JP2017016745A - Production method of conductive carbon material dispersion dissolving polyvinylidene fluoride based resin and its use - Google Patents

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泰行 高田
Yasuyuki Takada
泰行 高田
高畠 美子
Yoshiko Takahata
美子 高畠
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of dispersion excellent in dispersion stability, and suppressing workability reduction involving long time dissolution of polyvinylidene fluoride based resin, when making a conductive carbon material dispersion, and to enhance temporal stability of a mixture slurry liquid for battery electrodes and the battery characteristics, by using the conductive carbon material dispersion.SOLUTION: A production method of dispersion containing a conductive carbon material (A), polyvinylidene fluoride based resin (B), a dispersant (C) and a good solvent (D) of polyvinylidene fluoride based resin, includes: a process (1) for obtaining a mixed powder (E) by mixing the conductive carbon material (A) and polyvinylidene fluoride based resin (B); a process (2) for adding the mixed powder (E) to the good solvent (D) of polyvinylidene fluoride based resin; a process (3) for dissolving the polyvinylidene fluoride based resin (B); and at least one of processes (4)-(6) for adding the dispersant (C).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、主としてリチウムイオン電池等の非水系電池に用いられる電極形成用バインダーとして用いられるポリフッ化ビニリデン系樹脂を溶解した導電性炭素材料分散体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a conductive carbon material dispersion in which a polyvinylidene fluoride resin used as an electrode forming binder used mainly in non-aqueous batteries such as lithium ion batteries is dissolved.

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

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

このようなリチウムイオン二次電池に用いられるバインダーとしては、リチウムイオン二次電池の高出力に耐えうることが安全性、高寿命化の観点から重視される。そのため、耐薬品性、耐候性、耐汚染性等に優れているポリフッ化ビニリデン系樹脂が広く用いられている。   As a binder used in such a lithium ion secondary battery, it is important from the viewpoint of safety and long life that it can withstand the high output of the lithium ion secondary battery. For this reason, polyvinylidene fluoride resins that are excellent in chemical resistance, weather resistance, stain resistance and the like are widely used.

また、ポリフッ化ビニリデン系樹脂をバインダーとして用いる際には、樹脂溶液として調整することが多く、その方法としては、粉末状態で形成されたポリフッ化ビニリデン系樹脂を、該樹脂に対し十分な溶解力を有する溶媒を選択し、その溶媒に樹脂を添加して、必要に応じて加熱しながら撹拌し溶解する方法が取られている。   Further, when a polyvinylidene fluoride resin is used as a binder, it is often prepared as a resin solution. As the method, a polyvinylidene fluoride resin formed in a powder state has a sufficient dissolving power for the resin. The solvent is selected by adding a resin to the solvent, and stirring and dissolving with heating as necessary.

しかしながら、撹拌時にポリフッ化ビニリデン系樹脂粉末同士が凝集して団子状になり、凝集樹脂内部への溶媒の浸透が妨げられるため、十分な撹拌力と加熱をもってしても、完全に樹脂を溶解して均一な溶液を得るのには長時間を必要とした。
このようなポリフッ化ビニリデン系樹脂粉末の団子状凝集の問題は、主として、上記ポリフッ化ビニリデン系樹脂粉末が溶媒中に充分に分散されないうち、すなわち、樹脂粉末粒子相互が近接している状態で、溶媒に接触するため表面が選択的に溶解して糊状になり近接粉末粒子の団子状凝集が起ることが原因であると考えられる。
However, since the polyvinylidene fluoride resin powder aggregates into a dumpling during stirring and prevents the solvent from penetrating into the aggregated resin, the resin is completely dissolved even with sufficient stirring force and heating. It took a long time to obtain a uniform solution.
The problem of the agglomeration of the polyvinylidene fluoride resin powder is mainly caused by the fact that the polyvinylidene fluoride resin powder is not sufficiently dispersed in the solvent, that is, the resin powder particles are close to each other. This is considered to be due to the fact that the surface is selectively dissolved and becomes paste-like due to contact with the solvent, resulting in agglomeration of adjacent powder particles.

このような不具合に対し、特許文献1では、リチウムイオン電池電極に用いられる導電性炭素材料とポリフッ化ビニリデン系樹脂を混合し、その後、ポリフッ化ビニリデン樹脂の良溶媒に添加することで樹脂粒子の団子状凝集の発生を抑え、ポリフッ化ビニリデン系樹脂が溶解した導電性炭素材料の分散体を効率よく製造する方法が開示されている。しかしながら、当該方法では高濃度化しようとすると、液粘度が高くなり作業性が悪く、分散体の安定性も低下するとともに、得られる電池特性が不十分な場合があった。   In order to deal with such a problem, in Patent Document 1, the conductive carbon material used for the lithium ion battery electrode and the polyvinylidene fluoride resin are mixed, and then added to a good solvent of the polyvinylidene fluoride resin, thereby forming the resin particles. A method for efficiently producing a dispersion of conductive carbon material in which polyvinylidene fluoride resin is dissolved while suppressing the occurrence of dumpling aggregation is disclosed. However, in this method, when the concentration is increased, the liquid viscosity becomes high, the workability is poor, the stability of the dispersion is lowered, and the obtained battery characteristics may be insufficient.

そこで、ポリフッ化ビニリデン系樹脂が溶解した導電性炭素材料分散体の高濃度化や経時分散安定性を改善する方法として分散剤を使用することが考えられる。例えば特許文献2および特許文献3では、導電性炭素材料、ポリフッ化ビニリデン樹脂、分散剤、溶媒を含む組成物が開示されている。特許文献2では、分散剤の存在下で炭素材料を分散した液に、ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末を添加し溶解する方法や、ポリフッ化ビニリデン樹脂を事前に溶剤に溶解したワニス液を添加する方法等が記載されているが、前者ではポリフッ化ビニリデン樹脂粉末添加時の団子状凝集発生の問題が、後者では事前のワニス調製に手間が掛かる等の問題があった。また特許文献2では、具体的な製法に関する記載がない。   Therefore, it is conceivable to use a dispersant as a method of increasing the concentration of the conductive carbon material dispersion in which the polyvinylidene fluoride resin is dissolved and improving the dispersion stability with time. For example, Patent Document 2 and Patent Document 3 disclose a composition containing a conductive carbon material, a polyvinylidene fluoride resin, a dispersant, and a solvent. In Patent Document 2, a method in which a polyvinylidene fluoride resin powder is added and dissolved in a liquid in which a carbon material is dispersed in the presence of a dispersant, a method in which a varnish liquid in which a polyvinylidene fluoride resin is dissolved in a solvent in advance is added, etc. However, in the former, there was a problem of agglomeration when the polyvinylidene fluoride resin powder was added, and in the latter, there was a problem that it took time to prepare the varnish in advance. Moreover, in patent document 2, there is no description regarding a specific manufacturing method.

特開2012−169059JP2012-169059 WO2008/108360WO2008 / 108360 特開2012−221568JP2012-221568

以上の状況を鑑み、本発明では、主としてリチウムイオン電池等の非水系電池に用いるポリフッ化ビニリデン系樹脂を溶解した導電性炭素材料分散体を作製するに際して、ポリフッ化ビニリデン系樹脂の溶解の長時間化に伴った作業性低下を抑制するとともに、分散安定性に優れた分散体の製造方法を提供することが課題である。また、当該導電性炭素材料分散体を用いることで、電池電極用合材スラリー液の経時安定性を向上させることおよび電池特性を向上させることを課題とする。   In view of the above situation, in the present invention, when preparing a conductive carbon material dispersion in which a polyvinylidene fluoride resin, which is mainly used for a non-aqueous battery such as a lithium ion battery, is prepared, it takes a long time to dissolve the polyvinylidene fluoride resin. It is an object to provide a method for producing a dispersion excellent in dispersion stability while suppressing deterioration in workability associated with crystallization. Another object of the present invention is to improve the temporal stability of the battery electrode mixture slurry liquid and to improve battery characteristics by using the conductive carbon material dispersion.

本発明者らは、リチウムイオン電池電極に用いられる導電性炭素材料とポリフッ化ビニリデン系樹脂を混合し、その後、ポリフッ化ビニリデン樹脂の良溶媒に添加する製法において、分散剤を併用すること、および分散剤の使用方法により、導電性炭素材料分散体の分散安定性が優れるだけでなく、当該分散体を使用した電極用合材スラリーの安定性向上、更には電池特性が向上することを見いだし、本発明に至った。   In the production method in which the conductive carbon material used for the lithium ion battery electrode and the polyvinylidene fluoride resin are mixed and then added to the good solvent of the polyvinylidene fluoride resin, the present inventors use a dispersant together, and By using the dispersing agent, not only the dispersion stability of the conductive carbon material dispersion is excellent, but also the stability improvement of the electrode mixture slurry using the dispersion, and further found to improve the battery characteristics, The present invention has been reached.

すなわち本発明は、導電性炭素材料(A)、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)、分散剤(C)およびポリフッ化ビニリデン系樹脂の良溶媒(D)を含有する分散体の製造方法であり、導電性炭素材料(A)とポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)とを混合して混合粉末(E)を得る工程(1)と、ポリフッ化ビニリデン系樹脂の良溶媒(D)に混合粉末(E)を添加する工程(2)と、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)を溶解する工程(3)とを含み、下記工程(4)〜(6)の少なくとも一つの工程を含むことを特徴とする分散体の製造方法に関する。
工程(4) 工程(2)の前に、予め分散剤(C)を良溶媒(D)に添加する工程。
工程(5) 工程(2)と同時に、分散剤(C)を良溶媒(D)に添加する工程。
工程(6) 工程(2)の前に、予め分散剤(C)を混合粉末(E)に添加する工程。
That is, the present invention is a method for producing a dispersion containing a conductive carbon material (A), a polyvinylidene fluoride resin (B), a dispersant (C) and a good solvent (D) of a polyvinylidene fluoride resin, The step (1) of obtaining the mixed powder (E) by mixing the conductive carbon material (A) and the polyvinylidene fluoride resin (B); and the mixed powder (E) in the good solvent (D) of the polyvinylidene fluoride resin ) And a step (3) of dissolving the polyvinylidene fluoride resin (B), and including at least one of the following steps (4) to (6): The present invention relates to a method for producing a dispersion.
Step (4) A step of adding the dispersant (C) to the good solvent (D) in advance before the step (2).
Process (5) The process of adding a dispersing agent (C) to a good solvent (D) simultaneously with a process (2).
Step (6) A step of adding the dispersant (C) to the mixed powder (E) in advance before the step (2).

本発明のポリフッ化ビニリデン系樹脂を溶解した導電性炭素材料分散体の製造方法を用いることにより、分散安定性に優れる導電性炭素材料分散体、および分散安定性に優れる電極用合材スラリーの提供が可能となるとともに、当該分散体を使用した電池の特性向上が期待できる。   Providing a conductive carbon material dispersion excellent in dispersion stability by using the method for producing a conductive carbon material dispersion in which the polyvinylidene fluoride resin of the present invention is dissolved, and an electrode mixture slurry excellent in dispersion stability It is possible to improve the characteristics of the battery using the dispersion.

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

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

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

市販のカーボンブラックとしては、例えば、トーカブラック#4300、#4400、#4500、及び#5500等の東海カーボン社製ファーネスブラック、プリンテックスL等のデグサ社製ファーネスブラック、Raven7000、5750、5250、5000ULTRAIII、及び5000ULTRA等、Conductex SC ULTRA、Conductex 975 ULTRA等、PUER BLACK100、115、及び205等のコロンビヤン社製ファーネスブラック、#2350、#2400B、#2600B、#30050B、#3030B、#3230B、#3350B、#3400B、及び#5400B等の三菱化学社製ファーネスブラック、MONARCH1400、1300、900、VulcanXC−72R、及びBlackPearls2000等のキャボット社製ファーネスブラック、Ensaco250G、Ensaco260G、Ensaco350G、及びSuperP−Li等のTIMCAL社製ファーネスブラック、ケッチェンブラックEC−300J、及びEC−600JD等のアクゾ社製ケッチェンブラック、並びに、デンカブラック、デンカブラックHS−100、FX−35等の電気化学工業社製アセチレンブラック等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of commercially available carbon black include furnace black manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. such as Toka Black # 4300, # 4400, # 4500, and # 5500, furnace black manufactured by Degusa Co., Ltd. such as Printex L, Raven7000, 5750, 5250, 5000ULTRAIII. , And 5000 ULTRA, etc., Conductex SC ULTRA, Conductex 975 ULTRA, etc., PUER BLACK100, 115, 205 and other Colombian furnace blacks, # 2350, # 2400B, # 2600B, # 30050B, # 3230B, # 3230B, # 3350B, # 3350B # 3400B and # 5400B etc. Furnace Black, MONARCH1400, 1300, 900, VulcanXC- Furnace Black from Cabot, such as 2R and BlackPearls2000, Furnace Black from TIMCAL, such as Ensaco 250G, Ensaco 260G, Ensaco 350G, and SuperP-Li, Ketjen Black from Akzo, such as Ketjen Black EC-300J, and EC-600JD, And acetylene black by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., such as Denka Black, Denka Black HS-100, FX-35, etc. are mentioned, However, It is not limited to these.

また、分散体の製造に用いるカーボンブラックの平均一次粒子径としては、一般的な分散体や塗料に用いられるカーボンブラックの平均一次粒子径範囲と同様に0.01〜1μmが好ましく、特に、0.01〜0.2μmが好ましく、0.01〜0.1μmがさらに好ましい。ここでいう平均一次粒子径とは、電子顕微鏡で測定された算術平均粒子径を示し、この物性値は一般にカーボンブラックの物理的特性を表すのに用いられている。   In addition, the average primary particle size of carbon black used for the production of the dispersion is preferably 0.01 to 1 μm, particularly in the range of the average primary particle size of carbon black used for general dispersions and paints. 0.01 to 0.2 μm is preferable, and 0.01 to 0.1 μm is more preferable. The average primary particle size referred to here indicates an arithmetic average particle size measured with an electron microscope, and this physical property value is generally used to represent the physical characteristics of carbon black.

<ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)>
本発明において用いられるポリフッ化ビニリデン系樹脂粉末は、フッ化ビニリデンの単独重合体または共重合体であり、乳化重合法あるいは懸濁重合法により形成した粉末状のものが好ましく用いられる。
市販のポリフッ化ビニリデン系樹脂粉末としては、例えば、呉羽社製KFポリマー#W1100、W#1300、W#1700、W#7200、W#7300、W#9100、W#9200、W#9300、ARKEMA社製KYNAR710/711、KYNAR720/721、KYNAR740/741、KYNAR760/761、KYNAR2850/2851、KYNAR2800/2801、KYNAR2820/2821、KYNAR7201、KYNAR8301が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
<Polyvinylidene fluoride resin (B)>
The polyvinylidene fluoride resin powder used in the present invention is a homopolymer or copolymer of vinylidene fluoride, and a powdery one formed by an emulsion polymerization method or a suspension polymerization method is preferably used.
Examples of commercially available polyvinylidene fluoride resin powder include KF polymer # W1100, W # 1300, W # 1700, W # 7200, W # 7300, W # 9100, W # 9200, W # 9300, and ARKEMA manufactured by Kureha Corporation. KYNAR 710/711, KYNAR 720/721, KYNAR 740/741, KYNAR 760/761, KYNAR 2850/2851, KYNAR 2800/2801, KYNAR 2820/2821, KYNAR 7201, and KYNAR 8301 are not limited to these.

<分散剤(C)>
本発明における分散剤としては、イオン性の分散剤、非イオン性の分散剤が使用できる。
イオン性の分散剤としては、イオン性の官能基を有するトリアジン誘導体、有機色素誘導体が挙げられる。例えば、酸性官能基を有するトリアジン誘導体、酸性官能基を有する有機色素誘導体、塩基性官能基を有するトリアジン誘導体、塩基性官能基を有する有機色素誘導体が挙げられる。
また、非イオン性の分散剤としては、極性官能基もしくは、極性構造を有する高分子化合、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール類、ポリビニルピロリドン、ポリアルキレンオキサイド、ポリビニルエーテル、セルロース系樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。また、分散剤は単独で使用しても良いし、2種以上を併用することもできる。
<Dispersant (C)>
As the dispersant in the present invention, an ionic dispersant or a nonionic dispersant can be used.
Examples of the ionic dispersant include triazine derivatives and organic dye derivatives having an ionic functional group. Examples thereof include triazine derivatives having an acidic functional group, organic dye derivatives having an acidic functional group, triazine derivatives having a basic functional group, and organic dye derivatives having a basic functional group.
Examples of the nonionic dispersant include a polar functional group or a polymer compound having a polar structure, such as polyvinyl alcohol, polyvinyl acetals, polyvinyl pyrrolidone, polyalkylene oxide, polyvinyl ether, and cellulose resin. However, it is not limited to these. Moreover, a dispersing agent may be used independently and can also use 2 or more types together.

イオン性の官能基を有するトリアジン誘導体、有機色素誘導体は、少ない添加量での分散性に優れる為好ましい。
また、非イオン性の分散剤としては、ポリビニルアセタール類(中でもポリビニルブチラール)、および、ポリビニルアルコールが分散性に優れる為好ましいが、電解液への耐性が優れるポリビニルアルコールの使用が特に好ましい。
Triazine derivatives and organic dye derivatives having an ionic functional group are preferred because they are excellent in dispersibility with a small addition amount.
In addition, as the nonionic dispersant, polyvinyl acetals (particularly polyvinyl butyral) and polyvinyl alcohol are preferable because of excellent dispersibility, but use of polyvinyl alcohol having excellent resistance to an electrolytic solution is particularly preferable.

<酸性官能基を有するトリアジン誘導体、有機色素誘導体>
酸性官能基を有するトリアジン誘導体、有機色素誘導体の中でも、とりわけ、下記一般式(1)で示される酸性官能基を有するトリアジン誘導体、または一般式(4)で示される酸性官能基を有する有機色素誘導体が好ましい。まず、一般式(1)で示される酸性官能基を有するトリアジン誘導体について説明する。
<Triazine derivatives and organic dye derivatives having acidic functional groups>
Among triazine derivatives and organic dye derivatives having an acidic functional group, in particular, triazine derivatives having an acidic functional group represented by the following general formula (1), or organic dye derivatives having an acidic functional group represented by the general formula (4) Is preferred. First, the triazine derivative having an acidic functional group represented by the general formula (1) will be described.

一般式(1)

Figure 2017016745

General formula (1)
Figure 2017016745

[X1は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−または−X3−Y−X4−を表し、X2及びX4は、それぞれ独立に、−NH−または−O−を表し、X3は、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−を表し、Yは、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表し、Zは、−SO3M、−COOM、−P(O)(−OM)2または−O−P(O)(−OM)2を表し、Mは、1〜3価のカチオンの一当量を表し、Qは、−O−R2、−NH−R2、ハロゲン基、−X1−R1または−X2−Y−Zを表し、R2は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基または置換基を有してもよいアルケニル基を表す。nは、1〜4の整数を表す。R1は、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基または、下記一般式(2)で表される基を表す。] [X 1 is, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH- or -X 3 -Y-X 4 - represents, X 2 and X 4, each independently, represent -NH- or -O-, X 3 is, -CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - and represent , Y represents an alkylene group that may have a substituent, an alkenylene group that may have a substituent, or an arylene group that may have a substituent, Z represents —SO 3 M, —COOM, -P (O) (-OM) 2 or -O-P (O) (-OM) 2 , M represents one equivalent of a 1 to 3 valent cation, and Q represents -O-R 2 , —NH—R 2 , a halogen group, —X 1 —R 1 or —X 2 —Y—Z, wherein R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent. Or the alkenyl group which may have a substituent is represented. n represents an integer of 1 to 4. R 1 represents an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, an aromatic ring residue which may have a substituent, or a group represented by the following general formula (2) Represents. ]

一般式(2)

Figure 2017016745
General formula (2)
Figure 2017016745

[X5は、−NH−または−O−を表し、X6及びX7は、それぞれ独立に、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−または−CH2NHCOCH2NH−を表し、R3及びR4は、それぞれ独立に、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基または−Y−Zを表し、Y及びZは、一般式(1)におけるY及びZと同義である。] [X 5 represents -NH- or -O-, X 6 and X 7 are each independently, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH- or —CH 2 NHCOCH 2 NH—, wherein R 3 and R 4 are each independently an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, or an aromatic which may have a substituent. Represents a group ring residue or —Y—Z, and Y and Z have the same meanings as Y and Z in formula (1). ]

上記において、R1、R3、R4における有機色素残基としては、例えば、ジケトピロロピロール系色素、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系色素、フタロシアニン系色素、アントラキノン、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素、ぺリノン系色素、ぺリレン系色素、チオインジゴ系色素、イソインドリン系色素、イソインドリノン系色素、キノフタロン系色素、スレン系色素、金属錯体系色素等の残基が挙げられる。とりわけ、金属による電池の短絡を抑制する効果を高めるためには、金属錯体系色素ではない有機色素残基の使用が好ましく、中でもアゾ系色素、ジケトピロロピロール系色素、無金属フタロシアニン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素の残基が、分散性に優れた効果を発揮するため好ましい。 In the above, examples of the organic dye residue in R 1 , R 3 and R 4 include diketopyrrolopyrrole dyes, azo dyes such as azo, disazo, polyazo, phthalocyanine dyes, anthraquinones, diaminodianthraquinones, anthra Anthraquinone dyes such as pyrimidine, flavantron, anthanthrone, indanthrone, pyranthrone, violanthrone, quinacridone dye, dioxazine dye, perinone dye, perylene dye, thioindigo dye, isoindoline dye, isoindolinone Residues such as dyes based on dyes, quinophthalone dyes, selenium dyes, metal complex dyes, and the like. In particular, in order to increase the effect of suppressing the short circuit of the battery due to metal, it is preferable to use an organic dye residue that is not a metal complex dye, among which an azo dye, a diketopyrrolopyrrole dye, a metal-free phthalocyanine dye, Quinacridone dyes and dioxazine dye residues are preferred because they exhibit excellent dispersibility.

また、上記において、R1、R3、R4における複素環残基および芳香族環残基としては、例えば、チオフェン、フラン、ピリジン、ピラゾール、ピロール、イミダゾール、イソインドリン、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、ベンズチアゾール、ベンズトリアゾール、インドール、キノリン、カルバゾール、アクリジン等の複素環残基、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、フェナントレン、アントラキノン等の芳香族環残基が挙げられる。とりわけ、S、N、Oのヘテロ原子のいずれかを含む複素環残基が、分散性に優れた効果を発揮するため好ましい。 In the above, examples of the heterocyclic residue and aromatic ring residue in R 1 , R 3 , and R 4 include thiophene, furan, pyridine, pyrazole, pyrrole, imidazole, isoindoline, isoindolinone, and benzimidazole. Examples thereof include heterocyclic residues such as lone, benzthiazole, benztriazole, indole, quinoline, carbazole and acridine, and aromatic ring residues such as benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, phenanthrene and anthraquinone. In particular, a heterocyclic residue containing any one of S, N, and O heteroatoms is preferable because it exhibits an effect of excellent dispersibility.

一般式(1)及び一般式(2)のYは、置換基を有していてもよいアルキレン基、アルケニレン基またはアリーレン基を表すが、炭素数20以下が好ましく、炭素数10以下がより好ましい。特に好ましい態様としては、置換されていてもよいフェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基または炭素数が10以下の側鎖を有していてもよいアルキレン基が挙げられる。   Y in general formula (1) and general formula (2) represents an alkylene group, alkenylene group or arylene group which may have a substituent, but preferably has 20 or less carbon atoms, more preferably 10 or less carbon atoms. . Particularly preferred embodiments include an optionally substituted phenylene group, biphenylene group, naphthylene group or an alkylene group which may have a side chain having 10 or less carbon atoms.

2における置換基を有してもよいアルキル基および置換基を有してもよいアルケニル基の好ましい態様は、炭素数20以下のものである。更に好ましくは、炭素数が10以下の側鎖を有していてもよいアルキル基が挙げられる。ここで、置換基を有するアルキル基および置換基を有するアルケニル基とは、アルキル基またはアルケニル基の水素原子が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン基、水酸基、メルカプト基等に置換されたものを挙げることができる。 A preferred embodiment of the alkenyl group which may have an alkyl group and a substituted group which may have a substituent in R 2 are those having 20 or less carbon atoms. More preferably, an alkyl group which may have a side chain having 10 or less carbon atoms is exemplified. Here, the alkyl group having a substituent and the alkenyl group having a substituent are a group in which a hydrogen atom of an alkyl group or an alkenyl group is substituted with a halogen group such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, a hydroxyl group or a mercapto group. Can be mentioned.

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

一般式(3)

Figure 2017016745

General formula (3)
Figure 2017016745

[R5、R6、R7、R8は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、または置換基を有してもよいアリール基を表す。] [R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently have a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or a substituent. Represents a good aryl group. ]

5、R6、R7、R8は、それぞれ同一でもよいし、異なっていてもよい。また、R5、R6、R7、R8が炭素原子を有する場合、炭素数は1〜40、好ましくは1〜30、更に好ましくは1〜20である。 R 5 , R 6 , R 7 and R 8 may be the same or different. Moreover, when R < 5 >, R < 6 >, R < 7 >, R < 8 > has a carbon atom, carbon number is 1-40, Preferably it is 1-30, More preferably, it is 1-20.

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

次いで、一般式(4)で示される酸性官能基を有する有機色素誘導体について説明する。
一般式(4)

Figure 2017016745

[X8は、直接結合、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−、−X9−Y−または−X9−Y−X10−を表し、X9は、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−を表し、X10は、−NH−または−O−を表し、Yは、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表し、Zは、−SO3M、−COOM、−P(O)(−OM)2または−O−P(O)(−OM)2を表し、Mは1〜3価のカチオンの一当量を表し、R9は、有機色素残基を表し、nは、1〜4の整数を表す。] Next, the organic dye derivative having an acidic functional group represented by the general formula (4) will be described.
General formula (4)
Figure 2017016745

[X 8 is a direct bond, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH -, - X 9 -Y- or -X 9 -Y-X 10 - represents, X 9 is, -CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - represents, X 10 is, -NH- or -O Y represents an alkylene group that may have a substituent, an alkenylene group that may have a substituent, or an arylene group that may have a substituent, and Z represents —SO 3 M, -COOM, -P (O) (-OM) 2 or -O-P (O) (-OM) 2 , M represents one equivalent of a 1 to 3 valent cation, and R 9 represents an organic dye residue. Represents a group, and n represents an integer of 1 to 4. ]

9の有機色素残基としては、上記R1、R3、R4における有機色素残基と同義である。とりわけ、金属による電池の短絡を抑制する効果を高めるためには、金属錯体系色素ではない有機色素残基の使用が好ましく、中でもアゾ系色素、ジケトピロロピロール系色素、無金属フタロシアニン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素の残基が、分散性に優れた効果を発揮するため好ましい。 The organic dye residue of R 9 has the same meaning as the organic dye residue in R 1 , R 3 and R 4 described above. In particular, in order to increase the effect of suppressing the short circuit of the battery due to metal, it is preferable to use an organic dye residue that is not a metal complex dye, among which an azo dye, a diketopyrrolopyrrole dye, a metal-free phthalocyanine dye, Quinacridone dyes and dioxazine dye residues are preferred because they exhibit excellent dispersibility.

一般式(4)におけるMは、一般式(1)におけるMと同義である。   M in the general formula (4) has the same meaning as M in the general formula (1).

本発明において使用する酸性官能基を有するトリアジン誘導体、有機色素誘導体の合成方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、特公昭39−28884号公報、特公昭45−11026号公報、特公昭45−29755号公報、特公昭64−5070号公報、特開2004−217842号公報等に記載されている方法で合成することができる。   The method for synthesizing the triazine derivative and organic dye derivative having an acidic functional group used in the present invention is not particularly limited. For example, JP-B-39-28884, JP-B-45-11026, It can be synthesized by the methods described in JP-B-45-29755, JP-B-64-5070, JP-A-2004-217842, and the like.

<塩基性官能基を有するトリアジン誘導体、有機色素誘導体>
塩基性官能基を有するトリアジン誘導体、有機色素誘導体の中でも、とりわけ、下記一般式(101)で示される塩基性官能基を有するトリアジン誘導体、または一般式(106)で示される塩基性官能基を有する有機色素誘導体が好ましい。まず、一般式(101)で示される塩基性官能基を有するトリアジン誘導体について説明する。
一般式(101)
<Triazine derivatives and organic dye derivatives having basic functional groups>
Among triazine derivatives and organic dye derivatives having a basic functional group, in particular, a triazine derivative having a basic functional group represented by the following general formula (101) or a basic functional group represented by the general formula (106) Organic dye derivatives are preferred. First, the triazine derivative having a basic functional group represented by the general formula (101) will be described.
Formula (101)

Figure 2017016745
Figure 2017016745

101は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−または−X102−Y1−X103−を表し、X102は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−を表し、X103は、−NH−または−O−を表し、Y1は、炭素数1〜20で構成された、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表す。
Pは、一般式(102)、一般式(103)または一般式(104)のいずれかで示される基を表す。
101は、−O−R102、−NH−R102、ハロゲン基、−X101−R101または一般式(102)、一般式(103)もしくは一般式(104)のいずれかで示される基を表す。
102は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基または置換基を有してもよいアリール基を表す。
一般式(102)
X 101 is, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH- or -X 102 -Y 1 -X 103 - represents, X 102, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - represents, X 103 is, -NH- or -O- and Y 1 represents an alkylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent, which is composed of 1 to 20 carbon atoms. .
P represents a group represented by any one of the general formula (102), the general formula (103), and the general formula (104).
Q 101 represents —O—R 102 , —NH—R 102 , a halogen group, —X 101 —R 101, or a group represented by any one of the general formula (102), the general formula (103), and the general formula (104). Represents.
R102 represents a hydrogen atom, an alkyl group that may have a substituent, an alkenyl group that may have a substituent, or an aryl group that may have a substituent.
General formula (102)

Figure 2017016745


一般式(103)
Figure 2017016745


General formula (103)

Figure 2017016745


一般式(104)
Figure 2017016745


General formula (104)

Figure 2017016745
Figure 2017016745

104は、直接結合、−SO2−、−CO−、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHCONHCH2−、−CH2−または−X105−Y1−X106−を表す。X105は、−NH−または−O−を表し、X106は、直接結合、−SO2−、−CO−、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHCONHCH2−または−CH2−を表す。
1は、1〜10の整数を表す。
103およびR104は、それぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいアリール基または複素環残基を表し、R103とR104が結合して環を形成しても良い。
105、R106、R107およびR108は、それぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基または置換されていてもよいアリール基を表す。
109は、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基または置換されていてもよいアリール基を表す。
X 104 represents a direct bond, -SO 2 -, - CO - , - CH 2 NHCOCH 2 -, - CH 2 NHCONHCH 2 -, - CH 2 - or -X 105 -Y 1 -X 106 - represents a. X 105 represents -NH- or -O-, X 106 represents a direct bond, -SO 2 -, - CO - , - CH 2 NHCOCH 2 -, - CH 2 NHCONHCH 2 - or -CH 2 - represents a .
v 1 represents an integer of 1 to 10.
R 103 and R 104 represent respectively independently, a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, an optionally substituted aryl group or a heterocyclic residue, R 103 And R 104 may combine to form a ring.
R 105 , R 106 , R 107 and R 108 each independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group or an optionally substituted aryl group.
R 109 represents an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, or an optionally substituted aryl group.

oは、1〜4の整数を表す。
101は、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基または下記一般式(105)で示される基を表す。
一般式(105)
o represents an integer of 1 to 4.
R 101 represents an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, an aromatic ring residue which may have a substituent, or a group represented by the following general formula (105). .
General formula (105)

Figure 2017016745
Figure 2017016745

Tは、−X108−R110またはW1を表し、Uは、−X109−R111またはW2を表す。
1およびW2は、それぞれ独立に、−O−R102、−NH−R102、ハロゲン基または一般式(102)、一般式(103)もしくは一般式(104)のいずれかで示される基を表す。
107は、−NH−または−O−を表し、X108およびX109は、それぞれ独立に、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−または−CH2NHCOCH2NH−を表す。
110およびR111は、それぞれ独立に、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基または置換基を有していてもよい芳香族環残基を表す。
T represents -X 108 -R 110, or W 1, U represents -X 109 -R 111, or W 2.
W 1 and W 2 each independently represent —O—R 102 , —NH—R 102 , a halogen group, or a group represented by any one of the general formula (102), the general formula (103), and the general formula (104). Represents.
X 107 represents -NH- or -O-, X 108 and X 109 each independently, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH- or - CH 2 represents an NHCOCH 2 NH-.
R 110 and R 111 each independently represents an organic dye residue, an optionally substituted heterocyclic residue or an optionally substituted aromatic ring residue.

一般式(101)のR101および一般式(105)のR110、R111における有機色素残基としては、例えば、ジケトピロロピロール系色素、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系色素、フタロシアニン系色素、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素、ぺリノン系色素、ぺリレン系色素、チオインジゴ系色素、イソインドリン系色素、イソインドリノン系色素、キノフタロン系色素、スレン系色素、金属錯体系色素等の残基が挙げられる。とりわけ、金属による電池の短絡を抑制する効果を高めるためには、金属錯体系色素ではない有機色素残基の使用が好ましい。 Examples of the organic dye residue in R 101 of the general formula (101) and R 110 and R 111 of the general formula (105) include, for example, diketopyrrolopyrrole dyes, azo dyes such as azo, disazo, polyazo, and phthalocyanine dyes. Dyes, diaminodianthraquinones, anthrapyrimidines, flavantrons, anthanthrones, indantrons, pyranthrones, violanthrones, anthraquinone dyes, quinacridone dyes, dioxazine dyes, perinone dyes, perylene dyes, thioindigo dyes, iso Examples include residues such as indoline dyes, isoindolinone dyes, quinophthalone dyes, selenium dyes, metal complex dyes, and the like. In particular, in order to enhance the effect of suppressing the short circuit of the battery due to metal, it is preferable to use an organic dye residue that is not a metal complex dye.

一般式(101)のR101および一般式(105)のR110、R111における複素環残基および芳香族環残基としては、例えば、チオフェン、フラン、ピリジン、ピラジン、トリアジン、ピラゾール、ピロール、イミダゾール、イソインドリン、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、ベンズチアゾール、ベンズトリアゾール、インドール、キノリン、カルバゾール、アクリジン、ベンゼン、ナフタリン、アントラセン、フルオレン、フェナントレン、アントラキノン、アクリドン等の残基が挙げられる。これらの複素環残基および芳香族環残基は、アルキル基(メチル基、エチル基、ブチル基等)、アミノ基、アルキルアミノ基(ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基等)、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等)、ハロゲン(塩素、臭素、フッ素等)、フェニル基(アルキル基、アミノ基、アルキルアミノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン等で置換されていてもよい)、およびフェニルアミノ基(アルキル基、アミノ基、アルキルアミノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン等で置換されていてもよい)等の置換基を有していてもよい。 Examples of the heterocyclic residue and the aromatic ring residue in R 101 of the general formula (101) and R 110 and R 111 of the general formula (105) include thiophene, furan, pyridine, pyrazine, triazine, pyrazole, pyrrole, Examples include imidazole, isoindoline, isoindolinone, benzimidazolone, benzthiazole, benztriazole, indole, quinoline, carbazole, acridine, benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, phenanthrene, anthraquinone, acridone and the like. These heterocyclic residues and aromatic ring residues are alkyl groups (methyl group, ethyl group, butyl group, etc.), amino groups, alkylamino groups (dimethylamino group, diethylamino group, dibutylamino group, etc.), nitro groups. Hydroxyl group, alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, butoxy group, etc.), halogen (chlorine, bromine, fluorine, etc.), phenyl group (alkyl group, amino group, alkylamino group, nitro group, hydroxyl group, alkoxy group, halogen, etc.) And a substituent such as a phenylamino group (which may be substituted with an alkyl group, amino group, alkylamino group, nitro group, hydroxyl group, alkoxy group, halogen, etc.) May be.

103およびR104は、それぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいアリール基または複素環残基を表し、R103とR104が結合して環を形成しても良い。とりわけ、水素原子であることが、電池内での金属析出を抑える効果が高いと思われ好ましい。
一般式(101)および一般式(105)のY1は、炭素数20以下の置換基を有してもよいアルキレン基、アルケニレン基またはアリーレン基を表すが、好ましくは、置換基を有してもよいフェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基または炭素数が10以下の側鎖を有していてもよいアルキレン基が挙げられる。
R 103 and R 104 represent respectively independently, a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, an optionally substituted aryl group or a heterocyclic residue, R 103 And R 104 may combine to form a ring. In particular, a hydrogen atom is preferable because it is considered that the effect of suppressing metal deposition in the battery is high.
Y 1 in the general formula (101) and the general formula (105) represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group which may have a substituent having 20 or less carbon atoms, and preferably has a substituent. Examples thereof include a phenylene group, a biphenylene group, a naphthylene group, or an alkylene group which may have a side chain having 10 or less carbon atoms.

次いで、一般式(106)で示される塩基性官能基を有する有機色素誘導体について説明する。
一般式(106)
Next, an organic dye derivative having a basic functional group represented by the general formula (106) will be described.
Formula (106)

Figure 2017016745


101は、下記一般式(107)、一般式(108)または一般式(109)で示される基である。mは、1〜4の整数を表す。
一般式(107)
Figure 2017016745


一般式(108)
Figure 2017016745


Z 101 is a group represented by the following general formula (107), general formula (108), or general formula (109). m represents an integer of 1 to 4.
General formula (107)
Figure 2017016745


Formula (108)

Figure 2017016745


一般式(109)
Figure 2017016745


General formula (109)

Figure 2017016745
Figure 2017016745

24は、直接結合、−SO2−、−CO−、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHCONHCH2−、−CH2−または−X25−Y2−X26−を表す。X25は、−NH−または−O−を表し、X26は、直接結合、−SO2−、−CO−、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHCONHCH2−または−CH2−を表す。Y2は、炭素数1〜20で構成された、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表す。
2は、1〜10の整数を表す。
X 24 represents a direct bond, -SO 2 -, - CO - , - CH 2 NHCOCH 2 -, - CH 2 NHCONHCH 2 -, - CH 2 - or -X 25 -Y 2 -X 26 - represents a. X 25 represents -NH- or -O-, X 26 represents a direct bond, -SO 2 -, - CO - , - CH 2 NHCOCH 2 -, - CH 2 NHCONHCH 2 - or -CH 2 - represents a . Y 2 represents an alkylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent, which is composed of 1 to 20 carbon atoms.
v 2 represents an integer of 1 to 10.

23およびR24は、それぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいフェニル基または複素環残基を表し、R23とR24が結合して環を形成しても良い。とりわけ、水素原子であることが、電池内での金属析出を抑える効果が高いと思われ好ましい。
25、R26、R27およびR28は、それぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基または置換されていてもよいアリール基を表す。
29は、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基または置換されていてもよいアリール基を表す。
R 23 and R 24 each independently represent a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, an optionally substituted phenyl group or a heterocyclic residue, R 23 And R 24 may combine to form a ring. In particular, a hydrogen atom is preferable because it is considered that the effect of suppressing metal deposition in the battery is high.
R 25 , R 26 , R 27 and R 28 each independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group or an optionally substituted aryl group.
R 29 represents an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, or an optionally substituted aryl group.

22は、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基を表す。
22における有機色素残基としては、例えば、ジケトピロロピロール系色素、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系色素、フタロシアニン系色素、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素、ぺリノン系色素、ぺリレン系色素、チオインジゴ系色素、イソインドリン系色素、イソインドリノン系色素、キノフタロン系色素、スレン系色素、金属錯体系色素の残基が挙げられる。とりわけ、金属による電池の短絡を抑制する効果を高めるためには、金属錯体系色素ではない有機色素残基の使用が好ましい。
R 22 represents an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, and an aromatic ring residue which may have a substituent.
Examples of the organic dye residue in R 22 include diketopyrrolopyrrole dyes, azo dyes such as azo, disazo, polyazo, phthalocyanine dyes, diaminodianthraquinone, anthrapyrimidine, flavantron, anthanthrone, indanthrone, Anthraquinone dyes such as pyranthrone, violanthrone, quinacridone dyes, dioxazine dyes, perinone dyes, perylene dyes, thioindigo dyes, isoindoline dyes, isoindolinone dyes, quinophthalone dyes, selenium dyes, Examples include residues of metal complex dyes. In particular, in order to enhance the effect of suppressing the short circuit of the battery due to metal, it is preferable to use an organic dye residue that is not a metal complex dye.

また、R22における複素環残基および芳香族環残基としては、例えば、チオフェン、フラン、ピリジン、ピラゾール、ピロール、イミダゾール、イソインドリン、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、ベンズチアゾール、ベンズトリアゾール、インドール、キノリン、カルバゾール、アクリジン、ベンゼン、ナフタリン、アントラセン、フルオレン、フェナントレン、アントラキノン、アクリドン等の残基が挙げられる。これらの複素環残基および芳香族環残基は、アルキル基(メチル基、エチル基、ブチル基等)、アミノ基、アルキルアミノ基(ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基等)、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等)、ハロゲン(塩素、臭素、フッ素等)、フェニル基(アルキル基、アミノ基、アルキルアミノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン等で置換されていてもよい)、およびフェニルアミノ基(アルキル基、アミノ基、アルキルアミノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン等で置換されていてもよい)等の置換基を有していてもよい。 Examples of the heterocyclic residue and aromatic ring residue in R 22 include thiophene, furan, pyridine, pyrazole, pyrrole, imidazole, isoindoline, isoindolinone, benzimidazolone, benzthiazole, benztriazole, and indole. , Quinoline, carbazole, acridine, benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, phenanthrene, anthraquinone, acridone and the like. These heterocyclic residues and aromatic ring residues are alkyl groups (methyl group, ethyl group, butyl group, etc.), amino groups, alkylamino groups (dimethylamino group, diethylamino group, dibutylamino group, etc.), nitro groups. Hydroxyl group, alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, butoxy group, etc.), halogen (chlorine, bromine, fluorine, etc.), phenyl group (alkyl group, amino group, alkylamino group, nitro group, hydroxyl group, alkoxy group, halogen, etc.) And a substituent such as a phenylamino group (which may be substituted with an alkyl group, amino group, alkylamino group, nitro group, hydroxyl group, alkoxy group, halogen, etc.) May be.

一般式(102)〜(104)および一般式(107)〜(109)で示される置換基を形成するために使用されるアミン成分としては、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、N,N−エチルイソプロピルアミン、N,N−エチルプロピルアミン、N,N−メチルブチルアミン、N,N−メチルイソブチルアミン、N,N−ブチルエチルアミン、N,N−tert−ブチルエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジプロピルアミン、N,N−sec−ブチルプロピルアミン、ジブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、N,N−イソブチル−sec−ブチルアミン、ジアミルアミン、ジイソアミルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジ(2−エチルへキシル)アミン、ジオクチルアミン、N,N−メチルオクタデシルアミン、ジデシルアミン、ジアリルアミン、N,N−エチル−1,2−ジメチルプロピルアミン、N,N−メチルヘキシルアミン、ジオレイルアミン、ジステアリルアミン、N,N−ジメチルアミノメチルアミン、N,N−ジメチルアミノエチルアミン、N,N−ジメチルアミノアミルアミン、N,N−ジメチルアミノブチルアミン、N,N−ジエチルアミノエチルアミン、N,N−ジエチルアミノプロピルアミン、N,N−ジエチルアミノヘキシルアミン、N,N−ジエチルアミノブチルアミン、N,N−ジエチルアミノペンチルアミン、N,N−ジプロピルアミノブチルアミン、N,N−ジブチルアミノプロピルアミン、N,N−ジブチルアミノエチルアミン、N,N−ジブチルアミノブチルアミン、N,N−ジイソブチルアミノペンチルアミン、N,N−メチルーラウリルアミノプロピルアミン、N,N−エチルーヘキシルアミノエチルアミン、N,N−ジステアリルアミノエチルアミン、N,N−ジオレイルアミノエチルアミン、N,N−ジステアリルアミノブチルアミン、ピペリジン、2−ピペコリン、3−ピペコリン、4−ピペコリン、2,4−ルペチジン、2,6−ルペチジン、3,5−ルペチジン、3−ピペリジンメタノール、ピペコリン酸、イソニペコチン酸、イソニコペチン酸メチル、イソニコペチン酸エチル、2−ピペリジンエタノール、ピロリジン、3−ヒドロキシピロリジン、N−アミノエチルピペリジン、N−アミノエチル−4−ピペコリン、N−アミノエチルモルホリン、N−アミノプロピルピペリジン、N−アミノプロピル−2−ピペコリン、N−アミノプロピル−4−ピペコリン、N−アミノプロピルモルホリン、N−メチルピペラジン、N−ブチルピペラジン、N−メチルホモピペラジン、1−シクロペンチルピペラジン、1−アミノ−4−メチルピペラジン、1−シクロペンチルピペラジン等が挙げられる。   Examples of the amine component used for forming the substituents represented by the general formulas (102) to (104) and the general formulas (107) to (109) include dimethylamine, diethylamine, methylethylamine, N, N -Ethylisopropylamine, N, N-ethylpropylamine, N, N-methylbutylamine, N, N-methylisobutylamine, N, N-butylethylamine, N, N-tert-butylethylamine, diisopropylamine, dipropylamine N, N-sec-butylpropylamine, dibutylamine, di-sec-butylamine, diisobutylamine, N, N-isobutyl-sec-butylamine, diamylamine, diisoamylamine, dihexylamine, dicyclohexylamine, di (2-ethyl) Hexyl) amine, Octylamine, N, N-methyloctadecylamine, didecylamine, diallylamine, N, N-ethyl-1,2-dimethylpropylamine, N, N-methylhexylamine, dioleylamine, distearylamine, N, N-dimethylamino Methylamine, N, N-dimethylaminoethylamine, N, N-dimethylaminoamylamine, N, N-dimethylaminobutylamine, N, N-diethylaminoethylamine, N, N-diethylaminopropylamine, N, N-diethylaminohexylamine N, N-diethylaminobutylamine, N, N-diethylaminopentylamine, N, N-dipropylaminobutylamine, N, N-dibutylaminopropylamine, N, N-dibutylaminoethylamine, N, N-dibutylaminobutyl Ruamine, N, N-diisobutylaminopentylamine, N, N-methyl-laurylaminopropylamine, N, N-ethyl-hexylaminoethylamine, N, N-distearylaminoethylamine, N, N-dioleoylaminoethylamine, N, N-distearylaminobutylamine, piperidine, 2-pipecoline, 3-pipecoline, 4-pipecoline, 2,4-lupetidine, 2,6-lupetidine, 3,5-lupetidine, 3-piperidinemethanol, pipecolic acid, isonipecotine Acid, methyl isonicopetinate, ethyl isonicopetinate, 2-piperidineethanol, pyrrolidine, 3-hydroxypyrrolidine, N-aminoethylpiperidine, N-aminoethyl-4-pipecholine, N-aminoethylmorpholine, N-aminopropylpiperidi N-aminopropyl-2-pipecoline, N-aminopropyl-4-pipecoline, N-aminopropylmorpholine, N-methylpiperazine, N-butylpiperazine, N-methylhomopiperazine, 1-cyclopentylpiperazine, 1-amino Examples include -4-methylpiperazine and 1-cyclopentylpiperazine.

本発明の塩基性官能基を有する有機色素誘導体または塩基性官能基を有するトリアジン誘導体の合成方法としては、特に限定されるものではないが、特開昭54−62227号公報、特開昭56−118462号公報、特開昭56−166266号公報、特開昭60−88185号公報、特開昭63−305173号公報、特開平3−2676号公報、特開平11−199796号公報等に記載されている方法で合成することができる。   The method for synthesizing the organic dye derivative having a basic functional group or the triazine derivative having a basic functional group according to the present invention is not particularly limited, but is described in JP-A No. 54-62227 and JP-A No. 56-. No. 118462, JP-A 56-166266, JP-A 60-88185, JP-A 63-305173, JP-A 3-2676, JP-A 11-199796, etc. It can be synthesized by the method.

例えば、本発明の塩基性官能基を有する有機色素誘導体は、有機色素、複素環化合物(例えば、アクリドン)または芳香族環化合物(例えば、アントラキノン)に式(110)〜式(113)で示される置換基を導入した後、これら置換機とアミン成分(例えば、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、N−メチルピペラジン、ジエチルアミンまたは4−[4−ヒドロキシ−6−[3−(ジブチルアミノ)プロピルアミノ]−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ]アニリン等)を反応させることによって、合成することができる。

式(110) −SO2Cl
式(111) −COCl
式(112) −CH2NHCOCH2Cl
式(113) −CH2Cl

また、例えば、式(110)で示される置換基を導入する場合には、有機色素、複素環化合物(例えば、アクリドン)または芳香族環化合物(例えば、アントラキノン)をクロロスルホン酸に溶解して、塩化チオニル等の塩素化剤を反応させるが、このときの反応温度、反応時間等の条件により、有機色素、複素環化合物(例えば、アクリドン)または芳香族環化合物(例えば、アントラキノン)に導入する式(110)で示される置換基数をコントロールすることができる。
For example, the organic dye derivative having a basic functional group of the present invention is represented by formula (110) to formula (113) as an organic dye, a heterocyclic compound (for example, acridone) or an aromatic ring compound (for example, anthraquinone). After introducing the substituent, these substituents and amine components (eg, N, N-dimethylaminopropylamine, N-methylpiperazine, diethylamine or 4- [4-hydroxy-6- [3- (dibutylamino) propylamino] ] -1,3,5-triazin-2-ylamino] aniline and the like) can be synthesized.

Equation (110) -SO 2 Cl
Formula (111) -COCl
Equation (112) -CH 2 NHCOCH 2 Cl
Equation (113) -CH 2 Cl

In addition, for example, when a substituent represented by the formula (110) is introduced, an organic dye, a heterocyclic compound (for example, acridone) or an aromatic ring compound (for example, anthraquinone) is dissolved in chlorosulfonic acid, A chlorinating agent such as thionyl chloride is reacted, but depending on conditions such as reaction temperature and reaction time, a formula to be introduced into an organic dye, a heterocyclic compound (eg, acridone) or an aromatic ring compound (eg, anthraquinone) The number of substituents represented by (110) can be controlled.

また、式(111)で示される置換基を導入する場合には、まずカルボキシ基を有する有機色素、複素環化合物(例えば、アクリドン)または芳香族環化合物(例えば、アントラキノン)を公知の方法で合成した後、ベンゼン等の芳香族溶媒中で塩化チオニル等の塩素化剤を反応させる方法等が挙げられる。   When introducing the substituent represented by the formula (111), first, an organic dye having a carboxy group, a heterocyclic compound (for example, acridone) or an aromatic ring compound (for example, anthraquinone) is synthesized by a known method. Then, a method of reacting a chlorinating agent such as thionyl chloride in an aromatic solvent such as benzene is exemplified.

式(110)〜式(113)で示される置換基とアミン成分との反応時には、式(110)〜式(113)で示される置換基の一部が加水分解して、塩素が水酸基に置換することがある。その場合、式(110)で示される置換基はスルホ基となり、式(111)で示される置換基はカルボキシ基となるが、いずれも遊離酸のままでもよく、また、1〜3価の金属もしくは、上記のアミンと塩を形成していてもよい。   During the reaction between the substituent represented by formula (110) to formula (113) and the amine component, a part of the substituent represented by formula (110) to formula (113) is hydrolyzed, and chlorine is substituted with a hydroxyl group. There are things to do. In that case, the substituent represented by the formula (110) is a sulfo group, and the substituent represented by the formula (111) is a carboxy group, but any of them may be a free acid, or a 1 to 3 valent metal. Or you may form a salt with said amine.

また、有機色素がアゾ系色素である場合は、式(107)〜式(109)または、下記一般式(114)で示される置換基をあらかじめジアゾ成分またはカップリング成分に導入し、その後カップリング反応を行うことによってアゾ系有機色素誘導体を製造することもできる。
一般式(114)
When the organic dye is an azo dye, a substituent represented by the formula (107) to the formula (109) or the following general formula (114) is previously introduced into the diazo component or the coupling component, and then coupled. An azo organic dye derivative can also be produced by carrying out the reaction.
General formula (114)

Figure 2017016745
Figure 2017016745

101は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−または−X102−Y1−X103−を表し、X102は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−を表し、X103はそれぞれ独立に−NH−または−O−を表し、Y1は炭素数1〜20で構成された、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または、置換基を有してもよいアリーレン基を表す。
Pは、一般式(102)、(103)または、一般式(104)のいずれかで示される置換基を表す。
101は、−O−R102、−NH−R102、ハロゲン基、−X101−R101または、一般式(102)、(103)もしくは、一般式(104)のいずれかで示される置換基を表す。
102は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基または、置換基を有してもよいアルケニル基もしくは、置換基を有してもよいアリール基を表す。
X 101 is, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH- or -X 102 -Y 1 -X 103 - represents, X 102, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - represents, X 103 each independently -NH- or -O -Y 1 is a C 1-20 alkylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent. Represents.
P represents a substituent represented by any one of the general formulas (102), (103) and the general formula (104).
Q 101 represents —O—R 102 , —NH—R 102 , a halogen group, —X 101 —R 101, or a substitution represented by any of the general formulas (102), (103), or (104) Represents a group.
R102 represents a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or an aryl group which may have a substituent.

また、本発明の塩基性官能基を有するトリアジン誘導体は、例えば、塩化シアヌルを出発原料とし、塩化シアヌルの少なくとも1つの塩素に式(107)〜式(109)または、一般式(114)で示される置換基を形成するアミン成分(例えば、N,N−ジメチルアミノプロピルアミンまたはN−メチルピペラジン等)を反応させ、次いで塩化シアヌルの残りの塩素と種々のアミンまたはアルコール等を反応させることによって得られる。   The triazine derivative having a basic functional group of the present invention is represented by, for example, cyanuric chloride as a starting material, and at least one chlorine of cyanuric chloride represented by formula (107) to formula (109) or general formula (114). It is obtained by reacting an amine component (for example, N, N-dimethylaminopropylamine or N-methylpiperazine etc.) that forms a substituent, and then reacting the remaining chlorine of cyanuric chloride with various amines or alcohols. It is done.

<ポリビニルアルコール>
本発明で用いるポリビニルアルコールの製造方法については特に制限はないが、以下、ポリ酢酸ビニルを原料とし、これをけん化することによって得られたポリビニルアルコールについて記述する。
一般に、ポリビニルアルコールは、酢酸ビニルを重合させて得られたポリ酢酸ビニルを原料とし、このポリ酢酸ビニルをけん化して、アセチル基を水酸基に置換することによって得られる。この合成プロセスのために、ポリビニルアルコールはアセチル基と水酸基を有し、その比率はけん化度として表される。
なお、本発明におけるけん化度とは、ポリビニルアルコール中に含まれる一般式(A)で表される繰り返し単位の割合(モル%)を表す。例えば、ポリ酢酸ビニルをけん化することにより得たポリビニルアルコールの場合、ポリビニルアルコール中に含まれるビニルアルコール骨格に由来した水酸基数を、酢酸ビニル骨格に由来したアセチル基数とビニルアルコール骨格に由来した水酸基数の和で除した値を意味する。
<Polyvinyl alcohol>
Although there is no restriction | limiting in particular about the manufacturing method of the polyvinyl alcohol used by this invention, Hereinafter, the polyvinyl alcohol obtained by saponifying this from polyvinyl acetate is described.
In general, polyvinyl alcohol is obtained by using polyvinyl acetate obtained by polymerizing vinyl acetate as a raw material, saponifying the polyvinyl acetate, and substituting the acetyl group with a hydroxyl group. Due to this synthesis process, polyvinyl alcohol has an acetyl group and a hydroxyl group, and the ratio is expressed as the degree of saponification.
In addition, the saponification degree in this invention represents the ratio (mol%) of the repeating unit represented by general formula (A) contained in polyvinyl alcohol. For example, in the case of polyvinyl alcohol obtained by saponifying polyvinyl acetate, the number of hydroxyl groups derived from the vinyl alcohol skeleton contained in the polyvinyl alcohol, the number of acetyl groups derived from the vinyl acetate skeleton and the number of hydroxyl groups derived from the vinyl alcohol skeleton The value divided by the sum of

本発明で使用するポリビニルアルコールは、ポリビニルエステル、特にポリ酢酸ビニルをけん化することによって得られるポリビニルアルコールが主に使用されるが、これに限定されない。また、けん化度は50〜95mol%のものが好ましく、55〜92mol%のものがより好ましく、55〜85mol%のものがさらに好ましく、60〜85mol%のものが特に好ましく使用される。上記けん化度のポリビニルアルコールであれば、各種の市販品、合成品を単独で、もしくは2種類以上併せて使用することができる。   The polyvinyl alcohol used in the present invention is mainly polyvinyl alcohol obtained by saponifying polyvinyl ester, particularly polyvinyl acetate, but is not limited thereto. The saponification degree is preferably 50 to 95 mol%, more preferably 55 to 92 mol%, still more preferably 55 to 85 mol%, and particularly preferably 60 to 85 mol%. If it is the polyvinyl alcohol of the said saponification degree, various commercial products and synthetic products can be used individually or in combination of 2 or more types.

また、上記けん化度の範囲内であれば、水酸基、酢酸基以外の官能基として、例えば、アセトアセチル基、スルホ基、カルボキシ基、カルボニル基、アミノ基、イソシアネート基を導入されたものや、各種の塩によって変性されたもの、その他アニオンあるいはカチオン変性されたもの、不飽和変性されたもの、アルデヒド類によってアセタール変性(ブチラール変性、アセトアセタール変性、ホルマール変性等)されたもの、ジオール構造を導入されたものなども、本発明で使用するけん化度が50〜95mol%であるポリビニルアルコールの範囲に含まれ、これらは、単独もしくは2種類以上併せて使用することができる。   Further, within the above range of saponification degree, as functional groups other than hydroxyl group and acetic acid group, for example, those introduced with acetoacetyl group, sulfo group, carboxy group, carbonyl group, amino group, isocyanate group, Modified by salts of the above, other anion or cation modified, unsaturated modified, acetal modified by aldehydes (butyral modified, acetoacetal modified, formal modified, etc.), diol structure introduced Are also included in the range of polyvinyl alcohol having a saponification degree of 50 to 95 mol% used in the present invention, and these can be used alone or in combination of two or more.

分散剤としてのポリビニルアルコールは、平均重合度が50〜4000のものが好ましく、100〜3000のものがより好ましく、100〜2000のものが特に好ましく、100〜1500のものがさらに好ましい。上記重合度のポリビニルアルコールであれば、各種の市販品、合成品を単独で、もしくは2種類以上併せて使用することができる。   Polyvinyl alcohol as a dispersant preferably has an average degree of polymerization of 50 to 4000, more preferably 100 to 3000, particularly preferably 100 to 2000, and still more preferably 100 to 1500. If it is polyvinyl alcohol of the said polymerization degree, various commercial products and synthetic products can be used individually or in combination of 2 or more types.

けん化度が50mol%より小さいものは、NMPに対する溶解性は非常に良好だが、カーボンブラックに対する吸着性が乏しいために分散には有効ではないと考えられ、また、けん化度が95mol%より大きいものは、NMPに対してほとんど溶解、膨潤しないことから、たとえカーボンブラックに吸着されたとしても、NMP側に高分子鎖を伸ばすことが出来ず、そのために効果的に立体反発出来ないものと推察される。これに対して、けん化度が50〜95mol%のものは、NMPに対する溶解、または膨潤性と、カーボンブラックに対する吸着性や吸着後の立体反発効果の兼合いが良好であることから、分散剤として特に有効に機能するものと考えられる。   Those having a saponification degree of less than 50 mol% are very good in solubility in NMP, but are considered to be ineffective for dispersion due to poor adsorption to carbon black, and those having a saponification degree of more than 95 mol% Since it hardly dissolves or swells in NMP, even if it is adsorbed to carbon black, the polymer chain cannot be extended to the NMP side, and therefore it is presumed that steric repulsion cannot be effectively performed. . On the other hand, those having a saponification degree of 50 to 95 mol% have a good balance between the solubility or swelling in NMP and the adsorptivity to carbon black and the steric repulsion effect after adsorption. It is considered to function particularly effectively.

上記けん化度範囲に含まれる市販のポリビニルアルコールとしては、例えば、クラレポバール(クラレ社製ポリビニルアルコール)や、ゴーセノール(日本合成化学工業社製ポリビニルアルコール)、デンカポバール(電気化学工業社製)、J−ポバール(日本酢ビ・ポバール社製)などの商品名で、種々のグレードを市場より入手することが出来る。   Examples of commercially available polyvinyl alcohols included in the saponification degree range include Kuraray Poval (polyvinyl alcohol manufactured by Kuraray Co., Ltd.), Gohsenol (polyvinyl alcohol manufactured by Nippon Gosei Kagaku Kogyo Co., Ltd.), Denka Poval (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), J -Various grades can be obtained from the market under trade names such as POVAL (Nippon Vinegar-Poval).

より具体的には、クラレポバールPVA−403(けん化度78.5〜81.5mol%、平均重合度300、JIS K6726に準ずる液温20℃における4%水溶液粘度2.8〜3.3mPa・s)、クラレポバールPVA−505(けん化度72.5〜74.5mol%、平均重合度500、4%水溶液粘度4.2〜5.0mPa・s)、クラレポバールL−8、クラレポバールL−9、クラレポバールL−9−78、クラレポバールL−10、クラレポバールC−506、クラレポバールKL−506、ゴーセノールKL−03(同78.5〜82.0mol%、平均重合度500以下、4%水溶液粘度2.8〜3.4mPa・s)、KL−05(同78.5〜82.0mol%、平均重合度1000以下、4%水溶液粘度4.0〜5.0mPa・s)、NK−05R(同71.0〜75.0mol%、平均重合度1000以下、4%水溶液粘度4.5〜5.5mPa・s)、KP−08R(同71.0〜73.5mol%、平均重合度1000以下、4%水溶液粘度6.0〜8.0mPa・s)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   More specifically, Kuraray Poval PVA-403 (degree of saponification of 78.5 to 81.5 mol%, average degree of polymerization of 300, 4% aqueous solution viscosity at 20 ° C. according to JIS K6726 2.8 to 3.3 mPa · s ), Kuraray Poval PVA-505 (degree of saponification 72.5-74.5 mol%, average polymerization degree 500, 4% aqueous solution viscosity 4.2-5.0 mPa · s), Kuraray Poval L-8, Kuraray Poval L-9 Kuraraypoval L-9-78, Kuraraypoval L-10, Kuraraypoval C-506, Kuraraypoval KL-506, Gohsenol KL-03 (78.5-82.0 mol%, average polymerization degree 500 or less, 4% Aqueous solution viscosity 2.8-3.4 mPa · s), KL-05 (78.5-82.0 mol%, average polymerization degree 1000 or less, 4% aqueous solution viscosity 4.0) 5.0 mPa · s), NK-05R (71.0-75.0 mol%, average polymerization degree 1000 or less, 4% aqueous solution viscosity 4.5-5.5 mPa · s), KP-08R (71.0) -73.5 mol%, average polymerization degree 1000 or less, 4% aqueous solution viscosity 6.0-8.0 mPa · s) and the like, but are not limited thereto.

<ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)の良溶媒(D)>
本発明においてポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)の良溶媒(単に「良溶媒(D)」と称することがある)に添加し、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を溶解した導電性炭素材料を製造する工程を含むが、ここで定義する「貧溶媒」および「良溶媒」は以下に示すように定義する。
ここで、「貧溶媒」および「良溶媒」の語は、一般には、当該高分子(本件においては対象とするポリフッ化ビニリデン系樹脂)に対し特定の溶媒について定まるシータ(θ)温度(得られる高分子溶媒の浸透圧の第二ビリアル係数A2 がゼロになる温度)が室温付近のものを「貧溶媒」、室温(10℃)よりも極めて低い温度となるものを「良溶媒」と分類して用いられる。本明細書において用いる「貧溶媒」および「良溶媒」の語も、この定義で用いる。
<Good solvent (D) of polyvinylidene fluoride resin (B)>
In the present invention, a step of producing a conductive carbon material in which a polyvinylidene fluoride-based resin (B) is added to a good solvent (sometimes referred to as “good solvent (D)”) and the polyvinylidene fluoride-based resin is dissolved is added. The “poor solvent” and “good solvent” defined herein are defined as follows.
Here, the terms “poor solvent” and “good solvent” generally refer to a theta (θ) temperature (obtained for a specific solvent for the polymer (in this case, the target polyvinylidene fluoride resin)). classification "antisolvent" things around room temperature where the second virial coefficient a 2 of osmotic pressure of the polymer solvent becomes zero), what is extremely lower than room temperature (10 ° C.) as "good solvent" Used. The terms “antisolvent” and “good solvent” as used herein are also used in this definition.

より具体的には、良溶媒としては、一般的に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂の溶解性が高い溶媒であり、なかでも、含窒素極性溶媒が好んで用いられる。例えば、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルスルホキシドなどの溶媒が適当である。良溶媒としては、これらを単独で使用しても良いし、2種以上を併用することもできる。   More specifically, the good solvent is generally a solvent in which the polyvinylidene fluoride resin is highly soluble, and among them, a nitrogen-containing polar solvent is preferably used. For example, solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylsulfoxide are suitable. As the good solvent, these may be used alone or in combination of two or more.

<混合粉末(E)>
本発明においては、導電性炭素材料(A)とポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)とを混合して得られる混合粉末を用いる。
<Mixed powder (E)>
In the present invention, a mixed powder obtained by mixing the conductive carbon material (A) and the polyvinylidene fluoride resin (B) is used.

<ポリフッ化ビニリデン樹脂を溶解した導電性炭素材料分散体および、その製法>
本発明は、導電性炭素材料(A)と、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)と、分散剤(C)と、ポリフッ化ビニリデン系樹脂の良溶媒(D)とを含有する分散体の製造方法であって、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を溶解した導電性炭素材料分散体を迅速に製造する方法を提案するものであるが、ポリフッ化ビニリデン系樹脂の迅速な溶解を達成する機構としては以下のように考察している。一般的にポリフッ化ビニリデン系樹脂粉末の団子状凝集、この現象に伴った作業時間の長時間化の問題は、主として、上記ポリフッ化ビニリデン系樹脂粉末が溶媒中に充分に分散されないうち、すなわち、樹脂粉末粒子相互が近接している状態で、溶媒に接触するため表面が選択的に溶解して糊状になり近接粉末粒子の団子状凝集が起ることが原因であると思われる。本発明者らは、導電性炭素材料が、ポリフッ化ビニリデン系樹脂粉末粒子相互の間に混合されることによって、樹脂粉末粒子相互が近接した状態が緩和され、ポリフッ化ビニリデン系樹脂の溶解効率が著しく向上するものと考察している。
また、分散剤を使用することで導電性炭素材料の分散が促進されて液の粘度が下がる為、より高濃度な分散体の調製が可能になるとともに、更に分散剤の使用方法を工夫することで導電性炭素材料分散体の分散安定性向上、当該分散体を使用した電極用合材スラリーの安定性向上ひいては、それを用いた電池の性能向上を図ることが期待される。
<Conductive carbon material dispersion in which polyvinylidene fluoride resin is dissolved and method for producing the same>
The present invention relates to a method for producing a dispersion containing a conductive carbon material (A), a polyvinylidene fluoride resin (B), a dispersant (C), and a good solvent (D) of the polyvinylidene fluoride resin. Therefore, a method for rapidly producing a conductive carbon material dispersion in which a polyvinylidene fluoride resin is dissolved is proposed. The mechanism for achieving rapid dissolution of a polyvinylidene fluoride resin is as follows. Are considered. In general, the problem of agglomeration of polyvinylidene fluoride resin powder and the lengthening of working time associated with this phenomenon is mainly because the polyvinylidene fluoride resin powder is not sufficiently dispersed in the solvent, that is, The resin powder particles are in close proximity to each other and contact with the solvent, so that the surface is selectively dissolved to form a paste and the aggregate of the adjacent powder particles occurs. When the conductive carbon material is mixed between the polyvinylidene fluoride resin powder particles, the state in which the resin powder particles are close to each other is relaxed, and the dissolution efficiency of the polyvinylidene fluoride resin is improved. I think that it will improve remarkably.
In addition, the dispersion of the conductive carbon material is promoted by using the dispersant and the viscosity of the liquid is lowered, so that it is possible to prepare a higher concentration dispersion and to further devise the method of using the dispersant. Therefore, it is expected to improve the dispersion stability of the conductive carbon material dispersion, improve the stability of the electrode mixture slurry using the dispersion, and thus improve the performance of the battery using the dispersion.

本発明の製造方法は主に下記の3つの工程からなる。
導電性炭素材料(A)とポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)とを混合して混合粉末(E)を得る工程[工程(1)]、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)の良溶媒(D)に混合粉末(E)を添加する工程[工程(2)]、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)を溶解する工程[工程(3)]である。
The production method of the present invention mainly comprises the following three steps.
Step of obtaining mixed powder (E) by mixing conductive carbon material (A) and polyvinylidene fluoride resin (B) [Step (1)], good solvent for polyvinylidene fluoride resin (B) (D) The step of adding the mixed powder (E) to [Step (2)] and the step of dissolving the polyvinylidene fluoride resin (B) [Step (3)].

<工程(1):混合粉末(E)の調製方法>
本工程では、導電性炭素材料(A)とポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)とを混合して混合粉末(E)を得るが、混合処理するための装置としては、顔料の混合、分散等に通常用いられている混合、分散機が使用できる。例えば、タンブラー、シェーカー、ミキサー、V型混合機等の、混合機類;ディスパー、ヘェンシェルミキサー若しくはプラネタリーミキサー等のミキサー類;ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、ボールミル、アトライター、等のメディア型分散機、ハイブリダイザー((株)奈良機械製作所)、メカノマイクロス((株)奈良機械製作所)、メカノフュージョンシステムAMS(ホソカワミクロン(株))、若しくは奈良機械社製「MICROS」等のメディアレス分散機;ニーダー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。混合処理装置は、1種のみを使用しても良いし、複数種の装置を組み合わせて使用しても良い。
<Process (1): Preparation method of mixed powder (E)>
In this step, the conductive carbon material (A) and the polyvinylidene fluoride resin (B) are mixed to obtain a mixed powder (E). A commonly used mixing and dispersing machine can be used. For example, mixers such as tumblers, shakers, mixers, V-type mixers; mixers such as dispersers, Henschel mixers or planetary mixers; paint conditioners (manufactured by Red Devil), ball mills, attritors, etc. Media type dispersers, hybridizers (Nara Machinery Co., Ltd.), Mechano Micros (Nara Machinery Co., Ltd.), Mechano Fusion System AMS (Hosokawa Micron), or "MICROS" manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. Less disperser; kneader and the like can be mentioned, but it is not limited to these. Only one type of mixing processing apparatus may be used, or a plurality of types of apparatuses may be used in combination.

導電性炭素材料(A)とポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)は、導電性炭素材料:ポリフッ化ビニリデン系樹脂=90:10〜20:80(質量比)で混合することが好ましい。   The conductive carbon material (A) and the polyvinylidene fluoride resin (B) are preferably mixed in a conductive carbon material: polyvinylidene fluoride resin = 90: 10 to 20:80 (mass ratio).

また、混合粉末(E)を調製する際に、使用する分散剤(C)の少なくとも一部ないしは全量を導電性炭素材料(A)およびポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)とともに混合しておくこともできる(工程(6))。   Further, when preparing the mixed powder (E), at least part or all of the dispersant (C) used may be mixed with the conductive carbon material (A) and the polyvinylidene fluoride resin (B). Yes (step (6)).

<工程(2):良溶媒(D)への混合粉末(E)添加方法>
本工程では、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)の良溶媒(D)を攪拌しつつ、工程(1)で調製した混合粉末(E)を添加する。良溶媒(D)としては、単独もしくは2種以上を混合したのを使用できる。
またこの時、工程(1)で調製した混合粉末(E)を添加する前に、良溶媒(D)に分散剤(C)の一部ないしは全量を添加しておくこともできる(工程(4))。
また、工程(1)で調製した混合粉末(E)を添加するのと同時に、分散剤(C)の一部ないしは全量を良溶媒(D)に添加することもできる(工程(5))。
<Step (2): Method of adding mixed powder (E) to good solvent (D)>
In this step, the mixed powder (E) prepared in step (1) is added while stirring the good solvent (D) of the polyvinylidene fluoride resin (B). As a good solvent (D), it can use individually or in mixture of 2 or more types.
At this time, before adding the mixed powder (E) prepared in the step (1), a part or all of the dispersant (C) can be added to the good solvent (D) (step (4)). )).
Further, at the same time when the mixed powder (E) prepared in the step (1) is added, a part or all of the dispersant (C) can be added to the good solvent (D) (step (5)).

<工程(3):ポリフッ化ビニリデン系樹脂の溶解および導電性炭素材料の分散方法>
本工程では、工程(2)の後に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)の溶解および、導電性炭素材料(A)の分散処理を行う。
<Step (3): Dissolution of polyvinylidene fluoride resin and dispersion method of conductive carbon material>
In this step, after the step (2), the polyvinylidene fluoride resin (B) is dissolved and the conductive carbon material (A) is dispersed.

ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)を溶解しつつ、導電性炭素材料(A)を分散するための装置としては、樹脂の溶解、分散等に通常用いられる攪拌、分散機が使用できる。例えば、ディスパー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー等のミキサー類、ホモジナイザー(エム・テクニック社製「クレアミックス」、PRIMIX社「フィルミックス」等、シルバーソン社製「アブラミックス」)類、ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、ボールミル、サンドミル(シンマルエンタープライゼス社製「ダイノミル」等)、アトライター、パールミル(アイリッヒ社製「DCPミル」等)、コボールミル等のメディア型分散機、湿式ジェットミル(ジーナス社製「ジーナスPY」、スギノマシン社製「スターバースト」、ナノマイザー社製「ナノマイザー」等)、エム・テクニック社製「クレアSS−5」、奈良機械社製「MICROS」、IKA社製「MKOミキサー」等のメディアレス分散機等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、樹脂溶解に用いる攪拌、分散機からの金属混入防止処理を施したものを用いることが好ましい。これらの装置は、一種のみを使用しても良いし、複数種の装置を組み合わせて使用しても良い。   As an apparatus for dispersing the conductive carbon material (A) while dissolving the polyvinylidene fluoride resin (B), an agitator and a disperser that are usually used for dissolving and dispersing the resin can be used. For example, mixers such as dispersers, homomixers, planetary mixers, homogenizers ("Claremix" made by M Technique, "Flamix" made by PRIMIX, "Abramix" made by Silverson), paint conditioners (red Devil), ball mill, sand mill (Shinmaru Enterprises "Dino Mill", etc.), attritor, pearl mill (Eirich "DCP Mill", etc.), coball mill and other media type dispersers, wet jet mill (Genus) "Genus PY", Sugino Machine "Starburst", Nanomizer "Nanomizer", etc.) M Technic "Claire SS-5", Nara Machinery "MICROS", IKA "MKO Mixer" Medialess dispersers etc. It is, but not limited thereto. Moreover, it is preferable to use what gave the metal mixing prevention processing from the stirring and disperser used for resin dissolution. These devices may be used alone or in combination of a plurality of devices.

本発明の製造方法において、良溶媒(D)に混合粉末(E)を添加する(工程(2))と同時に分散剤(C)の少なくとも一部ないしは全量を断続的または、連続的に添加することが望ましい。分散剤(C)を添加する方法としては、工程(2)と同時に、分散剤(C)を断続的または、連続的に良溶媒(D)に添加する方法(工程(5))、もしくは、工程(2)の前に、混合粉末(E)に予め分散剤(C)を添加しておく方法(工程(6))が挙げられる。   In the production method of the present invention, the mixed powder (E) is added to the good solvent (D) (step (2)), and at the same time, at least a part or all of the dispersant (C) is added intermittently or continuously. It is desirable. As a method of adding the dispersing agent (C), simultaneously with the step (2), a method of adding the dispersing agent (C) intermittently or continuously to the good solvent (D) (step (5)), or A method of adding the dispersant (C) to the mixed powder (E) in advance before the step (2) (step (6)) can be mentioned.

上記を踏まえた上でのより工業化実施可能性の高い方法としては、1)導電性炭素材料(A)とポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)との混合粉末(E)を、分散剤(C)を添加したポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)の良溶媒(D)に添加し、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)の溶解および導電性炭素材料(A)の分散処理を行う方法[製法(1):工程(1)〜(3)および(4)]、2)導電性炭素材料(A)とポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)との混合粉末(E)を、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)の良溶媒(D)に添加すると同時に、分散剤(C)を断続的ないしは連続的に良溶媒(D)に添加し、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)の溶解および導電性炭素材料(A)の分散処理を行う方法[製法(2):工程(1)〜(3)および(5)]、3)導電性炭素材料(A)とポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)と分散剤(C)との混合粉末(E)を、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)の良溶媒(D)に添加し、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)の溶解および導電性炭素材料(A)の分散処理を行う方法[製法(3):工程(1)〜(3)および(6)]、が挙げられる。
とりわけ、上記製法(2)、製法(3)が導電性炭素材料分散体の分散安定性および後述する電池用途での合材スラリーの安定性や電池特性に優れるため好ましい。
製法(1)よりも製法(2)、製法(3)にて各種特性が優れる理由は定かではないが、製法(1)の様に、工程(2)の前に予め分散剤(C)を良溶媒(D)に添加しておき、そこに導電性炭素材料(A)を添加していくよりも、製法(2)、製法(3)のように導電性炭素材料(A)の添加と同時に分散剤(C)を添加する方が、導電性炭素材料に対する分散剤の作用(例えば吸着)がより均一に起こり、分散安定性がより促進されるためではないかと思われる。
Based on the above, methods that are more likely to be industrialized include 1) a mixed powder (E) of a conductive carbon material (A) and a polyvinylidene fluoride resin (B), and a dispersant (C). A method of adding a polyvinylidene fluoride resin (B) to which a benzene is added to a good solvent (D) and dissolving the polyvinylidene fluoride resin (B) and dispersing the conductive carbon material (A) [Production method (1) : Steps (1) to (3) and (4)], 2) A mixed powder (E) of the conductive carbon material (A) and the polyvinylidene fluoride resin (B), and the polyvinylidene fluoride resin (B). In addition to the good solvent (D), the dispersant (C) is added intermittently or continuously to the good solvent (D) to dissolve the polyvinylidene fluoride resin (B) and the conductive carbon material (A). [Distribution process (2): Steps (1) to (3)] And (5)], 3) a mixed solvent (E) of the conductive carbon material (A), the polyvinylidene fluoride resin (B) and the dispersant (C), and a good solvent for the polyvinylidene fluoride resin (B). A method of adding to (D) and dissolving polyvinylidene fluoride resin (B) and dispersing treatment of conductive carbon material (A) [Production method (3): steps (1) to (3) and (6)] .
In particular, the above production methods (2) and (3) are preferable because they are excellent in the dispersion stability of the conductive carbon material dispersion, the stability of the mixture slurry in battery applications described later, and the battery characteristics.
Although the reason why the various properties are superior in the production method (2) and the production method (3) over the production method (1) is not certain, like the production method (1), the dispersant (C) is previously added before the step (2). Rather than adding to the good solvent (D) and adding the conductive carbon material (A) to the good solvent (D), the addition of the conductive carbon material (A) as in production method (2) and production method (3) It seems that the addition of the dispersant (C) at the same time is because the action (for example, adsorption) of the dispersant on the conductive carbon material occurs more uniformly and the dispersion stability is further promoted.

本発明において、導電性炭素材料(A)に対する分散剤(C)の使用量は、炭素材料100質量部に対して、50質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上、40質量部以下が好ましく、0.5質量部以上、20質量部以下がより好ましく、1質量部以上、15質量部以下がさらに好ましく、1質量部以上、10質量部以下がさらに好ましく、1質量部以上、8質量部以下が特に好ましい。   In this invention, it is preferable that the usage-amount of the dispersing agent (C) with respect to electroconductive carbon material (A) is 50 mass parts or less with respect to 100 mass parts of carbon materials, and is 0.5 mass part or more and 40 masses. Part or less, preferably 0.5 part by weight or more and 20 parts by weight or less, more preferably 1 part by weight or more and 15 parts by weight or less, further preferably 1 part by weight or more and 10 parts by weight or less, more preferably 1 part by weight or more. 8 parts by mass or less is particularly preferable.

<本発明の用途>
本発明の製法により製造されるポリフッ化ビニリデン系樹脂を溶解した導電性炭素材料分散体の用途としては、リチウムイオン二次電池用電極や電気二重層キャパシタ用電極、リチウムイオンキャパシタ用電極のプライマー層、更にコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウム遷移金属複合酸化物、黒鉛、活性炭、グラファイト、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバーなどの正極活物質や負極活物質を添加して電極用合材スラリーを調製し、集電体に塗工、乾燥することで、リチウムイオン二次電池用電極や電気二重層キャパシタ用電極、リチウムイオンキャパシタ用電極を製造することができる。
<Use of the present invention>
Examples of the use of the conductive carbon material dispersion in which the polyvinylidene fluoride resin dissolved by the production method of the present invention is dissolved include electrodes for lithium ion secondary batteries, electrodes for electric double layer capacitors, primer layers for electrodes for lithium ion capacitors Furthermore, lithium transition metal composite oxides such as lithium cobaltate and lithium manganate, graphite, activated carbon, graphite, positive electrode active materials such as carbon nanotubes and carbon nanofibers and negative electrode active materials are added to prepare a mixture slurry for electrodes Then, the electrode for a lithium ion secondary battery, the electrode for an electric double layer capacitor, and the electrode for a lithium ion capacitor can be produced by coating and drying the current collector.

<活物質>
本発明の製法により製造された分散体を電池電極合材層に用いる場合は、さらに、正極活物質または負極活物質を含有させることができる。
<Active material>
When using the dispersion manufactured by the manufacturing method of this invention for a battery electrode compound-material layer, a positive electrode active material or a negative electrode active material can be contained further.

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

リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能なものであれば特に限定されない。例えば、金属Li、その合金であるスズ合金、シリコン合金、鉛合金等の合金系、LiXFe23、LiXFe34、LiXWO2、チタン酸リチウム、バナジウム酸リチウム、ケイ素酸リチウム等の金属酸化物系、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン等の導電性高分子系、ソフトカーボンやハードカーボンといった、アモルファス系炭素質材料や、高黒鉛化炭素材料等の人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末、カーボンブラック、メソフェーズカーボンブラック、樹脂焼成炭素材料、気層成長炭素繊維、炭素繊維などの炭素系材料が挙げられる。これら負極活物質は、1種または複数を組み合わせて使用することもできる。 The negative electrode active material for the lithium ion secondary battery is not particularly limited as long as it can be doped or intercalated with lithium ions. For example, metal Li, alloys thereof such as tin alloys, silicon alloys, lead alloys, Li x Fe 2 O 3 , Li x Fe 3 O 4 , Li x WO 2 , lithium titanate, lithium vanadate, silicon Metal oxides such as lithium oxide, conductive polymers such as polyacetylene and poly-p-phenylene, amorphous carbonaceous materials such as soft carbon and hard carbon, artificial graphite such as highly graphitized carbon materials, or natural Examples thereof include carbonaceous powders such as graphite, carbon black, mesophase carbon black, resin-fired carbon materials, air-growth carbon fibers, and carbon fibers. These negative electrode active materials can be used alone or in combination.

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

<電極>
本発明の正極活物質または負極活物質を含有する導電性炭素材料分散体を、集電体上に塗工・乾燥することで、電池電極合材層を形成し、電極を得ることができる。
<Electrode>
By coating and drying the conductive carbon material dispersion containing the positive electrode active material or the negative electrode active material of the present invention on a current collector, a battery electrode mixture layer can be formed and an electrode can be obtained.

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

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

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

<二次電池>
正極もしくは負極の少なくとも一方に上記の電極を用い、二次電池を得ることができる。二次電池としては、リチウムイオン二次電池の他、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウム二次電池、アルカリ二次電池、鉛蓄電池、ナトリウム硫黄二次電池、リチウム空気二次電池等が挙げられ、それぞれの二次電池において、従来から知られている電解液やセパレーター等を適宜用いることができる。
<Secondary battery>
A secondary battery can be obtained by using the above electrode for at least one of a positive electrode and a negative electrode. Secondary batteries include lithium ion secondary batteries, sodium ion secondary batteries, magnesium secondary batteries, alkaline secondary batteries, lead storage batteries, sodium sulfur secondary batteries, lithium air secondary batteries, etc. In the secondary battery, conventionally known electrolytes, separators, and the like can be used as appropriate.

(電解液)
リチウムイオン二次電池の場合を例にとって説明する。電解液としては、リチウムを含んだ電解質を非水系の溶媒に溶解したものを用いる。電解質としては、LiBF4、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO22N、LiC49SO3、Li(CF3SO23C、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF2、LiSCN、又はLiBPh4等が挙げられるが、これらに限定されない。
(Electrolyte)
A case of a lithium ion secondary battery will be described as an example. As the electrolytic solution, an electrolyte containing lithium dissolved in a non-aqueous solvent is used. As electrolytes, LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 3 C , LiI, LiBr, LiCl, LiAlCl, LiHF 2 , LiSCN, or LiBPh 4, but are not limited thereto.

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

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

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

以下、実施例に基づき、本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。本実施例中、部は質量部を、%は質量%を、それぞれ表す。
実施例で使用した材料を以下に示す。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded. In this example, “part” represents “part by mass”, and “%” represents “% by mass”.
The materials used in the examples are shown below.

<導電性炭素材料(A)>
・デンカブラック粒状品(電気化学工業社製):アセチレンブラック、平均一次粒子径35nm、比表面積69m2/g、以下「粒状品」と略記することがある。
・EC−300J(アクゾ社製):ケッチェンブラック、平均一次粒子径40nm、比表面積800m2/g。
・#3400B(三菱化学社製):ファーネスブラック、一次粒子径21nm、比表面積165m2/g。
・Super−P Li(TIMCAL社製):ファーネスブラック。一次粒子径40nm、比表面積62m2/g。
<Conductive carbon material (A)>
Denka black granular product (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.): Acetylene black, average primary particle size 35 nm, specific surface area 69 m 2 / g, hereinafter abbreviated as “granular product”.
EC-300J (manufactured by Akzo): Ketjen black, average primary particle size 40 nm, specific surface area 800 m 2 / g.
# 3400B (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation): furnace black, primary particle diameter 21 nm, specific surface area 165 m 2 / g.
Super-P Li (manufactured by TIMCAL): furnace black. Primary particle diameter 40 nm, specific surface area 62 m 2 / g.

<ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)>
・KFポリマーW#1100(クレハ社製):ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、分子量:28万。以下「W#1100」と略記することがある。
・KFポリマーW#7300(クレハ社製):ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、分子量:100万。以下「W#7300」と略記することがある。
<Polyvinylidene fluoride resin (B)>
KF polymer W # 1100 (manufactured by Kureha): polyvinylidene fluoride (PVDF), molecular weight: 280,000. Hereinafter, it may be abbreviated as “W # 1100”.
KF polymer W # 7300 (manufactured by Kureha): polyvinylidene fluoride (PVDF), molecular weight: 1 million. Hereinafter, it may be abbreviated as “W # 7300”.

<分散剤(C)>
イオン性分散剤として使用した酸性官能基を有するトリアジン誘導体を「誘導体A」および、塩基性官能基を有するトリアジン誘導体を「誘導体B」として、下表1に示した。
<Dispersant (C)>
Table 1 below shows the triazine derivative having an acidic functional group used as an ionic dispersant as “derivative A” and the triazine derivative having a basic functional group as “derivative B”.

Figure 2017016745
Figure 2017016745

非イオン性の分散剤として、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンを使用した。
・エスレックBM-1(積水化学工業社製):ポリビニルブチラール、水酸基を含む繰返し単位:24%、計算分子量:40,000、以下「PVB」と略記することがある。
・クラレポバール PVA−505(クラレ社製): ポリビニルアルコール、けん化度73mol%、平均重合度500、以下「PVA」と略記することがある。
・ポリビニルピロリドンK-30(日本触媒社製):ポリビニルピロリドン、以下「PVP」と略記することがある。
Polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, and polyvinyl pyrrolidone were used as nonionic dispersants.
-ESREC BM-1 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.): polyvinyl butyral, repeating unit containing a hydroxyl group: 24%, calculated molecular weight: 40,000, hereinafter sometimes abbreviated as “PVB”.
-Kuraray Poval PVA-505 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.): Polyvinyl alcohol, saponification degree 73 mol%, average polymerization degree 500, and may be abbreviated as "PVA" hereinafter.
Polyvinylpyrrolidone K-30 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.): Polyvinylpyrrolidone, hereinafter sometimes abbreviated as “PVP”.

<良溶媒(D)>
ポリフッ化ビニリデンの良溶媒として、N-メチル−2−ピロリドンを使用した。以下「NMP」と略記することがある。
<Good solvent (D)>
N-methyl-2-pyrrolidone was used as a good solvent for polyvinylidene fluoride. Hereinafter, it may be abbreviated as “NMP”.

<活物質>
・正極活物質:コバルト酸リチウム(LiCoO2)、平均粒子径6μm。以下「LCO」と略記することがある。
・負極活物質:人造黒鉛、平均粒子径18μm、以下、「黒鉛」と略記することがある。
<分散体の評価>
実施例、比較例で得られた導電性炭素材料分散体および、活物質を含む導電性炭素材料分散体(合材スラリー)の評価は、粘度を測定することにより行った。
<Active material>
Positive electrode active material: lithium cobaltate (LiCoO 2 ), average particle size 6 μm. Hereinafter, it may be abbreviated as “LCO”.
Negative electrode active material: artificial graphite, average particle diameter of 18 μm, hereinafter abbreviated as “graphite”.
<Evaluation of dispersion>
The conductive carbon material dispersions obtained in Examples and Comparative Examples and the conductive carbon material dispersions (mixture slurry) containing an active material were evaluated by measuring the viscosity.

粘度値の測定は、B型粘度計(東機産業社製「BL」)を用いて、分散液温度25℃、B型粘度計ローター回転速度60rpmにて、分散液をヘラで充分に撹拌した後、直ちに行った。測定に使用したローターは、粘度値が100mPa・s未満の場合はNo.1を、100以上500mPa・s未満の場合はNo.2を、500以上2000mPa・s未満の場合はNo.3を、2000以上10000mPa・s未満の場合はNo.4のものをそれぞれ用いた。得られた粘度値が10000mPa・s以上の場合については、「>10000」と記載したが、これは評価に用いたB型粘度計では評価不可能なほどに高粘度であったことを表す。低粘度であるほど分散性が良好であり、高粘度であるほど分散性が不良である。貯蔵安定性の評価は、導電性炭素材料分散体を60℃にて、10日間静置して保存した後の、粘度値の変化から評価した。また、合材スラリーについては60℃にて、3日間静置して保存した後の、粘度値の変化から評価した。変化の少ないものほど安定性が良好であることを示す。   The viscosity value was measured using a B-type viscometer (“BL” manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), and the dispersion was sufficiently stirred with a spatula at a dispersion temperature of 25 ° C. and a B-type viscometer rotor rotating at 60 rpm. Then went immediately. The rotor used for the measurement is No. when the viscosity value is less than 100 mPa · s. No. 1 is 100 or more and less than 500 mPa · s. 2 is 500 or more and less than 2000 mPa · s. 3 is 2000 or more and less than 10,000 mPa · s. Four of each were used. The case where the obtained viscosity value was 10,000 mPa · s or more was described as “> 10000”, but this indicates that the viscosity was so high that it could not be evaluated with the B-type viscometer used for the evaluation. The lower the viscosity, the better the dispersibility, and the higher the viscosity, the poor the dispersibility. The storage stability was evaluated from the change in viscosity value after the conductive carbon material dispersion was stored at 60 ° C. for 10 days. Moreover, about the mixture slurry, it evaluated from the change of a viscosity value after leaving still and storing at 60 degreeC for 3 days. The smaller the change, the better the stability.

<導電性炭素材料分散体の調製>
(調製工程および分散剤種の異なる導電性炭素材料分散体)
[実施例1−1〜実施例1−5]
表2に示す組成および、表3に示す工程に従い、先ず、アセチレンブラック(粒状品)とポリフッ化ビニリデン(W#7300)を仕込み、プラネタリーミキサー(PRIMIX社製)を用いて30分混合し混合粉末を作製した。
別途、N-メチル−2−ピロリドン(NMP)と各種分散剤とを混合し、ホモミキサー(PRIMIX社製)を用いて充分に溶解した。得られた溶液をホモミキサーによる攪拌を続けながら、上記混合粉末を15分かけて添加し、その後、ホモミキサーによる処理を1時間行い、導電性炭素材料分散体を得た。
得られた分散体の評価結果を表4に示す。
<Preparation of conductive carbon material dispersion>
(Conductive carbon material dispersions with different preparation processes and dispersant types)
[Example 1-1 to Example 1-5]
In accordance with the composition shown in Table 2 and the steps shown in Table 3, first, acetylene black (granular product) and polyvinylidene fluoride (W # 7300) were charged, and mixed and mixed for 30 minutes using a planetary mixer (manufactured by PRIMIX). A powder was prepared.
Separately, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and various dispersants were mixed and sufficiently dissolved using a homomixer (manufactured by PRIMIX). The above mixed powder was added over 15 minutes while continuing to stir the resulting solution with a homomixer, and then treated with a homomixer for 1 hour to obtain a conductive carbon material dispersion.
Table 4 shows the evaluation results of the obtained dispersion.

[実施例2]
表2に示す組成および、表3に示す工程に従い、先ず、アセチレンブラック(粒状品)とポリフッ化ビニリデン(W#7300)を仕込み、プラネタリーミキサー(PRIMIX社製)を用いて30分混合し混合粉末を作製した。
別途、N-メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散剤(誘導体A)の所定量の1/3の量を添加し、ホモミキサー(PRIMIX社製)を用いて充分に溶解した。得られた溶液をホモミキサーによる攪拌を続けながら、上記混合粉末および、分散剤(誘導体A)の残り2/3の量を、同時に15分かけて添加し、その後ホモミキサーによる処理を1時間行い、導電性炭素材料分散体を得た。
得られた分散体の評価結果を表4に示す。
[Example 2]
In accordance with the composition shown in Table 2 and the steps shown in Table 3, first, acetylene black (granular product) and polyvinylidene fluoride (W # 7300) were charged, and mixed and mixed for 30 minutes using a planetary mixer (manufactured by PRIMIX). A powder was prepared.
Separately, 1/3 of the predetermined amount of the dispersant (derivative A) was added to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and sufficiently dissolved using a homomixer (manufactured by PRIMIX). While stirring the obtained solution with a homomixer, the above mixed powder and the remaining 2/3 of the dispersant (derivative A) were added simultaneously over 15 minutes, and then the treatment with the homomixer was performed for 1 hour. A conductive carbon material dispersion was obtained.
Table 4 shows the evaluation results of the obtained dispersion.

[実施例3−1〜実施例3−5]
表2に示す組成および、表3に示す工程に従い、先ず、アセチレンブラック(粒状品)とポリフッ化ビニリデン(W#7300)を仕込み、プラネタリーミキサー(PRIMIX社製)を用いて30分混合し混合粉末を作製した。
別途、N-メチル−2−ピロリドン(NMP)をホモミキサー(PRIMIX社製)で攪拌しつつ、上記混合粉末および各種分散剤を、同時に15分かけて添加し、その後ホモミキサーによる処理を1時間行い、導電性炭素材料分散体を得た。
得られた分散体の評価結果を表4に示す。
[Example 3-1 to Example 3-5]
In accordance with the composition shown in Table 2 and the steps shown in Table 3, first, acetylene black (granular product) and polyvinylidene fluoride (W # 7300) were charged, and mixed and mixed for 30 minutes using a planetary mixer (manufactured by PRIMIX). A powder was prepared.
Separately, while stirring N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) with a homomixer (manufactured by PRIMIX), the above mixed powder and various dispersants were added simultaneously over 15 minutes, and then the treatment with the homomixer was performed for 1 hour. And a conductive carbon material dispersion was obtained.
Table 4 shows the evaluation results of the obtained dispersion.

[実施例4−1]
表2に示す組成および、表3に示す工程に従い、先ず、アセチレンブラック(粒状品)とポリフッ化ビニリデン(W#7300)と分散剤(誘導体A)とを仕込み、プラネタリーミキサー(PRIMIX社製)を用いて30分混合し混合粉末を作製した。
別途、N-メチル−2−ピロリドン(NMP)をホモミキサー(PRIMIX社製)で攪拌しつつ、上記混合粉末を15分かけて添加し、その後ホモミキサーによる処理を1時間行い、導電性炭素材料分散体を得た。
得られた分散体の評価結果を表4に示す。
[Example 4-1]
In accordance with the composition shown in Table 2 and the steps shown in Table 3, first, acetylene black (granular product), polyvinylidene fluoride (W # 7300) and a dispersant (derivative A) were charged, and a planetary mixer (manufactured by PRIMIX) Was mixed for 30 minutes to prepare a mixed powder.
Separately, while stirring N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) with a homomixer (manufactured by PRIMIX), the above mixed powder was added over 15 minutes, and then the treatment with the homomixer was performed for 1 hour to obtain a conductive carbon material. A dispersion was obtained.
Table 4 shows the evaluation results of the obtained dispersion.

[比較例1]
表2に示す組成および、表3に示す工程に従い、先ず、アセチレンブラック(粒状品)とポリフッ化ビニリデン(W#7300)を仕込み、プラネタリーミキサー(PRIMIX社製)を用いて30分混合し混合粉末を作製した。
別途、N-メチル−2−ピロリドン(NMP)をホモミキサー(PRIMIX社製)で攪拌しつつ、上記混合粉末を15分かけて添加し、その後ホモミキサーによる処理を2時間行い、導電性炭素材料分散体を得た。
得られた分散体の評価結果を表4に示す。
[Comparative Example 1]
In accordance with the composition shown in Table 2 and the steps shown in Table 3, first, acetylene black (granular product) and polyvinylidene fluoride (W # 7300) were charged, and mixed and mixed for 30 minutes using a planetary mixer (manufactured by PRIMIX). A powder was prepared.
Separately, while stirring N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) with a homomixer (manufactured by PRIMIX), the above mixed powder was added over 15 minutes, and then the treatment with the homomixer was performed for 2 hours to obtain a conductive carbon material. A dispersion was obtained.
Table 4 shows the evaluation results of the obtained dispersion.

表4より、実施例で得られた分散体は、2倍時間ホモミキサー処理した比較例よりも低粘度な分散体が得られた。また良溶媒に分散剤を事前に溶解しておく製法(実施例1−1〜1−5)よりも、混合粉添加時に分散剤を添加する製法(実施例2、実施例3−1〜3−5、実施例4−1)の方が、導電性炭素材料分散体の経時安定性が良好な傾向が確認された。   From Table 4, the dispersion obtained in the Example obtained a dispersion having a viscosity lower than that of the Comparative Example in which the homomixer treatment was performed for 2 times. Moreover, the manufacturing method (Example 2, Examples 3-1 to 3) which adds a dispersing agent at the time of mixed powder addition rather than the manufacturing method (Examples 1-1 to 1-5) which dissolves a dispersing agent in a good solvent beforehand. −5, Example 4-1) showed a tendency that the temporal stability of the conductive carbon material dispersion was better.

(異なる組成の導電性炭素材料分散体)
(異なる種類の導電性炭素材料、ポリフッ化ビニリデンを用いた分散体)
[実施例4−2〜実施例4−8]
表2に示す組成および、表3に示す工程に従い、先ず、各種導電性炭素材料と各種ポリフッ化ビニリデンと分散剤(誘導体A)とを仕込み、プラネタリーミキサー(PRIMIX社製)を用いて30分混合し混合粉末を作製した。
別途、N-メチル−2−ピロリドン(NMP)をホモミキサー(PRIMIX社製)で攪拌しつつ、上記混合粉末を15分かけて添加し、その後ホモミキサーによる処理を1時間行い、導電性炭素材料分散体を得た。
得られた分散体の評価結果を表4に示す。
(Dispersion of conductive carbon material with different composition)
(Dispersions using different types of conductive carbon materials and polyvinylidene fluoride)
[Example 4-2 to Example 4-8]
In accordance with the composition shown in Table 2 and the steps shown in Table 3, first, various conductive carbon materials, various polyvinylidene fluorides, and a dispersant (derivative A) were charged, and a planetary mixer (manufactured by PRIMIX) was used for 30 minutes. Mixed powder was prepared.
Separately, while stirring N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) with a homomixer (manufactured by PRIMIX), the above mixed powder was added over 15 minutes, and then the treatment with the homomixer was performed for 1 hour to obtain a conductive carbon material. A dispersion was obtained.
Table 4 shows the evaluation results of the obtained dispersion.

表4より、いずれの分散体も経時安定性良好であり、本発明の製法が導電性炭素材料の種類やポリフッ化ビニリデンの種類および組成が変わっても有効であることが確認された。   From Table 4, it was confirmed that all the dispersions had good stability over time, and that the production method of the present invention was effective even when the type of conductive carbon material and the type and composition of polyvinylidene fluoride were changed.

Figure 2017016745
Figure 2017016745

Figure 2017016745
表中「CB」は導電性炭素材料を示す。
表中「PVDF」はポリフッ化ビニリデン系樹脂を示す。
Figure 2017016745
In the table, “CB” indicates a conductive carbon material.
In the table, “PVDF” indicates a polyvinylidene fluoride resin.

Figure 2017016745
表中「***」は未測定を示す。
比較例1は分散性が不十分で調製直後の粘度が高い為、貯蔵安定性の評価は未実施。
Figure 2017016745
“***” in the table indicates no measurement.
Since Comparative Example 1 is insufficient in dispersibility and has a high viscosity immediately after preparation, evaluation of storage stability has not been performed.

<正極活物質を含む導電性炭素材料分散体の調製>
(正極合材スラリー)
[実施例5−1〜5−5、実施例6、実施例7−1〜7−5、実施例8]
表5に示す組成に従い、実施例1−1〜1−5、実施例2、実施例3−1〜3−5、実施例4−1で得られた各種導電性炭素材料分散体をホモミキサー(PRIMIX社製)で攪拌しつつ、正極活物質であるコバルト酸リチウム(LCO)を添加し、その後ホモミキサーにて充分混合して、各種正極合材スラリーを得た。
得られた正極合材スラリーの評価結果を表6に示す。
<Preparation of Conductive Carbon Material Dispersion Containing Positive Electrode Active Material>
(Positive electrode mixture slurry)
[Examples 5-1 to 5-5, Example 6, Examples 7-1 to 7-5, Example 8]
According to the composition shown in Table 5, the various conductive carbon material dispersions obtained in Examples 1-1 to 1-5, Example 2, Examples 3-1 to 3-5, and Example 4-1 were homomixers. Lithium cobaltate (LCO), which is a positive electrode active material, was added while stirring with (made by PRIMIX), and then sufficiently mixed with a homomixer to obtain various positive electrode mixture slurries.
Table 6 shows the evaluation results of the obtained positive electrode mixture slurry.

[比較例2]
表5に示す組成に従い、比較例1で得られた導電性炭素材料分散体をホモミキサー(PRIMIX社製)で攪拌しつつ、正極活物質であるコバルト酸リチウム(LCO)を添加し、その後ホモミキサーにて充分混合して、各種正極合材スラリーを得た。
得られた正極合材スラリーの評価結果を表6に示す。
[Comparative Example 2]
In accordance with the composition shown in Table 5, while stirring the conductive carbon material dispersion obtained in Comparative Example 1 with a homomixer (manufactured by PRIMIX), lithium cobaltate (LCO), which is a positive electrode active material, was added. The mixture was sufficiently mixed with a mixer to obtain various positive electrode mixture slurries.
Table 6 shows the evaluation results of the obtained positive electrode mixture slurry.

表6より、実施例で得られた正極合材スラリーは、比較例よりも低粘度なスラリーが得られた。また、良溶媒に分散剤を事前に溶解しておく製法で作られた導電性炭素材料分散体(実施例1−1〜1−5)を用いた合材スラリー(実施例5−1〜5−5)よりも、混合粉添加時に分散剤を添加する製法で作られた導電性炭素材料分散体(実施例2、実施例3−1〜3−5、実施例4−1)を用いた合材スラリー(実施例6、実施例7−1〜7−5、実施例8)の方が、低粘度且つ経時安定性が良好な傾向が確認された。   From Table 6, a slurry having a lower viscosity than that of the comparative example was obtained as the positive electrode mixture slurry obtained in the examples. Moreover, the mixture slurry (Examples 5-1 to 5) using the conductive carbon material dispersions (Examples 1-1 to 1-5) made by a manufacturing method in which a dispersant is dissolved in a good solvent in advance. The conductive carbon material dispersions (Example 2, Examples 3-1 to 3-5, and Example 4-1) made by the manufacturing method of adding the dispersant when adding the mixed powder were used rather than -5). It was confirmed that the mixed slurry (Example 6, Examples 7-1 to 7-5, Example 8) had a lower viscosity and better stability over time.

Figure 2017016745
Figure 2017016745

Figure 2017016745
表中「***」は未測定を示す。
比較例2は分散性が不十分で調製直後の粘度が高い為、貯蔵安定性の評価は未実施。
Figure 2017016745
“***” in the table indicates no measurement.
Since Comparative Example 2 is insufficient in dispersibility and has a high viscosity immediately after preparation, evaluation of storage stability has not been performed.

<負極活物質を含む導電性炭素材料分散体の調製>
(負極合材スラリー)
[実施例9、実施例10]
表7に示す組成に従い、実施例1−1実施例3−1で得られた各種導電性炭素材料分散体をホモミキサー(PRIMIX社製)で攪拌しつつ、負極活物質である人造黒鉛(黒鉛)を添加し、その後ホモミキサーにて充分混合して、各種負極合材スラリーを得た。
得られた負極合材スラリーの評価結果を表8に示す。
<Preparation of Conductive Carbon Material Dispersion Containing Negative Electrode Active Material>
(Negative electrode mixture slurry)
[Example 9, Example 10]
In accordance with the composition shown in Table 7, while stirring the various conductive carbon material dispersions obtained in Example 1-1 and Example 3-1 with a homomixer (manufactured by PRIMIX), artificial graphite (graphite as a negative electrode active material) ) And then mixed well with a homomixer to obtain various negative electrode mixture slurries.
Table 8 shows the evaluation results of the obtained negative electrode mixture slurry.

[比較例3]
表7に示す組成に従い、比較例1で得られた導電性炭素材料分散体をホモミキサー(PRIMIX社製)で攪拌しつつ、負活物質である人造黒鉛(黒鉛)を添加し、その後ホモミキサーにて充分混合して、負極合材スラリーを得た。
得られた負極合材スラリーの評価結果を表8に示す。
[Comparative Example 3]
In accordance with the composition shown in Table 7, while stirring the conductive carbon material dispersion obtained in Comparative Example 1 with a homomixer (manufactured by PRIMIX), artificial graphite (graphite) as a negative active material was added, and then the homomixer was added. Was sufficiently mixed to obtain a negative electrode mixture slurry.
Table 8 shows the evaluation results of the obtained negative electrode mixture slurry.

表8より、実施例で得られた負極合材スラリーは、比較例よりも低粘度なスラリーが得られた。また、良溶媒に分散剤を事前に溶解しておく製法で作られた導電性炭素材料分散体(実施例1−1)を用いた合材スラリー(実施例9)よりも、混合粉添加時に分散剤を添加する製法で作られた導電性炭素材料分散体(実施例3−1)を用いた合材スラリー(実施例10)の方が、低粘度且つ経時安定性が良好な傾向が確認された。   As shown in Table 8, the negative electrode mixture slurry obtained in Examples was a slurry having a viscosity lower than that of Comparative Examples. In addition, the mixed powder is more added than the mixed slurry (Example 9) using the conductive carbon material dispersion (Example 1-1) made by a method of dissolving the dispersant in advance in a good solvent. It was confirmed that the mixed material slurry (Example 10) using the conductive carbon material dispersion (Example 3-1) made by the manufacturing method in which the dispersant was added had a lower viscosity and better stability over time. It was done.

Figure 2017016745
Figure 2017016745

Figure 2017016745
表中「***」は未測定を示す。
比較例3は分散性が不十分で調製直後の粘度が高い為、貯蔵安定性の評価は未実施。
Figure 2017016745
“***” in the table indicates no measurement.
Since Comparative Example 3 was insufficient in dispersibility and had a high viscosity immediately after preparation, evaluation of storage stability was not performed.

<リチウムイオン二次電池正極評価用セルの組み立て>
[実施例11−1〜11−5、実施例12、実施例13−1〜13−5、実施例14、比較例4]
先に調製した電池電極合材スラリー(実施例5−1〜5−5、実施例6、実施例7−1〜7−5、実施例8、比較例2の正極合材スラリー)を、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧下120℃で加熱乾燥した後、ローラープレス機にて圧延処理し、厚さ100μmの正極合材層を作製した。これを直径9mmに打ち抜き作用極とし、金属リチウム箔(厚さ0.15mm)を対極として、作用極および対極の間に多孔質ポリプロピレンフィルムからなるセパレーターを挿入積層し、電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを容量比1:1で混合した混合溶媒にLiPF6を1Mの濃度で溶解させた非水電解液)を満たして二極密閉式金属セル(宝泉社製HSフラットセル)を組み立てた。セルの組み立ては、アルゴンガス置換したグローブボックス内で行った。
<Assembly of lithium ion secondary battery positive electrode evaluation cell>
[Examples 11-1 to 11-5, Example 12, Examples 13-1 to 13-5, Example 14, and Comparative Example 4]
The previously prepared battery electrode mixture slurry (the positive electrode mixture slurry of Examples 5-1 to 5-5, Example 6, Examples 7-1 to 7-5, Example 8, and Comparative Example 2) was collected. After applying using a doctor blade on an aluminum foil with a thickness of 20 μm to be an electrical conductor, heat drying at 120 ° C. under reduced pressure, and then rolling with a roller press to produce a positive electrode mixture layer with a thickness of 100 μm. did. This was punched into a diameter of 9 mm, and a metallic lithium foil (thickness: 0.15 mm) was used as a counter electrode, and a separator made of a porous polypropylene film was inserted and laminated between the working electrode and the counter electrode, and an electrolyte solution (ethylene carbonate and diethyl carbonate). A bipolar electrode type metal cell (HS flat cell manufactured by Hosen Co., Ltd.) was assembled by filling a mixed solvent in which carbonate was mixed at a volume ratio of 1: 1 with a nonaqueous electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1M. The cell was assembled in a glove box substituted with argon gas.

<リチウムイオン二次電池負極評価用セルの組み立て>
[実施例15、実施例16、比較例5]
先に調製した電池電極合材スラリー(実施例9、実施例10、比較例3の負極合材スラリー)を、集電体となる厚さ20μmの銅箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧下120℃で加熱乾燥した後、ローラープレス機にて圧延処理し、厚さ100μmの負極合材層を作製した。これを直径9mmに打ち抜き作用極とし、金属リチウム箔(厚さ0.15mm)を対極として、作用極および対極の間に多孔質ポリプロピレンフィルムからなるセパレーターを挿入積層し、電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを容量比1:1で混合した混合溶媒にLiPF6を1Mの濃度で溶解させた非水電解液)を満たして二極密閉式金属セル(宝泉社製HSフラットセル)を組み立てた。セルの組み立ては、アルゴンガス置換したグローブボックス内で行った。
<Assembly of lithium ion secondary battery negative electrode evaluation cell>
[Example 15, Example 16, Comparative Example 5]
After applying the previously prepared battery electrode mixture slurry (negative electrode mixture slurry of Examples 9, 10 and Comparative Example 3) onto a 20 μm thick copper foil serving as a current collector using a doctor blade After heating and drying at 120 ° C. under reduced pressure, the product was rolled with a roller press to produce a negative electrode mixture layer having a thickness of 100 μm. This was punched into a diameter of 9 mm, and a metallic lithium foil (thickness: 0.15 mm) was used as a counter electrode, and a separator made of a porous polypropylene film was inserted and laminated between the working electrode and the counter electrode, and an electrolyte solution (ethylene carbonate and diethyl carbonate). A bipolar electrode type metal cell (HS flat cell manufactured by Hosen Co., Ltd.) was assembled by filling a mixed solvent in which carbonate was mixed at a volume ratio of 1: 1 with a nonaqueous electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1M. The cell was assembled in a glove box substituted with argon gas.

<リチウムイオン二次電池正極特性評価>
作製した正極評価用セルを40℃で、充放電装置(北斗電工社製SM−8)を使用して、充電レート1.0Cの定電流定電圧充電(上限電圧4.2V)で満充電とし、充電時と同じレートの定電流で、放電下限電圧3.0Vまで放電を行う充放電を1サイクル(充放電間隔休止時間30分)とし、このサイクルを合計50サイクル行い、充放電を行った。また、容量維持率は、1サイクル目の放電容量に対する50サイクル目の放電容量の百分率であり、容量維持率が95%以上のものを◎、容量維持率が90以上95%未満のもの○、容量維持率が85%以上90%未満のもの△、容量維持率が85%未満のものを×とした。評価結果を表9に示した。
<Characteristic evaluation of lithium ion secondary battery positive electrode>
Using the charging / discharging device (SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.) at 40 ° C., the prepared positive electrode evaluation cell was fully charged with constant current and constant voltage charging (upper limit voltage 4.2 V) at a charging rate of 1.0 C. The charge / discharge for discharging to the discharge lower limit voltage of 3.0 V at a constant current at the same rate as the charge was defined as one cycle (charge / discharge interval pause time 30 minutes), and this cycle was performed for a total of 50 cycles to perform charge / discharge. . Further, the capacity maintenance ratio is a percentage of the discharge capacity at the 50th cycle with respect to the discharge capacity at the first cycle, the capacity maintenance ratio is 95% or more, and the capacity maintenance ratio is 90 or more and less than 95%. A case where the capacity retention rate was 85% or more and less than 90% was evaluated as Δ, and a case where the capacity retention rate was less than 85% was evaluated as x. The evaluation results are shown in Table 9.

表9より、本発明の導電性炭素材料分散体を使用した実施例11−1〜11−5、実施例12、実施例13−1〜13−5、実施例14は、比較例4と比較して、50サイクル後の容量維持率が良好であった。   From Table 9, Examples 11-1 to 11-5, Example 12, Examples 13-1 to 13-5, and Example 14 using the conductive carbon material dispersion of the present invention were compared with Comparative Example 4. The capacity retention rate after 50 cycles was good.

Figure 2017016745
Figure 2017016745

<リチウムイオン二次電池負極特性評価>
作製した負極評価用セルを40℃で、充放電装置(北斗電工社製SM−8)を使用して、充電レート1.0Cの定電流定電圧充電(下限電圧0.01V)で満充電とし、充電時と同じレートの定電流で電圧が1.5Vになるまで放電を行う充放電を1サイクル(充放電間隔休止時間30分)とし、このサイクルを合計50サイクル行い、充放電サイクルを行った。また、容量維持率は、1サイクル目の放電容量に対する50サイクル目の放電容量の百分率であり、容量維持率が95%以上のものを◎、容量維持率が90以上95%未満のもの○、容量維持率が85%以上90%未満のもの△、容量維持率が85%未満のものを×とした。
評価結果を表10に示した。
<Evaluation of lithium ion secondary battery negative electrode characteristics>
Using the charging / discharging device (SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.) at 40 ° C., the prepared negative electrode evaluation cell was fully charged with constant current and constant voltage charging (lower limit voltage 0.01 V) at a charging rate of 1.0 C. Charging / discharging is performed at a constant current at the same rate as during charging until the voltage reaches 1.5 V, and one cycle (charging / discharging interval pause time 30 minutes) is performed, and this cycle is performed for a total of 50 cycles. It was. Further, the capacity maintenance ratio is a percentage of the discharge capacity at the 50th cycle with respect to the discharge capacity at the first cycle, the capacity maintenance ratio is 95% or more, and the capacity maintenance ratio is 90 or more and less than 95%. A case where the capacity retention rate was 85% or more and less than 90% was evaluated as Δ, and a case where the capacity retention rate was less than 85% was evaluated as x.
The evaluation results are shown in Table 10.

表10より、本発明の導電性炭素材料分散体を使用した実施例15、実施例16、比較例5と比較して、50サイクル後の容量維持率が良好であった。   From Table 10, the capacity retention rate after 50 cycles was good as compared with Example 15, Example 16, and Comparative Example 5 using the conductive carbon material dispersion of the present invention.

Figure 2017016745
Figure 2017016745

Claims (1)

導電性炭素材料(A)、ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)、分散剤(C)およびポリフッ化ビニリデン系樹脂の良溶媒(D)を含有する分散体の製造方法であり、
導電性炭素材料(A)とポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)とを混合して混合粉末(E)を得る工程(1)と、
ポリフッ化ビニリデン系樹脂の良溶媒(D)に混合粉末(E)を添加する工程(2)と、
ポリフッ化ビニリデン系樹脂(B)を溶解する工程(3)
とを含み、下記工程(4)〜(6)の少なくとも一つの工程を含むことを特徴とする分散体の製造方法。
工程(4) 工程(2)の前に、予め分散剤(C)を良溶媒(D)に添加する工程。
工程(5) 工程(2)と同時に、分散剤(C)を良溶媒(D)に添加する工程。
工程(6) 工程(2)の前に、予め分散剤(C)を混合粉末(E)に添加する工程。
A method for producing a dispersion containing a conductive carbon material (A), a polyvinylidene fluoride resin (B), a dispersant (C), and a good solvent (D) of the polyvinylidene fluoride resin,
A step (1) of obtaining a mixed powder (E) by mixing the conductive carbon material (A) and the polyvinylidene fluoride resin (B);
A step (2) of adding the mixed powder (E) to the good solvent (D) of the polyvinylidene fluoride resin;
Step (3) for dissolving the polyvinylidene fluoride resin (B)
And a process for producing a dispersion comprising at least one of the following steps (4) to (6):
Step (4) A step of adding the dispersant (C) to the good solvent (D) in advance before the step (2).
Process (5) The process of adding a dispersing agent (C) to a good solvent (D) simultaneously with a process (2).
Step (6) A step of adding the dispersant (C) to the mixed powder (E) in advance before the step (2).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6529700B1 (en) * 2018-09-10 2019-06-12 昭和電工株式会社 Current collector for power storage device, method for producing the same, and coating liquid used for the production

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