JP2019053942A - Method for manufacturing electrode for electrochemical device - Google Patents

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貴志 松山
和男 肥田
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和男 肥田
菜奈 鈴木
Nana Suzuki
菜奈 鈴木
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Abstract

To provide a method for manufacturing an electrode for an electrochemical device, which is superior in binding force and superior in high discharge characteristic and low-temperature input and output characteristics.SOLUTION: A method for manufacturing an electrode for an electrochemical device comprises the steps of: coating a current collector with an electrode mixture for an electrochemical device, containing a particulate polymer having a glass transition temperature of 20°C or higher, an active material and water to laminate one or more mixture layers; drying the one or more mixture layers in such a way that the surface temperature of the mixture layer never exceeds 60°C until a water content of the mixture layer becomes 10% or less; and heating the current collector so that the surface temperature of the mixture layer becomes 100°C or higher.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、電気化学デバイス用電極の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an electrode for an electrochemical device.

近年、脱二酸化炭素化社会を尊ぶ風潮から、エネルギーの蓄積、供給源としての電気化学デバイスの普及は目覚ましく、民生用途のみならず、自動車用途でも利用されており、高率放電特性や低温時の入出力特性といった性能が要求されている。   In recent years, due to the trend of respecting a decarbonized society, the accumulation of energy and the spread of electrochemical devices as a supply source are remarkable, and they are used not only in consumer applications but also in automobile applications. Performance such as input / output characteristics is required.

リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ等の電気化学デバイスに用いられる電極を製造する方法としては、例えば、イオンを吸蔵・吸着、脱離・放出可能な活物質と、電極用結着剤としてスチレン・ブタジエンゴムやアクリル系ゴムラテックスなどの粒子状高分子とを含有する電極合剤を調製し、金属素材(以下、集電体という)上に塗布、乾燥する方法が知られている。   Examples of a method for producing an electrode used in an electrochemical device such as a lithium ion secondary battery and a lithium ion capacitor include an active material capable of occluding, adsorbing, desorbing and releasing ions, and styrene as a binder for the electrode. A method is known in which an electrode mixture containing a particulate polymer such as butadiene rubber or acrylic rubber latex is prepared, applied to a metal material (hereinafter referred to as a current collector), and dried.

電極用結着剤は、活物質同士もしくは活物質と集電体とを結着させる結着力に大きく寄与する他、電気化学デバイスの入出力特性にも大きく関わっていることが知られている(特許文献1)。   Electrode binders are known to greatly contribute to the binding force that binds active materials to each other or to an active material and a current collector, as well as to the input / output characteristics of electrochemical devices ( Patent Document 1).

一般的にガラス転移温度の高い粒子状高分子を電極用結着剤として用いることで、合剤層の表面電気抵抗率を低減することが可能であり、高率放電特性や低温時の入出力特性に優れた電極を得られることが知られている(特許文献2)。   In general, by using a particulate polymer with a high glass transition temperature as a binder for electrodes, it is possible to reduce the surface electrical resistivity of the mixture layer, resulting in high-rate discharge characteristics and low-temperature input / output It is known that an electrode having excellent characteristics can be obtained (Patent Document 2).

ガラス転移温度の高い粒子状高分子は、より高温で乾燥しなければ結着材としての機能を発揮しない。しかしながら、電極合剤の塗布直後に高温加熱乾燥を行うと、粒子状高分子の偏析等が生じてしまい、均質な電極が得られないという不具合があった。   The particulate polymer having a high glass transition temperature does not function as a binder unless it is dried at a higher temperature. However, when high-temperature heat drying is performed immediately after the application of the electrode mixture, segregation of the particulate polymer occurs and a uniform electrode cannot be obtained.

国際公開WO2017/029902International Publication WO2017 / 029902

特開2011−154981JP2011-154981A

本発明は、結着力に優れ、かつ高率放電特性や低温時の入出力特性に優れた電気化学デバイス用電極の製造方法を提供することを目的とするものである。   An object of this invention is to provide the manufacturing method of the electrode for electrochemical devices which is excellent in binding force, and excellent in the high rate discharge characteristic and the input-output characteristic at the time of low temperature.

本発明は、ガラス転移温度が20℃以上の粒子状高分子と、活物質と、水とを含む電気化学デバイス用電極合剤を集電体に塗布し、1層以上の合剤層を積層する電気化学デバイス用電極の製造方法であって、合剤層表面温度が60℃を超えないように合剤層の含水率が10%以下となるまで乾燥する工程と、合剤層表面温度が100℃以上となるように加熱する工程とを設けて得られる電気化学デバイス用電極を提供する。   In the present invention, an electrode mixture for an electrochemical device containing a particulate polymer having a glass transition temperature of 20 ° C. or higher, an active material, and water is applied to a current collector, and one or more mixture layers are laminated. A method for producing an electrode for an electrochemical device, the step of drying until the water content of the mixture layer becomes 10% or less so that the surface temperature of the mixture layer does not exceed 60 ° C., and the surface temperature of the mixture layer is The electrode for electrochemical devices obtained by providing the process of heating so that it may become 100 degreeC or more is provided.

本発明の製造方法により得られた電気化学デバイス用電極は結着力に優れており、このような電極を用いることによって、高率放電特性、および低温入出力特性に優れた電気化学デバイスを得ることができる。   The electrode for an electrochemical device obtained by the production method of the present invention has excellent binding force, and by using such an electrode, an electrochemical device having excellent high rate discharge characteristics and low temperature input / output characteristics can be obtained. Can do.

以下、本発明につき詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明は、ガラス転移温度が20℃以上の粒子状高分子と、活物質と、水とを含む電気化学デバイス用電極合剤を集電体に塗布し、1層以上の合剤層を積層する電気化学デバイス用電極の製造方法であって、合剤層表面温度が60℃を超えないように合剤層の含水率が10%以下となるまで乾燥する工程と、合剤層表面温度が100℃以上となるように加熱する工程とを設けて得られるものである。   In the present invention, an electrode mixture for an electrochemical device containing a particulate polymer having a glass transition temperature of 20 ° C. or higher, an active material, and water is applied to a current collector, and one or more mixture layers are laminated. A method for producing an electrode for an electrochemical device, the step of drying until the water content of the mixture layer becomes 10% or less so that the surface temperature of the mixture layer does not exceed 60 ° C., and the surface temperature of the mixture layer is And a step of heating to 100 ° C. or higher.

本発明の粒子状高分子は、公知の重合方法にて得られる水系の共重合体ラテックスを使用することができ、特に限定されないが、例えば、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル・ブタジエンゴム(NBR)、メタクリル酸メチル・ブタジエンゴム(MBR)、ブタジエンゴム(BR)などの共役ジエン系ゴムラテックスや、(メタ)アクリル酸エステルを主単量体としたアクリル系ゴムラテックス、天然ゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックス、酢酸ビニル系エマルジョン、シリコーンエマルジョンなどを1種または2種以上使用できる。中でも、共役ジエン系ゴムラテックス、およびアクリル系ゴムラテックスが好ましい。ここでいうアクリル系ゴムラテックスとは、脂肪族共役ジエン系単量体に由来する構造単位が0以上10質量%未満のものである。   The particulate polymer of the present invention may be an aqueous copolymer latex obtained by a known polymerization method, and is not particularly limited. For example, styrene / butadiene rubber (SBR), acrylonitrile / butadiene rubber ( NBR), conjugated diene rubber latex such as methyl methacrylate / butadiene rubber (MBR), butadiene rubber (BR), acrylic rubber latex, natural rubber latex, chloroprene mainly composed of (meth) acrylic acid ester One or more rubber latex, vinyl acetate emulsion, silicone emulsion and the like can be used. Among these, conjugated diene rubber latex and acrylic rubber latex are preferable. The acrylic rubber latex referred to here is one having a structural unit derived from an aliphatic conjugated diene monomer of 0 or more and less than 10% by mass.

共役ジエン系ゴムラテックスとしては、脂肪族共役ジエン系単量体に由来する構造単位が10〜30質量%と、エチレン系不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位が0.1〜10質量%と、脂肪族共役ジエン系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体に由来する構造単位60〜89.9質量%とを含有する単量体組成物を乳化重合して得られることが好ましい。   As the conjugated diene rubber latex, the structural unit derived from the aliphatic conjugated diene monomer is 10 to 30% by mass, and the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is 0.1 to 10% by mass. % And a monomer composition comprising 60 to 89.9% by mass of a structural unit derived from a monomer copolymerizable with an aliphatic conjugated diene monomer and an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer Is preferably obtained by emulsion polymerization.

共役ジエン系ゴムラテックスを構成する脂肪族共役ジエン系単量体に由来する構造単位、エチレン系不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位、脂肪族共役ジエン系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体に由来する構造単位について下記に説明する。   Structural unit derived from aliphatic conjugated diene monomer constituting conjugated diene rubber latex, structural unit derived from ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, aliphatic conjugated diene monomer and ethylene unsaturated The structural unit derived from the monomer copolymerizable with the carboxylic acid monomer will be described below.

脂肪族共役ジエン系単量体に由来する構造単位とは、脂肪族共役ジエン系単量体を、後述するエチレン系不飽和カルボン酸単量体、脂肪族共役ジエン系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体と共重合させた場合の当該脂肪族共役ジエン系単量体に由来する構造単位である。脂肪族共役ジエン系単量体としては、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換及び側鎖共役ヘキサジエン類などの単量体が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。本実施形態においては、工業的に容易に製造され、入手の容易性及びコストの観点から、特に1,3−ブタジエンの使用が好ましい。   A structural unit derived from an aliphatic conjugated diene monomer refers to an aliphatic conjugated diene monomer, an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, an aliphatic conjugated diene monomer, and an ethylene unsaturated monomer described later. This is a structural unit derived from the aliphatic conjugated diene monomer when copolymerized with a monomer copolymerizable with a saturated carboxylic acid monomer. Aliphatic conjugated diene monomers include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene, substituted And monomers such as linear conjugated pentadienes, substituted and side chain conjugated hexadienes. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. In the present embodiment, the use of 1,3-butadiene is particularly preferable from the viewpoint of easy production industrially and availability and cost.

脂肪族共役ジエン系単量体に由来する構造単位は、共重合体を構成する全単量体の構造単位に対し、10〜30質量%が好ましく、15〜25質量%がより好ましい。上記範囲となるように調整することによりガラス転移温度を最適範囲に調整すること、且つ表面電気抵抗率の低い合剤層を得ることができる。   10-30 mass% is preferable with respect to the structural unit of all the monomers which comprise a copolymer, and, as for the structural unit derived from an aliphatic conjugated diene monomer, 15-25 mass% is more preferable. By adjusting so that it may become the said range, a glass transition temperature can be adjusted to the optimal range, and a mixture layer with low surface electrical resistivity can be obtained.

エチレン系不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位とは、エチレン系不飽和カルボン酸単量体を、前記脂肪族共役ジエン系単量体、後述する脂肪族共役ジエン系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体と共重合させた場合の当該エチレン系不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位である。エチレン系不飽和カルボン酸単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのモノ又はジカルボン酸単量体が挙げられる。または、これらの無水物であってもよい。これらの単量体は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   The structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, the aliphatic conjugated diene monomer, an aliphatic conjugated diene monomer described later, and ethylene. It is a structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer when copolymerized with a monomer copolymerizable with the system unsaturated carboxylic acid monomer. Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include mono- or dicarboxylic acid monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid. Or these anhydrides may be sufficient. These monomers can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

エチレン系不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位は、共重合体を構成する全単量体の構造単位に対し、0.1〜10質量%が好ましく、0.2〜9質量%がより好ましく、0.5〜5質量%がさらに好ましい。上記範囲となるように調整することにより合剤層の結着力と粒子状高分子のエマルジョン粘度のバランスを向上させ、且つ分散性の良好なスラリーを得ることができる。   The structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is preferably from 0.1 to 10% by weight, and from 0.2 to 9% by weight, based on the structural units of all monomers constituting the copolymer. More preferably, 0.5-5 mass% is further more preferable. By adjusting so that it may become the said range, the balance of the binding force of a mixture layer and the emulsion viscosity of a particulate polymer can be improved, and a slurry with favorable dispersibility can be obtained.

脂肪族共役ジエン系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体に由来する構造単位とは、脂肪族共役ジエン系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体を、前記脂肪族共役ジエン系単量体、エチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合させた場合の当該脂肪族共役ジエン系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体に由来する構造単位である。脂肪族共役ジエン系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体としては、アルケニル芳香族系単量体、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体、シアン化ビニル系単量体、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体、不飽和カルボン酸アミド系単量体、不飽和二重結合を2つ以上含有する多官能エチレン性不飽和単量体等が挙げられる。   A structural unit derived from a monomer copolymerizable with an aliphatic conjugated diene monomer and an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is an aliphatic conjugated diene monomer or an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. When the monomer copolymerizable with the monomer is copolymerized with the aliphatic conjugated diene monomer, the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, the aliphatic conjugated diene monomer and the ethylene It is a structural unit derived from a monomer copolymerizable with an unsaturated carboxylic acid monomer. Monomers that can be copolymerized with aliphatic conjugated diene monomers and ethylenically unsaturated carboxylic acid monomers include alkenyl aromatic monomers, unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers, and cyanide. Vinyl monomers, unsaturated monomers containing hydroxyalkyl groups, unsaturated carboxylic acid amide monomers, polyfunctional ethylenically unsaturated monomers containing two or more unsaturated double bonds, etc. Can be mentioned.

アルケニル芳香族系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、メチル−α−メチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。本実施形態においては、工業的に容易に製造され、入手の容易性及びコストの観点から、特にスチレンの使用が好ましい。   Examples of the alkenyl aromatic monomer include styrene, α-methylstyrene, methyl-α-methylstyrene, vinyltoluene and the like. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. In the present embodiment, the use of styrene is particularly preferable from the viewpoint of easy production industrially and availability and cost.

不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体としては、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、ジメチルマレエート、ジエチルマレエート、ジメチルイタコネート、モノメチルフマレート、モノエチルフマレート、2−エチルヘキシルアクリレート等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。本実施形態においては、工業的に容易に製造され、入手の容易性及びコストの観点から、特にブチルアクリレート、メチルメタクリレートの使用が好ましい。   Unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, glycidyl methacrylate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dimethyl maleate, diethyl maleate, dimethyl itaconate , Monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, 2-ethylhexyl acrylate and the like. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. In the present embodiment, it is particularly preferable to use butyl acrylate or methyl methacrylate from the viewpoint of easy production industrially and availability and cost.

シアン化ビニル系単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリルなどの単量体が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。本実施形態においては、工業的に容易に製造され、入手の容易性及びコストの観点から、特にアクリロニトリル又はメタクリロニトリルの使用が好ましい。   Examples of the vinyl cyanide monomer include monomers such as acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, α-ethylacrylonitrile. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. In the present embodiment, the use of acrylonitrile or methacrylonitrile is particularly preferable from the viewpoints of easy industrial production and availability and cost.

ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体としては、β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジ−(エチレングリコール)マレエート、ジ−(エチレングリコール)イタコネート、2−ヒドロキシエチルマレエート、ビス(2−ヒドロキシエチル)マレエート、2−ヒドロキシエチルメチルフマレート等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   Examples of unsaturated monomers containing a hydroxyalkyl group include β-hydroxyethyl acrylate, β-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxybutyl methacrylate, and 3-chloro-2-hydroxypropyl. Examples include methacrylate, di- (ethylene glycol) maleate, di- (ethylene glycol) itaconate, 2-hydroxyethyl maleate, bis (2-hydroxyethyl) maleate, 2-hydroxyethyl methyl fumarate and the like. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

不飽和カルボン酸アミド系単量体としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   Examples of the unsaturated carboxylic acid amide monomer include acrylamide, methacrylamide, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide and the like. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

不飽和二重結合を2つ以上含有する多官能エチレン性不飽和単量体としては、例えば、アリルメタクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジ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)アクリレート等のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン等のジビニル化合物などが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。好ましくは、アリルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジビニルベンゼンが挙げられる。   Examples of the polyfunctional ethylenically unsaturated monomer containing two or more unsaturated double bonds include allyl methacrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, and triethylene glycol di (meth). Examples thereof include polyethylene glycol di (meth) acrylate such as acrylate, and divinyl compounds such as divinylbenzene. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Preferably, allyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, and divinylbenzene are used.

上記単量体の他に、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン等、通常の乳化重合において使用される単量体は何れも使用可能である。   In addition to the above monomers, any of the monomers used in normal emulsion polymerization, such as ethylene, propylene, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl chloride, vinylidene chloride, can be used.

脂肪族共役ジエン系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体に由来する構造単位は、共重合体を構成する全単量体の構造単位に対し、60〜89.9質量%が好ましく、66〜84.8質量%であることがより好ましい。   The structural unit derived from the monomer copolymerizable with the aliphatic conjugated diene monomer and the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is 60% of the structural unit of all monomers constituting the copolymer. -89.9 mass% is preferable, and it is more preferable that it is 66-84.8 mass%.

アクリル系ゴムラテックスとしては、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体に由来する構造単位が50〜99.9質量%と、エチレン系不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位が0.1〜10質量%と、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体に由来する構造単位0〜49.9質量%とを含有する単量体組成物を乳化重合して得られることが好ましい。   As the acrylic rubber latex, the structural unit derived from the unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer is 50 to 99.9% by mass, and the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is 0.1. 10 mass% and structural units derived from an unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer and a monomer copolymerizable with an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, 0 to 49.9 mass% It is preferably obtained by emulsion polymerization of the monomer composition.

アクリル系ゴムラテックスを構成する、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体に由来する構造単位、エチレン系不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体に由来する構造単位について下記に説明する。   A structural unit derived from an unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer constituting an acrylic rubber latex, a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, an unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer, and A structural unit derived from a monomer copolymerizable with an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer will be described below.

不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体に由来する構造単位とは、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体を、後述するエチレン系不飽和カルボン酸単量体、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体と共重合させた場合の当該不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体に由来する構造単位である。不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体としては、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、ジメチルマレエート、ジエチルマレエート、ジメチルイタコネート、モノメチルフマレート、モノエチルフマレート、2−エチルヘキシルアクリレート等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。本実施形態においては、工業的に容易に製造され、入手の容易性及びコストの観点から、特にブチルアクリレート、メチルメタクリレートの使用が好ましい。   The structural unit derived from the unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer means an unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer, an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, an unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer described later. It is a structural unit derived from the unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer when copolymerized with a monomer and a monomer copolymerizable with the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, glycidyl methacrylate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dimethyl maleate, diethyl maleate, dimethyl itaconate , Monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, 2-ethylhexyl acrylate and the like. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. In the present embodiment, it is particularly preferable to use butyl acrylate or methyl methacrylate from the viewpoint of easy production industrially and availability and cost.

エチレン系不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位とは、エチレン系不飽和カルボン酸単量体を、前記不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体、後述する不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体と共重合させた場合の当該エチレン系不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位である。エチレン系不飽和カルボン酸単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのモノ又はジカルボン酸単量体が挙げられる。または、これらの無水物であってもよい。これらの単量体は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   The structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer means an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, the unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer, and an unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer described later. It is a structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer when copolymerized with a monomer and a monomer copolymerizable with the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include mono- or dicarboxylic acid monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid. Or these anhydrides may be sufficient. These monomers can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

エチレン系不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位は、共重合体を構成する全単量体の構造単位に対し、0.1〜10質量%が好ましく、0.2〜9質量%がより好ましく、0.5〜5質量%がさらに好ましい。上記範囲となるように調整することにより合剤層の結着力と粒子状高分子のエマルジョン粘度のバランスを向上させ、且つ分散性の良好なスラリーを得ることができる。   The structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is preferably from 0.1 to 10% by weight, and from 0.2 to 9% by weight, based on the structural units of all monomers constituting the copolymer. More preferably, 0.5-5 mass% is further more preferable. By adjusting so that it may become the said range, the balance of the binding force of a mixture layer and the emulsion viscosity of a particulate polymer can be improved, and a slurry with favorable dispersibility can be obtained.

不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体に由来する構造単位とは、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体を、前記不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体、エチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合させた場合の当該不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体に由来する構造単位である。不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体及びエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体としては、脂肪族共役ジエン系単量体、アルケニル芳香族系単量体、シアン化ビニル系単量体、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体、不飽和カルボン酸アミド系単量体、不飽和二重結合を2つ以上含有する多官能エチレン性不飽和単量体等が挙げられる。   The structural unit derived from a monomer copolymerizable with an unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer and an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is an unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer or an ethylene unsaturated monomer. The unsaturated carboxylic acid alkyl when the monomer copolymerizable with the saturated carboxylic acid monomer is copolymerized with the unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer and the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. It is a structural unit derived from a monomer copolymerizable with an ester monomer and an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Monomers that can be copolymerized with unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers and ethylene unsaturated carboxylic acid monomers include aliphatic conjugated diene monomers, alkenyl aromatic monomers, and cyanide. Vinyl monomers, unsaturated monomers containing hydroxyalkyl groups, unsaturated carboxylic acid amide monomers, polyfunctional ethylenically unsaturated monomers containing two or more unsaturated double bonds, etc. Can be mentioned.

脂肪族共役ジエン系単量体としては、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換及び側鎖共役ヘキサジエン類などの単量体が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。本実施形態においては、工業的に容易に製造され、入手の容易性及びコストの観点から、特に1,3−ブタジエンの使用が好ましい。   Aliphatic conjugated diene monomers include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene, substituted And monomers such as linear conjugated pentadienes, substituted and side chain conjugated hexadienes. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. In the present embodiment, the use of 1,3-butadiene is particularly preferable from the viewpoint of easy production industrially and availability and cost.

アルケニル芳香族系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、メチル−α−メチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。本実施形態においては、工業的に容易に製造され、入手の容易性及びコストの観点から、特にスチレンの使用が好ましい。   Examples of the alkenyl aromatic monomer include styrene, α-methylstyrene, methyl-α-methylstyrene, vinyltoluene and the like. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. In the present embodiment, the use of styrene is particularly preferable from the viewpoint of easy production industrially and availability and cost.

シアン化ビニル系単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリルなどの単量体が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。本実施形態においては、工業的に容易に製造され、入手の容易性及びコストの観点から、特にアクリロニトリル又はメタクリロニトリルの使用が好ましい。   Examples of the vinyl cyanide monomer include monomers such as acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, α-ethylacrylonitrile. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. In the present embodiment, the use of acrylonitrile or methacrylonitrile is particularly preferable from the viewpoints of easy industrial production and availability and cost.

ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体としては、β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジ−(エチレングリコール)マレエート、ジ−(エチレングリコール)イタコネート、2−ヒドロキシエチルマレエート、ビス(2−ヒドロキシエチル)マレエート、2−ヒドロキシエチルメチルフマレート等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   Examples of unsaturated monomers containing a hydroxyalkyl group include β-hydroxyethyl acrylate, β-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxybutyl methacrylate, and 3-chloro-2-hydroxypropyl. Examples include methacrylate, di- (ethylene glycol) maleate, di- (ethylene glycol) itaconate, 2-hydroxyethyl maleate, bis (2-hydroxyethyl) maleate, 2-hydroxyethyl methyl fumarate and the like. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

不飽和カルボン酸アミド系単量体としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   Examples of the unsaturated carboxylic acid amide monomer include acrylamide, methacrylamide, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide and the like. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

不飽和二重結合を2つ以上含有する多官能エチレン性不飽和単量体としては、例えば、アリルメタクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジ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)アクリレート等のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン等のジビニル化合物などが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。好ましくは、アリルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジビニルベンゼンが挙げられる。   Examples of the polyfunctional ethylenically unsaturated monomer containing two or more unsaturated double bonds include allyl methacrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, and triethylene glycol di (meth). Examples thereof include polyethylene glycol di (meth) acrylate such as acrylate, and divinyl compounds such as divinylbenzene. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Preferably, allyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, and divinylbenzene are used.

上記単量体の他に、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン等、通常の乳化重合において使用される単量体は何れも使用可能である。   In addition to the above monomers, any of the monomers used in normal emulsion polymerization, such as ethylene, propylene, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl chloride, vinylidene chloride, can be used.

本発明に用いる粒子状高分子は、上記単量体を使用して、乳化重合で得ることができる。以下、実施形態に係る乳化重合について説明する。   The particulate polymer used in the present invention can be obtained by emulsion polymerization using the above monomer. Hereinafter, the emulsion polymerization according to the embodiment will be described.

乳化重合を行う際には、上記単量体の他に、乳化剤(界面活性剤)、重合開始剤、更に必要に応じて、連鎖移動剤、還元剤等を使用することができる。   In carrying out the emulsion polymerization, in addition to the above monomers, an emulsifier (surfactant), a polymerization initiator, and, if necessary, a chain transfer agent, a reducing agent and the like can be used.

乳化剤(界面活性剤)としては、例えば、高級アルコールの硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、脂肪族スルホン酸塩、脂肪族カルボン酸塩、デヒドロアビエチン酸塩、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、非イオン性界面活性剤の硫酸エステル塩等のアニオン性界面活性剤、ポリエチレングリコールのアルキルエステル型、アルキルフェニルエーテル型、及びアルキルエーテル型等のノニオン性界面活性剤などが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。乳化剤の使用量は、他の添加剤などの組み合わせを考慮し、適宜調整することができる。   Examples of emulsifiers (surfactants) include higher alcohol sulfates, alkylbenzene sulfonates, alkyl diphenyl ether disulfonates, aliphatic sulfonates, aliphatic carboxylates, dehydroabietic acid salts, and naphthalene sulfonic acid salts. Examples thereof include an anionic surfactant such as a formalin condensate, a sulfate ester salt of a nonionic surfactant, and a nonionic surfactant such as an alkyl ester type, an alkylphenyl ether type, and an alkyl ether type of polyethylene glycol. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The use amount of the emulsifier can be appropriately adjusted in consideration of a combination of other additives.

重合開始剤としては、例えば、過硫酸リチウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の水溶性重合開始剤、クメンハイドロパーオキサイド、過酸化ベンゾイル、t−ブチルハイドロパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド等の油溶性重合開始剤が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。特に過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、クメンハイドロパーオキサイド、又はt−ブチルハイドロパーオキサイドの使用が好ましい。重合開始剤の使用量は特に制限されないが、単量体組成、重合反応系のpH、他の添加剤などの組み合わせを考慮して適宜調整される。   Examples of the polymerization initiator include water-soluble polymerization initiators such as lithium persulfate, potassium persulfate, sodium persulfate, and ammonium persulfate, cumene hydroperoxide, benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, acetyl peroxide, Examples thereof include oil-soluble polymerization initiators such as diisopropylbenzene hydroperoxide and 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. In particular, use of potassium persulfate, sodium persulfate, cumene hydroperoxide, or t-butyl hydroperoxide is preferable. The amount of the polymerization initiator used is not particularly limited, but is appropriately adjusted in consideration of the combination of the monomer composition, the pH of the polymerization reaction system, and other additives.

連鎖移動剤としては、例えば、n−ヘキシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、t−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−ステアリルメルカプタン等のアルキルメルカプタン;ジメチルキサントゲンジサルファイド、ジイソプロピルキサントゲンジサルファイド等のキサントゲン化合物;テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド等のチウラム系化合物;2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、スチレン化フェノール等のフェノール系化合物;アリルアルコール等のアリル化合物;ジクロルメタン、ジブロモメタン、四臭化炭素等のハロゲン化炭化水素化合物;α−ベンジルオキシスチレン、α−ベンジルオキシアクリロニトリル、α−ベンジルオキシアクリルアミド等のビニルエーテル;トリフェニルエタン、ペンタフェニルエタン、アクロレイン、メタアクロレイン、チオグリコール酸、チオリンゴ酸、2−エチルヘキシルチオグリコレート、ターピノレン、α−メチルスチレンダイマーなどの連鎖移動剤が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。連鎖移動剤の使用量は、他の添加剤などの組み合わせを考慮して適宜調整することができる。   Examples of the chain transfer agent include alkyl mercaptans such as n-hexyl mercaptan, n-octyl mercaptan, t-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, n-stearyl mercaptan; dimethylxanthogen disulfide, diisopropylxanthogendi Xanthogen compounds such as sulfide; thiuram compounds such as tetramethylthiuram disulfide, tetraethylthiuram disulfide and tetramethylthiuram monosulfide; phenolic compounds such as 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol and styrenated phenol; Allyl compounds such as allyl alcohol; halogenated hydrocarbon compounds such as dichloromethane, dibromomethane, carbon tetrabromide; α-benzyloxystyrene, α-benzine Vinyl ethers such as ruoxyacrylonitrile and α-benzyloxyacrylamide; Chain of triphenylethane, pentaphenylethane, acrolein, methacrolein, thioglycolic acid, thiomalic acid, 2-ethylhexyl thioglycolate, terpinolene, α-methylstyrene dimer A transfer agent is mentioned. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The amount of chain transfer agent used can be appropriately adjusted in consideration of combinations of other additives.

還元剤としては、例えば、デキストロース、サッカロース等の還元糖類、ジメチルアニリン、トリエタノールアミン等のアミン類、L−アスコルビン酸、エリソルビン酸、酒石酸、クエン酸等のカルボン酸類及びその塩、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、ピロ亜硫酸塩、亜ニチオン酸塩、ニチオン酸塩、チオ硫酸塩、ホルムアルデヒドスルホン酸塩、ベンズアルデヒドスルホン酸塩などが挙げられる。特にL−アスコルビン酸、エリソルビン酸、が好ましい。還元剤の使用量は、他の添加剤などの組み合わせを考慮して適宜調整することができる。   Examples of the reducing agent include reducing sugars such as dextrose and saccharose, amines such as dimethylaniline and triethanolamine, carboxylic acids such as L-ascorbic acid, erythorbic acid, tartaric acid and citric acid, and salts thereof, sulfites and sulfites. Examples thereof include hydrogen salt, pyrosulfite, nithionate, nithionate, thiosulfate, formaldehyde sulfonate, and benzaldehyde sulfonate. In particular, L-ascorbic acid and erythorbic acid are preferable. The amount of the reducing agent used can be appropriately adjusted in consideration of combinations of other additives.

上記乳化重合を行う際には、また、共重合体の分子量及び架橋構造を制御する目的で、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン等の飽和炭化水素、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、4−メチルシクロヘキセン、1−メチルシクロヘキセン等の不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素などの炭化水素化合物を使用することができる。回収しやすさの観点から、特に、シクロヘキセン又はトルエンの使用が好ましい。   When performing the above emulsion polymerization, and for the purpose of controlling the molecular weight and cross-linked structure of the copolymer, saturated hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, cycloheptane, pentene, hexene, heptene, cyclopentene. Hydrocarbon compounds such as unsaturated hydrocarbons such as cyclohexene, cycloheptene, 4-methylcyclohexene and 1-methylcyclohexene, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene can be used. From the viewpoint of easy recovery, it is particularly preferable to use cyclohexene or toluene.

さらに、上記乳化重合に係る反応系には、必要に応じて、酸素補足剤、キレート剤等の添加剤を使用してもよい。これらの添加剤は種類及び使用量ともに特に限定されず、適宜適量使用することができる。   Furthermore, you may use additives, such as an oxygen scavenger and a chelating agent, for the reaction system which concerns on the said emulsion polymerization as needed. These additives are not particularly limited in both types and amounts used, and can be used in appropriate amounts as appropriate.

また、上記乳化重合の実施形態としては、耐圧性の重合反応容器に、純水、上記単量体、乳化剤、重合開始剤、連鎖移動剤、還元剤、その他の成分を所定量加え、例えば、傾斜翼、タービン翼、マックスブレンド翼等により撹拌し反応系の温度を調整することで実施できる。   In addition, as an embodiment of the emulsion polymerization, a predetermined amount of pure water, the monomer, an emulsifier, a polymerization initiator, a chain transfer agent, a reducing agent, and other components are added to a pressure resistant polymerization reaction vessel. It can be carried out by adjusting the temperature of the reaction system by stirring with inclined blades, turbine blades, Max blend blades, or the like.

反応系の温度は、安全性に配慮した槽内圧力及び生産性の観点から、30〜100℃の範囲に設定することが好ましく、40〜85℃の範囲に設定することがより好ましい。この場合、上記の反応温度の範囲に開始温度を有する重合開始剤が用いられる。   The temperature of the reaction system is preferably set in the range of 30 to 100 ° C., more preferably in the range of 40 to 85 ° C., from the viewpoint of safety in the tank and productivity. In this case, a polymerization initiator having an initiation temperature in the above reaction temperature range is used.

反応系の温度は、例えば、外部加熱により0.25〜1.0℃/minで昇温することができる。   The temperature of the reaction system can be raised at, for example, 0.25 to 1.0 ° C./min by external heating.

上記到達時以降の反応系に、単量体成分ならびにその他の成分を反応系に添加する方法としては、例えば、一括添加方法、分割添加方法、連続添加方法、パワーフィード方法が挙げられる。   Examples of the method of adding the monomer component and other components to the reaction system after reaching the above time include a batch addition method, a divided addition method, a continuous addition method, and a power feed method.

また、乳化重合はポリマー転化率が97%を超えたことを確認して反応を終了させることがより好ましい。こうして、粒子状高分子ラテックスが得られる。なお、ポリマー転化率は、固形分量から算出、又は重合槽を冷却した熱量から算出できる。   Further, it is more preferable that the emulsion polymerization is completed after confirming that the polymer conversion rate exceeds 97%. A particulate polymer latex is thus obtained. The polymer conversion rate can be calculated from the solid content or from the amount of heat obtained by cooling the polymerization tank.

粒子状高分子ラテックスは、加熱減圧蒸留、水蒸気蒸留等の方法により、未反応単量体及び他の低沸点化合物が除去されていることが好ましい。   The particulate polymer latex is preferably freed from unreacted monomers and other low-boiling compounds by a method such as heating under reduced pressure or steam distillation.

粒子状高分子ラテックスは、分散安定性及び活物質への被覆性の観点から、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどにより、pHが5〜9に調整されていることが好ましく、5.5〜8.5に調整されていることがより好ましい。   The pH of the particulate polymer latex is preferably adjusted to 5 to 9 with ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, or the like from the viewpoint of dispersion stability and coverage on the active material. More preferably, it is adjusted to ˜8.5.

さらに、本発明の粒子状高分子ラテックスには、分散剤、消泡剤、老化防止剤、防腐剤、抗菌剤、難燃剤、紫外線吸収剤等の添加剤を使用してもよい。これらの添加剤は種類及び使用量ともに特に限定されず、適宜適量使用することができる。   Furthermore, additives such as a dispersant, an antifoaming agent, an anti-aging agent, an antiseptic, an antibacterial agent, a flame retardant, and an ultraviolet absorber may be used in the particulate polymer latex of the present invention. These additives are not particularly limited in both types and amounts used, and can be used in appropriate amounts as appropriate.

本発明に用いる粒子状高分子のガラス転移温度は20℃以上であることが必要であり、好ましくは25℃以上60℃以下、さらに好ましくは30℃以上50℃以下である。粒子状高分子のガラス転移温度が上記の範囲より低いと合剤層の表面電気抵抗率が高くなり、電気化学デバイスの高率放電特性や低温時の入出力特性などが劣る。また、ガラス転移温度が高すぎる場合には、合剤層の結着力が劣る傾向にある。粒子状高分子のガラス転移温度は示差走査熱量計を用いて、後述する実施例の方法により測定される。   The glass transition temperature of the particulate polymer used in the present invention needs to be 20 ° C. or higher, preferably 25 ° C. or higher and 60 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or higher and 50 ° C. or lower. When the glass transition temperature of the particulate polymer is lower than the above range, the surface electrical resistivity of the mixture layer becomes high, and the high rate discharge characteristics and the input / output characteristics at low temperature of the electrochemical device are inferior. Moreover, when the glass transition temperature is too high, the binding force of the mixture layer tends to be inferior. The glass transition temperature of the particulate polymer is measured by a differential scanning calorimeter according to the method of Examples described later.

本発明に用いる粒子状高分子の数平均粒子径は、特に制限はないが、例えば、50〜300nmが好ましく、70〜250nmがより好ましい。粒子状高分子の粒子径は、例えば後述する実施例の方法により測定される。   The number average particle size of the particulate polymer used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 50 to 300 nm, and more preferably 70 to 250 nm, for example. The particle diameter of the particulate polymer is measured, for example, by the method of the example described later.

本発明に用いる粒子状高分子のゲル含有量(トルエン不溶分)は、特に制限はないが、例えば、30〜100%が好ましく、50〜100%がより好ましく、80〜100%が最も好ましい。粒子状高分子のゲル含量は、例えば、後述する実施例の方法により測定される。   The gel content (toluene insoluble content) of the particulate polymer used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 30 to 100%, more preferably 50 to 100%, and most preferably 80 to 100%. The gel content of the particulate polymer is measured, for example, by the method of the example described later.

次に、本実施形態に係る電気化学デバイス用合剤について説明する。   Next, the electrochemical device mixture according to the present embodiment will be described.

本実施形態の電気化学デバイス用合剤は、上述した本実施形態に係る粒子状高分子を結着剤として含み、そのほか活物質と水を含む。   The electrochemical device mixture of the present embodiment includes the particulate polymer according to the present embodiment described above as a binder, and further includes an active material and water.

活物質としては、正極活物質及び負極活物質のいずれであってもよい。   As an active material, any of a positive electrode active material and a negative electrode active material may be sufficient.

正極活物質としては、特に限定されないが、リチウムイオン二次電池の場合、例えば、MnO2、MoO3、V2O5、V6O13、Fe2O3、Fe3O4等の遷移金属酸化物、LiCoO2、LiMnO2、LiNiO2、LMO2(ここでMはNi,Mn,Co,ALなどを2種あるいは3種以上含む)等の層状構造、LiMn2O4、LiM2O4(ここで、MはNi,Mn,Co,ALなどを2種あるいは3種以上含む)のスピネル構造、LiFePO4等のオリビン構造を有する複合金属酸化物、Li2MnO3等のリチウム過剰系複合酸化物、TiS2、TiS3、MoS3、FeS2等の遷移金属硫化物、CuF2、NiF2等の金属フッ化物などが挙げられる。これらは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。   The positive electrode active material is not particularly limited. In the case of a lithium ion secondary battery, for example, transition metal oxides such as MnO2, MoO3, V2O5, V6O13, Fe2O3, Fe3O4, LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2, and LMO2 (here, MMO Is a layered structure such as NiMn, Co, AL, etc.), LiMn2O4, LiM2O4 (where M includes Ni, Mn, Co, AL, etc.) Examples include spinel structures, composite metal oxides having an olivine structure such as LiFePO4, lithium-rich composite oxides such as Li2MnO3, transition metal sulfides such as TiS2, TiS3, MoS3, and FeS2, and metal fluorides such as CuF2 and NiF2. It is done. These can be used alone or in combination of two or more.

負極活物質としては、特に限定されないが、リチウムイオン二次電池の場合、例えば、フッ化カーボン、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成炭素、リニア・グラファイト・ハイブリット、コークス、熱分解気相成長炭素、フルフリルアルコール樹脂焼成炭素、メソカーボンマイクロビーズ、メソフェーズピッチ系炭素、黒鉛ウィスカー、擬似等方性炭素、天然素材の焼成体、及びこれらの粉砕物等の導電性炭素質材料、ポリアセン系有機半導体、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン等の導電性高分子、並びに、ケイ素、スズ等の金属単体、金属酸化物、若しくはその金属の合金を含む複合材料などが挙げられる。これらは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。   The negative electrode active material is not particularly limited, but in the case of a lithium ion secondary battery, for example, fluorocarbon, graphite, carbon fiber, resin-fired carbon, linear graphite hybrid, coke, pyrolytic vapor grown carbon, full carbon Conductive carbonaceous materials such as furyl alcohol resin calcined carbon, mesocarbon microbeads, mesophase pitch carbon, graphite whiskers, pseudo-isotropic carbon, calcined natural materials, and pulverized products thereof, polyacenic organic semiconductors, polyacetylene And a composite material containing a conductive polymer such as poly-p-phenylene and a simple metal such as silicon or tin, a metal oxide, or an alloy of the metal. These can be used alone or in combination of two or more.

リチウムイオンキャパシタ電極に用いる場合には、黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、コークス等の炭素材料や、ポリアセン系有機半導体(PAS)などを用いることができる。   When used for a lithium ion capacitor electrode, carbon materials such as graphite, soft carbon, hard carbon and coke, polyacene organic semiconductor (PAS), and the like can be used.

電気二重層キャパシタ電極に用いる場合には、活性炭、活性炭繊維、シリカ、アルミナなどを用いることができる。   When used for an electric double layer capacitor electrode, activated carbon, activated carbon fiber, silica, alumina or the like can be used.

本実施形態の電気化学デバイス用合剤は、必要に応じて助剤を含むことができる。助剤としては、水溶性増粘剤、分散剤、安定化剤、導電剤等が挙げられる。水溶性増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸(塩)、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン等が挙げられる。分散剤としては、例えば、ヘキサメタリン酸ソーダ、トリポリリン酸ソーダ、ピロリン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ等が挙げられる。安定化剤としては、例えば、ノニオン性、アニオン性界面活性剤等が挙げられる。導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンナノファイバー等が挙げられる。これらは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。   The mixture for electrochemical devices of this embodiment can contain an auxiliary agent as necessary. Examples of auxiliary agents include water-soluble thickeners, dispersants, stabilizers, and conductive agents. Examples of the water-soluble thickener include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid (salt), oxidized starch, phosphorylated starch, and casein. Examples of the dispersant include sodium hexametaphosphate, sodium tripolyphosphate, sodium pyrophosphate, and sodium polyacrylate. Examples of the stabilizer include nonionic and anionic surfactants. Examples of the conductive agent include acetylene black and carbon nanofibers. These can be used alone or in combination of two or more.

電気化学デバイス用合剤中の粒子状高分子の含有量は、活物質100質量部(固形分)に対して、0.1〜10質量部(固形分)であることが好ましく、0.5〜7質量部であることがより好ましい。粒子状高分子の含有量を、0.1質量部以上とすると、活物質、集電体等に対する良好な接着力が得られる観点から好ましく、10質量部以下とすると、電気化学デバイスとして組み立てたときに良好な入出力特性を得られるという観点から好ましい。   The content of the particulate polymer in the electrochemical device mixture is preferably 0.1 to 10 parts by mass (solid content) with respect to 100 parts by mass (solid content) of the active material, 0.5 More preferably, it is -7 mass parts. When the content of the particulate polymer is 0.1 parts by mass or more, it is preferable from the viewpoint of obtaining a good adhesive force with respect to the active material, the current collector, and the like, and when it is 10 parts by mass or less, an electrochemical device is assembled. It is sometimes preferable from the viewpoint of obtaining good input / output characteristics.

電気化学デバイス用合剤を集電体に塗布、乾燥することにより、集電体上に合剤層を形成し、電極シートを得ることができる。そのような電極シートは、例えばリチウムイオン二次電池の正極板または負極板として用いられる。   By applying the electrochemical device mixture to the current collector and drying, a mixture layer can be formed on the current collector to obtain an electrode sheet. Such an electrode sheet is used as, for example, a positive electrode plate or a negative electrode plate of a lithium ion secondary battery.

電気化学デバイス用合剤を集電体に塗布する方法としては、例えば、リバースロール法、コンマバー法、グラビヤ法、エアーナイフ法等の公知の方法を用いることができ、乾燥には、放置乾燥、送風乾燥機、温風乾燥機、真空乾燥、赤外線加熱機、遠赤外線加熱機等が用いられる。   As a method for applying the electrochemical device mixture to the current collector, for example, a known method such as a reverse roll method, a comma bar method, a gravure method, an air knife method can be used. An air dryer, a warm air dryer, a vacuum dryer, an infrared heater, a far infrared heater, or the like is used.

本発明における電気化学デバイス用合剤塗布後の乾燥工程においては、まず合剤層表面温度が60℃を超えないように合剤層の含水率が10%以下となるまで乾燥する第一工程と、合剤層表面温度が100℃以上となるように加熱する第二工程とを少なくとも設けることが必要である。   In the drying step after application of the mixture for electrochemical devices in the present invention, first, the mixture layer is dried until the moisture content of the mixture layer is 10% or less so that the surface temperature of the mixture layer does not exceed 60 ° C. It is necessary to provide at least a second step of heating so that the surface temperature of the mixture layer is 100 ° C. or higher.

第一工程においては合剤層表面温度が60℃を超えないことが必要であり、50℃を超えないことが好ましく、40℃を超えないことがより好ましい。   In the first step, the mixture layer surface temperature must not exceed 60 ° C, preferably does not exceed 50 ° C, and more preferably does not exceed 40 ° C.

第一工程において合剤層表面温度が60℃を超えないようにすることで、電気化学デバイスの入出力特性が良好となる。   By making the mixture layer surface temperature not exceed 60 ° C. in the first step, the input / output characteristics of the electrochemical device are improved.

また、第一工程においては合剤層の含水率が10%以下となるまで乾燥することが必要であり、7%以下とすることが好ましく、1%以下とすることがより好ましい。   In the first step, it is necessary to dry until the moisture content of the mixture layer is 10% or less, preferably 7% or less, and more preferably 1% or less.

第一工程終了時、合剤層の含水率を10%以下とすることで、粒子状高分子が合剤層表面に偏析して合剤層の結着力が低下することや入出力抵抗が高くなることを、また、粒子状高分子が活物質を過度に被覆して、入出力抵抗が高くなることを抑制することができる。   When the water content of the mixture layer is 10% or less at the end of the first step, the particulate polymer is segregated on the surface of the mixture layer and the binding force of the mixture layer is reduced, and the input / output resistance is high. In addition, it is possible to prevent the particulate polymer from excessively covering the active material and increasing the input / output resistance.

合剤層の含水率を測定する方法は特に限定されないが、後述する実施例の方法や、合剤層を集電体から掻き落とし、その重量と絶乾後の重量から求める方法や、デジタル水分計、乾燥工程中に設置されたオンライン含水率計などによって測定することが可能である。   The method of measuring the moisture content of the mixture layer is not particularly limited, but the method of the examples described later, the method of scraping the mixture layer from the current collector and determining the weight and the weight after absolutely dry, or the digital moisture It can be measured by a meter, an on-line moisture meter installed during the drying process.

第二工程においては合剤層表面温度を100℃以上とすることが必要であり、120℃以上とすることが好ましく、150℃以上とすることがより好ましい。   In the second step, the mixture layer surface temperature needs to be 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, and more preferably 150 ° C. or higher.

合剤層表面温度を100℃以上とすることで、入出力特性を低下させることなく、良好な結着力の電極を得ることができる。   By setting the surface temperature of the mixture layer to 100 ° C. or higher, an electrode having a good binding force can be obtained without deteriorating input / output characteristics.

それぞれの工程における合剤層表面温度を測定する方法は特に限定されないが、赤外線式表面温度計等を用いて測定することができる。   Although the method of measuring the mixture layer surface temperature in each step is not particularly limited, it can be measured using an infrared surface thermometer or the like.

また、本発明の実施形態を損なわない限り、第一工程、および第二工程以外の工程を設けてもよい。   Moreover, unless the embodiment of this invention is impaired, you may provide processes other than a 1st process and a 2nd process.

本実施形態に係る電気化学デバイス用合剤は、電気化学デバイス、例えばリチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタの電極を形成するために好適に用いられる。   The electrochemical device mixture according to the present embodiment is suitably used for forming an electrode of an electrochemical device such as a lithium ion secondary battery, a lithium ion capacitor, or an electric double layer capacitor.

以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

<粒子状高分子ラテックス1の製造>
耐圧性の重合反応器に、純水100部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.8部と過硫酸カリウム1.0部を仕込み、撹拌を開始した。次いで、重合反応器に、表1に示した単量体成分の10%の成分と、その他の成分を仕込み、65℃に昇温後、残りの単量体成分を400分かけて連続添加し、重合を行った。
その後、槽内温度を65℃から70℃に昇温させ、240分間保持し、さらに槽内温度を75℃まで昇温させた。
そして、重合添加率が97%を超えたことを確認して、重合停止剤を添加後、槽内温度を35℃以下に冷却した。
続いて水酸化ナトリウム水溶液を用いて、pHを7.0に調整した後、30分間保持し、加熱減圧蒸留により未反応単量体などを除去することで粒子状高分子ラテックス1を得た。
<Production of particulate polymer latex 1>
A pressure-resistant polymerization reactor was charged with 100 parts of pure water, 0.8 part of sodium dodecylbenzenesulfonate and 1.0 part of potassium persulfate, and stirring was started. Next, 10% of the monomer components shown in Table 1 and other components were charged into the polymerization reactor, the temperature was raised to 65 ° C., and the remaining monomer components were continuously added over 400 minutes. Polymerization was performed.
Thereafter, the temperature in the tank was raised from 65 ° C. to 70 ° C., held for 240 minutes, and the temperature in the tank was further raised to 75 ° C.
And after confirming that the polymerization addition rate exceeded 97%, and adding a polymerization terminator, the temperature in the tank was cooled to 35 ° C. or lower.
Then, after adjusting pH to 7.0 using sodium hydroxide aqueous solution, it hold | maintained for 30 minutes and the particulate polymer latex 1 was obtained by removing an unreacted monomer etc. by heating vacuum distillation.

<粒子状高分子ラテックス2〜5の製造>
表1に示す組成に変更した以外は、粒子状高分子ラテックス1と同様に製造を行った。
<Production of particulate polymer latex 2-5>
Manufacture was performed in the same manner as the particulate polymer latex 1 except that the composition was changed to the composition shown in Table 1.

Figure 2019053942
Figure 2019053942

<粒子状高分子のガラス転移温度の測定>
粒子状高分子ラテックスを、ガラス板に0.5g程度塗り、70℃で4時間乾燥してフィルムを作成した。乾燥後のフィルムをDSC試験用のアルミニウムパンにセットし、示差走査熱量計( D S C 6 2 0 0 : セイコーインスツルメンツ社製)で測定温度を−100〜100℃まで速度10℃/分で昇温して、得られたD S C 曲線から相変化の吸熱の開始点を読み取って粒子状高分子のガラス転移温度(℃)を求めた。相変化が2つ以上見られる場合は、最も低いガラス転移温度を本発明のガラス転移温度とした。測定結果を表1に示す。
<Measurement of glass transition temperature of particulate polymer>
About 0.5 g of the particulate polymer latex was applied to a glass plate and dried at 70 ° C. for 4 hours to form a film. The film after drying is set in an aluminum pan for DSC test, and the temperature is increased from −100 to 100 ° C. at a rate of 10 ° C./min with a differential scanning calorimeter (DSC 6220: Seiko Instruments). The glass transition temperature (° C.) of the particulate polymer was determined by reading the end point of endotherm of the phase change from the obtained D S C curve. When two or more phase changes were observed, the lowest glass transition temperature was determined as the glass transition temperature of the present invention. The measurement results are shown in Table 1.

<粒子状高分子のゲル含有量(トルエン不溶分)の測定>
各合成例および各比較合成例で得られた粒子状高分子を用いて、温度80℃、湿度85%の雰囲気にてフィルムを作製した。作製したフィルムを約1g秤量しXgとした。これを400mlのトルエンに入れ48時間膨潤溶解させた。その後、これを300メッシュの金網で濾過し、金網に捕捉されたトルエン不溶分を乾燥後、秤量しYgとした。そして、ラテックスフィルムの重量に対する、トルエン不溶分の乾燥重量の百分率を算出した。
ゲル含有量(%)=Y/X×100
測定結果を表1に示す。
<Measurement of gel content (toluene insoluble content) of particulate polymer>
Using the particulate polymer obtained in each synthesis example and each comparative synthesis example, a film was produced in an atmosphere of a temperature of 80 ° C. and a humidity of 85%. About 1 g of the produced film was weighed to obtain Xg. This was placed in 400 ml of toluene and allowed to swell and dissolve for 48 hours. Thereafter, this was filtered through a 300-mesh wire mesh, and the toluene insoluble matter captured by the wire mesh was dried and weighed to obtain Yg. And the percentage of the dry weight of a toluene insoluble part with respect to the weight of a latex film was computed.
Gel content (%) = Y / X × 100
The measurement results are shown in Table 1.

<粒子状高分子の数平均粒子径測定方法>
粒子状高分子の光子相関法による数平均粒子径を動的光散乱法により測定した。尚、測定に際しては、FPAR−1000(大塚電子製)を使用した。測定結果を表1に示す。
<Method for measuring number average particle size of particulate polymer>
The number average particle diameter of the particulate polymer by the photon correlation method was measured by the dynamic light scattering method. In the measurement, FPAR-1000 (manufactured by Otsuka Electronics) was used. The measurement results are shown in Table 1.

<電極の作製及び評価>
上記の粒子状高分子ラテックスを電気化学デバイス用結着剤として用いて、下記の方法により電気化学デバイス用電極合剤を調製して電極を作製した。
<Production and evaluation of electrode>
An electrode was prepared by preparing an electrode mixture for an electrochemical device by the following method using the particulate polymer latex as a binder for an electrochemical device.

(電極合剤の調製)
(1−1)負極用合剤1〜5の調製
負極活物質として平均粒子径が約20μmの人造黒鉛を使用し、人造黒鉛100質量部に対して、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース水溶液を固形分で1質量部、結着剤として、粒子状高分子ラテックス1〜5を固形分で2質量部とを、全固形分が45質量%となるように適量の純水を加えて混練し、それぞれ負極用合剤1〜5を調製した。
(Preparation of electrode mixture)
(1-1) Preparation of Negative Electrode Mixtures 1 to 5 Artificial graphite having an average particle size of about 20 μm is used as the negative electrode active material, and a carboxymethyl cellulose aqueous solution as a thickener is added to 100 parts by mass of the artificial graphite. 1 part by weight, 2 parts by weight of the particulate polymer latex 1-5 as a binder, and knead by adding an appropriate amount of pure water so that the total solid content is 45% by weight, Negative electrode mixtures 1 to 5 were prepared.

(1−2)正極用合剤11〜15の調製
正極活物質として平均粒子径が約10μmのLiCoO2を使用し、LiCoO2 100質量部に対して、導電剤としてアセチレンブラックを5重量部、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース水溶液を固形分で1質量部、結着剤として、粒子状高分子ラテックス1〜5を固形分で2質量部とを、全固形分が50質量%となるように適量の純水を加えて混練し、それぞれ正極用合剤11〜15を調製した。
(1-2) Preparation of positive electrode mixtures 11 to 15 LiCoO2 having an average particle diameter of about 10 μm was used as a positive electrode active material, and 5 parts by weight of acetylene black as a conductive agent was increased with respect to 100 parts by mass of LiCoO2. 1 part by mass of carboxymethyl cellulose aqueous solution as the agent, 2 parts by mass of particulate polymer latex 1-5 as the binder, and a proper amount of pure so that the total solid content is 50% by mass. Water was added and kneaded to prepare positive electrode mixtures 11 to 15, respectively.

(電極の作製)
(2−1)負極の作製
(実施例1)
上記のようにして得られた負極用合剤1を集電体となる厚さ20μmの銅箔にクリアランスが250μmのアプリケータで塗布し、第一工程として70℃の熱風式乾燥機中で10分間乾燥した。この間、非接触タイプの赤外線式表面温度計で合剤層の表面温度を測定し、最高温度を記録した。また、第一工程終了後の電極の一部を用いて、後述する方法により合剤層の含水率を測定した。
第一工程終了後に、第二工程として電極を115℃の熱風式乾燥機中で120分間乾燥した。この間、非接触タイプの赤外線式表面温度計で合剤層の表面温度を測定し、最高温度を記録した。
さらに室温でロールプレスして、塗工層の厚みが100μmの負極1を得た。
(Production of electrodes)
(2-1) Production of negative electrode (Example 1)
The negative electrode mixture 1 obtained as described above was applied to a copper foil having a thickness of 20 μm as a current collector with an applicator having a clearance of 250 μm, and as a first step, 10 Dried for minutes. During this time, the surface temperature of the mixture layer was measured with a non-contact type infrared surface thermometer, and the maximum temperature was recorded. Moreover, the moisture content of the mixture layer was measured by the method mentioned later using a part of electrode after completion | finish of a 1st process.
After completion of the first step, the electrode was dried in a hot air dryer at 115 ° C. for 120 minutes as the second step. During this time, the surface temperature of the mixture layer was measured with a non-contact type infrared surface thermometer, and the maximum temperature was recorded.
Furthermore, it roll-pressed at room temperature, and obtained the negative electrode 1 whose thickness of a coating layer is 100 micrometers.

(実施例2〜4、比較例1)
負極用合剤1に代えて、負極用合剤2〜5を用いたこと以外は実施例1と同様の方法で負極を得た。なお、負極用合剤2〜4を用いたものをそれぞれ実施例2〜4、負極用合剤5を用いたものを比較例1とする。
(Examples 2 to 4, Comparative Example 1)
A negative electrode was obtained in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode mixture 2 to 5 was used instead of the negative electrode mixture 1. In addition, the thing using the mixture 2 for negative electrodes is set to Examples 2-4, respectively, and the thing using the mixture 5 for negative electrodes is set as the comparative example 1. FIG.

(実施例5〜8、比較例2〜4)
第一工程の熱風式乾燥機の温度と乾燥時間、および第一工程終了後の第二工程における熱風式乾燥機温度を表2に記載の内容に変更したこと以外は実施例1と同様の方法で負極を得た。
以上の負極を用いて、合剤層の結着力を後述する方法で測定した。
(2−2)正極の作製
(実施例11)
上記のようにして得られた正極用合剤11を集電体となる厚さ20μmのアルミ箔にクリアランスが250μmのアプリケータで塗布し、第一工程として70℃の熱風式乾燥機中で10分間乾燥した。この間、非接触タイプの赤外線式表面温度計で合剤層の表面温度を測定し、最高温度を記録した。また、第一工程終了後の電極の一部を用いて、後述する方法により合剤層の含水率を測定した。
第一工程終了後に、第二工程として電極を115℃の熱風式乾燥機中で120分間乾燥した。この間、非接触タイプの赤外線式表面温度計で合剤層の表面温度を測定し、最高温度を記録した。
さらに室温でロールプレスして、塗工層の厚みが100μmの正極11を得た。
(Examples 5-8, Comparative Examples 2-4)
The same method as in Example 1 except that the temperature and drying time of the hot air dryer in the first step and the hot air dryer temperature in the second step after the first step were changed to the contents shown in Table 2. A negative electrode was obtained.
Using the above negative electrode, the binding force of the mixture layer was measured by the method described later.
(2-2) Production of positive electrode (Example 11)
The positive electrode mixture 11 obtained as described above was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm serving as a current collector with an applicator having a clearance of 250 μm, and as a first step, 10 in a hot air dryer at 70 ° C. Dried for minutes. During this time, the surface temperature of the mixture layer was measured with a non-contact type infrared surface thermometer, and the maximum temperature was recorded. Moreover, the moisture content of the mixture layer was measured by the method mentioned later using a part of electrode after completion | finish of a 1st process.
After completion of the first step, the electrode was dried in a hot air dryer at 115 ° C. for 120 minutes as the second step. During this time, the surface temperature of the mixture layer was measured with a non-contact type infrared surface thermometer, and the maximum temperature was recorded.
Furthermore, it roll-pressed at room temperature, and obtained the positive electrode 11 whose thickness of a coating layer is 100 micrometers.

(実施例12〜14、比較例11)
正極用合剤11に代えて、正極用合剤12〜15を用いたこと以外は実施例11と同様の方法で正極を得た。なお、正極用合剤12〜14を用いたものをそれぞれ実施例12〜14、正極用合剤15を用いたものを比較例11とする。
(Examples 12-14, Comparative Example 11)
A positive electrode was obtained in the same manner as in Example 11 except that the positive electrode mixture 12 to 15 was used instead of the positive electrode mixture 11. In addition, what used the mixture 12 for positive electrodes 12-14 is set to Examples 12-14, respectively, and what used the mixture 15 for positive electrodes is set as the comparative example 11. FIG.

(実施例15〜18、比較例12〜14)
第一工程の熱風式乾燥機の温度と乾燥時間、および第一工程終了後の第二工程における熱風式乾燥機温度を表2に記載の内容に変更したこと以外は実施例11と同様の方法で正極を得た。
以上の正極を用いて、合剤層の結着力を後述する方法で測定した。
(Examples 15-18, Comparative Examples 12-14)
The same method as in Example 11 except that the temperature and drying time of the hot air dryer in the first step and the hot air dryer temperature in the second step after the first step were changed to the contents shown in Table 2. A positive electrode was obtained.
Using the above positive electrode, the binding force of the mixture layer was measured by the method described later.

<合剤層の含水率測定>
合剤層を約2gとなるように掻き落とし、直ちにその重量(A(g))を精秤した。その後、掻き落とした合剤層を150℃で1時間乾燥し、乾燥後の重量(B(g))を再度精秤した。下記の計算式により、合剤層の含水率を求めた。
合剤層の含水率(%)=100×(A−B)/B
<Measurement of moisture content of mixture layer>
The mixture layer was scraped off to about 2 g, and the weight (A (g)) was immediately weighed accurately. Thereafter, the mixture layer thus scraped off was dried at 150 ° C. for 1 hour, and the weight after drying (B (g)) was accurately weighed again. The water content of the mixture layer was determined by the following calculation formula.
Moisture content of mixture layer (%) = 100 × (A−B) / B

<合剤層の結着力測定>
作製した電極を2cm×7cmの短冊状の試験片として3枚切り出し、23℃、相対湿度50%の室内で、ミネベア株式会社製万能試験機 TGE−5kNを用いて、試験速度100mm/minでの条件で180°剥離試験を行った。鋼板に両面粘着テープを貼り、その上に2cm×7cmの短冊状の電極試験片を貼り、合剤層上に粘着テープを貼り、粘着テープを引っ張ることで剥離を生じさせた。3回測定を行い、平均した結果を表2、および表3に示した。この試験の数値が高いほど合剤層の結着力が高く、結着力に優れる。
<Measurement of binding force of mixture layer>
Three pieces of the produced electrodes were cut out as 2 cm × 7 cm strip-shaped test pieces, and used in a room at 23 ° C. and a relative humidity of 50%, using a universal testing machine TGE-5kN manufactured by Minebea Co., Ltd., at a test speed of 100 mm / min. A 180 ° peel test was performed under the conditions. A double-sided adhesive tape was applied to the steel plate, a 2 cm × 7 cm strip-shaped electrode test piece was applied thereon, an adhesive tape was applied onto the mixture layer, and peeling was caused by pulling the adhesive tape. The measurement was performed three times and the averaged results are shown in Table 2 and Table 3. The higher the numerical value of this test, the higher the binding force of the mixture layer and the better the binding force.

Figure 2019053942
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Figure 2019053942
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(3)電池の作成
(負極評価用)
前記負極を直径15mmの円形に打ち抜き、この合剤層の上に、直径16mmの円形のポリプロピレン製セパレータ、直径15mmの円形の金属リチウム箔の順に積層し、セル内を容量比が1:1であるエチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒にヘキサフルオロリン酸リチウムを1mol/Lとなるように溶解し調整した電解液で満たした後、電池蓋をガスケットを介してかしめてコインセル電池を作成した。
(正極評価用)
前記正極を直径15mmの円形に打ち抜き、この合剤層の上に、直径16mmの円形のポリプロピレン製セパレータ、直径15mmの円形の金属リチウム箔の順に積層し、セル内を容量比が1:1であるエチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒にヘキサフルオロリン酸リチウムを1mol/Lとなるように溶解し調整した電解液で満たした後、電池蓋をガスケットを介してかしめてコインセル電池を作成した。
(3) Battery preparation (for negative electrode evaluation)
The negative electrode is punched into a circle having a diameter of 15 mm, and a polypropylene separator having a diameter of 16 mm and a metal lithium foil having a diameter of 15 mm are laminated in this order on the mixture layer, and the capacity ratio is 1: 1 in the cell. After charging lithium hexafluorophosphate in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate so as to be 1 mol / L and filling the prepared electrolyte, the battery lid was caulked through a gasket to produce a coin cell battery.
(For positive electrode evaluation)
The positive electrode is punched into a circle having a diameter of 15 mm, and a polypropylene separator having a diameter of 16 mm and a metal lithium foil having a diameter of 15 mm are laminated in this order on the mixture layer, and the capacity ratio in the cell is 1: 1. After charging lithium hexafluorophosphate in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate so as to be 1 mol / L and filling the prepared electrolyte, the battery lid was caulked through a gasket to produce a coin cell battery.

<高率放電特性の測定>
上記の方法で得られた各コインセル電池を用いて4.2Vまで充電し、0.1Cで2.5Vまで放電した。さらに4.2Vまで充電し、2Cで2.5Vまで放電した。下記の式により容量保持率を計算し、下記のとおり評価した。
高率放電特性(%)={(2Cでの放電容量)/(0.1Cでの放電容量)}×100
◎:高率放電特性が90%を超える
○:高率放電特性が85〜90%
△:高率放電特性が80〜85%未満
×:高率放電特性が80%未満
<Measurement of high rate discharge characteristics>
Using each coin cell battery obtained by the above method, the battery was charged to 4.2 V and discharged at 0.1 C to 2.5 V. Furthermore, it charged to 4.2V and discharged to 2.5V at 2C. The capacity retention was calculated by the following formula and evaluated as follows.
High rate discharge characteristics (%) = {(discharge capacity at 2C) / (discharge capacity at 0.1C)} × 100
A: High rate discharge characteristic exceeds 90% B: High rate discharge characteristic is 85-90%
Δ: High rate discharge characteristic is less than 80 to 85% ×: High rate discharge characteristic is less than 80%

<低温放電特性の測定>
上記の方法で得られた各コインセル電池を用いて4.2Vまで充電し、25℃の恒温槽内にて0.2Cで2.5Vまで放電した。さらに4.2Vまで充電し、−20℃の恒温槽内にて0.2Cで2.5Vまで放電した。下記の式により容量保持率を計算し、下記のとおり評価した。
低温放電特性(%)={(−20℃での放電容量)/(25℃での放電容量)}×100
◎:低温放電特性が75%を超える
○:低温放電特性が70〜75%
△:低温放電特性が65〜70%未満
×:低温放電特性が65%未満
<Measurement of low-temperature discharge characteristics>
Using each coin cell battery obtained by the above method, the battery was charged to 4.2 V, and discharged to 2.5 V at 0.2 C in a thermostatic bath at 25 ° C. Furthermore, it charged to 4.2V and discharged to 2.5V at 0.2C in a -20 degreeC thermostat. The capacity retention was calculated by the following formula and evaluated as follows.
Low temperature discharge characteristics (%) = {(discharge capacity at −20 ° C.) / (Discharge capacity at 25 ° C.)} × 100
A: Low-temperature discharge characteristics exceed 75% B: Low-temperature discharge characteristics 70-75%
Δ: Low temperature discharge characteristic is less than 65 to 70% ×: Low temperature discharge characteristic is less than 65%

各実施例及び比較例の合剤層の結着力、電池の高率放電特性、低温放電特性の評価結果を表2、および表3にまとめた。   Tables 2 and 3 summarize the evaluation results of the binding force, the high-rate discharge characteristics, and the low-temperature discharge characteristics of the mixture layers of Examples and Comparative Examples.

上記の通り、本発明の製造方法により得られた電気化学デバイス用電極を用いることにより、結着力に優れ、高率放電特性や低温入出力特性の優れた電気化学デバイスを得ることが可能である。

As described above, by using the electrode for an electrochemical device obtained by the production method of the present invention, it is possible to obtain an electrochemical device having excellent binding power and excellent high rate discharge characteristics and low temperature input / output characteristics. .

Claims (1)

ガラス転移温度が20℃以上の粒子状高分子と、活物質と、水とを含む電気化学デバイス用電極合剤を集電体に塗布し、1層以上の合剤層を積層する電気化学デバイス用電極の製造方法であって、合剤層表面温度が60℃を超えないように合剤層の含水率が10%以下となるまで乾燥する工程と、合剤層表面温度が100℃以上となるように加熱する工程とを設ける電気化学デバイス用電極の製造方法。

An electrochemical device in which an electrode mixture for an electrochemical device containing a particulate polymer having a glass transition temperature of 20 ° C. or higher, an active material, and water is applied to a current collector, and one or more mixture layers are laminated. And a step of drying until the water content of the mixture layer is 10% or less so that the surface temperature of the mixture layer does not exceed 60 ° C., and the surface temperature of the mixture layer is 100 ° C. or more. The manufacturing method of the electrode for electrochemical devices which provides the process heated so that it may become.

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