JP2017091859A - Conductive paste for lithium ion battery positive electrode, and mixture material paste for lithium ion battery positive electrode - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン電池正極用導電ペースト及びリチウムイオン電池正極用合材ペーストに関する。 The present invention relates to a conductive paste for a lithium ion battery positive electrode and a composite paste for a lithium ion battery positive electrode.
リチウムイオン二次電池は、非水電解質二次電池の一種であって、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う二次電池である。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いこと、充電エネルギーの保持特性が優れていること、見た目上の容量が減るいわゆるメモリー現象が小さいこと等の優れた特性を有する。従って、リチウムイオン二次電池は、携帯電話、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、ハイブリッド自動車、電気自動車等の幅広い分野で使用されている。 The lithium ion secondary battery is a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery, and is a secondary battery in which lithium ions in the electrolyte bear electric conduction. Lithium ion secondary batteries have excellent characteristics such as high energy density, excellent charge energy retention characteristics, and a small so-called memory phenomenon that reduces apparent capacity. Therefore, lithium ion secondary batteries are used in a wide range of fields such as mobile phones, smartphones, personal computers, hybrid vehicles, and electric vehicles.
ここで、リチウムイオン二次電池は、主に正極板、負極板、これら正極板と負極板とを絶縁するためのセパレータ、非水電解液等を備えている。上記正極板は、正極芯材の表面に正極合材層が形成されたものである。当該正極合材層は、導電助剤(カーボン等)、バインダー及び溶剤を含む導電ペーストに電極活物質を混和した正極用合材ペーストを正極芯材の表面に塗布し、これを乾燥することで、製造することができる。 Here, the lithium ion secondary battery mainly includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator for insulating the positive electrode plate and the negative electrode plate, a non-aqueous electrolyte, and the like. The positive electrode plate is obtained by forming a positive electrode mixture layer on the surface of a positive electrode core material. The positive electrode mixture layer is formed by applying a positive electrode mixture paste obtained by mixing an electrode active material to a conductive paste containing a conductive additive (carbon, etc.), a binder, and a solvent to the surface of the positive electrode core material and drying it. Can be manufactured.
上記のように正極合材層の製造は正極芯材の表面に正極用合材ペーストを塗工することにより行われるため、上記正極用合材ペースト及びその構成材料である導電ペーストは、低粘度であることが求められる。かかる状況の下、導電助剤を導電ペースト又は分散液中に分散させるための分散剤を添加する方法が知られている(特許文献1、2)。また、特定のビニルアルコール系重合体をバインダーとして用いる方法も知られている(特許文献3)しかし、分散剤等を大量に配合すると電池性能(内部抵抗、容量)に影響してしまうためその配合量には制限がある。従って、少ない配合量で導電ペーストの粘度を低下させることができる分散剤が所望されている。 As described above, since the positive electrode mixture layer is produced by applying the positive electrode mixture paste on the surface of the positive electrode core material, the positive electrode mixture paste and the conductive paste as its constituent material have a low viscosity. It is required to be. Under such circumstances, there is known a method of adding a dispersing agent for dispersing a conductive additive in a conductive paste or dispersion (Patent Documents 1 and 2). In addition, a method using a specific vinyl alcohol polymer as a binder is also known (Patent Document 3). However, if a large amount of a dispersant or the like is blended, battery performance (internal resistance, capacity) is affected. The amount is limited. Therefore, a dispersant capable of reducing the viscosity of the conductive paste with a small amount is desired.
本発明が解決すべき課題は、分散剤の配合量が比較的少なくても塗工しやすい粘度を有するリチウムイオン電池正極用導電ペースト及びリチウムイオン電池正極用合材ペーストを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a lithium ion battery positive electrode conductive paste and a lithium ion battery positive electrode mixture paste having a viscosity that is easy to apply even if the amount of the dispersant is relatively small.
かかる状況の下、本発明者らは鋭意検討した結果、特定の構造を有するポリビニルアルコール樹脂(a1)及び芳香環含有アクリル樹脂(a2)を一定量含む分散剤(A)を用いることにより上記課題を解決できることを見出した。本発明はかかる新規の知見に基づくものである。 Under such circumstances, as a result of intensive studies, the present inventors have used the dispersant (A) containing a certain amount of the polyvinyl alcohol resin (a1) having a specific structure and the aromatic ring-containing acrylic resin (a2) to achieve the above problem. It was found that can be solved. The present invention is based on such novel findings.
従って、本発明は以下の項を提供する:
項1.分散剤(A)、導電カーボン(B)、及び溶媒(C)を含有する導電ペーストであって、
分散剤(A)がポリビニルアルコール樹脂(a1)及び芳香環含有アクリル樹脂(a2)を含むものであり、
ポリビニルアルコール樹脂(a1)が下記式で示される繰り返し単位を重合体鎖中30〜100質量%の割合で有し、
Accordingly, the present invention provides the following sections:
Item 1. A conductive paste containing a dispersant (A), a conductive carbon (B), and a solvent (C),
The dispersant (A) includes a polyvinyl alcohol resin (a1) and an aromatic ring-containing acrylic resin (a2),
The polyvinyl alcohol resin (a1) has a repeating unit represented by the following formula at a ratio of 30 to 100% by mass in the polymer chain,
ポリビニルアルコール樹脂(a1)及び芳香環含有アクリル樹脂(a2)の配合比が、樹脂固形分比で99.9/0.1〜80.0/20.0の範囲である、リチウムイオン電池正極用導電ペースト。 The compounding ratio of the polyvinyl alcohol resin (a1) and the aromatic ring-containing acrylic resin (a2) is in the range of 99.9 / 0.1 to 80.0 / 20.0 in terms of resin solid content, for a lithium ion battery positive electrode Conductive paste.
項2.導電カーボン(B)がアセチレンブラックを含む、項1に記載のリチウムイオン電池正極用導電ペースト。 Item 2. Item 2. The conductive paste for a lithium ion battery positive electrode according to Item 1, wherein the conductive carbon (B) contains acetylene black.
項3.芳香環含有アクリル樹脂(a2)が、原料モノマーの固形分総量を基準として、芳香環含有モノマーを5〜50質量%含有する原料モノマーの共重合体であることを特徴とする項1又は2に記載のリチウムイオン電池正極用導電ペースト。 Item 3. Item 1 or 2 characterized in that the aromatic ring-containing acrylic resin (a2) is a copolymer of raw material monomers containing 5 to 50% by mass of the aromatic ring-containing monomer, based on the total solid content of the raw material monomers. The electrically conductive paste for lithium ion battery positive electrodes of description.
項4.導電カーボン(B)が、さらに黒鉛を含むことを特徴とする項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池正極用導電ペースト。 Item 4. Item 4. The conductive paste for a lithium ion battery positive electrode according to any one of Items 1 to 3, wherein the conductive carbon (B) further contains graphite.
項5.溶媒(C)が、N−メチル−2−ピロリドンを含有することを特徴とする項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池正極用導電ペースト。 Item 5. Item 5. The conductive paste for a lithium ion battery positive electrode according to any one of Items 1 to 4, wherein the solvent (C) contains N-methyl-2-pyrrolidone.
項6.項1〜5のいずれか1項に記載の導電ペーストに、さらに電極活物質を配合してなるリチウムイオン電池正極用合材ペースト。 Item 6. Item 6. A paste for a lithium ion battery positive electrode obtained by further blending an electrode active material with the conductive paste according to any one of items 1 to 5.
項7.分散剤(A)、導電カーボン(B)、及び溶媒(C)を混合する工程を含む、導電ペーストの製造方法であって、
分散剤(A)がポリビニルアルコール樹脂(a1)及び芳香環含有アクリル樹脂(a2)を含むものであり、
ポリビニルアルコール樹脂(a1)が下記式で示される繰り返し単位を重合体鎖中30〜100質量%の割合で有し、
Item 7. A method for producing a conductive paste comprising a step of mixing a dispersant (A), a conductive carbon (B), and a solvent (C),
The dispersant (A) includes a polyvinyl alcohol resin (a1) and an aromatic ring-containing acrylic resin (a2),
The polyvinyl alcohol resin (a1) has a repeating unit represented by the following formula at a ratio of 30 to 100% by mass in the polymer chain,
ポリビニルアルコール樹脂(a1)及び芳香環含有アクリル樹脂(a2)の配合比が、樹脂固形分比で99.9/0.1〜80.0/20.0の範囲である、方法。 The method whose compounding ratio of a polyvinyl alcohol resin (a1) and an aromatic ring containing acrylic resin (a2) is the range of 99.9 / 0.1-80.0 / 20.0 by resin solid content ratio.
項8.導電カーボン(B)がアセチレンブラックを含む、項7に記載の方法。 Item 8. Item 8. The method according to Item 7, wherein the conductive carbon (B) contains acetylene black.
項9.原料モノマーの固形分総量を基準として、芳香環含有モノマーを5〜50質量%含有する原料モノマーを共重合することにより芳香環含有アクリル樹脂(a2)を得る工程、及びポリビニルアルコール樹脂(a1)と芳香環含有アクリル樹脂(a2)とを配合して分散剤(A)を得る工程をさらに含む、項7又は8に記載の方法。 Item 9. A step of obtaining an aromatic ring-containing acrylic resin (a2) by copolymerizing a raw material monomer containing 5 to 50% by mass of the aromatic ring-containing monomer, based on the total solid content of the raw material monomer, and a polyvinyl alcohol resin (a1) and Item 9. The method according to Item 7 or 8, further comprising a step of blending the aromatic ring-containing acrylic resin (a2) to obtain the dispersant (A).
項10.導電カーボン(B)が、さらに黒鉛を含むことを特徴とする項7〜9のいずれか1項に記載の方法。 Item 10. Item 10. The method according to any one of Items 7 to 9, wherein the conductive carbon (B) further contains graphite.
項11.溶媒(C)が、N−メチル−2−ピロリドンを含有することを特徴とする項7〜10のいずれか1項に記載の方法。 Item 11. Item 11. The method according to any one of Items 7 to 10, wherein the solvent (C) contains N-methyl-2-pyrrolidone.
項12.項7〜11のいずれか1項に記載の方法により導電ペーストを得る工程、及び導電ペーストに、さらに電極活物質を配合する工程を含む、リチウムイオン電池正極用合材ペーストの製造方法。 Item 12. The manufacturing method of the lithium ion battery positive electrode mixture paste including the process of mix | blending an electrode active material with the process of obtaining an electrically conductive paste by the method of any one of claim | item 7 -11, and an electrically conductive paste.
本発明のリチウムイオン電池正極用導電ペースト及びリチウムイオン電池正極用合材ペーストに配合される分散剤(A)は、従来リチウムイオン電池正極用導電ペースト及び合材ペーストに用いられていた顔料分散樹脂よりも比較的少ない配合量で充分にペーストの粘度を低下させることができる。 The dispersant (A) blended in the conductive paste for lithium ion battery positive electrode and the composite paste for lithium ion battery positive electrode of the present invention is a pigment-dispersed resin conventionally used in the conductive paste for lithium ion battery positive electrode and the composite paste. The viscosity of the paste can be sufficiently reduced with a relatively small blending amount.
リチウムイオン電池正極用導電ペースト
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味し、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を意味する。また、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及び/又はメタクリロイルを意味する。また、「(メタ)アクリルアミド」は、アクリルアミド及び/又はメタクリルアミドを意味する。また、「重合性不飽和モノマー」とは、ラジカル重合しうる重合性不飽和基を有するモノマーを意味し、該重合性不飽和基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、アクリルアミド基、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニルエーテル基などが挙げられる。
In the present specification, “(meth) acrylate” means acrylate and / or methacrylate, and “(meth) acrylic acid” means acrylic acid and / or methacrylic acid. “(Meth) acryloyl” means acryloyl and / or methacryloyl. “(Meth) acrylamide” means acrylamide and / or methacrylamide. The “polymerizable unsaturated monomer” means a monomer having a polymerizable unsaturated group capable of radical polymerization, and examples of the polymerizable unsaturated group include (meth) acryloyl group, acrylamide group, vinyl group. , Allyl group, (meth) acryloyloxy group, vinyl ether group and the like.
本発明は、分散剤(A)、導電カーボン(B)、及び溶媒(C)を含有する導電ペーストであって、
分散剤(A)がポリビニルアルコール樹脂(a1)及び芳香環含有アクリル樹脂(a2)を含むものであり、
ポリビニルアルコール樹脂(a1)が下記式で示される繰り返し単位を重合体鎖中30〜95質量%の割合で有し、
The present invention is a conductive paste containing a dispersant (A), conductive carbon (B), and a solvent (C),
The dispersant (A) includes a polyvinyl alcohol resin (a1) and an aromatic ring-containing acrylic resin (a2),
The polyvinyl alcohol resin (a1) has a repeating unit represented by the following formula in a proportion of 30 to 95% by mass in the polymer chain,
ポリビニルアルコール樹脂(a1)及び芳香環含有アクリル樹脂(a2)の配合比が、樹脂固形分比で99.9/0.1〜80.0/20.0の範囲である、リチウムイオン電池正極用導電ペーストを提供する。 The compounding ratio of the polyvinyl alcohol resin (a1) and the aromatic ring-containing acrylic resin (a2) is in the range of 99.9 / 0.1 to 80.0 / 20.0 in terms of resin solid content, for a lithium ion battery positive electrode A conductive paste is provided.
分散剤(A)
本発明の導電ペーストに用いる分散剤(A)は、ポリビニルアルコール樹脂(a1)及び芳香環含有アクリル樹脂(a2)を含む。
Dispersant (A)
The dispersant (A) used for the conductive paste of the present invention contains a polyvinyl alcohol resin (a1) and an aromatic ring-containing acrylic resin (a2).
ポリビニルアルコール樹脂(a1)
本発明で用いることができるポリビニルアルコール樹脂(a1)は、下記式で示される繰り返し単位を重合体鎖中に、通常30〜100質量%、好ましくは30〜95質量%の割合で有することを特徴とする。尚、繰り返し単位の割合は樹脂を構成するモノマーの配合やケン化の割合によって求めることが出来る。
Polyvinyl alcohol resin (a1)
The polyvinyl alcohol resin (a1) that can be used in the present invention has a repeating unit represented by the following formula in a polymer chain in a proportion of usually 30 to 100% by mass, preferably 30 to 95% by mass. And In addition, the ratio of the repeating unit can be determined by the ratio of the monomer constituting the resin and the saponification ratio.
上記ポリビニルアルコール樹脂(a1)は、それ自体既知の重合方法、例えば、酢酸ビニルに代表される脂肪酸ビニルエステルを重合し、加水分解することにより得ることができる。 The polyvinyl alcohol resin (a1) can be obtained by a polymerization method known per se, for example, by polymerizing and hydrolyzing a fatty acid vinyl ester typified by vinyl acetate.
上記脂肪酸ビニルエステルとしては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニルおよびその他の直鎖または分岐状の飽和脂肪酸ビニルエステルが挙げられる。なかでも酢酸ビニルが好ましい。 Examples of the fatty acid vinyl ester include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl palmitate, vinyl stearate and other linear or branched saturated fatty acid vinyl esters. Is mentioned. Of these, vinyl acetate is preferred.
上記ポリビニルアルコール樹脂は、脂肪酸ビニルエステル以外の重合性不飽和モノマーと共重合して得ることもできる。
脂肪酸ビニルエステルと共重合可能な重合性不飽和モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレンなどのオレフィン類;アルキル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等などの(メタ)アクリロイル基含有モノマー;アリルグリシジルエーテルなどのアリルエーテル;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニルなどのハロゲン化ビニル系化合物;アルキルビニルエーテル、4−ヒドロキシビニルエーテルなどのビニルエーテルなどが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
The polyvinyl alcohol resin can also be obtained by copolymerization with a polymerizable unsaturated monomer other than the fatty acid vinyl ester.
Examples of polymerizable unsaturated monomers copolymerizable with fatty acid vinyl esters include olefins such as ethylene and propylene; alkyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate and the like ( (Meth) acryloyl group-containing monomers; allyl ethers such as allyl glycidyl ether; vinyl halide compounds such as vinyl chloride, vinylidene chloride and vinyl fluoride; vinyl ethers such as alkyl vinyl ether and 4-hydroxy vinyl ether. These can be used alone or in combination of two or more.
尚、以下において、主として酢酸ビニルを引用して説明を行うが、本発明はそれに限定されるものではない。 In the following, description will be made mainly with reference to vinyl acetate, but the present invention is not limited thereto.
ポリビニルアルコール樹脂の重合方法は、それ自体既知の重合方法、例えば、酢酸ビニルをアルコール系有機溶媒中で溶液重合してポリ酢酸ビニルを製造し、これをケン化する等の方法により製造することができるが、これに限られるものではなく、例えば、バルク重合や乳化重合や懸濁重合等でもよい。溶液重合を行う場合には、連続重合でもよいしバッチ重合でもよく、単量体は一括して仕込んでもよいし、分割して仕込んでもよく、あるいは連続的又は断続的に添加してもよい。 The polymerization method of the polyvinyl alcohol resin can be manufactured by a polymerization method known per se, for example, a method of producing a polyvinyl acetate by solution polymerization of vinyl acetate in an alcohol-based organic solvent and saponifying it. However, it is not limited to this, and for example, bulk polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization or the like may be used. When solution polymerization is performed, continuous polymerization or batch polymerization may be performed, and the monomers may be charged all at once, may be charged separately, or may be added continuously or intermittently.
溶液重合において使用する重合開始剤は、特に限定するものではないが、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス−2,4−ジメチルパレロニトリル、アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルパレロニトリル)等のアゾ化合物;アセチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキシド、2,4,4−トリメチルペンチル−2−パーオキシフェノキシアセテート等の過酸化物;ジイソプピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジエトキシエチルパーオキシジカーボネート等のパーカーボネート化合物;t−ブチルパーオキシネオデカネート、α−クミルパーオキシネオデカネート、t−ブチルパーオキシネオデカネート等のパーエステル化合物;アゾビスジメチルバレロニトリル、アゾビスメトキシバレロニトリル等の公知のラジカル重合開始剤を使用することができる。 The polymerization initiator used in the solution polymerization is not particularly limited, but azobisisobutyronitrile, azobis-2,4-dimethylpareronitrile, azobis (4-methoxy-2,4-dimethylpareronitrile). ), Etc .; peroxides such as acetyl peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, acetylcyclohexylsulfonyl peroxide, 2,4,4-trimethylpentyl-2-peroxyphenoxyacetate; diisopropylpropyl Percarbonate compounds such as dicarbonate, di-2-ethylhexylperoxydicarbonate, diethoxyethylperoxydicarbonate; t-butylperoxyneodecanate, α-cumylperoxyneodecanate, t-butylperoxyneo Decanate The perester compound; azobisdimethylvaleronitrile can be used a known radical polymerization initiator such as azo-bis-methoxy valeronitrile.
重合反応温度は、特に限定するものではないが、通常30〜150℃程度の範囲で設定することができる。 The polymerization reaction temperature is not particularly limited, but can usually be set in the range of about 30 to 150 ° C.
ポリビニルアルコール樹脂を製造する際のケン化条件は特に限定されず、公知の方法でケン化することができる。一般的には、メタノール等のアルコール溶液中において、アルカリ触媒又は酸触媒の存在下で、分子中のエステル部を加水分解することで行うことができる。
アルカリ触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、カリウムメチラート等のアルカリ金属の水酸化物や、アルコラート等を用いることができる。酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸等の無機酸水溶液、p−トルエンスルホン酸等の有機酸を用いることができるが、水酸化ナトリウムを用いることが望ましい。
ケン化反応の温度は、特に限定されないが、好ましくは10〜70℃、より好ましくは30〜40℃の範囲であることが望ましい。反応時間は、特に限定されないが、30分〜3時間の範囲で行なうことが望ましい。
Saponification conditions for producing the polyvinyl alcohol resin are not particularly limited, and can be saponified by a known method. Generally, it can carry out by hydrolyzing the ester part in a molecule | numerator in presence of an alkali catalyst or an acid catalyst in alcohol solutions, such as methanol.
Examples of the alkali catalyst that can be used include hydroxides of alkali metals such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate, sodium ethylate, and potassium methylate, alcoholates, and the like. As the acid catalyst, for example, an inorganic acid aqueous solution such as hydrochloric acid or sulfuric acid, or an organic acid such as p-toluenesulfonic acid can be used, but sodium hydroxide is preferably used.
The temperature of the saponification reaction is not particularly limited, but is preferably 10 to 70 ° C, more preferably 30 to 40 ° C. Although reaction time is not specifically limited, It is desirable to carry out in 30 minutes-3 hours.
このようにして得ることができるポリビニルアルコール樹脂は、重合度が100〜4,000であることが好ましく、100〜3,000であることがより好ましい。
また、ケン化度が50〜100mol%であることが好ましく、60〜95mol%であることがより好ましく、70〜90mol%であることがさらに好ましい。本発明においてポリビニルアルコール樹脂のケン化度とは、ポリビニルアルコール樹脂に含まれる脂肪酸ビニルエステル由来の構成単位のうち、エステル結合が加水分解されているものの割合(mol%)を意味する。本発明においてケン化度は、ポリビニルアルコール樹脂を水酸化ナトリウムのようなアルカリ性物質で完全にケン化し、得られた脂肪酸塩(例えば酢酸塩)の量を測定することにより測定することができる。(完全にケン化したかは赤外吸光分析により確認することができる。)
尚、上記ポリビニルアルコール樹脂は市販品であっても良い。
The polyvinyl alcohol resin thus obtained preferably has a degree of polymerization of 100 to 4,000, and more preferably 100 to 3,000.
Moreover, it is preferable that saponification degree is 50-100 mol%, It is more preferable that it is 60-95 mol%, It is further more preferable that it is 70-90 mol%. In the present invention, the degree of saponification of the polyvinyl alcohol resin means the proportion (mol%) of the ester unit derived from the fatty acid vinyl ester contained in the polyvinyl alcohol resin in which the ester bond is hydrolyzed. In the present invention, the saponification degree can be measured by completely saponifying the polyvinyl alcohol resin with an alkaline substance such as sodium hydroxide and measuring the amount of the obtained fatty acid salt (for example, acetate). (Complete saponification can be confirmed by infrared absorption analysis.)
The polyvinyl alcohol resin may be a commercially available product.
上記ポリビニルアルコール樹脂(a1)は、合成終了後に脱溶媒及び/又は溶媒置換することで、固体又は任意の溶媒に置き換えた樹脂溶液にすることができる。置換溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メタノール、水などが好ましい。
脱溶媒の方法としては、常圧で加熱により行ってもよいし、減圧下で脱溶媒してもよい。溶媒置換の方法としては、脱溶媒前、脱溶媒途中、又は脱溶媒後のいずれの段階で置換溶媒を投入してもよい。
The said polyvinyl alcohol resin (a1) can be made into the resin solution substituted by solid or arbitrary solvent by carrying out solvent removal and / or solvent substitution after completion | finish of a synthesis | combination. As the substitution solvent, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monomethyl ether, methanol, water and the like are preferable.
As a method for removing the solvent, it may be carried out by heating at normal pressure or may be removed under reduced pressure. As a solvent replacement method, the replacement solvent may be added at any stage before, during or after the solvent removal.
芳香環含有アクリル樹脂(a2)
本発明で用いることができる芳香環含有アクリル樹脂(a2)は、上記ポリビニルアルコール樹脂(a1)以外の樹脂であって、該アクリル樹脂の原料モノマー中に芳香環含有モノマーを含有していることを特徴とする。芳香環含有モノマーとしては、構造中に芳香族基及び重合性不飽和基を含有する化合物であることが好ましく、具体的には、フェニルアクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ノニルフェノール(メタ)アクリレート、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等の単環芳香族炭化水素を有するモノマーが挙げられ、これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。特に、スチレンを用いることが好ましい。
Aromatic ring-containing acrylic resin (a2)
The aromatic ring-containing acrylic resin (a2) that can be used in the present invention is a resin other than the polyvinyl alcohol resin (a1), and contains an aromatic ring-containing monomer in the raw material monomer of the acrylic resin. Features. The aromatic ring-containing monomer is preferably a compound containing an aromatic group and a polymerizable unsaturated group in the structure. Specifically, phenyl acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, Examples include monomers having monocyclic aromatic hydrocarbons such as phenoxydiethylene glycol (meth) acrylate, ethylene oxide-modified nonylphenol (meth) acrylate, styrene, vinyltoluene, and α-methylstyrene, and these may be used alone or in combination of two. The above can be used in combination. In particular, it is preferable to use styrene.
芳香環含有アクリル樹脂(a2)の原料モノマーに含まれる芳香環含有モノマーの含有量としては、原料モノマーの固形分の総量を基準として、芳香環含有モノマーを5〜50質量%含有することが好ましく、7〜45質量%含有することがより好ましい。 The content of the aromatic ring-containing monomer contained in the raw material monomer of the aromatic ring-containing acrylic resin (a2) is preferably 5 to 50% by mass of the aromatic ring-containing monomer based on the total solid content of the raw material monomer. 7 to 45% by mass is more preferable.
本発明で用いることができる芳香環含有アクリル樹脂(a2)は、上記の芳香族基及び重合性不飽和を含有する化合物とその他の重合性不飽和モノマーを共重合することで得ることができる。従って、本発明においては、芳香環含有アクリル樹脂(a2)は、芳香環含有モノマーを含有する原料モノマーの重合体又は共重合体と言い換えることもできる。その他の重合性不飽和モノマーとしては、通常、アクリル樹脂の合成で使用される重合性不飽和モノマーであれば特に制限なく用いることができ、例えば、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート等の炭素数3以下のアルキル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等のアルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリレート;イソボルニル(メタ)アクリレートなどのイソボルニル基を有する重合性不飽和化合物;アダマンチル(メタ)アクリレートなどのアダマンチル基を有する重合性不飽和化合物;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物、該(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物のε−カプロラクトン変性体、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、アリルアルコ−ル、分子末端が水酸基であるポリオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート等の水酸基含有重合性不飽和モノマー;ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールマクロモノマー;(メタ)アクリル酸、クロトン酸、β−カルボキシエチルアクリレート等のカルボキシル基含有重合性不飽和モノマー;(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン類との付加物等のウレタン結合を含まない含窒素重合性不飽和モノマー;イソシアネート基含有重合性不飽和モノマーと水酸基含有化合物との反応生成物又は水酸基含有重合性不飽和モノマーとイソシアネート基含有化合物との反応生成物等のウレタン結合を有する重合性不飽和モノマー;グリシジル(メタ)アクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルプロピル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有重合性不飽和モノマー;分子末端がアルコキシ基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート;2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−スルホエチル(メタ)アクリレート、アリルスルホン酸、4−スチレンスルホン酸等、これらスルホン酸のナトリウム塩及びアンモニウム塩等のスルホン酸基を有する重合性不飽和モノマー;2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート等のリン酸基を有する重合性不飽和モノマー;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシランなどのアルコキシシリル基を有する重合性不飽和モノマー;パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート等のパーフルオロアルキル(メタ)アクリレート;フルオロオレフィン等のフッ素化アルキル基を有する重合性不飽和モノマー;マレイミド基等の光重合性官能基を有する重合性不飽和モノマー;分子末端がアルコキシ基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート;アリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、1,1,1−トリスヒドロキシメチルエタンジ(メタ)アクリレート、1,1,1−トリスヒドロキシメチルエタントリ(メタ)アクリレート、1,1,1−トリスヒドロキシメチルプロパントリ(メタ)アクリレート、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルテレフタレート、ジビニルベンゼン等の重合性不飽和基を1分子中に2個以上有する重合性不飽和モノマーなどが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
なかでも、ポリアルキレングリコールマクロモノマーを含有することが好ましい。
ポリアルキレングリコールマクロモノマーは、下記式(1)で示される非イオン性の重合性不飽和モノマーであり、特に、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレートが好ましい。
CH2=C(R1)COO(CnH2nO)m−R2 ・・・式(1)
〔式中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、mは4〜60、特に4〜55の整数であり、nは2〜3の整数であり、ここで、m個のオキシアルキレン単位(CnH2nO)は同じであっても又は互いに異なっていてもよい。〕。
The aromatic ring-containing acrylic resin (a2) that can be used in the present invention can be obtained by copolymerizing the compound containing the aromatic group and polymerizable unsaturation with another polymerizable unsaturated monomer. Therefore, in the present invention, the aromatic ring-containing acrylic resin (a2) can be rephrased as a polymer or copolymer of raw material monomers containing an aromatic ring-containing monomer. As the other polymerizable unsaturated monomer, it can be used without particular limitation as long as it is a polymerizable unsaturated monomer usually used in the synthesis of an acrylic resin. For example, (meth) acrylic acid, methyl (meth) acrylate, Alkyl (meth) acrylates having 3 or less carbon atoms such as ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, t- Butyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) Acrylate, isostearyl Alkyl or cycloalkyl (meth) such as (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methylcyclohexyl (meth) acrylate, t-butylcyclohexyl (meth) acrylate, cyclododecyl (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate Polymerizable unsaturated compounds having an isobornyl group such as isobornyl (meth) acrylate; Polymerizable unsaturated compounds having an adamantyl group such as adamantyl (meth) acrylate; 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl ( Monoe of (meth) acrylic acid such as (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate and 4-hydroxybutyl (meth) acrylate and a dihydric alcohol having 2 to 8 carbon atoms. Telluride, ε-caprolactone modified product of monoesterified product of (meth) acrylic acid and dihydric alcohol having 2 to 8 carbon atoms, N-hydroxymethyl (meth) acrylamide, allyl alcohol, molecular terminal is hydroxyl group Hydroxyl-containing polymerizable unsaturated monomers such as (meth) acrylate having a polyoxyalkylene chain; polyethylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, ethoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, etc. A polyalkylene glycol macromonomer; carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomers such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, β-carboxyethyl acrylate; (meth) acrylonitrile, (meth) acrylic N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, N-isopropylacrylamide, acryloylmorpholine, glycidyl (meth) acrylate -Containing polymerizable unsaturated monomers not containing urethane bonds such as adducts of amines and amines; reaction products of isocyanate group-containing polymerizable unsaturated monomers and hydroxyl group-containing compounds or hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomers and isocyanate groups Polymerizable unsaturated monomer having a urethane bond such as a reaction product with a containing compound; glycidyl (meth) acrylate, β-methylglycidyl (meth) acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, 3,4- Epoxy cyclo Epoxy group-containing polymerizable unsaturated monomers such as xylethyl (meth) acrylate, 3,4-epoxycyclohexylpropyl (meth) acrylate, and allyl glycidyl ether; (meth) acrylate having a polyoxyethylene chain whose molecular terminal is an alkoxy group; 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, 2-sulfoethyl (meth) acrylate, allyl sulfonic acid, 4-styrene sulfonic acid, etc., polymerizable unsaturated groups having sulfonic acid groups such as sodium salt and ammonium salt of these sulfonic acids Monomer; 2-acryloyloxyethyl acid phosphate, 2-methacryloyloxyethyl acid phosphate, 2-acryloyloxypropyl acid phosphate, 2-methacryloyloxypropyl acid phosphate Polymerizable unsaturated monomers having a phosphoric acid group such as vinyl trimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, γ- (meth) acryloyloxypropyltrimethoxysilane, γ- (meth) Polymerizable unsaturated monomers having an alkoxysilyl group such as acryloyloxypropyltriethoxysilane; perfluoroalkyl (meth) acrylates such as perfluorobutylethyl (meth) acrylate and perfluorooctylethyl (meth) acrylate; fluoroolefins and the like Polymerizable unsaturated monomer having a fluorinated alkyl group; Polymerizable unsaturated monomer having a photopolymerizable functional group such as a maleimide group; (meth) acrylate having a polyoxyethylene chain whose molecular terminal is an alkoxy group; Acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, 1 , 4-butanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, glycerol di (Meth) acrylate, 1,1,1-trishydroxymethylethane di (meth) acrylate, 1,1,1-trishydroxymethylethane tri (meth) acrylate, 1,1,1-trishi Examples thereof include polymerizable unsaturated monomers having two or more polymerizable unsaturated groups in one molecule such as droxymethylpropane tri (meth) acrylate, triallyl isocyanurate, diallyl terephthalate and divinylbenzene. These can be used alone or in combination of two or more.
Especially, it is preferable to contain a polyalkylene glycol macromonomer.
The polyalkylene glycol macromonomer is a nonionic polymerizable unsaturated monomer represented by the following formula (1), and polyethylene glycol (meth) acrylate and polypropylene glycol (meth) acrylate are particularly preferable.
CH 2 = C (R 1) COO (C n H 2n O) m -R 2 ··· Equation (1)
[Wherein, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, m is an integer of 4 to 60, particularly 4 to 55, and n is 2 Is an integer of ˜3, where the m oxyalkylene units (C n H 2n O) may be the same or different from each other. ].
上記アクリル樹脂の重合方法としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、重合性不飽和モノマーを有機溶媒中で溶液重合することにより製造することができるが、これに限られるものではなく、例えば、バルク重合や乳化重合や懸濁重合等でもよい。溶液重合を行う場合には、連続重合でもよいしバッチ重合でもよく、重合性不飽和モノマーは一括して仕込んでもよいし、分割して仕込んでもよく、あるいは連続的又は断続的に添加してもよい。 A conventionally known method can be used as the method for polymerizing the acrylic resin. For example, it can be produced by solution polymerization of a polymerizable unsaturated monomer in an organic solvent, but is not limited thereto, and for example, bulk polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, or the like may be used. When performing solution polymerization, it may be continuous polymerization or batch polymerization, and the polymerizable unsaturated monomer may be charged all at once, may be charged separately, or may be added continuously or intermittently. Good.
重合に用いられるラジカル重合開始剤としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、シクロヘキサノンパーオキサイド、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(tert−ブチルパーオキシ)バレレート、クメンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイド、1,3−ビス(tert−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジイソプロピルベンゼンパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジ−tert−アミルパーオキサイド、ビス(tert−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等の過酸化物系重合開始剤;2,2´−アゾビス(イソブチロニトリル)、1,1−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、アゾクメン、2,2´−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2´−アゾビスジメチルバレロニトリル、4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2−(t−ブチルアゾ)−2−シアノプロパン、2,2´−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2,2´−アゾビス(2−メチルプロパン)、ジメチル2,2´−アゾビス(2−メチルプロピオネート)等のアゾ系重合開始剤を挙げることができる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 As a radical polymerization initiator used for polymerization, a conventionally known method can be used. For example, cyclohexanone peroxide, 3,3,5-trimethylcyclohexanone peroxide, methylcyclohexanone peroxide, 1,1-bis (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis ( tert-butylperoxy) cyclohexane, n-butyl-4,4-bis (tert-butylperoxy) valerate, cumene hydroperoxide, 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroperoxide, 1,3 -Bis (tert-butylperoxy-m-isopropyl) benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane, diisopropylbenzene peroxide, tert-butylcumyl peroxide, decanoylper Oxide, Lauroyl peroxide, Ben Ile peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, di-tert-amyl peroxide, bis (tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, tert-butyl peroxybenzoate, 2,5-dimethyl-2,5- Peroxide-based polymerization initiators such as di (benzoylperoxy) hexane and tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate; 2,2′-azobis (isobutyronitrile), 1,1-azobis (cyclohexane -1-carbonitrile), azocumene, 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2'-azobisdimethylvaleronitrile, 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid), 2 -(T-butylazo) -2-cyanopropane, 2,2'-azobis (2,4,4-trimethylpentane), 2,2'- Zobisu (2-methylpropane), dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate) may be mentioned azo-based polymerization initiators such as. These can be used alone or in combination of two or more.
上記の重合又は希釈に使用される溶媒としては、特に制限はなく、水や有機溶剤、またはその混合物などを挙げることができる。有機溶剤としては、例えば、n−ブタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロブタンなどの炭化水素溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤;メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;n−ブチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールなどのエーテル系溶剤;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルカルビトールアセテート等のエステル系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン等のケトン系溶剤;エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、イソブタノール等の等のアルコール系溶剤;エクアミド(商品名、出光興産株式会社製)、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N−メチルプロピオアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどのアミド系溶剤など、従来公知の溶剤を挙げることができる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 There is no restriction | limiting in particular as a solvent used for said superposition | polymerization or dilution, Water, an organic solvent, or its mixture etc. can be mentioned. Examples of the organic solvent include hydrocarbon solvents such as n-butane, n-hexane, n-heptane, n-octane, cyclopentane, cyclohexane and cyclobutane; aromatic solvents such as toluene and xylene; methyl isobutyl ketone and the like Ketone solvents; ether solvents such as n-butyl ether, dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol; ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, Ester solvents such as ethylene glycol monomethyl ether acetate and butyl carbitol acetate; ketone solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and diisobutyl ketone; Alcohol solvents such as butanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol, etc .; Examide (trade name, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N- Conventionally known solvents such as amide solvents such as methylformamide, N-methylacetamide, N-methylpropioamide and N-methyl-2-pyrrolidone can be exemplified. These can be used alone or in combination of two or more.
有機溶剤中での溶液重合において、重合開始剤、重合性不飽和モノマー成分、及び有機溶剤を混合し、攪拌しながら加熱する方法、反応熱による系の温度上昇を抑えるために有機溶剤を反応槽に仕込み、60℃〜200℃の温度で攪拌しながら必要に応じて窒素やアルゴンなどの不活性ガスを吹き込みながら、重合性不飽和モノマー成分と重合開始剤を所定の時間かけて混合滴下又は分離滴下する方法などが用いられる。 In solution polymerization in an organic solvent, a method in which a polymerization initiator, a polymerizable unsaturated monomer component, and an organic solvent are mixed and heated while stirring, and the organic solvent is used as a reaction tank in order to suppress the temperature rise of the system due to reaction heat. The polymerizable unsaturated monomer component and the polymerization initiator are mixed and dropped or separated over a predetermined time while blowing an inert gas such as nitrogen or argon as necessary while stirring at a temperature of 60 ° C. to 200 ° C. A dripping method or the like is used.
重合は、一般に1〜10時間程度行うことができる。各段階の重合の後に必要に応じて重合開始剤を滴下しながら反応槽を加熱する追加触媒工程を設けてもよい。 The polymerization can be generally performed for about 1 to 10 hours. You may provide the additional catalyst process which heats a reaction tank, dripping a polymerization initiator as needed after superposition | polymerization of each step.
上記の通り得られる本発明の顔料分散樹脂は、重量平均分子量が好ましくは1,000〜10,0000、より好ましくは3000〜50000の範囲内であることが好適である。 The pigment-dispersed resin of the present invention obtained as described above preferably has a weight average molecular weight of 1,000 to 10,000, more preferably 3,000 to 50,000.
尚、本明細書において、数平均分子量及び重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いて測定した保持時間(保持容量)を、同一条件で測定した分子量既知の標準ポリスチレンの保持時間(保持容量)によりポリスチレンの分子量に換算して求めた値である。具体的には、ゲルパーミュエーションクロマトグラフとして、「HLC8120GPC」(商品名、東ソー社製)を使用し、カラムとして、「TSKgel G−4000HXL」、「TSKgel G−3000HXL」、「TSKgel G−2500HXL」及び「TSKgel G−2000HXL」(商品名、いずれも東ソー社製)の4本を使用し、移動相テトラヒドロフラン、測定温度40℃、流速1mL/min及び検出器RIの条件下で測定することができる。 In the present specification, the number average molecular weight and the weight average molecular weight are the retention time (retention capacity) measured using a gel permeation chromatograph (GPC) and the retention time of a standard polystyrene having a known molecular weight measured under the same conditions. (Retention capacity) is a value obtained by converting to the molecular weight of polystyrene. Specifically, “HLC8120GPC” (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) is used as a gel permeation chromatograph, and “TSKgel G-4000HXL”, “TSKgel G-3000HXL”, “TSKgel G-2500HXL” are used as columns. ”And“ TSKgel G-2000HXL ”(trade names, all manufactured by Tosoh Corporation), and can be measured under the conditions of mobile phase tetrahydrofuran, measurement temperature 40 ° C., flow rate 1 mL / min, and detector RI. it can.
上記芳香環含有アクリル樹脂(a2)は、合成終了後に脱溶媒及び/又は溶媒置換することで、固体又は任意の溶媒に置き換えた樹脂溶液にすることができる。置換溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メタノール、水などが好ましい。
脱溶媒の方法としては、常圧で加熱により行ってもよいし、減圧下で脱溶媒してもよい。溶媒置換の方法としては、脱溶媒前、脱溶媒途中、又は脱溶媒後のいずれの段階で置換溶媒を投入してもよい。
The aromatic ring-containing acrylic resin (a2) can be made into a resin solution substituted with a solid or an arbitrary solvent by removing the solvent and / or replacing the solvent after completion of the synthesis. As the substitution solvent, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monomethyl ether, methanol, water and the like are preferable.
As a method for removing the solvent, it may be carried out by heating at normal pressure or may be removed under reduced pressure. As a solvent replacement method, the replacement solvent may be added at any stage before, during or after the solvent removal.
分散剤(A)中のポリビニルアルコール樹脂(a1)の固形分含量は、特に限定されないが、例えば、20〜99.9質量%、好ましくは50〜99.5質量%の範囲で適宜設定することができる。分散剤(A)の樹脂固形分中の芳香環含有アクリル樹脂(a1)の固形分含量は特に限定されないが、例えば、0.1〜20質量%、好ましくは0.5〜15質量%の範囲で適宜設定することができる。ポリビニルアルコール樹脂(a1)及び芳香環含有アクリル樹脂(a2)の配合割合は、樹脂固形分比で99.9/0.1〜80.0/20.0の範囲である。 Although the solid content of the polyvinyl alcohol resin (a1) in the dispersant (A) is not particularly limited, for example, it is appropriately set in the range of 20 to 99.9% by mass, preferably 50 to 99.5% by mass. Can do. The solid content of the aromatic ring-containing acrylic resin (a1) in the resin solid content of the dispersant (A) is not particularly limited. Can be set as appropriate. The compounding ratio of the polyvinyl alcohol resin (a1) and the aromatic ring-containing acrylic resin (a2) is in the range of 99.9 / 0.1 to 80.0 / 20.0 in terms of the resin solid content ratio.
ポリビニルアルコール樹脂(a1)及び芳香環含有アクリル樹脂(a2)以外の樹脂
ポリビニルアルコール樹脂(a1)及び芳香環含有アクリル樹脂(a2)以外の樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂(a1)及び芳香環含有アクリル樹脂(a2)以外のアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリケート樹脂、塩素系樹脂、フッ素系樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、及びこれらの複合樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。なかでも、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、フッ素樹脂の中から選ばれる少なくとも1種の樹脂を併用して用いることが好ましく、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を併用することがより好ましい。これらの樹脂は、顔料分散樹脂として、又は顔料分散後の添加樹脂として導電ペーストに配合することができる。
Resins other than polyvinyl alcohol resin (a1) and aromatic ring-containing acrylic resin (a2) As resins other than polyvinyl alcohol resin (a1) and aromatic ring-containing acrylic resin (a2), for example, polyvinyl alcohol resin (a1) and aromatic ring Acrylic resins other than the containing acrylic resin (a2), polyester resins, epoxy resins, polyether resins, alkyd resins, urethane resins, silicone resins, polycarbonate resins, silicate resins, chlorine resins, fluorine resins, polyvinyl pyrrolidone resins, polyvinyl alcohol Examples thereof include resins, polyvinyl acetal resins, and composite resins thereof. These resins can be used alone or in combination of two or more. Especially, it is preferable to use together and use at least 1 sort (s) of resin chosen from polyvinyl acetal resin, polyvinyl pyrrolidone resin, polyvinyl alcohol resin, and fluororesin, and it is more preferable to use polyvinylidene fluoride (PVDF) together. These resins can be blended in the conductive paste as a pigment dispersion resin or as an additive resin after pigment dispersion.
導電カーボン(B)
導電カーボン(B)としては、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャネルブラック、ケッチェンブラック、バルカン、カーボンナノチューブ、グラフェン、気相成長カーボンファイバー(VGCF)、黒鉛等が挙げられる。好ましくは、アセチレンブラック、黒鉛等が挙げられ、より好ましくはアセチレンブラック等が挙げられる。また、本発明の好ましい実施形態において、導電性カーボン(B)は、アセチレンブラック及び黒鉛の両方を含んでいてもよい。これらの導電カーボンは、1種単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。
Conductive carbon (B)
Examples of the conductive carbon (B) include acetylene black, furnace black, thermal black, channel black, ketjen black, vulcan, carbon nanotube, graphene, vapor grown carbon fiber (VGCF), and graphite. Preferably, acetylene black, graphite, etc. are mentioned, More preferably, acetylene black etc. are mentioned. In a preferred embodiment of the present invention, the conductive carbon (B) may contain both acetylene black and graphite. These conductive carbons can be used alone or in combination of two or more.
溶媒(C)
溶媒(C)としては、例えば、前述した芳香環含有アクリル樹脂(a2)の重合又は希釈に使用される溶媒を好適に用いることができる。好ましい溶媒(C)の具体例としては、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メタノール、水などが挙げられ、好ましくはN−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。これらの溶媒は、1種単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。
Solvent (C)
As a solvent (C), the solvent used for superposition | polymerization or dilution of the aromatic ring containing acrylic resin (a2) mentioned above can be used suitably, for example. Specific examples of the preferred solvent (C) include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monomethyl ether, methanol, water and the like, preferably N-methyl-2-pyrrolidone and the like Is mentioned. These solvent can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
その他の添加剤
リチウムイオン電池正極用導電ペーストには、上記成分(A)、(B)及び(C)以外の成分(その他の添加剤と示すこともある)を配合してもよい。その他の添加剤としては、例えば、中和剤、顔料分散剤、消泡剤、防腐剤、防錆剤、可塑剤、結着剤(バインダー)などを挙げることができる。
Other Additives Components other than the above components (A), (B) and (C) (sometimes referred to as other additives) may be blended in the conductive paste for the lithium ion battery positive electrode. Examples of other additives include neutralizers, pigment dispersants, antifoaming agents, antiseptics, rust inhibitors, plasticizers, and binders (binders).
顔料分散剤及び/又は結着剤としては、例えば、上記分散剤(A)以外のアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリケート樹脂、塩素系樹脂、フッ素系樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、及びこれらの複合樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。なかでも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いることが好ましい。 Examples of the pigment dispersant and / or binder include acrylic resins other than the dispersant (A), polyester resins, epoxy resins, polyether resins, alkyd resins, urethane resins, silicone resins, polycarbonate resins, silicate resins, Examples include chlorine-based resins, fluorine-based resins, polyvinyl pyrrolidone resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl acetal resins, and composite resins thereof. These resins can be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use polyvinylidene fluoride (PVDF).
本発明のリチウムイオン電池正極用導電ペーストの製法
本発明のリチウムイオン電池正極用導電ペースト固形分中の分散剤(A)の固形分含有量は、通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下であることが、顔料分散時の粘度、顔料分散性、分散安定性及び生産効率などの面から好適である。また、本発明の好ましい実施形態において、塗膜の導電性の観点からは、本発明のリチウムイオン電池正極用導電ペースト固形分中の分散剤(A)の含有量は、通常、20質量%以下、好ましくは0.1〜15質量%、より好ましくは1.0〜10質量%であることが好適である。
Production Method of Conductive Paste for Lithium Ion Battery Positive Electrode of the Present Invention The solid content of the dispersant (A) in the solid content of the conductive paste for lithium ion battery positive electrode of the present invention is usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less. It is preferable from the viewpoints of viscosity at the time of pigment dispersion, pigment dispersibility, dispersion stability, production efficiency, and the like. Moreover, in preferable embodiment of this invention, content of the dispersing agent (A) in the electrically conductive paste solid content for lithium ion battery positive electrodes of this invention is 20 mass% or less normally from a conductive viewpoint of a coating film. The content is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 1.0 to 10% by mass.
本発明のリチウムイオン電池正極用導電ペースト固形分中の導電カーボン(B)の固形分含有量は、通常、50質量%以上、かつ100質量%未満、好ましくは60質量%以上、かつ100質量%未満、より好ましくは70質量%以上、かつ100質量%未満が電池性能の点から好適である。また、本発明のリチウムイオン電池正極用導電ペースト中の溶剤(C)の含有量は、通常、50質量%以上、かつ100質量%未満、好ましくは70質量%以上、かつ100質量%未満、より好ましくは80質量%以上、かつ100質量%未満が乾燥効率、ペースト粘度の点から好適である。 The solid content of the conductive carbon (B) in the solid content of the conductive paste for a lithium ion battery positive electrode of the present invention is usually 50% by mass or more and less than 100% by mass, preferably 60% by mass or more and 100% by mass. Less than, more preferably 70% by mass or more and less than 100% by mass is suitable from the viewpoint of battery performance. The content of the solvent (C) in the conductive paste for a lithium ion battery positive electrode of the present invention is usually 50% by mass or more and less than 100% by mass, preferably 70% by mass or more and less than 100% by mass. Preferably 80 mass% or more and less than 100 mass% are suitable from the point of drying efficiency and paste viscosity.
本発明のリチウムイオン電池正極用導電ペーストは、以上に述べた各成分を、例えば、ペイントシェーカー、サンドミル、ボールミル、ペブルミル、LMZミル、DCPパールミル、遊星ボールミル、ホモジナイザー、二軸混練機、薄膜旋回型高速ミキサーなどの従来公知の分散機を用いて均一に混合、分散させることにより調製することができる。 The conductive paste for a lithium ion battery positive electrode of the present invention comprises the components described above, for example, paint shaker, sand mill, ball mill, pebble mill, LMZ mill, DCP pearl mill, planetary ball mill, homogenizer, biaxial kneader, thin film swirl type It can prepare by mixing and disperse | distributing uniformly using conventionally well-known dispersers, such as a high-speed mixer.
本発明のリチウムイオン電池正極用導電ペーストは、後述するように、電極活物質と混和してリチウムイオン電池正極用合材ペーストを製造するために用いることができる。 As will be described later, the conductive paste for a lithium ion battery positive electrode of the present invention can be mixed with an electrode active material and used to produce a lithium ion battery positive electrode mixture paste.
リチウムイオン電池正極用合材ペースト
本発明は、上記導電ペーストに、さらに電極活物質を配合してなるリチウムイオン電池正極用合材ペーストを提供する。
Lithium-ion battery positive electrode composite paste The present invention provides a lithium-ion battery positive electrode composite paste obtained by further blending an electrode active material with the conductive paste.
電極活物質
電極活物質としては、例えば、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等のリチウム複合酸化物等が挙げられる。これらの電極活物質は、1種単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。本発明のリチウムイオン電池正極用合材ペースト固形分中の電極活物質の固形分含有量は、通常70質量%以上、かつ100質量%未満、好ましくは80質量%以上、かつ100質量%未満であることが、電池容量、電池抵抗などの面から好適である。
As an electrode active material , for example, lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), lithium cobaltate (LiCoO 2 ), LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O And lithium composite oxide such as 2 . These electrode active materials can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. The solid content of the electrode active material in the solid paste solid content of the lithium ion battery positive electrode of the present invention is usually 70% by mass or more and less than 100% by mass, preferably 80% by mass or more and less than 100% by mass. It is preferable in terms of battery capacity, battery resistance, and the like.
リチウムイオン電池正極用合材ペーストの製法
本発明のリチウムイオン電池正極用合材ペーストは、前述したリチウムイオン電池正極用導電ペーストをまず調製し、当該導電ペーストにリチウムイオン電池正極用導電ペーストに電極活物質を配合することにより得ることができる。また、本発明のリチウムイオン電池正極用合材ペーストは、前述の成分(A)、成分(B)、成分(C)及び電極活物質を混和して調製してもよい。
Method for Producing Lithium Ion Battery Positive Electrode Paste The lithium ion battery positive electrode composite paste of the present invention is prepared by first preparing the above-described lithium ion battery positive electrode conductive paste, and applying the lithium ion battery positive electrode conductive paste to the conductive paste. It can be obtained by blending an active material. Moreover, the composite paste for a lithium ion battery positive electrode of the present invention may be prepared by mixing the component (A), the component (B), the component (C) and the electrode active material.
本発明のリチウムイオン電池正極用合材ペースト固形分中の分散剤(A)の固形分含有量は、通常0.001〜20質量%、好ましくは0.005〜10質量%であることが、電池性能、ペースト粘度などの面から好適である。 The solid content of the dispersant (A) in the solid paste solid content for the lithium ion battery positive electrode of the present invention is usually 0.001 to 20% by mass, preferably 0.005 to 10% by mass, It is suitable from the aspects of battery performance and paste viscosity.
本発明のリチウムイオン電池正極用合材ペースト固形分中の導電カーボン(B)の固形分含有量は、通常、0.01〜30質量%、好ましくは0.05〜20質量%、より好ましくは0.1〜15質量%が電池性能の点から好適である。また、本発明のリチウムイオン電池正極用合材ペースト中の溶剤(C)の含有量は、通常、0.1〜60質量%、好ましくは0.5〜50質量%、より好ましくは1〜45質量%が電極乾燥効率、ペースト粘度の点から好適である。 The solid content of the conductive carbon (B) in the solid paste for lithium ion battery positive electrode of the present invention is usually 0.01 to 30% by mass, preferably 0.05 to 20% by mass, more preferably. 0.1-15 mass% is suitable from the point of battery performance. Moreover, content of the solvent (C) in the composite paste for lithium ion battery positive electrodes of this invention is 0.1-60 mass% normally, Preferably it is 0.5-50 mass%, More preferably, it is 1-45. Mass% is preferable from the viewpoint of electrode drying efficiency and paste viscosity.
前述したように、リチウムイオン二次電池の正極合材層は、リチウムイオン電池正極用合材ペーストを正極芯材の表面に塗布し、これを乾燥することで、製造することができる。また、本発明のペーストの用途としては、合材層のペーストとして用いる以外に、正極芯材と合成層との間のプライマー層としても用いることができる。
リチウムイオン電池正極用合材ペーストの塗布方法は、ダイコーター等を用いた自体公知の方法により行うことができる。リチウムイオン電池正極用合材ペーストの塗布量は特に限定されないが、例えば、乾燥後の正極合材層の厚みが0.04〜0.30mm、好ましくは0.06〜0.24mmの範囲となるように設定することができる。乾燥工程の温度としては、例えば、80〜200℃、好ましくは100〜180℃の範囲内で適宜設定することができる。乾燥工程の時間としては、例えば、5〜120秒、好ましくは5〜60秒の範囲内で適宜設定することができる。
As described above, the positive electrode mixture layer of the lithium ion secondary battery can be manufactured by applying the lithium ion battery positive electrode mixture paste to the surface of the positive electrode core material and drying it. Moreover, as a use of the paste of this invention, it can be used also as a primer layer between a positive electrode core material and a synthetic layer besides using it as a paste of a compound material layer.
The method of applying the lithium ion battery positive electrode composite paste can be performed by a method known per se using a die coater or the like. The coating amount of the lithium ion battery positive electrode mixture paste is not particularly limited. For example, the thickness of the positive electrode mixture layer after drying is in the range of 0.04 to 0.30 mm, preferably 0.06 to 0.24 mm. Can be set as follows. As temperature of a drying process, it can set suitably in 80-200 degreeC, for example, Preferably in the range of 100-180 degreeC. As time of a drying process, it can set suitably within the range of 5 to 120 second, for example, Preferably it is 5 to 60 second.
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら特定の実施形態に限定されるものではない。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these specific embodiments.
以下、製造例、実施例及び比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。各例中の「部」は質量部、「%」は質量%を示す。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Production Examples, Examples, and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. In each example, “parts” indicates mass parts, and “%” indicates mass%.
アクリル樹脂の製造
製造例1 芳香環含有アクリル樹脂の製造
攪拌加熱装置と冷却管を備えた反応容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル250部を仕込み、窒素置換後、110℃に保った。この中に、以下に示すモノマー混合物とMPEG2000(商品名、日本油脂株式会社製、ポリオキシエチレングリコールモノメチルエーテル、数平均分子量約2000、有効成分50%、他のモノマーと溶解しないため分離滴下)200部とを3時間かけて滴下した。
<モノマー混合物>
スチレン 200部
メチルメタクリレート 200部
n−ブチルメタクリレート 300部
2−エチルヘキシルアクリレート 100部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 100部
2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル) 40部
滴下終了後から1時間経過後、この中に2,2´−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)5部をプロピレングリコールモノメチルエーテル100部に溶かした溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、これをさらに1時間110℃に保持したのち、メチルイソブチルケトンで調整し、固形分70%のアクリル樹脂AK−1溶液を得た。アクリル樹脂AK−1は、重量平均分子量11,000であった。
Production and Production Example 1 of Acrylic Resin Production of Aromatic Ring-Containing Acrylic Resin 250 parts of propylene glycol monomethyl ether was charged into a reaction vessel equipped with a stirring and heating device and a cooling tube, and maintained at 110 ° C. after nitrogen substitution. In this, the following monomer mixture and MPEG2000 (trade name, manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd., polyoxyethylene glycol monomethyl ether, number average molecular weight of about 2000, active ingredient 50%, separated and dropped because it does not dissolve with other monomers) 200 Was added dropwise over 3 hours.
<Monomer mixture>
Styrene 200 parts methyl methacrylate 200 parts n-butyl methacrylate 300 parts 2-ethylhexyl acrylate 100 parts 2-hydroxyethyl methacrylate 100 parts 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) 40 parts 1 hour after the end of dropping A solution prepared by dissolving 5 parts of 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) in 100 parts of propylene glycol monomethyl ether was added dropwise over 1 hour. After completion of dropping, this was further maintained at 110 ° C. for 1 hour, and then adjusted with methyl isobutyl ketone to obtain an acrylic resin AK-1 solution having a solid content of 70%. The acrylic resin AK-1 had a weight average molecular weight of 11,000.
製造例2 芳香環含有アクリル樹脂の製造
攪拌加熱装置と冷却管を備えた反応容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル250部を仕込み、窒素置換後、110℃に保った。この中に、以下に示すモノマー混合物とMPEG2000(商品名、日本油脂株式会社製、ポリオキシエチレングリコールモノメチルエーテル、数平均分子量約2000、有効成分50%、他のモノマーと溶解しないため分離滴下)200部とを3時間かけて滴下した。
<モノマー混合物>
スチレン 100部
メチルメタクリレート 300部
n−ブチルメタクリレート 300部
2−エチルヘキシルアクリレート 100部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 100部
2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル) 40部
滴下終了後から1時間経過後、この中に2,2´−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)5部をプロピレングリコールモノメチルエーテル100部に溶かした溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、これをさらに1時間110℃に保持したのち、メチルイソブチルケトンで調整し、固形分70%のアクリル樹脂AK−2溶液を得た。アクリル樹脂AK−2は、重量平均分子量10,000であった。
Production Example 2 Production of Aromatic Ring-Containing Acrylic Resin 250 parts of propylene glycol monomethyl ether was charged into a reaction vessel equipped with a stirring and heating device and a cooling tube, and kept at 110 ° C. after nitrogen substitution. In this, the following monomer mixture and MPEG2000 (trade name, manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd., polyoxyethylene glycol monomethyl ether, number average molecular weight of about 2000, active ingredient 50%, separated and dropped because it does not dissolve with other monomers) 200 Was added dropwise over 3 hours.
<Monomer mixture>
Styrene 100 parts methyl methacrylate 300 parts n-butyl methacrylate 300 parts 2-ethylhexyl acrylate 100 parts 2-hydroxyethyl methacrylate 100 parts 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) 40 parts 1 hour after the end of dropping A solution prepared by dissolving 5 parts of 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) in 100 parts of propylene glycol monomethyl ether was added dropwise over 1 hour. After completion of dropping, this was further maintained at 110 ° C. for 1 hour, and then adjusted with methyl isobutyl ketone to obtain an acrylic resin AK-2 solution having a solid content of 70%. The acrylic resin AK-2 had a weight average molecular weight of 10,000.
製造例3 芳香環含有アクリル樹脂の製造
攪拌加熱装置と冷却管を備えた反応容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル250部を仕込み、窒素置換後、110℃に保った。この中に、以下に示すモノマー混合物とMPEG2000(商品名、日本油脂株式会社製、ポリオキシエチレングリコールモノメチルエーテル、数平均分子量約2000、有効成分50%、他のモノマーと溶解しないため分離滴下)200部とを3時間かけて滴下した。
<モノマー混合物>
スチレン 30部
メチルメタクリレート 370部
n−ブチルメタクリレート 300部
2−エチルヘキシルアクリレート 100部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 100部
2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル) 40部
滴下終了後から1時間経過後、この中に2,2´−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)5部をプロピレングリコールモノメチルエーテル100部に溶かした溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、これをさらに1時間110℃に保持したのち、メチルイソブチルケトンで調整し、固形分70%のアクリル樹脂AK−3溶液を得た。アクリル樹脂AK−3は、重量平均分子量9,500であった。
Production Example 3 Production of Aromatic Ring-Containing Acrylic Resin 250 parts of propylene glycol monomethyl ether was charged into a reaction vessel equipped with a stirring and heating device and a cooling tube, and maintained at 110 ° C. after nitrogen substitution. In this, the following monomer mixture and MPEG2000 (trade name, manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd., polyoxyethylene glycol monomethyl ether, number average molecular weight of about 2000, active ingredient 50%, separated and dropped because it does not dissolve with other monomers) 200 Was added dropwise over 3 hours.
<Monomer mixture>
Styrene 30 parts Methyl methacrylate 370 parts n-Butyl methacrylate 300 parts 2-Ethylhexyl acrylate 100 parts 2-Hydroxyethyl methacrylate 100 parts 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile) 40 parts 1 hour after the end of dropping A solution prepared by dissolving 5 parts of 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) in 100 parts of propylene glycol monomethyl ether was added dropwise over 1 hour. After completion of the dropwise addition, this was further maintained at 110 ° C. for 1 hour and then adjusted with methyl isobutyl ketone to obtain an acrylic resin AK-3 solution having a solid content of 70%. The acrylic resin AK-3 had a weight average molecular weight of 9,500.
製造例4 アクリル樹脂の製造
攪拌加熱装置と冷却管を備えた反応容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル250部を仕込み、窒素置換後、110℃に保った。この中に、以下に示すモノマー混合物とMPEG2000(商品名、日本油脂株式会社製、ポリオキシエチレングリコールモノメチルエーテル、数平均分子量約2000、有効成分50%、他のモノマーと溶解しないため分離滴下)200部とを3時間かけて滴下した。
<モノマー混合物>
メチルメタクリレート 400部
n−ブチルメタクリレート 300部
2−エチルヘキシルアクリレート 100部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 100部
2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル) 40部
滴下終了後から1時間経過後、この中に2,2´−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)5部をプロピレングリコールモノメチルエーテル100部に溶かした溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、これをさらに1時間110℃に保持したのち、メチルイソブチルケトンで調整し、固形分70%のアクリル樹脂AK−4溶液を得た。アクリル樹脂AK−4は、重量平均分子量9,500であった。
Production Example 4 Production of Acrylic Resin 250 parts of propylene glycol monomethyl ether was charged into a reaction vessel equipped with a stirring and heating device and a cooling pipe, and kept at 110 ° C. after nitrogen substitution. In this, the following monomer mixture and MPEG2000 (trade name, manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd., polyoxyethylene glycol monomethyl ether, number average molecular weight of about 2000, active ingredient 50%, separated and dropped because it does not dissolve with other monomers) 200 Was added dropwise over 3 hours.
<Monomer mixture>
Methyl methacrylate 400 parts n-butyl methacrylate 300 parts 2-ethylhexyl acrylate 100 parts 2-hydroxyethyl methacrylate 100 parts 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) 40 parts A solution prepared by dissolving 5 parts of 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) in 100 parts of propylene glycol monomethyl ether was added dropwise over 1 hour. After completion of the dropwise addition, this was further maintained at 110 ° C. for 1 hour and then adjusted with methyl isobutyl ketone to obtain an acrylic resin AK-4 solution having a solid content of 70%. The acrylic resin AK-4 had a weight average molecular weight of 9,500.
導電ペーストの製造
実施例1
PVA−1(注1)28.5部、製造例1で得られたアクリル樹脂AK−1 3部(固形分1.5部)、アセチレンブラック1200部、KFポリマーW#7300(商品名、ポリフッ化ビニリデン、クレハ社製)220部、及びN−メチル−2−ピロリドン8500部を混合してボールミルにて5時間分散し、導電ペーストX−1を得た。
Production Example 1 of Conductive Paste
28.5 parts of PVA-1 (Note 1), 3 parts of acrylic resin AK-1 obtained in Production Example 1 (1.5 parts of solid content), 1200 parts of acetylene black, KF polymer W # 7300 (trade name, polyfluoride) 220 parts of vinylidene chloride (manufactured by Kureha) and 8500 parts of N-methyl-2-pyrrolidone were mixed and dispersed in a ball mill for 5 hours to obtain a conductive paste X-1.
実施例2〜8、比較例1〜6
導電ペースト配合を下記表1とする以外は、実施例1と同様にして、導電ペーストX−2〜X−14を製造した。尚、表中の配合量は固形分の値である。
Examples 2-8, Comparative Examples 1-6
Conductive pastes X-2 to X-14 were produced in the same manner as in Example 1 except that the conductive paste composition was changed to Table 1 below. In addition, the compounding quantity in a table | surface is a value of solid content.
(注1)PVA−1:ポリビニルアルコール樹脂、ケン化度100mol%、平均重合度約500。繰り返し単位−(CH2−CH(OH))−の割合 約100質量%。
(注2)PVA−2:ポリビニルアルコール樹脂、ケン化度80mol%、平均重合度約500。繰り返し単位−(CH2−CH(OH))−の割合 約67質量%。
(注3)PVA−3:ポリビニルアルコール樹脂、ケン化度50mol%、平均重合度約100。繰り返し単位−(CH2−CH(OH))−の割合 約33質量%。
(注4)PVA−4:ポリビニルアルコール樹脂、ケン化度35mol%、平均重合度約1500。繰り返し単位−(CH2−CH(OH))−の割合 約22質量%。
(Note 1) PVA-1: polyvinyl alcohol resin, saponification degree 100 mol%, average polymerization degree about 500. Repeating unit - (CH 2 -CH (OH) ) - ratio of about 100% by weight.
(Note 2) PVA-2: polyvinyl alcohol resin, saponification degree 80 mol%, average polymerization degree about 500. Repeating unit - (CH 2 -CH (OH) ) - ratio of about 67 weight percent.
(Note 3) PVA-3: polyvinyl alcohol resin, saponification degree 50 mol%, average polymerization degree about 100. Repeating unit - (CH 2 -CH (OH) ) - ratio of about 33 weight percent.
(Note 4) PVA-4: polyvinyl alcohol resin, saponification degree 35 mol%, average polymerization degree about 1500. Repeating unit - (CH 2 -CH (OH) ) - ratio of about 22 weight percent.
合材ペーストの製造
実施例9
実施例1で得られた導電ペーストX−1 8部、活物質粒子(組成式LiNi0.5Mn1.5O4で表されるスピネル構造のリチウムニッケルマンガン酸化物粒子。平均粒径6μm、BET比表面積0.7m2/g)90部、及びN−メチル−2−ピロリドン57部を混合して合材ペーストY−1を製造した。
Production Example 9 of Compound Paste
8 parts of the conductive paste X-1 obtained in Example 1, active material particles (lithium nickel manganese oxide particles having a spinel structure represented by the composition formula LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4. Average particle diameter 6 μm, 90 parts of a BET specific surface area of 0.7 m 2 / g) and 57 parts of N-methyl-2-pyrrolidone were mixed to produce a composite paste Y-1.
実施例10〜16、比較例7〜12
導電ペーストを下記表2の種類とする以外は、実施例9と同様にして、合材ペーストY−2〜Y−14を製造した。
Examples 10-16, Comparative Examples 7-12
Compound pastes Y-2 to Y-14 were produced in the same manner as in Example 9 except that the conductive paste was of the type shown in Table 2 below.
また、下記表2に、後述する評価試験の結果〔導電ペーストの粘度、電池性能(IV抵抗増加率)〕を記載する。2つの評価試験のうち、1つでも不合格の評価結果が出た場合、その導電ペースト及び合材ペーストは不合格である。 Table 2 below shows the results of evaluation tests described later [viscosity of conductive paste, battery performance (IV resistance increase rate)]. If at least one of the two evaluation tests results in a failure, the conductive paste and the composite paste are rejected.
評価試験
<粘度>
実施例及び比較例で得られた導電ペーストをコーン&プレート型粘度計「Mars2」(商品名、HAAKE社製)を用い、シアーレート1.0sec−1で粘度を測定し、下記基準により評価した。評価としては、A、B、Cが合格で、Dが不合格である。
A:粘度が、5Pa・s未満である。
B:粘度が、5Pa・s以上、かつ30Pa・s未満である。
C:粘度が、30Pa・s以上、かつ100Pa・s未満である。
D:粘度が、100Pa・s以上である。
Evaluation test <viscosity>
Using the cone and plate type viscometer “Mars2” (trade name, manufactured by HAAKE), the viscosity of the conductive paste obtained in Examples and Comparative Examples was measured at a shear rate of 1.0 sec −1 and evaluated according to the following criteria. . As evaluation, A, B, and C are acceptable, and D is unacceptable.
A: The viscosity is less than 5 Pa · s.
B: The viscosity is 5 Pa · s or more and less than 30 Pa · s.
C: The viscosity is 30 Pa · s or more and less than 100 Pa · s.
D: The viscosity is 100 Pa · s or more.
<電池性能(IV抵抗増加率)>
実施例9〜16、比較例7〜12で得られた合材ペーストY−1〜14を用いて、電池性能(IV抵抗増加率)の評価を行った。評価方法は、次の手順で行った。
(1)下記[ブランクとなる導電ペースト、合材ペーストの製造]に示した方法によりブランクとなる導電ペースト及び合材ペーストを製造し、後述する[正極の作製]、[負極の作製]及び[リチウムイオン二次電池の構築]に示した方法で正極及び負極を設置したリチウムイオン二次電池を構築した。次いで得られたリチウムイオン二次電池を用い、後述する[IV抵抗の測定方法]に従い、IV抵抗を測定した。
(2)ブランクとなる合材ペーストに代えて、実施例及び比較例で得られた合材ペーストY−1〜14を用いる以外、上記(1)と同様にして正極及び負極を設置したリチウムイオン二次電池を構築し、IV抵抗を測定した。続いてブランクに対するIV抵抗増加率(%)を算出し、評価を行った。
なお、導電カーボンの種類は3種類(アセチレンブラック単独、アセチレンブラックと黒鉛併用、黒鉛単独)あるため、それぞれ同じ種類の顔料のブランクと比較を行なった。(合材ペーストY−7の評価はアセチレンブラック600部及び黒鉛600部のブランク、合材ペーストY−8の評価は黒鉛1200部のブランク、それ以外の合材ペーストはアセチレンブラック1200部のブランク)
電池性能(IV抵抗増加率)の評価は、下記基準により行った。A、Bが合格で、Cが不合格である。
A:IV抵抗増加率が、ブランクと比較して、+5%未満である。
B:IV抵抗増加率が、ブランクと比較して、+5%以上、かつ+8%未満である。
C:IV抵抗増加率が、ブランクと比較して、+8%以上である。
<Battery performance (IV resistance increase rate)>
Battery performance (IV resistance increase rate) was evaluated using the composite pastes Y-1 to 14 obtained in Examples 9 to 16 and Comparative Examples 7 to 12. The evaluation method was performed according to the following procedure.
(1) A conductive paste and a composite paste to be a blank are manufactured by the method shown in [Manufacture of a conductive paste to be a blank and a composite paste] below, and [Preparation of a positive electrode], [Preparation of a negative electrode] and [ A lithium ion secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode were installed was constructed by the method shown in [Construction of Lithium Ion Secondary Battery]. Next, using the obtained lithium ion secondary battery, IV resistance was measured according to [Method of measuring IV resistance] described later.
(2) Lithium ions in which a positive electrode and a negative electrode were installed in the same manner as in (1) above, except that the composite pastes Y-1 to Y-14 obtained in Examples and Comparative Examples were used instead of the blank composite paste. A secondary battery was constructed and the IV resistance was measured. Subsequently, the IV resistance increase rate (%) relative to the blank was calculated and evaluated.
In addition, since there are three kinds of conductive carbon (acetylene black alone, acetylene black and graphite combined use, graphite alone), each was compared with a blank of the same kind of pigment. (The evaluation of the composite paste Y-7 is a blank of 600 parts of acetylene black and 600 parts of graphite, the evaluation of the composite paste Y-8 is a blank of 1200 parts of graphite, and the other composite paste is a blank of 1200 parts of acetylene black)
The battery performance (IV resistance increase rate) was evaluated according to the following criteria. A and B are acceptable and C is unacceptable.
A: The IV resistance increase rate is less than + 5% compared to the blank.
B: The IV resistance increase rate is + 5% or more and less than + 8% as compared with the blank.
C: IV resistance increase rate is + 8% or more compared to blank.
[ブランクとなる導電ペースト、合材ペーストの製造]
アセチレンブラック1200部、KFポリマーW#7300(商品名、ポリフッ化ビニリデン、クレハ社製)220部、及びN−メチル−2−ピロリドン8500部を混合してボールミルにて5時間分散し、分散剤無添加の導電ペーストを得た。
[Manufacture of conductive paste and composite paste used as blank]
1200 parts of acetylene black, 220 parts of KF polymer W # 7300 (trade name, polyvinylidene fluoride, manufactured by Kureha) and 8500 parts of N-methyl-2-pyrrolidone were mixed and dispersed in a ball mill for 5 hours, without a dispersant. An additive conductive paste was obtained.
上記導電ペースト 8部、活物質粒子(組成式LiNi0.5Mn1.5O4で表されるスピネル構造のリチウムニッケルマンガン酸化物粒子。平均粒径6μm、BET比表面積0.7m2/g)90部、及びN−メチル−2−ピロリドン57部を混合して分散剤無添加の合材ペーストを製造し、これをブランクとした。また、アセチレンブラック1200部に代えて、アセチレンブラック600部及び黒鉛600部と、黒鉛1200部のブランクも製造した。(アセチレンブラック単独、アセチレンブラックと黒鉛併用、黒鉛単独の3種類のブランクを製造)
[正極の作製]
合材ペーストを、平均厚み凡そ15μmの長尺状アルミニウム箔(正極集電体)の両面に、片面あたりの目付量が10mg/cm2(固形分基準)となるようにローラコート法で帯状に塗布して乾燥(乾燥温度80℃、1分間)することにより、正極活物質層を形成した。この正極集電体に担持された正極活物質層をロールプレス機により圧延して、性状を調整した。
8 parts of the conductive paste, active material particles (lithium nickel manganese oxide particles having a spinel structure represented by the composition formula LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4. Average particle diameter 6 μm, BET specific surface area 0.7 m 2 / g ) 90 parts and 57 parts of N-methyl-2-pyrrolidone were mixed to produce a mixture paste without addition of a dispersant, which was used as a blank. Further, instead of 1200 parts of acetylene black, a blank of 600 parts of acetylene black and 600 parts of graphite and 1200 parts of graphite was also produced. (Manufacturing three types of blanks: acetylene black alone, acetylene black and graphite combined, and graphite alone)
[Preparation of positive electrode]
The composite paste is formed into a belt shape by a roller coating method so that the basis weight per side is 10 mg / cm 2 (solid content basis) on both sides of a long aluminum foil (positive electrode current collector) having an average thickness of about 15 μm. The positive electrode active material layer was formed by applying and drying (drying temperature 80 ° C., 1 minute). The positive electrode active material layer supported on the positive electrode current collector was rolled with a roll press to adjust the properties.
[負極の作製]
負極活物質としての天然黒鉛粉末(C、平均粒径:5μm、比表面積:3m2/g)と、バインダーとしてのスチレンブタジエンゴム(SBR)と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、これらの材料の質量比がC:SBR:CMC=98:1:1となり、且つ固形分濃度が約45質量%となるようにイオン交換水と混合して、負極活物質層形成用スラリーを調製した。このスラリーを、平均厚み凡そ10μmの長尺状銅箔(負極集電体)の両面に、片面あたりの目付量が7mg/cm2(固形分基準)となるようにローラコート法で帯状に塗布して乾燥(乾燥温度120℃、1分間)することにより、負極活物質層を形成した。これをロールプレス機により圧延して、性状を調整した。
[Preparation of negative electrode]
Natural graphite powder (C, average particle size: 5 μm, specific surface area: 3 m 2 / g) as a negative electrode active material, styrene butadiene rubber (SBR) as a binder, and carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener The negative electrode active material layer forming slurry is mixed with ion-exchanged water so that the mass ratio of these materials is C: SBR: CMC = 98: 1: 1 and the solid content concentration is about 45 mass%. Prepared. This slurry was applied in a belt-like manner on both sides of a long copper foil (negative electrode current collector) having an average thickness of about 10 μm by a roller coating method so that the basis weight per side is 7 mg / cm 2 (solid content basis). Then, the negative electrode active material layer was formed by drying (drying temperature 120 ° C., 1 minute). This was rolled by a roll press to adjust the properties.
[リチウムイオン二次電池の構築]
上記で作製した正極シートと負極シートとを、セパレータシート(ここでは、ポリエチレン(PE)の両面にポリプロピレン(PP)が積層された三層構造であって、厚み20μmのものを用いた。)を介して対面に配置し、楕円状に捲回することによって捲回電極体を作製した。作製した電極体を円筒型の電池ケース内に配置し、そこに非水電解液(ここでは、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とをEC:DMC:EMC=3:4:3の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてのLiPF6を1.0mol/Lの濃度で溶解させたもの。)を注液した。そして、電極体の端部において露出した正極集電体および負極集電体に、正極端子および負極端子を溶接したのち、電池ケースを封口し、18650型のリチウムイオン二次電池を構築した。
[Construction of lithium ion secondary battery]
The positive electrode sheet and the negative electrode sheet produced above were used as separator sheets (here, a three-layer structure in which polypropylene (PP) was laminated on both sides of polyethylene (PE) and having a thickness of 20 μm). The wound electrode body was produced by placing the electrodes facing each other and winding them in an elliptical shape. The produced electrode body is placed in a cylindrical battery case, and a non-aqueous electrolyte (here, ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC) is EC: DMC: EMC). = LiPF 6 as a supporting salt was dissolved at a concentration of 1.0 mol / L in a mixed solvent containing a volume ratio of 3: 4: 3. And after welding a positive electrode terminal and a negative electrode terminal to the positive electrode collector and negative electrode collector which were exposed in the edge part of an electrode body, the battery case was sealed and the 18650 type lithium ion secondary battery was constructed.
[IV抵抗の測定方法]
−30℃の環境下においてSOC60%の充電状態(SOC:state of charge)における評価用セルのIV抵抗を測定した。ここで、IV抵抗は、予め定められた電流値(I)で10秒間定電流放電し、放電後の電圧(V)をそれぞれ測定する。そして、予め定められた電流値(I)と、放電後の電圧(V)を基に、X軸にI、Y軸にVを取ってプロットし、各放電により得られたプロットを基に、近似直線を引き、その傾きをIV抵抗とする。ここでは、0.3C、1C、3Cの電流値で定電流放電を行なって得られる各放電後の電圧(V)を基にIV抵抗(mΩ)を算出した。
[Method for measuring IV resistance]
The IV resistance of the cell for evaluation in an SOC of 60% state (SOC) was measured under an environment of −30 ° C. Here, the IV resistance is a constant current discharge at a predetermined current value (I) for 10 seconds, and the voltage (V) after the discharge is measured. Then, based on the predetermined current value (I) and the voltage (V) after the discharge, I plotted on the X axis and V on the Y axis, and based on the plot obtained by each discharge, An approximate straight line is drawn and the slope is taken as IV resistance. Here, the IV resistance (mΩ) was calculated based on the voltage (V) after each discharge obtained by performing constant current discharge at current values of 0.3C, 1C, and 3C.
Claims (6)
分散剤(A)がポリビニルアルコール樹脂(a1)及び芳香環含有アクリル樹脂(a2)を含むものであり、
ポリビニルアルコール樹脂(a1)が下記式で示される繰り返し単位を重合体鎖中30〜100質量%の割合で有し、
The dispersant (A) includes a polyvinyl alcohol resin (a1) and an aromatic ring-containing acrylic resin (a2),
The polyvinyl alcohol resin (a1) has a repeating unit represented by the following formula at a ratio of 30 to 100% by mass in the polymer chain,
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