水溶性重合体Xが電解液中において過度に膨潤し、極板の構造が維持できず、電極の膨れを抑制することができない。そして結果として、リチウムイオン二次電池の、サイクル特性などの寿命特性を確保することができない。
また化合物(B)は、リチウムイオン二次電池中への持ち込み水分を低下させガスの発生を抑制する観点、および水溶性重合体Xと併用しうる他の重合体(例えば、後述するスチレン−ブタジエン系重合体などの粒子状重合体)の安定性を確保する観点から、アンモニウム塩などの有機塩、ナトリウム塩、およびカリウム塩などの塩(特に金属塩)でないことが好ましく、且つ塩に容易に変換される酸性基(フェノール性水酸基など)を有さないことが好ましい。
-Compound (B)-
As the compound (B), a compound having an ethylenically unsaturated bond and having a solubility in 100 g of water at 20 ° C. of 7 g or more can be used. This is because the structural unit derived from the compound (B) having such solubility has low swellability with respect to the electrolytic solution and high polymerizability when water is used as a polymerization solvent. In the present invention, the ethylenically unsaturated carboxylic acid and the salt thereof are not included in the compound (B) but are included in the compound (A) even when the above-described solubility is satisfied.
Examples of the compound (B) include 2-hydroxypropyl methacrylate (100 or more), 2-hydroxypropyl acrylate (100 or more), 2-hydroxyethyl methacrylate (100 or more), 2-hydroxyethyl acrylate (100 or more), 2- (methacryloyloxy) ethyl phosphate (100 or more), acrylamide (100 or more), methacrylamide (100 or more), N-methylolacrylamide (100 or more), acrylonitrile (7), sodium styrenesulfonate (22), etc. And compounds having an ethylenically unsaturated bond and a highly polar functional group (hydroxyl group, amide group, nitrile group, phosphoric acid group, amino group, etc.) and ethylene glycol dimethacrylate (100 or more). it can. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in combination at any ratio. Here, the numerical value in the parenthesis indicates water solubility (unit: g / 100 g) at a temperature of 20 ° C. The water solubility at 20 ° C. can be measured by the EPA method (EPA Chemical Fate testing Guideline CG-1500 Water Solubility).
In place of the compound (B), a water-soluble polymer X is prepared using a compound having a water solubility of less than 7 g at 20 ° C. such as methyl acrylate (6), ethyl acrylate (2), or butyl acrylate (2). As a result, the water-soluble polymer X swells excessively in the electrolytic solution, the structure of the electrode plate cannot be maintained, and the swelling of the electrode cannot be suppressed. As a result, the life characteristics such as cycle characteristics of the lithium ion secondary battery cannot be secured.
In addition, the compound (B) is used from the viewpoint of reducing moisture brought into the lithium ion secondary battery and suppressing gas generation, and other polymers that can be used in combination with the water-soluble polymer X (for example, styrene-butadiene described later) From the viewpoint of ensuring the stability of the particulate polymer (eg, a polymer based polymer), it is preferably not an organic salt such as an ammonium salt, a salt such as a sodium salt, or a potassium salt (particularly a metal salt), and can easily be converted into a salt. It is preferable not to have an acidic group (such as a phenolic hydroxyl group) to be converted.

そして、電解液中での電極の膨らみを抑制し、内部抵抗を更に低減し、そしてリチウムイオン二次電池のサイクル特性を更に向上させる観点からは、化合物(B)としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、アクリロニトリルが好ましく、2−ヒドロキシエチルアクリレート、アクリルアミドを用いることがより好ましい。   From the viewpoint of suppressing the swelling of the electrode in the electrolyte, further reducing the internal resistance, and further improving the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery, the compound (B) is 2-hydroxyethyl acrylate. , Acrylamide, N-methylolacrylamide, and acrylonitrile are preferable, and 2-hydroxyethyl acrylate and acrylamide are more preferable.

そして、水溶性重合体Xの調製に用いる単量体組成物が含む単量体は、上述した化合物(B)が占める割合が20.0質量%以上75.0質量%以下である必要があり、単量体中で化合物(B)が占める割合は、30.0質量%以上であることが好ましく、60.0質量%以上であることがより好ましい。単量体中で化合物(B)が占める割合が20.0質量%未満の場合、極板が過度に脆くなり構造が維持できず、亀裂等が発生しサイクル特性が低下する。また、保存安定性が低下し、そしてリチウムイオン二次電池の内部抵抗を十分に低減することもできない。一方、単量体中で化合物(B)が占める割合が75.0質量%超の場合、電極の膨らみを十分に抑制することができず、また電極合材層と集電体の密着性が低下し、リチウムイオン二次電池のサイクル特性が低下する。   And the monomer which the monomer composition used for preparation of the water-soluble polymer X needs to be 20.0 mass% or more and 75.0 mass% or less in the ratio which the compound (B) mentioned above occupies. The proportion of the compound (B) in the monomer is preferably 30.0% by mass or more, and more preferably 60.0% by mass or more. When the proportion of the compound (B) in the monomer is less than 20.0% by mass, the electrode plate becomes excessively brittle, the structure cannot be maintained, cracks and the like occur, and the cycle characteristics deteriorate. Further, the storage stability is lowered, and the internal resistance of the lithium ion secondary battery cannot be sufficiently reduced. On the other hand, when the proportion of the compound (B) in the monomer exceeds 75.0% by mass, the swelling of the electrode cannot be sufficiently suppressed, and the adhesion between the electrode mixture layer and the current collector is low. The cycle characteristics of the lithium ion secondary battery deteriorate.

また、全単量体中の化合物(A)の割合を全単量体中の前記化合物(B)の割合で除した値(A/B)が、1.5未満であることが好ましく、1.0以下であることがより好ましく、0.8以下であることが更に好ましく、また、0.2以上であることが好ましく、0.3以上であることがより好ましい。
A/Bが1.5未満であることで、水溶性重合体Xが電解液中で過度に膨潤することがなく、電極活物質間の粒子間距離が保たれ、かつリチウムイオン伝導性も確保されるため、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を更に低減することができるからである。
加えて、A/Bが上述の範囲内であることで、リチウムイオン二次電池の内部抵抗の低減と、サイクル特性の向上をバランスよく達成することができる。
Moreover, it is preferable that the value (A / B) which remove | divided the ratio of the compound (A) in all the monomers by the ratio of the said compound (B) in all the monomers is less than 1.5. 0.0 or less is more preferable, 0.8 or less is further preferable, 0.2 or more is preferable, and 0.3 or more is more preferable.
When A / B is less than 1.5, the water-soluble polymer X does not swell excessively in the electrolyte, the interparticle distance between the electrode active materials is maintained, and lithium ion conductivity is also ensured. This is because the internal resistance of the lithium ion secondary battery can be further reduced.
In addition, when A / B is within the above range, it is possible to achieve a reduction in internal resistance of the lithium ion secondary battery and an improvement in cycle characteristics in a balanced manner.

−多官能化合物(C)−
単量体組成物は、単量体として、ポリオキシアルキレン構造および2つ以上のエチレン性不飽和結合を有する多官能化合物(C)を含むことが好ましい。このような多官能化合物(C)を水溶性重合体Xの重合に用いることで、水溶性重合体Xに適度に高い剛性と柔軟性とを付与することができる。従って、充放電による電極の膨れを抑制する等によりサイクル特性の低下を抑制することができる。また、水との親和性が高いエチレンオキシド鎖の寄与により、水溶性重合体Xの重合が容易となる。加えて、リチウムイオン伝導性が確保され、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減することができる。また、多官能化合物(C)を単量体組成物に含めることで、本発明のバインダー組成物を用いて調製したスラリー組成物の固形分濃度を高めることが可能となり、電極の生産性を向上させることができる。
ここで、多官能化合物(C)としては、一般式:−(Cm2mO)n−[式中、mは1以上の整数であり、nは2以上の整数である]で表されるポリオキシアルキレン構造と、2つ以上のエチレン性不飽和結合とを有する化合物を用いることができる。
ポリオキシアルキレン構造と2つ以上のエチレン性不飽和結合とを有する化合物は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
なお、本発明において、多官能化合物(C)に該当する化合物は、化合物(B)に含まれないものとする。
-Polyfunctional compound (C)-
The monomer composition preferably includes a polyfunctional compound (C) having a polyoxyalkylene structure and two or more ethylenically unsaturated bonds as a monomer. By using such a polyfunctional compound (C) for the polymerization of the water-soluble polymer X, the water-soluble polymer X can be given moderately high rigidity and flexibility. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the cycle characteristics by suppressing the swelling of the electrode due to charge / discharge. In addition, the water-soluble polymer X can be easily polymerized due to the contribution of the ethylene oxide chain having a high affinity with water. In addition, lithium ion conductivity is ensured, and the internal resistance of the lithium ion secondary battery can be reduced. In addition, by including the polyfunctional compound (C) in the monomer composition, it is possible to increase the solid content concentration of the slurry composition prepared using the binder composition of the present invention, thereby improving the productivity of the electrode. Can be made.
Here, the polyfunctional compound (C) is represented by the general formula: — (C m H 2m O) n — [wherein, m is an integer of 1 or more, and n is an integer of 2 or more]. A compound having a polyoxyalkylene structure and two or more ethylenically unsaturated bonds can be used.
As the compound having a polyoxyalkylene structure and two or more ethylenically unsaturated bonds, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination at any ratio.
In the present invention, a compound corresponding to the polyfunctional compound (C) is not included in the compound (B).

ここで、多官能化合物(C)としては、例えば、ポリオキシアルキレン構造を有するポリオールのポリ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。具体的には、多官能化合物(C)としては、特に限定されることなく、下記の化合物(I)〜(V)が挙げられる
なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートおよび/またはメタクリレートを指す。
(I)下記一般式:

Figure 2016149313
[式中、nは2以上の整数である]で表されるポリエチレングリコールジアクリレート。
(II)下記一般式:
Figure 2016149313
[式中、nは2以上の整数である]で表されるポリテトラメチレングリコールジアクリレート。
(III)下記一般式:
Figure 2016149313
[式中、n1およびn2は、2以上の整数であり、互いに同一でも、異なっていても良い]で表されるエトキシ化ビスフェノールAジアクリレート。
(IV)下記一般式:
Figure 2016149313
[式中、n1、n2およびn3は、2以上の整数であり、互いに同一でも、異なっていても良い]で表されるエトキシ化グリセリントリアクリレート。
(V)下記一般式:
Figure 2016149313
[式中、n1、n2、n3およびn4は、2以上の整数であり、互いに同一でも、異なっていても良い]で表されるエトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート。 Here, as a polyfunctional compound (C), the poly (meth) acrylate of the polyol which has a polyoxyalkylene structure etc. are mentioned, for example. Specifically, the polyfunctional compound (C) is not particularly limited and includes the following compounds (I) to (V). In the present invention, “(meth) acrylate” means acrylate And / or methacrylate.
(I) The following general formula:
Figure 2016149313
[Wherein n is an integer of 2 or more] polyethylene glycol diacrylate represented by
(II) The following general formula:
Figure 2016149313
[Wherein n is an integer of 2 or more] polytetramethylene glycol diacrylate.
(III) The following general formula:
Figure 2016149313
[Wherein, n1 and n2 are integers of 2 or more, and may be the same or different from each other].
(IV) The following general formula:
Figure 2016149313
[Wherein n1, n2 and n3 are integers of 2 or more, and may be the same or different from each other].
(V) The following general formula:
Figure 2016149313
[Wherein n1, n2, n3 and n4 are integers of 2 or more and may be the same or different from each other], and ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate.

なお、水溶性重合体Xの重合を容易にし、そして、本発明のバインダー組成物を用いて調製したスラリー組成物の固形分濃度を高めることを可能にして電極の生産性を向上させる観点からは、多官能化合物(C)のエチレン性不飽和結合の数(官能数)は、2以上6以下であることが好ましく、2以上4以下であることが更に好ましい。
また、電極の生産性を更に高める観点からは、多官能化合物(C)は、2〜6官能のポリアクリレートであることが好ましく、2〜4官能のポリアクリレートであることが更に好ましい。そして2〜4官能のポリアクリレートの中でも、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減しつつ、サイクル特性および保存安定性を向上させる観点からは、2官能のポリアクリレートが特に好ましい。
From the viewpoint of facilitating the polymerization of the water-soluble polymer X and improving the productivity of the electrode by making it possible to increase the solid content concentration of the slurry composition prepared using the binder composition of the present invention. The number (functional number) of ethylenically unsaturated bonds of the polyfunctional compound (C) is preferably 2 or more and 6 or less, and more preferably 2 or more and 4 or less.
Moreover, from the viewpoint of further increasing the productivity of the electrode, the polyfunctional compound (C) is preferably a bifunctional to hexafunctional polyacrylate, and more preferably a bifunctional to tetrafunctional polyacrylate. Among the 2- to 4-functional polyacrylates, bifunctional polyacrylates are particularly preferable from the viewpoint of improving the cycle characteristics and storage stability while reducing the internal resistance of the lithium ion secondary battery.

更に、本発明のバインダー組成物を用いて調製したスラリー組成物の安定性およびリチウムイオン二次電池の保存安定性を向上させる観点からは、多官能化合物(C)が有するポリオキシアルキレン構造(−(Cm2mO)n−)の整数mは、20以下であることが好ましく、15以下であることが更に好ましく、10以下であることが特に好ましく、2以上であることが好ましい。整数mが大きすぎる場合には、スラリー組成物の安定性が低下する虞があるからである。また、整数mが小さすぎる場合には、水溶性重合体Xの剛性が高くなり、リチウムイオン二次電池の保存安定性が低下する虞があるからである。
また、同様の理由により、多官能化合物(C)が有するポリオキシアルキレン構造(−(Cm2mO)n−)の整数nは、20以下であることが好ましく、15以下であることが更に好ましく、10以下であることが特に好ましく、2以上であることが好ましく、3以上であることが更に好ましく、4以上であることが特に好ましい。整数nが大きすぎる場合には、スラリー組成物の安定性が低下する虞があるからである。また、整数nが小さすぎる場合には、水溶性重合体Xの剛性が高くなり、リチウムイオン二次電池の保存安定性が低下する虞があるからである。なお、多官能化合物(C)が分子内に複数のポリオキシアルキレン構造(−(Cm2mO)n−)を有する場合には、複数のポリオキシアルキレン構造の整数nの平均値が上記範囲内に含まれることが好ましく、全てのポリオキシアルキレン構造の整数nが上記範囲内に含まれることが更に好ましい。
Furthermore, from the viewpoint of improving the stability of the slurry composition prepared using the binder composition of the present invention and the storage stability of the lithium ion secondary battery, the polyoxyalkylene structure (- (C m H 2m O) n - an integer m of) is preferably 20 or less, more preferably 15 or less, particularly preferably 10 or less, or 2 or more. This is because if the integer m is too large, the stability of the slurry composition may decrease. Moreover, when the integer m is too small, the rigidity of the water-soluble polymer X becomes high, and the storage stability of the lithium ion secondary battery may be lowered.
For the same reason, the integer n of the polyoxyalkylene structure (— (C m H 2m O) n —) of the polyfunctional compound (C) is preferably 20 or less, and preferably 15 or less. More preferably, it is particularly preferably 10 or less, more preferably 2 or more, further preferably 3 or more, and particularly preferably 4 or more. This is because if the integer n is too large, the stability of the slurry composition may decrease. In addition, when the integer n is too small, the rigidity of the water-soluble polymer X becomes high, and the storage stability of the lithium ion secondary battery may be lowered. In addition, when the polyfunctional compound (C) has a plurality of polyoxyalkylene structures (— (C m H 2m O) n —) in the molecule, the average value of the integers n of the plurality of polyoxyalkylene structures is It is preferable to be included in the range, and it is more preferable that the integer n of all the polyoxyalkylene structures is included in the above range.

そして、水溶性重合体Xの調製に用いる単量体組成物が含む単量体は、上述した多官能化合物(C)が占める割合が0.01質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましく、0.1質量%以上であることが更に好ましく、20.0質量%以下であることが好ましく、10.0質量%以下であることがより好ましく、5.0質量%以下であることが更に好ましく、2.0質量%以下であることが特に好ましい。単量体中で多官能化合物(C)が占める割合が0.01質量%以上であることで、電極の膨らみを十分に抑制することができ、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を更に向上させることができる。一方、単量体中で多官能化合物(C)が占める割合が20.0質量%以下であることで、水溶性重合体Xの剛性が過度に高くなって脆くなることを防止し、その結果、ガスの発生などによるリチウムイオン二次電池の保存安定性の低下を抑制することができる。加えて、水溶性重合体Xのゲル化による内部抵抗の上昇を抑えることが可能となる。   And it is preferable that the monomer which the monomer composition used for preparation of water-soluble polymer X contains is 0.01 mass% or more in the ratio which the polyfunctional compound (C) mentioned above occupies. More preferably, it is more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 20.0% by mass or less, and even more preferably 10.0% by mass or less. The content is more preferably 0% by mass or less, and particularly preferably 2.0% by mass or less. When the proportion of the polyfunctional compound (C) in the monomer is 0.01% by mass or more, the swelling of the electrode can be sufficiently suppressed, and the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery are further improved. be able to. On the other hand, the proportion of the polyfunctional compound (C) in the monomer is 20.0% by mass or less, so that the rigidity of the water-soluble polymer X is prevented from becoming excessively high and brittle. Further, it is possible to suppress a decrease in storage stability of the lithium ion secondary battery due to gas generation. In addition, an increase in internal resistance due to gelation of the water-soluble polymer X can be suppressed.

−その他の化合物−
水溶性重合体Xの調製に用いる単量体組成物には、上述した化合物(A)、化合物(B)および多官能化合物(C)と共重合可能な既知の化合物が含まれていてもよい。そして、水溶性重合体Xの調製に用いる単量体組成物が含む単量体は、これら(A)〜(C)を除くその他の化合物が占める割合が20.0質量%以下であることが好ましく、10.0質量%以下であることがより好ましい。
より具体的には、その他の化合物としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、n−テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレート、パーフルオロアルキルエチルアクリレート、フェニルアクリレート、などのアクリル酸エステル;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、n−テトラデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、パーフルオロアルキルエチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、などのメタクリル酸エステル;その他、酢酸ビニル、グリシジルメタクリレート、2−ビニルピリジン、等が挙げられる。
-Other compounds-
The monomer composition used for the preparation of the water-soluble polymer X may contain a known compound copolymerizable with the above-described compound (A), compound (B), and polyfunctional compound (C). . And the monomer which the monomer composition used for preparation of the water-soluble polymer X contains 20.0 mass% or less for the ratio which the other compounds except these (A)-(C) occupy. Preferably, it is 10.0 mass% or less.
More specifically, as other compounds, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, pentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, nonyl acrylate , Decyl acrylate, lauryl acrylate, n-tetradecyl acrylate, stearyl acrylate, perfluoroalkyl ethyl acrylate, phenyl acrylate, and the like; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate Methacrylic acid esters such as vinyl acetate, glycidyl methacrylate, 2; -Vinyl pyridine, etc. are mentioned.

特に上述したアクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル(これらを総称して「(メタ)アクリル酸エステル」という)を含む単量体組成物を用いて調製した水溶性重合体Xをスラリー組成物に含めると、当該スラリー組成物が泡立つ傾向がある。したがって、電極の生産時にスラリー組成物の泡立ちを抑制することでピンホールのない均一な厚みの電極合材層を形成し、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、並びにサイクル特性および保存安定性を向上させる観点からは、単量体組成物は、全単量体中の(メタ)アクリル酸エステルの割合が10.0質量%以下であることが好ましく、5.0質量%以下であることがより好ましく、1.0質量%以下であることが更に好ましく、0.1質量%以下であることが更により好ましく、0質量%(すなわち、単量体組成物が(メタ)アクリル酸エステルを含まない)であることが特に好ましい。   In particular, when the water-soluble polymer X prepared using a monomer composition containing the above-mentioned acrylic acid ester and methacrylic acid ester (collectively referred to as “(meth) acrylic acid ester”) is included in the slurry composition The slurry composition tends to foam. Therefore, by suppressing foaming of the slurry composition during electrode production, an electrode mixture layer having a uniform thickness without pinholes is formed, the internal resistance of the lithium ion secondary battery is reduced, and the cycle characteristics and storage stability are also improved. From the viewpoint of improving the property, the monomer composition preferably has a (meth) acrylic acid ester ratio in all monomers of 10.0% by mass or less, and 5.0% by mass or less. More preferably, it is more preferably 1.0% by mass or less, even more preferably 0.1% by mass or less, and even more preferably 0% by mass (that is, the monomer composition is a (meth) acrylic acid ester). It is particularly preferable that

−添加剤−
水溶性重合体Xの調製に用いる単量体組成物に配合する添加剤としては、過硫酸カリウム等の重合開始剤や、テトラメチルエチレンジアミン等の重合促進剤などの重合反応に使用し得る既知の添加剤が挙げられる。なお、添加剤の種類および配合量は、重合方法等に応じて任意に選択することができる。
-Additives-
As additives to be added to the monomer composition used for the preparation of the water-soluble polymer X, known additives that can be used for polymerization reactions such as polymerization initiators such as potassium persulfate and polymerization accelerators such as tetramethylethylenediamine An additive is mentioned. In addition, the kind and compounding quantity of an additive can be arbitrarily selected according to a polymerization method etc.

−重合溶媒−
水溶性重合体Xの調製に用いる単量体組成物に配合する重合溶媒としては、重合方法等に応じて、前述した単量体を溶解または分散可能な既知の溶媒を用いることができる。中でも、重合溶媒としては、水を用いることが好ましい。なお、重合溶媒としては、任意の化合物の水溶液や、少量の有機媒体と水との混合溶液などを用いてもよい。
-Polymerization solvent-
As a polymerization solvent blended in the monomer composition used for the preparation of the water-soluble polymer X, a known solvent capable of dissolving or dispersing the above-described monomer can be used depending on the polymerization method and the like. Among these, water is preferably used as the polymerization solvent. As the polymerization solvent, an aqueous solution of an arbitrary compound or a mixed solution of a small amount of an organic medium and water may be used.

[[水溶性重合体Xの調製]]
本発明のバインダー組成物の結着材として用いられる水溶性重合体Xは、上述した単量体、添加剤および重合溶媒を既知の方法で混合して得た単量体組成物を、例えばラジカル重合させることで得られる。なお、上記単量体組成物を重合して得られる、水溶性重合体Xと重合溶媒とを含む溶液は、そのままバインダー組成物の調製に使用してもよいし、溶媒置換や任意の成分の添加などを行なった後にバインダー組成物の調製に使用してもよい。
[[Preparation of water-soluble polymer X]]
The water-soluble polymer X used as the binder of the binder composition of the present invention is obtained by mixing a monomer composition obtained by mixing the above-described monomers, additives and polymerization solvent by a known method, for example, radicals. It is obtained by polymerizing. In addition, the solution containing the water-soluble polymer X and the polymerization solvent obtained by polymerizing the monomer composition may be used for preparing the binder composition as it is, or may be used for solvent substitution or optional components. You may use for preparation of a binder composition, after adding etc.

ここで、重合方法としては、水溶液重合、スラリー重合、懸濁重合、乳化重合などの公知の重合法が挙げられるが、溶媒の除去操作が不要であり、溶媒の安全性が高く、且つ、界面活性剤の混入の問題が無いことから、重合溶媒として水を使用した水溶液重合が好ましい。なお、水溶液重合は、単量体組成物を所定の濃度に調整し、反応系内の溶存酸素を不活性ガスで十分に置換した後、ラジカル重合開始剤を添加し、必要により、加熱や紫外線などの光照射をすることによって重合反応を行う方法である。   Here, examples of the polymerization method include known polymerization methods such as aqueous solution polymerization, slurry polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization. However, the operation for removing the solvent is unnecessary, the safety of the solvent is high, and the interface Since there is no problem of mixing of the activator, aqueous solution polymerization using water as a polymerization solvent is preferable. In aqueous solution polymerization, the monomer composition is adjusted to a predetermined concentration, and the dissolved oxygen in the reaction system is sufficiently replaced with an inert gas. Then, a radical polymerization initiator is added, and if necessary, heating or ultraviolet rays are added. It is a method of performing a polymerization reaction by irradiating light.

なお、重合溶媒として水を使用し、上述した単量体組成物を水中で重合して水溶性重合体Xを含む水溶液を調製する場合には、重合後に水溶液のpHを8以上9以下に調整することが好ましい。得られる水溶液を中和してpHを8〜9に調整すれば、スラリー組成物にチクソ性が付与され、そしてスラリー組成物の安定性が高まり、また、リチウムイオン二次電池の保存安定性を更に高めることができるからである。
ここで、化合物(A)としてエチレン性不飽和カルボン酸を含む単量体組成物を使用した場合には、上記水溶液の中和を行なう際に、塩基性のリチウム化合物を使用することが好ましい。塩基性のリチウム化合物を使用すれば、水溶性重合体X中のカルボン酸基がカルボン酸リチウム塩基(−COOLi)となり、スラリー組成物のチクソ性および安定性が更に向上すると共に、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が低減され、加えてサイクル特性および保存安定性が向上するからである。なお、塩基性のリチウム化合物としては、炭酸リチウム(Li2CO3)や水酸化リチウム(LiOH)を用いることができ、水酸化リチウムを用いることが好ましい。
In addition, when using water as a polymerization solvent and polymerizing the monomer composition described above in water to prepare an aqueous solution containing the water-soluble polymer X, the pH of the aqueous solution is adjusted to 8 or more and 9 or less after polymerization. It is preferable to do. If the aqueous solution obtained is neutralized and the pH is adjusted to 8-9, thixotropy is imparted to the slurry composition, the stability of the slurry composition is increased, and the storage stability of the lithium ion secondary battery is increased. This is because it can be further increased.
Here, when a monomer composition containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid is used as the compound (A), it is preferable to use a basic lithium compound when neutralizing the aqueous solution. If a basic lithium compound is used, the carboxylic acid group in the water-soluble polymer X becomes a carboxylic acid lithium base (—COOLi), and the thixotropy and stability of the slurry composition are further improved, and the lithium ion secondary This is because the internal resistance of the battery is reduced, and in addition, cycle characteristics and storage stability are improved. As the basic lithium compound, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) or lithium hydroxide (LiOH) can be used, and lithium hydroxide is preferably used.

[[水溶性重合体Xの性状]]
そして、上述のようにして調製した水溶性重合体Xは、電解液膨潤度が120質量%未満であることが必要であり、118質量%以下であることが好ましく、115質量%以下であることがより好ましく、また、100質量%以上であることが好ましく、103質量%以上であることがより好ましく、105質量%以上であることが更に好ましい。水溶性重合体Xの電解液膨潤度が120質量%以上であると、水溶性重合体Xが電解液中で過度に膨潤して極板構造が維持できず、サイクル特性などの寿命特性が低下する。一方、水溶性重合体Xの電解液膨潤度が100質量%以上であれば、リチウムイオン伝導性が確保され、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を更に低減することができる。加えて、水溶性重合体Xの柔軟性を確保し、水溶性重合体Xの割れおよび剥離を抑制して、リチウムイオン二次電池の保存安定性を更に高めることができる。更に、水溶性重合体Xの電解液膨潤度を上述の範囲内とすることで、電極合材層と集電体の密着性を高めることが可能となる。
なお、水溶性重合体Xの電解液膨潤度は、本明細書の実施例に記載の方法で測定することができる。また、水溶性重合体Xの電解液膨潤度は、例えば単量体組成物中の化合物(A)や化合物(B)の種類や量を変更することにより調整することができる。
[[Properties of water-soluble polymer X]]
The water-soluble polymer X prepared as described above needs to have an electrolyte swelling degree of less than 120% by mass, preferably 118% by mass or less, and 115% by mass or less. Is more preferably 100% by mass or more, more preferably 103% by mass or more, and still more preferably 105% by mass or more. If the degree of swelling of the electrolytic solution of the water-soluble polymer X is 120% by mass or more, the water-soluble polymer X will swell excessively in the electrolytic solution and the electrode plate structure cannot be maintained, and the life characteristics such as cycle characteristics will be reduced. To do. On the other hand, if the degree of swelling of the electrolyte solution of the water-soluble polymer X is 100% by mass or more, lithium ion conductivity is ensured and the internal resistance of the lithium ion secondary battery can be further reduced. In addition, it is possible to secure the flexibility of the water-soluble polymer X, suppress cracking and peeling of the water-soluble polymer X, and further improve the storage stability of the lithium ion secondary battery. Furthermore, it becomes possible to improve the adhesiveness of an electrode compound-material layer and a collector by making electrolyte solution swelling degree of the water-soluble polymer X into the above-mentioned range.
In addition, the electrolyte solution swelling degree of water-soluble polymer X can be measured by the method as described in the Example of this specification. Moreover, the electrolyte solution swelling degree of the water-soluble polymer X can be adjusted, for example, by changing the type and amount of the compound (A) or the compound (B) in the monomer composition.

[その他の重合体]
上述した水溶性重合体Xを結着材として含有する本発明のバインダー組成物は、上述した水溶性重合体X以外の重合体を結着材として更に含有していてもよい。
[Other polymers]
The binder composition of the present invention containing the above-described water-soluble polymer X as a binder may further contain a polymer other than the above-described water-soluble polymer X as a binder.

そして、上述した水溶性重合体X以外の重合体としては、バインダー組成物の溶媒に分散可能な、非水溶性である粒子状重合体などの既知の重合体が挙げられる。具体的には、粒子状重合体としては、例えば、共役ジエン系重合体、アクリル系重合体、フッ素系重合体、シリコン系重合体などが挙げられる。これらの重合体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。そしてこれらの中でも、電極合材層と集電体の密着性を高め、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上させる観点からは、共役ジエン系重合体、アクリル系重合体が好ましく、共役ジエン系重合体がより好ましい。
そして、粒子状重合体は、例えば、単量体と、重合開始剤などの添加剤と、重合溶媒とを含む粒子状重合体用単量体組成物を重合して得られる。そして、通常、粒子状重合体は、粒子状重合体用単量体組成物中に含まれていた単量体に由来する構造単位を当該単量体組成物中の各単量体の存在比率と同様の比率で含有している。以下に粒子状重合体として好ましい共役ジエン系重合体を例に挙げ詳述する。
Examples of the polymer other than the above-described water-soluble polymer X include known polymers such as a water-insoluble particulate polymer that can be dispersed in the solvent of the binder composition. Specifically, examples of the particulate polymer include a conjugated diene polymer, an acrylic polymer, a fluorine polymer, and a silicon polymer. These polymers may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios. Among these, from the viewpoint of improving the adhesion between the electrode mixture layer and the current collector and improving the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery, a conjugated diene polymer and an acrylic polymer are preferable, and a conjugated diene type is preferable. A polymer is more preferred.
The particulate polymer is obtained, for example, by polymerizing a monomer composition for particulate polymer containing a monomer, an additive such as a polymerization initiator, and a polymerization solvent. And usually, the particulate polymer is a structural unit derived from the monomer contained in the monomer composition for particulate polymer, and the abundance ratio of each monomer in the monomer composition. In the same proportion. Hereinafter, a conjugated diene polymer preferable as a particulate polymer will be described in detail as an example.

[[共役ジエン系重合体]]
共役ジエン系重合体とは、共役ジエン単量体由来の構造単位を含む重合体であり、それらの水素添加物も含まれる。
共役ジエン系重合体の具体例としては、ポリブタジエンやポリイソプレンなどの脂肪族共役ジエン重合体;スチレン−ブタジエン系重合体(SBR)などの芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体;アクリロニトリル−ブタジエン系重合体(NBR)などのシアン化ビニル−共役ジエン共重合体;水素化SBR、水素化NBR等が挙げられる。これらの中でも、スチレン−ブタジエン系重合体(SBR)などの芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体が好ましい。そして例えば芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体は、芳香族ビニル単量体、脂肪族共役ジエン単量体と、任意に、カルボキシル基含有単量体、ヒドロキシル基含有単量体、フッ素含有単量体、その他の単量体を含む単量体組成物を重合して得られる。
以下、芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体の調製に用いられる芳香族ビニル単量体、脂肪族共役ジエン単量体、カルボキシル基含有単量体、ヒドロキシル基含有単量体、フッ素含有単量体、およびその他の単量体について詳述する。
[[Conjugated Diene Polymer]]
The conjugated diene polymer is a polymer containing a structural unit derived from a conjugated diene monomer, and includes hydrogenated products thereof.
Specific examples of conjugated diene polymers include aliphatic conjugated diene polymers such as polybutadiene and polyisoprene; aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymers such as styrene-butadiene polymers (SBR); acrylonitrile-butadiene. Examples thereof include vinyl cyanide-conjugated diene copolymers such as a base polymer (NBR); hydrogenated SBR, hydrogenated NBR, and the like. Among these, aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymers such as styrene-butadiene-based polymers (SBR) are preferable. And for example, an aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymer includes an aromatic vinyl monomer, an aliphatic conjugated diene monomer, and optionally a carboxyl group-containing monomer, a hydroxyl group-containing monomer, and a fluorine-containing monomer. It is obtained by polymerizing a monomer composition containing a monomer and other monomers.
Hereinafter, an aromatic vinyl monomer, an aliphatic conjugated diene monomer, a carboxyl group-containing monomer, a hydroxyl group-containing monomer, a fluorine-containing monomer used for the preparation of an aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymer. The monomer and other monomers will be described in detail.

−芳香族ビニル単量体−
芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体の調製に用いる、芳香族ビニル単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、スチレンが好ましい。
そして、芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体の調製に用いる粒子状重合体用単量体組成物が含む単量体は、上述した芳香族ビニル単量体が占める割合が、35質量%以上であることが好ましく、45質量%以上であることがより好ましく、55質量%以上であることが更に好ましく、80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましく、65質量%以下であることが更に好ましい。
-Aromatic vinyl monomer-
Examples of the aromatic vinyl monomer used for the preparation of the aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymer include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, and divinylbenzene. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, styrene is preferable.
The monomer contained in the particulate polymer monomer composition used for the preparation of the aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymer has a proportion of 35% by mass of the above-mentioned aromatic vinyl monomer. Preferably, it is 45% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, More preferably, it is 65 mass% or less.

−脂肪族共役ジエン単量体−
芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体の調製に用いる、脂肪族共役ジエン単量体としては、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、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換および側鎖共役ヘキサジエン類などが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、1,3−ブタジエンが好ましい。
そして、芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体の調製に用いる粒子状重合体用単量体組成物が含む単量体は、上述した脂肪族共役ジエン単量体が占める割合が、20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることが更に好ましく、35質量%以下であることが特に好ましい。
-Aliphatic conjugated diene monomer-
Examples of the aliphatic conjugated diene monomer used for the preparation of the aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymer include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1, Examples include 3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene, substituted linear conjugated pentadienes, substituted and side chain conjugated hexadienes, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 1,3-butadiene is preferable.
The monomer contained in the particulate polymer monomer composition used for the preparation of the aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymer has a proportion of 20 mass by the aliphatic conjugated diene monomer described above. % Or more, more preferably 30% by mass or more, preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, and even more preferably 50% by mass or less. 35% by mass or less is particularly preferable.

−カルボキシル基含有単量体−
芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体の調製に用いる、カルボキシル基含有単量体としては、「水溶性重合体X」の項で上述した「化合物(A)」と同様のものを用いることができる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、イタコン酸が好ましい。
そして、芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体の調製に用いる粒子状重合体用単量体組成物が含む単量体は、上述したカルボキシル基含有単量体が占める割合が、0.5質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、6質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましい。
-Carboxyl group-containing monomer-
The carboxyl group-containing monomer used for the preparation of the aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymer should be the same as the “compound (A)” described above in the section “Water-soluble polymer X”. Can do. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, itaconic acid is preferred.
And the monomer which the monomer composition for particulate polymers used for preparation of an aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymer has a ratio of the above-mentioned carboxyl group-containing monomer is 0.5. It is preferably at least mass%, more preferably at least 1 mass%, preferably at most 6 mass%, more preferably at most 3 mass%.

−ヒドロキシル基含有単量体−
芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体の調製に用いる、ヒドロキシル基含有単量体としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジ−(エチレングリコール)マレエート、ジ−(エチレングリコール)イタコネート、2−ヒドロキシエチルマレエート、ビス(2−ヒドロキシエチル)マレエート、2−ヒドロキシエチルメチルフマレートなどが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、2−ヒドロキシエチルアクリレートが好ましい。
そして、芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体の調製に用いる粒子状重合体用単量体組成物が含む単量体は、上述したヒドロキシル基含有単量体が占める割合が、0.5質量%以上であることが好ましく、0.8質量%以上であることがより好ましく、5質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましい。
-Hydroxyl group-containing monomer-
The hydroxyl group-containing monomers used for the preparation of the aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymer include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxy Butyl methacrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, di- (ethylene glycol) maleate, di- (ethylene glycol) itaconate, 2-hydroxyethyl maleate, bis (2-hydroxyethyl) maleate, 2-hydroxyethyl methyl For example, fumarate. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 2-hydroxyethyl acrylate is preferable.
The monomer contained in the particulate polymer monomer composition used for the preparation of the aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymer has a ratio of the above-mentioned hydroxyl group-containing monomer of 0.5%. It is preferably at least mass%, more preferably at least 0.8 mass%, preferably at most 5 mass%, more preferably at most 2 mass%.

−その他の単量体−
芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体の調製に用いる粒子状重合体用単量体組成物には、上述した芳香族ビニル単量体、脂肪族共役ジエン単量体、カルボキシル基含有単量体およびヒドロキシル基含有単量体と共重合可能な任意の単量体が含まれていてもよい。
具体的には、任意の単量体としては、メタクリル酸2,2,2−トリフルオロエチル等のフッ素含有単量体、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等の硫酸エステル基含有単量体;アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド基含有単量体;アリルグリシジルエーテル、アリル(メタ)アクリレート、N−メチロールアクリルアミドなどの架橋性単量体(架橋可能な単量体);エチレン、プロピレン等のオレフィン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビエルエーテル等のビニルエーテル類;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン類;N−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物;アミノエチルビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル等のアミノ基含有単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のα,β−不飽和ニトリル単量体などが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
そして、共役ジエン系重合体の調製に用いる粒子状重合体用単量体組成物が含む単量体は、芳香族ビニル単量体、脂肪族共役ジエン単量体、カルボキシル基含有単量体およびヒドロキシル基含有単量体以外の単量体が占める割合が、6質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることが更に好ましい。
-Other monomers-
The particulate polymer monomer composition used for the preparation of the aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymer includes the above-mentioned aromatic vinyl monomer, aliphatic conjugated diene monomer, and carboxyl group-containing monomer. Any monomer that can be copolymerized with the monomer and the hydroxyl group-containing monomer may be contained.
Specifically, as an arbitrary monomer, a fluorine-containing monomer such as 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, a sulfate group-containing monomer such as acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid; Amide group-containing monomers such as acrylamide and methacrylamide; crosslinkable monomers (crosslinkable monomers) such as allyl glycidyl ether, allyl (meth) acrylate and N-methylol acrylamide; olefins such as ethylene and propylene Halogen-containing monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride; vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate and vinyl benzoate; vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether and butyl vinyl ether; methyl vinyl Ketone, ethyl vinyl ketone, butyl vinyl ketone Vinyl ketones such as hexyl vinyl ketone and isopropenyl vinyl ketone; heterocycle-containing vinyl compounds such as N-vinyl pyrrolidone, vinyl pyridine and vinyl imidazole; amino group-containing monomers such as aminoethyl vinyl ether and dimethylaminoethyl vinyl ether; acrylonitrile; Examples include α, β-unsaturated nitrile monomers such as methacrylonitrile. These may be used alone or in combination of two or more.
And the monomer contained in the monomer composition for particulate polymer used for the preparation of the conjugated diene polymer is an aromatic vinyl monomer, an aliphatic conjugated diene monomer, a carboxyl group-containing monomer and The proportion of monomers other than the hydroxyl group-containing monomer is preferably 6% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and still more preferably 1% by mass or less.

芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体などの共役ジエン系重合体の製造方法は特に限定はされず、上述した単量体を含む粒子状重合体用単量体組成物を、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などの方法で重合して得られる。重合反応としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などの付加重合を用いることができる。なお、共役ジエン系重合体の調製に用いる粒子状重合体用単量体組成物に含まれる添加剤や重合溶媒は、特に限定されず、既知のものを使用することができる。   A method for producing a conjugated diene polymer such as an aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymer is not particularly limited, and a particulate polymer monomer composition containing the above-described monomer is, for example, a solution. It can be obtained by polymerization by a polymerization method, suspension polymerization method, bulk polymerization method, emulsion polymerization method or the like. As the polymerization reaction, addition polymerization such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used. In addition, the additive and polymerization solvent contained in the monomer composition for particulate polymer used for the preparation of the conjugated diene polymer are not particularly limited, and known ones can be used.

[[粒子状重合体の性状]]
ここで、結着材としての粒子状重合体は、電解液膨潤度が140質量%以上であることが好ましく、800質量%未満であることが好ましく、500質量%未満であることがより好ましい。粒子状重合体の電解液膨潤度が140質量%以上であれば、リチウムイオン伝導性が確保され、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を更に低減することができる。加えて、良好なリチウムイオン伝導性に因る初期のエージング時に発生するSEI被膜が原因であると推察されるが、リチウムイオン二次電池の保存安定性を向上させることができる。一方、粒子状重合体の電解液膨潤度が800質量%未満であれば、特に高温サイクル時に粒子状重合体の剛性が確保され、電極の膨らみを十分に抑制することができ、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上させることができる。
なお、粒子状重合体の電解液膨潤度は、本明細書の実施例に記載の「水溶性重合体X」の電解液膨潤度の測定方法と同様にして測定することができる。
また、例えば芳香族ビニル・脂肪族共役ジエン共重合体の電解液膨潤度は、粒子状重合体用単量体組成物中の芳香族ビニル単量体の種類や量、さらには連鎖移動剤や重合温度によって制御されるゲル量を変更することにより調整することができる。
[[Properties of particulate polymer]]
Here, the particulate polymer as the binder preferably has an electrolyte swelling degree of 140% by mass or more, preferably less than 800% by mass, and more preferably less than 500% by mass. When the degree of swelling of the electrolytic solution of the particulate polymer is 140% by mass or more, lithium ion conductivity is ensured, and the internal resistance of the lithium ion secondary battery can be further reduced. In addition, it is surmised that the SEI film generated during initial aging due to good lithium ion conductivity is the cause, but the storage stability of the lithium ion secondary battery can be improved. On the other hand, if the degree of swelling of the electrolyte solution of the particulate polymer is less than 800% by mass, the rigidity of the particulate polymer can be ensured particularly during a high-temperature cycle, and the swelling of the electrode can be sufficiently suppressed. The cycle characteristics of the battery can be improved.
In addition, the electrolyte solution swelling degree of the particulate polymer can be measured in the same manner as the method for measuring the electrolyte solution swelling degree of the “water-soluble polymer X” described in the examples of the present specification.
Further, for example, the degree of electrolyte solution swelling of the aromatic vinyl / aliphatic conjugated diene copolymer is determined depending on the kind and amount of the aromatic vinyl monomer in the particulate polymer monomer composition, It can adjust by changing the gel amount controlled by superposition | polymerization temperature.

粒子状重合体は、ゲル含有量が85質量%以上であることが好ましく、88質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが更に好ましく、98質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましく、93質量%以下であることが更に好ましい。粒子状重合体Zのゲル含有量が上述の範囲内であることで、本発明のバインダー組成物を用いて形成される電極合材層と集電体の密着性を向上させることができる。そしてリチウムイオン二次電池の内部抵抗を更に低減し、サイクル特性および保存安定性を更に向上させることができる。
なお、粒子状重合体のゲル含有量は、本明細書の実施例に記載の方法で測定することができる。また、ゲル含有量は、重合温度、分子量調整剤などの添加剤の種類および量、反応停止時の転化率(モノマー消費量)等を変更することにより調整することができ、例えば、重合時に使用する分子量調整剤の量を少なくするとゲル含有量を高めることができ、重合時に使用する分子量調整剤の量を多くするとゲル含有量を低下させることができる。
The particulate polymer preferably has a gel content of 85% by mass or more, more preferably 88% by mass or more, further preferably 90% by mass or more, and 98% by mass or less. Preferably, it is 95 mass% or less, and it is still more preferable that it is 93 mass% or less. When the gel content of the particulate polymer Z is within the above-described range, the adhesion between the electrode mixture layer formed using the binder composition of the present invention and the current collector can be improved. In addition, the internal resistance of the lithium ion secondary battery can be further reduced, and the cycle characteristics and storage stability can be further improved.
The gel content of the particulate polymer can be measured by the method described in the examples of this specification. In addition, the gel content can be adjusted by changing the polymerization temperature, the type and amount of additives such as a molecular weight modifier, the conversion rate (monomer consumption) at the time of reaction termination, etc. If the amount of the molecular weight modifier to be reduced is reduced, the gel content can be increased, and if the amount of the molecular weight modifier used during polymerization is increased, the gel content can be reduced.

[[粒子状重合体の配合量]]
粒子状重合体の配合量は、水溶性重合体100質量部当たり5質量部以上であることが好ましく、20質量部以上であることがより好ましく、50質量部以上であることが更に好ましく、70質量部以上であることが特に好ましく、300質量部以下であることが好ましく、200質量部以下であることがより好ましく、160質量部以下であることが更に好ましい。粒子状重合体の配合量が水溶性重合体100質量部当たり5質量部以上であれば、バインダー組成物を用いて形成される電極合材層と集電体の密着性が確保され、リチウムイオン二次電池の寿命特性を更に向上させることができる。また、粒子状重合体の配合量が水溶性重合体100質量部当たり300質量部以下であれば、過度の増粘によりスラリー組成物の調製が困難となることもなく、加えて、電極活物質の保液空間を過度に減らすことなく、粒子状重合体が水溶性重合体Xと電極活物質近傍に存在することとなりリチウムイオン二次電池のサイクル特性および保存安定性を更に向上させることができる。
[[Blend polymer content]]
The blending amount of the particulate polymer is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, still more preferably 50 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the water-soluble polymer. It is particularly preferably at least part by mass, preferably at most 300 parts by mass, more preferably at most 200 parts by mass, and even more preferably at most 160 parts by mass. If the blending amount of the particulate polymer is 5 parts by mass or more per 100 parts by mass of the water-soluble polymer, the adhesion between the electrode mixture layer formed using the binder composition and the current collector is secured, and lithium ions The life characteristics of the secondary battery can be further improved. Moreover, if the blending amount of the particulate polymer is 300 parts by mass or less per 100 parts by mass of the water-soluble polymer, it is not difficult to prepare a slurry composition due to excessive thickening, and in addition, an electrode active material Without excessively reducing the liquid retention space, the particulate polymer is present in the vicinity of the water-soluble polymer X and the electrode active material, and the cycle characteristics and storage stability of the lithium ion secondary battery can be further improved. .

<両性分散剤Y>
両性分散剤Yは、その分子構造中に酸性官能基および塩基性官能基の双方を有する化合物よりなる分散剤であり、スラリー組成物中における電極活物質などの分散性の向上に寄与し得る成分である。そして両性分散剤Yは、上述したように酸価およびアミン価がそれぞれ特定の範囲内であることを必要とする。なお本発明において、水溶性重合体Xに該当する重合体は、その酸価およびアミン価の双方が上記特定の範囲を満たす場合であっても、両性分散剤Yには含まれず、水溶性重合体Xに含まれるものとする。
ここで両性分散剤Yの酸価は、JIS K 0070:1992に準じて測定することができる。また両性分散剤Yのアミン価は、全アミン価を表し、ASTM D2074に準じて測定することができる。
<Amotropic dispersant Y>
The amphoteric dispersant Y is a dispersant composed of a compound having both an acidic functional group and a basic functional group in its molecular structure, and can contribute to an improvement in dispersibility of the electrode active material in the slurry composition. It is. And as mentioned above, the amphoteric dispersant Y requires that the acid value and the amine value are within a specific range. In the present invention, the polymer corresponding to the water-soluble polymer X is not included in the amphoteric dispersant Y even if both of its acid value and amine value satisfy the above specific range, Included in coalescence X.
Here, the acid value of the amphoteric dispersant Y can be measured according to JIS K 0070: 1992. The amine value of the amphoteric dispersant Y represents the total amine value and can be measured according to ASTM D2074.

[酸価]
両性分散剤Yの酸価は、1mgKOH/g以上30mgKOH/g未満であることが必要であり、2mgKOH/g以上であることが好ましく、3mgKOH/g以上であることがより好ましく、また20mgKOH/g未満であることが好ましく、10mgKOH/g未満であることがより好ましい。酸価が1mgKOH/g未満の場合、両性分散剤Yの結着能が低下し、電極合材層と集電体の密着性およびサイクル特性が低下する。一方、酸価が30mgKOH/g超の場合、内部抵抗が上昇し、またサイクル特性および保存安定性が低下する。更に、酸価が30mgKOH/g超の場合、粒子状重合体、特にスチレン−ブタジエン系重合体などの共役ジエン系重合体を使用した場合に、スラリーが過度に増粘性して電極の生産性が低下する虞がある。
[Acid value]
The acid value of the amphoteric dispersant Y needs to be 1 mgKOH / g or more and less than 30 mgKOH / g, preferably 2 mgKOH / g or more, more preferably 3 mgKOH / g or more, and 20 mgKOH / g. Is preferably less than 10 mgKOH / g. When the acid value is less than 1 mgKOH / g, the binding ability of the amphoteric dispersant Y decreases, and the adhesion and cycle characteristics of the electrode mixture layer and the current collector decrease. On the other hand, when the acid value exceeds 30 mgKOH / g, the internal resistance increases, and the cycle characteristics and the storage stability decrease. Furthermore, when the acid value is more than 30 mg KOH / g, when a particulate polymer, particularly a conjugated diene polymer such as a styrene-butadiene polymer, is used, the slurry is excessively thickened and the productivity of the electrode is reduced. May decrease.

[アミン価]
両性分散剤Yのアミン価は、1mgKOH/g以上30mgKOH/g未満であることが必要であり、2mgKOH/g以上であることが好ましく、3mgKOH/g以上であることがより好ましく、また20mgKOH/g未満であることが好ましく、10mgKOH/g未満であることがより好ましい。アミン価が1mgKOH/g未満の場合、両性分散剤Yの結着能が低下し、電極合材層と集電体の密着性およびサイクル特性が低下する。一方、アミン価が30mgKOH/g超の場合、内部抵抗が上昇し、またサイクル特性および保存安定性が低下する。
[Amine number]
The amine value of the amphoteric dispersant Y needs to be 1 mgKOH / g or more and less than 30 mgKOH / g, preferably 2 mgKOH / g or more, more preferably 3 mgKOH / g or more, and 20 mgKOH / g. Is preferably less than 10 mgKOH / g. When the amine value is less than 1 mgKOH / g, the binding ability of the amphoteric dispersant Y is lowered, and the adhesion and cycle characteristics of the electrode mixture layer and the current collector are lowered. On the other hand, when the amine value is more than 30 mgKOH / g, the internal resistance increases, and the cycle characteristics and storage stability decrease.

[電解液溶解度]
両性分散剤Yは、電解液溶解度が5%以下であることが好ましく、1%以下がより好ましい。両性分散剤Yの電解液溶解度が5%以下である場合、リチウムイオン二次電池内における両性分散剤Yの電解液への溶出が抑制され、サイクル特性および寿命特性を向上させることができる。
ここで、両性分散剤Yの電解液溶解度は、本明細書の実施例に記載の方法で測定することができる。また、両性分散剤Yの電解液溶解度は、例えば両性分散剤Yを構成する化合物1分子当たりの酸性官能基の数および塩基性官能基の数、並びに分子量などを調整することで電解液との親和性を制御することにより調整することができる。
[Electrolytic solution solubility]
The amphoteric dispersant Y preferably has an electrolyte solubility of 5% or less, more preferably 1% or less. When the solubility of the electrolyte solution of the amphoteric dispersant Y is 5% or less, elution of the amphoteric dispersant Y into the electrolyte solution in the lithium ion secondary battery is suppressed, and cycle characteristics and life characteristics can be improved.
Here, the electrolyte solubility of the amphoteric dispersant Y can be measured by the method described in the examples of the present specification. Moreover, the electrolyte solution solubility of the amphoteric dispersant Y can be adjusted, for example, by adjusting the number of acidic functional groups and the number of basic functional groups per molecule constituting the amphoteric dispersant Y and the molecular weight. It can be adjusted by controlling the affinity.

[重量平均分子量]
両性分散剤Yを構成する化合物は、重合体であることが好ましい。そして両性分散剤Yを構成する重合体の重量平均分子量は、好ましくは500以上、より好ましくは2,000以上、さらに好ましくは3,000以上であり、好ましくは150,000以下、より好ましくは50,000以下である。重量平均分子量が上述の範囲内であれば、両性分散剤Yの電極活物質などに対する分散能を確保しつつ電解液中への溶出が抑制され、リチウムイオン二次電池のサイクル特性および保存安定性を向上させることができる。なお、両性分散剤Yを構成する重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(展開溶媒:テトラヒドロフラン)によって測定されるポリスチレン換算重量平均分子量をさす。
[Weight average molecular weight]
The compound constituting the amphoteric dispersant Y is preferably a polymer. The weight average molecular weight of the polymer constituting the amphoteric dispersant Y is preferably 500 or more, more preferably 2,000 or more, still more preferably 3,000 or more, preferably 150,000 or less, more preferably 50. 1,000 or less. If the weight average molecular weight is within the above range, elution into the electrolyte is suppressed while ensuring the dispersibility of the amphoteric dispersant Y in the electrode active material, etc., and the cycle characteristics and storage stability of the lithium ion secondary battery Can be improved. The weight average molecular weight of the polymer constituting the amphoteric dispersant Y refers to a polystyrene-converted weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography (developing solvent: tetrahydrofuran).

[両性分散剤Yの構造]
両性分散剤Yを構成する化合物が有する酸性官能基としては、カルボキシル基、酸無水物基、スルホン酸基、チオール基、リン酸基、酸性リン酸エステル基、ホスホン酸基などが挙げられ、カルボキシル基が好ましい。なお、酸性リン酸エステル基は、リン酸基のリン原子に結合する水酸基の一部がアルコキシ基に置換されたものであり、アルコキシ基としては、炭素数が1以上8以下の低級アルコキシ基が好適に挙げられる。これらの酸性官能基は、既知の塩基性化合物により中和されていてもよく、そして塩化されていてもよい。また、両性分散剤Yを構成する化合物は1分子中に1つの酸性官能基を有していてもよく、2つ以上の酸性官能基を有していてもよい。さらに、両性分散剤Yを構成する化合物が2つ以上の酸性官能基を有する場合、2つ以上の酸性官能基は1種のみで構成されていてもよいし、複数種で構成されていてもよい。
[Structure of amphoteric dispersant Y]
Examples of the acidic functional group possessed by the compound constituting the amphoteric dispersant Y include a carboxyl group, an acid anhydride group, a sulfonic acid group, a thiol group, a phosphoric acid group, an acidic phosphoric acid ester group, and a phosphonic acid group. Groups are preferred. The acidic phosphate group is a group in which a part of the hydroxyl group bonded to the phosphorus atom of the phosphate group is substituted with an alkoxy group. The alkoxy group is a lower alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms. Preferably mentioned. These acidic functional groups may be neutralized with known basic compounds and may be salified. Moreover, the compound which comprises the amphoteric dispersant Y may have one acidic functional group in one molecule, and may have two or more acidic functional groups. Further, when the compound constituting the amphoteric dispersant Y has two or more acidic functional groups, the two or more acidic functional groups may be composed of only one kind, or may be composed of a plurality of kinds. Good.

両性分散剤Yを構成する化合物が有する塩基性官能基としては、アミノ基(第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基)、イミノ基、アンモニウム塩基(第3級アンモニウム塩基、第4級アンモニウム塩基)、イミダゾール基などの塩基性窒素原子を有する複素環基などが挙げられ、アミノ基が好ましい。これらの塩基性官能基は、既知の酸性化合物により中和されていてもよく、そして塩化されていてもよい。また、両性分散剤Yを構成する化合物は1分子中に1つの塩基性官能基を有していてもよく、2つ以上の塩基性官能基を有していてもよい。さらに、両性分散剤Yを構成する化合物が2つ以上の塩基性官能基を有する場合、2つ以上の塩基性官能基は1種のみで構成されていてもよいし、複数種で構成されていてもよい。
そして、両性分散剤Yを構成する化合物において、酸性官能基および塩基性官能基が位置する部位は特に限定されず、例えば当該化合物が重合体である場合は、酸性官能基および塩基性官能基は、それぞれ重合体の主鎖上に位置していてもよく、側鎖上に位置していてもよい。
The basic functional group possessed by the compound constituting the amphoteric dispersant Y includes amino groups (primary amino groups, secondary amino groups, tertiary amino groups), imino groups, ammonium bases (tertiary ammonium bases). , A quaternary ammonium base), a heterocyclic group having a basic nitrogen atom such as an imidazole group, and the like, and an amino group is preferable. These basic functional groups may be neutralized by known acidic compounds and may be salified. Further, the compound constituting the amphoteric dispersant Y may have one basic functional group in one molecule, or may have two or more basic functional groups. Furthermore, when the compound constituting the amphoteric dispersant Y has two or more basic functional groups, the two or more basic functional groups may be composed of only one kind or composed of a plurality of kinds. May be.
In the compound constituting the amphoteric dispersant Y, the position where the acidic functional group and the basic functional group are located is not particularly limited. For example, when the compound is a polymer, the acidic functional group and the basic functional group are , Each may be located on the main chain of the polymer, or may be located on the side chain.

[両性分散剤Yの製法および具体例]
両性分散剤Yの製法は特に限定されず、例えば両性分散剤Yを構成する化合物としての重合体は、酸性官能基を含む単量体や塩基性官能基を含む単量体を既知の方法で共重合することで、または重合後の重合体に変性反応などで上記酸性官能基や塩基性官能基を導入することで製造することができる。
[Production method and specific examples of amphoteric dispersant Y]
The production method of the amphoteric dispersant Y is not particularly limited. For example, a polymer as a compound constituting the amphoteric dispersant Y is a known method using a monomer containing an acidic functional group or a monomer containing a basic functional group. It can be produced by copolymerization or by introducing the acidic functional group or basic functional group into the polymer after polymerization by a modification reaction or the like.

両性分散剤Yとしては、市販品を用いることもできる。使用可能な市販品としては、DISPERBYK(登録商標)-191(酸価:30mgKOH/g、アミン価:20mgKOH/g)、DISPERBYK-2001(酸価:19mgKOH/g、アミン価:29mgKOH/g)、DISPERBYK-2010(酸価:20mgKOH/g、アミン価:20mgKOH/g)、DISPERBYK-2012(酸価7mgKOH/g、アミン価7mgKOH/g)などのDISPERBYKシリーズ品(ビックケミー社製)や、ANTI-TERRA(登録商標)-U(酸価:24mgKOH/g、アミン価:19mgKOH/g)などのANTI-TERRAシリーズ品(ビックケミー社製)や、ディスパロン(登録商標)DA-234(酸価:16mgKOH/g、アミン価:20mgKOH/g)、ディスパロンDA−325(酸価:14mgKOH/g、アミン価:20mgKOH/g)などのディスパロンシリーズ品(楠本化成社製)や、アジスパー(登録商標)PB−821(酸価:17mgKOH/g、アミン価:10mgKOH/g)、アジスパーPB−822(酸価:14mgKOH/g、アミン価:17mgKOH/g)、アジスパーPB−881(酸価:17mgKOH/g、アミン価:17mgKOH/g)などのアジスパーシリーズ品(味の素ファインテクノ株式会社製)が挙げられる。
なお、両性分散剤Yとしては、2種以上の分散剤を混合してなるものを使用することもできる。このような混合には、上で例示した単独で所定の酸価およびアミン価を呈する市販の分散剤を使用することも可能であるし、所定の酸価および/または所定のアミン価を呈しない市販の分散剤を使用することも可能である。ここで、所定の酸価および/または所定のアミン価を呈しない市販の分散剤としては、DISPERBYK-187(酸価:35mgKOH/g、アミン価:35mgKOH/g)、DISPERBYK-2020(酸価:37mmgKOH/g、アミン価:36mgKOH/g)、DISPERBYK-2025(酸価:38mgKOH/g、アミン価:37mgKOH/g)、DISPERBYK-198(酸価0mgKOH/g、アミン価:4mgKOH/g)、およびDISPERBYK-199(酸価:1.5mgKOH/g、アミン価:0mgKOH/g)などが挙げられる(いずれもビックケミー社製)。そして、2種以上の分散剤を混合してなる両性分散剤Yとしては、例えば、DISPERBYK-198(酸価0mgKOH/g、アミン価:4mgKOH/g)とDISPERBYK-199(酸価:1.5mgKOH/g、アミン価:0mgKOH/g)の混合物が挙げられる。
As the amphoteric dispersant Y, a commercially available product can also be used. Examples of commercially available products that can be used include DISPERBYK (registered trademark) -191 (acid value: 30 mgKOH / g, amine value: 20 mgKOH / g), DISPERBYK-2001 (acid value: 19 mgKOH / g, amine value: 29 mgKOH / g), DISPERBYK-2010 (acid value: 20 mgKOH / g, amine value: 20 mgKOH / g), DISPERBYK-2012 (acid value 7 mgKOH / g, amine value 7 mgKOH / g), etc. (Registered Trademark) -U (acid value: 24 mgKOH / g, amine value: 19 mgKOH / g) and other ANTI-TERRA series products (manufactured by Big Chemie), Disparon (registered trademark) DA-234 (acid value: 16 mgKOH / g) , Amine value: 20 mgKOH / g), disparon DA-325 (acid value: 14 mgKOH / g, amine value: 20 mgKOH / g), etc. (Manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.), Azisper (registered trademark) PB-821 (acid value: 17 mg KOH / g, amine value: 10 mg KOH / g), Azisper PB-822 (acid value: 14 mg KOH / g, amine value: 17 mg KOH / g) ), Azisper PB-881 (acid value: 17 mgKOH / g, amine value: 17 mgKOH / g) and the like Azisper series products (manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.).
In addition, as an amphoteric dispersing agent Y, what mixed 2 or more types of dispersing agents can also be used. For such mixing, it is possible to use a commercially available dispersant exhibiting a predetermined acid value and amine value alone as exemplified above, and does not exhibit a predetermined acid value and / or a predetermined amine value. Commercially available dispersants can also be used. Here, as a commercially available dispersant that does not exhibit a predetermined acid value and / or a predetermined amine value, DISPERBYK-187 (acid value: 35 mgKOH / g, amine value: 35 mgKOH / g), DISPERBYK-2020 (acid value: 37 mgg KOH / g, amine value: 36 mg KOH / g), DISPERBYK-2025 (acid value: 38 mg KOH / g, amine value: 37 mg KOH / g), DISPERBYK-198 (acid value 0 mg KOH / g, amine value: 4 mg KOH / g), and DISPERBYK-199 (acid value: 1.5 mgKOH / g, amine value: 0 mgKOH / g) and the like (all are manufactured by BYK Chemie). Examples of the amphoteric dispersant Y obtained by mixing two or more dispersants include DISPERBYK-198 (acid value 0 mgKOH / g, amine value: 4 mgKOH / g) and DISPERBYK-199 (acid value: 1.5 mgKOH). / G, amine value: 0 mg KOH / g).

[両性分散剤Yの配合量]
両性分散剤Yの配合量は、水溶性重合体X100質量部当たり0.001質量部以上10質量部以下であることが必要であり、0.01質量部以上であることが好ましく、0.1質量部以上であることがより好ましく、また5質量部以下であることが好ましく、3質量部以下であることがより好ましい。両性分散剤Yの配合量が水溶性重合体X100質量部当たり0.001質量部未満の場合、スラリー組成物中における電極活物質などの分散性が低下し、また活物質間の拘束力を確保できず、電極合材層と集電体の密着性などの電極物性が低下する。結果として、電極の膨らみを抑制することができずサイクル特性が低下し、また内部抵抗の上昇および保存安定性の低下を招く。その上電極の生産性の確保も困難となる。一方、両性分散剤Yの配合量が水溶性重合体X100質量部当たり10質量部超の場合、内部抵抗が上昇する。くわえて電極の膨れを十分に抑制することができず、また電極合材層と集電体の密着性を確保することができず、サイクル特性および保存安定性が低下する。
[Amount of amphoteric dispersant Y]
The compounding amount of the amphoteric dispersant Y needs to be 0.001 part by mass or more and 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of the water-soluble polymer X, preferably 0.01 parts by mass or more, It is more preferably at least part by mass, more preferably at most 5 parts by mass, and even more preferably at most 3 parts by mass. When the blending amount of the amphoteric dispersant Y is less than 0.001 part by mass per 100 parts by mass of the water-soluble polymer X, the dispersibility of the electrode active material in the slurry composition is lowered, and the binding force between the active materials is ensured. The electrode physical properties such as adhesion between the electrode mixture layer and the current collector are deteriorated. As a result, the swelling of the electrode cannot be suppressed, the cycle characteristics are lowered, and the internal resistance is increased and the storage stability is decreased. In addition, it becomes difficult to ensure the productivity of the electrodes. On the other hand, when the compounding amount of the amphoteric dispersant Y exceeds 10 parts by mass per 100 parts by mass of the water-soluble polymer X, the internal resistance increases. In addition, the swelling of the electrode cannot be sufficiently suppressed, and the adhesion between the electrode mixture layer and the current collector cannot be ensured, resulting in a decrease in cycle characteristics and storage stability.

<溶媒>
本発明のバインダー組成物の溶媒としては、上述した結着材を溶解または分散可能な既知の溶媒を用いることができる。中でも、溶媒としては、水を用いることが好ましい。なお、バインダー組成物の溶媒の少なくとも一部は、特に限定されることなく、水溶性重合体X、両性分散剤Yおよび必要に応じて添加される水溶性重合体X以外の結着材を調製する際に使用した単量体組成物に含まれていた重合溶媒とすることができる。
<Solvent>
As the solvent of the binder composition of the present invention, a known solvent that can dissolve or disperse the binder described above can be used. Among these, water is preferably used as the solvent. In addition, at least part of the solvent of the binder composition is not particularly limited, and a binder other than the water-soluble polymer X, the amphoteric dispersant Y, and the water-soluble polymer X added as necessary is prepared. The polymerization solvent contained in the monomer composition used in the process can be used.

<その他の成分>
本発明のバインダー組成物は、上述した成分に加え、任意に配合し得る既知の成分を含有していても良い。そのような既知の成分としては増粘剤が挙げられ、増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、増粘多糖類、アルギン酸、でんぷんなどの天然系増粘剤や、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸などの合成系増粘剤(但し、水溶性重合体Xに該当するものを除く)を含有していてもよい。これらの中でも、スラリー組成物にチクソ性を付与し、そしてスラリー組成物の安定性を高める観点から、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸が好ましい。
<Other ingredients>
In addition to the components described above, the binder composition of the present invention may contain known components that can be optionally blended. Such known ingredients include thickeners, such as carboxymethylcellulose, thickening polysaccharides, alginic acid, starch and other natural thickeners, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid. Or a synthetic thickener (excluding those corresponding to the water-soluble polymer X). Among these, carboxymethyl cellulose and polyacrylic acid are preferable from the viewpoint of imparting thixotropy to the slurry composition and enhancing the stability of the slurry composition.

なお、上述したその他の成分を使用してスラリー組成物、電極およびリチウムイオン二次電池を製造する場合、その他の成分は、予め水溶性重合体Xおよび両性分散剤Yと混合してバインダー組成物としてからスラリー組成物の調製に使用してもよいし、水溶性重合体Xおよび両性分散剤Yを含むバインダー組成物と予め混合することなく、スラリー組成物の調製時に、電極活物質などと共に水溶性重合体Xおよび両性分散剤Yを含むバインダー組成物と混合してもよい。   In addition, when manufacturing a slurry composition, an electrode, and a lithium ion secondary battery using the other components described above, the other components are previously mixed with the water-soluble polymer X and the amphoteric dispersant Y to form a binder composition. May be used for the preparation of the slurry composition, or without being mixed in advance with the binder composition containing the water-soluble polymer X and the amphoteric dispersant Y, and at the time of preparation of the slurry composition, You may mix with the binder composition containing the conductive polymer X and the amphoteric dispersant Y.

<バインダー組成物の調製>
本発明のバインダー組成物は、上記各成分を混合することにより調製することができる。具体的には、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどの混合機を用いて上記各成分を混合することにより、バインダー組成物を調製することができる。
なお、水溶性重合体Xは、水系溶媒中で単量体組成物を重合して調製した場合には、水溶液の状態でそのまま混合し、溶媒として水を含むバインダー組成物を調製することができる。
また、例えば、水溶性重合体Xと電極活物質を混合した後、両性分散剤Yを添加するなど、バインダー組成物の調製と、後述するスラリー組成物の調製とを同時に実施してもよい。
<Preparation of binder composition>
The binder composition of this invention can be prepared by mixing said each component. Specifically, the binder composition is obtained by mixing the above components using a mixer such as a ball mill, a sand mill, a bead mill, a pigment disperser, a grinder, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, a fill mix, etc. Product can be prepared.
In addition, when the water-soluble polymer X is prepared by polymerizing a monomer composition in an aqueous solvent, it can be mixed as it is in an aqueous solution to prepare a binder composition containing water as a solvent. .
Further, for example, after mixing the water-soluble polymer X and the electrode active material, the preparation of the binder composition and the preparation of the slurry composition described later may be performed simultaneously, such as adding the amphoteric dispersant Y.

(リチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物)
本発明のリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物は、上述した本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物および電極活物質を含む。そして、本発明のスラリー組成物を用いて電極を作製すれば、当該電極を備えるリチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、かつ、寿命特性(サイクル特性および保存安定性)を優れたものとすることができる。
そして、本発明のリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物は、特にリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物として好適に使用することができる。
(Slurry composition for lithium ion secondary battery electrode)
The slurry composition for a lithium ion secondary battery electrode of the present invention includes the above-described binder composition for a lithium ion secondary battery electrode of the present invention and an electrode active material. And if an electrode is produced using the slurry composition of this invention, the internal resistance of a lithium ion secondary battery provided with the said electrode will be reduced, and the lifetime characteristic (cycle characteristic and storage stability) shall be excellent. can do.
And especially the slurry composition for lithium ion secondary battery electrodes of this invention can be used conveniently as a slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes.

(リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物)
そこで、以下では、まず、本発明のバインダー組成物を用いて調製し得る、本発明のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物について説明する。
(Slurry composition for negative electrode of lithium ion secondary battery)
Therefore, in the following, first, the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery of the present invention that can be prepared using the binder composition of the present invention will be described.

ここで、本発明のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物は、上述したバインダー組成物と、負極活物質と、必要に応じて添加される水などの分散媒やその他の成分とを含有する。即ち、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物は、上述した水溶性重合体Xと、水溶性重合体X100質量部当たり0.001質量部以上10質量部以下の両性分散剤Yと、負極活物質と、水などの分散媒とを少なくとも含み、任意に粒子状重合体や増粘剤等のその他の成分を更に含有する。   Here, the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery of the present invention contains the binder composition described above, a negative electrode active material, and a dispersion medium such as water and other components added as necessary. . That is, the slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode includes the above-described water-soluble polymer X, 0.001 part by mass or more and 10 parts by mass or less amphoteric dispersant Y per 100 parts by mass of water-soluble polymer X, and the negative electrode active material. It contains at least a substance and a dispersion medium such as water, and optionally further contains other components such as a particulate polymer and a thickener.

<負極活物質>
ここで、リチウムイオン二次電池の負極活物質としては、通常は、リチウムを吸蔵および放出し得る物質を用いる。リチウムを吸蔵および放出し得る物質としては、例えば、炭素系負極活物質、非炭素系負極活物質、および、これらを組み合わせた活物質などが挙げられる。
<Negative electrode active material>
Here, as the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery, a material that can occlude and release lithium is usually used. Examples of the material that can occlude and release lithium include a carbon-based negative electrode active material, a non-carbon-based negative electrode active material, and an active material that combines these materials.

[炭素系負極活物質]
ここで、炭素系負極活物質とは、リチウムを挿入(「ドープ」ともいう。)可能な、炭素を主骨格とする活物質をいい、炭素系負極活物質としては、例えば炭素質材料と黒鉛質材料とが挙げられる。
[Carbon-based negative electrode active material]
Here, the carbon-based negative electrode active material refers to an active material having carbon as a main skeleton capable of inserting lithium (also referred to as “dope”). Examples of the carbon-based negative electrode active material include carbonaceous materials and graphite. Quality materials.

炭素質材料は、炭素前駆体を2000℃以下で熱処理して炭素化させることによって得られる、黒鉛化度の低い(即ち、結晶性の低い)材料である。なお、炭素化させる際の熱処理温度の下限は特に限定されないが、例えば500℃以上とすることができる。
そして、炭素質材料としては、例えば、熱処理温度によって炭素の構造を容易に変える易黒鉛性炭素や、ガラス状炭素に代表される非晶質構造に近い構造を持つ難黒鉛性炭素などが挙げられる。
ここで、易黒鉛性炭素としては、例えば、石油または石炭から得られるタールピッチを原料とした炭素材料が挙げられる。具体例を挙げると、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソフェーズピッチ系炭素繊維、熱分解気相成長炭素繊維などが挙げられる。
また、難黒鉛性炭素としては、例えば、フェノール樹脂焼成体、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、擬等方性炭素、フルフリルアルコール樹脂焼成体(PFA)、ハードカーボンなどが挙げられる。
The carbonaceous material is a material having a low graphitization degree (ie, low crystallinity) obtained by carbonizing a carbon precursor by heat treatment at 2000 ° C. or lower. In addition, although the minimum of the heat processing temperature at the time of carbonizing is not specifically limited, For example, it can be 500 degreeC or more.
Examples of the carbonaceous material include graphitizable carbon that easily changes the carbon structure depending on the heat treatment temperature, and non-graphitic carbon having a structure close to an amorphous structure typified by glassy carbon. .
Here, as the graphitizable carbon, for example, a carbon material using tar pitch obtained from petroleum or coal as a raw material can be mentioned. Specific examples include coke, mesocarbon microbeads (MCMB), mesophase pitch carbon fibers, pyrolytic vapor grown carbon fibers, and the like.
In addition, examples of the non-graphitizable carbon include a phenol resin fired body, polyacrylonitrile-based carbon fiber, pseudo-isotropic carbon, furfuryl alcohol resin fired body (PFA), and hard carbon.

黒鉛質材料は、易黒鉛性炭素を2000℃以上で熱処理することによって得られる、黒鉛に近い高い結晶性を有する材料である。なお、熱処理温度の上限は、特に限定されないが、例えば5000℃以下とすることができる。
そして、黒鉛質材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛などが挙げられる。
ここで、人造黒鉛としては、例えば、易黒鉛性炭素を含んだ炭素を主に2800℃以上で熱処理した人造黒鉛、MCMBを2000℃以上で熱処理した黒鉛化MCMB、メソフェーズピッチ系炭素繊維を2000℃以上で熱処理した黒鉛化メソフェーズピッチ系炭素繊維などが挙げられる。
また、本発明においては、炭素系負極活物質として、その表面の少なくとも一部が非晶質炭素で被覆された天然黒鉛(非晶質コート天然黒鉛)を用いてもよい。
The graphite material is a material having high crystallinity close to that of graphite obtained by heat-treating graphitizable carbon at 2000 ° C. or higher. In addition, although the upper limit of heat processing temperature is not specifically limited, For example, it can be 5000 degrees C or less.
Examples of the graphite material include natural graphite and artificial graphite.
Here, as the artificial graphite, for example, artificial graphite obtained by heat-treating carbon containing graphitizable carbon mainly at 2800 ° C. or higher, graphitized MCMB heat-treated at 2000 ° C. or higher, and mesophase pitch-based carbon fiber at 2000 ° C. Examples thereof include graphitized mesophase pitch-based carbon fibers that have been heat-treated.
In the present invention, as the carbon-based negative electrode active material, natural graphite (amorphous coated natural graphite) whose surface is at least partially coated with amorphous carbon may be used.

[非炭素系負極活物質]
非炭素系負極活物質は、炭素質材料または黒鉛質材料のみからなる炭素系負極活物質を除く活物質であり、非炭素系負極活物質としては、例えば金属系負極活物質を挙げることができる。
[Non-carbon negative electrode active material]
The non-carbon-based negative electrode active material is an active material excluding a carbon-based negative electrode active material made of only a carbonaceous material or a graphite material, and examples of the non-carbon-based negative electrode active material include a metal-based negative electrode active material. .

金属系負極活物質とは、金属を含む活物質であり、通常は、リチウムの挿入が可能な元素を構造に含み、リチウムが挿入された場合の単位質量当たりの理論電気容量が500mAh/g以上である活物質をいう。金属系負極活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウム合金を形成し得る単体金属(例えば、Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn、Tiなど)およびその合金、並びに、それらの酸化物、硫化物、窒化物、ケイ化物、炭化物、燐化物などが用いられる。   The metal-based negative electrode active material is an active material containing a metal, and usually contains an element capable of inserting lithium in the structure, and the theoretical electric capacity per unit mass when lithium is inserted is 500 mAh / g or more. Is an active material. As the metal-based negative electrode active material, for example, lithium metal, a single metal capable of forming a lithium alloy (for example, Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, Zn, Ti, etc.) and alloys thereof, and oxides, sulfides, nitrides, silicides, carbides, phosphides, and the like thereof are used.

そして、金属系負極活物質の中でも、ケイ素を含む活物質(シリコン系負極活物質)が好ましい。シリコン系負極活物質を用いることにより、リチウムイオン二次電池を高容量化することができるからである。   Among metal-based negative electrode active materials, an active material containing silicon (silicon-based negative electrode active material) is preferable. This is because the capacity of the lithium ion secondary battery can be increased by using the silicon-based negative electrode active material.

シリコン系負極活物質としては、例えば、ケイ素(Si)、ケイ素を含む合金、SiO、SiOx、Si含有材料を導電性カーボンで被覆または複合化してなるSi含有材料と導電性カーボンとの複合化物などが挙げられる。なお、これらのシリコン系負極活物質は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of silicon-based negative electrode active materials include silicon (Si), alloys containing silicon, SiO, SiO x , and a composite of a Si-containing material obtained by coating or combining a Si-containing material with conductive carbon and conductive carbon. Etc. In addition, these silicon type negative electrode active materials may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 types.

ケイ素を含む合金としては、例えば、ケイ素と、チタン、鉄、コバルト、ニッケルおよび銅からなる群より選択される少なくとも一種の元素とを含む合金組成物が挙げられる。
また、ケイ素を含む合金としては、例えば、ケイ素と、アルミニウムと、鉄などの遷移金属とを含み、さらにスズおよびイットリウム等の希土類元素を含む合金組成物も挙げられる。
Examples of the alloy containing silicon include an alloy composition containing silicon and at least one element selected from the group consisting of titanium, iron, cobalt, nickel, and copper.
Examples of the alloy containing silicon include an alloy composition containing silicon, aluminum, and a transition metal such as iron, and further containing a rare earth element such as tin and yttrium.

SiOxは、SiOおよびSiO2の少なくとも一方と、Siとを含有する化合物であり、xは、通常、0.01以上2未満である。そして、SiOxは、例えば、一酸化ケイ素(SiO)の不均化反応を利用して形成することができる。具体的には、SiOxは、SiOを、任意にポリビニルアルコールなどのポリマーの存在下で熱処理し、ケイ素と二酸化ケイ素とを生成させることにより、調製することができる。なお、熱処理は、SiOと、任意にポリマーとを粉砕混合した後、有機物ガスおよび/または蒸気を含む雰囲気下、900℃以上、好ましくは1000℃以上の温度で行うことができる。 SiO x is a compound containing at least one of SiO and SiO 2 and Si, and x is usually 0.01 or more and less than 2. Then, SiO x, for example, can be formed by using a disproportionation reaction of silicon monoxide (SiO). Specifically, SiO x can be prepared by heat-treating SiO, optionally in the presence of a polymer such as polyvinyl alcohol, to produce silicon and silicon dioxide. The heat treatment can be performed at a temperature of 900 ° C. or higher, preferably 1000 ° C. or higher, in an atmosphere containing an organic gas and / or vapor after grinding and mixing SiO and optionally a polymer.

Si含有材料と導電性カーボンとの複合化物としては、例えば、SiOと、ポリビニルアルコールなどのポリマーと、任意に炭素材料との粉砕混合物を、例えば有機物ガスおよび/または蒸気を含む雰囲気下で熱処理してなる化合物を挙げることができる。また、複合化物は、SiOの粒子に対して、有機物ガスなどを用いた化学的蒸着法によって表面をコーティングする方法、SiOの粒子と黒鉛または人造黒鉛をメカノケミカル法によって複合粒子化(造粒化)する方法などの公知の方法でも得ることができる。   As a composite of Si-containing material and conductive carbon, for example, a pulverized mixture of SiO, a polymer such as polyvinyl alcohol, and optionally a carbon material is heat-treated in an atmosphere containing, for example, an organic gas and / or steam. Can be mentioned. In addition, the composite material is a method in which the surface of SiO particles is coated by a chemical vapor deposition method using an organic gas, etc., and SiO particles and graphite or artificial graphite are formed into composite particles (granulated by a mechanochemical method). ) Can also be obtained by a known method such as a method.

なお、リチウムイオン二次電池の高容量化の観点からは、シリコン系負極活物質としては、ケイ素を含む合金およびSiOxが好ましい。 From the viewpoint of increasing the capacity of the lithium ion secondary battery, the silicon-based negative electrode active material is preferably an alloy containing silicon and SiO x .

<分散媒>
リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の分散媒としては、特に限定されることなく、既知の分散媒を用いることができる。中でも、分散媒としては、水を用いることが好ましい。なお、スラリー組成物の分散媒の少なくとも一部は、特に限定されることなく、スラリー組成物の調製に使用したバインダー組成物が含有していた溶媒とすることができる。
<Dispersion medium>
The dispersion medium for the slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode is not particularly limited, and a known dispersion medium can be used. Among these, water is preferably used as the dispersion medium. In addition, at least one part of the dispersion medium of a slurry composition can be made into the solvent which the binder composition used for preparation of a slurry composition contained, without being specifically limited.

<その他の成分>
上記リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物は、上記成分や「リチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物」の項で上述した成分の他に、導電材、補強材、レベリング剤、電解液添加剤などの成分を含有していてもよい。これらは、電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られず、公知のもの、例えば国際公開第2012/115096号に記載のものを使用することができる。これらの成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
<Other ingredients>
In addition to the above components and the components described above in the section of “Binder composition for lithium ion secondary battery electrodes”, the slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode includes a conductive material, a reinforcing material, a leveling agent, and an electrolytic solution added. You may contain components, such as an agent. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction, and known ones such as those described in International Publication No. 2012/115096 can be used. These components may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

(リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製方法)
上記リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物は、上記各成分を分散媒に分散させることにより調製することができる。具体的には、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどの混合機を用いて上記各成分と分散媒とを混合することにより、スラリー組成物を調製することができる。
ここで、分散媒としては、通常は水を用いるが、任意の化合物の水溶液や、少量の有機媒体と水との混合溶液などを用いてもよい。
(Method for preparing slurry composition for negative electrode of lithium ion secondary battery)
The said slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes can be prepared by disperse | distributing said each component to a dispersion medium. Specifically, the above components and the dispersion medium are mixed using a mixer such as a ball mill, a sand mill, a bead mill, a pigment disperser, a crushed crusher, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, a fill mix, etc. Thus, a slurry composition can be prepared.
Here, water is usually used as the dispersion medium, but an aqueous solution of an arbitrary compound or a mixed solution of a small amount of an organic medium and water may be used.

ここで、スラリー組成物の安定性および負極の生産性を高めつつリチウムイオン二次電池の性能を確保する観点からは、スラリー組成物中の水溶性重合体Xの含有量は、負極活物質100質量部当たり、0.5質量部以上であることが好ましく、0.7質量部以上であることがより好ましく、10質量部以下であることが好ましく、1.8質量部以下であることがより好ましい。
また、スラリー組成物中における、水溶性重合体Xの配合量に対する両性分散剤Yの必須量の範囲および好適量の範囲、並びに、水溶性重合体Xの配合量に対する粒子状重合体の好適量の範囲は、本発明のバインダー組成物中における範囲と同様である。
更に、スラリー組成物が増粘剤を含む場合、スラリー組成物中の増粘剤の含有量は、負極活物質100質量部当たり、0.1質量部以上5質量部以下であることが好ましい。増粘剤の配合量を上述の範囲内とすることで、スラリー組成物のチクソ性および安定性を確保することができる。
Here, from the viewpoint of securing the performance of the lithium ion secondary battery while enhancing the stability of the slurry composition and the productivity of the negative electrode, the content of the water-soluble polymer X in the slurry composition is determined by the negative electrode active material 100. It is preferably 0.5 parts by mass or more per part by mass, more preferably 0.7 parts by mass or more, preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 1.8 parts by mass or less. preferable.
Further, in the slurry composition, the range of the essential amount and the preferable amount of the amphoteric dispersant Y relative to the blending amount of the water-soluble polymer X, and the suitable amount of the particulate polymer relative to the blending amount of the water-soluble polymer X. The range is the same as the range in the binder composition of the present invention.
Furthermore, when a slurry composition contains a thickener, it is preferable that content of the thickener in a slurry composition is 0.1 to 5 mass parts with respect to 100 mass parts of negative electrode active materials. By making the compounding quantity of a thickener into the above-mentioned range, the thixotropy and stability of a slurry composition are securable.

(リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物)
次に、本発明のバインダー組成物を用いて調製し得るリチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物について説明する。
(Slurry composition for positive electrode of lithium ion secondary battery)
Next, the slurry composition for lithium ion secondary battery positive electrodes which can be prepared using the binder composition of this invention is demonstrated.

本発明のリチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物は、上述したバインダー組成物と、正極活物質と、必要に応じて添加される水などの分散媒、導電材そして増粘剤などのその他の成分とを含有する。即ち、リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物は、上述した水溶性重合体Xと、水溶性重合体X100質量部当たり0.001質量部以上10質量部以下の両性分散剤Yと、正極活物質と、水などの分散媒とを少なくとも含み、任意に、粒子状重合体、導電材や増粘剤等のその他の成分を更に含有する。ここで、本発明のリチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物は、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを含むことが好ましい。
なお、リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物の分散媒およびその他の成分としては、上述したリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物と同様のものを使用することができるため、以下では説明を省略する。
The slurry composition for a lithium ion secondary battery positive electrode of the present invention includes the binder composition described above, a positive electrode active material, a dispersion medium such as water added as necessary, a conductive material, and other agents such as a thickener. Containing ingredients. That is, the slurry composition for a lithium ion secondary battery positive electrode includes the above-described water-soluble polymer X, 0.001 part by mass or more and 10 parts by mass or less of amphoteric dispersant Y per 100 parts by mass of water-soluble polymer X, and positive electrode active material. It contains at least a substance and a dispersion medium such as water, and optionally further contains other components such as a particulate polymer, a conductive material and a thickener. Here, the slurry composition for a lithium ion secondary battery positive electrode of the present invention preferably contains carboxymethyl cellulose as a thickener.
In addition, since the same thing as the slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes mentioned above can be used as a dispersion medium and other components of the slurry composition for lithium ion secondary battery positive electrodes, it demonstrates below. Omitted.

<正極活物質>
正極活物質としては、遷移金属を含有する化合物、例えば、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、リチウムと遷移金属との複合金属酸化物などを用いることができる。なお、遷移金属としては、例えば、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo等が挙げられる。
<Positive electrode active material>
As the positive electrode active material, a compound containing a transition metal, for example, a transition metal oxide, a transition metal sulfide, a composite metal oxide of lithium and a transition metal, or the like can be used. In addition, as a transition metal, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo etc. are mentioned, for example.

ここで、遷移金属酸化物としては、例えばMnO、MnO2、V25、V613、TiO2、Cu223、非晶質V2O−P25、非晶質MoO3、非晶質V25、非晶質V613等が挙げられる。
遷移金属硫化物としては、TiS2、TiS3、非晶質MoS2、FeSなどが挙げられる。
リチウムと遷移金属との複合金属酸化物としては、層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物、スピネル型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物、オリビン型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物などが挙げられる。
Here, as the transition metal oxide, for example, MnO, MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O—P 2 O 5 , amorphous Examples include MoO 3 , amorphous V 2 O 5 , and amorphous V 6 O 13 .
Examples of the transition metal sulfide include TiS 2 , TiS 3 , amorphous MoS 2 , and FeS.
Examples of the composite metal oxide of lithium and transition metal include a lithium-containing composite metal oxide having a layered structure, a lithium-containing composite metal oxide having a spinel structure, and a lithium-containing composite metal oxide having an olivine structure. It is done.

層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、リチウム含有コバルト酸化物(LiCoO2)、リチウム含有ニッケル酸化物(LiNiO2)、Co−Ni−Mnのリチウム含有複合酸化物(Li(Co Mn Ni)O2)、Ni−Mn−Alのリチウム含有複合酸化物、Ni−Co−Alのリチウム含有複合酸化物、LiMaO2とLi2MbO3との固溶体などが挙げられる。なお、Co−Ni−Mnのリチウム含有複合酸化物としては、Li[Ni0.5Co0.2Mn0.3]O2、Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2などが挙げられる。また、LiMaO2とLi2MbO3との固溶体としては、例えば、xLiMaO2・(1−x)Li2MbO3などが挙げられる。ここで、xは0<x<1を満たす数を表し、Maは平均酸化状態が3+である1種類以上の遷移金属を表し、Mbは平均酸化状態が4+である1種類以上の遷移金属を表す。このような固溶体としては、Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56]O2などが挙げられる。
なお、本明細書において、「平均酸化状態」とは、前記「1種類以上の遷移金属」の平均の酸化状態を示し、遷移金属のモル量と原子価とから算出される。例えば、「1種類以上の遷移金属」が、50mol%のNi2+と50mol%のMn4+から構成される場合には、「1種類以上の遷移金属」の平均酸化状態は、(0.5)×(2+)+(0.5)×(4+)=3+となる。
Examples of the lithium-containing composite metal oxide having a layered structure include lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ), and Co—Ni—Mn lithium-containing composite oxide (Li (Co Mn Ni) O 2 ), Ni—Mn—Al lithium-containing composite oxide, Ni—Co—Al lithium-containing composite oxide, solid solution of LiMaO 2 and Li 2 MbO 3, and the like. Note that examples of the lithium-containing composite oxide of Co—Ni—Mn include Li [Ni 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 ] O 2 and Li [Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 ] O 2 . Examples of the solid solution of LiMaO 2 and Li 2 MbO 3 include xLiMaO 2. (1-x) Li 2 MbO 3 . Here, x represents a number satisfying 0 <x <1, Ma represents one or more transition metals having an average oxidation state of 3+, and Mb represents one or more transition metals having an average oxidation state of 4+. Represent. Examples of such a solid solution include Li [Ni 0.17 Li 0.2 Co 0.07 Mn 0.56 ] O 2 .
In this specification, the “average oxidation state” indicates an average oxidation state of the “one or more transition metals”, and is calculated from the molar amount and valence of the transition metal. For example, when “one or more transition metals” is composed of 50 mol% Ni 2+ and 50 mol% Mn 4+ , the average oxidation state of “one or more transition metals” is (0. 5) × (2 +) + (0.5) × (4 +) = 3+

スピネル型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、マンガン酸リチウム(LiMn24)や、マンガン酸リチウム(LiMn24)のMnの一部を他の遷移金属で置換した化合物が挙げられる。具体例としては、LiNi0.5Mn1.54などのLis[Mn2-tMct]O4が挙げられる。ここで、Mcは平均酸化状態が4+である1種類以上の遷移金属を表す。Mcの具体例としては、Ni、Co、Fe、Cu、Cr等が挙げられる。また、tは0<t<1を満たす数を表し、sは0≦s≦1を満たす数を表す。なお、正極活物質としては、Li1+xMn2-x4(0<X<2)で表されるリチウム過剰のスピネル化合物なども用いることができる。 Examples of lithium-containing composite metal oxides having a spinel structure include lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) and compounds in which part of Mn of lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) is substituted with another transition metal Is mentioned. Specific examples include Li s [Mn 2-t Mc t] O 4 , such as LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4. Here, Mc represents one or more transition metals having an average oxidation state of 4+. Specific examples of Mc include Ni, Co, Fe, Cu, and Cr. T represents a number satisfying 0 <t <1, and s represents a number satisfying 0 ≦ s ≦ 1. As the positive electrode active material, a lithium-excess spinel compound represented by Li 1 + x Mn 2−x O 4 (0 <X <2) can also be used.

オリビン型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、オリビン型リン酸マンガンリチウム(LiMnPO4)などのLiyMdPO4で表されるオリビン型リン酸リチウム化合物が挙げられる。ここで、Mdは平均酸化状態が3+である1種類以上の遷移金属を表し、例えばMn、Fe、Co等が挙げられる。また、yは0≦y≦2を満たす数を表す。さらに、LiyMdPO4で表されるオリビン型リン酸リチウム化合物は、Mdが他の金属で一部置換されていてもよい。置換しうる金属としては、例えば、Cu、Mg、Zn、V、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Si、BおよびMoなどが挙げられる。 Examples of the lithium-containing composite metal oxide having an olivine type structure include olivine type phosphorus represented by Li y MdPO 4 such as olivine type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) and olivine type lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ). An acid lithium compound is mentioned. Here, Md represents one or more transition metals having an average oxidation state of 3+, and examples thereof include Mn, Fe, and Co. Y represents a number satisfying 0 ≦ y ≦ 2. Furthermore, in the olivine-type lithium phosphate compound represented by Li y MdPO 4 , Md may be partially substituted with another metal. Examples of the metal that can be substituted include Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B, and Mo.

<リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物の調製方法>
上記リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物は、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物と同様に、上記各成分を分散媒に分散させることにより調製することができる。なお、正極用スラリー組成物中の上記各成分の割合は、適宜に調整することができる。
<Method for preparing slurry composition for positive electrode of lithium ion secondary battery>
The said slurry composition for lithium ion secondary battery positive electrodes can be prepared by disperse | distributing said each component to a dispersion medium similarly to the slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes. In addition, the ratio of each said component in the slurry composition for positive electrodes can be adjusted suitably.

(リチウムイオン二次電池用電極)
本発明のリチウムイオン二次電池用電極は、本発明のスラリー組成物を用いて得られる電極合材層を有する。より具体的には、本発明のリチウムイオン二次電池用電極は、集電体と、集電体上に形成された電極合材層とを備え、電極合材層には、少なくとも、電極活物質および結着材としての水溶性重合体Xと、水溶性重合体X100質量部当たり0.001質量部以上10質量部以下の両性分散剤Yが含まれている。なお、電極合材層中に含まれている各成分は、上記リチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物中に含まれていたものであり、それら各成分の好適な存在比は、電極用スラリー組成物中の各成分の好適な存在比と同じである。
そして、上記リチウムイオン二次電池用電極は、本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物を使用して調製しているので、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減しつつ、寿命特性(サイクル特性および保存安定性)を向上させることができる。
(Electrode for lithium ion secondary battery)
The electrode for lithium ion secondary batteries of this invention has the electrode compound-material layer obtained using the slurry composition of this invention. More specifically, the electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention includes a current collector and an electrode mixture layer formed on the current collector, and the electrode mixture layer includes at least an electrode active layer. A water-soluble polymer X as a substance and a binder, and 0.001 part by mass or more and 10 parts by mass or less of an amphoteric dispersant Y per 100 parts by mass of the water-soluble polymer X are contained. In addition, each component contained in the electrode mixture layer was contained in the above-mentioned slurry composition for lithium ion secondary battery electrodes, and a suitable abundance ratio of each of these components is the electrode slurry. It is the same as the preferred abundance ratio of each component in the composition.
And since the said electrode for lithium ion secondary batteries is prepared using the binder composition for lithium ion secondary battery electrodes of this invention, while reducing the internal resistance of a lithium ion secondary battery, lifetime characteristic (Cycle characteristics and storage stability) can be improved.

<リチウムイオン二次電池用電極の製造>
なお、上記リチウムイオン二次電池用電極は、例えば、上述したリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物を集電体上に塗布する工程(塗布工程)と、集電体上に塗布されたリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物を乾燥して集電体上に電極合材層を形成する工程(乾燥工程)とを経て製造される。
<Manufacture of electrodes for lithium ion secondary batteries>
The lithium ion secondary battery electrode includes, for example, a step of applying the above-described slurry composition for a lithium ion secondary battery electrode on a current collector (application step), and a lithium applied on the current collector. The slurry composition for an ion secondary battery electrode is dried to produce an electrode mixture layer on the current collector (drying step).

[塗布工程]
上記リチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物を集電体上に塗布する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、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、ハケ塗り法などを用いることができる。この際、スラリー組成物を集電体の片面だけに塗布してもよいし、両面に塗布してもよい。塗布後乾燥前の集電体上のスラリー膜の厚みは、乾燥して得られる電極合材層の厚みに応じて適宜に設定しうる。
[Coating process]
The method for coating the lithium ion secondary battery electrode slurry composition on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, as a coating method, a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush coating method, or the like can be used. At this time, the slurry composition may be applied to only one side of the current collector or may be applied to both sides. The thickness of the slurry film on the current collector after application and before drying can be appropriately set according to the thickness of the electrode mixture layer obtained by drying.

ここで、スラリー組成物を塗布する集電体としては、電気導電性を有し、かつ、電気化学的に耐久性のある材料が用いられる。具体的には、集電体としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などからなる集電体を用い得る。中でも、負極に用いる集電体としては銅箔が特に好ましい。また、正極に用いる集電体としては、アルミニウム箔が特に好ましい。なお、前記の材料は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。   Here, as the current collector to which the slurry composition is applied, an electrically conductive and electrochemically durable material is used. Specifically, as the current collector, for example, a current collector made of iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, platinum, or the like can be used. Among these, a copper foil is particularly preferable as the current collector used for the negative electrode. The current collector used for the positive electrode is particularly preferably an aluminum foil. In addition, the said material may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

[乾燥工程]
集電体上のスラリー組成物を乾燥する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。このように集電体上のスラリー組成物を乾燥することで、集電体上に電極合材層を形成し、集電体と電極合材層とを備えるリチウムイオン二次電池用電極を得ることができる。
[Drying process]
A method for drying the slurry composition on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. For example, drying with warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, irradiation with infrared rays, electron beams, or the like. A drying method is mentioned. Thus, by drying the slurry composition on the current collector, an electrode mixture layer is formed on the current collector, and a lithium ion secondary battery electrode including the current collector and the electrode mixture layer is obtained. be able to.

なお、乾燥工程の後、金型プレスまたはロールプレスなどを用い、電極合材層に加圧処理を施してもよい。加圧処理により、電極合材層と集電体の密着性を向上させることができる。
さらに、電極合材層が硬化性の重合体を含む場合は、電極合材層の形成後に前記重合体を硬化させることが好ましい。
Note that after the drying step, the electrode mixture layer may be subjected to pressure treatment using a die press or a roll press. By the pressure treatment, the adhesion between the electrode mixture layer and the current collector can be improved.
Furthermore, when the electrode mixture layer includes a curable polymer, it is preferable to cure the polymer after the electrode mixture layer is formed.

(リチウムイオン二次電池)
本発明のリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、電解液と、セパレータとを備え、例えば負極として、本発明のリチウムイオン二次電池用電極(負極)を用いたものである。そして、上記リチウムイオン二次電池は、本発明のリチウムイオン二次電池用負極を用いているので、内部抵抗が低減され、そして寿命特性(サイクル特性および保存安定性)に優れている。
なお以下では上記リチウムイオン二次電池用負極を使用したリチウムイオン二次電池について説明するが、本発明のバインダー組成物を用いて製造し得るリチウムイオン二次電池としては、正極のみが本発明のリチウムイオン二次電池用正極であるリチウムイオン二次電池や、正極および負極の双方が本発明のリチウムイオン二次電池用電極であるリチウムイオン二次電池も挙げられる。
(Lithium ion secondary battery)
The lithium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator. For example, the lithium ion secondary battery electrode (negative electrode) of the present invention is used as the negative electrode. And since the said lithium ion secondary battery uses the negative electrode for lithium ion secondary batteries of this invention, internal resistance is reduced and it is excellent in a lifetime characteristic (cycle characteristic and storage stability).
In the following, a lithium ion secondary battery using the above negative electrode for a lithium ion secondary battery will be described. However, as a lithium ion secondary battery that can be produced using the binder composition of the present invention, only the positive electrode of the present invention is used. Examples include a lithium ion secondary battery that is a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery in which both the positive electrode and the negative electrode are electrodes for the lithium ion secondary battery of the present invention.

<正極>
上記リチウムイオン二次電池の正極としては、リチウムイオン二次電池用正極として用いられる既知の正極を用いることができる。具体的には、正極としては、例えば、正極合材層を集電体上に形成してなる正極を用いることができる。
なお、集電体としては、アルミニウム等の金属材料からなるものを用いることができる。また、正極合材層としては、既知の正極活物質と、導電材と、結着材とを含む層を用いることができる。
<Positive electrode>
As the positive electrode of the lithium ion secondary battery, a known positive electrode used as a positive electrode for a lithium ion secondary battery can be used. Specifically, as the positive electrode, for example, a positive electrode formed by forming a positive electrode mixture layer on a current collector can be used.
As the current collector, one made of a metal material such as aluminum can be used. As the positive electrode mixture layer, a layer containing a known positive electrode active material, a conductive material, and a binder can be used.

<電解液>
電解液としては、溶媒に電解質を溶解した電解液を用いることができる。
ここで、溶媒としては、電解質を溶解可能な有機溶媒を用いることができる。具体的には、溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等のアルキルカーボネート系溶媒に、2,5−ジメチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、酢酸メチル、ジメトキシエタン、ジオキソラン、プロピオン酸メチル、ギ酸メチル等の粘度調整溶媒を添加したものを用いることができる。
電解質としては、リチウム塩を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、特開2012−204303号公報に記載のものを用いることができる。これらのリチウム塩の中でも、有機溶媒に溶解しやすく、高い解離度を示すという点より、電解質としてはLiPF6、LiClO4、CF3SO3Liが好ましい。
<Electrolyte>
As the electrolytic solution, an electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in a solvent can be used.
Here, as the solvent, an organic solvent capable of dissolving the electrolyte can be used. Specifically, examples of the solvent include alkyl carbonate solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and γ-butyrolactone, 2,5-dimethyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl acetate, and dimethoxyethane. , Dioxolane, methyl propionate, methyl formate and the like can be used.
A lithium salt can be used as the electrolyte. As lithium salt, the thing as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-204303 can be used, for example. Among these lithium salts, LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li are preferable as the electrolyte because they are easily dissolved in an organic solvent and exhibit a high degree of dissociation.

<セパレータ>
セパレータとしては、例えば、特開2012−204303号公報に記載のものを用いることができる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、リチウムイオン二次電池内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという点より、ポリオレフィン系の樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)からなる微多孔膜が好ましい。
<Separator>
As a separator, the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-204303 can be used, for example. Among these, the thickness of the separator as a whole can be reduced, thereby increasing the ratio of the electrode active material in the lithium ion secondary battery and increasing the capacity per volume. A microporous film made of a series resin (polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride) is preferred.

<リチウムイオン二次電池の製造方法>
上記リチウムイオン二次電池は、例えば、正極と、負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、これを必要に応じて電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口することにより製造することができる。リチウムイオン二次電池の内部の圧力上昇、過充放電等の発生を防止するために、必要に応じて、ヒューズ、PTC素子等の過電流防止素子、エキスパンドメタル、リード板などを設けてもよい。リチウムイオン二次電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。
<Method for producing lithium ion secondary battery>
In the lithium ion secondary battery, for example, a positive electrode and a negative electrode are overlapped via a separator, and this is wound into a battery container according to the shape of the battery as necessary. It can be manufactured by injecting and sealing the liquid. In order to prevent an increase in pressure inside the lithium ion secondary battery, overcharge / discharge, etc., an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element, an expanded metal, a lead plate, etc. may be provided as necessary. . The shape of the lithium ion secondary battery may be any of, for example, a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a square shape, a flat shape, and the like.

以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
実施例および比較例において、水溶性重合体Xの電解液膨潤度、粒子状重合体のガラス転移温度およびゲル含有量、分散剤(両性分散剤Yを含む)の電解液溶解度、電極の生産性、負極合材層と集電体の密着性、並びに、リチウムイオン二次電池のレート特性、サイクル特性およびサイクル後の負極の膨らみ、保存安定性は、それぞれ以下の方法を使用して評価した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. In the following description, “%” and “part” representing amounts are based on mass unless otherwise specified.
In Examples and Comparative Examples, electrolyte swelling degree of water-soluble polymer X, glass transition temperature and gel content of particulate polymer, electrolyte solubility of dispersant (including amphoteric dispersant Y), electrode productivity The adhesion between the negative electrode composite material layer and the current collector, the rate characteristics of the lithium ion secondary battery, the cycle characteristics, the swelling of the negative electrode after the cycle, and the storage stability were evaluated using the following methods, respectively.

<電解液膨潤度>
水溶性重合体Xを含む水溶液を、湿度50%、温度23〜25℃の環境下で乾燥させて、厚み1±0.3mmに成膜した。成膜したフィルムを、温度60℃の真空乾燥機で10時間乾燥させた後、裁断して約1gを精秤した。得られたフィルム片の質量をW0とする。このフィルム片を、温度60℃の環境下で、電解液(組成:濃度1.0MのLiPF6溶液(溶媒はエチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=3/7(体積比)の混合溶媒、添加剤としてビニレンカーボネート2体積%(溶媒比)を添加))に3日間浸漬し、膨潤させた。その後、フィルム片を引き上げ、表面の電解液をキムワイプで拭いた後、質量を測定した。膨潤後のフィルム片の質量をW1とする。
そして、以下の計算式を用いて電解液膨潤度を算出した。
電解液膨潤度(質量%)=W1/W0×100
<ガラス転移温度>
粒子状重合体を含む水分散液を、湿度50%、温度23〜26℃の環境下で3日間乾燥させて、厚み1±0.3mmに成膜した。成膜したフィルムを、温度60℃の真空乾燥機で10時間乾燥させた。その後、乾燥させたフィルムをサンプルとし、JIS K7121に準拠して、測定温度−100℃〜180℃、昇温速度5℃/分の条件下、示差走査熱量分析計(ナノテクノロジー社製、DSC6220SII)を用いてガラス転移温度Tg(℃)を測定した。
<ゲル含有量>
粒子状重合体を含む水分散液を、湿度50%、温度23〜25℃の環境下で乾燥させて、厚み1±0.3mmに成膜した。成膜したフィルムを、温度60℃の真空乾燥機で10時間乾燥させた。その後、乾燥させたフィルムを3〜5mm角に裁断し、約1gを精秤した。裁断により得られたフィルム片の質量をw0とする。このフィルム片を、50gのテトラヒドロフラン(THF)に24時間浸漬した。その後、THFから引き揚げたフィルム片を温度105℃で3時間真空乾燥して、不溶分の質量w1を計測した。
そして、以下の計算式を用いてゲル含有量を算出した。
ゲル含有量(質量%)=(w1/w0)×100
<電解液溶解度>
分散剤約1gを100meshのSUS製金網(事前に質量を測定)上に載置し(分散剤が粘性液体状である場合には金網に塗布する)、温度105℃で3時間真空乾燥後、分散剤と金網の質量の合計を測定し、分散剤の電解液浸漬前質量Y0を算出した。
その後、分散剤が付着した上記金網を、50gの電解液(組成:濃度1.0MのLiPF6溶液(溶媒はEC/EMC)=3/7(体積比)の混合溶媒、添加剤としてビニレンカーボネート2体積%(溶媒比)を添加))に、温度57〜63℃の環境下で72時間浸漬させた。その後該金網を引き上げ、分散剤と金網の質量の合計を測定し、分散剤の電解液浸漬後質量Y1を算出した。
そして、以下の計算式を用いて電解液溶解度を算出した。
電解液溶解度(質量%)={(Y0−Y1)/Y0}×100
得られる電解液溶解度の値が大きいほど、分散剤が電解液に溶解し易いことを示し、例えば分散剤が電解液に完全に溶解する場合においては、電解液溶解度は100質量%となり、全く溶解しない場合は0質量%となる。
<電極の生産性>
粘度が3000±300mPa・s(B型粘度計、60rpmで測定)となるように調製したスラリー組成物の固形分濃度を以下の基準で評価した。スラリー組成物の固形分濃度が高いほど、スラリー組成物の乾燥が容易になり、生産性が向上することを表す。
A:固形分濃度が48質量%以上
B:固形分濃度が45質量%以上48質量%未満
C:固形分濃度が45質量%未満
<負極合材層と集電体の密着性>
作製したリチウムイオン二次電池用負極を長さ100mm、幅10mmの長方形に切り出して試験片とし、負極合材層を有する面を下にして負極合材層表面にセロハンテープ(JIS Z1522に規定されるもの)を貼り付け、集電体の一端を垂直方向に引張り速度50mm/分で引っ張って剥がしたときの応力を測定した(なお、セロハンテープは試験台に固定されている)。測定を3回行い、その平均値を求めてこれを剥離ピール強度とし、以下の基準により評価した。剥離ピール強度の値が大きいほど、負極合材層と集電体の密着性に優れることを示す。
A:剥離ピール強度が3.0N/m以上
B:剥離ピール強度が2.5N/m以上3.0N/m未満
C:剥離ピール強度が1.5N/m以上2.5N/m未満
D:剥離ピール強度が1.5N/m未満
<リチウムイオン二次電池のレート特性>
作製したリチウムイオン二次電池を、電解液注液後、温度25℃で、5時間静置した。次に、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.65Vまで充電し、その後、温度60℃で12時間エージング処理を行った。そして、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.00Vまで放電した。その後、0.2Cの定電流にて、CC−CV充電(上限セル電圧4.40V)を行い、0.2Cの定電流にて3.00VまでCC放電を行った。
次に、温度25℃の環境下、4.40−3.00V間で、0.5Cの定電流充放電を実施し、このときの放電容量をC0と定義した。その後、温度−20℃の環境下で、同様に0.5Cの定電流にてCC−CV充電、0.5Cの定電流にて放電を実施し、このときの放電容量をC1と定義した。そして、レート特性として、ΔC=(C1/C0)×100(%)で示される容量変化率を求め、以下の基準により評価した。この容量変化率ΔCの値は大きいほど、高電流での放電容量が高く、そして内部抵抗が低いことを示す。
A:ΔCが40%以上
B:ΔCが38%以上40%未満
C:ΔCが35%以上38%未満
D:ΔCが35%未満
<リチウムイオン二次電池のサイクル特性>
作製したリチウムイオン二次電池を、電解液注液後、温度25℃で5時間静置した。次に、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.65Vまで充電し、その後、温度60℃で12時間エージング処理を行った。そして、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.00Vまで放電した。その後、0.2Cの定電流法にて、CC−CV充電(上限セル電圧4.40V)を行い、0.2Cの定電流法にて3.00VまでCC放電を行なった。
その後、温度25℃の環境下、セル電圧4.40−3.00V、1.0Cの充放電レートにて充放電の操作を100サイクル行った。そして、1サイクル目の容量、すなわち初期放電容量X1、および、100サイクル目の放電容量X2を測定し、ΔC´=(X2/X1)×100(%)で示される容量変化率を求め、以下の基準により評価した。この容量変化率ΔC´の値が大きいほど、サイクル特性に優れていることを示す。
A:ΔC´が88%以上
B:ΔC´が85%以上88%未満
C:ΔC´が83%以上85%未満
D:ΔC´が83%未満
<サイクル後の負極の膨らみ>
上述したサイクル試験後のリチウムイオン二次電池を、温度25℃、0.2Cの定電流にてセル電圧3.00Vまで放電を行い、その後1.0Cの定電流にてCC−CV充電(上限セル電圧4.30V)を実施した。そしてリチウムイオン二次電池を解体して負極を取り出し、負極合材層の厚みT1を厚みゲージにて測定した。リチウムイオン二次電池作製前の負極合材層の厚みをT0とし、ΔT={(T1−T0)/T0)}×100(%)で示される厚み変化率を求め、以下の基準により評価した。ΔTで表される負極の厚みの変化率は、サイクル中の極板構造の崩壊による厚み増加、負極表面におけるLi等の析出による厚み増加、などの寄与によるものであり、小さいほどサイクル後の負極が膨らんでいないことを示す。
A:ΔTが20%未満
B:ΔTが20%以上25%未満
C:ΔTが25%以上30%未満
D:ΔTが30%以上
<リチウムイオン二次電池の保存安定性>
作製したリチウムイオン二次電池を、電解液注液後、温度25℃で5時間静置した。次に、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.65Vまで充電し、その後、温度60℃で12時間エージング処理を行った。そして、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.00Vまで放電した。その後、0.2Cの定電流法にて、CC−CV充電(上限セル電圧4.30V)を行い、0.2Cの定電流法にてセル電圧3.00VまでCC放電を行なった。
次に、リチウムイオン二次電池のセルの体積(V0)をアルキメデス法によって算出した。その後、温度25℃、0.2Cの定電流法にてセル電圧4.40Vまで充電し、温度80±2℃の条件下で3日間放置したのち、温度25℃、0.2Cの定電流法にてセル電圧3.00Vまで放電した。その後、セルの体積(V1)を測定し、ガス発生量を以下の計算式により算出し、以下の基準により評価した。ガス発生量が少ないほど、保存安定性(高温保存特性)に優れていることを示す。
ガス発生量(mL)=V1(mL)−V0(mL)
A:ガス発生量が2mL未満
B:ガス発生量が2mL以上3mL未満
C:ガス発生量が3mL以上4mL未満
D:ガス発生量が4mL以上
<Electrolytic solution swelling>
An aqueous solution containing the water-soluble polymer X was dried in an environment of 50% humidity and a temperature of 23 to 25 ° C. to form a film having a thickness of 1 ± 0.3 mm. The film formed was dried with a vacuum dryer at a temperature of 60 ° C. for 10 hours, then cut and weighed approximately 1 g. The mass of the obtained film piece is defined as W0. The film piece was subjected to an electrolyte solution (composition: LiPF 6 solution having a concentration of 1.0 M (solvent: ethylene carbonate (EC) / ethyl methyl carbonate (EMC) = 3/7 (volume ratio)) in an environment at a temperature of 60 ° C. The mixture was immersed for 3 days in a mixed solvent and 2% by volume of vinylene carbonate (solvent ratio) as an additive)) and swollen. Thereafter, the film piece was pulled up and the surface electrolyte was wiped with Kimwipe, and then the mass was measured. Let the mass of the film piece after swelling be W1.
And electrolyte solution swelling degree was computed using the following formulas.
Electrolyte swelling degree (mass%) = W1 / W0 × 100
<Glass transition temperature>
The aqueous dispersion containing the particulate polymer was dried for 3 days in an environment of 50% humidity and a temperature of 23 to 26 ° C. to form a film having a thickness of 1 ± 0.3 mm. The formed film was dried with a vacuum dryer at a temperature of 60 ° C. for 10 hours. Then, using the dried film as a sample, in accordance with JIS K7121, a differential scanning calorimeter (DSC6220SII, manufactured by Nanotechnology Co., Ltd.) under a measurement temperature of −100 ° C. to 180 ° C. and a heating rate of 5 ° C./min. Was used to measure the glass transition temperature Tg (° C.).
<Gel content>
The aqueous dispersion containing the particulate polymer was dried in an environment of 50% humidity and a temperature of 23 to 25 ° C. to form a film having a thickness of 1 ± 0.3 mm. The formed film was dried with a vacuum dryer at a temperature of 60 ° C. for 10 hours. Thereafter, the dried film was cut into 3 to 5 mm square, and about 1 g was precisely weighed. The mass of the film piece obtained by cutting is defined as w0. This film piece was immersed in 50 g of tetrahydrofuran (THF) for 24 hours. Then, the film piece pulled up from THF was vacuum-dried at 105 degreeC for 3 hours, and the mass w1 of insoluble matter was measured.
And gel content was computed using the following formulas.
Gel content (mass%) = (w1 / w0) × 100
<Solubility of electrolyte>
About 1 g of the dispersant was placed on a 100 mesh SUS wire mesh (measured in advance) (applied to the wire mesh if the dispersant is in the form of a viscous liquid) and vacuum dried at 105 ° C. for 3 hours, The total mass of the dispersant and the wire mesh was measured, and the mass Y0 of the dispersant before immersion in the electrolyte was calculated.
Thereafter, the above-described wire net with the dispersant attached thereto was mixed with 50 g of an electrolytic solution (composition: LiPF 6 solution having a concentration of 1.0 M (solvent is EC / EMC) = 3/7 (volume ratio)), and vinylene carbonate as an additive. 2 vol% (solvent ratio) was added))) and immersed in an environment at a temperature of 57 to 63 ° C. for 72 hours. Thereafter, the wire mesh was pulled up, the total mass of the dispersant and the wire mesh was measured, and the mass Y1 after immersion of the dispersant in the electrolyte was calculated.
And electrolyte solution solubility was computed using the following formulas.
Electrolytic solution solubility (% by mass) = {(Y0−Y1) / Y0} × 100
The larger the value of the obtained electrolyte solution solubility, the easier the dispersant is dissolved in the electrolyte solution. For example, when the dispersant is completely dissolved in the electrolyte solution, the electrolyte solution solubility is 100% by mass, which is completely dissolved. If not, it is 0% by mass.
<Electrode productivity>
The solid content concentration of the slurry composition prepared so that the viscosity was 3000 ± 300 mPa · s (B-type viscometer, measured at 60 rpm) was evaluated according to the following criteria. The higher the solid content concentration of the slurry composition, the easier the drying of the slurry composition and the higher the productivity.
A: Solid content concentration of 48% by mass or more B: Solid content concentration of 45% by mass or more and less than 48% by mass C: Solid content concentration of less than 45% by mass <Adhesiveness between negative electrode composite material layer and current collector>
The produced negative electrode for a lithium ion secondary battery was cut into a rectangle having a length of 100 mm and a width of 10 mm to obtain a test piece, and a cellophane tape (specified in JIS Z1522) was formed on the surface of the negative electrode mixture layer with the surface having the negative electrode mixture layer facing down. The stress was measured when one end of the current collector was pulled in the vertical direction at a pulling speed of 50 mm / min and peeled off (the cellophane tape was fixed to the test stand). The measurement was performed 3 times, the average value was calculated | required, this was made into peeling peel strength, and the following references | standards evaluated. It shows that it is excellent in the adhesiveness of a negative mix layer and a collector, so that the value of peeling peel strength is large.
A: Peeling peel strength is 3.0 N / m or more B: Peeling peel strength is 2.5 N / m or more and less than 3.0 N / m C: Peeling peel strength is 1.5 N / m or more and less than 2.5 N / m D: Peeling peel strength less than 1.5 N / m <Rate characteristics of lithium ion secondary battery>
The prepared lithium ion secondary battery was allowed to stand at 25 ° C. for 5 hours after electrolyte injection. Next, the cell voltage was charged to 3.65 V by a constant current method at a temperature of 25 ° C. and 0.2 C, and then an aging treatment was performed at a temperature of 60 ° C. for 12 hours. And it discharged to cell voltage 3.00V by the constant current method of temperature 25 degreeC and 0.2C. Then, CC-CV charge (upper limit cell voltage 4.40V) was performed at a constant current of 0.2C, and CC discharge was performed to 3.00V at a constant current of 0.2C.
Next, a constant current charge / discharge of 0.5 C was performed between 4.40 and 3.00 V in an environment at a temperature of 25 ° C., and the discharge capacity at this time was defined as C0. Then, CC-CV charge was similarly performed at a constant current of 0.5 C and discharge was performed at a constant current of 0.5 C under an environment of a temperature of −20 ° C., and the discharge capacity at this time was defined as C1. Then, as a rate characteristic, a capacity change rate represented by ΔC = (C1 / C0) × 100 (%) was obtained and evaluated according to the following criteria. The larger the value of the capacity change rate ΔC, the higher the discharge capacity at a high current and the lower the internal resistance.
A: ΔC is 40% or more B: ΔC is 38% or more and less than 40% C: ΔC is 35% or more and less than 38% D: ΔC is less than 35% <Cycle characteristics of lithium ion secondary battery>
The prepared lithium ion secondary battery was allowed to stand at a temperature of 25 ° C. for 5 hours after electrolyte injection. Next, the cell voltage was charged to 3.65 V by a constant current method at a temperature of 25 ° C. and 0.2 C, and then an aging treatment was performed at a temperature of 60 ° C. for 12 hours. And it discharged to cell voltage 3.00V by the constant current method of temperature 25 degreeC and 0.2C. Then, CC-CV charge (upper limit cell voltage 4.40V) was performed by the constant current method of 0.2C, and CC discharge was performed to 3.00V by the constant current method of 0.2C.
Then, 100 cycles of charge / discharge operations were performed at a cell voltage of 4.40 to 3.00 V and a charge / discharge rate of 1.0 C in an environment at a temperature of 25 ° C. And the capacity | capacitance of the 1st cycle, ie, the initial stage discharge capacity X1, and the discharge capacity X2 of the 100th cycle are measured, and the capacity | capacitance change rate shown by (DELTA) C '= (X2 / X1) x100 (%) is calculated | required, It was evaluated according to the criteria. The larger the value of the capacity change rate ΔC ′, the better the cycle characteristics.
A: ΔC ′ is 88% or more B: ΔC ′ is 85% or more and less than 88% C: ΔC ′ is 83% or more and less than 85% D: ΔC ′ is less than 83% <bulge of negative electrode after cycle>
The lithium ion secondary battery after the cycle test described above was discharged to a cell voltage of 3.00 V at a constant current of 25 ° C. and 0.2 C, and then charged to CC-CV at a constant current of 1.0 C (upper limit) A cell voltage of 4.30 V) was carried out. The lithium ion secondary battery was disassembled, the negative electrode was taken out, and the thickness T1 of the negative electrode mixture layer was measured with a thickness gauge. The thickness of the negative electrode mixture layer before production of the lithium ion secondary battery was T0, and the thickness change rate represented by ΔT = {(T1−T0) / T0)} × 100 (%) was determined and evaluated according to the following criteria. . The rate of change of the thickness of the negative electrode represented by ΔT is due to the contribution of the increase in thickness due to the collapse of the electrode plate structure during the cycle, the increase in thickness due to precipitation of Li, etc. on the negative electrode surface, and the smaller the negative electrode after the cycle Indicates that is not inflated.
A: ΔT is less than 20% B: ΔT is not less than 20% and less than 25% C: ΔT is not less than 25% and less than 30% D: ΔT is not less than 30% <Storage stability of lithium ion secondary battery>
The prepared lithium ion secondary battery was allowed to stand at a temperature of 25 ° C. for 5 hours after electrolyte injection. Next, the cell voltage was charged to 3.65 V by a constant current method at a temperature of 25 ° C. and 0.2 C, and then an aging treatment was performed at a temperature of 60 ° C. for 12 hours. And it discharged to cell voltage 3.00V by the constant current method of temperature 25 degreeC and 0.2C. Then, CC-CV charge (upper limit cell voltage 4.30V) was performed by the constant current method of 0.2C, and CC discharge was performed to cell voltage 3.00V by the constant current method of 0.2C.
Next, the cell volume (V0) of the lithium ion secondary battery was calculated by the Archimedes method. Thereafter, the cell voltage was charged to 4.40 V by a constant current method at a temperature of 25 ° C. and 0.2 C, and left for 3 days under the condition of a temperature of 80 ± 2 ° C. Then, a constant current method at a temperature of 25 ° C. and 0.2 C The cell voltage was discharged to 3.00V. Then, the volume (V1) of the cell was measured, the amount of gas generation was calculated by the following calculation formula, and evaluated according to the following criteria. The smaller the amount of gas generated, the better the storage stability (high temperature storage characteristics).
Gas generation amount (mL) = V1 (mL) −V0 (mL)
A: Gas generation amount is less than 2 mL B: Gas generation amount is 2 mL or more and less than 3 mL C: Gas generation amount is 3 mL or more and less than 4 mL D: Gas generation amount is 4 mL or more

(実施例1)
<水溶性重合体X1を含む水溶液の調製>
セプタム付き1Lフラスコに、イオン交換水720gを投入して、温度40℃に加熱し、流量100mL/分の窒素ガスでフラスコ内を置換した。次に、イオン交換水10gと、化合物(A)としてのアクリル酸9.5g(25.0%)と、化合物(B)としてのアクリルアミド28.5g(75.0%)と、イオン交換水(共洗い用)10gとを混合して、シリンジでフラスコ内に注入した。その後、重合開始剤としての過硫酸カリウムの2.5%水溶液8.0gをシリンジでフラスコ内に追加した。更に、その15分後に、重合促進剤としてのテトラメチルエチレンジアミンの2.0%水溶液40gをシリンジで追加した。4時間後、重合開始剤としての過硫酸カリウムの2.5%水溶液4.0gをフラスコ内に追加し、更に重合促進剤としてのテトラメチルエチレンジアミンの2.0%水溶液20gを追加して、温度を40℃に昇温し、重合反応を進めた。3時間後、亜硫酸水素ナトリウム2.5%水溶液0.8gおよび過硫酸カリウムの2.5%水溶液0.8gを添加して、温度を80℃に昇温し、1時間保持することで未反応物の重合を進めた。その後、フラスコを空気中に開放して重合反応を停止させた。
その後、水酸化リチウムの10%水溶液を用いて生成物のpHを8に調整して、水溶性重合体X1を含む水溶液を得た。そして、水溶性重合体X1の電解液膨潤度を測定した。結果を表1に示す。
<粒子状重合体(スチレン−ブタジエン系重合体)を含む水分散液の調製>
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、芳香族ビニル単量体としてのスチレン65部(63.1%)、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3−ブタジエン35部(34.0%)、カルボキシル基含有単量体としてのイタコン酸2部(1.9%)、ヒドロキシル基含有単量体としての2−ヒドロキシエチルアクリレート1部(1.0%)、分子量調整剤としてのt−ドデシルメルカプタン0.3部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5部、溶媒としてのイオン交換水150部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム1部を投入し、十分に攪拌した後、温度55℃に加温して重合を開始した。
モノマー消費量が95.0%になった時点で冷却し、反応を停止した。こうして得られた重合体を含んだ水分散体に、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pHを8に調整した。その後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った。さらにその後、温度30℃以下まで冷却し、スチレン−ブタジエン系重合体よりなる粒子状重合体の水分散液を得た。なお、得られた粒子状重合体のゲル含有量は92%、ガラス転移温度は10℃であった。
<リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製>
プラネタリーミキサーに、負極活物質としての人造黒鉛および天然黒鉛の混合物(理論容量:360mAh/g)100部と、水溶性重合体X1を含む水溶液(固形分濃度:6.5%)を固形分相当で1.0部と、両性分散剤Y1(ビックケミー社製「DISPERBYK-2012」、酸価7mgKOH/g、アミン価7mgKOH/g、電解液溶解度0.5%未満)を固形分相当で0.01部(水溶性重合体X100部当たり1部)を投入し、さらにイオン交換水にて固形分濃度が60%となるように希釈し、その後、回転速度45rpmで60分混練した。さらにその後、上述したスチレン−ブタジエン系重合体よりなる粒子状重合体を含む水分散液(固形分濃度:40%)を固形分相当で1.5部(水溶性重合体X100部当たり150部)投入し、回転速度40rpmで40分混練した。そして、粘度が3000±300mPa・s(B型粘度計、60rpmで測定)となるようにイオン交換水を加え(イオン交換水の量は80部であった)、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を調製した。なお、このときのスラリー組成物の固形分濃度は47質量%であった。この固形分濃度をもとに、電極の生産性を評価した。結果を表1に示す。
<リチウムイオン二次電池用負極の製造>
上記リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ15μmの銅箔の表面に、塗付量が12.8〜13.2mg/cm2となるように塗布した。このリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物が塗布された銅箔を、300mm/分の速度で、温度80℃のオーブン内を2分間、さらに温度110℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより、銅箔上のスラリー組成物を乾燥させ、負極原反を得た。
そして、得られた負極原反をロールプレス機にて密度が1.68〜1.72g/cm3となるようプレスし、さらに、水分の除去を目的として、真空条件下温度105℃の環境に4時間置き、負極を得た。この負極を用いて負極合材層と集電体の密着性を評価した。結果を後述する表に示す。
<リチウムイオン二次電池用正極の製造>
プラネタリーミキサーに、正極活物質としてのLiCoO2100部、導電材としてのアセチレンブラック2部(電気化学工業(株)製、HS−100)、結着材としてのPVDF(ポリフッ化ビニリデン、(株)クレハ化学製、KF−1100)2部を添加し、さらに、分散媒としての2−メチルピリロドンを全固形分濃度が67%となるように加えて混合し、リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物を調製した。
得られたリチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の上に、塗布量が25.5〜26.5mg/cm2となるように塗布した。その後、リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物が塗布されたアルミ箔を、0.5m/分の速度で温度60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより、乾燥させた。その後、温度120℃にて2分間加熱処理して、正極原反を得た。
そして、得られた正極原反をロールプレス機にて密度が3.40〜3.50g/cm3となるようにプレスし、さらに、分散媒の除去を目的として、真空条件下、温度120℃の環境に3時間置き、正極を得た。
<リチウムイオン二次電池の製造>
単層のポリプロピレン製セパレータ、上記の負極および正極を用いて、捲回セル(放電容量800mAh相当)を作製し、アルミ包材内に配置した。その後、電解液として濃度1.0MのLiPF6溶液(溶媒はエチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=3/7(体積比)の混合溶媒、添加剤としてビニレンカーボネート2体積%(溶媒比)含有)を充填した。さらに、アルミ包材の開口を密封するために、温度150℃のヒートシールをしてアルミ包材を閉口し、リチウムイオン二次電池を製造した。このリチウムイオン二次電池を用いて、レート特性、サイクル特性およびサイクル後の負極の膨らみ、並びに保存安定性を評価した。結果を表1に示す。
Example 1
<Preparation of aqueous solution containing water-soluble polymer X1>
720 g of ion-exchanged water was charged into a 1 L flask with a septum, heated to a temperature of 40 ° C., and the inside of the flask was replaced with nitrogen gas at a flow rate of 100 mL / min. Next, 10 g of ion-exchanged water, 9.5 g (25.0%) of acrylic acid as the compound (A), 28.5 g (75.0%) of acrylamide as the compound (B), and ion-exchanged water ( 10 g) was mixed and injected into the flask with a syringe. Thereafter, 8.0 g of a 2.5% aqueous solution of potassium persulfate as a polymerization initiator was added to the flask with a syringe. Further, 15 minutes later, 40 g of a 2.0% aqueous solution of tetramethylethylenediamine as a polymerization accelerator was added by a syringe. After 4 hours, 4.0 g of a 2.5% aqueous solution of potassium persulfate as a polymerization initiator was added to the flask, and 20 g of a 2.0% aqueous solution of tetramethylethylenediamine as a polymerization accelerator was further added. The temperature was raised to 40 ° C. to proceed the polymerization reaction. After 3 hours, 0.8 g of a 2.5% aqueous solution of sodium hydrogen sulfite and 0.8 g of a 2.5% aqueous solution of potassium persulfate were added, the temperature was raised to 80 ° C., and the reaction was continued for 1 hour, so that no reaction occurred. Polymerization of the product proceeded. Thereafter, the flask was opened in the air to stop the polymerization reaction.
Thereafter, the pH of the product was adjusted to 8 using a 10% aqueous solution of lithium hydroxide to obtain an aqueous solution containing the water-soluble polymer X1. And the electrolyte solution swelling degree of water-soluble polymer X1 was measured. The results are shown in Table 1.
<Preparation of aqueous dispersion containing particulate polymer (styrene-butadiene polymer)>
In a 5 MPa pressure vessel with a stirrer, 65 parts (63.1%) of styrene as an aromatic vinyl monomer, 35 parts (34.0%) of 1,3-butadiene as an aliphatic conjugated diene monomer, carboxyl group 2 parts (1.9%) itaconic acid as a monomer containing, 1 part (1.0%) 2-hydroxyethyl acrylate as a hydroxyl group-containing monomer, and t-dodecyl mercaptan as a molecular weight regulator. 3 parts, 5 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, 150 parts of ion-exchanged water as a solvent, and 1 part of potassium persulfate as a polymerization initiator were added and stirred sufficiently. The polymerization was started by warming.
When the monomer consumption reached 95.0%, the reaction was stopped by cooling. A 5% aqueous sodium hydroxide solution was added to the aqueous dispersion containing the polymer thus obtained to adjust the pH to 8. Then, the unreacted monomer was removed by heating under reduced pressure. Thereafter, the mixture was cooled to 30 ° C. or lower to obtain an aqueous dispersion of a particulate polymer made of a styrene-butadiene polymer. The obtained particulate polymer had a gel content of 92% and a glass transition temperature of 10 ° C.
<Preparation of slurry composition for negative electrode of lithium ion secondary battery>
In a planetary mixer, 100 parts of a mixture of artificial graphite and natural graphite (theoretical capacity: 360 mAh / g) as a negative electrode active material and an aqueous solution (solid content concentration: 6.5%) containing a water-soluble polymer X1 are solid content. 1.0 part by weight, and amphoteric dispersant Y1 (“DISPERBYK-2012” manufactured by BYK-Chemie Co., Ltd., acid value 7 mgKOH / g, amine value 7 mgKOH / g, electrolyte solution solubility of less than 0.5%) is 0. 01 parts (1 part per 100 parts of water-soluble polymer X) was added, further diluted with ion-exchanged water to a solid content concentration of 60%, and then kneaded at a rotational speed of 45 rpm for 60 minutes. Further thereafter, 1.5 parts (150 parts per 100 parts of water-soluble polymer) of the aqueous dispersion containing the particulate polymer composed of the above-mentioned styrene-butadiene polymer (solid content concentration: 40%) corresponding to the solid content. The mixture was added and kneaded for 40 minutes at a rotational speed of 40 rpm. Then, ion-exchanged water was added so that the viscosity was 3000 ± 300 mPa · s (B-type viscometer, measured at 60 rpm) (the amount of ion-exchanged water was 80 parts), and a slurry for a lithium ion secondary battery negative electrode A composition was prepared. In addition, the solid content concentration of the slurry composition at this time was 47 mass%. The productivity of the electrode was evaluated based on this solid content concentration. The results are shown in Table 1.
<Manufacture of negative electrode for lithium ion secondary battery>
The slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery is applied to a surface of a copper foil having a thickness of 15 μm, which is a current collector, with a comma coater so that a coating amount is 12.8 to 13.2 mg / cm 2. Applied. The copper foil coated with the slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode is conveyed at a rate of 300 mm / min for 2 minutes in an oven at a temperature of 80 ° C. and further for 2 minutes in an oven at a temperature of 110 ° C. By this, the slurry composition on copper foil was dried and the negative electrode original fabric was obtained.
Then, the obtained negative electrode fabric is pressed by a roll press machine so that the density becomes 1.68 to 1.72 g / cm 3, and further, in order to remove moisture, the environment is set to 105 ° C. under vacuum conditions. After 4 hours, a negative electrode was obtained. Using this negative electrode, the adhesion between the negative electrode mixture layer and the current collector was evaluated. The results are shown in the table below.
<Manufacture of positive electrode for lithium ion secondary battery>
In a planetary mixer, 100 parts of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 2 parts of acetylene black as a conductive material (HS-100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), PVDF (polyvinylidene fluoride as a binder) 2) 2 parts of Kureha Chemical Co., Ltd., KF-1100) is added, and further, 2-methylpyrrhodone as a dispersion medium is added and mixed so that the total solid content is 67%, and used for a lithium ion secondary battery positive electrode A slurry composition was prepared.
The obtained slurry composition for a lithium ion secondary battery positive electrode is applied to a current collector of 20 μm thick aluminum foil with a comma coater so that the coating amount becomes 25.5 to 26.5 mg / cm 2. It was applied to. Thereafter, the aluminum foil coated with the slurry composition for a positive electrode of a lithium ion secondary battery was dried by conveying it in an oven at a temperature of 60 ° C. at a rate of 0.5 m / min for 2 minutes. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a positive electrode raw material.
And the obtained positive electrode raw material was pressed with a roll press machine so that the density was 3.40 to 3.50 g / cm 3, and further, the temperature was 120 ° C. under vacuum conditions for the purpose of removing the dispersion medium. For 3 hours to obtain a positive electrode.
<Manufacture of lithium ion secondary batteries>
A wound cell (equivalent to a discharge capacity of 800 mAh) was prepared using a single-layer polypropylene separator, the negative electrode and the positive electrode, and placed in an aluminum wrapping material. Thereafter, a LiPF 6 solution having a concentration of 1.0 M as an electrolytic solution (a solvent is a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / ethyl methyl carbonate (EMC) = 3/7 (volume ratio)), and vinylene carbonate as an additive is 2% by volume (solvent. Ratio) containing). Further, in order to seal the opening of the aluminum packaging material, heat sealing at a temperature of 150 ° C. was performed to close the aluminum packaging material, and a lithium ion secondary battery was manufactured. Using this lithium ion secondary battery, rate characteristics, cycle characteristics, swelling of the negative electrode after cycling, and storage stability were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例2〜6)
両性分散剤Y1の量を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を表1に示す。
(Examples 2 to 6)
Except that the amount of the amphoteric dispersant Y1 was changed as shown in Table 1, a slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode, a slurry composition for a lithium ion secondary battery positive electrode, and a lithium ion secondary were prepared in the same manner as in Example 1. A negative electrode for a secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery were produced. Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例7〜9)
両性分散剤Y1に替えて、それぞれ両性分散剤Y2(ビックケミー社製「DISPERBYK-2001」、酸価19mgKOH/g、アミン価29mgKOH/g、電解液溶解度0.5%未満)、両性分散剤Y3(ビックケミー社製「DISPERBYK-2010」、酸価20mgKOH/g、アミン価20mgKOH/g、電解液溶解度0.5%未満)両性分散剤Y4(ビックケミー社製「DISPERBYK-198(酸価0mgKOH/g、アミン価4mgKOH/g)とDISPERBYK-199(酸価1.5mgKOH/g、アミン価0mgKOH/g)の1:2(質量比)混合物、混合後の酸価1mgKOH/g、アミン価1.3mg/KOH、混合後の電解液溶解度2.5%)を使用した以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を表1に示す。
(Examples 7 to 9)
Instead of the amphoteric dispersant Y1, the amphoteric dispersant Y2 ("DISPERBYK-2001" manufactured by Big Chemie, acid value 19 mgKOH / g, amine value 29 mgKOH / g, electrolyte solubility less than 0.5%), amphoteric dispersant Y3 ( "DISPERBYK-2010" manufactured by Big Chemie, acid value 20 mgKOH / g, amine value 20 mgKOH / g, electrolyte solubility of less than 0.5%, amphoteric dispersant Y4 (DISPERBYK-198 (acid value 0 mgKOH / g, amine manufactured by Big Chemie) 1: 2 (mass ratio) mixture of DISPERBYK-199 (acid value 1.5 mgKOH / g, amine value 0 mgKOH / g), mixed acid value 1 mgKOH / g, amine value 1.3 mg / KOH The slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode and the lithium ion secondary battery positive electrode slurry were the same as in Example 1, except that the electrolyte solubility after mixing was 2.5%. A Li composition, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery were manufactured, and various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. .

(実施例10〜21)
表2に示す単量体を当該表に示す割合で使用した以外は水溶性重合体X1と同様にしてそれぞれ調製した水溶性重合体Xを、水溶性重合体X1に替えて使用した以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。
(Examples 10 to 21)
Except for using the water-soluble polymer X prepared in the same manner as the water-soluble polymer X1, except that the monomers shown in Table 2 were used in the proportions shown in the table, In the same manner as in Example 1, a slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode, a slurry composition for a lithium ion secondary battery positive electrode, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary A battery was manufactured. Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

なお、水溶性重合体Xの調製に、実施例1で使用したものに加え、実施例12〜14および16〜19では、多官能化合物(C)としてポリエチレングリコールジアクリレート(共栄社化学(株)製、ライトアクリレート9EG−A、n=9の化合物(I)に相当、官能数=2)を使用し、実施例15では多官能化合物(C)としてエトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート(新中村化学(株)製、ATM−35E、n1+n2+n3+n4=35の化合物(V)に相当、官能数=4)を使用した。
また、水溶性重合体Xの調製に、実施例20においては、化合物(B)としてアクリルアミドに加えメタクリルアミドを使用し、実施例21においては、化合物(B)として2−ヒドロキシエチルアクリレートを使用した。
In addition to the one used in Example 1 for the preparation of the water-soluble polymer X, in Examples 12 to 14 and 16 to 19, polyethylene glycol diacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) was used as the polyfunctional compound (C). , Light acrylate 9EG-A, corresponding to compound (I) with n = 9, functional number = 2), and in Example 15, ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate (Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.) was used as polyfunctional compound (C). ), ATM-35E, n1 + n2 + n3 + n4 = 35 compound (V), functional number = 4) was used.
In addition, in Example 20, methacrylamide was used as the compound (B) in addition to acrylamide in the preparation of the water-soluble polymer X, and in Example 21, 2-hydroxyethyl acrylate was used as the compound (B). .

(比較例1)
両性分散剤Y1を使用しない以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を表3に示す。
(Comparative Example 1)
Except not using the amphoteric dispersant Y1, a slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode, a slurry composition for a lithium ion secondary battery positive electrode, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, lithium ion is the same as in Example 1. A positive electrode for a secondary battery and a lithium ion secondary battery were produced. Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

(比較例2)
両性分散剤Y1の量を表3のように変更した以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を表3に示す。
(Comparative Example 2)
Except that the amount of the amphoteric dispersant Y1 was changed as shown in Table 3, a slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, a slurry composition for a positive electrode of a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary were prepared in the same manner as in Example 1. A negative electrode for a secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery were produced. Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

(比較例3、4)
表3に示す単量体を当該表に示す割合で使用した以外は水溶性重合体X1と同様にしてそれぞれ調製した水溶性重合体を、水溶性重合体X1に替えて使用し、かつ両性分散剤Y1に替えて、それぞれ分散剤Y5(ビックケミー社製「DISPERBYK-2015」、酸価10mgKOH/g、アミン価0mgKOH/g、電解液溶解度85%)、分散剤Y6(ビックケミー社製「DISPERBYK-198」、酸価0mgKOH/g、アミン価4mgKOH/g、電解液溶解度90%)を表3に示す量で使用した以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を表3に示す。
(Comparative Examples 3 and 4)
A water-soluble polymer prepared in the same manner as the water-soluble polymer X1 except that the monomers shown in Table 3 were used in the proportions shown in the table, were used instead of the water-soluble polymer X1, and the amphoteric dispersion was used. Instead of the agent Y1, the dispersant Y5 ("DISPERBYK-2015" manufactured by BYK-Chemie Corporation, acid value 10 mgKOH / g, amine value 0 mgKOH / g, electrolyte solubility 85%), dispersant Y6 ("DISPERBYK-198 manufactured by BYK-Chemie Corporation") ”, An acid value of 0 mg KOH / g, an amine value of 4 mg KOH / g, and an electrolytic solution solubility of 90%) in the same manner as in Example 1, except that the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery was used. A slurry composition for a positive electrode of a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery were produced. Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

(比較例5〜7)
表3に示す単量体を当該表に示す割合で使用した以外は水溶性重合体X1と同様にしてそれぞれ調製した水溶性重合体を、水溶性重合体X1に替えて使用した以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を表3に示す。
なお、比較例5においては、水溶性重合体Xの調製に、化合物(A)、化合物(B)および多官能化合物(C)以外の化合物としてメチルメタクリレートを使用した。
(Comparative Examples 5-7)
Except that the water-soluble polymer prepared in the same manner as the water-soluble polymer X1 was used except that the monomers shown in Table 3 were used in the proportions shown in the table, the water-soluble polymer X1 was used. As in Example 1, slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrode, slurry composition for lithium ion secondary battery positive electrode, negative electrode for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery Manufactured. Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
In Comparative Example 5, methyl methacrylate was used for preparing the water-soluble polymer X as a compound other than the compound (A), the compound (B) and the polyfunctional compound (C).

なお、以下に示す表中、
「AA」は、アクリル酸を示し、
「AAm」は、アクリルアミドを示し、
「MAAm」は、メタクリルアミドを示し、
「HEA」は、2−ヒドロキシエチルアクリレートを示し、
「MMA」は、メチルメタクリレートを示し、
「PEGDA」はポリエチレングリコールジアクリレートを示し、
「EPETA」は、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレートを示す。
In the table below,
“AA” indicates acrylic acid;
“AAm” indicates acrylamide,
“MAAm” indicates methacrylamide;
“HEA” refers to 2-hydroxyethyl acrylate,
“MMA” indicates methyl methacrylate;
“PEGDA” indicates polyethylene glycol diacrylate,
“EPETA” refers to ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate.

Figure 2016149313
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Figure 2016149313
Figure 2016149313

Figure 2016149313
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上述の表の実施例1〜21および比較例1〜7より、実施例1〜21では、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が十分に低減され、そして寿命特性(サイクル特性および保存安定性)を優れたものとできていることがわかる。加えて実施例1〜21では、電極の膨れが十分に抑制され、また電極の生産性および負極合材層と集電体の密着性が確保されていることがわかる。
また、上述の表の実施例1〜6より、両性分散剤Yの量を変更することにより、リチウムイオン二次電池の内部抵抗をより低減し、そして電極の生産性、負極合材層と集電体の密着性、サイクル特性および保存安定性を更に向上させ得ることがわかる。
そして、上述の表の実施例1、7〜9より、両性分散剤Yの酸価およびアミン価を変更することにより、リチウムイオン二次電池の電極の膨れを更に抑制しつつ、リチウムイオン二次電池の保存安定性および電極の生産性を更に向上させ得ることがわかる。
さらに、上述の表の実施例1、10〜21より、水溶性重合体Xを調製する際の単量体の種類や配合割合を変更することにより、リチウムイオン二次電池の電極の膨れを更に抑制しつつ内部抵抗をより低減し、そして電極の生産性、サイクル特性および保存安定性を更に向上させ得ることがわかる。
From Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 7 in the above table, in Examples 1 to 21, the internal resistance of the lithium ion secondary battery is sufficiently reduced, and the life characteristics (cycle characteristics and storage stability) are improved. You can see that it is excellent. In addition, in Examples 1-21, it turns out that the swelling of an electrode is fully suppressed and the productivity of an electrode and the adhesiveness of a negative mix layer and a collector are ensured.
Further, from Examples 1 to 6 in the above table, by changing the amount of the amphoteric dispersant Y, the internal resistance of the lithium ion secondary battery is further reduced, and the productivity of the electrode, the negative electrode mixture layer and the collector layer are collected. It can be seen that the adhesion, cycle characteristics, and storage stability of the electrical conductor can be further improved.
Then, from Examples 1 and 7 to 9 in the above table, by changing the acid value and amine value of the amphoteric dispersant Y, the lithium ion secondary battery is further suppressed from swelling while the lithium ion secondary battery is further swollen. It can be seen that the storage stability of the battery and the productivity of the electrode can be further improved.
Furthermore, from Examples 1 and 10 to 21 in the above table, the swelling of the electrode of the lithium ion secondary battery is further increased by changing the type and blending ratio of the monomer when preparing the water-soluble polymer X. It can be seen that the internal resistance can be further reduced while suppressing, and the productivity, cycle characteristics and storage stability of the electrode can be further improved.

本発明によれば、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、併せて寿命特性を優れたものとするリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物を提供することができる。
本発明によれば、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、併せて寿命特性を優れたものとするリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物を提供することができる。
本発明によれば、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減し、併せて寿命特性を優れたものとする電極、および、内部抵抗が低減され、そして寿命特性に優れるリチウムイオン二次電池を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the internal resistance of a lithium ion secondary battery can be reduced, and the lithium ion secondary battery electrode binder composition which is excellent in lifetime characteristics can be provided.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the internal resistance of a lithium ion secondary battery can be reduced, and the slurry composition for lithium ion secondary battery electrodes which makes the lifetime characteristic excellent also can be provided.
According to the present invention, there are provided an electrode that reduces the internal resistance of a lithium ion secondary battery and also has excellent life characteristics, and a lithium ion secondary battery that has reduced internal resistance and excellent life characteristics. can do.

Claims (7)

水溶性重合体X、両性分散剤Yおよび溶媒を含むリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物であって、
前記水溶性重合体Xは、化合物(A)と、化合物(B)とを含む単量体組成物を重合してなり、
前記化合物(A)は、エチレン性不飽和カルボン酸およびその塩の少なくとも一方よりなるエチレン性不飽和カルボン酸化合物であり、
前記化合物(B)は、20℃における水100gに対する溶解度が7g以上であって、エチレン性不飽和結合を有する前記化合物(A)と共重合可能な化合物であり、
前記単量体組成物の全単量体中の前記化合物(A)の割合が20.0質量%以上75.0質量%以下であり、全単量体中の前記化合物(B)の割合が20.0質量%以上75.0質量%以下であり、
前記水溶性重合体Xの電解液膨潤度が120質量%未満であり、
前記両性分散剤Yは、酸価が1mgKOH/g以上30mgKOH/g未満であり、かつアミン価が1mgKOH/g以上30mgKOH/g未満であり、
そして、前記両性分散剤Yの配合量が、前記水溶性重合体X100質量部当たり、0.001質量部以上10質量部以下である、
リチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物。
A binder composition for a lithium ion secondary battery electrode comprising a water-soluble polymer X, an amphoteric dispersant Y and a solvent,
The water-soluble polymer X is obtained by polymerizing a monomer composition containing the compound (A) and the compound (B),
The compound (A) is an ethylenically unsaturated carboxylic acid compound composed of at least one of an ethylenically unsaturated carboxylic acid and a salt thereof,
The compound (B) has a solubility in 100 g of water at 20 ° C. of 7 g or more and is a compound copolymerizable with the compound (A) having an ethylenically unsaturated bond,
The ratio of the compound (A) in all monomers of the monomer composition is 20.0 mass% or more and 75.0 mass% or less, and the ratio of the compound (B) in all monomers is 20.0 mass% or more and 75.0 mass% or less,
The degree of swelling of the electrolyte solution of the water-soluble polymer X is less than 120% by mass,
The amphoteric dispersant Y has an acid value of 1 mgKOH / g or more and less than 30 mgKOH / g, and an amine value of 1 mgKOH / g or more and less than 30 mgKOH / g,
And the compounding quantity of the amphoteric dispersant Y is 0.001 part by mass or more and 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of the water-soluble polymer X.
A binder composition for a lithium ion secondary battery electrode.
前記単量体組成物は、ポリオキシアルキレン構造および2つ以上のエチレン性不飽和結合を有する多官能化合物(C)をさらに含み、全単量体中の前記多官能化合物(C)の割合が0.01質量%以上20.0質量%以下である、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物。   The monomer composition further includes a polyfunctional compound (C) having a polyoxyalkylene structure and two or more ethylenically unsaturated bonds, and the ratio of the polyfunctional compound (C) in all monomers is The binder composition for a lithium ion secondary battery electrode according to claim 1, wherein the binder composition is 0.01% by mass or more and 20.0% by mass or less. 前記単量体組成物は、全単量体中の前記化合物(A)の割合を全単量体中の前記化合物(B)の割合で除した値が1.5未満である、請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物。   The said monomer composition has the value which remove | divided the ratio of the said compound (A) in all the monomers by the ratio of the said compound (B) in all the monomers, and is less than 1.5. Or the binder composition for lithium ion secondary battery electrodes of 2. 前記両性分散剤Yの電解液溶解度が5%以下である、請求項1〜3の何れかに記載のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物。   The binder composition for a lithium ion secondary battery electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the solubility of the electrolyte solution of the amphoteric dispersant Y is 5% or less. 請求項1〜4の何れかに記載のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物および電極活物質を含む、リチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物。   The slurry composition for lithium ion secondary battery electrodes containing the binder composition for lithium ion secondary battery electrodes in any one of Claims 1-4, and an electrode active material. 請求項5に記載のリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物を用いて調製した電極合材層を、集電体上に備える、リチウムイオン二次電池用電極。   The electrode for lithium ion secondary batteries provided with the electrode compound-material layer prepared using the slurry composition for lithium ion secondary battery electrodes of Claim 5 on a collector. 正極、負極、電解液およびセパレータを備え、前記正極および負極の少なくとも一方が、請求項6に記載のリチウムイオン二次電池用電極である、リチウムイオン二次電池。   A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is the electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 6.
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