JP2017084682A - Conductive composition for electrochemical device, composition for electrochemical device electrode, adhesive layer-attached current collector, and electrode for electrochemical device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive composition for an electrochemical device, which is superior in wettability to a current collector and suitability to coating, and by which an electrochemical device having a good output characteristic can be obtained.SOLUTION: A conductive composition for electrochemical device comprises, as a conductive material, 1-20 mass% of one or more kinds of carbon black of which the specific surface area is 25-300 m/g. The value of [(Solid content concentration near a liquid level of the conductive composition after having been stored in a container and stationarily left for 30 days, followed by stirring the content of the container)/(Solid content concentration near the liquid level of the conductive composition immediately after having been stored in the container)]×100 is 60 to 100.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、濡れ性、及び塗工性に優れた電気化学素子用導電性組成物、この電気化学素子用導電性組成物を用いて得られる電気化学素子電極用組成物、接着剤層付集電体及び電気化学素子用電極に関するものである。   The present invention relates to a conductive composition for electrochemical devices excellent in wettability and coatability, a composition for electrochemical device electrodes obtained using this conductive composition for electrochemical devices, and a collection with an adhesive layer. The present invention relates to an electrode for an electric body and an electrochemical element.

小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能な電気化学素子、特にリチウムイオン電池は、その特性を活かして急速に需要を拡大している。また、リチウムイオン電池に代表される電気化学素子は、エネルギー密度、出力密度が大きいことから、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータの小型用途から、車載などの大型用途での利用が期待されている。そのため、これらの電気化学素子には、用途の拡大や発展に伴い、低抵抗化、高容量化、高耐電圧、機械的特性、サイクル寿命の向上など、よりいっそうの改善が求められている。   The demand for electrochemical devices, particularly lithium ion batteries, which are small and light, have a high energy density, and can be repeatedly charged and discharged, is rapidly expanding by taking advantage of their characteristics. In addition, an electrochemical element typified by a lithium ion battery has high energy density and output density, and is expected to be used in small applications such as mobile phones and notebook personal computers, and in large applications such as in-vehicle use. Therefore, with the expansion and development of applications, these electrochemical elements are required to be further improved, such as lowering resistance, higher capacity, higher withstand voltage, mechanical characteristics, and improved cycle life.

電気化学素子は、有機系電解液を用いることで作動電圧を高め、エネルギー密度を高めることができるが、一方では電解液の粘度が高いために、内部抵抗が大きいという問題点があった。   The electrochemical element can increase the operating voltage and the energy density by using an organic electrolyte, but has a problem that the internal resistance is large because the viscosity of the electrolyte is high.

内部抵抗を低減させるために、電極組成物層と集電体との間に導電性接着剤層を設けることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1においては、導電性カーボン、水溶性高分子、粒子状結着剤、及び分散媒を含む電気化学素子用導電性組成物を用いて導電性接着剤層を形成している。   In order to reduce internal resistance, it has been proposed to provide a conductive adhesive layer between the electrode composition layer and the current collector (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, a conductive adhesive layer is formed using a conductive composition for an electrochemical element containing conductive carbon, a water-soluble polymer, a particulate binder, and a dispersion medium.

国際公開第2014/051043号International Publication No. 2014/051043

ところで、集電体への塗工性を考慮すると、導電性組成物の粘度を低くすることや、集電体への濡れ性を高めることが求められる。粘度を低くするためには、例えば、導電性カーボンの凝集を抑える必要がある。また、導電性カーボンが凝集すると、導電性組成物を用いて得られる導電性接着剤層は導電性に劣るため、得られる電池において出力特性に劣る虞がある。また、粘度が高い場合には、固形分濃度を高くすることができないため、電気化学素子用電極の量産性に劣る可能性がある。また、通常、導電性組成物は製造後、保管容器に所定期間保管され、その後、導電性接着剤層の形成に用いられるが、保管中に導電性組成物の成分が沈降する。従って、導電性組成物を再分散させる必要があり、導電性組成物には、沈降後の再分散性が良好であることが求められる。   By the way, when the applicability to the current collector is taken into consideration, it is required to lower the viscosity of the conductive composition and to improve the wettability to the current collector. In order to reduce the viscosity, for example, it is necessary to suppress aggregation of conductive carbon. Further, when the conductive carbon is aggregated, the conductive adhesive layer obtained using the conductive composition is inferior in conductivity, so that the obtained battery may be inferior in output characteristics. In addition, when the viscosity is high, the solid content concentration cannot be increased, so that there is a possibility that the mass productivity of the electrode for electrochemical devices is inferior. Moreover, although a conductive composition is normally stored for a predetermined period after manufacture in a storage container and is used for formation of a conductive adhesive layer after that, the component of a conductive composition settles during storage. Therefore, it is necessary to redisperse the conductive composition, and the conductive composition is required to have good redispersibility after settling.

したがって、本発明は、集電体に対する濡れ性及び塗工性に優れ、得られる電気化学素子の出力特性が良好である電気化学素子用導電性組成物、この電気化学素子用導電性組成物を含む電気化学素子電極用組成物、接着剤層付集電体、及び電気化学素子用電極を提供することである。   Therefore, the present invention provides an electroconductive composition for an electrochemical element that is excellent in wettability and coatability with respect to a current collector, and has good output characteristics of the resulting electrochemical element, and an electroconductive composition for an electrochemical element. It is providing the composition for electrochemical element electrodes containing, the collector with an adhesive layer, and the electrode for electrochemical elements.

本発明者は鋭意検討の結果、特定の導電材を用いることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、
(1) 導電材として比表面積が25m/g以上かつ300m/g以下である単一または複数のカーボンブラックを、1質量%以上20質量%以下含み、[(容器に保管して30日間静置した後に容器を撹拌した後の液面近傍の固形分濃度)/(容器に保管した直後の液面近傍の固形分濃度)]×100の値が、60以上100以下である電気化学素子用導電性組成物、
(2) スラリー状であって、表面張力が65mN/m以下である(1)記載の電気化学素子用導電性組成物、
(3) スラリー状であって、B型粘度計で25℃、60rpmにおいて測定した粘度が200mPa・s以下である(1)又は(2)記載の電気化学素子用導電性組成物。
(4) 水溶性高分子として、セルロース誘導体、デンプン誘導体、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、キチン、キトサン、または、アクリル酸・メタクリル酸・マレイン酸・無水マレイン酸・スルホン酸・アクリルアミド・エチレンオキサイドの単一重合体もしくは他のモノマーとの共重合体から選ばれる少なくとも1種を含む(1)〜(3)の何れかに記載の電気化学素子用導電性組成物、
(5) 二塩基酸単量体単位を有する粒子状共重合体を含む(1)〜(4)の何れかに記載の電気化学素子用導電性組成物、
(6) 濡れ材として、末端に水酸基を持つポリアミド重合体またはポリエステル重合体を含む(1)〜(5)の何れかに記載の電気化学素子用導電性組成物、
(7) 前記導電材として、グラファイト、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンナノファイバー、フラーレンから選ばれる少なくとも1種をさらに含む(1)〜(6)の何れかに記載の電気化学素子用導電性組成物、
(8) (1)〜(7)の何れかに記載の電気化学素子用導電性組成物を含んでなり、電極活物質を含有する、電気化学素子電極用組成物、
(9) 集電体上に、(1)〜(7)の何れかに記載の電気化学素子用導電性組成物から得られる導電性接着剤層を有する、接着剤層付集電体、
(10) (9)に記載の接着剤層付集電体の前記導電性接着剤層上に、電極活物質を含む電極組成物層を有する、電気化学素子用電極
が提供される。
As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above object can be achieved by using a specific conductive material, and has completed the present invention.
That is, according to the present invention,
(1) As a conductive material, containing 1% by mass or more and 20% by mass or less of carbon black having a specific surface area of 25 m 2 / g or more and 300 m 2 / g or less, [(30 days in storage in a container) Electrochemical device in which the value of solid content in the vicinity of the liquid surface after stirring the container after standing still / (solid content concentration in the vicinity of the liquid surface immediately after storage in the container)] × 100 is 60 or more and 100 or less Conductive composition for
(2) The conductive composition for electrochemical devices according to (1), which is in a slurry state and has a surface tension of 65 mN / m or less,
(3) The conductive composition for an electrochemical element according to (1) or (2), which is in a slurry state and has a viscosity of 200 mPa · s or less measured at 25 ° C. and 60 rpm with a B-type viscometer.
(4) As water-soluble polymers, cellulose derivatives, starch derivatives, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, chitin, chitosan, or acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, sulfonic acid, acrylamide, ethylene oxide The conductive composition for electrochemical devices according to any one of (1) to (3), comprising at least one selected from a copolymer with one polymer or another monomer,
(5) The electroconductive composition for electrochemical devices according to any one of (1) to (4), comprising a particulate copolymer having a dibasic acid monomer unit,
(6) The electroconductive composition for an electrochemical element according to any one of (1) to (5), which contains a polyamide polymer having a hydroxyl group at the terminal or a polyester polymer as a wetting material,
(7) The conductive composition for an electrochemical element according to any one of (1) to (6), further including at least one selected from graphite, carbon nanotubes, graphene, carbon nanofibers, and fullerenes as the conductive material. ,
(8) A composition for an electrochemical element electrode comprising the conductive composition for an electrochemical element according to any one of (1) to (7), and containing an electrode active material,
(9) A current collector with an adhesive layer having a conductive adhesive layer obtained from the conductive composition for electrochemical elements according to any one of (1) to (7) on the current collector,
(10) An electrode for an electrochemical device is provided, which has an electrode composition layer containing an electrode active material on the conductive adhesive layer of the current collector with an adhesive layer according to (9).

本発明によれば、集電体に対する濡れ性及び塗工性に優れ、得られる電気化学素子の出力特性が良好である電気化学素子用導電性組成物、この電気化学素子用導電性組成物を含む電気化学素子電極用組成物、接着剤層付集電体、及び電気化学素子用電極が提供される。   According to the present invention, an electroconductive composition for an electrochemical element having excellent wettability and coating properties with respect to a current collector and excellent output characteristics of the obtained electrochemical element, and the electroconductive composition for an electrochemical element The composition for electrochemical element electrodes containing, the collector with an adhesive layer, and the electrode for electrochemical elements are provided.

以下、本発明について、実施形態を含めてさらに具体的に説明する。本発明の電気化学素子用導電性組成物は、導電材として比表面積が25m/g以上かつ300m/g以下である単一または複数のカーボンブラックを、1質量%以上20質量%以下含み、[(容器に保管して30日間静置した後に容器を撹拌した後の液面近傍の固形分濃度)/(容器に保管した直後の液面近傍の固形分濃度)]×100の値が、60以上100以下であることを特徴とする。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically including embodiments. The conductive composition for an electrochemical element of the present invention contains 1% by mass or more and 20% by mass or less of single or plural carbon blacks having a specific surface area of 25 m 2 / g or more and 300 m 2 / g or less as a conductive material. , [(Solid content concentration near the liquid level after stirring in the container after standing in the container for 30 days) / (solid content concentration near the liquid level immediately after storing in the container)] × 100 60 or more and 100 or less.

(導電材)
本発明に係る電気化学素子用導電性組成物(以下、単に「導電性組成物」と記載することがある)に用いる導電材としては、カーボンブラックを必須成分として含む。カーボンブラックは、黒鉛質の炭素微結晶が数層集まって乱層構造を形成した球状集合体であり、具体的にはアセチレンブラック、ケッチェンブラック、その他のファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラックなどを例示することができる。
(Conductive material)
The conductive material used for the conductive composition for electrochemical devices according to the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “conductive composition”) contains carbon black as an essential component. Carbon black is a spherical aggregate in which several layers of graphitic carbon microcrystals gather to form a turbulent layer structure. Specifically, acetylene black, ketjen black, other furnace blacks, channel blacks, thermal lamp blacks, etc. Can be illustrated.

ここで、本発明に用いるカーボンブラックの比表面積は、良好な導電性を保つ観点から、25m/g以上かつ300m/g以下、好ましくは30m/g以上かつ200m/g以下、さらに好ましくは40m/g以上かつ150m/g以下である。比表面積が大きすぎると、高粘度となり高速塗工に適したスラリーの製造が困難となる。逆に、比表面積が小さすぎると、導電性が低下する。また、スラリーの分散性が悪化する。 Here, the specific surface area of the carbon black used in the present invention is 25 m 2 / g or more and 300 m 2 / g or less, preferably 30 m 2 / g or more and 200 m 2 / g or less, from the viewpoint of maintaining good conductivity. it is preferably at most 40 m 2 / g or more and 150m 2 / g. When the specific surface area is too large, the viscosity becomes high and it becomes difficult to produce a slurry suitable for high-speed coating. On the other hand, if the specific surface area is too small, the conductivity is lowered. Further, the dispersibility of the slurry is deteriorated.

電気化学素子用導電性組成物中におけるカーボンブラックの含有割合は、良好な導電性を保ち、高速塗工に適した粘度のスラリーを得る観点から、1質量%以上20質量%以下、好ましくは2質量%以上18質量%以下、さらに好ましくは5質量%以上16質量%以下である。カーボンブラックの含有割合が多すぎると、高粘度となりスラリーの製造が困難となる。逆に、カーボンブラックの含有割合が少なすぎると、導電性が低下する。導電材としては、単一のカーボンブラックのみを単独で、または種類の異なるカーボンブラックを複数組み合わせて使用することができる。   The content ratio of carbon black in the electroconductive composition for electrochemical devices is 1% by mass or more and 20% by mass or less, preferably 2 from the viewpoint of obtaining a slurry having a viscosity suitable for high-speed coating while maintaining good conductivity. It is not less than 18% by mass and more preferably not less than 5% by mass and not more than 16% by mass. When the content ratio of carbon black is too large, the viscosity becomes high and the production of the slurry becomes difficult. On the other hand, when the content ratio of carbon black is too small, the conductivity is lowered. As the conductive material, only a single carbon black can be used alone, or a plurality of different types of carbon black can be used in combination.

なお、導電材としては、上記カーボンブラックに加え、さらに、グラファイト、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンナノファイバー、フラーレン等を含むことが好ましく、グラファイト、カーボンナノチューブを含むことがさらに好ましく、グラファイトを含むことが特に好ましい。導電材として、上記カーボンブラックにグラファイトを混合することにより、導電性が向上する。これらのカーボンブラック以外の導電材は、それぞれ単独でまたは二種類以上を組み合わせて、カーボンブラックと混合して使用することができる。   In addition to the carbon black, the conductive material preferably further includes graphite, carbon nanotubes, graphene, carbon nanofibers, fullerenes, more preferably includes graphite and carbon nanotubes, and includes graphite. Particularly preferred. As a conductive material, the conductivity is improved by mixing graphite with the carbon black. These conductive materials other than carbon black can be used alone or in combination of two or more and mixed with carbon black.

(水溶性高分子)
本発明の電気化学素子用導電性組成物は、水溶性高分子を含むことが好ましい。水溶性高分子とは、25℃において、その重合体0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が0.5質量%未満の重合体をいう。
(Water-soluble polymer)
The electroconductive composition for electrochemical devices of the present invention preferably contains a water-soluble polymer. The water-soluble polymer refers to a polymer having an insoluble content of less than 0.5 mass% when 0.5 g of the polymer is dissolved in 100 g of water at 25 ° C.

本発明の電気化学素子用導電性組成物に用いる水溶性高分子としては、例えば、セルロース誘導体、デンプン誘導体、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、キチン、キトサンもしくはアクリル酸・メタクリル酸・マレイン酸・無水マレイン酸・スルホン酸・アクリルアミド・エチレンオキサイドの単一重合体もしくは他のモノマーとの共重合体などが挙げられ、セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、キチン、キトサンもしくはアクリル酸・メタクリル酸・マレイン酸・無水マレイン酸・スルホン酸・アクリルアミド・エチレンオキサイドの単一重合体もしくは他のモノマーとの共重合体が好ましく、イソブチレン・無水マレイン酸共重合体がより好ましい。これらの水溶性高分子は、それぞれ単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用することができる。   Examples of the water-soluble polymer used in the conductive composition for an electrochemical device of the present invention include cellulose derivatives, starch derivatives, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, chitin, chitosan, or acrylic acid / methacrylic acid / maleic acid / maleic anhydride. Examples include acid, sulfonic acid, acrylamide, ethylene oxide homopolymer or copolymer with other monomers, cellulose derivatives, polyvinyl alcohol, chitin, chitosan or acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, A sulfonic acid / acrylamide / ethylene oxide homopolymer or a copolymer with another monomer is preferable, and an isobutylene / maleic anhydride copolymer is more preferable. These water-soluble polymers can be used alone or in combination of two or more.

電気化学素子用導電性組成物中における水溶性高分子の含有割合は、スラリーの調製が容易となる観点、および、得られるスラリーの導電性および再分散性が良好となる観点から、好ましくは2質量%以上50質量%以下、さらに好ましくは3質量%以上40質量%以下、特に好ましくは4質量%以上30質量%以下である。水溶性高分子の含有割合が多すぎると、抵抗上昇のため導電性が悪化する。また、粘度上昇のため塗工性が悪化する。逆に、水溶性高分子の含有割合が少なすぎると、スラリーの調製が困難となり、得られるスラリーの導電性および再分散性が悪化する。   The content ratio of the water-soluble polymer in the conductive composition for an electrochemical device is preferably 2 from the viewpoint of easy preparation of the slurry and good conductivity and redispersibility of the resulting slurry. The content is from 50% by mass to 50% by mass, more preferably from 3% by mass to 40% by mass, and particularly preferably from 4% by mass to 30% by mass. When there is too much content rate of water-soluble polymer, electroconductivity deteriorates for resistance rise. In addition, the coatability deteriorates due to the increase in viscosity. On the other hand, when the content ratio of the water-soluble polymer is too small, it becomes difficult to prepare the slurry, and the conductivity and redispersibility of the resulting slurry are deteriorated.

(粒子状共重合体)
本発明の電気化学素子用導電性組成物は、粒子状共重合体を含むことが好ましい。本発明に用いられる粒子状共重合体としては、二塩基酸単量体単位を含む粒子状共重合体が挙げられる。さらに、本発明に用いられる粒子状共重合体としては、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体を含む単量体混合物に二塩基酸単量体を加え、重合して得られる粒子状共重合体(以下、「粒子状共重合体1」という。)、または、ジエン系単量体を含む単量体混合物に二塩基酸単量体を加え、重合して得られる粒子状共重合体(以下、「粒子状共重合体2」という。)が好ましく、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体を含む単量体混合物に二塩基酸単量体を加え、重合して得られる粒子状共重合体1がより好ましい。
(Particulate copolymer)
It is preferable that the electroconductive composition for electrochemical devices of the present invention contains a particulate copolymer. Examples of the particulate copolymer used in the present invention include a particulate copolymer containing a dibasic acid monomer unit. Further, as the particulate copolymer used in the present invention, a particulate copolymer obtained by polymerizing a dibasic acid monomer added to a monomer mixture containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer is used. A particulate copolymer (hereinafter referred to as “particulate copolymer 1”) or a particulate copolymer obtained by adding a dibasic acid monomer to a monomer mixture containing a diene monomer and polymerizing it ( Hereinafter, it is referred to as “particulate copolymer 2”). The particulate copolymer obtained by adding a dibasic acid monomer to a monomer mixture containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer and polymerizing the monomer mixture. Polymer 1 is more preferred.

(二塩基酸単量体)
ここで、上記粒子状共重合体1、または上記粒子状共重合体2を重合するために用いられる単量体混合物中における二塩基酸単量体としては、イタコン酸、及びマレイン酸が挙げる。また、単量体混合物中における二塩基酸単量体の含有割合は、集電体と導電性接着剤層との間の結着性が高まる観点から、好ましくは0.1〜5質量%、さらに好ましくは0.5〜4.5質量%、特に好ましくは1〜4質量%である。二塩基酸単量体の含有割合が多すぎても少なすぎても、集電体と導電性接着剤層との間の結着性が低下する。
(Dibasic acid monomer)
Here, the dibasic acid monomer in the monomer mixture used for polymerizing the particulate copolymer 1 or the particulate copolymer 2 includes itaconic acid and maleic acid. In addition, the content ratio of the dibasic acid monomer in the monomer mixture is preferably 0.1 to 5% by mass from the viewpoint of increasing the binding property between the current collector and the conductive adhesive layer. More preferably, it is 0.5-4.5 mass%, Most preferably, it is 1-4 mass%. If the content ratio of the dibasic acid monomer is too large or too small, the binding property between the current collector and the conductive adhesive layer is lowered.

(粒子状共重合体1)
粒子状共重合体1としては、カーボンブラックの分散を均一にできる観点、カーボンブラック間における密着性を向上させる観点、カーボンブラックと集電体との間の密着性を向上させる観点、及び導電性接着剤層の塗膜表面の平滑化に寄与する観点から、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体60〜90質量%、二塩基酸単量体0.1〜5質量%、及びこれらと共重合可能なモノオレフィン性単量体39.9〜9.9質量%を含む単量体混合物を乳化重合して得られる粒子状共重合体が挙げられ、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体65〜85質量%、二塩基酸単量体0.5〜4.5質量%、及びこれらと共重合可能なモノオレフィン性単量体34.5〜10.5質量%を含む単量体混合物を乳化重合して得られる粒子状共重合体が好ましく、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体68〜82質量%、二塩基酸単量体1〜4質量%、及びこれらと共重合可能なモノオレフィン性単量体30〜15質量%を含む単量体混合物を乳化重合して得られる粒子状共重合体がさらに好ましい。単量体混合物中における二塩基酸単量体の含有割合が、多すぎても少なすぎても集電体と導電性接着剤層との間の結着性が低下する。
(Particulate copolymer 1)
As the particulate copolymer 1, the viewpoint of making the dispersion of carbon black uniform, the viewpoint of improving the adhesion between the carbon blacks, the viewpoint of improving the adhesion between the carbon black and the current collector, and the conductivity From the viewpoint of contributing to the smoothing of the coating film surface of the adhesive layer, the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer 60 to 90% by mass, the dibasic acid monomer 0.1 to 5% by mass, and these Examples thereof include a particulate copolymer obtained by emulsion polymerization of a monomer mixture containing 39.9 to 9.9% by mass of a polymerizable monoolefinic monomer, and an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer Monomer mixture containing 65 to 85% by mass, dibasic acid monomer 0.5 to 4.5% by mass, and 34.5 to 10.5% by mass of monoolefinic monomer copolymerizable therewith Particulate emulsion obtained by emulsion polymerization Preferred is a coalescence, 68 to 82% by mass of ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer, 1 to 4% by mass of dibasic acid monomer, and 30 to 15% by mass of monoolefinic monomer copolymerizable therewith. More preferred is a particulate copolymer obtained by emulsion polymerization of a monomer mixture containing. If the content ratio of the dibasic acid monomer in the monomer mixture is too large or too small, the binding property between the current collector and the conductive adhesive layer is lowered.

ここで、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル(以下、「2エチルヘキシルアクリレート」ということがある)等が挙げられる。また、これらと共重合可能なモノオレフィン性単量体としては、スチレン等が挙げられる。   Here, as an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer, (meth) acrylate methyl, (meth) ethyl acrylate, (meth) acrylate butyl, (meth) acrylate-2-ethylhexyl (hereinafter, “ 2 ethylhexyl acrylate ”). Moreover, styrene etc. are mentioned as a monoolefin monomer which can be copolymerized with these.

(粒子状共重合体2)
粒子状共重合体2としては、カーボンブラックの分散を均一にできる観点、カーボンブラック間、及びカーボンブラックと集電体との間の密着性を向上させる観点、及び導電性接着剤層からなる塗膜表面の平滑化に寄与する観点から、ジエン系単量体20〜50質量%、二塩基酸単量体0.1〜5質量%、及びこれらと共重合可能なモノオレフィン性単量体79.9〜49.9質量%を含む単量体混合物を乳化重合して得られる粒子状共重合体が挙げられ、ジエン系単量体25〜45質量%、二塩基酸単量体0.5〜4.5質量%、及びこれらと共重合可能なモノオレフィン性単量体74.5〜52質量%を含む単量体混合物を乳化重合して得られる粒子状共重合体が好ましく、ジエン系単量体30〜40質量%、二塩基酸単量体1〜4質量%、及びこれらと共重合可能なモノオレフィン性単量体69〜56質量%を含む単量体混合物を乳化重合して得られる粒子状共重合体がより好ましい。単量体混合物中における二塩基酸単量体の含有割合が、多すぎても少なすぎても集電体と導電性接着剤層との間の結着性が低下する。
(Particulate copolymer 2)
The particulate copolymer 2 includes a coating film composed of a viewpoint that the dispersion of carbon black can be made uniform, a viewpoint of improving adhesion between carbon blacks and between carbon black and a current collector, and a conductive adhesive layer. From the viewpoint of contributing to smoothing of the film surface, diene monomer 20 to 50% by mass, dibasic acid monomer 0.1 to 5% by mass, and monoolefin monomer 79 copolymerizable therewith And a particulate copolymer obtained by emulsion polymerization of a monomer mixture containing 9.9 to 49.9% by mass, including a diene monomer of 25 to 45% by mass and a dibasic acid monomer of 0.5. A particulate copolymer obtained by emulsion polymerization of a monomer mixture containing ˜4.5% by mass and 74.5 to 52% by mass of a monoolefinic monomer copolymerizable therewith is preferably a diene type 30 to 40% by mass of monomer, 1 to 4 mass of dibasic acid monomer , And more preferably the particulate copolymer obtained by emulsion polymerization of a monomer mixture containing copolymerizable with these monoolefinic monomer 69-56 wt%. If the content ratio of the dibasic acid monomer in the monomer mixture is too large or too small, the binding property between the current collector and the conductive adhesive layer is lowered.

ここで、ジエン系単量体としては、ブタジエン、イソプレン等が挙げられる。また、これらと共重合可能なモノオレフィン性単量体としては、スチレン等が挙げられる。   Here, examples of the diene monomer include butadiene and isoprene. Moreover, styrene etc. are mentioned as a monoolefin monomer which can be copolymerized with these.

ここで、本発明の電気化学素子用導電性組成物中における粒子状共重合体の含有割合は、カーボンブラックの分散を均一にできる観点、カーボンブラック間の密着性を向上させる観点、カーボンブラックと集電体との間の密着性を向上させる観点、及び導電性接着剤層の塗膜表面の平滑化に寄与する観点から、好ましくは4〜8質量%、さらに好ましくは4.5〜7.5質量%、特に好ましくは5〜7質量%である。粒子状共重合体の含有割合が多すぎると、導電性接着剤層からなる塗膜の抵抗値が増加する。逆に、粒子状共重合体の含有割合が少なすぎると、集電体と導電性接着剤層との間の結着性が低下する。   Here, the content ratio of the particulate copolymer in the conductive composition for an electrochemical device of the present invention is such that the dispersion of the carbon black can be made uniform, the adhesion between the carbon blacks can be improved, From the viewpoint of improving the adhesion between the current collector and the viewpoint of contributing to the smoothing of the coating film surface of the conductive adhesive layer, it is preferably 4 to 8% by mass, more preferably 4.5 to 7. 5 mass%, particularly preferably 5-7 mass%. When there is too much content rate of a particulate-form copolymer, the resistance value of the coating film which consists of a conductive adhesive layer will increase. On the contrary, if the content ratio of the particulate copolymer is too small, the binding property between the current collector and the conductive adhesive layer is lowered.

(粒子状共重合体の製造)
粒子状共重合体の製法は特に限定はされないが、上述したように、高分子化合物を構成する単量体を含む単量体混合物を乳化重合して得ることができる。乳化重合の方法としては、特に限定されず、従来公知の乳化重合法を採用すれば良い。
(Manufacture of particulate copolymer)
Although the manufacturing method of a particulate copolymer is not specifically limited, As mentioned above, it can obtain by carrying out emulsion polymerization of the monomer mixture containing the monomer which comprises a high molecular compound. The method for emulsion polymerization is not particularly limited, and a conventionally known emulsion polymerization method may be employed.

乳化重合に使用する重合開始剤としては、たとえば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過リン酸カリウム、過酸化水素等の無機過酸化物;t−ブチルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、p−メンタンハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソブチレート等の有機過酸化物;アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、アゾビスイソ酪酸メチル等のアゾ化合物等が挙げられる。   Examples of the polymerization initiator used for emulsion polymerization include inorganic peroxides such as sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate, potassium perphosphate, and hydrogen peroxide; t-butyl peroxide, cumene hydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, di-t-butyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, acetyl peroxide, isobutyryl peroxide, octanoyl peroxide, benzoyl peroxide, 3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide Organic peroxides such as oxide and t-butylperoxyisobutyrate; azo compounds such as azobisisobutyronitrile, azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, azobiscyclohexanecarbonitrile, methyl azobisisobutyrate, etc. Is .

これらのなかでも、無機過酸化物が好ましく使用できる。これらの重合開始剤は、それぞれ単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用することができる。また、過酸化物開始剤は、重亜硫酸ナトリウム等の還元剤と組み合わせて、レドックス系重合開始剤として使用することもできる。なお、重合開始剤の使用量は、重合に使用する単量体混合物の全量100質量部に対して、好ましくは0.05〜5質量部、より好ましくは0.1〜2質量部である。   Among these, inorganic peroxides can be preferably used. These polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more. The peroxide initiator can also be used as a redox polymerization initiator in combination with a reducing agent such as sodium bisulfite. In addition, the usage-amount of a polymerization initiator becomes like this. Preferably it is 0.05-5 mass parts with respect to 100 mass parts of whole quantity of the monomer mixture used for superposition | polymerization, More preferably, it is 0.1-2 mass parts.

乳化重合時に、さらにアニオン性界面活性剤を使用することが好ましい。アニオン性界面活性剤を使用することにより、重合安定性を向上させることができる。   It is preferable to use an anionic surfactant during the emulsion polymerization. By using an anionic surfactant, the polymerization stability can be improved.

アニオン性界面活性剤としては、乳化重合において従来公知のものが使用できる。アニオン性界面活性剤の具体例としては、ナトリウムラウリルサルフェート、アンモニウムラウリルサルフェート、ナトリウムドデシルサルフェート、アンモニウムドデシルサルフェート、ナトリウムオクチルサルフェート、ナトリウムデシルサルフェート、ナトリウムテトラデシルサルフェート、ナトリウムヘキサデシルサルフェート、ナトリウムオクタデシルサルフェートなどの高級アルコールの硫酸エステル塩;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ヘキサデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのアルキルベンゼンスルホン酸塩;ラウリルスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、テトラデシルスルホン酸ナトリウムなどの脂肪族スルホン酸塩;などが挙げられる。   As the anionic surfactant, conventionally known anionic surfactants can be used in emulsion polymerization. Specific examples of the anionic surfactant include sodium lauryl sulfate, ammonium lauryl sulfate, sodium dodecyl sulfate, ammonium dodecyl sulfate, sodium octyl sulfate, sodium decyl sulfate, sodium tetradecyl sulfate, sodium hexadecyl sulfate, sodium octadecyl sulfate and the like. Sulfuric acid ester salts of higher alcohols; alkylbenzene sulfonates such as sodium dodecylbenzene sulfonate, sodium lauryl benzene sulfonate, sodium hexadecyl benzene sulfonate; fats such as sodium lauryl sulfonate, sodium dodecyl sulfonate, sodium tetradecyl sulfonate Group sulfonates; and the like.

アニオン性界面活性剤の使用量は、単量体混合物100質量部に対して、好ましくは0.5〜10質量部、より好ましくは1〜5質量部である。この使用量が少ないと、得られる粒子の粒径が大きくなり、使用量が多いと粒径が小さくなる傾向がある。また、アニオン性界面活性剤に加えて、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤などを併用することもできる。   The amount of the anionic surfactant used is preferably 0.5 to 10 parts by mass, more preferably 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture. When the amount used is small, the particle size of the obtained particles is large, and when the amount is large, the particle size tends to be small. Moreover, in addition to an anionic surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, etc. can also be used together.

さらに乳化重合の際に、水酸化ナトリウム、アンモニアなどのpH調整剤;分散剤、キレート剤、酸素捕捉剤、ビルダー、粒子径調節のためのシードラテックスなどの各種添加剤を適宜使用することができる。特にシードラテックスを用いた乳化重合が好ましい。シードラテックスとは、乳化重合の際に反応の核となる微小粒子の分散液をいう。微小粒子は粒径が100nm以下であることが多い。微小粒子は特に限定はされず、アクリル系重合体などの汎用の重合体が用いられる。シード重合法によれば、比較的粒径の揃った粒子状共重合体が得られる。   Further, in the emulsion polymerization, various additives such as a pH adjusting agent such as sodium hydroxide and ammonia; a dispersing agent, a chelating agent, an oxygen scavenger, a builder, and a seed latex for adjusting the particle size can be appropriately used. . In particular, emulsion polymerization using a seed latex is preferred. Seed latex refers to a dispersion of fine particles that becomes the nucleus of the reaction during emulsion polymerization. The fine particles often have a particle size of 100 nm or less. The fine particles are not particularly limited, and general-purpose polymers such as acrylic polymers are used. According to the seed polymerization method, a particulate copolymer having a relatively uniform particle diameter can be obtained.

重合反応を行う際の重合温度は、特に限定されないが、通常、0〜100℃、好ましくは40〜80℃とする。このような温度範囲で乳化重合し、所定の重合転化率で、重合停止剤を添加したり、重合系を冷却したりして、重合反応を停止する。重合反応を停止する重合転化率は、好ましくは93質量%以上、より好ましくは95質量%以上である。   Although the polymerization temperature at the time of performing a polymerization reaction is not specifically limited, Usually, 0-100 degreeC, Preferably you may be 40-80 degreeC. Emulsion polymerization is performed in such a temperature range, and the polymerization reaction is stopped at a predetermined polymerization conversion rate by adding a polymerization terminator or cooling the polymerization system. The polymerization conversion rate for stopping the polymerization reaction is preferably 93% by mass or more, more preferably 95% by mass or more.

重合反応を停止した後、所望により、未反応単量体を除去し、pHや固形分濃度を調整して、粒子状共重合体が分散媒に分散された形態(ラテックス)で得られる。その後、必要に応じ、分散媒を置換してもよく、また分散媒を蒸発し、粒子状結着剤を粉末形状で得ても良い。   After stopping the polymerization reaction, the unreacted monomer is removed if desired, and the pH and solid content concentration are adjusted to obtain a particulate copolymer dispersed in a dispersion medium (latex). Thereafter, if necessary, the dispersion medium may be replaced, or the dispersion medium may be evaporated to obtain the particulate binder in powder form.

得られる粒子状共重合体の分散液には、公知の分散剤、増粘剤、老化防止剤、消泡剤、防腐剤、抗菌剤、ブリスター防止剤、pH調整剤などを必要に応じて添加することができる。   To the resulting dispersion of the particulate copolymer, known dispersants, thickeners, anti-aging agents, antifoaming agents, antiseptics, antibacterial agents, anti-blistering agents, pH adjusting agents and the like are added as necessary. can do.

(濡れ材)
本発明の電気化学素子用導電性組成物は、濡れ材を含むことが好ましい。濡れ材としては、集電体に対する導電性組成物の濡れ性を高める観点、及び集電体に均一に塗工できる観点から、末端に水酸基を持つポリアミド重合体、末端に水酸基を持つポリエステル重合体等を用いることが好ましい。
(Wetting material)
It is preferable that the electroconductive composition for electrochemical devices of the present invention contains a wetting material. As the wetting material, a polyamide polymer having a hydroxyl group at the terminal and a polyester polymer having a hydroxyl group at the terminal from the viewpoint of increasing the wettability of the conductive composition to the current collector and the ability to uniformly coat the current collector Etc. are preferably used.

(ポリアミド重合体)
末端に水酸基を持つポリアミド重合体としては、下記一般式(1)で表されるものを用いることが好ましい。

Figure 2017084682

(上記一般式(1)中、Rは、2、4、6あるいは8個のカルボン酸アミド基によって割りこまれた炭素数6〜150の脂肪族あるいは脂肪族と芳香族との両者を含む炭化水素基、炭素数2〜60の脂肪族炭化水素基または炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、または2〜75個の酸素原子(−O−)によって割りこまれた炭素数4〜150の脂肪族炭化水素基、R’は水素原子、炭素数1〜4のアルキル基または−Z’−(Q)y−(OH)x、xは1〜3、yは0または1、Zは炭素数2〜6のアルキレン基、Z’は炭素数2〜6のZと同じまたは異なるアルキレン基、QはZおよび(または)Z′に−O−またはカルボキシル基を介して連結されており、0〜99個の酸素原子および(または)カルボン酸エステル基によって割りこまれている炭素数2〜200の脂肪族炭化水素基、nは2〜3である。) (Polyamide polymer)
As the polyamide polymer having a hydroxyl group at the terminal, it is preferable to use one represented by the following general formula (1).
Figure 2017084682

(In the general formula (1), R is a carbon atom containing 6 to 150 carbon atoms or both aliphatic and aromatic carbons interrupted by 2, 4, 6 or 8 carboxylic amide groups. 4 to 150 carbon atoms interrupted by a hydrogen group, an aliphatic hydrocarbon group having 2 to 60 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or 2 to 75 oxygen atoms (-O-) An aliphatic hydrocarbon group, R ′ is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or —Z ′-(Q) y— (OH) x, x is 1 to 3, y is 0 or 1, and Z is An alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, Z ′ is the same or different alkylene group as Z having 2 to 6 carbon atoms, Q is connected to Z and / or Z ′ via —O— or a carboxyl group, Interrupted by 0-99 oxygen atoms and / or carboxylic acid ester groups That the aliphatic hydrocarbon group having a carbon number of 2 to 200, n is 2-3.)

(ポリエステル重合体)
末端に水酸基を持つポリエステル重合体としては、下記一般式(2)で表されるものを用いることが好ましい。

Figure 2017084682

(上記一般式(2)中、Rが、分子当たり1〜3個のヒドロキシル基を有する化合物の有機ラジカル、又はシリコン原子に結合しない1〜3個のヒドロキシル基を有するポリシロキサンのラジカルであり、Rが、二価の直鎖又は分枝脂肪酸又はシクロ脂肪酸ラジカルであり、xが2〜8、nが10〜500、且つmが1〜3である。) (Polyester polymer)
As the polyester polymer having a hydroxyl group at the terminal, it is preferable to use a polyester represented by the following general formula (2).
Figure 2017084682

(In the general formula (2), R 1 is an organic radical of a compound having 1 to 3 hydroxyl groups per molecule, or a radical of a polysiloxane having 1 to 3 hydroxyl groups not bonded to a silicon atom. , R 2 is a divalent linear or branched fatty acid or cyclofatty acid radical, x is 2 to 8, n is 10 to 500, and m is 1 to 3).

電気化学素子用導電性組成物中における濡れ材の含有割合は、集電体に対する導電性組成物の濡れ性を高める観点、及び集電体に均一に塗工できる観点から、好ましくは0.1〜3質量%、さらに好ましくは0.2〜2質量%、特に好ましくは0.3〜1質量%である。濡れ材の含有割合が多すぎると、導電性接着剤層からなる塗膜の抵抗値が増加する。逆に、濡れ材の含有割合が少なすぎると、濡れ性が低下し、均一な塗工が困難となる。   The content ratio of the wetting material in the electroconductive composition for electrochemical devices is preferably 0.1 from the viewpoint of increasing the wettability of the electroconductive composition with respect to the current collector and from the viewpoint that it can be uniformly applied to the current collector. -3 mass%, more preferably 0.2-2 mass%, particularly preferably 0.3-1 mass%. When there is too much content rate of a wetting material, the resistance value of the coating film which consists of a conductive adhesive layer will increase. On the other hand, when the content of the wetting material is too small, the wettability is lowered, and uniform coating becomes difficult.

(分散剤)
本発明の電気化学素子用導電性組成物は、分散剤を含むことが好ましい。分散剤としては、アニオン系の界面活性剤、カチオン系の界面活性剤、両性界面活性剤、及び高分子系界面活性剤を例示することができる。具体的には、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩(例えば、デモールNL:花王株式会社製)、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド(例えば、サニゾールC:花王株式会社製)、ラウリルジメチルアミンオキサイド(例えば、アンヒトール20N:花王株式会社製)、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル(例えば、エマルゲンA−60:花王株式会社製)等が挙げられ、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩、およびポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルが好ましく、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩がより好ましい。
(Dispersant)
It is preferable that the electroconductive composition for electrochemical devices of the present invention contains a dispersant. Examples of the dispersant include an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, and a polymer surfactant. Specifically, β-naphthalenesulfonic acid formalin condensate sodium salt (for example, Demol NL: manufactured by Kao Corporation), alkylbenzyldimethylammonium chloride (for example, Sanizole C: manufactured by Kao Corporation), lauryldimethylamine oxide (for example, , Amphital 20N: manufactured by Kao Corporation), polyoxyethylene distyrenated phenyl ether (for example, Emulgen A-60: manufactured by Kao Corporation) and the like, β-naphthalenesulfonic acid formalin condensate sodium salt, and polyoxy Ethylene distyrenated phenyl ether is preferable, and β-naphthalenesulfonic acid formalin condensate sodium salt is more preferable.

電気化学素子用導電性組成物中における分散剤の含有割合は、カーボンブラックが水に分散し易くなる観点から、好ましくは0.5〜5質量%、さらに好ましくは0.8〜3.5質量%、特に好ましくは1.1〜2質量%である。分散剤の含有割合が多すぎると、導電性接着剤層からなる塗膜の抵抗値が増加する。逆に、分散剤の含有割合が少なすぎると、カーボンブラックが水に分散し難くなる。   The content of the dispersant in the conductive composition for an electrochemical element is preferably 0.5 to 5% by mass, more preferably 0.8 to 3.5% by mass, from the viewpoint that carbon black is easily dispersed in water. %, Particularly preferably 1.1 to 2% by mass. When there is too much content rate of a dispersing agent, the resistance value of the coating film which consists of a conductive adhesive layer will increase. On the other hand, if the content of the dispersant is too small, the carbon black is difficult to disperse in water.

(分散媒およびその他の成分)
本発明の電気化学素子用導電性組成物は、上記した導電材、水溶性高分子、粒子状共重合体、濡れ材、及び分散剤が、分散媒に分散されたスラリー状の組成物である。ここで分散媒は、上記各成分を均一に分散でき、安定的に分散状態を保ちうる限り、水や、NMP、トルエン、キシレン、アセトン等の各種有機溶媒が特に制限されることなく使用できる。中でも、水、又はNMPを用いることが好ましく、水を用いることがさらに好ましい。
(Dispersion medium and other components)
The conductive composition for an electrochemical device of the present invention is a slurry-like composition in which the above-described conductive material, water-soluble polymer, particulate copolymer, wetting material, and dispersant are dispersed in a dispersion medium. . Here, as long as the dispersion medium can uniformly disperse the above-described components and can stably maintain the dispersion state, water and various organic solvents such as NMP, toluene, xylene, and acetone can be used without particular limitation. Among these, water or NMP is preferably used, and water is more preferably used.

電気化学素子用導電性組成物中における分散媒の含有割合は、塗工に適した粘度となる観点から好ましくは60〜90質量%、さらに好ましくは65〜85質量%、特に好ましくは68〜85質量%である。分散媒の含有割合が多すぎると、導電性が悪化する。また、集電体に対する濡れ性が悪化する。逆に分散媒の含有割合が少なすぎると、粘度が増加し、塗工に適さない。   The content ratio of the dispersion medium in the conductive composition for electrochemical devices is preferably 60 to 90% by mass, more preferably 65 to 85% by mass, and particularly preferably 68 to 85% from the viewpoint of achieving a viscosity suitable for coating. % By mass. When there is too much content rate of a dispersion medium, electroconductivity will deteriorate. In addition, the wettability with respect to the current collector is deteriorated. On the other hand, if the content of the dispersion medium is too small, the viscosity increases and it is not suitable for coating.

本発明の電気化学素子用導電性組成物には、さらに防腐剤等の添加剤を必要に応じて添加することができる。
防腐剤の具体例としては、例えば、2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン(以下において「MIT」と表すことがある。)、1,2−ベンズ−4−イソチアゾリン−3−オン(以下において「BIT」と表すことがある。)等のイソチアゾリン系化合物が挙げられる。これらイソチアゾリン系化合物は、単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。なお、イソチアゾリン系化合物としては、MIT、及びBITを組み合わせて用いることがより好ましい。
If necessary, additives such as preservatives can be added to the electroconductive composition for electrochemical devices of the present invention.
Specific examples of the preservative include, for example, 2-methyl-4-isothiazolin-3-one (hereinafter sometimes referred to as “MIT”), 1,2-benz-4-isothiazolin-3-one (hereinafter referred to as “MIT”). And isothiazoline compounds such as “BIT”). These isothiazoline compounds can be used alone or in combination of two or more. In addition, as an isothiazoline type compound, it is more preferable to use MIT and BIT in combination.

(電気化学素子用導電性組成物)
本発明に係る電気化学素子用導電性組成物はスラリー状であり、「容器に保管した直後の液面近傍の固形分濃度」を(A)とし、「容器に保管して30日間静置した後に容器を撹拌した後の液面近傍の固形分濃度」を(B)として、次式(I)にて表される値が、再分散性が良好となる観点から、60以上100以下であり、好ましくは80以上100以下であり、さらに好ましくは95以上100以下である。この値が低すぎると、再分散性に劣る。
(B/A)×100・・・(I)
尚、前記の「液面近傍」とは、容器内における液最上部、即ち、スラリー状の導電性組成物の、液面から深さ方向で全深さの10%以内の最上部分のことを意味する。
(Conductive composition for electrochemical devices)
The electroconductive composition for electrochemical devices according to the present invention is in the form of a slurry, and the “solid content concentration near the liquid surface immediately after storage in a container” is (A), and “stored in a container and allowed to stand for 30 days. The value represented by the following formula (I) is 60 or more and 100 or less from the viewpoint of good redispersibility, with (B) as the “solid content concentration in the vicinity of the liquid surface after stirring the container” later. Preferably, it is 80 or more and 100 or less, More preferably, it is 95 or more and 100 or less. If this value is too low, the redispersibility is poor.
(B / A) × 100 (I)
The “near the liquid level” means the uppermost part of the liquid in the container, that is, the uppermost part of the slurry-like conductive composition within 10% of the total depth in the depth direction from the liquid level. means.

導電性組成物の表面張力は、良好な濡れ性と塗工性が得られる観点から、好ましくは65mN/m以下、さらに好ましくは60mN/m以下、特に好ましくは55mN/m以下であり、導電性組成物の集電体に対する接触角は、好ましくは100°以下である。表面張力または接触角が大きすぎると、濡れ性および塗工性に劣るものとなる。ここで、上記表面張力および接触角は、容器に保管して30日間静置した後に容器を撹拌した後(以下、「再分散後」ということがある。)の導電性組成物について測定したものである。   The surface tension of the conductive composition is preferably 65 mN / m or less, more preferably 60 mN / m or less, particularly preferably 55 mN / m or less from the viewpoint of obtaining good wettability and coating properties. The contact angle of the composition with respect to the current collector is preferably 100 ° or less. If the surface tension or the contact angle is too large, the wettability and coatability are poor. Here, the surface tension and the contact angle were measured for a conductive composition after being stored in a container and allowed to stand for 30 days and then stirred (hereinafter sometimes referred to as “after redispersion”). It is.

導電性組成物の粘度は、良好な塗工性が得られる観点から、好ましくは200mPa・s以下、さらに好ましくは150mPa・s以下、特に好ましくは100mPa・s以下である。導電性組成物の粘度が高すぎると、塗工性に劣る。なお、上記粘度は、B型粘度計を用いて25℃、回転数60rpmで測定した時の値である。また、上記粘度は、再分散後の導電性組成物について測定したものである。   The viscosity of the conductive composition is preferably 200 mPa · s or less, more preferably 150 mPa · s or less, and particularly preferably 100 mPa · s or less, from the viewpoint of obtaining good coating properties. If the viscosity of the conductive composition is too high, the coating property is poor. In addition, the said viscosity is a value when it measures at 25 degreeC and rotation speed 60rpm using a B-type viscometer. Moreover, the said viscosity is measured about the electroconductive composition after re-dispersion.

また、本発明の電気化学素子用導電性組成物のpHは、集電体を腐食させることなく、低抵抗な電極が得られる観点から、6〜10、好ましくは6.5〜9.7、より好ましくは7〜9.5である。   Moreover, the pH of the electroconductive composition for electrochemical devices of the present invention is 6 to 10, preferably 6.5 to 9.7, from the viewpoint of obtaining a low-resistance electrode without corroding the current collector. More preferably, it is 7-9.5.

また、電気化学素子用導電性組成物を保管するための容器としては、特に制限はなく、ドラム缶、一斗缶、ペール缶、ポリタンク、パウチ型容器等を用いることができる。 保管容器の容量としては、特に制限はないが、10〜200Lの容器を用いるのが好ましい。また、保管の際には、電気化学素子用導電性組成物を所定量容器に入れ、密封した容器を5〜40℃の環境下において保管することが好ましい。   Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a container for storing the electrically conductive composition for electrochemical elements, A drum can, a dough can, a pail can, a plastic tank, a pouch type container, etc. can be used. Although there is no restriction | limiting in particular as a capacity | capacitance of a storage container, It is preferable to use a 10-200L container. Moreover, when storing, it is preferable to put the electroconductive composition for electrochemical elements in a predetermined amount in a container and store the sealed container in an environment of 5 to 40 ° C.

また、保管後、電気化学素子用導電性組成物を再分散させる際には、容器ごと撹拌することが好ましい。撹拌方法としては、例えば、容器を、当該容器を貫通する水平軸回りに回転運動させて撹拌混合する方法が挙げられる。回転運動させる場合には、例えば、軸回りに5〜20回転させ、その後、反対回りに5〜20回転させる工程を1パスとして、このパスを複数回繰り返すことができる。撹拌に用いる装置としては、まぜまぜマン(有限会社ミスギ製)が挙げられ、また、容器がドラム缶の場合には、ドラムシェーカーを用いることもできる。また、容器ごと撹拌する場合には、再分散させる際に容器に所定の空間体積が形成されていてもよい。   Moreover, when re-dispersing the electroconductive composition for electrochemical elements after storage, it is preferable to stir the entire container. Examples of the stirring method include a method of stirring and mixing a container by rotating the container around a horizontal axis passing through the container. In the case of rotational movement, for example, the process of making 5 to 20 rotations around the axis and then 5 to 20 rotations in the opposite direction is taken as one pass, and this pass can be repeated a plurality of times. As an apparatus used for stirring, a mixing man (manufactured by Misugi Co., Ltd.) can be mentioned. When the container is a drum can, a drum shaker can also be used. Moreover, when stirring the whole container, when redispersing, a predetermined space volume may be formed in the container.

(電気化学素子用導電性組成物の製造方法)
導電性組成物の製造方法は、特に限定はされず、カーボンブラックの凝集をほぐすことができ、上記したその他の分散媒に分散させることができればいかなる手段であってもよい。たとえば、まず、分散媒に分散剤、濡れ材、水溶性高分子、粒子状共重合体の分散液、および必要に応じ添加される任意の成分を一括添加し、均一に撹拌した後、導電材を添加し、撹拌することにより予備的な分散を行い原料組成物を得てから、次に、原料組成物に対し、高圧分散機を用いて高圧分散処理を行うことが好ましい。
(Method for producing conductive composition for electrochemical device)
The method for producing the conductive composition is not particularly limited, and any means may be used as long as the carbon black can be agglomerated and dispersed in the other dispersion medium described above. For example, first, a dispersing agent, a wetting material, a water-soluble polymer, a dispersion of a particulate copolymer, and optional components to be added as needed are added to a dispersion medium at once, and the conductive material is stirred uniformly. It is preferable to perform preliminary dispersion by adding and stirring to obtain a raw material composition, and then subject the raw material composition to high-pressure dispersion using a high-pressure disperser.

ここで、予備分散を行う際の回転数は、良好な分散性を得る観点から、通常500〜3000rmp、好ましくは700〜1800rpm、さらに好ましくは1000〜1500rpmである。回転数が高すぎると、得られるスラリーの泡立ちが激しくなる。逆に、回転数が低すぎると分散性に劣る。   Here, from the viewpoint of obtaining good dispersibility, the rotational speed at the time of preliminary dispersion is usually 500 to 3000 rpm, preferably 700 to 1800 rpm, and more preferably 1000 to 1500 rpm. When the rotation speed is too high, foaming of the resulting slurry becomes intense. On the contrary, if the rotational speed is too low, the dispersibility is poor.

また、高圧分散機は、原料組成物を高圧にしてノズル等の細い間隙から噴出させる装置であって、カーボンブラックの凝集をほぐすことができれば特に限定されないが、ナノヴェイタ(C−ES008、吉田機械興業株式会社製)を用いることが好ましい。高圧分散処理を行う際の圧力としては、良好な分散性が得られる観点から、通常20〜150MPa、好ましくは30〜110MPa、さらに好ましくは40〜70MPaである。処理圧力が高すぎると、カーボンブラックが過度に分散される虞がある。また、グラファイトが破壊する。さらには、高圧分散機のノズルが削れる。逆に、処理圧力が低すぎると、得られるスラリーの分散性に劣る。
上記のようにして得られる電気化学素子用導電性組成物は、容器に保管することが好ましい。
The high-pressure disperser is a device that makes the raw material composition high pressure and ejects it from a narrow gap such as a nozzle, and is not particularly limited as long as it can loosen the carbon black agglomeration. It is preferable to use (made by Corporation). The pressure during the high-pressure dispersion treatment is usually 20 to 150 MPa, preferably 30 to 110 MPa, and more preferably 40 to 70 MPa from the viewpoint of obtaining good dispersibility. If the processing pressure is too high, the carbon black may be excessively dispersed. In addition, graphite is destroyed. Furthermore, the nozzle of the high-pressure disperser is shaved. On the other hand, when the treatment pressure is too low, the dispersibility of the resulting slurry is poor.
It is preferable to store the electroconductive composition for electrochemical devices obtained as described above in a container.

(接着剤層付集電体)
本発明の接着剤層付集電体は、集電体上に上記の電気化学素子用導電性組成物から得られる導電性接着剤層を有する。ここで、電気化学素子用導電性組成物として、所定期間容器に保管後、再分散させたものを用いることが好ましい。
(Current collector with adhesive layer)
The current collector with an adhesive layer of the present invention has a conductive adhesive layer obtained from the above-described conductive composition for an electrochemical element on the current collector. Here, it is preferable to use what was re-dispersed after storing in the container for a predetermined period as a conductive composition for electrochemical elements.

集電体の材料は、例えば、金属、炭素、導電性高分子などであり、好適には金属が用いられる。集電体用金属としては、通常、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、チタン、ステンレス鋼、銅、その他の合金等が使用される。これらの中で導電性、耐電圧性の面から銅、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用するのが好ましい。
集電体の厚みは、5〜100μmで、好ましくは8〜70μm、特に好ましくは10〜50μmである。
The material of the current collector is, for example, metal, carbon, conductive polymer, etc., and metal is preferably used. As the current collector metal, aluminum, platinum, nickel, tantalum, titanium, stainless steel, copper, other alloys and the like are usually used. Among these, it is preferable to use copper, aluminum, or an aluminum alloy in terms of conductivity and voltage resistance.
The thickness of the current collector is 5 to 100 μm, preferably 8 to 70 μm, and particularly preferably 10 to 50 μm.

導電性接着剤層の形成方法は、特に制限されない。例えば、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ダイコート法、ハケ塗りなどによって、集電体上に形成される。また、剥離紙上に、導電性接着剤層を形成した後に、これを集電体に転写してもよい。   The method for forming the conductive adhesive layer is not particularly limited. For example, it is formed on the current collector by a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a die coating method, a brush coating, or the like. Moreover, after forming a conductive adhesive layer on release paper, it may be transferred to a current collector.

導電性接着剤層の乾燥方法としては、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。中でも、熱風による乾燥法、遠赤外線の照射による乾燥法が好ましい。乾燥温度と乾燥時間は、集電体上に塗布した導電性組成物中の溶媒を完全に除去できる温度と時間が好ましく、乾燥温度は通常50〜300℃、好ましくは80〜250℃である。乾燥時間は、通常2時間以下、好ましくは5秒〜30分である。   Examples of the method for drying the conductive adhesive layer include drying by hot air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, and drying by irradiation with (far) infrared rays or electron beams. Of these, a drying method using hot air and a drying method using irradiation with far infrared rays are preferable. The drying temperature and the drying time are preferably a temperature and a time at which the solvent in the conductive composition coated on the current collector can be completely removed, and the drying temperature is usually 50 to 300 ° C, preferably 80 to 250 ° C. The drying time is usually 2 hours or less, preferably 5 seconds to 30 minutes.

導電性接着剤層の厚みは、後述する電極組成物層との密着性が良好で、かつ、低抵抗である電極が得られる観点から、0.5〜5μm、好ましくは0.5〜4μm、特に好ましくは0.5〜3μmである。   The thickness of the conductive adhesive layer is 0.5 to 5 μm, preferably 0.5 to 4 μm, from the viewpoint of obtaining an electrode having good adhesion to the electrode composition layer to be described later and low resistance. Most preferably, it is 0.5-3 micrometers.

導電性接着剤層は、電気化学素子用導電性組成物の固形分組成に応じた組成を有し、カーボンブラックを含有する導電材、水溶性高分子、粒子状共重合体、濡れ材、分散剤を含む。   The conductive adhesive layer has a composition corresponding to the solid composition of the conductive composition for electrochemical devices, and includes a conductive material containing carbon black, a water-soluble polymer, a particulate copolymer, a wetting material, and a dispersion. Contains agents.

(電気化学素子用電極)
本発明の電気化学素子用電極は、上記接着剤層付集電体の導電性接着剤層上に電極活物質を含む電極組成物層を有する。電極組成物層は、電極活物質、電極用バインダー、および必要に応じて用いられる電極用導電材等からなり、これら成分を含む電極用スラリー(以下、「スラリー」ということがある。)から調製される。
(Electrodes for electrochemical devices)
The electrode for an electrochemical element of the present invention has an electrode composition layer containing an electrode active material on the conductive adhesive layer of the current collector with the adhesive layer. The electrode composition layer is composed of an electrode active material, an electrode binder, an electrode conductive material used as necessary, and the like, and is prepared from an electrode slurry containing these components (hereinafter also referred to as “slurry”). Is done.

(電極活物質)
電極活物質は負極活物質であってもよく、また正極活物質であってもよい。電極活物質は、電池内で電子の受け渡しをする物質である。以下、本発明の電気化学素子用電極をリチウムイオン二次電池に用いる場合について説明する。
正極活物質は、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な化合物である。正極活物質は、無機化合物からなるものと有機化合物からなるものとに大別される。
(Electrode active material)
The electrode active material may be a negative electrode active material or a positive electrode active material. The electrode active material is a material that transfers electrons in the battery. Hereafter, the case where the electrode for electrochemical devices of this invention is used for a lithium ion secondary battery is demonstrated.
The positive electrode active material is a compound that can occlude and release lithium ions. The positive electrode active material is roughly classified into those made of inorganic compounds and those made of organic compounds.

無機化合物からなる正極活物質としては、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属硫化物などが挙げられる。上記の遷移金属としては、Fe、Co、Ni、Mn等が使用される。正極活物質に使用される無機化合物の具体例としては、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn、LiFePO、LiFeVOなどのリチウム含有複合金属酸化物;TiS、TiS、非晶質MoS等の遷移金属硫化物;Cu、非晶質VO−P、MoO、V、V13などの遷移金属酸化物が挙げられる。これらの化合物は、部分的に元素置換したものであってもよい。 Examples of the positive electrode active material made of an inorganic compound include transition metal oxides, composite oxides of lithium and transition metals, and transition metal sulfides. As the transition metal, Fe, Co, Ni, Mn and the like are used. Specific examples of the inorganic compound used for the positive electrode active material include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiFeVO 4 and other lithium-containing composite metal oxides; TiS 2 , TiS 3 , non- Transition metal sulfides such as crystalline MoS 2 ; transition metal oxides such as Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O—P 2 O 5 , MoO 3 , V 2 O 5 , V 6 O 13 It is done. These compounds may be partially element-substituted.

有機化合物からなる正極活物質としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセン、ジスルフィド系化合物、ポリスルフィド系化合物、N−フルオロピリジニウム塩などが挙げられる。なお、正極活物質は、上記の無機化合物と有機化合物の混合物であってもよい。   Examples of the positive electrode active material made of an organic compound include polyaniline, polypyrrole, polyacene, disulfide compounds, polysulfide compounds, and N-fluoropyridinium salts. The positive electrode active material may be a mixture of the above inorganic compound and organic compound.

負極活物質としては、グラファイトやコークス等の炭素の同素体が挙げられる。前記炭素の同素体からなる負極活物質は、金属、金属塩、酸化物などとの混合体や被覆体の形態で利用することも出来る。また、負極活物質としては、ケイ素、錫、亜鉛、マンガン、鉄、ニッケル等の酸化物や硫酸塩、金属リチウム、Li−Al、Li−Bi−Cd、Li−Sn−Cd等のリチウム合金、リチウム遷移金属窒化物、シリコーン等を使用できる。   Examples of the negative electrode active material include carbon allotropes such as graphite and coke. The negative electrode active material composed of the allotrope of carbon can also be used in the form of a mixture with a metal, a metal salt, an oxide, or the like or a cover. Moreover, as a negative electrode active material, lithium alloys, such as oxides and sulfates, such as silicon, tin, zinc, manganese, iron, nickel, lithium metal, Li-Al, Li-Bi-Cd, Li-Sn-Cd, Lithium transition metal nitride, silicone, etc. can be used.

電極活物質の体積平均粒子径は、正極活物質、負極活物質ともに通常0.01〜100μm、好ましくは0.05〜50μm、より好ましくは0.1〜20μmである。これらの電極活物質は、それぞれ単独でまたは二種類以上を組み合わせて使用することができる。   The volume average particle diameter of the electrode active material is usually 0.01 to 100 μm, preferably 0.05 to 50 μm, more preferably 0.1 to 20 μm for both the positive electrode active material and the negative electrode active material. These electrode active materials can be used alone or in combination of two or more.

(電極用バインダー)
電極用バインダーは、電極活物質、電極用導電材を相互に結着させることができる化合物であれば特に制限はない。
(Binder for electrode)
The electrode binder is not particularly limited as long as it is a compound that can bind the electrode active material and the electrode conductive material to each other.

電極用バインダーの量は、得られる電極組成物層と導電性接着剤層との密着性が充分に確保でき、リチウムイオン電池の容量を高く且つ内部抵抗を低くすることができる観点から、電極活物質100質量部に対して、通常は0.1〜50質量部、好ましくは0.5〜20質量部、より好ましくは1〜10質量部の範囲である。   The amount of the binder for the electrode is such that the adhesiveness between the obtained electrode composition layer and the conductive adhesive layer can be sufficiently secured, and the capacity of the lithium ion battery can be increased and the internal resistance can be decreased. It is 0.1-50 mass parts normally with respect to 100 mass parts of substances, Preferably it is 0.5-20 mass parts, More preferably, it is the range of 1-10 mass parts.

(電極用導電材)
必要に応じて用いられる電極用導電材は、導電性を有し、電気二重層を形成し得る細孔を有さない、粒子状の炭素の同素体からなり、具体的には、ファーネスブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック(アクゾノーベルケミカルズベスローテンフェンノートシャップ社の登録商標)などの導電性カーボンブラックが挙げられる。これらの中でも、アセチレンブラックおよびファーネスブラックが好ましい。
(Conductive material for electrodes)
The conductive material for electrodes used as necessary is composed of an allotrope of particulate carbon that has conductivity and does not have pores that can form an electric double layer. Specifically, furnace black, acetylene Examples thereof include conductive carbon blacks such as black and ketjen black (registered trademark of Akzo Nobel Chemicals Bethlotenfen Note Shap). Among these, acetylene black and furnace black are preferable.

(電極組成物層)
電極組成物層は、導電性接着剤層上に設けられるが、その形成方法は制限されない。電極用スラリーは、電極活物質、電極用バインダーを必須成分として、必要に応じて電極用導電材、分散剤およびその他の添加剤を配合することができる。分散剤の具体例としては、ポリビニリデンフルオライド、ポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロースおよびヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース系ポリマー、ならびにこれらのアンモニウム塩またはアルカリ金属塩;ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウムなどのポリ(メタ)アクリル酸塩;ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリカルボン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプンなどが挙げられる。これらの分散剤は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。これらの分散剤の量は、格別な限定はないが、電極活物質100質量部に対して、通常は0.1〜10質量部、好ましくは0.5〜5質量部、より好ましくは0.8〜2質量部の範囲である。
(Electrode composition layer)
The electrode composition layer is provided on the conductive adhesive layer, but the formation method is not limited. The electrode slurry can contain an electrode active material, an electrode binder as essential components, and an electrode conductive material, a dispersing agent and other additives as necessary. Specific examples of the dispersant include cellulosic polymers such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, carboxymethylcellulose, methylcellulose, ethylcellulose and hydroxypropylcellulose, and ammonium salts or alkali metal salts thereof; poly (meth) acrylic acid Examples include poly (meth) acrylates such as sodium; polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polycarboxylic acid, oxidized starch, phosphate starch, casein, and various modified starches. These dispersants can be used alone or in combination of two or more. The amount of these dispersants is not particularly limited, but is usually 0.1 to 10 parts by mass, preferably 0.5 to 5 parts by mass, and more preferably 0.00 to 100 parts by mass of the electrode active material. It is the range of 8-2 mass parts.

電極組成物層を形成する場合、ペースト状の電極用スラリー(正極用スラリーまたは負極用スラリー)は、電極活物質および電極用バインダーの必須成分、並びに必要に応じて用いられる電極用導電材、分散剤および添加剤を、水またはN−メチル−2−ピロリドンやテトラヒドロフランなどの有機溶媒中で混練することにより製造することができる。   When forming an electrode composition layer, a paste-like electrode slurry (positive electrode slurry or negative electrode slurry) is an essential component of an electrode active material and an electrode binder, and an electrode conductive material used as necessary. The agent and the additive can be produced by kneading in water or an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone or tetrahydrofuran.

電極用スラリーを得るために用いる溶媒は、特に限定されないが、上記の分散剤を用いる場合には、分散剤を溶解可能な溶媒が好適に用いられる。具体的には、通常水が用いられるが、有機溶媒を用いることもできるし、水と有機溶媒との混合溶媒を用いてもよい。有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール等のアルキルアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のアルキルケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグライム等のエーテル類;ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン等のアミド類;ジメチルスルホキサイド、スルホラン等のイオウ系溶剤;等が挙げられる。この中でも有機溶媒としては、アルコール類が好ましい。電極用スラリーは、電極組成物層の乾燥の容易さと環境への負荷に優れる点から水を分散媒とした水系スラリーが好ましい。水と、水よりも沸点の低い有機溶媒とを併用すると、乾燥時に、乾燥速度を速くすることができる。また、水と併用する有機溶媒の量または種類によって、電極用バインダーの分散性または分散剤の溶解性が変わる。これにより、電極用スラリーの粘度や流動性を調整することができ、生産効率を向上させることができる。   The solvent used for obtaining the electrode slurry is not particularly limited, but when the above-described dispersant is used, a solvent capable of dissolving the dispersant is preferably used. Specifically, water is usually used, but an organic solvent may be used, or a mixed solvent of water and an organic solvent may be used. Examples of the organic solvent include alkyl alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol and propyl alcohol; alkyl ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran, dioxane and diglyme; diethylformamide, dimethylacetamide and N-methyl- Amides such as 2-pyrrolidone and dimethylimidazolidinone; sulfur solvents such as dimethyl sulfoxide and sulfolane; and the like. Among these, alcohols are preferable as the organic solvent. The electrode slurry is preferably an aqueous slurry using water as a dispersion medium from the viewpoint of easy drying of the electrode composition layer and excellent environmental load. When water and an organic solvent having a lower boiling point than water are used in combination, the drying rate can be increased during drying. Moreover, the dispersibility of the binder for electrodes or the solubility of the dispersant varies depending on the amount or type of the organic solvent used in combination with water. Thereby, the viscosity and fluidity | liquidity of the slurry for electrodes can be adjusted, and production efficiency can be improved.

電極用スラリーを調製するときに使用する溶媒の量は、各成分を均一に分散させる観点から、スラリーの固形分濃度が、通常1〜90質量%、好ましくは5〜85質量%、より好ましくは10〜80質量%の範囲となる量である。   From the viewpoint of uniformly dispersing each component, the amount of the solvent used when preparing the electrode slurry is usually 1 to 90% by mass, preferably 5 to 85% by mass, more preferably from the viewpoint of uniformly dispersing the components. The amount is in the range of 10 to 80% by mass.

電極活物質、および電極用バインダー、並びに必要に応じて用いられる電極用導電材、分散剤および添加剤を溶媒に分散または溶解する方法または手順は特に限定されず、例えば、溶媒に電極活物質、電極用バインダー、電極用導電材、分散剤および添加剤を添加し混合する方法;溶媒に分散剤を溶解した後、溶媒に分散させた電極用バインダーを添加して混合し、最後に電極活物質および電極用導電材を添加して混合する方法;溶媒に分散させた電極用バインダーに電極活物質および電極用導電材を添加して混合し、この混合物に溶媒に溶解させた分散剤を添加して混合する方法等が挙げられる。混合の手段としては、例えば、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー等の混合機器が挙げられる。混合は、通常、室温〜80℃の範囲で、10分〜数時間行う。   A method or procedure for dispersing or dissolving the electrode active material, the electrode binder, and the electrode conductive material, the dispersant and the additive used in the solvent in the solvent is not particularly limited. For example, the electrode active material in the solvent, Method of adding and mixing electrode binder, electrode conductive material, dispersant and additive; after dissolving the dispersant in the solvent, adding and mixing the electrode binder dispersed in the solvent, and finally the electrode active material And a method of adding and mixing the electrode conductive material; adding and mixing the electrode active material and the electrode conductive material to the electrode binder dispersed in the solvent, and adding the dispersant dissolved in the solvent to the mixture And the like. Examples of the mixing means include mixing equipment such as a ball mill, a sand mill, a bead mill, a pigment disperser, a crusher, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a homomixer, and a planetary mixer. Mixing is usually performed in the range of room temperature to 80 ° C. for 10 minutes to several hours.

電極用スラリーの粘度は、生産性を上げることができる観点から、室温において、通常10〜100,000mPa・s、好ましくは30〜50,000mPa・s、より好ましくは50〜20,000mPa・sの範囲である。   The viscosity of the electrode slurry is usually 10 to 100,000 mPa · s, preferably 30 to 50,000 mPa · s, more preferably 50 to 20,000 mPa · s at room temperature, from the viewpoint of increasing productivity. It is a range.

電極用スラリーの導電性接着剤層上への塗布方法は特に制限されない。例えば、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などの方法が挙げられる。スラリーの塗布厚は、目的とする電極組成物層の厚みに応じて適宜に設定される。   The method for applying the electrode slurry onto the conductive adhesive layer is not particularly limited. Examples thereof include a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, and a brush coating method. The coating thickness of the slurry is appropriately set according to the thickness of the target electrode composition layer.

乾燥方法としては例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。中でも、遠赤外線の照射による乾燥法が好ましい。乾燥温度と乾燥時間は、集電体に塗布したスラリー中の溶媒を完全に除去できる温度と時間が好ましく、乾燥温度としては100〜300℃、好ましくは120〜250℃である。乾燥時間としては、通常5分〜100時間、好ましくは10分〜20時間である。   Examples of the drying method include drying by warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, and drying by irradiation with (far) infrared rays or electron beams. Among these, a drying method by irradiation with far infrared rays is preferable. The drying temperature and the drying time are preferably a temperature and a time at which the solvent in the slurry applied to the current collector can be completely removed, and the drying temperature is 100 to 300 ° C, preferably 120 to 250 ° C. The drying time is usually 5 minutes to 100 hours, preferably 10 minutes to 20 hours.

電極組成物層の密度は、特に制限されないが、通常は0.30〜10g/cm、好ましくは0.35〜8.0g/cm、より好ましくは0.40〜6.0g/cmである。また、電極組成物層の厚みは、特に制限されないが、通常は5〜1000μm、好ましくは20〜500μm、より好ましくは30〜300μmである。 The density of the electrode composition layer is not particularly limited, but is usually 0.30 to 10 g / cm 3 , preferably 0.35 to 8.0 g / cm 3 , more preferably 0.40 to 6.0 g / cm 3. It is. The thickness of the electrode composition layer is not particularly limited, but is usually 5 to 1000 μm, preferably 20 to 500 μm, more preferably 30 to 300 μm.

(電気化学素子)
電気化学素子用電極の使用態様としては、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、ナトリウム電池、マグネシウム電池などが挙げられるが、上記電極を用いたリチウムイオン二次電池が好適である。たとえばリチウムイオン二次電池は、上記電気化学素子用電極、セパレータおよび電解液で構成される。
(Electrochemical element)
Examples of the use mode of the electrode for an electrochemical element include a lithium ion secondary battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, a sodium battery, and a magnesium battery. A lithium ion secondary battery using the above electrode is preferable. is there. For example, a lithium ion secondary battery is composed of the electrochemical element electrode, a separator, and an electrolytic solution.

(セパレータ)
セパレータは、電気化学素子用電極の間を絶縁でき、陽イオンおよび陰イオンを通過させることができるものであれば特に限定されない。具体的には、(a)気孔部を有する多孔性セパレータ、(b)片面または両面に高分子コート層が形成された多孔性セパレータ、または(c)無機セラミック粉末を含む多孔質の樹脂コート層が形成された多孔性セパレータが挙げられる。これらの非制限的な例としては、ポリプロピレン系、ポリエチレン系、ポリオレフィン系、またはアラミド系多孔性セパレータ、ポリビニリデンフルオリド、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリルまたはポリビニリデンフルオリドヘキサフルオロプロピレン共重合体などの固体高分子電解質用またはゲル状高分子電解質用の高分子フィルム、ゲル化高分子コート層がコートされたセパレータ、または無機フィラー、無機フィラー用分散剤からなる多孔膜層がコートされたセパレータなどを用いることができる。セパレータは、上記一対の電極組成物層が対向するように、電気化学素子用電極の間に配置され、素子が得られる。セパレータの厚みは、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常は1〜100μm、好ましくは10〜80μm、より好ましくは15〜60μmである。
(Separator)
A separator will not be specifically limited if it can insulate between the electrodes for electrochemical elements, and can pass a cation and an anion. Specifically, (a) a porous separator having pores, (b) a porous separator having a polymer coat layer formed on one or both sides, or (c) a porous resin coat layer containing inorganic ceramic powder A porous separator in which is formed. Non-limiting examples of these include solids such as polypropylene, polyethylene, polyolefin, or aramid porous separators, polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, or polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene copolymers. A polymer film for a polymer electrolyte or a gel polymer electrolyte, a separator coated with a gelled polymer coating layer, or a separator coated with a porous membrane layer made of an inorganic filler or a dispersant for inorganic filler is used. be able to. A separator is arrange | positioned between the electrodes for electrochemical elements so that said pair of electrode composition layer may oppose, and an element is obtained. Although the thickness of a separator is suitably selected according to a use purpose, Usually, it is 1-100 micrometers, Preferably it is 10-80 micrometers, More preferably, it is 15-60 micrometers.

(電解液)
電解液は、特に限定されないが、例えば、非水系の溶媒に支持電解質としてリチウム塩を溶解したものが使用できる。リチウム塩としては、例えば、LiPF、LiAsF、LiBF、LiSbF、LiAlCl、LiClO、CFSOLi、CSOLi、CFCOOLi、(CFCO)NLi、(CFSONLi、(CSO)NLiなどのリチウム塩が挙げられる。特に溶媒に溶けやすく高い解離度を示すLiPF、LiClO、CFSOLiは好適に用いられる。これらは、単独、または2種以上を混合して用いることができる。支持電解質の量は、電解液に対して、通常1質量%以上、好ましくは5質量%以上、また通常は30質量%以下、好ましくは20質量%以下である。支持電解質の量が少なすぎても多すぎてもイオン導電度は低下し電池の充電特性、放電特性が低下する。
(Electrolyte)
The electrolytic solution is not particularly limited. For example, a solution obtained by dissolving a lithium salt as a supporting electrolyte in a non-aqueous solvent can be used. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, and other lithium salts. In particular, LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li that are easily soluble in a solvent and exhibit a high degree of dissociation are preferably used. These can be used alone or in admixture of two or more. The amount of the supporting electrolyte is usually 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, and usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less, with respect to the electrolytic solution. If the amount of the supporting electrolyte is too small or too large, the ionic conductivity is lowered, and the charging characteristics and discharging characteristics of the battery are degraded.

電解液に使用する溶媒としては、支持電解質を溶解させるものであれば特に限定されないが、通常、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、およびメチルエチルカーボネート(MEC)などのアルキルカーボネート類;γ−ブチロラクトン、ギ酸メチルなどのエステル類、1,2−ジメトキシエタン、およびテトラヒドロフランなどのエーテル類;スルホラン、およびジメチルスルホキシドなどの含硫黄化合物類;が用いられる。特に高いイオン伝導性が得易く、使用温度範囲が広いため、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートが好ましい。これらは、単独、または2種以上を混合して用いることができる。また、電解液には添加剤を含有させて用いることも可能である。また、添加剤としてはビニレンカーボネート(VC)などのカーボネート系の化合物が好ましい。   The solvent used in the electrolytic solution is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte. Usually, dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), butylene. Alkyl carbonates such as carbonate (BC) and methyl ethyl carbonate (MEC); esters such as γ-butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; sulfolane and dimethyl sulfoxide Sulfur-containing compounds are used. In particular, dimethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate are preferable because high ion conductivity is easily obtained and the use temperature range is wide. These can be used alone or in admixture of two or more. Moreover, it is also possible to use an electrolyte containing an additive. The additive is preferably a carbonate compound such as vinylene carbonate (VC).

上記以外の電解液としては、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリルなどのポリマー電解質に電解液を含浸したゲル状ポリマー電解質や、硫化リチウム、LiI、LiN、LiS−Pガラスセラミックなどの無機固体電解質を挙げることができる。 Examples of the electrolytic solution other than the above include a gel polymer electrolyte obtained by impregnating a polymer electrolyte such as polyethylene oxide and polyacrylonitrile with an electrolytic solution, lithium sulfide, LiI, Li 3 N, and Li 2 S—P 2 S 5 glass ceramic. An inorganic solid electrolyte can be mentioned.

二次電池は、負極と正極とをセパレータを介して重ね合わせ、これを電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口して得られる。さらに必要に応じてエキスパンドメタルや、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、リード板などを入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防止をすることもできる。電池の形状は、ラミネートセル型、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型などいずれであってもよい。   A secondary battery is obtained by stacking a negative electrode and a positive electrode through a separator, winding this in accordance with the shape of the battery, folding it into a battery container, injecting an electrolyte into the battery container, and sealing. Further, if necessary, an expanded metal, an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element, a lead plate and the like can be inserted to prevent an increase in pressure inside the battery and overcharge / discharge. The shape of the battery may be any of a laminated cell type, a coin type, a button type, a sheet type, a cylindrical type, a square type, a flat type, and the like.

本発明の電気化学素子用導電性組成物によれば、集電体に対する濡れ性及び塗工性に優れ、得られる電気化学素子の出力特性が良好である。
また、本発明の電気化学素子用導電性組成物により集電体上に導電性接着剤層を形成し、さらに電極組成物層を形成することにより得られる電極を用いた電池の内部抵抗は低減されるため、放電レート試験を行った場合の容量維持率を増加させることが可能となると考えられる。
According to the electroconductive composition for an electrochemical element of the present invention, the wettability and coating properties with respect to the current collector are excellent, and the output characteristics of the obtained electrochemical element are good.
In addition, the internal resistance of a battery using an electrode obtained by forming a conductive adhesive layer on a current collector with the conductive composition for an electrochemical element of the present invention and further forming an electrode composition layer is reduced. Therefore, it is considered that the capacity maintenance rate when the discharge rate test is performed can be increased.

なお、上述の実施形態においては、本発明の電気化学素子用導電性組成物を用いて導電性接着剤層を形成する構成について説明したが、本発明の電気化学素子用導電性組成物と電極活物質(好ましくは正極活物質)とを含む電気化学素子電極用組成物(カーボンペースト)を作製してもよい。この場合には、この電気化学素子電極用組成物を集電体上に塗布・乾燥することにより電極が得られる。また、この電極、セパレータおよび電解液を含んでなる電気化学素子を作製することができる。ここで、電気化学素子としてのリチウムイオン二次電池を作製する場合、上記した電極活物質、集電体、セパレータ、および電解液を用いることができる。   In addition, in the above-mentioned embodiment, although the structure which forms a conductive adhesive layer using the electrically conductive composition for electrochemical elements of this invention was demonstrated, the electrically conductive composition for electrochemical elements and electrode of this invention were demonstrated. You may produce the composition for electrochemical element electrodes (carbon paste) containing an active material (preferably positive electrode active material). In this case, an electrode can be obtained by applying and drying the composition for an electrochemical element electrode on a current collector. Moreover, the electrochemical element containing this electrode, a separator, and electrolyte solution can be produced. Here, when producing a lithium ion secondary battery as an electrochemical element, the above-described electrode active material, current collector, separator, and electrolytic solution can be used.

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。各特性は、以下の方法により評価する。なお、本実施例における「部」および「%」は、特に断りのない限り、それぞれ、「質量部」および「質量%」である。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. Each characteristic is evaluated by the following method. Note that “parts” and “%” in this example are “parts by mass” and “mass%”, respectively, unless otherwise specified.

(導電性組成物の濡れ性)
再分散後のスラリー状の導電性組成物1.0μLをアルミニウム集電箔上に滴下し、接触角計(DM−501、協和界面科学社製)を使用して、θ/2法により接触角を測定した。得られた接触角を下記基準により評価し、結果を表1に示した。接触角が小さいほど、濡れ性に優れる。
A:接触角が70°未満
B:接触角が70°以上80°未満
C:接触角が80°以上90°未満
D:接触角が90°以上
(Wettability of conductive composition)
1.0 μL of the slurry-like conductive composition after redispersion is dropped on an aluminum current collector foil, and contact angle is measured by a θ / 2 method using a contact angle meter (DM-501, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). Was measured. The obtained contact angles were evaluated according to the following criteria, and the results are shown in Table 1. The smaller the contact angle, the better the wettability.
A: Contact angle is less than 70 ° B: Contact angle is 70 ° or more and less than 80 ° C: Contact angle is 80 ° or more and less than 90 ° D: Contact angle is 90 ° or more

(導電性組成物の塗工性)
グラビアコーター(μCoater350TM、廉井精機製)を使用して、アルミニウム集電箔上に、再分散後のスラリー状の導電性組成物を5m/分の速度で塗布した。アルミニウム集電箔上に形成された導電性接着剤層の表面を観察し、アルミニウム集電箔上の未塗工部発生率を求めた。未塗工部発生率を下記の基準により評価し、結果を表1に示した。未塗工部発生率が少ないほど塗工性に優れることを示す。
A:未塗工部が0%以上1%未満
B:未塗工部が1%以上5%未満
C:未塗工部が5%以上10%未満
D:未塗工部が10%以上
(Coating properties of conductive composition)
Using a gravure coater (μCoater 350TM, manufactured by Yasui Seiki Co., Ltd.), the slurry-like conductive composition after redispersion was applied onto the aluminum current collector foil at a speed of 5 m / min. The surface of the conductive adhesive layer formed on the aluminum current collector foil was observed, and the uncoated part occurrence rate on the aluminum current collector foil was determined. The uncoated part incidence was evaluated according to the following criteria, and the results are shown in Table 1. It shows that it is excellent in coating property, so that the uncoated part incidence rate is small.
A: Uncoated part is 0% or more and less than 1% B: Uncoated part is 1% or more and less than 5% C: Uncoated part is 5% or more and less than 10% D: Uncoated part is 10% or more

(リチウムイオン二次電池の出力特性)
実施例および比較例で作製したラミネート型セルを用い、25℃で0.1Cの定電流で充電深度(SOC)50%まで充電し、電圧V1を測定した。その後、25℃で5Cの定電流で10秒間放電し、電圧V2を測定した。これらの測定結果から、電圧降下△V=V1−V2を算出した。算出された電圧降下△Vを、下記基準により評価し、結果を表1に示した。電圧降下△Vの値が小さいほど、出力特性に優れることを示す。
A:電圧降下△Vが100mV以上150mV未満
B:電圧降下△Vが150mV以上200mV未満
C:電圧降下△Vが200mV以上250mV未満
D:電圧降下△Vが250mV以上300mV未満
(Output characteristics of lithium ion secondary battery)
Using the laminate type cells prepared in Examples and Comparative Examples, charging was performed to a depth of charge (SOC) of 50% at a constant current of 0.1 C at 25 ° C., and the voltage V1 was measured. Thereafter, the battery was discharged at a constant current of 5C at 25 ° C. for 10 seconds, and the voltage V2 was measured. From these measurement results, a voltage drop ΔV = V1−V2 was calculated. The calculated voltage drop ΔV was evaluated according to the following criteria, and the results are shown in Table 1. It shows that it is excellent in output characteristics, so that the value of voltage drop (DELTA) V is small.
A: Voltage drop ΔV is 100 mV to less than 150 mV B: Voltage drop ΔV is 150 mV to less than 200 mV C: Voltage drop ΔV is 200 mV to less than 250 mV D: Voltage drop ΔV is 250 mV to less than 300 mV

(導電性組成物の再分散性測定)
スラリー状の導電性組成物を18L缶に満たし、直後の液最上部(深さ方向で全深さの10%以内の最上部)の固形分濃度(A)を測定した。これを30日間静置した後、まぜまぜマン(有限会社ミスギ製)を使用して、左方向に8回転、右方向に8回転を加えて撹拌した。撹拌後の液最上部の固形分濃度(B)を測定した。
再分散性を示す値である[(容器に保管して30日間静置した後に容器を撹拌した後の液面近傍の固形分濃度)/(容器に保管した直後の液面近傍の固形分濃度)]×100の値は、(B/A)×100の計算式により算出した。
(Measurement of redispersibility of conductive composition)
The slurry-like conductive composition was filled in an 18 L can, and the solid content concentration (A) of the liquid top immediately after (the top of the depth within 10% of the total depth in the depth direction) was measured. The mixture was allowed to stand for 30 days, and then stirred using a mixing man (manufactured by Misugi Co., Ltd.) for 8 rotations to the left and 8 rotations to the right. The solid content concentration (B) at the top of the liquid after stirring was measured.
It is a value indicating redispersibility [(solid content concentration near liquid level after stirring in container after standing in container for 30 days) / (solid content concentration near liquid level immediately after storage in container] )] × 100 was calculated by the formula (B / A) × 100.

(導電性組成物の表面張力測定)
表面張力は、表面張力計(DY−300、協和界面科学社製)を使用して測定した。測定値は単位をmN/mとして示した。測定は25℃で実施した。なお、表面張力は再分散後の導電性組成物について測定した。
(Measurement of surface tension of conductive composition)
The surface tension was measured using a surface tension meter (DY-300, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). The measured values are shown in units of mN / m. The measurement was performed at 25 ° C. The surface tension was measured for the conductive composition after redispersion.

(導電性組成物の粘度測定)
粘度は、ブルックフィールドデジタル粘度計(以下、「B型粘度計」ということがある。)LVDV−IIProを使用して測定した。測定値は単位をmPa・sとして示した。測定条件は温度25℃、回転数60rpmとした。なお、粘度は再分散後の導電性組成物について測定した。
(Measurement of viscosity of conductive composition)
The viscosity was measured using a Brookfield digital viscometer (hereinafter sometimes referred to as “B-type viscometer”) LVDV-IIPro. The measured values are shown in units of mPa · s. The measurement conditions were a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 60 rpm. The viscosity was measured for the conductive composition after redispersion.

(実施例1)
(粒子状共重合体の製造)
撹拌装置を備えたステンレス製耐圧反応器に、2エチルヘキシルアクリレート70部、イタコン酸2.5部、スチレン27部、アンモニウムラウリルサルフェート(アニオン性界面活性剤)2部、およびイオン交換水108部を添加し、撹拌した。次いで、反応器内の温度を60℃に昇温した後、4%過硫酸カリウム水溶液10部を投入して重合反応を開始させた。そして、重合反応を進行させ、重合転化率が70%に達したとき、反応温度を70℃に昇温した。反応温度を70℃に維持しながら、重合転化率が97%に達するまで、重合反応を継続した。反応系を室温まで冷却して、重合反応を停止し、減圧して未反応単量体を除去した。イオン交換水を添加し、固形分濃度を45%、分散液のpHを7.5に調整することにより、粒子状共重合体の分散液を得た。なお、分散液のpHの調整は、10%アンモニア水溶液を添加することにより行った。得られた粒子状共重合体の体積平均粒子径は約300nmであった。
Example 1
(Manufacture of particulate copolymer)
Add 70 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 2.5 parts of itaconic acid, 27 parts of styrene, 2 parts of ammonium lauryl sulfate (anionic surfactant) and 108 parts of ion-exchanged water to a stainless steel pressure-resistant reactor equipped with a stirrer And stirred. Subsequently, after raising the temperature in the reactor to 60 ° C., 10 parts of a 4% potassium persulfate aqueous solution was added to initiate the polymerization reaction. Then, the polymerization reaction was advanced, and when the polymerization conversion rate reached 70%, the reaction temperature was raised to 70 ° C. While maintaining the reaction temperature at 70 ° C., the polymerization reaction was continued until the polymerization conversion reached 97%. The reaction system was cooled to room temperature to stop the polymerization reaction, and the pressure was reduced to remove unreacted monomers. Ion exchange water was added, and the dispersion of the particulate copolymer was obtained by adjusting the solid content concentration to 45% and the pH of the dispersion to 7.5. The pH of the dispersion was adjusted by adding a 10% aqueous ammonia solution. The obtained particulate copolymer had a volume average particle diameter of about 300 nm.

(導電性組成物の製造)
イオン交換水に分散剤としてアニオン系の界面活性剤(デモールNL、花王製)1.5部、濡れ材としてポリエステル重合体(DISPERBYK−2010、BYK製)0.5部、水溶性高分子としてイソブチレン/無水マレイン酸共重合体(イソバン304SC−20、クラレ製)5部、上記にて得られた粒子状共重合体(スチレン/アクリル酸系ポリマー)を固形分相当で6部、及び防腐剤としてインチアゾリン化合物水溶液(ACTICIDE(登録商標)、MBS(2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン(MIT)/1,2−ベンズ−4−イソチアゾリン−3−オン(BIT)=50/50の5%水溶液)、ソー・ジャパン製)を固形分相当で0.1部添加し、1000rpmで10分間撹拌した。均一に撹拌されたことを確認した後、導電材として炭素材料(カーボンブラック(デンカブラック、電気化学工業社製):比表面積50m/gを5部(5質量%)、及びグラファイトを6.9部)を添加し、予備的な分散のため、ディスパーを使用して1200rpmで10分間撹拌した。その後、原料組成物の温度を20℃まで冷却し、高圧分散機としてナノヴェイタ(C−ES008、吉田機械興業株式会社製)を使用して、ノズル径が400μmのクロス型ノズルを用い、50MPaの条件で2回高圧分散処理を実施し、導電性組成物を作製した。得られた導電性組成物の固形分濃度は25質量%であった。得られた導電性組成物を18L缶に保管し、30日間静置した。その後、まぜまぜマン(有限会社ミスギ製)を使用して、保管後の導電性組成物を容器ごと左方向に8回転、右方向に8回転を加えて撹拌し、再分散を実施した。導電性組成物の[(容器に保管して30日間静置した後に容器を撹拌した後の液面近傍の固形分濃度)/(容器に保管した直後の液面近傍の固形分濃度)]×100の値(以下、単に「再分散性を示す値」ということがある。)は、98であり、表面張力は50mN/mであり、粘度は70mPa・sであった。
(Manufacture of conductive composition)
1.5 parts of an anionic surfactant (Demol NL, manufactured by Kao) as a dispersant in ion-exchanged water, 0.5 part of a polyester polymer (DISPERBYK-2010, manufactured by BYK) as a wetting agent, and isobutylene as a water-soluble polymer / 5 parts maleic anhydride copolymer (Isoban 304SC-20, manufactured by Kuraray), 6 parts of the above-obtained particulate copolymer (styrene / acrylic acid polymer) as a solid content, and as a preservative Inchazoline compound aqueous solution (ACTICIDE (registered trademark), MBS (2-methyl-4-isothiazolin-3-one (MIT) / 1,2-benz-4-isothiazolin-3-one (BIT) = 5 of 50/50) % Aqueous solution), manufactured by Sor Japan Co., Ltd. was added in an amount of 0.1 part corresponding to the solid content and stirred at 1000 rpm for 10 minutes. After confirming uniform stirring, carbon material (carbon black (Denka Black, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive material: 5 parts (5% by mass) of a specific surface area of 50 m 2 / g, and 6. 9 parts) was added and stirred for 10 minutes at 1200 rpm using a disper for preliminary dispersion. Thereafter, the temperature of the raw material composition is cooled to 20 ° C., a nanovaita (C-ES008, manufactured by Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd.) is used as a high-pressure disperser, and a cross-type nozzle having a nozzle diameter of 400 μm is used. Then, a high pressure dispersion treatment was performed twice to prepare a conductive composition. The solid content concentration of the obtained conductive composition was 25% by mass. The obtained conductive composition was stored in an 18 L can and allowed to stand for 30 days. Then, using a mixed man (manufactured by Misugi Co., Ltd.), the conductive composition after storage was stirred by adding 8 rotations to the left and 8 rotations to the right together with the container, and redispersed. Conductive composition [(solid content concentration near liquid level after stirring in container after standing in container for 30 days) / (solid content concentration near liquid level immediately after storage in container)] × The value of 100 (hereinafter, simply referred to as “value indicating redispersibility”) was 98, the surface tension was 50 mN / m, and the viscosity was 70 mPa · s.

(導電性接着剤層の形成)
再分散後の導電性組成物を、グラビアコーター(μCoater350TM、廉井精機製)を使用して5m/分の速度でアルミニウム集電箔の片面に塗布した。乾燥温度を100℃として、厚さ約1μmの導電性接着剤層を形成した。
(Formation of conductive adhesive layer)
The electrically conductive composition after redispersion was applied to one surface of an aluminum current collector foil at a speed of 5 m / min using a gravure coater (μCoater 350TM, manufactured by Yurai Seiki Co., Ltd.). A conductive adhesive layer having a thickness of about 1 μm was formed at a drying temperature of 100 ° C.

(電極の作製)
正極の電極活物質として、体積平均粒子径が20μmのリチウム含有ニッケルマンガンコバルト複合酸化物を94部、正極用バインダーとしてポリフッ化ビニリデンの9.0%水溶液(HSV900、Kynar社製)を固形分相当で3部、電極用導電材としてアセチレンブラック(デンカブラック粉状、電気化学工業社製)を3部、及び溶媒としてN−メチルピロリドンを加えてスラリーを作製した。N−メチルピロリドンを徐々に加えて固形分濃度を落としつつ、混練機(練太郎、シンキー社製)を使用して混練を繰り返した。最終的には全固形分濃度を55%まで落とし、塗工に適する粘度とし、正極用スラリーを得た。前記にて導電性接着剤層を形成したアルミニウム集電体に前記正極用スラリーを20m/分の電極成形速度で集電体の表面に塗布し、80℃で20分間、さらに120℃で20分間乾燥した後、4.0cm×3.8cmとなるように切り出して、片面厚さ100μmの正極組成物層を形成した。次いで、ロールプレスで圧延して厚さ50μmの正極用極板を得た。
(Production of electrodes)
94 parts of lithium-containing nickel manganese cobalt composite oxide with a volume average particle size of 20 μm as the positive electrode active material, and 9.0% aqueous solution of polyvinylidene fluoride (HSV900, manufactured by Kynar) as the positive electrode binder 3 parts, 3 parts of acetylene black (denka black powder, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as an electrode conductive material, and N-methylpyrrolidone as a solvent were added to prepare a slurry. While gradually adding N-methylpyrrolidone to reduce the solid content concentration, kneading was repeated using a kneader (Nentaro, manufactured by Shinky Corporation). Finally, the total solid content concentration was reduced to 55% to obtain a viscosity suitable for coating, and a positive electrode slurry was obtained. The positive electrode slurry is applied to the surface of the current collector at an electrode forming speed of 20 m / min on the aluminum current collector on which the conductive adhesive layer is formed, and then at 80 ° C. for 20 minutes and further at 120 ° C. for 20 minutes. After drying, it was cut out to 4.0 cm × 3.8 cm to form a positive electrode composition layer having a thickness of 100 μm on one side. Subsequently, it rolled with the roll press and the electrode plate for positive electrodes of thickness 50 micrometers was obtained.

一方、負極の電極活物質として、体積平均粒子径が3.7μmであるグラファイト(KS−6、ティムカル社製)を100部、分散剤としてカルボキシメチルセルロースの1.5%水溶液(MAC350HC、日本製紙ケミカル株式会社製)を固形分相当で1部、負極用バインダーとしてガラス転移温度が−48℃で、数平均粒子径が0.18μmのジエン重合体の40%水分散体を固形分相当で1部、およびイオン交換水を全固形分濃度が50%となるようにプラネタリーミキサーを使用して混合し、塗工に適した粘度として、負極用スラリーを調製した。この負極用スラリーを、アプリケーターを用いて、厚さ18μmの銅箔の片面に乾燥後の膜厚が100μm程度になるように塗布し、50℃で20分乾燥後、110℃で20分間加熱処理して負極組成物層を形成した。次いで、ロールプレスで圧延して厚さ50μmの負極用極板を得た。   On the other hand, as an electrode active material for the negative electrode, 100 parts of graphite (KS-6, manufactured by Timcal) having a volume average particle diameter of 3.7 μm and a 1.5% aqueous solution of carboxymethyl cellulose (MAC350HC, Nippon Paper Chemicals) as a dispersant are used. 1 part in terms of solid content, 1 part in terms of solid content equivalent to a 40% aqueous dispersion of a diene polymer having a glass transition temperature of −48 ° C. and a number average particle size of 0.18 μm as a binder for a negative electrode. , And ion-exchanged water were mixed using a planetary mixer so that the total solid content concentration was 50%, and a negative electrode slurry was prepared with a viscosity suitable for coating. This negative electrode slurry is applied to one side of a 18 μm thick copper foil using an applicator so that the film thickness after drying is about 100 μm, dried at 50 ° C. for 20 minutes, and then heated at 110 ° C. for 20 minutes. Thus, a negative electrode composition layer was formed. Subsequently, it rolled with the roll press and the electrode plate for negative electrodes of thickness 50 micrometers was obtained.

(電池の製造)
前記正極、負極及びセパレータを用いて、積層型ラミネートセル形状のリチウムイオン電池を作製した。電解液としてはエチレンカーボネート、ジエチルカーボネートを体積比1:2で混合したものに、ビニレンカーボネートを質量比で2.0%加え混合した溶媒に、LiPFを1.0mol/リットルの濃度で溶解させたものを用いた。
(Manufacture of batteries)
Using the positive electrode, the negative electrode, and the separator, a laminated laminate cell-shaped lithium ion battery was produced. As an electrolyte, LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / liter in a solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 2 and vinylene carbonate was added at a mass ratio of 2.0%. Used.

(実施例2)
カーボンブラックの量を10部(9.5質量%)に変更したこと以外は、実施例1と同様に導電性組成物の製造を行った。導電性組成物の再分散性を示す値は85であり、表面張力は50mN/mであり、粘度は70mPa・sであった。この導電性組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様に電極の作製および電池の製造を行った。
(Example 2)
A conductive composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of carbon black was changed to 10 parts (9.5% by mass). The value indicating the redispersibility of the conductive composition was 85, the surface tension was 50 mN / m, and the viscosity was 70 mPa · s. An electrode and a battery were produced in the same manner as in Example 1 except that this conductive composition was used.

(実施例3)
カーボンブラックの量を16部(14.4質量%)に変更したこと以外は、実施例1と同様に導電性組成物の製造を行った。導電性組成物の再分散性を示す値は70であり、表面張力は50mN/mであり、粘度は70mPa・sであった。この導電性組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様に電極の作製および電池の製造を行った。
(Example 3)
A conductive composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of carbon black was changed to 16 parts (14.4% by mass). The value indicating the redispersibility of the conductive composition was 70, the surface tension was 50 mN / m, and the viscosity was 70 mPa · s. An electrode and a battery were produced in the same manner as in Example 1 except that this conductive composition was used.

(実施例4)
濡れ材の量を0.4部としたこと以外は、実施例1と同様に導電性組成物の製造を行った。導電性組成物の再分散性を示す値は98であり、表面張力は55mN/mであり、粘度は70mPa・sであった。この導電性組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様に電極の作製および電池の製造を行った。
Example 4
A conductive composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the wetting material was 0.4 parts. The value indicating the redispersibility of the conductive composition was 98, the surface tension was 55 mN / m, and the viscosity was 70 mPa · s. An electrode and a battery were produced in the same manner as in Example 1 except that this conductive composition was used.

(実施例5)
濡れ材の量を0.3部としたこと以外は、実施例1と同様に導電性組成物の製造を行った。導電性組成物の再分散性を示す値は98であり、表面張力は60mN/mであり、粘度は70mPa・sであった。この導電性組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様に電極の作製および電池の製造を行った。
(Example 5)
A conductive composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the wetting material was 0.3 parts. The value indicating the redispersibility of the conductive composition was 98, the surface tension was 60 mN / m, and the viscosity was 70 mPa · s. An electrode and a battery were produced in the same manner as in Example 1 except that this conductive composition was used.

(実施例6)
濡れ材の量を0.2部としたこと以外は、実施例1と同様に導電性組成物の製造を行った。導電性組成物の再分散性を示す値は98であり、表面張力は65mN/mであり、粘度は70mPa・sであった。この導電性組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様に電極の作製および電池の製造を行った。
(Example 6)
A conductive composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the wetting material was 0.2 parts. The value indicating the redispersibility of the conductive composition was 98, the surface tension was 65 mN / m, and the viscosity was 70 mPa · s. An electrode and a battery were produced in the same manner as in Example 1 except that this conductive composition was used.

(実施例7)
イソブチレン/無水マレイン酸共重合体の量を10部に変更したこと以外は、実施例1と同様に導電性組成物の製造を行った。導電性組成物の再分散性を示す値は98であり、表面張力は50mN/mであり、粘度は150mPa・sであった。この導電性組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様に電極の作製および電池の製造を行った。
(Example 7)
A conductive composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of isobutylene / maleic anhydride copolymer was changed to 10 parts. The value indicating the redispersibility of the conductive composition was 98, the surface tension was 50 mN / m, and the viscosity was 150 mPa · s. An electrode and a battery were produced in the same manner as in Example 1 except that this conductive composition was used.

(実施例8)
イソブチレン/無水マレイン酸共重合体の量を15部に変更したこと以外は、実施例1と同様に導電性組成物の製造を行った。導電性組成物の再分散性を示す値は98であり、表面張力は50mN/mであり、粘度は200mPa・sであった。この導電性組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様に電極の作製および電池の製造を行った。
(Example 8)
A conductive composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of isobutylene / maleic anhydride copolymer was changed to 15 parts. The value indicating the redispersibility of the conductive composition was 98, the surface tension was 50 mN / m, and the viscosity was 200 mPa · s. An electrode and a battery were produced in the same manner as in Example 1 except that this conductive composition was used.

(実施例9)
カーボンブラックの種類を比表面積が150m/gのものに変更したこと以外は、実施例1と同様に導電性組成物の製造を行った。なお、導電性組成物の再分散性を示す値は80であり、表面張力は60mN/mであり、粘度は150mPa・sであった。
Example 9
A conductive composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the type of carbon black was changed to one having a specific surface area of 150 m 2 / g. The value indicating redispersibility of the conductive composition was 80, the surface tension was 60 mN / m, and the viscosity was 150 mPa · s.

(実施例10)
カーボンブラックの種類を比表面積が300m/gのものに変更したこと以外は、実施例1と同様に導電性組成物の製造を行った。なお、導電性組成物の再分散性を示す値は70であり、表面張力は65mN/mであり、粘度は200mPa・sであった。
(Example 10)
A conductive composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the type of carbon black was changed to one having a specific surface area of 300 m 2 / g. The value indicating redispersibility of the conductive composition was 70, the surface tension was 65 mN / m, and the viscosity was 200 mPa · s.

(比較例1)
高圧分散機に代えてディスパーを使用し、高圧分散処理を実施しなかったこと以外は、実施例1と同様に導電性組成物の製造を行った。なお、導電性組成物の再分散性を示す値は40であり、表面張力は60mN/mであり、粘度は600mPa・sであった。
(Comparative Example 1)
A conductive composition was produced in the same manner as in Example 1 except that a disper was used instead of the high-pressure disperser and the high-pressure dispersion treatment was not performed. The value indicating the redispersibility of the conductive composition was 40, the surface tension was 60 mN / m, and the viscosity was 600 mPa · s.

(比較例2)
高圧分散機に代えてビーズミルを使用し、高圧分散処理を実施しなかったこと以外は、実施例1と同様に導電性組成物の製造を行った。なお、導電性組成物の再分散性を示す値は55であり、表面張力は60mN/mであり、粘度は300mPa・sであった。
(Comparative Example 2)
A conductive composition was produced in the same manner as in Example 1 except that a bead mill was used instead of the high-pressure disperser and the high-pressure dispersion treatment was not performed. The value indicating redispersibility of the conductive composition was 55, the surface tension was 60 mN / m, and the viscosity was 300 mPa · s.

(比較例3)
予備分散の回転数を400rpmとしたこと、及び高圧分散処理の圧力を10MPaにしたこと以外は、実施例1と同様に導電性組成物の製造を行った。なお、導電性組成物の再分散性を示す値は55であり、表面張力は60mN/mであり、粘度は300mPa・sであった。
(Comparative Example 3)
A conductive composition was produced in the same manner as in Example 1, except that the rotation speed of the preliminary dispersion was 400 rpm and the pressure of the high-pressure dispersion treatment was 10 MPa. The value indicating redispersibility of the conductive composition was 55, the surface tension was 60 mN / m, and the viscosity was 300 mPa · s.

Figure 2017084682
Figure 2017084682

表1に示すように、導電材として比表面積が25m/g以上かつ300m/g以下である単一または複数のカーボンブラックを、1質量%以上20質量%以下含み、再分散性を示す値が、60以上100以下である電気化学素子用導電性組成物は、濡れ性および塗工性に優れる。またこの電気化学素子用導電性組成物を用いて導電性接着剤層を形成すると、得られる電池は出力特性に優れる。
As shown in Table 1, the conductive material contains one or more carbon blacks having a specific surface area of 25 m 2 / g or more and 300 m 2 / g or less as a conductive material, and exhibits redispersibility. The electroconductive composition for electrochemical devices having a value of 60 or more and 100 or less is excellent in wettability and coatability. Moreover, when a conductive adhesive layer is formed using this electroconductive composition for electrochemical devices, the resulting battery is excellent in output characteristics.

Claims (10)

導電材として比表面積が25m/g以上かつ300m/g以下である単一または複数のカーボンブラックを、1質量%以上20質量%以下含み、
[(容器に保管して30日間静置した後に容器を撹拌した後の液面近傍の固形分濃度)/(容器に保管した直後の液面近傍の固形分濃度)]×100の値が、60以上100以下である電気化学素子用導電性組成物。
Including 1% by mass or more and 20% by mass or less of carbon black having a specific surface area of 25 m 2 / g or more and 300 m 2 / g or less as a conductive material,
The value of [(solid content concentration near the liquid level after stirring in the container after being stored in the container for 30 days) / (solid content concentration near the liquid level immediately after being stored in the container)] × 100 The electroconductive composition for electrochemical devices which is 60 or more and 100 or less.
スラリー状であって、表面張力が65mN/m以下である請求項1記載の電気化学素子用導電性組成物。   The electroconductive composition for an electrochemical device according to claim 1, which is in a slurry form and has a surface tension of 65 mN / m or less. スラリー状であって、B型粘度計で25℃、60rpmにおいて測定した粘度が200mPa・s以下である請求項1又は2記載の電気化学素子用導電性組成物。   The electroconductive composition for electrochemical devices according to claim 1 or 2, which is in a slurry form and has a viscosity of 200 mPa · s or less measured at 25 ° C and 60 rpm with a B-type viscometer. 水溶性高分子として、
セルロース誘導体、デンプン誘導体、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、キチン、キトサン、または、アクリル酸・メタクリル酸・マレイン酸・無水マレイン酸・スルホン酸・アクリルアミド・エチレンオキサイドの単一重合体もしくは他のモノマーとの共重合体
から選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜3の何れかに記載の電気化学素子用導電性組成物。
As a water-soluble polymer,
Cellulose derivatives, starch derivatives, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, chitin, chitosan, or a single polymer of acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, sulfonic acid, acrylamide, ethylene oxide, or other monomers The electroconductive composition for electrochemical elements according to any one of claims 1 to 3, comprising at least one selected from polymers.
二塩基酸単量体単位を有する粒子状共重合体を含む請求項1〜4の何れかに記載の電気化学素子用導電性組成物。   The electrically conductive composition for electrochemical devices according to any one of claims 1 to 4, comprising a particulate copolymer having a dibasic acid monomer unit. 濡れ材として、末端に水酸基を持つポリアミド重合体またはポリエステル重合体を含む請求項1〜5の何れかに記載の電気化学素子用導電性組成物。   The electroconductive composition for electrochemical devices according to any one of claims 1 to 5, comprising a polyamide polymer having a hydroxyl group at the terminal or a polyester polymer as a wetting material. 前記導電材として、グラファイト、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンナノファイバー、フラーレンから選ばれる少なくとも1種をさらに含む請求項1〜6の何れかに記載の電気化学素子用導電性組成物。   The conductive composition for an electrochemical element according to claim 1, further comprising at least one selected from graphite, carbon nanotubes, graphene, carbon nanofibers, and fullerenes as the conductive material. 請求項1〜7の何れかに記載の電気化学素子用導電性組成物を含んでなり、電極活物質を含有する、電気化学素子電極用組成物。   The composition for electrochemical element electrodes which comprises the electroconductive composition for electrochemical elements in any one of Claims 1-7, and contains an electrode active material. 集電体上に、請求項1〜7の何れかに記載の電気化学素子用導電性組成物から得られる導電性接着剤層を有する、接着剤層付集電体。   The electrical power collector with an adhesive layer which has an electroconductive adhesive layer obtained from the electrically conductive composition for electrochemical elements in any one of Claims 1-7 on an electrical power collector. 請求項9に記載の接着剤層付集電体の前記導電性接着剤層上に、電極活物質を含む電極組成物層を有する、電気化学素子用電極。
The electrode for electrochemical elements which has an electrode composition layer containing an electrode active material on the said conductive adhesive layer of the electrical power collector with an adhesive layer of Claim 9.
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