JP2018125094A - Binder composition for nonaqueous electrolyte battery electrode, slurry composition for nonaqueous electrolyte battery electrode arranged by use thereof, nonaqueous electrolyte battery electrode, and nonaqueous electrolyte battery - Google Patents

Binder composition for nonaqueous electrolyte battery electrode, slurry composition for nonaqueous electrolyte battery electrode arranged by use thereof, nonaqueous electrolyte battery electrode, and nonaqueous electrolyte battery Download PDF

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俊充 田中
Toshimitsu Tanaka
俊充 田中
有紀 太田
Arinori Ota
有紀 太田
良太 小宮
Ryota Komiya
良太 小宮
俊相 趙
Shunso Cho
俊相 趙
岩崎 秀治
Hideji Iwasaki
秀治 岩崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a binder composition which never mars a function as a nonaqueous electrolyte battery electrode binder, i.e. a binding ability among active materials and with a collector electrode, and the toughness as an electrode, and which is superior in battery characteristics in a nonaqueous electrolyte battery.SOLUTION: A binder composition for a nonaqueous electrolyte battery electrode, comprises hydrogel consisting of a water-soluble polymer. In regard to the relaxation time of water according to pulse NMR when the binder composition has a solid content concentration 5.5 wt.%, the confined-water relaxation time τis 20 msec or longer, and the free-water relaxation time τis 300 msec or longer.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非水電解質電池電極用バインダー組成物、並びにそれを用いた非水電解質電池電極用スラリー組成物、非水電解質電池電極、及び非水電解質電池に関する。   The present invention relates to a binder composition for a nonaqueous electrolyte battery electrode, a slurry composition for a nonaqueous electrolyte battery electrode using the binder composition, a nonaqueous electrolyte battery electrode, and a nonaqueous electrolyte battery.

近年、携帯電話、ノート型パソコン、パッド型情報端末機器などの携帯端末の普及が著しい。これら携帯端末の電源に用いられている二次電池には、リチウムイオン二次電池が多用されている。携帯端末は、より快適な携帯性が求められるため、小型化、薄型化、軽量化、高性能化が急速に進み、様々な場で利用されるようになった。この動向は現在も続いており、携帯端末に使用される電池にも、小型化、薄型化、軽量化、高性能化がさらに要求されている。   In recent years, mobile terminals such as mobile phones, notebook computers, and pad-type information terminal devices have been widely used. Lithium ion secondary batteries are frequently used as secondary batteries used for the power sources of these portable terminals. Since portable terminals are required to have more comfortable portability, miniaturization, thinning, weight reduction, and high performance have rapidly progressed, and have come to be used in various places. This trend continues today, and batteries used in mobile terminals are further required to be smaller, thinner, lighter, and higher in performance.

リチウムイオン二次電池等の非水電解質電池は、正極と負極とをセパレーターを介して設置し、LiPF、LiBF LiTFSI(リチウム(ビストリフルオロメチルスルホニルイミド))、LiFSI(リチウム(ビスフルオロスルホニルイミド))のようなリチウム塩をエチレンカーボネート等の有機液体に溶解させた電解液と共に容器内に収納した構造を有する。 A non-aqueous electrolyte battery such as a lithium ion secondary battery has a positive electrode and a negative electrode installed via a separator, and LiPF 6 , LiBF 4 LiTFSI (lithium (bistrifluoromethylsulfonylimide)), LiFSI (lithium (bisfluorosulfonylimide). )) And a lithium salt dissolved in an organic liquid such as ethylene carbonate in a container.

上記負極および正極は、通常、バインダーおよび増粘剤を水に溶解、または分散させ、これに活物質、必要に応じて導電助剤(導電付与剤)などを混合して得られる電極用スラリー(以下、単にスラリーということがある)を集電体に塗布して、水を乾燥することにより、混合層として結着させて形成される。より具体的には、例えば、負極は、活物質であるリチウムイオン吸蔵・放出可能な炭素質材料、および、必要に応じて導電助剤のアセチレンブラックなどを、銅などの集電体に二次電池電極用バインダーにより相互に結着させたものである。一方、正極は、活物質であるLiCoOなど、および、必要に応じて負極と同様の導電助剤を、アルミニウムなどの集電体に二次電池電極用バインダーを用いて相互に結着させたものである。 The negative electrode and the positive electrode are usually obtained by dissolving or dispersing a binder and a thickener in water and mixing an active material, a conductive aid (conductivity imparting agent) and the like with this, Hereinafter, it may be simply formed as a mixed layer by coating the current collector on the current collector and drying the water. More specifically, for example, for the negative electrode, a carbonaceous material capable of occluding and releasing lithium ions, which is an active material, and, if necessary, acetylene black, a conductive auxiliary agent, are secondary to a current collector such as copper. They are bound together by a binder for battery electrodes. On the other hand, for the positive electrode, LiCoO 2 that is an active material and, if necessary, a conductive aid similar to that of the negative electrode are bound to a current collector such as aluminum using a secondary battery electrode binder. Is.

これまで、水媒体用のバインダーとして、スチレン−ブタジエンゴムなどのジエン系ゴムやポリアクリル酸などのアクリル系が使用されている(例えば、特許文献1および2)。増粘剤としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロポキシセルロース、カルボキシメチルセルロース・ナトリウム塩(CMC−Na)、ポリアクリル酸ソーダなどが挙げられるが、この中でCMC−Naがよく用いられている(例えば、特許文献3)。   Up to now, diene rubbers such as styrene-butadiene rubber and acrylics such as polyacrylic acid have been used as binders for aqueous media (for example, Patent Documents 1 and 2). Examples of the thickener include methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropoxycellulose, carboxymethylcellulose sodium salt (CMC-Na), sodium polyacrylate, etc. Among them, CMC-Na is often used. (For example, patent document 3).

しかしながら、スチレン−ブタジエンゴムなどのジエン系ゴムは、銅などの金属集電極との接着性が低く、集電極と電極材の密着性を高めるために使用量を下げることが出来ないという問題がある。また、充放電時に発生する熱に対して弱く、容量維持率が低いという問題もある。一方で、ポリアクリル酸ソーダでは、スチレンーブタジエンゴム系よりも高い接着性を示すが、電気抵抗が高く、更に、電極が固くなり靱性に乏しくなるため、電極が容易に割れるという課題がある。最近では、携帯端末の使用時間の延長や充電時間の短縮などの要望が高まり、電池の高容量化(低抵抗化)、寿命(サイクル特性)、充電速度(レート特性)の向上が急務となっているなか、特に障害となっている。   However, diene rubbers such as styrene-butadiene rubber have low adhesion to metal collectors such as copper, and there is a problem that the amount used cannot be reduced in order to increase the adhesion between the collector and the electrode material. . In addition, there is a problem that the capacity maintenance rate is low due to weakness against heat generated during charging and discharging. On the other hand, polyacrylic acid soda exhibits higher adhesion than styrene-butadiene rubber, but has a problem that the electrode is easily cracked because the electric resistance is high and the electrode becomes harder and less tough. Recently, demands for extending the usage time of mobile devices and shortening charging time have increased, and there is an urgent need to improve battery capacity (low resistance), life (cycle characteristics), and charging speed (rate characteristics). In particular, it is an obstacle.

非水電解質電池において、電池容量は活物質の量に影響されるため、電池という限られた空間内で活物質を増加させるには、バインダーおよび増粘剤の量を抑えることが有効である。また、レート特性についても、電子の移動の容易さに影響されるため、非導電性で電子の移動を妨げるバインダーおよび増粘剤の量を抑えることが有効である。しかしながら、バインダーおよび増粘剤の量を少なくすると、集電極と電極材および電極内の活物質間の結着性が低下し、長時間の使用に対する耐久性(電池寿命)が著しく低下するだけでなく、電極として脆いものとなってしまう。このように、これまで、集電極と電極材の結着性を保持し、電極としての靱性を保持したまま電池容量などの電池特性の向上を図ることは困難であった。   In the nonaqueous electrolyte battery, since the battery capacity is affected by the amount of the active material, it is effective to suppress the amount of the binder and the thickener in order to increase the active material in a limited space of the battery. Moreover, since the rate characteristics are also affected by the ease of electron movement, it is effective to suppress the amount of binder and thickener that are non-conductive and prevent electron movement. However, if the amount of the binder and the thickener is reduced, the binding property between the collector electrode and the electrode material and the active material in the electrode is lowered, and the durability (battery life) for long-term use is significantly reduced. However, the electrode becomes brittle. Thus, it has been difficult to improve battery characteristics such as battery capacity while maintaining the binding property between the collector electrode and the electrode material and maintaining the toughness as an electrode.

特開2000−67917号公報JP 2000-67917 A 特開2008−288214号公報JP 2008-288214 A 特開2014−13693号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-13693

本発明は上記課題事情に鑑みてなされたものであり、バインダーとしての機能、すなわち、活物質間および集電極との結着性と電極としての靱性を損なうことなく、非水電解質電池における電池特性の向上を図ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the battery characteristics in the nonaqueous electrolyte battery are obtained without impairing the function as the binder, that is, the binding property between the active materials and the collector electrode and the toughness as the electrode. The purpose is to improve.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、下記構成の非水電解質電池用バインダー組成物を使用することで、上記目的を達することを見出し、この知見に基づいて更に検討を重ねることによって本発明を完成した。   As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have found that the above object can be achieved by using a binder composition for a nonaqueous electrolyte battery having the following constitution, and further studies are made based on this finding. The present invention was completed by overlapping.

すなわち、本発明の一局面に係る非水電解質電池用バインダー組成物(以下、単にバインダー組成物とも称す)は、水溶性高分子からなるヒドロゲルを含む組成物であって、固形分濃度5.5重量%である場合に、パルスNMRによる水の緩和時間における拘束水緩和時間τが20ミリ秒以上であり、かつ自由水緩和時間τが300ミリ秒以上であることを特徴とする。また、該水溶性高分子からなるヒドロゲルが、α−オレフィン類とマレイン酸類とが共重合したα−オレフィン−マレイン酸類共重合体の中和塩およびポリアミン類を含むことが好ましい。 That is, the binder composition for a nonaqueous electrolyte battery according to one aspect of the present invention (hereinafter also simply referred to as a binder composition) is a composition containing a hydrogel composed of a water-soluble polymer, and has a solid content concentration of 5.5. In the case of weight%, the restricted water relaxation time τ 2 in the relaxation time of water by pulse NMR is 20 milliseconds or more, and the free water relaxation time τ 3 is 300 milliseconds or more. Moreover, it is preferable that the hydrogel which consists of this water-soluble polymer contains the neutralized salt and polyamine of the alpha-olefin-maleic acid copolymer which alpha-olefins and maleic acid copolymerized.

このような構成により、活物質間および集電極との結着性と電極としての靱性を損なうことなく、電池特性の向上を図ることができると考えられる。   With such a configuration, it is considered that the battery characteristics can be improved without impairing the binding property between the active materials and the collector electrode and the toughness as the electrode.

また、本発明の他の局面に係る非水電解質電池用バインダー水溶液は、上記バインダー組成物、水からなることを特徴とする。   Moreover, the binder aqueous solution for non-aqueous electrolyte batteries which concerns on the other situation of this invention consists of the said binder composition and water, It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明のさらに他の局面に係る非水電解質電池用スラリー組成物は、上記バインダー組成物、活物質及び溶媒を含むことを特徴とする。   A slurry composition for a non-aqueous electrolyte battery according to still another aspect of the present invention includes the binder composition, an active material, and a solvent.

本発明のさらに他の局面に係る非水電解質電池電極として、集電体に、上記非水電解質電池用バインダー組成物と、活物質とを少なくとも含有する混合層を結着してなることを特徴とする。   As a nonaqueous electrolyte battery electrode according to still another aspect of the present invention, a current collector is formed by binding a mixed layer containing at least the binder composition for a nonaqueous electrolyte battery and an active material. And

また、本発明のさらに他の局面に係る非水電解質電池は、上記非水電解質電池負極と、正極と、電解液とを備えることを特徴とする。   A nonaqueous electrolyte battery according to still another aspect of the present invention includes the above nonaqueous electrolyte battery negative electrode, a positive electrode, and an electrolytic solution.

本発明によれば、結着性と靱性を備えた非水電解質電池用バインダー組成物を得ることができ、さらにそれを用いて、非水電解質電池の電池特性の向上を実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the binder composition for nonaqueous electrolyte batteries provided with binding property and toughness can be obtained, and also the improvement of the battery characteristic of a nonaqueous electrolyte battery can be implement | achieved using it.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although embodiment of this invention is described in detail, this invention is not limited to these.

本実施形態の非水電解質電池用バインダー組成物は、水溶性高分子からなるヒドロゲルを含む組成物であって、固形分濃度5.5重量%である場合に、パルスNMRによる水の緩和時間における拘束水緩和時間τが20ミリ秒以上であり、かつ自由水緩和時間τが300ミリ秒以上であることを特徴とする。 The binder composition for a non-aqueous electrolyte battery according to this embodiment is a composition containing a hydrogel composed of a water-soluble polymer, and when the solid content concentration is 5.5% by weight, the relaxation time of water by pulse NMR is The restricted water relaxation time τ 2 is 20 milliseconds or more, and the free water relaxation time τ 3 is 300 milliseconds or more.

本実施形態において、ヒドロゲルであるとは、バインダー樹脂(高分子)が三次元網目構造となり、その網目構造の内部に水を含んだ膨潤体となっている状態のことをさす。このようなヒドロゲルを含むことにより、バインダー組成物に結着性・靱性を付与することができる。   In the present embodiment, the hydrogel refers to a state in which the binder resin (polymer) has a three-dimensional network structure and is a swollen body containing water inside the network structure. By including such a hydrogel, binding properties and toughness can be imparted to the binder composition.

本実施形態のバインダー組成物は、ヒドロゲルであることから使用時に水を加え、ヒドロゲルを解砕し液中に分散させて用いる。ヒドロゲルを解砕する方法としては、特に制限するものではないが、プラネタリーミキサー、スタティックミキサーなどのミキサー類、メカニカルスターラ、マグネチックスターラなどの攪拌機類、ボールミル、遊星ミルなどの粉砕機類を使用することができる。   Since the binder composition of the present embodiment is a hydrogel, water is added at the time of use, and the hydrogel is crushed and dispersed in a liquid. The method for crushing the hydrogel is not particularly limited, but mixers such as planetary mixers and static mixers, stirrers such as mechanical stirrers and magnetic stirrers, and pulverizers such as ball mills and planetary mills are used. can do.

得られたヒドロゲル解砕物分散液は、解砕によって小粒化したヒドロゲルと溶媒である自由水からなる。自由水は、解砕によって解放されたヒドロゲル中に存在した水、および解砕に際して添加した水で構成される。このヒドロゲル解砕物分散液をパルスNMRで測定すると、小粒化したヒドロゲル中に存在する拘束水と、解放されたヒドロゲル中に存在していた水と解砕に際して添加した水で構成される自由水とに関し、減衰曲線が得られる。得られた2成分の減衰曲線を下記式(1)によって解析し、2成分の緩和時間を求めることで、ヒドロゲル解砕物分散液の分散性を求めることができる。前記パルスNMRは、例えば、後述の実施例で行った方法(測定装置および測定条件)によって測定することができる。   The obtained hydrogel pulverized dispersion is composed of a hydrogel that has been reduced in size by pulverization and free water as a solvent. Free water is composed of water present in the hydrogel released by crushing and water added during crushing. When this hydrogel pulverized product dispersion was measured by pulse NMR, it was found that the constrained water present in the atomized hydrogel, the free water composed of the water present in the released hydrogel and the water added during the pulverization, For, a decay curve is obtained. The obtained two-component decay curve is analyzed by the following equation (1), and the relaxation time of the two components is determined, whereby the dispersibility of the hydrogel crushed dispersion liquid can be determined. The pulse NMR can be measured, for example, by the method (measurement apparatus and measurement conditions) performed in the examples described later.

Fitting関数:Aexp(−x/τ)+Aexp(−x/τ
式(1)
(式中のA、A:下記成分比を表す定数、τ拘束水の緩和時間、τ:自由水の緩和時間、x:時間)
Fitting function: A 2 exp (−x / τ 2 ) + A 3 exp (−x / τ 3 )
Formula (1)
(A 2 and A 3 in the formula: constants representing the following component ratios, τ 2 restraint water relaxation time, τ 3 : free water relaxation time, x: time)

上述のパルスNMR測定では溶媒である水分子の運動性を評価できる。緩和時間の増加は運動性の増加を意味する。   In the pulsed NMR measurement described above, the mobility of water molecules as a solvent can be evaluated. An increase in relaxation time means an increase in motility.

本実施形態のバインダー組成物では、固形分濃度5.5重量%である場合において、上述のパルスNMR測定による水の緩和時間における拘束水緩和時間τが20ミリ秒以上であり、かつ自由水緩和時間τが300ミリ秒以上である。 In the binder composition of the present embodiment, when the solid content concentration is 5.5% by weight, the restraint water relaxation time τ 2 in the water relaxation time by the pulse NMR measurement described above is 20 milliseconds or more, and free water The relaxation time τ 3 is 300 milliseconds or more.

本実施形態において、前記固形分濃度は、以下の方法によって算出される濃度である。すなわち、まず、解砕液(ポリマー水溶液)を1gガラスシャーレに秤量し、105℃6h真空乾燥を行う。その後、得られたフィルム重量を秤量し、100倍にすることで固形分濃度(重量%)を算出する。   In the present embodiment, the solid content concentration is a concentration calculated by the following method. That is, first, the pulverized solution (polymer aqueous solution) is weighed in a 1 g glass petri dish and vacuum dried at 105 ° C. for 6 hours. Thereafter, the obtained film weight is weighed and multiplied by 100 to calculate the solid content concentration (% by weight).

緩和時間の小さいτは、運動性の低さを表しており、具体的にはヒドロゲルの存在量、並びに大きさを示唆する。本実施形態では、この拘束水の緩和時間τは、20ミリ秒以上であればよいが、30ミリ秒以上であることがより好ましい。拘束水の緩和時間τの時間が20ミリ秒よりも短いということは、運動性の低いヒドロゲル量が多いことを示している。この場合、ヒドロゲルの解砕が不十分であり、解砕されたヒドロゲル径が大きいことが示唆される。解砕されたヒドロゲルの径が大きいとバインダーの電極内分散性が低下し、結着性が低下するため好ましくない。拘束水の緩和時間τの上限値については特に制限はされないが、解砕力によって得られるヒドロゲル径に限界がある。上述の解砕方式においては、緩和時間τは200ミリ秒以上には到達しない。 Τ 2 having a small relaxation time represents low motility, and specifically suggests the abundance and size of the hydrogel. In the present embodiment, the constraint water relaxation time τ 2 may be 20 milliseconds or more, but is more preferably 30 milliseconds or more. The fact that the time of relaxation time τ 2 of constraint water is shorter than 20 milliseconds indicates that the amount of hydrogel having low mobility is large. In this case, the hydrogel is not sufficiently crushed, suggesting that the crushed hydrogel diameter is large. When the diameter of the crushed hydrogel is large, the dispersibility of the binder in the electrode is lowered and the binding property is lowered, which is not preferable. The upper limit value of the constraint water relaxation time τ 2 is not particularly limited, but there is a limit to the hydrogel diameter obtained by the crushing force. In the above crushing method, the relaxation time τ 2 does not reach 200 milliseconds or more.

一方、緩和時間の大きいτは運動性の高さを表しており、具体的には自由水量を示唆する。本実施形態では、自由水の緩和時間τは、300ミリ秒以上であればよいが、400ミリ秒以上であることがより好ましい。自由水の緩和時間τが短いということは、ヒドロゲルの解砕が不十分であること示しており、τ同様の理由で結着性の低下を示唆しているため、好ましくない。自由水の緩和時間τの上限値についても特に制限はされないが、自由水量の増加は溶液粘度の低下を促し、電極作製時のレベリング性に悪影響を及ぼす恐れがあることから、1000ミリ秒以下であることが好ましい。 On the other hand, τ 3 having a large relaxation time represents a high degree of mobility, and specifically suggests a free water amount. In this embodiment, the relaxation time τ 3 of free water may be 300 milliseconds or more, but is more preferably 400 milliseconds or more. The fact that the relaxation time τ 3 of the free water is short is not preferable because it indicates that the hydrogel is not sufficiently crushed and suggests a decrease in binding properties for the same reason as τ 2 . The upper limit value of the relaxation time τ 3 of the free water is not particularly limited, but an increase in the amount of free water promotes a decrease in the solution viscosity and may adversely affect the leveling property at the time of electrode preparation. It is preferable that

本実施形態において、緩和時間τ及び緩和時間τを上述したような範囲に調整するための手段は特に限定はされないが、例えば、材料組成を後述するような組成に調製することで行うことができる。特に、緩和時間τは材料組成によって調整が可能である。また、緩和時間τは本実施形態の組成物に含まれるヒドロゲルの固形分濃度によって調整することができる。例えば、ゲルの固形分濃度が小さければ、解砕によって放出される自由水量が増加しτも増加する。 In the present embodiment, the means for adjusting the relaxation time τ 2 and the relaxation time τ 3 to the ranges as described above is not particularly limited. For example, the material composition is adjusted to the composition described later. Can do. In particular, the relaxation time τ 2 can be adjusted by the material composition. Moreover, relaxation time (tau) 3 can be adjusted with the solid content concentration of the hydrogel contained in the composition of this embodiment. For example, if the solid content concentration of the gel is small, the amount of free water released by crushing increases and τ 3 also increases.

本実施形態のバインダー組成物は、上記特性を有していれば、その組成は特に限定はされないが、上述したような特性を有するバインダー組成物を得るためには、例えば、本実施形態のバインダー組成物は、α−オレフィン類とマレイン酸類とが共重合したα−オレフィン−マレイン酸類共重合体の中和塩およびポリアミン類を含んでいることが好ましい。   The composition of the binder composition of the present embodiment is not particularly limited as long as it has the above characteristics, but in order to obtain the binder composition having the characteristics described above, for example, the binder of the present embodiment The composition preferably contains a neutralized salt of an α-olefin-maleic acid copolymer obtained by copolymerizing an α-olefin and maleic acid and a polyamine.

本実施形態において、α−オレフィン類とマレイン酸類とが共重合したα−オレフィン−マレイン酸類共重合体は、α−オレフィンに基づく単位(A)とマレイン酸類に基づく単位(B)とからなり、(A)および(B)の各成分は(A)/(B)=1/1〜1/3(モル比)を満足することが好ましい。また、平均分子量が10,000〜500,000である線状ランダム共重合体であることが好ましい。   In the present embodiment, an α-olefin-maleic acid copolymer obtained by copolymerizing an α-olefin and maleic acid is composed of a unit based on the α-olefin (A) and a unit based on the maleic acid (B). The components (A) and (B) preferably satisfy (A) / (B) = 1/1 to 1/3 (molar ratio). Moreover, it is preferable that it is a linear random copolymer whose average molecular weight is 10,000-500,000.

本実施形態において、α−オレフィン類に基づく単位(A)とは一般式−CHCR−(式中、RおよびRは同じであっても互いに異なっていてもよく、水素、炭素数1〜10のアルキル基またはアルケニル基を表わす)で示される構成を意味する。また本実施形態で使用するα−オレフィンとは、α位に炭素−炭素不飽和二重結合を有する直鎖状または分岐状のオレフィンである。特に、炭素数2〜12とりわけ2〜8のオレフィンが好ましい。使用し得る代表的な例としては、エチレン、プロピレン、n−ブチレン、イソブチレン、n−ペンテン、イソプレン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、n−ヘキセン、2−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、2−エチル−1−ブテン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、2,3−ジメチルブタジエン、2,5−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、2,2,4−トリメチル−1−ペンテン等が挙げられる。この中でも特に、入手性、重合成、生成物の安定性という観点から、イソブチレンが好ましい。ここでイソブチレンとは、イソブチレンを主成分として含む混合物、例えば、BB留分(C4留分)をも包含する。これ等のオレフィン類は単独で用いても2種以上組合せて用いても良い。 In this embodiment, the unit (A) based on α-olefins is represented by the general formula —CH 2 CR 1 R 2 — (wherein R 1 and R 2 may be the same or different from each other, hydrogen Represents an alkyl or alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms). The α-olefin used in the present embodiment is a linear or branched olefin having a carbon-carbon unsaturated double bond at the α-position. In particular, olefins having 2 to 12 carbon atoms, particularly 2 to 8 carbon atoms are preferred. Representative examples that may be used include ethylene, propylene, n-butylene, isobutylene, n-pentene, isoprene, 2-methyl-1-butene, 3-methyl-1-butene, n-hexene, 2-methyl- 1-pentene, 3-methyl-1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 2-ethyl-1-butene, 1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 2,3-dimethylbutadiene, 2,5 -Pentadiene, 1,4-hexadiene, 2,2,4-trimethyl-1-pentene and the like. Among these, isobutylene is particularly preferable from the viewpoints of availability, polysynthesis, and product stability. Here, the isobutylene includes a mixture containing isobutylene as a main component, for example, a BB fraction (C4 fraction). These olefins may be used alone or in combination of two or more.

本実施形態において、マレイン酸類に基づく単位(B)としては、無水マレイン酸、マレイン酸、マレイン酸モノエステル(例えば、マレイン酸メチル、マレイン酸エチル、マレイン酸プロピル、マレイン酸フェニル等)、マレイン酸ジエステル(例えば、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジプロピル、マレイン酸ジフェニル等)等の無水マレイン酸誘導体、マレイン酸イミドまたはそのN−置換誘導体(例えば、マレイン酸イミド、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−n−ブチルマレイミド、N−t−ブチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のN−置換アルキルマレイミドN−フエニルマレイミド、N−メチルフエニルマレイミド、N−エチルフエニルマレイミド等のN−置換アルキルフエニルマレイミド、あるいはN−メトキシフエニルマレイミド、N−エトキシフエニルマレイミド等のN−置換アルコキシフエニルマレイミド)、更にはこれ等のハロゲン化物(例えばN−クロルフエニルマレイミド)、無水シトラコン酸、シトラコン酸、シトラコン酸モノエステル(例えば、シトラコン酸メチル、シトラコン酸エチル、シトラコン酸プロピル、シトラコン酸フェニル等)、シトラコン酸ジエステル(例えば、シトラコン酸ジメチル、シトラコン酸ジエチル、シトラコン酸ジプロピル、シトラコン酸ジフェニル等)等の無水シトラコン酸誘導体、シトラコン酸イミドまたはそのN−置換誘導体(例えば、シトラコン酸イミド、2−メチル−N−メチルマレイミド、2−メチル−N−エチルマレイミド、2−メチル−N−プロピルマレイミド、2−メチル−N−n−ブチルマレイミド、2−メチル−N−t−ブチルマレイミド、2−メチル−N−シクロヘキシルマレイミド等のN−置換アルキルマレイミド2−メチル−N−フエニルマレイミド、2−メチル−N−メチルフエニルマレイミド、2−メチル−N−エチルフエニルマレイミド等の2−メチル−N−置換アルキルフエニルマレイミド、あるいは2−メチル−N−メトキシフエニルマレイミド、2−メチル−N−エトキシフエニルマレイミド等の2−メチル−N−置換アルコキシフエニルマレイミド)、更にはこれ等のハロゲン化物(例えば2−メチル−N−クロルフエニルマレイミド)が好ましく挙げられる。これらの中では、入手性、重合速度、分子量調整の容易さという観点から、無水マレイン酸の使用が好ましい。また、これらのマレイン酸類は単独で使用しても、複数を混合して使用してもよい。マレイン酸類は、上述のように、アルカリ塩により中和され、生成したカルボン酸およびカルボン酸塩は、1,2−ジカルボン酸または塩の形を形成する。この形は、正極より溶出する重金属を補足する機能を有する。   In the present embodiment, maleic anhydride, maleic acid, maleic acid monoester (for example, methyl maleate, ethyl maleate, propyl maleate, phenyl maleate, etc.), maleic acid, as the unit (B) based on maleic acids Maleic anhydride derivatives such as diesters (eg, dimethyl maleate, diethyl maleate, dipropyl maleate, diphenyl maleate, etc.), maleic imides or N-substituted derivatives thereof (eg maleic imide, N-methylmaleimide, N N-substituted alkylmaleimide such as ethylmaleimide, N-propylmaleimide, Nn-butylmaleimide, Nt-butylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, N-methylphenylmaleimide, N-ethyl Phenyl male N-substituted alkylphenylmaleimide such as N-substituted alkoxyphenylmaleimide such as N-methoxyphenylmaleimide and N-ethoxyphenylmaleimide), and further halides thereof (for example, N-chlorophenyl) Maleimide), citraconic anhydride, citraconic acid, citraconic acid monoester (eg, methyl citraconic acid, ethyl citraconic acid, propyl citraconic acid, phenyl citraconic acid, etc.), citraconic acid diester (eg, dimethyl citraconic acid, diethyl citraconic acid, citraconic acid) Citraconic anhydride derivatives such as dipropyl acid, diphenyl citraconic acid, etc., citraconic acid imide or N-substituted derivatives thereof (for example, citraconic acid imide, 2-methyl-N-methylmaleimide, 2-methyl-N-ethylmaleic acid) N-substituted alkylmaleimides such as 2-methyl-N-propylmaleimide, 2-methyl-Nn-butylmaleimide, 2-methyl-Nt-butylmaleimide, 2-methyl-N-cyclohexylmaleimide 2-methyl-N-substituted alkylphenylmaleimide such as methyl-N-phenylmaleimide, 2-methyl-N-methylphenylmaleimide, 2-methyl-N-ethylphenylmaleimide, or 2-methyl-N- Methoxyphenylmaleimide, 2-methyl-N-substituted alkoxyphenylmaleimide such as 2-methyl-N-ethoxyphenylmaleimide), and further halides thereof (for example, 2-methyl-N-chlorophenylmaleimide) Is preferred. Among these, use of maleic anhydride is preferable from the viewpoint of availability, polymerization rate, and ease of molecular weight adjustment. These maleic acids may be used alone or in combination. Maleic acids are neutralized with alkali salts as described above, and the resulting carboxylic acid and carboxylic acid salt form a 1,2-dicarboxylic acid or salt form. This form has a function of capturing heavy metals eluted from the positive electrode.

本実施形態の共重合体における上記各構造単位の含有割合は、(A)/(B)がモル比で1/1〜1/3の範囲内にあるのが望ましい。水に溶解する高分子量体としての親水性、水溶性、金属やイオンへの親和性という利点が得られるからである。特に、(A)/(B)のモル比にあっては1/1またはそれに近い値であることが望ましく、その場合にはα−オレフィンに基づく単位、すなわち−CHCR−で示される単位と、マレイン酸類に基づく単位が交互に繰り返された構造を有する共重合体となる。 As for the content rate of each said structural unit in the copolymer of this embodiment, it is desirable for (A) / (B) to exist in the range of 1 / 1-1 / 3 by molar ratio. This is because the advantages of hydrophilicity, water solubility, and affinity for metals and ions as a high molecular weight substance that dissolves in water can be obtained. In particular, the molar ratio of (A) / (B) is desirably 1/1 or a value close thereto, in which case the unit based on α-olefin, that is, —CH 2 CR 1 R 2 — A copolymer having a structure in which the units shown and units based on maleic acids are alternately repeated is obtained.

本実施形態の共重合体を得るための、α−オレフィン類及びマレイン酸類の仕込み混合比は目的とする共重合体の組成により変わるが、マレイン酸類モル数の1〜3倍モル数のα−オレフィンを用いるのがマレイン酸類の反応率を高めるために有効である。   The mixing ratio of α-olefins and maleic acids for obtaining the copolymer of the present embodiment varies depending on the composition of the target copolymer, but α- 1 to 3 times the number of moles of maleic acids. Use of olefin is effective for increasing the reaction rate of maleic acids.

本実施形態の共重合体を製造する方法については、特に限定はなく、例えば、ラジカル重合により共重合体を得ることができる。その際、使用する重合触媒としては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−カルボニトリル等のアゾ触媒、ベンンゾイルパーオキサイド、ジクミルパ−オキサイド等の有機過酸化物触媒が好ましい。前記重合触媒の使用量は、マレイン酸類に対し0.1〜5モル%となる範囲を必要とするが、好ましくは0.5〜3モル%である。重合触媒およびモノマーの添加方法として重合初期にまとめて添加しても良いが、重合の進行にあわせて遂次添加する方法が望ましい。   The method for producing the copolymer of the present embodiment is not particularly limited, and for example, the copolymer can be obtained by radical polymerization. In this case, the polymerization catalyst used is an azo catalyst such as azobisisobutyronitrile, 1,1-azobiscyclohexane-1-carbonitrile, or an organic peroxide catalyst such as benzoyl peroxide or dicumyl peroxide. preferable. The amount of the polymerization catalyst used is required to be in the range of 0.1 to 5 mol% with respect to maleic acids, but is preferably 0.5 to 3 mol%. As a method for adding the polymerization catalyst and the monomer, they may be added all at the beginning of the polymerization, but it is desirable to add them sequentially as the polymerization proceeds.

本実施形態の共重合体の製造方法において、分子量の調節は主にモノマー濃度、触媒使用量、重合温度によって適宜行なうことができる。例えば、分子量を低下させる物質として周期律表第I、IIまたはIII族の金属の塩、水酸化物、第IV族の金属のハロゲン化物、一般式N≡、HN=、HN−もしくはHN−で示されるアミン類、酢酸アンモニウム、尿素等の窒素化合物、あるいはメルカプタン類等を、重合の初期または重合の進行中に添加することによって共重体の分子量を調節することも可能である。重合温度は40℃〜150℃であることが好ましく、特に60℃〜120℃の範囲であることがより好ましい。重合温度が高すぎると生成する共重合物がブロック状になり易く、また重合圧力が著しく高くなるおそれがある。重合時間は、通常1〜24時間程度であることが好ましく、より好ましくは2〜10時間である。重合溶媒の使用量は、得られる共重合物濃度が5〜40重量%あることが好ましく、より好ましくは10〜30重量%となる様に調節することが望ましい。 In the method for producing a copolymer of this embodiment, the molecular weight can be appropriately adjusted mainly depending on the monomer concentration, the amount of catalyst used, and the polymerization temperature. For example, as a substance for reducing the molecular weight, a metal salt of Group I, II or III of the periodic table, a hydroxide, a halide of a Group IV metal, a general formula N≡, HN =, H 2 N— or H It is also possible to adjust the molecular weight of the copolymer by adding an amine represented by 4 N-, a nitrogen compound such as ammonium acetate or urea, or a mercaptan during the polymerization or during the polymerization. The polymerization temperature is preferably 40 ° C to 150 ° C, more preferably 60 ° C to 120 ° C. If the polymerization temperature is too high, the resulting copolymer tends to be in a block form, and the polymerization pressure may be significantly increased. The polymerization time is usually preferably about 1 to 24 hours, more preferably 2 to 10 hours. The amount of the polymerization solvent used is preferably adjusted so that the concentration of the obtained copolymer is 5 to 40% by weight, more preferably 10 to 30% by weight.

上述したように、本実施形態の共重合体は、通常、10,000〜500,000の平均分子量を有することが好ましい。より好ましい平均分子量は、15,000〜450,000である。本実施形態の共重合体の平均分子量が10,000未満となると、結晶性が高く、粒子間の接着強度が小さくなるおそれがある。一方、500,000を超えると、水や溶媒への溶解度が小さくなり、容易に析出する場合がある。   As described above, it is preferable that the copolymer of the present embodiment usually has an average molecular weight of 10,000 to 500,000. A more preferred average molecular weight is 15,000-450,000. When the average molecular weight of the copolymer of this embodiment is less than 10,000, the crystallinity is high and the adhesive strength between particles may be low. On the other hand, when it exceeds 500,000, the solubility in water or a solvent becomes small, and it may precipitate easily.

本実施形態の共重合体の平均分子量は、例えば、光散乱法や粘度法によって測定することができる。粘度法を用いて、ジメチルホルムアミド中の極限粘度(〔η〕)を測定した場合、本実施形態の共重合体は極限粘度が0.05〜2の範囲にあることが好ましい。なお、本実施形態の共重合体は通常16〜60メッシュ程度の粒のそろった粉末状で得られる。   The average molecular weight of the copolymer of this embodiment can be measured by, for example, a light scattering method or a viscosity method. When the intrinsic viscosity ([η]) in dimethylformamide is measured using a viscosity method, the copolymer of this embodiment preferably has an intrinsic viscosity in the range of 0.05-2. The copolymer of the present embodiment is usually obtained in the form of a powder having a grain size of about 16 to 60 mesh.

本実施形態において、共重合体の中和塩とは、マレイン酸類から生成するカルボニル酸の活性水素が、塩基性物質と反応し、塩を形成して中和物となっているものであることが好ましい。本実施形態で使用するα−オレフィン−マレイン酸類共重合体の中和物においては、バインダーとしての結着性の観点から前記塩基性物質として、一価の金属を含む塩基性物質および/またはアンモニアを使用することが好ましい。   In this embodiment, the neutralized salt of a copolymer is a neutralized product in which active hydrogen of carbonyl acid generated from maleic acids reacts with a basic substance to form a salt. Is preferred. In the neutralized product of α-olefin-maleic acid copolymer used in the present embodiment, a basic substance containing a monovalent metal and / or ammonia as the basic substance from the viewpoint of binding properties as a binder. Is preferably used.

中和度としては特に限定されるものではないが、バインダーとして使用する場合に、電解液との反応性を考慮して、通常、マレイン酸類から生成するカルボン酸1モルに対し、0.3〜1モルの範囲にあることが好ましく、より好ましくは、0.4〜1モルの範囲で、中和されたものを用いることが好ましい。このような中和度であれば、本実施形態のバインダー組成物のpHを所定の範囲に調整することが可能となり、さらに酸性度が低く電解液分解抑制という利点がある。   The degree of neutralization is not particularly limited, but when used as a binder, considering the reactivity with the electrolytic solution, it is usually 0.3 to 1 mol of carboxylic acid produced from maleic acids. It is preferably in the range of 1 mol, and more preferably, a neutralized one in the range of 0.4 to 1 mol is used. With such a neutralization degree, it is possible to adjust the pH of the binder composition of the present embodiment to a predetermined range, and further, there is an advantage that the acidity is low and the electrolytic solution decomposition is suppressed.

本実施形態において、中和度は、塩基による適定、赤外線スペクトル、NMRスペクトルなどの方法を用いることができるが、簡便且つ正確に中和点を測定するには、塩基による滴定を行うことが好ましい。具体的な滴定の方法としては、特に限定されるものではないが、イオン交換水等の不純物の少ない水に溶解して、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの塩基性物質により、中和を行うことによって実施できる。中和点の指示薬としては、特に限定するものではないが、塩基によりpH指示するフェノールフタレインなどの指示薬を使用することが出来る。   In this embodiment, the degree of neutralization can be determined by a method such as titration with a base, an infrared spectrum, or an NMR spectrum. To measure the neutralization point simply and accurately, titration with a base can be performed. preferable. The specific titration method is not particularly limited, but it can be dissolved in water with little impurities such as ion-exchanged water, and a basic substance such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, It can be carried out by neutralization. The indicator for the neutralization point is not particularly limited, but an indicator such as phenolphthalein whose pH is indicated by a base can be used.

本実施形態において、一価の金属を含む塩基性物質および/またはアンモニアの使用量は、特に制限されるものではなく、使用目的等により適宜選択されるが、通常、マレイン酸類共重合体中のマレイン酸単位1モル当り0.1〜2モルとなる量であることが好ましい。このような使用量であれば、本実施形態のバインダー組成物のpHを所定の範囲に調整することが可能となると考えられる。なお、一価の金属を含む塩基性物質の使用量を、好ましくは、マレイン酸共重合体中のマレイン酸単位1モル当り0.6〜2.0モル、より好ましくは0.7〜2.0モルとなる量とすると、アルカリ残留の少なく水溶性の共重合体塩を得ることができる。   In the present embodiment, the amount of the basic substance containing monovalent metal and / or ammonia is not particularly limited and is appropriately selected depending on the purpose of use and the like, but usually in the maleic acid copolymer. The amount is preferably 0.1 to 2 mol per mol of maleic acid unit. If it is such usage-amount, it will be possible to adjust pH of the binder composition of this embodiment to the predetermined range. In addition, the usage-amount of the basic substance containing a monovalent metal becomes like this. Preferably, it is 0.6-2.0 mol per mol of maleic acid units in a maleic acid copolymer, More preferably, it is 0.7-2. When the amount is 0 mol, a water-soluble copolymer salt with little alkali residue can be obtained.

α−オレフィン−マレイン酸類共重合体と、一価の金属を含む塩基性物質および/またはアンモニア等のアミン類との反応は、常法に従って実施できるが、水の存在下に実施し、α−オレフィン−マレイン酸類共重合体の中和物を水溶液として得る方法が簡便であり、好ましい。   The reaction of the α-olefin-maleic acid copolymer with a basic substance containing a monovalent metal and / or an amine such as ammonia can be carried out according to a conventional method, but is carried out in the presence of water, and α- A method of obtaining a neutralized olefin-maleic acid copolymer as an aqueous solution is simple and preferable.

本実施形態で使用可能な一価の金属を含む塩基性物質としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属の水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩;酢酸ナトリウム、酢酸カリウムなどのアルカリ金属の酢酸塩;リン酸三ナトリウムなどのアルカリ金属のリン酸塩等が挙げられる。アンモニア等のアミン類としては、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、ブチルアミン、オクチルアミンなどの1級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミンなどの2級アミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミンなどの3級アミン、エチレンジアミン、ブチレンジアミン、ジエチレンイミン、トリエチレンイミン、ポリエチレンイミンなどのポリアミン等が挙げられる。これらの中でもアンモニア、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましい。特に、リチウムイオン二次電池用のバインダーとしては、アンモニア、水酸化リチウムの使用が好ましい。一価の金属を含む塩基性物質および/またはアンモニアは単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また電池性能に悪影響を及ぼさない範囲内であれば、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物などを含有する塩基性物質を併用して、α−オレフィン−マレイン酸類共重合体の中和物を調製してもよい。   Examples of basic substances containing monovalent metals that can be used in the present embodiment include hydroxides of alkali metals such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide; alkali metals such as sodium carbonate and potassium carbonate. Carbonates of alkali metals such as sodium acetate and potassium acetate; phosphates of alkali metals such as trisodium phosphate, and the like. Examples of amines such as ammonia include primary amines such as ammonia, methylamine, ethylamine, butylamine and octylamine, secondary amines such as dimethylamine, diethylamine and dibutylamine, tertiary amines such as trimethylamine, triethylamine and tributylamine, And polyamines such as ethylenediamine, butylenediamine, diethyleneimine, triethyleneimine, and polyethyleneimine. Among these, ammonia, lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide are preferable. In particular, it is preferable to use ammonia or lithium hydroxide as a binder for a lithium ion secondary battery. The basic substance containing monovalent metal and / or ammonia may be used alone or in combination of two or more. Moreover, if it is in the range which does not have a bad influence on battery performance, the basic substance containing alkali metal hydroxides, such as sodium hydroxide, is used together, and the neutralized product of alpha-olefin-maleic acid copolymer May be prepared.

本実施形態のバインダー組成物は、さらにポリアミン類を含有することが好ましく、それによりヒドロゲルを形成することができる。ヒドロゲル化することにより、上述したように、バインダー組成物に結着性・靱性を付与することができる。   The binder composition of the present embodiment preferably further contains polyamines, whereby a hydrogel can be formed. By hydrogelling, as described above, binding properties and toughness can be imparted to the binder composition.

本実施形態で使用されるポリアミン類としては、電気化学的に安定であれば限りはないが、分子量300未満の低分子量体または/および分子量300以上の高分子量体が挙げられる。   The polyamines used in the present embodiment are not limited as long as they are electrochemically stable, but include low molecular weight substances having a molecular weight of less than 300 and / or high molecular weight substances having a molecular weight of 300 or more.

ポリアミン類低分子量体の具体例としては、アンモニア、アンモニウム塩類、脂肪族モノアミン類、芳香族モノアミン類、複素環族モノアミン類、脂肪族ポリアミン類、芳香族ポリアミン類、および複素環族ポリアミン類が挙げられる。好ましい具体例として、例えば、アンモニア;テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド等のアンモニウム塩類;エチルアミン、モノエタノールアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、グリシン、炭酸グアニジン等の脂肪族モノアミン類;アニリン、ベンジルアミン等の芳香族モノアミン類;イミダゾール等の複素環族モノアミン類;エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、グアニジン等の脂肪族ポリアミン類;フェニレンジアミン等の芳香族ポリアミン類;ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン等の複素環族ポリアミン類等が挙げられる。   Specific examples of low molecular weight polyamines include ammonia, ammonium salts, aliphatic monoamines, aromatic monoamines, heterocyclic monoamines, aliphatic polyamines, aromatic polyamines, and heterocyclic polyamines. It is done. Preferable specific examples include, for example, ammonia; ammonium salts such as tetraethylammonium hydroxide; aliphatic monoamines such as ethylamine, monoethanolamine, diethylamine, triethylamine, glycine, and guanidine carbonate; aromatic monoamines such as aniline and benzylamine; Heterocyclic monoamines such as imidazole; Aliphatic polyamines such as ethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, and guanidine; Aromatic polyamines such as phenylenediamine; Heterocyclic groups such as piperazine and N-aminoethylpiperazine And polyamines.

ポリアミン類高分子量体の具体例としてはアミノ基含有ポリマーが挙げられ、その好ましい具体例として、例えば、ポリエチレンイミン、ポリテトラメチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ジシアンジアミド−ホルマリン縮合物、ジシアンジアミド−アルキレン(ポリアミン)縮合物等が挙げられる。これらは単独で使用しても、複数を使用しても構わない。入手性、経済性を考慮して、ポリエチレンイミンの使用が好ましい。   Specific examples of the high molecular weight polyamines include amino group-containing polymers, and preferred specific examples thereof include polyethyleneimine, polytetramethyleneimine, polyvinylamine, polyallylamine, dicyandiamide-formalin condensate, dicyandiamide-alkylene ( Polyamine) condensates and the like. These may be used alone or in combination. In view of availability and economy, polyethyleneimine is preferably used.

これらのポリアミン類の分子量は特に限定されるものではなく、平均分子量として50〜200000の範囲、より好ましくは、100〜180000の範囲、最も好ましくは200〜100000の範囲である。ポリアミン類の添加量としては、特に限定されるものではないが、通常、α−オレフィン−マレイン酸類共重合体(固形分)100重量部に対して、0.01重量部から10重量部、より好ましくは、0.05重量部〜6重量部の範囲である。多すぎる添加量は、α−オレフィン−マレイン酸類共重合体との錯塩を形成し、多架橋による強度のヒドロゲル化が進行し、水を激しく拘束、乾燥し難くなるため好ましくなく、少なすぎる添加量は、靱性を付与できないため好ましくない。   The molecular weight of these polyamines is not particularly limited, and the average molecular weight is in the range of 50 to 200,000, more preferably in the range of 100 to 180000, and most preferably in the range of 200 to 100,000. The addition amount of the polyamines is not particularly limited, but is usually 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the α-olefin-maleic acid copolymer (solid content). Preferably, it is the range of 0.05 weight part-6 weight part. An excessive addition amount is not preferable because it forms a complex salt with an α-olefin-maleic acid copolymer, and a strong hydrogelation due to multi-crosslinking progresses, and water is constrained and difficult to dry. Is not preferable because toughness cannot be imparted.

本実施形態において、ポリアミン類は、α−オレフィン−マレイン酸類共重合体と一価の金属を含む塩基性物質を反応させると同時に添加することもできるし、α−オレフィン−マレイン酸類共重合体と一価の金属を含む塩基性物質を反応させた後に添加することもできる。後添加する場合、添加したポリアミン類による架橋によりヒドロゲルが形成される。通常、ヒドロゲル化させる温度は特に限定されるものではないが、20℃以上、好ましくは30℃以上で加熱することによりヒドロゲル化が速やかに進行する。ヒドロゲル化に必要な時間は、温度に依存するため、限定されるものではないが、通常0.1時間から2カ月程度でヒドロゲル化は完了する。   In the present embodiment, the polyamines can be added simultaneously with the reaction of the α-olefin-maleic acid copolymer and a basic substance containing a monovalent metal, or the α-olefin-maleic acid copolymer and It can also be added after reacting a basic substance containing a monovalent metal. When added later, a hydrogel is formed by crosslinking with the added polyamines. Usually, the temperature for hydrogelation is not particularly limited, but hydrogelation proceeds rapidly by heating at 20 ° C. or higher, preferably 30 ° C. or higher. The time required for hydrogelation depends on temperature and is not limited. Usually, hydrogelation is completed in about 0.1 hour to 2 months.

次に、本実施形態において、共重合体の開環率とは、マレイン酸類として無水マレイン酸を用いた場合の、α−オレフィン類と重合する無水マレイン酸類部位の加水分解率を表す。本実施形態の共重合体において、好ましい開環率は、60〜100%であり、より好ましくは、70%〜100%、更に好ましくは、80〜100%である。開環率が低すぎると、共重合体の構造的自由度が小さくなり、伸縮性に乏しくなるため、接着する極材粒子を接着する力が小さくなるおそれがあり、好ましくない。さらに、水に対する親和性が低く、溶解性が乏しいという問題点を生じるおそれがある。開環率は、例えば、無水マレイン酸のα位に位置する水素を基準として、開環したマレイン酸のα位の水素を1H−NMRで測定して比率を求めることも出来るし、マレイン酸のカルボニル基と開環した無水マレイン酸に由来するカルボニル基をIR測定によって比率を決定することも出来る。   Next, in this embodiment, the ring-opening rate of the copolymer represents the hydrolysis rate of the maleic anhydride sites that polymerize with α-olefins when maleic anhydride is used as the maleic acid. In the copolymer of the present embodiment, a preferable ring opening rate is 60 to 100%, more preferably 70% to 100%, and still more preferably 80 to 100%. If the ring-opening rate is too low, the structural freedom of the copolymer becomes small and the stretchability becomes poor, so that the force for adhering the electrode material particles to be bonded may be small, which is not preferable. Furthermore, there is a possibility that problems such as low affinity for water and poor solubility may occur. The ring-opening rate can be determined, for example, by measuring the hydrogen at the α-position of maleic acid opened by 1H-NMR with reference to the hydrogen at the α-position of maleic anhydride. The ratio of the carbonyl group derived from the carbonyl group and the ring-opened maleic anhydride can also be determined by IR measurement.

また、本実施形態において、マレイン酸類が無水マレイン酸である場合、共重合体の中和塩とは、無水マレイン酸の開環で生成したカルボニル酸の活性水素が、上述したような塩基性物質と反応し、塩を形成して中和物となっているものである。この場合の中和度としては、特に限定されるものではないが、バインダーとして使用する場合に、電解液との反応性を考慮して、通常、開環により生成するカルボニル酸1モルに対し、0.5〜1モルの範囲であることが好ましく、より好ましくは、0.6〜1モルの範囲で、中和されたものを用いることが好ましい。このような中和度であれば、酸性度が低く電解液分解抑制という利点がある。なお、無水マレイン酸を用いた場合の共重合体の中和度は、上述した方法と同様の方法により測定することができる。   In this embodiment, when the maleic acid is maleic anhydride, the neutralized salt of the copolymer means that the active hydrogen of the carbonyl acid generated by the ring opening of maleic anhydride is a basic substance as described above. It forms a salt by forming a salt. The degree of neutralization in this case is not particularly limited. However, when used as a binder, in consideration of reactivity with the electrolytic solution, usually with respect to 1 mol of carbonyl acid generated by ring opening, A range of 0.5 to 1 mol is preferable, and a neutralized range of 0.6 to 1 mol is more preferable. Such a neutralization degree has the advantage of low acidity and suppression of electrolyte decomposition. The degree of neutralization of the copolymer when maleic anhydride is used can be measured by the same method as described above.

また、本実施形態の非水電解質電池電極用バインダー組成物は、通常、上述のバインダー組成物に加えて、さらに活物質と水とを含有する、非水電解質電池電極用スラリー組成物(以下、単にスラリー組成物とも称する)として使用されることが好ましい。   Moreover, the nonaqueous electrolyte battery electrode binder composition of the present embodiment is usually a nonaqueous electrolyte battery electrode slurry composition (hereinafter, referred to as “nonaqueous electrolyte battery electrode slurry”), which further contains an active material and water in addition to the binder composition described above. It is preferably used as a slurry composition).

また、本実施形態において非水電解質電池電極は、集電体に、少なくとも本実施形態のバインダー組成物および活物質を含む混合層を結着させてなることを特徴とする。この電極は、上述のスラリー組成物を集電体に塗布してから溶媒を乾燥などの方法で除去することにより形成することができる。前記混合層には、必要に応じてさらに増粘剤、導電助剤などを加えることができる。   Further, in the present embodiment, the nonaqueous electrolyte battery electrode is characterized in that a mixed layer containing at least the binder composition and the active material of the present embodiment is bound to a current collector. This electrode can be formed by applying the slurry composition described above to a current collector and then removing the solvent by a method such as drying. If necessary, a thickener, a conductive aid and the like can be added to the mixed layer.

前記非水電解質電池電極用スラリー組成物において、活物質100重量部に対する、α−オレフィン−マレイン酸類共重合体の中和塩の使用量は、通常、0.1〜4重量部であることが好ましく、より好ましくは0.3〜3重量部、さらに好ましくは0.5〜2重量部である。共重合体の量が過度に少ないとスラリーの粘度が低すぎて混合層の厚みが薄くなるおそれがあり、逆に、共重合体が過度に多いと放電容量が低下する可能性がある。   In the slurry composition for a non-aqueous electrolyte battery electrode, the amount of the neutralized salt of the α-olefin-maleic acid copolymer used relative to 100 parts by weight of the active material is usually 0.1 to 4 parts by weight. The amount is preferably 0.3 to 3 parts by weight, more preferably 0.5 to 2 parts by weight. If the amount of the copolymer is too small, the viscosity of the slurry may be too low and the thickness of the mixed layer may be reduced. Conversely, if the amount of the copolymer is excessive, the discharge capacity may be reduced.

一方、上記スラリー組成物における水の量は、活物質100重量部に対し、通常、40〜150重量部であることが好ましく、より好ましくは70〜130重量部である。   On the other hand, the amount of water in the slurry composition is usually preferably 40 to 150 parts by weight, more preferably 70 to 130 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the active material.

本実施形態の電極用スラリー組成物における溶媒としては、上記水以外に、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、2−プロパノールなどのアルコール類、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどの環状エーテル類、N,N−ジメチルホルミアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドンなどの環状アミド類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類などを使用することもできる。これらの中では、安全性という観点から、水の使用が好ましい。   As a solvent in the slurry composition for electrodes of this embodiment, in addition to the above water, for example, alcohols such as methanol, ethanol, propanol and 2-propanol, cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane, N, Amides such as N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, cyclic amides such as N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone, and sulfoxides such as dimethylsulfoxide can also be used. In these, use of water is preferable from a viewpoint of safety.

また、本実施形態の電極用スラリー組成物の溶媒として水以外にも、次に記す有機溶媒を、溶媒全体の好ましくは20重量%以下となる範囲で併用しても良い。そのような有機溶媒としては、常圧における沸点が100℃以上300℃以下のものが好ましく、例えば、n−ドデカンなどの炭化水素類;2−エチル−1−ヘキサノール、1−ノナノールなどのアルコール類;γ−ブチロラクトン、乳酸メチルなどのエステル類;N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドなどのアミド類;ジメチルスルホキシド、スルホランなどのスルホキシド・スルホン類などの有機分散媒が挙げられる。   Further, in addition to water as the solvent for the electrode slurry composition of the present embodiment, the following organic solvents may be used in combination within a range of preferably 20% by weight or less of the total solvent. As such an organic solvent, those having a boiling point of 100 ° C. or more and 300 ° C. or less at normal pressure are preferable, for example, hydrocarbons such as n-dodecane; alcohols such as 2-ethyl-1-hexanol and 1-nonanol. Esters such as γ-butyrolactone and methyl lactate; amides such as N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide and dimethylformamide; organic dispersion media such as sulfoxides and sulfones such as dimethyl sulfoxide and sulfolane.

本実施形態のスラリー組成物を負極用に用いる場合、該負極用スラリー組成物に添加される負極活物質(活物質と略記する場合がある)としては、例えば、アモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、ピッチ系炭素繊維などの炭素質材料;ポリアセン等の導電性高分子;SiOx,SnOx,LiTiOxで表される複合金属酸化物やその他の金属酸化物やリチウム金属、リチウム合金などのリチウム系金属;TiS、LiTiSなどの金属化合物などが例示される。 When the slurry composition of the present embodiment is used for a negative electrode, examples of the negative electrode active material (sometimes abbreviated as active material) added to the negative electrode slurry composition include amorphous carbon, graphite, natural graphite, Carbonaceous materials such as mesocarbon microbeads (MCMB) and pitch-based carbon fibers; conductive polymers such as polyacene; composite metal oxides represented by SiOx, SnOx, LiTiOx, other metal oxides, lithium metal, lithium Examples thereof include lithium-based metals such as alloys; metal compounds such as TiS 2 and LiTiS 2 .

本実施形態では、前記スラリー組成物に、必要に応じて、さらに増粘剤を添加することができる。添加できる増粘剤としては、特に限定されるものではなく、種々のアルコール類、特に、ポリビニルアルコールおよびその変性物、セルロース類、でんぷんなどの多糖類を使用することができる。   In this embodiment, a thickener can be further added to the slurry composition as necessary. The thickener that can be added is not particularly limited, and various alcohols, in particular, polyvinyl alcohol and modified products thereof, celluloses, starches, and other polysaccharides can be used.

スラリー組成物に必要に応じて配合される増粘剤の使用量は、負極活物質100部に対し0.1〜4重量部程度であることが好ましく、より好ましくは0.3〜3重量部、さらに好ましくは0.5〜2重量部である。増粘剤が過度に少ないと二次電池負極用スラリーの粘度が低すぎて混合層の厚みが薄くなる場合があり、逆に、増粘剤が過度に多いと放電容量が低下する場合がある。   The amount of the thickener used in the slurry composition as needed is preferably about 0.1 to 4 parts by weight, more preferably 0.3 to 3 parts by weight with respect to 100 parts of the negative electrode active material. More preferably, it is 0.5 to 2 parts by weight. If the thickener is too small, the viscosity of the secondary battery negative electrode slurry may be too low and the thickness of the mixed layer may be reduced. Conversely, if the thickener is excessively large, the discharge capacity may be reduced. .

また、スラリー組成物に必要に応じて配合される導電助剤としては、例えば、金属粉、導電性ポリマー、アセチレンブラックなどが挙げられる。導電助剤の使用量は、活物質100重量部に対し、通常、0.5〜10重量部であることが好ましく、より好ましくは1〜7重量部である。   Moreover, as a conductive support agent mix | blended with a slurry composition as needed, metal powder, a conductive polymer, acetylene black etc. are mentioned, for example. The amount of the conductive aid used is usually preferably 0.5 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the active material.

本実施形態の非水電解質電池電極に使用される集電体は、導電性材料からなるものであれば特に制限されないが、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などの金属材料を使用することができる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。   The current collector used for the nonaqueous electrolyte battery electrode of the present embodiment is not particularly limited as long as it is made of a conductive material. For example, iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold Metal materials such as platinum can be used. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in combination at any ratio.

特に、負極として銅を用いた場合に、本発明の非水電解質電池電極用スラリーの効果が最もよく現れる。集電体の形状は特に制限されないが、通常、厚さ0.001〜0.5mm程度のシート状であることが好ましい。   In particular, when copper is used as the negative electrode, the effect of the slurry for nonaqueous electrolyte battery electrodes of the present invention is most apparent. The shape of the current collector is not particularly limited, but usually a sheet shape having a thickness of about 0.001 to 0.5 mm is preferable.

スラリーを集電体へ塗布する方法は、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、浸漬法、ハケ塗り法などの方法が挙げられる。塗布する量も特に制限されないが、溶媒または分散媒を乾燥などの方法によって除去した後に形成される活物質、導電助剤、バインダーおよび増粘剤を含む混合層の厚みが好ましくは0.005〜5mm、より好ましくは0.01〜2mmとなる量が一般的である。   The method for applying the slurry to the current collector 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, a dipping method, and a brush coating method. The amount to be applied is not particularly limited, but the thickness of the mixed layer containing the active material, conductive additive, binder and thickener formed after removing the solvent or dispersion medium by a method such as drying is preferably 0.005 to 0.005. An amount of 5 mm, more preferably 0.01 to 2 mm is common.

スラリー組成物に含まれる水などの溶媒の乾燥方法は特に制限されず、例えば温風、熱風、低湿風による通気乾燥;真空乾燥;赤外線、遠赤外線、電子線などの照射線乾燥などが挙げられる。乾燥条件は、応力集中によって活物質層に亀裂が入ったり、活物質層が集電体から剥離しない程度の速度範囲となる中で、できるだけ早く溶媒が除去できるように調整するとよい。更に、電極の活物質の密度を高めるために、乾燥後の集電体をプレスすることは有効である。プレス方法としては、金型プレスやロールプレスなどの方法が挙げられる。   The method for drying a solvent such as water contained in the slurry composition is not particularly limited, and examples thereof include aeration drying with hot air, hot air, and low-humidity air; vacuum drying; . The drying conditions are preferably adjusted so that the solvent can be removed as soon as possible while the active material layer is cracked by stress concentration or the active material layer does not peel from the current collector. Furthermore, in order to increase the density of the active material of the electrode, it is effective to press the current collector after drying. Examples of the pressing method include a die press and a roll press.

さらに、本発明には、上記電極を有する非水電解質電池も包含される。上記電極を負極として用いた場合、本実施形態の非水電解質電池には、通常、上記電極(負極)と、正極と、電解液が含まれる。   Furthermore, the present invention also includes a nonaqueous electrolyte battery having the above electrode. When the electrode is used as a negative electrode, the nonaqueous electrolyte battery of this embodiment usually includes the electrode (negative electrode), a positive electrode, and an electrolytic solution.

本実施形態では、正極は、リチウムイオン二次電池等の非水電解質電池に通常使用される正極が特に制限なく使用される。例えば、正極活物質としては、TiS、TiS、非晶質MoS、Cu、非晶質VO−P、MoO、V、V13などの遷移金属酸化物やLiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMnなどのリチウム含有複合金属酸化物などが使用される。また、正極活物質を、上記負極と同様の導電助剤と、SBR、NBR、アクリルゴム、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリフッ化ビニリデンなどのバインダーとを、水や上記の常圧における沸点が100℃以上300℃以下の溶媒などに混合して調製した正極用スラリーを、例えば、アルミニウム等の正極集電体に塗布して溶媒を乾燥させて正極とすることができる。 In this embodiment, the positive electrode normally used for nonaqueous electrolyte batteries, such as a lithium ion secondary battery, is especially used for a positive electrode without a restriction | limiting. For example, as the positive electrode active material, TiS 2 , TiS 3 , amorphous MoS 3 , Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O—P 2 O 5 , MoO 3 , V 2 O 5 , V 6 O Transition metal oxides such as 13 and lithium-containing composite metal oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , and LiMn 2 O 4 are used. Further, the positive electrode active material is made of a conductive additive similar to that of the negative electrode, and a binder such as SBR, NBR, acrylic rubber, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinylidene fluoride, and the boiling point at 100 ° C. in water or the above normal pressure. The positive electrode slurry prepared by mixing in a solvent of 300 ° C. or lower can be applied to a positive electrode current collector such as aluminum and the solvent can be dried to obtain a positive electrode.

また、本実施形態の非水電解質電池には、電解質を溶媒に溶解させた電解液を使用することができる。電解液は、通常のリチウムイオン二次電池等の非水電解質電池に用いられるものであれば、液状でもゲル状でもよく、負極活物質、正極活物質の種類に応じて電池としての機能を発揮するものを適宜選択すればよい。具体的な電解質としては、例えば、従来より公知のリチウム塩がいずれも使用でき、LiClO、LiBF、LiPF、LiCFSO、LiCFCO、LiAsF、LiSbF、LiB10Cl10、LiAlCl4、LiCl、LiBr、LiB(C、CFSOLi、CHSOLi、LiCFSO、LiCSO、Li(CFSON、低級脂肪族カルボン酸リチウムなどが挙げられる。 In the nonaqueous electrolyte battery of this embodiment, an electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in a solvent can be used. The electrolyte solution may be liquid or gel as long as it is used for a non-aqueous electrolyte battery such as a normal lithium ion secondary battery, and functions as a battery depending on the type of the negative electrode active material and the positive electrode active material. What is necessary is just to select suitably. Specific electrolytes, for example, also known lithium salt is any conventionally available, LiClO 4, LiBF 6, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiB 10 Cl 10 , LiAlC l4, LiCl, LiBr, LiB (C 2 H 5) 4, CF 3 SO 3 Li, CH 3 SO 3 Li, LiCF 3 SO 3, LiC 4 F 9 SO 3, Li (CF 3 SO 2) 2 N And lower aliphatic lithium carboxylates.

このような電解質を溶解させる溶媒(電解液溶媒)は特に限定されるものではない。具体例としてはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどのカーボネート類;γ−ブチルラクトンなどのラクトン類;トリメトキシメタン、1,2−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、2−エトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類;1,3−ジオキソラン、4―メチル−1,3―ジオキソランなどのオキソラン類;アセトニトリルやニトロメタンなどの含窒素化合物類;ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの有機酸エステル類;リン酸トリエチル、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルなどの無機酸エステル類;ジグライム類;トリグライム類;スルホラン類;3−メチル−2−オキサゾリジノンなどのオキサゾリジノン類;1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、ナフタスルトンなどのスルトン類などが挙げられ、これらは単独もしくは二種以上混合して使用できる。ゲル状の電解液を用いるときは、ゲル化剤としてニトリル系重合体、アクリル系重合体、フッ素系重合体、アルキレンオキサイド系重合体などを加えることができる。   A solvent (electrolyte solvent) for dissolving such an electrolyte is not particularly limited. Specific examples include carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate; lactones such as γ-butyllactone; trimethoxymethane, 1,2-dimethoxyethane, diethyl ether, and 2-ethoxyethane. Ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; oxolanes such as 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane; nitrogen-containing compounds such as acetonitrile and nitromethane; formic acid Organic acid esters such as methyl, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate and ethyl propionate; inorganic acid esters such as triethyl phosphate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate Terigres; diglymes; triglymes; sulfolanes; oxazolidinones such as 3-methyl-2-oxazolidinone; sultones such as 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, naphtha sultone, and the like. Alternatively, two or more kinds can be mixed and used. When a gel electrolyte is used, a nitrile polymer, an acrylic polymer, a fluorine polymer, an alkylene oxide polymer, or the like can be added as a gelling agent.

本実施形態の非水電解質電池を製造する方法としては、特に限定はないが、例えば、次の製造方法が例示される。すなわち、負極と正極とを、ポリプロピレン多孔膜などのセパレーターを介して重ね合わせ、電池形状に応じて巻く、折るなどして、電池容器に入れ、電解液を注入して封口する。電池の形状は、公知のコイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角型、扁平型など何れであってもよい。   Although there is no limitation in particular as a method of manufacturing the nonaqueous electrolyte battery of this embodiment, For example, the following manufacturing method is illustrated. That is, the negative electrode and the positive electrode are overlapped with each other via a separator such as a polypropylene porous membrane, wound or folded according to the shape of the battery, put into a battery container, injected with an electrolyte, and sealed. The shape of the battery may be any known coin type, button type, sheet type, cylindrical type, square type, flat type, and the like.

本実施形態の非水電解質電池は、接着性と電池特性の向上を両立させた電池であり、様々な用途に有用である。例えば、小型化、薄型化、軽量化、高性能化の要求される携帯端末に使用される電池としても非常に有用である。   The nonaqueous electrolyte battery of this embodiment is a battery that achieves both improved adhesion and improved battery characteristics, and is useful for various applications. For example, the battery is very useful as a battery used in a portable terminal that is required to be small, thin, light, and have high performance.

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
<負極用バインダー組成物>
負極用バインダー組成物として水溶性のリチウム変性イソブテン−無水マレイン酸共重合樹脂(平均分子量325,000、中和度0.5、開環率96%)の10重量%水溶液を調整した。さらにアミン類としてポリエチレンイミン(PEI、日本触媒製、平均分子量10000)の10重量%水溶液を調整し、樹脂10重量%水溶液:PEI 10重量%水溶液=99.9:0.1の重量比で混合した。得られた混合物を90℃に加温し、2時間加熱攪拌することで、固形分濃度が11.1重量%のヒドロゲルを得た。得られたヒドロゲルをミキサーミル(広島メタル&マシーナリー製、「UAM−05」)を用い、周速11m/sにて2時間攪拌、ヒドロゲルを解砕し液中に均質分散させ、固形分濃度5.5重量%のヒドロゲル解砕物分散液を得た。その後、得られたヒドロゲル解砕物分散液のパルスNMRを測定し、拘束水緩和時間τと自由水緩和時間τを以下に示す条件と方法で測定した。得られた拘束水緩和時間τと自由水緩和時間τを表1に示す。
Example 1
<Binder composition for negative electrode>
A 10% by weight aqueous solution of a water-soluble lithium-modified isobutene-maleic anhydride copolymer resin (average molecular weight 325,000, neutralization degree 0.5, ring opening rate 96%) was prepared as a binder composition for a negative electrode. Further, a 10% by weight aqueous solution of polyethyleneimine (PEI, Nippon Shokubai Co., Ltd., average molecular weight 10,000) as an amine was prepared and mixed at a weight ratio of 10% by weight aqueous resin: 10% by weight PEI aqueous solution = 99.9: 0.1. did. The obtained mixture was heated to 90 ° C. and stirred for 2 hours to obtain a hydrogel having a solid content of 11.1% by weight. The obtained hydrogel was stirred for 2 hours at a peripheral speed of 11 m / s using a mixer mill (manufactured by Hiroshima Metal & Machinery, “UAM-05”), and the hydrogel was crushed and uniformly dispersed in the liquid to obtain a solid concentration of 5 A 5% by weight hydrogel pulverized dispersion was obtained. Thereafter, pulse NMR of the obtained hydrogel pulverized dispersion was measured, and the restraint water relaxation time τ 2 and the free water relaxation time τ 3 were measured under the following conditions and methods. Table 1 shows the restricted water relaxation time τ 2 and the free water relaxation time τ 3 obtained.

<パルスNMRの測定方法と拘束水緩和時間τと自由水緩和時間τの算出方法>
後述するそれぞれの実施例または比較例で得られたヒドロゲル解砕物分散液をNMRチューブに投入した。このNMRチューブを25℃の恒温槽中に30分間保管し、この測定試料を、パルスNMR(ブルカー・バイオスピン株式会社製「minispec mq20 WVT」)を用いてHのスピン−スピン緩和時間を測定した。測定条件は以下の通りである。
・パルス系列:Carr−Purcell− Meiboom− Gill(CPMG法)
・RFパルス幅:8.2μs
・測定温度:25℃
・ダミーショット:4回
上記測定で得られた緩和曲線を線形最小二乗法によって上述の式(1)にフィッティングし、拘束水緩和時間τ及び自由水緩和時間τを算出した。
<Measurement Method of Pulse NMR and Calculation Method of Restrained Water Relaxation Time τ 2 and Free Water Relaxation Time τ 3 >
The hydrogel pulverized product dispersion obtained in each Example or Comparative Example described later was put into an NMR tube. This NMR tube was stored in a thermostatic bath at 25 ° C. for 30 minutes, and the measurement sample was measured for 1 H spin-spin relaxation time using pulse NMR (“minispec mq20 WVT” manufactured by Bruker BioSpin Corporation). did. The measurement conditions are as follows.
・ Pulse sequence: Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG method)
・ RF pulse width: 8.2 μs
・ Measurement temperature: 25 ℃
Dummy shot: 4 times The relaxation curve obtained by the above measurement was fitted to the above equation (1) by the linear least square method, and the restraint water relaxation time τ 2 and the free water relaxation time τ 3 were calculated.

<負極用スラリーの作製>
電極用スラリー作製は負極用活物質として天然黒鉛(DMGS、BYD製)100重量部に対して、負極用バインダー組成物であるヒドロゲル解砕物分散液を固形分として3.125重量部、および導電助剤(導電付与剤)としてSuper−P(ティムカル社製)を固形分として1.042重量部を専用容器に投入し、遊星攪拌器(ARE−250、シンキー製)を用いて混練した。スラリー粘度調整のため、混練時は水を添加して再度混練することによって電極塗工用スラリーを作製した。スラリー中の活物質とバインダーの組成比は固形分として、黒鉛粉末:導電助剤:バインダー組成物=100:1.042:3.125である。
<Preparation of slurry for negative electrode>
The electrode slurry was prepared by using 3.125 parts by weight of a hydrogel pulverized dispersion as a negative electrode binder composition as a solid content and 100 parts by weight of natural graphite (DMGS, manufactured by BYD) as an active material for the negative electrode. As an agent (conductivity imparting agent), Super-P (manufactured by Timcal Co., Ltd.) as a solid was added in an amount of 1.042 parts by weight to a dedicated container, and kneaded using a planetary stirrer (ARE-250, manufactured by Shinky Corporation). In order to adjust the viscosity of the slurry, an electrode coating slurry was prepared by adding water at the time of kneading and kneading again. The composition ratio of the active material and the binder in the slurry is, as a solid content, graphite powder: conductive aid: binder composition = 100: 1.042: 3.125.

<電池用負極の作製>
得られたスラリーをバーコーター(T101、松尾産業製)を用いて集電体の銅箔(CST8G、福田金属箔粉工業製)上に塗工し、80℃で30分間熱風乾燥機(ヤマト科学製)にて一次乾燥後、ロールプレス(宝泉製)を用いて圧延処理を行い、活物質層の厚みが40μmの電極を作製した。その後、電池用電極(φ14mm)として打ち抜き後、140℃で3時間減圧条件の二次乾燥によってコイン電池用電極を作製した。
<Preparation of negative electrode for battery>
The obtained slurry was coated on a current collector copper foil (CST8G, manufactured by Fukuda Metal Foil Co., Ltd.) using a bar coater (T101, manufactured by Matsuo Sangyo Co., Ltd.), and heated at 80 ° C. for 30 minutes with a hot air dryer (Yamato Scientific). After the primary drying, a rolling process was performed using a roll press (made by Hosen) to produce an electrode having an active material layer thickness of 40 μm. Then, after punching out as a battery electrode (φ14 mm), a coin battery electrode was produced by secondary drying under reduced pressure conditions at 140 ° C. for 3 hours.

<電極の剥離強度測定>
集電極である銅箔から電極を剥離したときの強度を測定した。当該剥離強度は、50Nのロードセル(株式会社イマダ製)を用いて180°剥離強度を測定した。上記で得られた電池用塗工電極のスラリー塗布面とステンレス板とを両面テープ(ニチバン製両面テープ)を用いて貼り合わせ、電極部をステンレス版から引き剥がすことで、180°剥離強度(剥離幅10mm、剥離速度100mm/min)を測定した。上記結果を下記表1に示す。
<Measurement of peel strength of electrode>
The strength when the electrode was peeled off from the copper foil as the collecting electrode was measured. The peel strength was measured at 180 ° peel strength using a 50N load cell (manufactured by Imada Co., Ltd.). By attaching the slurry-coated surface of the coated electrode for a battery obtained above and a stainless steel plate using a double-sided tape (double-faced tape made by Nichiban), and peeling the electrode part from the stainless steel plate, 180 ° peel strength (peeling) A width of 10 mm and a peeling speed of 100 mm / min) were measured. The results are shown in Table 1 below.

<電極の靱性試験>
電極の靭性の評価はJIS K5600−5−1(塗料一般試験方法−第5部:塗膜の機械的性質−第1節:耐屈曲性(円筒形マンドレル法))のタイプ1の試験装置を用いて行った。電極割れの確認は目視で行い、割れが生じなかった最小のマンドレル径の結果を下記表1に示す。なお、靱性は、マンドレル径が小さいほど高く、5mm以下であると電極として使用するのに好ましい。
<Electrode toughness test>
Evaluation of electrode toughness is based on JIS K5600-5-1 (General coating test method-Part 5: Mechanical properties of coating film-Section 1: Bending resistance (cylindrical mandrel method)) of type 1 test equipment. Used. The electrode cracks were confirmed visually, and the results of the minimum mandrel diameter at which no cracks occurred are shown in Table 1 below. In addition, toughness is so high that a mandrel diameter is small, and it is preferable to use it as an electrode as it is 5 mm or less.

<電池の作製>
上記で得られた電池用塗工電極をアルゴンガス雰囲気下のグローブボックス(美和製作所製)に移送した。正極には金属リチウム箔(厚さ0.2mm、φ16mm)を用いた。また、セパレーターとしてポリプロフィレン系(セルガード#2400、ポリポア製)を、電解液には六フッ化リン酸リチウム(LiPF)のエチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)にビニレンカーボネート(VC)を添加した混合溶媒系(1M−LiPF、EC/EMC=3/7vol%、VC2重量%)を用い、コイン電池(2032タイプ)を作製した。
<Production of battery>
The battery coating electrode obtained above was transferred to a glove box (Miwa Seisakusho) under an argon gas atmosphere. A metal lithium foil (thickness 0.2 mm, φ16 mm) was used for the positive electrode. Polypropylene-based separator (Celgard # 2400, manufactured by Polypore) is used as the separator, and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) are used as the electrolyte and vinylene carbonate (VC). A coin battery (2032 type) was produced using a mixed solvent system (1M-LiPF 6 , EC / EMC = 3/7 vol%, VC 2 wt%) to which was added.

<評価方法:充放電特性試験>
作製したコイン電池は、市販充放電試験機(TOSCAT3100、東洋システム製)を用いて充放電試験を実施した。コイン電池を25℃の恒温槽に置き、充電はリチウム電位に対して0Vになるまで活物質量に対して0.1C(約0.5mA/cm)の定電流充電を行い、更にリチウム電位に対して0.02mAの電流まで0Vの定電圧充電を実施した。このときの容量を充電容量(mAh/g)とした。次いで、リチウム電位に対して0.1C(約0.5mA/cm)の定電流放電を1.5Vまで行い、このときの容量を放電容量(mAh/g)とした。初期放電容量と充電容量差を不可逆容量、放電容量/充電容量の百分率を充放電効率とした。コイン電池の直流抵抗は、1回の充電を行った後(満充電状態)の抵抗値を採用した。上記結果を下記表1に示す。
<Evaluation method: charge / discharge characteristic test>
The produced coin battery was subjected to a charge / discharge test using a commercially available charge / discharge tester (TOSCAT3100, manufactured by Toyo System). The coin battery is placed in a constant temperature bath at 25 ° C., and charging is performed with a constant current of 0.1 C (about 0.5 mA / cm 2 ) with respect to the amount of active material until the voltage reaches 0 V with respect to the lithium potential. On the other hand, the constant voltage charge of 0V was implemented to the electric current of 0.02 mA. The capacity at this time was defined as a charging capacity (mAh / g). Next, a constant current discharge of 0.1 C (about 0.5 mA / cm 2 ) was performed up to 1.5 V with respect to the lithium potential, and the capacity at this time was defined as a discharge capacity (mAh / g). The difference between the initial discharge capacity and the charge capacity was taken as the irreversible capacity, and the percentage of the discharge capacity / charge capacity was taken as the charge / discharge efficiency. As the direct current resistance of the coin battery, a resistance value after being charged once (fully charged state) was adopted. The results are shown in Table 1 below.

(実施例2)
負極用バインダー組成物として水溶性のリチウム変性イソブテン−無水マレイン酸共重合樹脂(平均分子量325,000、中和度0.5、開環率96%)の10重量%水溶液を調整した。さらにポリアミン類としてポリエチレンイミン(PEI、和光純薬工業株式会社製、平均分子量10000)の10重量%水溶液を調整し、樹脂10重量%水溶液:PEI 10重量%水溶液=99:1の重量比で混合した。その後、実施例1と同様な手法で固形分濃度5.5重量%のヒドロゲル解砕物分散液を調整し、得られたヒドロゲル解砕物分散液のパルスNMRを測定し、拘束水緩和時間τと自由水緩和時間τを測定した。また、上記実施例1と同様の方法によって塗工電極を作製し、靱性試験及び剥離強度測定を行った。さらに、該電極を用いたコイン電池を得て、充放電特性試験を行った。これらの評価結果を表1に示す。
(Example 2)
A 10% by weight aqueous solution of a water-soluble lithium-modified isobutene-maleic anhydride copolymer resin (average molecular weight 325,000, neutralization degree 0.5, ring opening rate 96%) was prepared as a binder composition for a negative electrode. Furthermore, as a polyamine, a 10% by weight aqueous solution of polyethyleneimine (PEI, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average molecular weight 10,000) was prepared, and mixed at a weight ratio of 10% by weight aqueous resin: 10% by weight PEI aqueous solution = 99: 1. did. Then, to adjust the solid content concentration 5.5 wt% of the hydrogel crushed material dispersion in a manner similar to Example 1, the pulse NMR of the resulting hydrogel crushed material dispersion is measured, and the restraining water relaxation time tau 2 Free water relaxation time τ 3 was measured. Moreover, the coated electrode was produced by the method similar to the said Example 1, and the toughness test and the peeling strength measurement were performed. Furthermore, the coin battery using this electrode was obtained and the charge / discharge characteristic test was done. These evaluation results are shown in Table 1.

(実施例3)
極用バインダー組成物として水溶性のリチウム変性イソブテン−無水マレイン酸共重合樹脂(平均分子量325,000、中和度0.5、開環率96%)の10重量%水溶液を調整した。さらにアミン類としてポリエチレンイミン(PEI、和光純薬工業株式会社製、平均分子量10000)の10重量%水溶液を調整し、樹脂10重量%水溶液:PEI 10重量%水溶液=98:2の重量比で混合した。その後、実施例1と同様な手法で固形分濃度5.5重量%のヒドロゲル解砕物分散液を調整、得られたヒドロゲル解砕物分散液のパルスNMRを測定し、拘束水緩和時間τと自由水緩和時間τを測定した。また、上記実施例1と同様の方法によって塗工電極を作製し、靱性試験及び剥離強度測定を行った。さらに、該電極を用いたコイン電池を得て、充放電特性試験を行った。これらの評価結果を表1に示す。
(Example 3)
A 10% by weight aqueous solution of a water-soluble lithium-modified isobutene-maleic anhydride copolymer resin (average molecular weight 325,000, degree of neutralization 0.5, ring opening rate 96%) was prepared as an electrode binder composition. Further, a 10% by weight aqueous solution of polyethyleneimine (PEI, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average molecular weight 10,000) is prepared as an amine, and the resin is mixed at a weight ratio of 10% by weight aqueous solution: PEI 10% by weight aqueous solution = 98: 2. did. Thereafter, a hydrogel pulverized dispersion with a solid content concentration of 5.5% by weight was prepared in the same manner as in Example 1, and the pulsed NMR of the obtained hydrogel pulverized dispersion was measured, and the restraint water relaxation time τ 2 and free The water relaxation time τ 3 was measured. Moreover, the coated electrode was produced by the method similar to the said Example 1, and the toughness test and the peeling strength measurement were performed. Furthermore, the coin battery using this electrode was obtained and the charge / discharge characteristic test was done. These evaluation results are shown in Table 1.

(実施例4)
極用バインダー組成物として水溶性のリチウム変性イソブテン−無水マレイン酸共重合樹脂(平均分子量325,000、中和度0.5、開環率96%)の10重量%水溶液を調整した。さらにアミン類としてポリアリルアミン(PAA、ニットーボーメディカル、平均分子量1600)の10重量%水溶液を調整し、樹脂10重量%水溶液:PEI 10重量%水溶液=99:1の重量比で混合した。その後、実施例1と同様な手法で固形分濃度5.5重量%のヒドロゲル解砕物分散液を調整、得られたヒドロゲル解砕物分散液のパルスNMRを測定し、拘束水緩和時間τと自由水緩和時間τを測定した。また、上記実施例1と同様の方法によって塗工電極を作製し、靱性試験及び剥離強度測定を行った。さらに、該電極を用いたコイン電池を得て、充放電特性試験を行った。これらの評価結果を表1に示す。
Example 4
A 10% by weight aqueous solution of a water-soluble lithium-modified isobutene-maleic anhydride copolymer resin (average molecular weight 325,000, degree of neutralization 0.5, ring opening rate 96%) was prepared as an electrode binder composition. Further, a 10% by weight aqueous solution of polyallylamine (PAA, Nittobo Medical, average molecular weight 1600) as an amine was prepared and mixed at a weight ratio of 10% by weight aqueous resin: 10% by weight aqueous PEI = 99: 1. Thereafter, a hydrogel pulverized dispersion with a solid content concentration of 5.5% by weight was prepared in the same manner as in Example 1, and the pulsed NMR of the obtained hydrogel pulverized dispersion was measured, and the restraint water relaxation time τ 2 and free The water relaxation time τ 3 was measured. Moreover, the coated electrode was produced by the method similar to the said Example 1, and the toughness test and the peeling strength measurement were performed. Furthermore, the coin battery using this electrode was obtained and the charge / discharge characteristic test was done. These evaluation results are shown in Table 1.

(実施例5)
極用バインダー組成物として水溶性のリチウム変性イソブテン−無水マレイン酸共重合樹脂(平均分子量325,000、中和度0.5、開環率96%)の10重量%水溶液を調整した。さらにアミン類としてエチレンジアミン(和光純薬工業製)の10重量%水溶液を調整し、樹脂10重量%水溶液:PEI 10重量%水溶液=99:1の重量比で混合した。その後、実施例1と同様な手法で固形分濃度5.5重量%のヒドロゲル解砕物分散液を調整、得られたヒドロゲル解砕物分散液のパルスNMRを測定し、拘束水緩和時間τと自由水緩和時間τを測定した。また、上記実施例1と同様の方法によって塗工電極を作製し、靱性試験及び剥離強度測定を行った。さらに、該電極を用いたコイン電池を得て、充放電特性試験を行った。これらの評価結果を表1に示す。
(Example 5)
A 10% by weight aqueous solution of a water-soluble lithium-modified isobutene-maleic anhydride copolymer resin (average molecular weight 325,000, degree of neutralization 0.5, ring opening rate 96%) was prepared as an electrode binder composition. Further, ethylenediamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a 10 wt% aqueous solution was prepared as an amine, and mixed in a weight ratio of 10 wt% resin aqueous solution: 10 wt% PEI aqueous solution = 99: 1. Thereafter, a hydrogel pulverized dispersion with a solid content concentration of 5.5% by weight was prepared in the same manner as in Example 1, and the pulsed NMR of the obtained hydrogel pulverized dispersion was measured, and the restraint water relaxation time τ 2 and free The water relaxation time τ 3 was measured. Moreover, the coated electrode was produced by the method similar to the said Example 1, and the toughness test and the peeling strength measurement were performed. Furthermore, the coin battery using this electrode was obtained and the charge / discharge characteristic test was done. These evaluation results are shown in Table 1.

(実施例6)
極用バインダー組成物として水溶性のリチウム変性メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合樹脂(平均分子量630,000、中和度0.5、開環率98%)の10重量%水溶液を調整した。さらにアミン類としてポリエチレンイミン(PEI、日本触媒製、平均分子量10000)の10重量%水溶液を調整し、樹脂10重量%水溶液:PEI 10重量%水溶液=99:1の重量比で混合した。その後、実施例1と同様な手法で固形分濃度5.5重量%のヒドロゲル解砕物分散液を調整、得られたヒドロゲル解砕物分散液のパルスNMRを測定し、拘束水緩和時間τと自由水緩和時間τを測定した。また、上記実施例1と同様の方法によって塗工電極を作製し、靱性試験及び剥離強度測定を行った。さらに、該電極を用いたコイン電池を得て、充放電特性試験を行った。これらの評価結果を表1に示す。
(Example 6)
A 10% by weight aqueous solution of a water-soluble lithium-modified methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer resin (average molecular weight 630,000, neutralization degree 0.5, ring opening rate 98%) was prepared as an electrode binder composition. Further, a 10% by weight aqueous solution of polyethyleneimine (PEI, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., average molecular weight 10,000) was prepared as an amine, and mixed at a weight ratio of 10% by weight resin aqueous solution: 10% by weight PEI aqueous solution = 99: 1. Thereafter, a hydrogel pulverized dispersion with a solid content concentration of 5.5% by weight was prepared in the same manner as in Example 1, and the pulsed NMR of the obtained hydrogel pulverized dispersion was measured, and the restraint water relaxation time τ 2 and free The water relaxation time τ 3 was measured. Moreover, the coated electrode was produced by the method similar to the said Example 1, and the toughness test and the peeling strength measurement were performed. Furthermore, the coin battery using this electrode was obtained and the charge / discharge characteristic test was done. These evaluation results are shown in Table 1.

(実施例7)
極用バインダー組成物として水溶性のリチウム変性エチレン−無水マレイン酸共重合樹脂(平均分子量100,000、中和度0.5、開環率99%)の10重量%水溶液を調整した。さらにアミン類としてポリエチレンイミン(PEI、日本触媒製、平均分子量10000)の10重量%水溶液を調整し、樹脂10重量%水溶液:PEI 10重量%水溶液=99:1の重量比で混合した。その後、実施例1と同様な手法で固形分濃度5.5重量%のヒドロゲル解砕物分散液を調整、得られたヒドロゲル解砕物分散液のパルスNMRを測定し、拘束水緩和時間τと自由水緩和時間τを測定した。また、上記実施例1と同様の方法によって塗工電極を作製し、靱性試験及び剥離強度測定を行った。さらに、該電極を用いたコイン電池を得て、充放電特性試を行った。これらの評価結果を表1に示す。
(Example 7)
A 10% by weight aqueous solution of a water-soluble lithium-modified ethylene-maleic anhydride copolymer resin (average molecular weight 100,000, neutralization degree 0.5, ring-opening rate 99%) was prepared as an electrode binder composition. Further, a 10% by weight aqueous solution of polyethyleneimine (PEI, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., average molecular weight 10,000) was prepared as an amine, and mixed at a weight ratio of 10% by weight resin aqueous solution: 10% by weight PEI aqueous solution = 99: 1. Thereafter, a hydrogel pulverized dispersion with a solid content concentration of 5.5% by weight was prepared in the same manner as in Example 1, and the pulsed NMR of the obtained hydrogel pulverized dispersion was measured, and the restraint water relaxation time τ 2 and free The water relaxation time τ 3 was measured. Moreover, the coated electrode was produced by the method similar to the said Example 1, and the toughness test and the peeling strength measurement were performed. Furthermore, the coin battery using this electrode was obtained and the charge / discharge characteristic test was done. These evaluation results are shown in Table 1.

(比較例1)
負極用バインダー組成物として水溶性のリチウム変性イソブテン−無水マレイン酸共重合樹脂(平均分子量325,000、中和度0.5、開環率96%)の10重量%水溶液を調整した。得られた水溶液に対しパルスNMRを測定し、拘束水緩和時間τと自由水緩和時間τを測定した。また、上記実施例1と同様の方法によって塗工電極を作製し、靱性試験及び剥離強度測定を行った。さらに、該電極を用いたコイン電池を得て、充放電特性試験を行った。これらの評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
A 10% by weight aqueous solution of a water-soluble lithium-modified isobutene-maleic anhydride copolymer resin (average molecular weight 325,000, neutralization degree 0.5, ring opening rate 96%) was prepared as a binder composition for a negative electrode. Pulse NMR was measured with respect to the obtained aqueous solution, and restraint water relaxation time τ 2 and free water relaxation time τ 3 were measured. Moreover, the coated electrode was produced by the method similar to the said Example 1, and the toughness test and the peeling strength measurement were performed. Furthermore, the coin battery using this electrode was obtained and the charge / discharge characteristic test was done. These evaluation results are shown in Table 1.

(比較例2)
負極用バインダー組成物として水溶性のリチウム変性メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合樹脂(平均分子量630,000、中和度0.5、開環率98%)の10重量%水溶液を調整した。得られた水溶液に対しパルスNMRを測定し、拘束水緩和時間τと自由水緩和時間τを測定した。また、上記実施例1と同様の方法によって塗工電極を作製し、靱性試験及び剥離強度測定を行った。さらに、該電極を用いたコイン電池を得て、充放電特性試験を行った。これらの評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
A 10% by weight aqueous solution of a water-soluble lithium-modified methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer resin (average molecular weight 630,000, neutralization degree 0.5, ring opening rate 98%) was prepared as a binder composition for the negative electrode. Pulse NMR was measured with respect to the obtained aqueous solution, and restraint water relaxation time τ 2 and free water relaxation time τ 3 were measured. Moreover, the coated electrode was produced by the method similar to the said Example 1, and the toughness test and the peeling strength measurement were performed. Furthermore, the coin battery using this electrode was obtained and the charge / discharge characteristic test was done. These evaluation results are shown in Table 1.

(比較例3)
負極用バインダー組成物として水溶性のリチウム変性エチレン−無水マレイン酸共重合樹脂(平均分子量100,000、中和度0.5、開環率99%)の10重量%水溶液を調整した。得られた水溶液に対しパルスNMRを測定し、拘束水緩和時間τと自由水緩和時間τを測定した。また、上記実施例1と同様の方法によって塗工電極を作製し、靱性試験及び剥離強度測定を行った。さらに、該電極を用いたコイン電池を得て、充放電特性試験を行った。これらの評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
A 10% by weight aqueous solution of a water-soluble lithium-modified ethylene-maleic anhydride copolymer resin (average molecular weight 100,000, neutralization degree 0.5, ring opening rate 99%) was prepared as a binder composition for the negative electrode. Pulse NMR was measured with respect to the obtained aqueous solution, and restraint water relaxation time τ 2 and free water relaxation time τ 3 were measured. Moreover, the coated electrode was produced by the method similar to the said Example 1, and the toughness test and the peeling strength measurement were performed. Furthermore, the coin battery using this electrode was obtained and the charge / discharge characteristic test was done. These evaluation results are shown in Table 1.

(比較例4)
負極用バインダー組成物として水溶性のリチウム変性イソブテン−無水マレイン酸共重合樹脂(平均分子量325,000、中和度0.5、開環率96%)の10重量%水溶液を調整した。さらにポリアミン類としてポリエチレンイミン(PEI、和光純薬工業株式会社製、平均分子量10000)の10重量%水溶液を調整し、樹脂10重量%水溶液:PEI 10重量%水溶液=95:5の重量比で混合した。その後、実施例1と同様な手法で固形分濃度5.5重量%のヒドロゲル解砕物分散液を調整、得られたヒドロゲル解砕物分散液のパルスNMRを測定し、拘束水緩和時間τと自由水緩和時間τを測定した。また、上記実施例1と同様の方法によって塗工電極を作製し、靱性試験及び剥離強度測定を行った。さらに、該電極を用いたコイン電池を得て、充放電特性試験を行った。これらの評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 4)
A 10% by weight aqueous solution of a water-soluble lithium-modified isobutene-maleic anhydride copolymer resin (average molecular weight 325,000, neutralization degree 0.5, ring opening rate 96%) was prepared as a binder composition for a negative electrode. Furthermore, as a polyamine, a 10% by weight aqueous solution of polyethyleneimine (PEI, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average molecular weight 10,000) was prepared, and mixed at a weight ratio of 10% by weight aqueous resin: 10% by weight aqueous PEI = 95: 5. did. Thereafter, a hydrogel pulverized dispersion with a solid content concentration of 5.5% by weight was prepared in the same manner as in Example 1, and the pulsed NMR of the obtained hydrogel pulverized dispersion was measured, and the restraint water relaxation time τ 2 and free The water relaxation time τ 3 was measured. Moreover, the coated electrode was produced by the method similar to the said Example 1, and the toughness test and the peeling strength measurement were performed. Furthermore, the coin battery using this electrode was obtained and the charge / discharge characteristic test was done. These evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2018125094
Figure 2018125094

(考察)
固形分濃度5.5重量%でのパルスNMRによる水の緩和時間における拘束水緩和時間τが20ミリ秒以上、自由水緩和時間τが300ミリ秒以上の解砕物分散液を適用した実施例では、ポリアミン類添加により架橋度が高く、かつヒドロゲルが十分解砕していることから、高い電極接着性を示した。さらに、架橋剤を添加しても抵抗増加は認められず未添加品と同等の直流抵抗が得られることが示された。
(Discussion)
Implementation of application of a pulverized dispersion with a restraint water relaxation time τ 2 of 20 milliseconds or more and a free water relaxation time τ 3 of 300 milliseconds or more in the relaxation time of water by pulse NMR at a solid content concentration of 5.5% by weight In the example, since the degree of crosslinking was high due to the addition of polyamines and the hydrogel was sufficiently crushed, high electrode adhesion was exhibited. Furthermore, even when a crosslinking agent was added, no increase in resistance was observed, indicating that a DC resistance equivalent to that of an unadded product was obtained.

これに対して、ポリアミン類の添加を行わなかった比較例1〜3については、架橋反応が生じずヒドロゲルを形成しなかったことから、本発明で規定する拘束水緩和時間τ及び自由水緩和時間τが規定の範囲外となり、結着性が低い結果となった。また、ポリアミン類を多く添加した比較例4については、特に自由水緩和時間τが規定範囲を大きく下回ったため、結着性低下に加え、抵抗値も増加していた。結着性については、高架橋に伴い解砕効率が低下した結果、液中に分散しているヒドロゲルの径が大きく、電極内のバインダー分散性が低下したためと考えられる。直流抵抗の増加については、多くの架橋剤を添加したことに加え、結着力低下に伴う電極層の部分剥離に起因すると推察している。

On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3 in which the polyamines were not added, the crosslinking reaction did not occur and the hydrogel was not formed. Therefore, the restricted water relaxation time τ 2 and free water relaxation defined in the present invention. The time τ 3 was out of the specified range, resulting in low binding properties. Further, in Comparative Example 4 in which a large amount of polyamines were added, the free water relaxation time τ 3 was far below the specified range, and thus the resistance value was increased in addition to the decrease in binding properties. Regarding the binding property, it is considered that as a result of the reduction in crushing efficiency accompanying the high cross-linking, the diameter of the hydrogel dispersed in the liquid is large, and the binder dispersibility in the electrode is reduced. The increase in direct current resistance is presumed to be caused by the partial peeling of the electrode layer accompanying the decrease in the binding force in addition to the addition of many crosslinking agents.

Claims (5)

水溶性高分子からなるヒドロゲルを含み、
固形分濃度5.5重量%である場合に、パルスNMRによる水の緩和時間における、拘束水緩和時間τが20ミリ秒以上であり、かつ自由水緩和時間τが300ミリ秒以上であることを特徴とする、非水電解質電池電極用バインダー組成物。
Including a hydrogel composed of a water-soluble polymer,
When the solid concentration is 5.5% by weight, the water relaxation time τ 2 in the water relaxation time by pulse NMR is 20 milliseconds or more, and the free water relaxation time τ 3 is 300 milliseconds or more. A binder composition for a non-aqueous electrolyte battery electrode, characterized in that
前記ヒドロゲルがα−オレフィン類とマレイン酸類とが共重合したα−オレフィン−マレイン酸類共重合体の中和塩およびポリアミン類を含有する、請求項1記載の非水電解質電池電極用バインダー組成物。   The binder composition for a nonaqueous electrolyte battery electrode according to claim 1, wherein the hydrogel contains a neutralized salt of an α-olefin-maleic acid copolymer obtained by copolymerizing an α-olefin and a maleic acid, and a polyamine. 請求項1または2に記載のバインダー組成物と活物質と水とを含有する、非水電解質電池電極用スラリー組成物。   A slurry composition for a nonaqueous electrolyte battery electrode, comprising the binder composition according to claim 1 or 2, an active material, and water. 請求項1または2に記載のバインダー組成物と活物質とを含有する混合層を集電体に結着してなる、非水電解質電池電極。   A nonaqueous electrolyte battery electrode formed by binding a mixed layer containing the binder composition according to claim 1 or 2 and an active material to a current collector. 請求項4に記載の非水電解質電池電極を有する、非水電解質電池。   A nonaqueous electrolyte battery comprising the nonaqueous electrolyte battery electrode according to claim 4.
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