JP2019133908A - Lithium ion secondary battery positive electrode - Google Patents

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Abstract

To provide a lithium ion secondary battery positive electrode obtained by means of an aqueous process that uses an aqueous binder.SOLUTION: In a lithium ion secondary battery positive electrode, a mixture layer includes, as a binder, polymer particles that contain: a structural unit (A) derived from a compound that is represented by formula (I); and a structural unit (B) derived from at least one type of compound selected from compounds represented by formula (II), compounds represented by formula (III), and unsaturated dibasic acids. The content of a structural unit (A) of the total structural units of the polymer particles is 50 mass% or more and 99.9 mass% or less, and the content of a structural unit (B) is 0.1 mass% or more and 20 mass% or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、リチウムイオン二次電池用正極に関する。   The present disclosure relates to a positive electrode for a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン電池は、鉛蓄電池やニッケル水素電池等に比べ、重量や体積当たりのエネルギー密度が高いため、搭載電子機器の小型化、軽量化に寄与している。近年、自動車のゼロエミッションにむけた取り組みとして、ハイブリッド自動車や電機自動車が普及してきており、その燃費向上や走行距離の延長にリチウムイオン電池の性能アップが重要なカギとなっている。   Lithium ion batteries have a higher energy density per weight and volume than lead-acid batteries and nickel metal hydride batteries, which contributes to the reduction in size and weight of on-board electronic devices. In recent years, hybrid vehicles and electric vehicles have become widespread as efforts toward zero emission of automobiles, and improving the performance of lithium-ion batteries is an important key for improving fuel efficiency and extending mileage.

リチウムイオン二次電池は、一般的に、正極、負極、非水電解液、セパレータなどの部材から構成される。このうち正極は、正極活物質と導電材をバインダーとともにNメチルピロリドンなどの有機溶媒に分散させて、正極合材を調製し、集電体表面に塗布し、溶媒を揮発させる非水系プロセスにより作製されている。一方、負極は、乳化重合法によって製造されるスチレン−ブタジエン共重合ゴムの水性エマルジョンをバインダーとし、増粘作用のあるカルボキシメチルセルロース水溶液を増粘剤とともに負極活物質と混合する水系プロセスで製造されている(例えば、特許文献1)。   A lithium ion secondary battery is generally composed of members such as a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator. Of these, the positive electrode is produced by a non-aqueous process in which the positive electrode active material and conductive material are dispersed in an organic solvent such as N-methylpyrrolidone together with a binder to prepare a positive electrode mixture, which is applied to the current collector surface, and the solvent is volatilized. Has been. On the other hand, the negative electrode is manufactured by an aqueous process in which an aqueous emulsion of styrene-butadiene copolymer rubber manufactured by an emulsion polymerization method is used as a binder, and an aqueous carboxymethyl cellulose solution having a thickening action is mixed with a negative electrode active material together with a thickener. (For example, Patent Document 1).

特許第3101775号Japanese Patent No. 3101775

近年、有機溶媒の使用の削減による電極製造コストの低減や、環境負荷、作業環境を改善できることから、正極にも負極のような水系プロセスの採用が望まれてきている。
しかし、負極に主として採用されている水系バインダーであるスチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)をそのまま正極に適用した場合、ポリマーの電気化学的耐性が乏しく、充放電特性が低下する傾向にある。
In recent years, since the electrode manufacturing cost can be reduced by reducing the use of organic solvents, and the environmental load and working environment can be improved, it has been desired to employ an aqueous process such as a negative electrode for the positive electrode.
However, when styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), which is a water-based binder mainly employed in the negative electrode, is applied to the positive electrode as it is, the polymer has poor electrochemical resistance and the charge / discharge characteristics tend to deteriorate.

本開示は、一又は複数の実施形態において、従来の非水系プロセスで作製されるリチウムイオン二次電池用正極と同等の充放電特性を有する、水系バインダーを用いた水系プロセスにより得られた、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を提供する。   In one or a plurality of embodiments of the present disclosure, the lithium ion obtained by an aqueous process using an aqueous binder having charge / discharge characteristics equivalent to a positive electrode for a lithium ion secondary battery produced by a conventional non-aqueous process is provided. A positive electrode for an ion secondary battery and a lithium ion secondary battery are provided.

本開示は、一態様において、集電体と、前記集電体上に形成された合材層と、を含むリチウムイオン二次電池用正極であって、前記合材層は、下記式(I)で表される化合物由来の構成単位(A)、並びに、下記式(II)で表される化合物、下記式(III)で表される化合物、及び不飽和二塩基酸から選ばれる少なくとも1種の化合物由来の構成単位(B)を含有するポリマー粒子をバインダーとして含み、前記ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(A)の含有量が、50質量%以上99.9質量%以下であり、前記ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(B)の含有量が、0.1質量%以上20質量%以下である、リチウムイオン二次電池用正極(以下、「本開示の正極」ともいう)に関する。
[式(I)中、R1は、水素原子又はメチル基を示す。R2は、炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、及び、−CH2OR3から選ばれる少なくとも1種を示す。R3は、炭素数4以上6以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。Xは、−O−又は−NH−を示す。]
[式(II)中、R1は、水素原子又はメチル基を示し、Mは、水素原子又はカチオンを示す。]
[式(III)中、R1は、水素原子又はメチル基を示し、Xは、−O−又は−NH−を示す。R4は、−(CH2)nOH、−R5SO3M、−R6N(R7)(R8)及び−R6+(R7)(R8)(R9)・Y-から選ばれる少なくとも1種を示す。nは、1以上4以下である。R5は、炭素数1以上5以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。Mは、水素原子又はカチオンを示す。R6は、炭素数1以上4以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。R7及びR8は同一又は異なり、炭素数1以上3以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。R9は、炭素数1以上3以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。Y-は、アニオンを示す。]
In one aspect, the present disclosure is a positive electrode for a lithium ion secondary battery including a current collector and a composite material layer formed on the current collector, wherein the composite material layer has the following formula (I ) Derived from the compound represented by formula (II) and at least one selected from the compound represented by formula (II) below, the compound represented by formula (III) below, and an unsaturated dibasic acid The polymer particle containing the structural unit (B) derived from the compound is used as a binder, and the content of the structural unit (A) in all the structural units of the polymer particle is 50% by mass or more and 99.9% by mass or less. The positive electrode for a lithium ion secondary battery (hereinafter referred to as “the positive electrode of the present disclosure”), wherein the content of the structural unit (B) in all the structural units of the polymer particles is 0.1% by mass or more and 20% by mass or less. Say).
[In the formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 represents at least one selected from a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and —CH 2 OR 3 . R 3 represents a linear or branched alkyl group having 4 to 6 carbon atoms. X represents —O— or —NH—. ]
[In the formula (II), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and M represents a hydrogen atom or a cation. ]
[In Formula (III), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and X represents —O— or —NH—. R 4 is — (CH 2 ) n OH, —R 5 SO 3 M, —R 6 N (R 7 ) (R 8 ), and —R 6 N + (R 7 ) (R 8 ) (R 9 ). Y - represents at least one member selected from. n is 1 or more and 4 or less. R 5 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. M represents a hydrogen atom or a cation. R 6 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. R 7 and R 8 are the same or different and represent a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 9 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Y represents an anion. ]

本開示は、一態様において、本開示の正極の製造方法であって、正極活物質、及び本開示の正極に用いられるポリマー粒子を含む水性スラリーを、集電体上に塗布し乾燥する工程を含む、リチウムイオン二次電池用正極の製造方法に関する。   In one aspect, the present disclosure provides a method for producing a positive electrode according to the present disclosure, which includes a step of applying and drying a positive electrode active material and an aqueous slurry containing polymer particles used in the positive electrode according to the present disclosure on a current collector. It is related with the manufacturing method of the positive electrode for lithium ion secondary batteries containing.

本開示は、一態様において、本開示の正極を含む、リチウムイオン二次電池に関する。   In one aspect, the present disclosure relates to a lithium ion secondary battery including the positive electrode of the present disclosure.

本開示によれば、一態様において、従来の非水系プロセスで作製されるリチウムイオン二次電池用正極と同等の充放電特性を有する、水系バインダーを用いた水系プロセスにより得られた、リチウムイオン二次電池用正極を提供できるという効果を奏し得る。   According to the present disclosure, in one aspect, the lithium ion secondary battery obtained by an aqueous process using an aqueous binder having charge / discharge characteristics equivalent to that of a positive electrode for a lithium ion secondary battery produced by a conventional non-aqueous process. The effect that the positive electrode for secondary batteries can be provided can be produced.

図1は、実施例1、比較例1及び参考例1の充放電試験の結果を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the results of charge / discharge tests of Example 1, Comparative Example 1 and Reference Example 1. 図2は、実施例1のサイクリックボルタンメトリー試験の結果を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the results of the cyclic voltammetry test of Example 1. 図3は、比較例1のサイクリックボルタンメトリー試験の結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the results of the cyclic voltammetry test of Comparative Example 1. 図4は、参考例1のサイクリックボルタンメトリー試験の結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of the cyclic voltammetry test in Reference Example 1.

本開示は、正極合材層に所定のポリマー粒子を含有させることで、従来の非水系プロセスで作製されるリチウムイオン二次電池用正極と同等の充放電特性を有する正極を水系プロセスにより得られるという知見に基づく。   In the present disclosure, a positive electrode having charge / discharge characteristics equivalent to a positive electrode for a lithium ion secondary battery produced by a conventional non-aqueous process can be obtained by an aqueous process by including predetermined polymer particles in the positive electrode mixture layer. Based on this knowledge.

すなわち、本開示は、一態様において、集電体と、前記集電体上に形成された合材層と、を含むリチウムイオン二次電池用正極であって、前記合材層は、上記式(I)で表される化合物由来の構成単位(A)、並びに、上記式(II)で表される化合物、上記式(III)で表される化合物、及び不飽和二塩基酸から選ばれる少なくとも1種の化合物由来の構成単位(B)を含有するポリマー粒子をバインダーとして含み、前記ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(A)の含有量が、50質量%以上99.9質量%以下であり、前記ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(B)の含有量が、0.1質量%以上20質量%以下である、リチウムイオン二次電池用正極に関する。   That is, in one aspect, the present disclosure is a positive electrode for a lithium ion secondary battery including a current collector and a composite material layer formed on the current collector, wherein the composite material layer has the above formula. At least selected from the structural unit (A) derived from the compound represented by (I), the compound represented by the above formula (II), the compound represented by the above formula (III), and the unsaturated dibasic acid The polymer particle containing the structural unit (B) derived from one compound is included as a binder, and the content of the structural unit (A) in all the structural units of the polymer particle is 50% by mass or more and 99.9% by mass or less. And the content of the structural unit (B) in all the structural units of the polymer particles is from 0.1% by mass to 20% by mass with respect to the positive electrode for a lithium ion secondary battery.

本開示の効果発現のメカニズムの詳細は明らかではないが、以下のことが推定される。
本開示では、正極合材層に所定のポリマー粒子を含有させることで、本開示の電極をリチウムイオン二次電池に用いた際の充放電場での高電圧雰囲気に耐えることが可能となる。これにより、電池特性の低下を抑制しつつ、充放電が可能になると考えられる。
但し、これらは推定であって、本開示はこれらメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
The details of the mechanism of the effect of the present disclosure are not clear, but the following is presumed.
In the present disclosure, by including predetermined polymer particles in the positive electrode mixture layer, it is possible to withstand a high voltage atmosphere in a charge / discharge field when the electrode of the present disclosure is used in a lithium ion secondary battery. Thereby, it is thought that charging / discharging becomes possible, suppressing the fall of a battery characteristic.
However, these are estimations, and the present disclosure is not limited to these mechanisms.

以下、本開示のリチウムイオン二次電池用正極について具体的に説明する。   Hereinafter, the positive electrode for a lithium ion secondary battery of the present disclosure will be specifically described.

[合材層]
本開示の正極に用いられる合材層は、バインダーを含むものである。バインダーは、活物質を集電体の表面につなぎとめる役割を果たすものである。バインダーは、一又は複数の実施形態において、水系バインダーであってもよい。水系バインダーとは、水性媒体に分散するバインダーをいう。水性媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水、超純水等の水が挙げられる。
[Composite layer]
The composite material layer used for the positive electrode of the present disclosure includes a binder. The binder plays a role of keeping the active material on the surface of the current collector. In one or a plurality of embodiments, the binder may be an aqueous binder. An aqueous binder refers to a binder that is dispersed in an aqueous medium. Examples of the aqueous medium include water such as distilled water, ion exchange water, and ultrapure water.

(ポリマー粒子)
本開示において、バインダーとして合材層に含まれるポリマー粒子は、構成単位(A)及び構成単位(B)を含むものである。構成単位(A)及び(B)はそれぞれ、後述する化合物の単官能モノマー由来の構成単位である。単官能モノマーとは、不飽和結合を1個有するモノマーをいう。
(Polymer particles)
In the present disclosure, the polymer particles contained in the composite material layer as a binder include the structural unit (A) and the structural unit (B). Each of the structural units (A) and (B) is a structural unit derived from a monofunctional monomer of a compound described later. A monofunctional monomer refers to a monomer having one unsaturated bond.

<構成単位(A)>
構成単位(A)は、下記式(I)で表される化合物(以下、「モノマー(A)」ともいう)由来の構成単位である。モノマー(A)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
<Structural unit (A)>
The structural unit (A) is a structural unit derived from a compound represented by the following formula (I) (hereinafter also referred to as “monomer (A)”). A monomer (A) may be used individually by 1 type, and may be used together 2 or more types.

式(I)中、R1は、合成の容易性の観点から、水素原子又はメチル基を示す。R2は、充放電特性、電解液への親和性及びバインダー物性の観点から、炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、及び、−CH2OR3から選ばれる少なくとも1種を示し、炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基がより好ましく、炭素数1以上4以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基が更に好ましい。R3は、炭素数4以上6以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。Xは、−O−又は−NH−を示す。本開示において、上記式(I)、後述する式(II)、及び式(III)におけるR1は、それぞれ独立している。 In formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group from the viewpoint of ease of synthesis. R 2 is at least one selected from linear or branched alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms and —CH 2 OR 3 from the viewpoints of charge / discharge characteristics, affinity for an electrolytic solution, and binder properties. A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable, and a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable. R 3 represents a linear or branched alkyl group having 4 to 6 carbon atoms. X represents —O— or —NH—. In the present disclosure, R 1 in Formula (I), Formula (II), and Formula (III), which will be described later, is independent.

モノマー(A)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチルアクリレート、ノルマルプロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ノルマルブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、セカンダリーブチル(メタ)アクリレート、ターシャリーブチル(メタ)アクリレート、ノルマルペンチル(メタ)アクリレート、ノルマルヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキルエステル(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル基含有エステル(メタ)アクリレート;メチル(メタ)アクリルアミド、エチル(メタ)アクリルアミド、ノルマルプロピル(メタ)アクリルアミド、イソプロピル(メタ)アクリルアミド、ノルマルブチル(メタ)アクリルアミド、イソブチル(メタ)アクリルアミド、セカンダリーブチル(メタ)アクリルアミド、ターシャリーブチル(メタ)アクリルアミド、ノルマルペンチル(メタ)アクリルアミド、ノルマルヘキシル(メタ)アクリルアミド、及びシクロヘキシル(メタ)アクリルアミド等の単官能(メタ)アクリルアミド;から選ばれる1種又は2種以上の組合せが挙げられる。これらの中でも、充放電特性、電解液への親和性及びバインダー物性の観点から、メチルメタクリレート(MMA)、エチルメタクリレート(EMA)、ノルマルブチルメタクリレート(BMA)、エチルアクリレート(EA)及びノルマルブチルアクリレート(BA)から選ばれる1種又は2種以上の組合せが好ましい。本開示において、(メタ)アクリレートとは、メタクリレート又はアクリレートを意味し、(メタ)アクリルアミドとは、メタクリルアミド又はアクリルアミドを意味する。   Examples of the monomer (A) include methyl (meth) acrylate, ethyl acrylate, normal propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, normal butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, and secondary butyl (meth) acrylate. Alkyl ester (meth) acrylates such as tertiary butyl (meth) acrylate, normal pentyl (meth) acrylate, and normal hexyl (meth) acrylate; cycloalkyl group-containing esters (meth) acrylates such as cyclohexyl (meth) acrylate; methyl ( (Meth) acrylamide, ethyl (meth) acrylamide, normal propyl (meth) acrylamide, isopropyl (meth) acrylamide, normal butyl (meth) acrylic Monofunctional (meth) such as ruamide, isobutyl (meth) acrylamide, secondary butyl (meth) acrylamide, tertiary butyl (meth) acrylamide, normal pentyl (meth) acrylamide, normal hexyl (meth) acrylamide, and cyclohexyl (meth) acrylamide Examples thereof include one or a combination of two or more selected from acrylamide. Among these, methyl methacrylate (MMA), ethyl methacrylate (EMA), normal butyl methacrylate (BMA), ethyl acrylate (EA), and normal butyl acrylate (from the viewpoints of charge / discharge characteristics, affinity for the electrolyte, and binder properties One or a combination of two or more selected from BA) is preferred. In the present disclosure, (meth) acrylate means methacrylate or acrylate, and (meth) acrylamide means methacrylamide or acrylamide.

本開示におけるポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(A)の含有量は、合成の容易性の観点から、50質量%以上であって、60質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上が更に好ましく、90質量%以上がより更に好ましく、そして、同様の観点から、99.9質量%以下であって、99.5質量%以下が好ましく、99質量%以下がより好ましく、98質量%以下が更に好ましく、97質量%以下がより更に好ましい。より具体的には、構成単位(A)の含有量は、50質量%以上99.9質量%以下であって、60質量%以上99.5質量%以下が好ましく、70質量%以上99質量%以下がより好ましく、80質量%以上98質量%以下が更に好ましく、90質量%以上97質量%以下がより更に好ましい。構成単位(A)の含有量は、公知の分析方法又は分析装置によって求めることができる。構成単位(A)が2種以上のモノマー(A)由来の構成単位からなる場合、構成単位(A)の含有量はそれらの合計含有量をいう。   In the present disclosure, the content of the structural unit (A) in all the structural units of the polymer particles is 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more from the viewpoint of ease of synthesis. Preferably, 80% by mass or more is more preferable, 90% by mass or more is more preferable, and from the same viewpoint, it is 99.9% by mass or less, preferably 99.5% by mass or less, and preferably 99% by mass or less. More preferably, 98 mass% or less is still more preferable, and 97 mass% or less is still more preferable. More specifically, the content of the structural unit (A) is 50% by mass to 99.9% by mass, preferably 60% by mass to 99.5% by mass, and more preferably 70% by mass to 99% by mass. The following is more preferable, 80 mass% or more and 98 mass% or less is still more preferable, and 90 mass% or more and 97 mass% or less is still more preferable. The content of the structural unit (A) can be determined by a known analysis method or analyzer. When a structural unit (A) consists of a structural unit derived from 2 or more types of monomers (A), content of a structural unit (A) says those total content.

<構成単位(B)>
構成単位(B)は、下記式(II)で表される化合物(以下、「モノマー(B1)」ともいう)、下記(III)で表される化合物(以下、「モノマー(B2)」ともいう)及び不飽和二塩基酸(以下、「モノマー(B3)」ともいう)から選ばれる少なくとも1種の化合物(以下、モノマー(B)ともいう)由来の構成単位であり、充放電特性、電解液への親和性及びバインダー物性の観点から、構成単位(B)は、モノマー(B1)由来の構成単位が好ましい。モノマー(B)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
<Structural unit (B)>
The structural unit (B) is a compound represented by the following formula (II) (hereinafter also referred to as “monomer (B1)”), and a compound represented by the following (III) (hereinafter also referred to as “monomer (B2)”). ) And unsaturated dibasic acid (hereinafter also referred to as “monomer (B3)”), a structural unit derived from at least one compound (hereinafter also referred to as monomer (B)), charge / discharge characteristics, electrolyte solution The structural unit (B) is preferably a structural unit derived from the monomer (B1) from the viewpoints of affinity to the binder and physical properties of the binder. A monomer (B) may be used individually by 1 type, and may be used together 2 or more types.

前記式(II)中、R1は、合成の容易性の観点から、水素原子又はメチル基である。Mは、充放電特性、分散安定性及びバインダー物性の観点から、水素原子又はカチオンである。カチオンとしては、充放電特性、分散安定性及びバインダー物性の観点から、アルカリ金属イオン及びアンモニウムイオンの少なくとも一方が好ましく、アンモニウムイオン、リチウムイオン、ナトリウムイオン及びカリウムイオンから選ばれる少なくとも1種がより好ましく、リチウムイオン及びナトリウムイオンの少なくとも一方が更に好ましい。 In the formula (II), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group from the viewpoint of ease of synthesis. M is a hydrogen atom or a cation from the viewpoint of charge / discharge characteristics, dispersion stability, and binder physical properties. The cation is preferably at least one of alkali metal ions and ammonium ions, more preferably at least one selected from ammonium ions, lithium ions, sodium ions and potassium ions from the viewpoints of charge / discharge characteristics, dispersion stability and binder physical properties. More preferably, at least one of lithium ions and sodium ions is used.

前記式(II)中のMがカチオンである場合、モノマー(B1)は、例えば、Mが水素原子であるモノマーを、アルカリ(アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム等)で中和したものであってもよいし、あるいは、Mが水素原子であるモノマーを重合したポリマーの構成単位となってから中和されたものでもあってもよい。重合反応制御の観点から重合後にポリマーの構成単位となってから中和されたものであることが好ましい。   When M in the formula (II) is a cation, the monomer (B1) is, for example, a monomer in which M is a hydrogen atom in an alkali (ammonia, sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, etc.) It may be a sum, or it may be neutralized after becoming a structural unit of a polymer obtained by polymerizing a monomer in which M is a hydrogen atom. From the viewpoint of controlling the polymerization reaction, it is preferably neutralized after becoming a polymer structural unit after polymerization.

モノマー(B1)としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、及びそれらの塩から選ばれる1種又は2種以上の組合せが挙げられる。塩としては、例えば、アンモニウム塩、ナトリウム塩、リチウム塩及びカリウム塩から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。   Examples of the monomer (B1) include one or a combination of two or more selected from acrylic acid, methacrylic acid, and salts thereof. Examples of the salt include at least one selected from an ammonium salt, a sodium salt, a lithium salt, and a potassium salt.

前記式(III)中、R1は、水素原子又はメチル基を示し、Xは、−O−又は−NH−を示す。R4は、−(CH2)nOH、−R5SO3M、−R6N(R7)(R8)及び−R6+(R7)(R8)(R9)・Y-から選ばれる少なくとも1種を示す。nは、平均付加モル数を示し、1以上4以下である。R5は、炭素数1以上5以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。Mは、水素原子又はカチオンを示す。カチオンとしては、上述した式(II)中のMのカチオンと同じものが挙げられる。本開示において、式(II)及び式(III)におけるMは、それぞれ独立している。R6は、炭素数1以上4以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。R7及びR8は同一又は異なり、炭素数1以上3以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。R9は、炭素数1以上3以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。Y-は、アニオンを示す。アニオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン等のハロゲン化物イオン;硫酸イオン;リン酸イオン;等が挙げられる。 In the formula (III), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and X represents —O— or —NH—. R 4 is — (CH 2 ) n OH, —R 5 SO 3 M, —R 6 N (R 7 ) (R 8 ), and —R 6 N + (R 7 ) (R 8 ) (R 9 ). Y - represents at least one member selected from. n represents an average added mole number and is 1 or more and 4 or less. R 5 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. M represents a hydrogen atom or a cation. Examples of the cation include the same as the cation of M in the above formula (II). In the present disclosure, M in formula (II) and formula (III) is independent of each other. R 6 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. R 7 and R 8 are the same or different and represent a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 9 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Y represents an anion. Examples of the anion include halide ions such as chloride ions, bromide ions, and fluoride ions; sulfate ions; phosphate ions;

前記式(III)中のMがカチオンである場合、モノマー(B2)は、例えば、Mが水素原子であるモノマーをアルカリで中和したものであってもよいし、あるいは、Mが水素原子であるモノマーを重合したポリマーの構成単位となってから中和されたものでもあってもよい。重合反応制御の観点から重合後にポリマーの構成単位となってから中和されたものであることが好ましい。   When M in the formula (III) is a cation, the monomer (B2) may be, for example, a monomer in which M is a hydrogen atom neutralized with an alkali, or M is a hydrogen atom. It may be neutralized after becoming a structural unit of a polymer obtained by polymerizing a certain monomer. From the viewpoint of controlling the polymerization reaction, it is preferably neutralized after becoming a polymer structural unit after polymerization.

前記式(III)中のXが−O−である場合、モノマー(B2)としては、合成の容易性の観点から、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の水酸基含有エステル(メタ)アクリレート;及びジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、トリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリレート等の窒素原子含有エステル(メタ)アクリレート;から選ばれる少なくとも1種が挙げられ、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、及びヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種が好ましく、ヒドロキシエチルメタクリレート及びヒドロキシエチルアクリレートの少なくとも一方がより好ましい。
前記式(III)中のXが−NH−である場合、モノマー(B2)としては、例えば、2-アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)等が挙げられる。
When X in the formula (III) is —O—, the monomer (B2) is a hydroxyl group-containing ester (hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate) or the like from the viewpoint of ease of synthesis. Meth) acrylate; and nitrogen atom-containing ester (meth) acrylate such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, and trimethylammonioethyl (meth) acrylate; At least one selected from hydroxyethyl (meth) acrylate and hydroxypropyl (meth) acrylate is preferable, and at least one of hydroxyethyl methacrylate and hydroxyethyl acrylate is more preferable.
When X in the formula (III) is -NH-, examples of the monomer (B2) include 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS).

モノマー(B3)は、不飽和二塩基酸であって、合成の容易性の観点から、例えば、炭素数4以上12以下の不飽和二塩基酸及びその塩から選ばれる少なくとも1種が挙げられ、炭素数は4以上8以下が好ましく、炭素数4以上6以下がより好ましい。   Monomer (B3) is an unsaturated dibasic acid, and from the viewpoint of ease of synthesis, for example, at least one selected from unsaturated dibasic acids having 4 to 12 carbon atoms and salts thereof may be mentioned, The number of carbon atoms is preferably 4 or more and 8 or less, and more preferably 4 or more and 6 or less.

モノマー(B3)としては、合成の容易性の観点から、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、2−ペンテン二酸、3−ヘキセン二酸、及びそれらの塩が挙げられ、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも1種が好ましく、マレイン酸及びその塩の少なくとも一方がより好ましい。   Examples of the monomer (B3) include maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid, itaconic acid, 2-pentenedioic acid, 3-hexenedioic acid, and salts thereof from the viewpoint of ease of synthesis. At least one selected from maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, and salts thereof is preferable, and at least one of maleic acid and salts thereof is more preferable.

モノマー(B3)が不飽和二塩基酸の塩である場合、塩としては、分散安定性及びバインダー物性の観点から、アンモニウム塩、リチウム塩、ナトリウム塩及びカリウム塩から選ばれる少なくとも1種が好ましく、リチウム塩及びナトリウム塩の少なくとも一方がより好ましい。   When the monomer (B3) is a salt of an unsaturated dibasic acid, the salt is preferably at least one selected from ammonium salt, lithium salt, sodium salt and potassium salt from the viewpoint of dispersion stability and binder physical properties, At least one of a lithium salt and a sodium salt is more preferable.

モノマー(B3)の不飽和二塩基酸の塩としては、不飽和二塩基酸がアルカリで中和されたものであってもよいし、前記不飽和二塩基酸を用いて重合した後に中和されたものを用いていてもよい。重合反応制御の観点から重合後にポリマーの構成単位となってから中和されたものであることが好ましい。   The unsaturated dibasic acid salt of the monomer (B3) may be one obtained by neutralizing an unsaturated dibasic acid with an alkali, or neutralized after polymerization using the unsaturated dibasic acid. May be used. From the viewpoint of controlling the polymerization reaction, it is preferably neutralized after becoming a polymer structural unit after polymerization.

本開示におけるポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(B)の含有量は、充放電特性、分散安定性及びバインダー物性の観点から、0.1質量%以上であって、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、2質量%以上が更に好ましく、3質量%以上がより更に好ましく、そして、同様の観点から、20質量%以下であって、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、8質量%以下が更に好ましく、6質量%以下がより更に好ましい。より具体的には、構成単位(B)の含有量は、0.1質量%以上20質量%以下であって、0.5質量%以上15質量%以下が好ましく、1質量%以上10質量%以下がより好ましく、2質量%以上8質量%以下が更に好ましく、3質量%以上6質量%以下がより更に好ましい。構成単位(B)の含有量は、公知の分析方法又は分析装置によって求めることができる。構成単位(B)が2種以上のモノマー(B)由来の構成単位からなる場合、構成単位(B)の含有量はそれらの合計含有量をいう。   The content of the structural unit (B) in all the structural units of the polymer particles in the present disclosure is 0.1% by mass or more and 0.5% by mass from the viewpoints of charge / discharge characteristics, dispersion stability, and binder physical properties. Or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, still more preferably 3% by mass or more, and from the same viewpoint, it is 20% by mass or less, preferably 15% by mass or less. 10 mass% or less is more preferable, 8 mass% or less is still more preferable, and 6 mass% or less is still more preferable. More specifically, the content of the structural unit (B) is 0.1 to 20% by mass, preferably 0.5 to 15% by mass, and preferably 1 to 10% by mass. The following is more preferable, 2% by mass or more and 8% by mass or less is further preferable, and 3% by mass or more and 6% by mass or less is more preferable. The content of the structural unit (B) can be determined by a known analysis method or analyzer. When a structural unit (B) consists of a structural unit derived from 2 or more types of monomers (B), content of a structural unit (B) says those total content.

本開示におけるポリマー粒子中の構成単位(B)の含有量に対する構成単位(A)の含有量の比(A/B)は、充放電特性、分散安定性及びバインダー物性の観点から、500以下が好ましく、100以下がより好ましく、50以下が更に好ましく、そして、分散安定性及びバインダー物性の観点から、5以上が好ましく、10以上がより好ましく、20以上が更に好ましい。より具体的には、含有量の比(A/B)は、5以上500以下が好ましく、10以上100以下がより好ましく、20以上50以下が更に好ましい。   The ratio (A / B) of the content of the structural unit (A) to the content of the structural unit (B) in the polymer particles in the present disclosure is 500 or less from the viewpoint of charge / discharge characteristics, dispersion stability, and binder physical properties. Preferably, 100 or less is more preferable, 50 or less is more preferable, and from the viewpoint of dispersion stability and binder physical properties, 5 or more is preferable, 10 or more is more preferable, and 20 or more is more preferable. More specifically, the content ratio (A / B) is preferably 5 or more and 500 or less, more preferably 10 or more and 100 or less, and still more preferably 20 or more and 50 or less.

本開示におけるポリマー粒子は、本開示の効果を損なわない範囲で、前記構成単位(A)及び構成単位(B)以外のその他の構成単位を含んでいてもよい。その他の構成単位としては、モノマー(A)及び(B)と共重合可能なモノマー(以下、「モノマー(C)」ともいう)の構成単位(以下、「構成単位(C)」ともいう)であればよい。モノマー(C)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。モノマー(C)としては、例えば、架橋性モノマーが挙げられる。   The polymer particles in the present disclosure may contain other structural units other than the structural unit (A) and the structural unit (B) as long as the effects of the present disclosure are not impaired. The other structural unit is a structural unit (hereinafter also referred to as “structural unit (C)”) of a monomer copolymerizable with the monomers (A) and (B) (hereinafter also referred to as “monomer (C)”). I just need it. A monomer (C) may be used individually by 1 type, and may be used together 2 or more types. Examples of the monomer (C) include a crosslinkable monomer.

本開示におけるポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(A)及び(B)の合計含有量は、充放電特性、電解液への親和性及びバインダー物性の観点から、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、100質量%が更に好ましい。   The total content of the structural units (A) and (B) in all the structural units of the polymer particles in the present disclosure is preferably 80% by mass or more from the viewpoints of charge / discharge characteristics, affinity for an electrolytic solution, and binder physical properties, 90 mass% or more is more preferable, and 100 mass% is still more preferable.

本開示におけるポリマー粒子は、一又は複数の実施形態において、架橋性モノマー由来の構成単位を含まない。
本開示におけるポリマー粒子は、他の一又は複数の実施形態において、架橋性モノマー由来の構成単位を含む。架橋性モノマーとしては、ビニル基を2個以上有する架橋性モノマーが挙げられ、具体的には、多官能(メタ)アクリレートが挙げられる。本開示におけるポリマー粒子が多官能(メタ)アクリレート由来の構成単位を含む場合、本開示におけるポリマー粒子の全構成単位中の多官能(メタ)アクリレート由来の構成単位の含有量は、一又は複数の実施形態において、電池特性の観点から、2質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましく、0.5質量%未満が更に好ましい。また、本開示におけるポリマー粒子の全構成単位中の多官能(メタ)アクリレート由来の構成単位の含有量は、その他の一又は複数の実施形態において、電池特性の観点から、構成単位(A)及び構成単位(B)の合計モル数に対し、2モル%以下が好ましく、1モル%以下がより好ましく、0.5モル%以下が更に好ましい。
The polymer particle in this indication does not contain the structural unit derived from a crosslinkable monomer in one or some embodiment.
The polymer particle in this indication contains the structural unit derived from a crosslinking | crosslinked monomer in other one or some embodiment. As a crosslinkable monomer, the crosslinkable monomer which has 2 or more of vinyl groups is mentioned, Specifically, polyfunctional (meth) acrylate is mentioned. When the polymer particle in the present disclosure includes a polyfunctional (meth) acrylate-derived structural unit, the content of the polyfunctional (meth) acrylate-derived structural unit in all the structural units of the polymer particle in the present disclosure is one or more. In the embodiment, from the viewpoint of battery characteristics, it is preferably 2% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and still more preferably less than 0.5% by mass. In addition, the content of the structural unit derived from the polyfunctional (meth) acrylate in all the structural units of the polymer particles in the present disclosure is the structural unit (A) and the structural unit (A) in the one or more embodiments from the viewpoint of battery characteristics. 2 mol% or less is preferable with respect to the total number of moles of the structural unit (B), more preferably 1 mol% or less, and even more preferably 0.5 mol% or less.

[ポリマー粒子の製造方法]
本開示におけるポリマー粒子は、例えば、モノマー(A)及びモノマー(B)、並びに必要に応じて他のモノマー(C)を共重合させることによって製造できる。すなわち、本開示は、一態様において、モノマー(A)及びモノマー(B)、並びに必要に応じてモノマー(C)を含むモノマー混合物を重合させる重合工程を含む、ポリマー粒子の製造方法に関する。重合法としては、例えば、乳化重合法、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法等の公知の重合法が挙げられ、ポリマーの製造容易性の観点から、乳化重合法が好ましい。
[Method for producing polymer particles]
The polymer particle in this indication can be manufactured by copolymerizing a monomer (A), a monomer (B), and another monomer (C) as needed, for example. That is, this indication is related with a manufacturing method of polymer particles including a polymerization process which polymerizes a monomer mixture containing monomer (A) and monomer (B), and monomer (C) as needed. Examples of the polymerization method include known polymerization methods such as an emulsion polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method, and a bulk polymerization method, and the emulsion polymerization method is preferred from the viewpoint of ease of production of the polymer.

本開示において、ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(A)の含有量は、重合に用いるモノマー全量に対する、モノマー(A)の使用量の比と見なすことができる。ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(B)の含有量は、重合に用いるモノマー全量に対する、モノマー(B)の使用量の比と見なすことができる。構成単位(B)に対する構成単位(A)の含有量の比(A/B)は、重合に用いるモノマー全量における、モノマー(B)の使用量に対するモノマー(A)の使用量の比と見なすことができる。ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(A)及び構成単位(B)の合計含有量は、重合に用いるモノマー全量に対する、モノマー(A)及びモノマー(B)の合計使用量の比と見なすことができる。ポリマー粒子中の構成単位(C)の含有量は、重合に用いるモノマー(A)及び(B)の合計モル数に対する、モノマー(C)の使用量の比と見なすことができる。   In the present disclosure, the content of the structural unit (A) in all the structural units of the polymer particles can be regarded as a ratio of the usage amount of the monomer (A) to the total amount of the monomer used for polymerization. The content of the structural unit (B) in all the structural units of the polymer particles can be regarded as a ratio of the amount of the monomer (B) used relative to the total amount of monomers used for polymerization. The ratio (A / B) of the content of the structural unit (A) to the structural unit (B) is regarded as the ratio of the usage amount of the monomer (A) to the usage amount of the monomer (B) in the total amount of monomers used for polymerization. Can do. The total content of the structural unit (A) and the structural unit (B) in all the structural units of the polymer particles is regarded as a ratio of the total usage amount of the monomer (A) and the monomer (B) to the total amount of monomers used for polymerization. Can do. The content of the structural unit (C) in the polymer particles can be regarded as a ratio of the amount of the monomer (C) used to the total number of moles of the monomers (A) and (B) used for the polymerization.

乳化重合法としては、乳化剤を使用する公知の方法、及び乳化剤を実質的に使用しない方法、いわゆる、ソープフリー乳化重合法が挙げられ、充放電特性、正極のイオン抵抗低減の観点から、ソープフリー乳化重合法が好ましい。本開示におけるポリマー粒子としては、例えば、モノマー(A)とモノマー(B)と必要に応じて他のモノマー(C)とを含有するモノマー混合物を乳化重合、好ましくはソープフリー乳化重合させてなるポリマー粒子が挙げられる。   Examples of the emulsion polymerization method include a known method using an emulsifier and a method substantially not using an emulsifier, a so-called soap-free emulsion polymerization method. From the viewpoint of charge / discharge characteristics and reduction of ionic resistance of the positive electrode, the soap-free method is used. An emulsion polymerization method is preferred. Examples of the polymer particles in the present disclosure include a polymer obtained by emulsion polymerization, preferably soap-free emulsion polymerization, of a monomer mixture containing the monomer (A), the monomer (B) and, if necessary, another monomer (C). Particles.

前記重合工程で乳化剤を用いる場合、乳化剤としては、重合安定性の観点から、水溶性の乳化剤が好ましい。水溶性の乳化剤としては、重合安定性の観点から、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤及び反応性界面活性剤から選ばれる少なくとも1種の界面活性剤が挙げられ、結着性低下を抑制する観点から、反応性界面活性剤が好ましい。反応性界面活性剤とは、重合中にポリマーに取り込まれる界面活性剤をいう。   When using an emulsifier in the polymerization step, the emulsifier is preferably a water-soluble emulsifier from the viewpoint of polymerization stability. Examples of the water-soluble emulsifier include at least one surfactant selected from anionic surfactants, nonionic surfactants and reactive surfactants from the viewpoint of polymerization stability. From the viewpoint of suppression, a reactive surfactant is preferable. A reactive surfactant refers to a surfactant that is incorporated into a polymer during polymerization.

アニオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルアリールスルホン酸塩類;ラウリルスルホン酸ナトリウム等のアルキルスルホン酸エステル塩類、ラウリル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸エステル塩類;ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシエチレン基を有するアニオン性界面活性剤;等が挙げられる。   Examples of the anionic surfactant include alkyl aryl sulfonates such as sodium dodecylbenzene sulfonate; alkyl sulfonate esters such as sodium lauryl sulfonate; alkyl sulfate esters such as sodium lauryl sulfate; polyoxyethylene lauryl ether And anionic surfactants having a polyoxyethylene group such as sodium sulfate and sodium polyoxyethylene nonylphenyl ether sulfate.

ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類;ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;等が挙げられる。   Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkylphenyl ethers such as polyoxyethylene nonylphenyl ether; polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether; and the like.

反応性界面活性剤としては、例えば、分子中にビニル重合性二重結合を有する反応性乳化剤が挙げられ、具体的には、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル等が挙げられる。   Examples of the reactive surfactant include reactive emulsifiers having a vinyl polymerizable double bond in the molecule, and specific examples include polyoxyalkylene alkenyl ethers.

乳化重合に用いられる乳化剤量は、結着性低下を抑制する観点から、モノマー全量に対して、0.05質量%以下が好ましく、0.02質量%以下がより好ましく、0.01質量%以下が更に好ましく、実質的に0質量%がより更に好ましい。本開示において、乳化重合に用いられる乳化剤量は、前記重合工程における界面活性剤の使用量とすることができる。   The amount of the emulsifier used in the emulsion polymerization is preferably 0.05% by mass or less, more preferably 0.02% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or less, based on the total amount of monomers, from the viewpoint of suppressing a decrease in binding properties. Is more preferable, and substantially 0% by mass is even more preferable. In the present disclosure, the amount of the emulsifier used in the emulsion polymerization can be the amount of the surfactant used in the polymerization step.

前記重合工程では、重合開始剤を用いることができる。重合開始剤としては、重合安定性の観点から、水溶性の重合開始剤が好ましい。水溶性の重合開始剤としては、重合安定性の観点から、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;過酸化水素、t−ブチルハイドロパーオキサイド等の過酸化物;等が挙げられ、過硫酸塩が好ましく、過硫酸アンモニウムがより好ましい。   In the polymerization step, a polymerization initiator can be used. As the polymerization initiator, a water-soluble polymerization initiator is preferable from the viewpoint of polymerization stability. Examples of the water-soluble polymerization initiator include, from the viewpoint of polymerization stability, persulfates such as potassium persulfate and ammonium persulfate; peroxides such as hydrogen peroxide and t-butyl hydroperoxide; and the like. Persulfate is preferable, and ammonium persulfate is more preferable.

前記重合工程における重合開始剤の使用量は、モノマー全量に対し、0.01モル%以上が好ましく、0.05モル%以上がより好ましく、0.1モル%以上が更に好ましく、そして、5モル%以下が好ましく、3モル%以下がより好ましく、1モル%以下が更に好ましい。   The amount of the polymerization initiator used in the polymerization step is preferably 0.01 mol% or more, more preferably 0.05 mol% or more, still more preferably 0.1 mol% or more, and more preferably 5 mol%, based on the total amount of monomers. % Or less is preferable, 3 mol% or less is more preferable, and 1 mol% or less is still more preferable.

前記重合工程では、イオン交換水等の水を溶媒として用いることができる。前記重合工程における水の使用量は、例えば、モノマー全量100質量部に対し、40質量部以上1500質量部以下(重合固形分で6.25〜71.4質量%)とすることができる。   In the polymerization step, water such as ion exchange water can be used as a solvent. The usage-amount of the water in the said superposition | polymerization process can be 40 mass parts or more and 1500 mass parts or less (6.25-71.4 mass% in polymerization solid content) with respect to 100 mass parts of monomer whole quantity, for example.

前記重合工程では、重合開始剤と併用可能な還元剤を用いることができる。還元剤としては、例えば、亜硫酸塩、ピロ亜硫酸塩等が挙げられる。   In the polymerization step, a reducing agent that can be used in combination with a polymerization initiator can be used. Examples of the reducing agent include sulfites and pyrosulfites.

前記重合工程では、連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては、公知の連鎖移動剤を用いることができ、例えば、イソプロピルアルコールや、n−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカプタン、tert−ブチルメルカプタン、チオグリコール酸、チオリンゴ酸、チオサリチル酸、メルカプトエタノール等のメルカプト化合物が挙げられる。   In the polymerization step, a chain transfer agent can be used. As the chain transfer agent, a known chain transfer agent can be used. For example, isopropyl alcohol, n-dodecyl mercaptan, octyl mercaptan, tert-butyl mercaptan, thioglycolic acid, thiomalic acid, thiosalicylic acid, mercaptoethanol, etc. A mercapto compound is mentioned.

重合条件としては、使用する重合開始剤、モノマー、溶媒の種類等によって適宜設定すればよい。例えば、重合反応は、窒素雰囲気下、60〜100℃の温度範囲で行うことができ、重合時間は、例えば、0.5〜20時間と設定できる。   What is necessary is just to set suitably as polymerization conditions according to the kind of polymerization initiator, monomer, solvent, etc. to be used. For example, the polymerization reaction can be performed in a temperature range of 60 to 100 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the polymerization time can be set to 0.5 to 20 hours, for example.

本開示におけるポリマー粒子を構成する各構成単位の配列は、ランダム、ブロック、又はグラフトのいずれでもよい。ポリマーの組成分析は、例えば、NMRスペクトル、UV−visスペクトル、IRスペクトル、アフィニティクロマトグラフィー等によって行うことができる。   The arrangement of each structural unit constituting the polymer particle in the present disclosure may be random, block, or graft. The composition analysis of the polymer can be performed by, for example, NMR spectrum, UV-vis spectrum, IR spectrum, affinity chromatography and the like.

本開示におけるポリマー粒子の平均粒径は、充放電特性、電解液への親和性及びバインダー物性の観点から、0.2μm以上が好ましく、0.3μm超がより好ましく、そして、1μm以下が好ましく、0.9μm以下がより好ましく、0.8μm以下が更に好ましく、0.7μm未満がより更に好ましい。より具体的には、ポリマー粒子の平均粒径は、0.2μm以上1μm以下が好ましく、0.2μm超0.9μm以下がより好ましく、0.2μm超0.8μm以下が更に好ましく、0.2μm超0.7μm未満がより更に好ましく、0.3μm超0.7μm未満がより更に好ましい。   The average particle size of the polymer particles in the present disclosure is preferably 0.2 μm or more, more preferably more than 0.3 μm, and more preferably 1 μm or less from the viewpoints of charge / discharge characteristics, affinity for an electrolytic solution, and binder properties. 0.9 μm or less is more preferable, 0.8 μm or less is more preferable, and less than 0.7 μm is still more preferable. More specifically, the average particle size of the polymer particles is preferably 0.2 μm or more and 1 μm or less, more preferably more than 0.2 μm and 0.9 μm or less, still more preferably more than 0.2 μm and 0.8 μm or less, and more preferably 0.2 μm. It is more preferably less than 0.7 μm and even more preferably more than 0.3 μm and less than 0.7 μm.

本開示における合材層中のポリマー粒子の含有量は、結着性と電池容量の観点から、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、1.5質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましい。より具体的には、合材層中のポリマー粒子の含有量は、0.5質量%以上15質量%以下が好ましく、1質量%以上10質量%以下がより好ましく、1.5質量%以上5質量%以下が更に好ましい。   The content of the polymer particles in the composite layer in the present disclosure is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and further preferably 1.5% by mass or more from the viewpoints of binding properties and battery capacity. From the same viewpoint, it is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less. More specifically, the content of the polymer particles in the composite material layer is preferably 0.5% by mass to 15% by mass, more preferably 1% by mass to 10% by mass, and more preferably 1.5% by mass to 5%. A mass% or less is more preferable.

本開示におけるポリマー粒子を水性媒体に分散したポリマー粒子分散体の表面張力は、バインダー物性と電池特性向上の観点から、55mN/m以上が好ましく、60mN/m以上がより好ましく、そして、72mN/m以下が好ましい。表面張力は、実施例に記載の方法により測定できる。より具体的には、ポリマー粒子分散体の表面張力は、55mN/m以上72mN/m以下が好ましく、60mN/m以上72mN/m以下がより好ましい。   The surface tension of the polymer particle dispersion in which the polymer particles in the present disclosure are dispersed in an aqueous medium is preferably 55 mN / m or more, more preferably 60 mN / m or more, and 72 mN / m from the viewpoint of improving binder physical properties and battery characteristics. The following is preferred. The surface tension can be measured by the method described in the examples. More specifically, the surface tension of the polymer particle dispersion is preferably 55 mN / m or more and 72 mN / m or less, and more preferably 60 mN / m or more and 72 mN / m or less.

本開示におけるポリマー粒子のガラス転移点(Tg)は、結着性と電池特性の観点から、−30℃以上であることが好ましく、−20℃以上であることがより好ましく、そして、同様の観点から、30℃以下が好ましく、25℃以下がより好ましく、20℃以下が更に好ましい。より具体的には、ポリマー粒子のTgは、−30℃以上30℃以下が好ましく、−20℃以上25℃以下がより好ましく、−20℃以上20℃以下が更に好ましい。   The glass transition point (Tg) of the polymer particles in the present disclosure is preferably −30 ° C. or higher, more preferably −20 ° C. or higher, from the viewpoints of binding properties and battery characteristics, and similar viewpoints. Therefore, 30 ° C. or lower is preferable, 25 ° C. or lower is more preferable, and 20 ° C. or lower is still more preferable. More specifically, the Tg of the polymer particles is preferably −30 ° C. or higher and 30 ° C. or lower, more preferably −20 ° C. or higher and 25 ° C. or lower, and further preferably −20 ° C. or higher and 20 ° C. or lower.

本開示における合材層の一実施形態としては、例えば、上述したポリマー粒子、正極活物質、及び、必要に応じて添加される任意成分(例えば、導電材、増粘剤)を含有するものが挙げられる。合材層に含まれる各成分の質量比は、電池の使用適性に応じて任意に調整できる。   As one embodiment of the composite material layer in the present disclosure, for example, one containing the above-described polymer particles, a positive electrode active material, and optional components (for example, a conductive material and a thickener) added as necessary. Can be mentioned. The mass ratio of each component contained in the composite material layer can be arbitrarily adjusted according to the suitability of the battery.

(正極活物質)
正極活物質としては、リチウムを吸蔵、放出可能であって、充放電反応が可能である活物質であればよく、例えば、リン酸鉄リチウムやLiCoO2、LiNiO2、Li2MnO4等のリチウム金属複合酸化物が挙げられる。これら化合物は部分的に元素置換したものであってもよい。正極活物質の平均粒径としては、例えば、2μm以上40μm以下とすることができる。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material may be any active material capable of occluding and releasing lithium and capable of charge / discharge reaction. For example, lithium such as lithium iron phosphate, LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li 2 MnO 4 Metal composite oxide is mentioned. These compounds may be partially element-substituted. The average particle diameter of the positive electrode active material can be, for example, 2 μm or more and 40 μm or less.

本開示における合材層中の正極活物質の含有量は、高電池容量化の観点から、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、そして、合材層の集電体への結着性向上の観点から、99質量%以下が好ましく、98質量%以下がより好ましい。より具体的には、正極活物質の含有量は、80質量%以上99質量%以下が好ましく、90質量%以上98質量%以下がより好ましい。   In the present disclosure, the content of the positive electrode active material in the composite material layer is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more, from the viewpoint of increasing the battery capacity. From the viewpoint of improving binding properties, 99% by mass or less is preferable, and 98% by mass or less is more preferable. More specifically, the content of the positive electrode active material is preferably 80% by mass or more and 99% by mass or less, and more preferably 90% by mass or more and 98% by mass or less.

(導電材)
導電材は、充放電反応を効率的に行い、導電性を高めるためのものである。導電材としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛等の炭素材料が挙げられ、これらは単独又は2種以上混合して用いることができる。
(Conductive material)
The conductive material is used to efficiently perform a charge / discharge reaction and enhance conductivity. Examples of the conductive material include carbon materials such as acetylene black, ketjen black, and graphite, and these can be used alone or in combination of two or more.

本開示における合材層中の導電材の含有量は、導電性向上の観点から、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、そして、電池容量向上の観点から、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。より具体的には、導電材の含有量は、0.5質量%以上10質量%以下が好ましく、1質量%以上5質量%以下がより好ましい。   The content of the conductive material in the composite layer in the present disclosure is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more from the viewpoint of improving conductivity, and 10% by mass from the viewpoint of improving battery capacity. % Or less is preferable and 5 mass% or less is more preferable. More specifically, the content of the conductive material is preferably 0.5% by mass or more and 10% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 5% by mass or less.

(増粘剤)
増粘剤としては、例えば、増粘多糖類、アルギン酸、カルボキシメチルセルロース、でんぷん、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。中でも、ポリマー粒子のバインダー作用をアシストする観点から、カルボキシメチルセルロースが好ましい。
(Thickener)
Examples of the thickening agent include thickening polysaccharides, alginic acid, carboxymethylcellulose, starch, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, and polyvinylpyrrolidone. Among these, carboxymethyl cellulose is preferable from the viewpoint of assisting the binder action of the polymer particles.

本開示における合材層中の増粘剤の含有量は、結着性と電池特性の観点から、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、0.8質量%以上が更に好ましく、10質量%以下が好ましく、8質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましい。より具体的には、増粘剤の含有量は、0.1質量%以上10質量%以下が好ましく、0.5質量%以上8質量%以下がより好ましく、0.8質量%以上5質量%以下が更に好ましい。   The content of the thickener in the composite layer in the present disclosure is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and 0.8% by mass from the viewpoints of binding properties and battery characteristics. The above is more preferable, 10 mass% or less is preferable, 8 mass% or less is more preferable, and 5 mass% or less is still more preferable. More specifically, the content of the thickener is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or more and 8% by mass or less, and 0.8% by mass or more and 5% by mass or less. The following is more preferable.

(バインダー)
本開示における合材層は、バインダー成分として、上述したポリマー粒子以外に、従来公知のバインダーを更に含むことができる。
(binder)
The composite material layer in the present disclosure can further contain a conventionally known binder as a binder component in addition to the polymer particles described above.

[集電体]
本開示の正極に用いられる集電体としては、導電性を有する材料から選ぶことができ、例えば、銅箔、アルミニウム箔、ステンレス箔等の金属箔が挙げられる。
[Current collector]
The current collector used for the positive electrode of the present disclosure can be selected from materials having conductivity, and examples thereof include metal foils such as copper foil, aluminum foil, and stainless steel foil.

[リチウムイオン二次電池用正極の製造方法]
本開示の正極は、例えば、上述した正極活物質、上述したポリマー粒子、及び後述する水性媒体を含む水性スラリー(正極合材ペースト)を調製し、この水性スラリーを集電体に塗布し、水性スラリー中の水性媒体を乾燥除去することにより得られる。すなわち、本開示は、一態様において、上述した正極活物質及び上述したポリマー粒子を含む水性スラリーを、集電体上に塗布し乾燥する工程を含む、リチウムイオン二次電池用正極の製造方法(以下、「本開示の製造方法」ともいう)に関する。
[Method for producing positive electrode for lithium ion secondary battery]
For the positive electrode of the present disclosure, for example, an aqueous slurry (positive electrode mixture paste) containing the above-described positive electrode active material, the above-described polymer particles, and an aqueous medium described later is prepared, and this aqueous slurry is applied to a current collector. It is obtained by removing the aqueous medium in the slurry by drying. That is, this indication WHEREIN: The manufacturing method (1) of the positive electrode for lithium ion secondary batteries including the process which apply | coats the aqueous slurry containing the positive electrode active material mentioned above and the polymer particle mentioned above on an electrical power collector, and dries. Hereinafter, it is also referred to as “a manufacturing method of the present disclosure”.

本開示の製造方法は、前記ポリマー粒子、前記正極活物質、及び水性媒体を配合し、前記水性スラリーを調製する工程(配合工程)をさらに含むことができる。前記配合は、例えば、スターラー、ディスパー、ホモミキサー等の公知の混合装置を用いて行うことができる。前記配合工程における各成分の配合量は、上述の合材層の各成分の含有量と同様とすることができる。   The production method of the present disclosure may further include a step of blending the polymer particles, the positive electrode active material, and an aqueous medium to prepare the aqueous slurry (a blending step). The said mixing | blending can be performed using well-known mixing apparatuses, such as a stirrer, a disper, a homomixer, for example. The compounding amount of each component in the blending step can be the same as the content of each component of the above-mentioned composite material layer.

本開示の製造方法は、モノマー(A)及びモノマー(B)、並びに必要に応じてモノマー(C)を含むモノマー混合物を重合させてポリマー粒子を得る重合工程を含むことができる。本開示の製造方法の重合工程における、重合方法、重合に用いうる各成分の種類及びその使用量については、上述したポリマー粒子の製造方法の重合工程と同様とすることができる。   The production method of the present disclosure may include a polymerization step of polymerizing a monomer mixture containing the monomer (A) and the monomer (B) and, if necessary, the monomer (C) to obtain polymer particles. About the polymerization method, the kind of each component which can be used for superposition | polymerization in the superposition | polymerization process of this indication, and the usage-amount, it can be made to be the same as that of the superposition | polymerization process of the manufacturing method of the polymer particle mentioned above.

(水性媒体)
前記水性媒体としては、例えば、イオン交換水、蒸留水、超純水等の水が挙げられる。水性スラリー中に存在するポリマー粒子の形態としては、例えば、ポリマー粒子が水性媒体に分散されたポリマー粒子分散体、又は、上記ポリマー粒子がエマルジョン化されて水に分散されたポリマー粒子エマルジョンが挙げられる。ポリマー粒子分散体としては、例えば、上述した乳化重合法で得られるポリマー粒子を含む混合液をそのまま使用できる。
(Aqueous medium)
Examples of the aqueous medium include water such as ion exchange water, distilled water, and ultrapure water. Examples of the form of the polymer particles present in the aqueous slurry include a polymer particle dispersion in which the polymer particles are dispersed in an aqueous medium, or a polymer particle emulsion in which the polymer particles are emulsified and dispersed in water. . As the polymer particle dispersion, for example, a mixed liquid containing polymer particles obtained by the emulsion polymerization method described above can be used as it is.

(任意成分)
前記水性スラリーは、本開示の効果を損なわない範囲で、上記ポリマー粒子及び水性媒体以外に任意成分を含有してもよい。任意成分としては、例えば、界面活性剤、上述した増粘剤、消泡剤、中和剤等が挙げられる。
(Optional component)
The aqueous slurry may contain an optional component in addition to the polymer particles and the aqueous medium as long as the effects of the present disclosure are not impaired. Examples of optional components include surfactants, the above-described thickeners, antifoaming agents, and neutralizing agents.

界面活性剤としては、公知の界面活性剤が挙げられ、例えば、上述した乳化剤として用いられうる界面活性剤であってもよい。前記水性スラリー中の界面活性剤の含有量は、バインダー物性と電池特性向上の観点から、水性スラリーの全固形分量に対して、0.05質量%以下が好ましく、0.02質量%以下がより好ましく、0.01質量%以下が更に好ましく、実質的に0質量%がより更に好ましい。本開示において、前記水性スラリー中の界面活性剤の含有量には、乳化重合で使用される乳化剤由来の界面活性剤も含まれる。   Examples of the surfactant include known surfactants. For example, surfactants that can be used as the above-described emulsifier may be used. The content of the surfactant in the aqueous slurry is preferably 0.05% by mass or less, more preferably 0.02% by mass or less, based on the total solid content of the aqueous slurry, from the viewpoint of improving binder physical properties and battery characteristics. Preferably, 0.01 mass% or less is further more preferable, and substantially 0 mass% is still more preferable. In the present disclosure, the surfactant content in the aqueous slurry also includes an emulsifier-derived surfactant used in emulsion polymerization.

[リチウムイオン二次電池]
本開示は、一態様において、本開示の正極を含む、リチウムイオン二次電池(以下、「本開示のリチウムイオン二次電池」ともいう)に関する。本開示のリチウムイオン二次電池の一実施形態としては、本開示の正極、負極、電解液及びセパレータを有するものが挙げられる。負極、電解液及びセパレータは特に限定されなくてもよく、公知のものを用いることができる。
[Lithium ion secondary battery]
In one embodiment, the present disclosure relates to a lithium ion secondary battery (hereinafter, also referred to as “lithium ion secondary battery of the present disclosure”) including the positive electrode of the present disclosure. As one embodiment of the lithium ion secondary battery of the present disclosure, one having the positive electrode, the negative electrode, the electrolytic solution, and the separator of the present disclosure may be mentioned. A negative electrode, electrolyte solution, and a separator may not be specifically limited, A well-known thing can be used.

本開示のリチウムイオン二次電池は、30℃の環境下で、電流0.5Cで電圧3.0V〜4.2Vまで充電し、電流0.5Cで電圧4.2V〜3Vまで放電する操作を50サイクル繰り返したときの容量維持率が、電池の長寿命化の観点から、1サイクル目の容量(100%)に対して、60%以上であることが好ましく、80%以上がより好ましく、93%以上が更に好ましい。   The lithium ion secondary battery of the present disclosure is charged at a current of 0.5 C to a voltage of 3.0 V to 4.2 V and discharged at a current of 0.5 C to a voltage of 4.2 V to 3 V in an environment of 30 ° C. From the viewpoint of extending the life of the battery, the capacity retention rate after 50 cycles is preferably 60% or more, more preferably 80% or more, with respect to the capacity (100%) of the first cycle, 93 % Or more is more preferable.

本開示は、さらに下記の一又は複数の実施形態に関する。
<1> 集電体と、前記集電体上に形成された合材層と、を含むリチウムイオン二次電池用正極であって、
前記合材層は、下記式(I)で表される化合物由来の構成単位(A)、並びに、下記式(II)で表される化合物、下記式(III)で表される化合物、及び不飽和二塩基酸から選ばれる少なくとも1種の化合物由来の構成単位(B)を含有するポリマー粒子をバインダーとして含み、
前記ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(A)の含有量が、50質量%以上99.9質量%以下であり、
前記ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(B)の含有量が、0.1質量%以上20質量%以下である、リチウムイオン二次電池用正極。
[式(I)中、R1は、水素原子又はメチル基を示す。R2は、炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、及び、−CH2OR3から選ばれる少なくとも1種を示す。R3は、炭素数4以上6以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。Xは、−O−又は−NH−を示す。]
[式(II)中、R1は、水素原子又はメチル基を示し、Mは、水素原子又はカチオンを示す。]
[式(III)中、R1は、水素原子又はメチル基を示し、Xは、−O−又は−NH−を示す。R4は、−(CH2)nOH、−R5SO3M、−R6N(R7)(R8)及び−R6+(R7)(R8)(R9)・Y-から選ばれる少なくとも1種を示す。nは、1以上4以下である。R5は、炭素数1以上5以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。Mは、水素原子又はカチオンを示す。R6は、炭素数1以上4以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。R7及びR8は同一又は異なり、炭素数1以上3以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。R9は、炭素数1以上3以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。Y-は、アニオンを示す。]
The present disclosure further relates to one or more embodiments described below.
<1> A positive electrode for a lithium ion secondary battery comprising a current collector and a composite material layer formed on the current collector,
The composite layer includes a structural unit (A) derived from a compound represented by the following formula (I), a compound represented by the following formula (II), a compound represented by the following formula (III), and Including as a binder polymer particles containing a structural unit (B) derived from at least one compound selected from saturated dibasic acids,
The content of the structural unit (A) in all the structural units of the polymer particles is 50% by mass or more and 99.9% by mass or less,
The positive electrode for lithium ion secondary batteries whose content of the structural unit (B) in all the structural units of the said polymer particle is 0.1 to 20 mass%.
[In the formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 represents at least one selected from a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and —CH 2 OR 3 . R 3 represents a linear or branched alkyl group having 4 to 6 carbon atoms. X represents —O— or —NH—. ]
[In the formula (II), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and M represents a hydrogen atom or a cation. ]
[In Formula (III), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and X represents —O— or —NH—. R 4 is — (CH 2 ) n OH, —R 5 SO 3 M, —R 6 N (R 7 ) (R 8 ), and —R 6 N + (R 7 ) (R 8 ) (R 9 ). Y - represents at least one member selected from. n is 1 or more and 4 or less. R 5 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. M represents a hydrogen atom or a cation. R 6 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. R 7 and R 8 are the same or different and represent a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 9 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Y represents an anion. ]

<2> ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(A)の含有量は、50質量%以上であって、60質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上が更に好ましく、90質量%以上がより更に好ましい、<1>に記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<3> ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(A)の含有量は、99.9質量%以下であって、99.5質量%以下が好ましく、99質量%以下がより好ましく、98質量%以下が更に好ましく、97質量%以下がより更に好ましい、<1>又は<2>に記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<4> ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(A)の含有量は、50質量%以上99.9質量%以下であって、60質量%以上99.5質量%以下が好ましく、70質量%以上99質量%以下がより好ましく、80質量%以上98質量%以下が更に好ましく、90質量%以上97質量%以下がより更に好ましい、<1>から<3>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<5> ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(B)の含有量は、0.1質量%以上であって、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、2質量%以上が更に好ましく、3質量%以上がより更に好ましい、<1>から<4>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<6> ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(B)の含有量は、20質量%以下であって、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、8質量%以下が更に好ましく、6質量%以下がより更に好ましい、<1>から<5>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<7> ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(B)の含有量は、0.1質量%以上20質量%以下であって、0.5質量%以上15質量%以下が好ましく、1質量%以上10質量%以下がより好ましく、2質量%以上8質量%以下が更に好ましく、3質量%以上6質量%以下がより更に好ましい、<1>から<6>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<8> ポリマー粒子中の構成単位(B)の含有量に対する構成単位(A)の含有量の比(A/B)は、500以下が好ましく、100以下がより好ましく、50以下が更に好ましい、<1>から<7>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<9> ポリマー粒子中の構成単位(B)の含有量に対する構成単位(A)の含有量の比(A/B)は、5以上が好ましく、10以上がより好ましく、20以上が更に好ましい、<1>から<8>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<10> ポリマー粒子中の構成単位(B)の含有量に対する構成単位(A)の含有量の比(A/B)は、5以上500以下が好ましく、10以上100以下がより好ましく、20以上50以下が更に好ましい、<1>から<9>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<11> 前記ポリマー粒子が水性媒体に分散したポリマー粒子分散体の表面張力は、55mN/m以上が好ましく、60mN/m以上がより好ましい、<1>から<10>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<12> ポリマー粒子分散体の表面張力は、72mN/m以下が好ましい、<1>から<11>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<13> ポリマー粒子分散体の表面張力は、55mN/m以上72mN/m以下が好ましく、60mN/m以上72mN/m以下がより好ましい、<1>から<12>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<14> 前記ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(A)及び構成単位(B)の合計含有量が、80質量%以上である、<1>から<13>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<15> 前記式(I)中、R1が水素原子又はメチル基であり、R2が炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基であり、Xが−O−であり、
前記構成単位Bが、前記式(II)で表される化合物由来の構成単位であり、前記式(II)中、R1が水素原子又はメチル基であり、Mが水素原子又はカチオンである、<1>から<14>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<16> 前記ポリマー粒子は、前記式(I)で表される化合物と、前記式(II)で表される化合物、前記式(III)で表される化合物、及び不飽和二塩基酸から選ばれる少なくとも1種の化合物と、選択的に多官能モノマーとを含有するモノマー混合物を乳化重合させてなるポリマー粒子である、<1>から<15>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<17> 前記乳化重合に用いられる乳化剤量が、モノマー全量に対して、0.05質量%以下が好ましく、0.02質量%以下がより好ましく、0.01質量%以下が更に好ましく、実質的に0質量%がより更に好ましい、<16>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<18> 前記乳化重合が、ソープフリー乳化重合である、<16>又は<17>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<19> ポリマー粒子は、架橋性モノマー由来の構成単位を含まない、<1>から<18>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<20> ポリマー粒子の平均粒径は、0.2μm以上が好ましく、0.3μm超がより好ましい、<1>から<19>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<21> ポリマー粒子の平均粒径は、1μm以下が好ましく、0.9μm以下がより好ましく、0.8μm以下が更に好ましく、0.7μm未満がより更に好ましい、<1>から<20>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<22> ポリマー粒子の平均粒径は、0.2μm以上1μm以下が好ましく、0.2μm超0.9μm以下がより好ましく、0.2μm超0.8μm以下が更に好ましく、0.2μm超0.7μm未満がより更に好ましく、0.3μm超0.7μm未満がより更に好ましい、<1>から<21>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<23> 合材層中のポリマー粒子の含有量は、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、1.5質量%以上が更に好ましい、<1>から<22>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<24> 合材層中のポリマー粒子の含有量は、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましい、<1>から<23>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<25> 合材層中のポリマー粒子の含有量は、0.5質量%以上15質量%以下が好ましく、1質量%以上10質量%以下がより好ましく、1.5質量%以上5質量%以下が更に好ましい、<1>から<24>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
<26> <1>から<25>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極の製造方法であって、
正極活物質、及び<1>から<25>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極に用いられるポリマー粒子を含む水性スラリーを、集電体上に塗布し乾燥する工程を含む、リチウムイオン二次電池用正極の製造方法。
<27> <1>から<25>のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極を含む、リチウムイオン二次電池。
<2> The content of the structural unit (A) in all the structural units of the polymer particles is 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and further 80% by mass or more. Preferably, 90 mass% or more is still more preferable, The positive electrode for lithium ion secondary batteries as described in <1>.
<3> The content of the structural unit (A) in all the structural units of the polymer particles is 99.9% by mass or less, preferably 99.5% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, and 98% by mass. % Or less, more preferably 97% by mass or less, and the positive electrode for a lithium ion secondary battery according to <1> or <2>.
<4> The content of the structural unit (A) in all the structural units of the polymer particles is 50% by mass or more and 99.9% by mass or less, preferably 60% by mass or more and 99.5% by mass or less, and 70% by mass. % To 99% by mass is more preferable, 80% by mass to 98% by mass is more preferable, and 90% by mass to 97% by mass is even more preferable. The lithium ion according to any one of <1> to <3> Secondary battery positive electrode.
<5> The content of the structural unit (B) in all the structural units of the polymer particles is 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and 2% by mass. % Or more, more preferably 3% by mass or more, and the positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <4>.
<6> The content of the structural unit (B) in all the structural units of the polymer particles is 20% by mass or less, preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further more preferably 8% by mass or less. The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <5>, preferably 6% by mass or less.
<7> The content of the structural unit (B) in all the structural units of the polymer particles is 0.1% by mass to 20% by mass, preferably 0.5% by mass to 15% by mass, and preferably 1% by mass. % To 10% by mass, more preferably 2% to 8% by mass, still more preferably 3% to 6% by mass, and the lithium ion according to any one of <1> to <6> Secondary battery positive electrode.
<8> The ratio (A / B) of the content of the structural unit (A) to the content of the structural unit (B) in the polymer particles is preferably 500 or less, more preferably 100 or less, and even more preferably 50 or less. <1> to the positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <7>.
<9> The ratio (A / B) of the content of the structural unit (A) to the content of the structural unit (B) in the polymer particles is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, and even more preferably 20 or more. <1> to the positive electrode for lithium ion secondary batteries in any one of <8>.
<10> The ratio (A / B) of the content of the structural unit (A) to the content of the structural unit (B) in the polymer particles is preferably 5 or more and 500 or less, more preferably 10 or more and 100 or less, and 20 or more. The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <9>, further preferably 50 or less.
<11> The lithium according to any one of <1> to <10>, wherein the surface tension of the polymer particle dispersion in which the polymer particles are dispersed in an aqueous medium is preferably 55 mN / m or more, more preferably 60 mN / m or more. Positive electrode for ion secondary battery.
<12> The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <11>, wherein the surface tension of the polymer particle dispersion is preferably 72 mN / m or less.
<13> The surface tension of the polymer particle dispersion is preferably 55 mN / m or more and 72 mN / m or less, more preferably 60 mN / m or more and 72 mN / m or less, and the lithium ion according to any one of <1> to <12> Secondary battery positive electrode.
<14> The lithium according to any one of <1> to <13>, wherein the total content of the structural unit (A) and the structural unit (B) in all the structural units of the polymer particles is 80% by mass or more. Positive electrode for ion secondary battery.
<15> In the formula (I), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and X is —O—.
The structural unit B is a structural unit derived from the compound represented by the formula (II). In the formula (II), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, and M is a hydrogen atom or a cation. The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <14>.
<16> The polymer particles are selected from the compound represented by the formula (I), the compound represented by the formula (II), the compound represented by the formula (III), and an unsaturated dibasic acid. The lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <15>, which is a polymer particle obtained by emulsion polymerization of a monomer mixture containing at least one compound selected from the above and a polyfunctional monomer selectively. Positive electrode.
<17> The amount of the emulsifier used in the emulsion polymerization is preferably 0.05% by mass or less, more preferably 0.02% by mass or less, still more preferably 0.01% by mass or less, substantially based on the total amount of monomers. The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <16>, wherein 0% by mass is even more preferable.
<18> The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <16> or <17>, wherein the emulsion polymerization is soap-free emulsion polymerization.
<19> The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <18>, wherein the polymer particles do not include a structural unit derived from a crosslinkable monomer.
<20> The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <19>, wherein the average particle diameter of the polymer particles is preferably 0.2 μm or more, more preferably more than 0.3 μm.
<21> The average particle diameter of the polymer particles is preferably 1 μm or less, more preferably 0.9 μm or less, still more preferably 0.8 μm or less, and even more preferably less than 0.7 μm, any one of <1> to <20> A positive electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1.
<22> The average particle size of the polymer particles is preferably 0.2 μm or more and 1 μm or less, more preferably more than 0.2 μm and 0.9 μm or less, still more preferably more than 0.2 μm and 0.8 μm or less, and more than 0.2 μm and 0. The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <21>, more preferably less than 7 μm, and still more preferably more than 0.3 μm and less than 0.7 μm.
<23> The content of the polymer particles in the composite layer is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and further preferably 1.5% by mass or more, from <1> to <22> The positive electrode for lithium ion secondary batteries in any one.
<24> The content of the polymer particles in the composite material layer is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less, according to any one of <1> to <23>. Positive electrode for lithium ion secondary battery.
<25> The content of the polymer particles in the composite layer is preferably 0.5% by mass or more and 15% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, and 1.5% by mass or more and 5% by mass or less. Is more preferable, The positive electrode for lithium ion secondary batteries in any one of <1> to <24>.
<26> A method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <25>,
Lithium comprising a step of applying an aqueous slurry containing a positive electrode active material and polymer particles used in the positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <25> on a current collector and drying the lithium A method for producing a positive electrode for an ion secondary battery.
<27> A lithium ion secondary battery including the positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <25>.

以下、実施例により本開示を説明するが、本開示はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, although an example explains this indication, this indication is not limited to this.

1.各パラメータの測定
[ポリマー粒子の平均粒径の測定]
ポリマー粒子の平均粒径は、レーザー回折法の粒径測定器(堀場製作所製LA−920)を用いて、室温下、機器の所定の光量範囲になるまで分散媒(水)で希釈し、測定した。結果を表1に示す。
1. Measurement of each parameter [Measurement of average particle size of polymer particles]
The average particle diameter of the polymer particles is measured by diluting with a dispersion medium (water) at room temperature until reaching a predetermined light intensity range of the apparatus using a laser diffraction particle size measuring instrument (LA-920 manufactured by Horiba Seisakusho). did. The results are shown in Table 1.

[表面張力の測定]
20℃に調整したポリマー粒子分散体(固形分として0.03質量%になるように純水で希釈した液)をシャーレに入れ、ウィルヘルミ法(白金プレートを浸漬し、一定速度で引き上げる方法)により表面張力計(協和界面化学株式会社製、「CBVP-Z」)を用いて、表面張力を測定した。結果を表1に示す。
[Measurement of surface tension]
A polymer particle dispersion adjusted to 20 ° C. (liquid diluted with pure water to a solid content of 0.03% by mass) is placed in a petri dish and subjected to the Wilhelmi method (a method in which a platinum plate is immersed and pulled at a constant speed). The surface tension was measured using a surface tension meter (“CBVP-Z” manufactured by Kyowa Interface Chemical Co., Ltd.). The results are shown in Table 1.

[ガラス転移点(Tg)の測定]
ポリマー粒子分散体を40℃で3日間乾燥させて、厚さ1mmのフィルムを得た。このフィルムを80℃の真空乾燥器で12時間真空乾燥させた。得られたフィルム状の樹脂を、JIS K7121に準じて、測定温度-80℃〜180℃、昇温速度5℃/分で、示差走査熱量計(日立ハイテクサイエンス社製「 DSC7000X」を用いて、Tgを測定した。結果を表1に示す。
[Measurement of glass transition point (Tg)]
The polymer particle dispersion was dried at 40 ° C. for 3 days to obtain a film having a thickness of 1 mm. This film was vacuum-dried for 12 hours in an 80 ° C. vacuum dryer. Using the differential scanning calorimeter ("DSC7000X" manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.) at a measurement temperature of -80 ° C to 180 ° C and a temperature increase rate of 5 ° C / min, according to JIS K7121, Tg was measured and the results are shown in Table 1.

2.ポリマー粒子分散体a、b、d〜h及び非水系バインダーcの調製
表1に示すポリマー粒子分散体a、d〜hの調製には、下記原料を用いた。
<モノマー(A)> [下記R1及びR2は、式(I)中の記号を意味する]
MMA:メチルメタクリレート(和光純薬工業製)(R1:CH3、R2:CH3
EA:エチルアクリレート(和光純薬工業製)(R1:H、R2:C25
BA:ブチルアクリレート(和光純薬工業製)(R1:H、R2:C49
<モノマー(B)>
AA:アクリル酸(和光純薬工業製)(R1:H)(R1は、式(II)中の記号を意味する)
AMPS:2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(東京化成工業社製)(R1:H、X=−NH−、R4=−C(CH32CH2−SO3H) [R1、X、R4は、式(III)中の記号を意味する]
<モノマー(C)>
EGDMA:エチレングリコールジメタクリレート(和光純薬工業製)
<重合開始剤>
APS:過硫酸アンモニウム
<中和塩>
Na:ナトリウム
<乳化剤>
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
2. Preparation of polymer particle dispersions a, b, d to h and non-aqueous binder c The following raw materials were used for the preparation of polymer particle dispersions a, d to h shown in Table 1.
<Monomer (A)> [The following R 1 and R 2 represent the symbols in formula (I)]
MMA: Methyl methacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) (R 1 : CH 3 , R 2 : CH 3 )
EA: Ethyl acrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) (R 1 : H, R 2 : C 2 H 5 )
BA: Butyl acrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (R 1 : H, R 2 : C 4 H 9 )
<Monomer (B)>
AA: Acrylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (R 1 : H) (R 1 means a symbol in formula (II))
AMPS: 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) (R 1 : H, X = —NH—, R 4 = —C (CH 3 ) 2 CH 2 —SO 3 H) [R 1 , X, and R 4 represent symbols in formula (III)]
<Monomer (C)>
EGDMA: Ethylene glycol dimethacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries)
<Polymerization initiator>
APS: ammonium persulfate <neutralized salt>
Na: Sodium <Emulsifier>
Sodium dodecylbenzenesulfonate

(ポリマー粒子分散体a)
まず、モノマー(A)としてMMA 74g及びEA 120g、モノマー(B)としてAA 6g、並びにイオン交換水 340gを、内容量1Lのガラス製4つ口セパラブルフラスコに入れ、窒素雰囲気下で一定時間(0.5時間)攪拌した。そして、フラスコ内の反応溶液を70℃付近まで昇温した後、イオン交換水 10gにAPS 1gを溶解した重合開始剤溶液をフラスコ内に添加し、フラスコ内の反応溶液を70〜75℃付近で6時間保持することで重合・熟成し、ポリマー粒子分散体を得た。その後、フラスコ内のポリマー粒子分散体を室温まで冷却し、1NのNaOH水溶液 29.14gを加えて中和した後、200メッシュ濾布を用いて凝集物を除去し、濃度が40質量%程度になるまで濃縮し、ポリマー粒子分散体aを得た。ポリマー粒子分散体aの調製に用いた各成分の量及び種類を表1に示す。
(Polymer particle dispersion a)
First, MMA 74g and EA 120g as a monomer (A), AA 6g as a monomer (B), and ion-exchanged water 340g are put into a glass 4-neck separable flask having an internal volume of 1 L, and are kept under a nitrogen atmosphere for a certain period of time ( 0.5 hour). And after heating up the reaction solution in a flask to about 70 degreeC, the polymerization initiator solution which melt | dissolved 1g of APS in 10g of ion-exchange water is added in a flask, The reaction solution in a flask is 70-75 degreeC vicinity. By maintaining for 6 hours, polymerization and aging were performed to obtain a polymer particle dispersion. Thereafter, the polymer particle dispersion in the flask is cooled to room temperature, neutralized by adding 29.14 g of 1N NaOH aqueous solution, and then aggregates are removed using a 200 mesh filter cloth so that the concentration is about 40% by mass. The polymer particle dispersion a was obtained. Table 1 shows the amount and type of each component used in the preparation of the polymer particle dispersion a.

(ポリマー粒子分散体d,f,g,h)
表1の示す構成単位となるようなモノマー(A)及び(B)を変更したこと、及び表1に示すように中和塩の種類を変更したこと以外は、ポリマー粒子分散体aと同様の手法でポリマー粒子分散体d、f、g及びhを得た。得られたそれぞれのポリマー粒子分散体の調製に用いた各成分の量及び種類を表1に示す。
(Polymer particle dispersion d, f, g, h)
The same as the polymer particle dispersion a, except that the monomers (A) and (B) as structural units shown in Table 1 were changed, and the type of neutralized salt was changed as shown in Table 1. Polymer particle dispersions d, f, g and h were obtained by the method. Table 1 shows the amounts and types of the components used for the preparation of the obtained polymer particle dispersions.

(ポリマー粒子分散体e)
モノマー(A)としてEA 194g、モノマー(B)としてAA 6g、モノマー(C)としてEGDMA 1.0g[モノマー(A)及び(B)の合計モル数に対して0.5モル%]、及びイオン交換水340gを、内容量1Lのガラス製4つ口セパラブルフラスコに入れ、窒素雰囲気下で一定時間(0.5時間)攪拌した。そして、フラスコ内の反応溶液を70℃付近まで昇温した後、イオン交換水 10gにAPS 1gを溶解した重合開始剤溶液をフラスコ内に添加し、フラスコ内の反応溶液を70〜75℃付近で6時間保持することで重合・熟成し、ポリマー粒子分散体を得た。その後、フラスコ内のポリマー粒子分散体を室温まで冷却し、1NのLiOH水溶液 29.14gを加えて中和した後、200メッシュ濾布を用いて凝集物を除去し、濃度が30〜35質量%程度になるまで濃縮し、ポリマー粒子分散体eを得た。ポリマー粒子分散体eの調製に用いた各成分の量及び種類を表1に示す。
(Polymer particle dispersion e)
194 g of EA as monomer (A), 6 g of AA as monomer (B), 1.0 g of EGDMA as monomer (C) [0.5 mol% based on the total number of moles of monomers (A) and (B)], and ions 340 g of exchanged water was placed in a glass 4-neck separable flask having an internal volume of 1 L, and stirred for a certain time (0.5 hours) under a nitrogen atmosphere. And after heating up the reaction solution in a flask to about 70 degreeC, the polymerization initiator solution which melt | dissolved 1g of APS in 10g of ion-exchange water is added in a flask, The reaction solution in a flask is 70-75 degreeC vicinity. By maintaining for 6 hours, polymerization and aging were performed to obtain a polymer particle dispersion. Thereafter, the polymer particle dispersion in the flask is cooled to room temperature, neutralized by adding 29.14 g of 1N LiOH aqueous solution, and then aggregates are removed using a 200 mesh filter cloth, and the concentration is 30 to 35% by mass. The polymer particle dispersion e was obtained by concentrating to a degree. Table 1 shows the amount and type of each component used for the preparation of the polymer particle dispersion e.

(ポリマー粒子分散体b)
ポリマー粒子分散体bには、下記SBRを用いた。
SBR:スチレンブタジエンゴム(日本ゼオン製、「BM−400B」、固形分40質量%)
(Polymer particle dispersion b)
The following SBR was used for the polymer particle dispersion b.
SBR: Styrene butadiene rubber (manufactured by Nippon Zeon, “BM-400B”, solid content: 40% by mass)

(非水系バインダーc)
非水系バインダーcには、下記PVDFを用いた。
PVDF:ポリフッ化ビニリデンのNメチルピロリドン溶液(クレハ社製、「KFポリマーL#1120」、固形分12質量%)
(Non-aqueous binder c)
The following PVDF was used for the non-aqueous binder c.
PVDF: N-methylpyrrolidone solution of polyvinylidene fluoride (“KF polymer L # 1120”, solid content: 12% by mass)

3.リチウムイオン二次電池用正極の作製(実施例1〜6、比較例1及び参考例1)
(実施例1の正極)
導電材(アセチレンブラック、デンカ社製、「Li−100」) 0.33gと1.5%の増粘剤(カルボキシメチルセルロースナトリウム、和光純薬社製)水溶液 4.4gと正極活物質(「NCM523」、日本化学工業製、組成:LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2) 10.23g混合して、スラリー[1]を調製し、次いで、当該スラリー[1]に1.5%カルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC) 2.93gおよび水 1.52g入れて混合して、スラリー[2]を調製した。次に、調製したポリマー粒子分散体a 0.83gを混合し、正極合材ペーストを調製した。正極合材ペースト中の各成分の含有量(固形分換算)を表2に示した。各成分の混合には、「あわとり練太郎(ARV−310)」を用いた。
次に厚さ10μmのステンレス箔(アズワン製)上に、正極容量密度が1.0mAh/cm2となるように、正極合材ペーストを塗工し、真空乾燥器を用いて100℃で12時間乾燥し、集電体上に合材層が形成された実施例1の正極を作製した。
3. Preparation of positive electrode for lithium ion secondary battery (Examples 1 to 6, Comparative Example 1 and Reference Example 1)
(Positive electrode of Example 1)
Conductive material (acetylene black, manufactured by Denka, “Li-100”) 0.33 g and 1.5% thickener (carboxymethylcellulose sodium, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 4.4 g, and positive electrode active material (“NCM523”) ”, Manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., composition: LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 ) 10.23 g was mixed to prepare slurry [1], and then 1.5% sodium carboxymethylcellulose (CMC) was added to the slurry [1]. ) 2.93 g and 1.52 g of water were added and mixed to prepare slurry [2]. Next, 0.83 g of the prepared polymer particle dispersion a was mixed to prepare a positive electrode mixture paste. Table 2 shows the content of each component in the positive electrode mixture paste (in terms of solid content). “Awatori Nertaro (ARV-310)” was used for mixing each component.
Next, a positive electrode mixture paste is applied onto a 10 μm thick stainless steel foil (manufactured by ASONE) so that the positive electrode capacity density is 1.0 mAh / cm 2, and is used at 100 ° C. for 12 hours using a vacuum dryer. It dried and produced the positive electrode of Example 1 in which the compound-material layer was formed on the electrical power collector.

(実施例2〜6の正極)
バインダーとして表2に示すポリマー粒子分散体を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜6の正極を作製した。
(Positive electrode of Examples 2-6)
Except having used the polymer particle dispersion shown in Table 2 as a binder, it carried out similarly to Example 1, and produced the positive electrode of Examples 2-6.

(比較例1の正極)
ポリマー粒子分散体aに代えてポリマー粒子分散体bを用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較例1の正極を作製した。比較例1の正極合材ペースト中の各成分の含有量(固形分換算)を表2に示した。
(Positive electrode of Comparative Example 1)
A positive electrode of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the polymer particle dispersion b was used in place of the polymer particle dispersion a. Table 2 shows the content of each component in the positive electrode mixture paste of Comparative Example 1 (in terms of solid content).

(参考例1の正極)
導電材(アセチレンブラック、デンカ社製、「HS−100」) 0.33g、非水系バインダーc 3.5g、及び正極活物質(「NCM523」、日本化学工業製、組成:LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2) 10.23g、溶剤(Nメチルピロリドン、和光純薬製)2gを混合して、スラリー[1]を調製した。次いで、非水系バインダーc 2gを混合し、非水系正極合材ペーストを調製した。非水系正極合材ペースト中の各成分の含有量(固形分換算)を表2に示した。
次に厚さ10μmのステンレス箔(アズワン製)上に、正極容量密度が1.0mAh/cm2となるように、非水系正極合材ペーストを塗工し、真空乾燥器を用いて100℃で12時間乾燥し、集電体上に正極合材層が形成された参考例1の正極を作製した。
(Positive electrode of Reference Example 1)
Conductive material (acetylene black, manufactured by Denka, “HS-100”) 0.33 g, non-aqueous binder c 3.5 g, and positive electrode active material (“NCM523”, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., composition: LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 ) 10.23 g and 2 g of a solvent (N methylpyrrolidone, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were mixed to prepare slurry [1]. Next, 2 g of a non-aqueous binder c was mixed to prepare a non-aqueous positive electrode mixture paste. Table 2 shows the content of each component in the non-aqueous positive electrode mixture paste (in terms of solid content).
Next, a non-aqueous positive electrode mixture paste is applied onto a 10 μm thick stainless steel foil (manufactured by ASONE) so that the positive electrode capacity density is 1.0 mAh / cm 2, and is applied at 100 ° C. using a vacuum dryer. The positive electrode of Reference Example 1 in which the positive electrode mixture layer was formed on the current collector was prepared by drying for 12 hours.

4.コインセルの作製
実施例1〜6、比較例1及び参考例1の正極をそれぞれ直径13mmに打ち抜きプレスした。そして、プレスした各正極上に、直径19mmのセパレータ[宝泉製]、直径15mm厚さ0.5のコイン状の金属リチウム箔を負極として配置し、2032型コインセルを作製した。電解液には、1M LiPF6 EC/DEC(体積比)=3/7を用いた。
4). Production of Coin Cell The positive electrodes of Examples 1 to 6, Comparative Example 1 and Reference Example 1 were each punched and pressed to a diameter of 13 mm. Then, on each pressed positive electrode, a separator (made by Hosen) having a diameter of 19 mm and a coin-shaped metal lithium foil having a diameter of 15 mm and a thickness of 0.5 were arranged as a negative electrode, thereby producing a 2032 type coin cell. As the electrolytic solution, 1M LiPF6 EC / DEC (volume ratio) = 3/7 was used.

5.評価
実施例1、比較例1及び参考例1の充放電特性を、以下の充放電試験及びサイクリックボルタンメトリーによる電気化学的耐性試験により評価した。
5). Evaluation The charge / discharge characteristics of Example 1, Comparative Example 1 and Reference Example 1 were evaluated by the following charge / discharge test and electrochemical resistance test by cyclic voltammetry.

[充放電試験]
作製したコインセルを用いて、30℃の環境下で、充放電試験を行った。充電は、4.2Vまで0.1C(4サイクル目以降は0.5C)で定電流充電をした後、10分間定電圧充電することとした。放電は、3.0Vまで0.1C(4サイクル目以降は0.5C)で定電流放電することとした。この充放電を50サイクル繰り返した。結果を図1に示した。図1に示されるように、所定のポリマー粒子を水系バインダーとして用いた実施例1では、非水系バインダーを用いた参考例1と同程度の充放電サイクル特性を有していることがわかった。
[Charge / discharge test]
Using the produced coin cell, a charge / discharge test was performed in an environment of 30 ° C. Charging was performed at a constant current of 0.1 C up to 4.2 V (0.5 C after the fourth cycle) and then at a constant voltage for 10 minutes. The discharge was performed at a constant current of 0.1 C up to 3.0 V (0.5 C after the fourth cycle). This charging / discharging was repeated 50 cycles. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 1, Example 1 using predetermined polymer particles as an aqueous binder was found to have charge / discharge cycle characteristics comparable to those of Reference Example 1 using a non-aqueous binder.

[サイクリックボルタンメトリーによる電気化学的耐性試験]
充放電試験で使用したコインセルと同様の作製法で、実施例1、比較例1および参考例1の正極を用いたコインセルを作製し、ポテンショガルバノスタットを用いて下記測定条件でサイクリックボルタンメトリーを測定した。それぞれのサイクリックボルタモグラムを図2〜4に示した。
[Electrochemical resistance test by cyclic voltammetry]
A coin cell using the positive electrode of Example 1, Comparative Example 1 and Reference Example 1 was manufactured by the same manufacturing method as the coin cell used in the charge / discharge test, and cyclic voltammetry was measured using a potentiogalvanostat under the following measurement conditions. did. The respective cyclic voltammograms are shown in FIGS.

<測定条件>
掃引電圧2.5V〜4.5V
掃引速度0.1mV/s
掃引回数4サイクル
<Measurement conditions>
Sweep voltage 2.5V ~ 4.5V
Sweep speed 0.1mV / s
4 sweeps

図2〜4に示されるように、実施例1と参考例1のサイクリックボルタモグラムは、ほぼ同等のプロファイルであった。一方、比較例1のサイクリックボルタモグラムは、3.5V付近に還元ピークがみられたり、3.8V付近に認められる酸化ピークのピーク強度がサイクルを重ねるごとに低下するなど、実施例1及び参考例1に比べて電気化学的耐久性が十分ではなかった。   As shown in FIGS. 2 to 4, the cyclic voltammograms of Example 1 and Reference Example 1 had substantially the same profile. On the other hand, the cyclic voltammogram of Comparative Example 1 shows that a reduction peak is observed in the vicinity of 3.5 V, and that the peak intensity of the oxidation peak observed in the vicinity of 3.8 V decreases with each cycle. Compared to Example 1, the electrochemical durability was not sufficient.

[容量維持率]
上記の充放電試験で4サイクル目の放電容量がSmAh/g、50サイクル目の放電容量がFmAh/gである場合、容量維持率を下記式により算出した。
容量維持率(%)=F÷S×100
[Capacity maintenance rate]
When the discharge capacity at the fourth cycle was SmAh / g and the discharge capacity at the 50th cycle was FmAh / g in the charge / discharge test, the capacity retention rate was calculated by the following formula.
Capacity maintenance rate (%) = F ÷ S × 100

以上のことから、本開示の正極は、所定のポリマー粒子を水系バインダーとして用いることで、従来の非水系プロセスで作製されるリチウムイオン二次電池用正極と同等の充放電特性が得られることがわかった。   From the above, the positive electrode of the present disclosure can obtain charge / discharge characteristics equivalent to those of a positive electrode for a lithium ion secondary battery produced by a conventional non-aqueous process by using predetermined polymer particles as an aqueous binder. all right.

本開示の正極は、リチウムイオン二次電池の正極として有用である。   The positive electrode of the present disclosure is useful as a positive electrode of a lithium ion secondary battery.

Claims (10)

集電体と、前記集電体上に形成された合材層と、を含むリチウムイオン二次電池用正極であって、
前記合材層は、下記式(I)で表される化合物由来の構成単位(A)、並びに、下記式(II)で表される化合物、下記式(III)で表される化合物、及び不飽和二塩基酸から選ばれる少なくとも1種の化合物由来の構成単位(B)を含有するポリマー粒子をバインダーとして含み、
前記ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(A)の含有量が、50質量%以上99.9質量%以下であり、
前記ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(B)の含有量が、0.1質量%以上20質量%以下である、リチウムイオン二次電池用正極。
[式(I)中、R1は、水素原子又はメチル基を示す。R2は、炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、及び、−CH2OR3から選ばれる少なくとも1種を示す。R3は、炭素数4以上6以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。Xは、−O−又は−NH−を示す。]
[式(II)中、R1は、水素原子又はメチル基を示し、Mは、水素原子又はカチオンを示す。]
[式(III)中、R1は、水素原子又はメチル基を示し、Xは、−O−又は−NH−を示す。R4は、−(CH2)nOH、−R5SO3M、−R6N(R7)(R8)及び−R6+(R7)(R8)(R9)・Y-から選ばれる少なくとも1種を示す。nは、1以上4以下である。R5は、炭素数1以上5以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。Mは、水素原子又はカチオンを示す。R6は、炭素数1以上4以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。R7及びR8は同一又は異なり、炭素数1以上3以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。R9は、炭素数1以上3以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。Y-は、アニオンを示す。]
A positive electrode for a lithium ion secondary battery, comprising: a current collector; and a composite material layer formed on the current collector,
The composite layer includes a structural unit (A) derived from a compound represented by the following formula (I), a compound represented by the following formula (II), a compound represented by the following formula (III), and Including as a binder polymer particles containing a structural unit (B) derived from at least one compound selected from saturated dibasic acids,
The content of the structural unit (A) in all the structural units of the polymer particles is 50% by mass or more and 99.9% by mass or less,
The positive electrode for lithium ion secondary batteries whose content of the structural unit (B) in all the structural units of the said polymer particle is 0.1 to 20 mass%.
[In the formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 represents at least one selected from a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and —CH 2 OR 3 . R 3 represents a linear or branched alkyl group having 4 to 6 carbon atoms. X represents —O— or —NH—. ]
[In the formula (II), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and M represents a hydrogen atom or a cation. ]
[In Formula (III), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and X represents —O— or —NH—. R 4 is — (CH 2 ) n OH, —R 5 SO 3 M, —R 6 N (R 7 ) (R 8 ), and —R 6 N + (R 7 ) (R 8 ) (R 9 ). Y - represents at least one member selected from. n is 1 or more and 4 or less. R 5 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. M represents a hydrogen atom or a cation. R 6 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. R 7 and R 8 are the same or different and represent a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 9 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Y represents an anion. ]
前記ポリマー粒子が水性媒体に分散したポリマー粒子分散体の表面張力が、55mN/m以上である、請求項1記載のリチウムイオン二次電池用正極。   The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the polymer particle dispersion in which the polymer particles are dispersed in an aqueous medium has a surface tension of 55 mN / m or more. 前記ポリマー粒子の全構成単位中の構成単位(A)及び構成単位(B)の合計含有量が、80質量%以上である、請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用正極。   The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein a total content of the structural unit (A) and the structural unit (B) in all the structural units of the polymer particles is 80% by mass or more. 前記式(I)中、R1が水素原子又はメチル基であり、R2が炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基であり、Xが−O−であり、
前記構成単位Bが、前記式(II)で表される化合物由来の構成単位であり、前記式(II)中、R1が水素原子又はメチル基であり、Mが水素原子又はカチオンである、請求項1から3のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。
In the formula (I), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and X is —O—.
The structural unit B is a structural unit derived from the compound represented by the formula (II). In the formula (II), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, and M is a hydrogen atom or a cation. The positive electrode for lithium ion secondary batteries in any one of Claim 1 to 3.
前記ポリマー粒子は、前記式(I)で表される化合物と、前記式(II)で表される化合物、前記式(III)で表される化合物、及び不飽和二塩基酸から選ばれる少なくとも1種の化合物と、選択的に多官能モノマーとを含有するモノマー混合物を乳化重合させてなるポリマー粒子である、請求項1から4のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。   The polymer particle is at least one selected from the compound represented by the formula (I), the compound represented by the formula (II), the compound represented by the formula (III), and an unsaturated dibasic acid. The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the positive electrode is a polymer particle obtained by emulsion polymerization of a monomer mixture containing a seed compound and a polyfunctional monomer selectively. 前記乳化重合に用いられる乳化剤量が、モノマー全量に対して、0.05質量%以下である、請求項5記載のリチウムイオン二次電池用正極。   The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 5, wherein the amount of the emulsifier used in the emulsion polymerization is 0.05% by mass or less based on the total amount of the monomers. 前記乳化重合が、ソープフリー乳化重合である、請求項5又は6のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。   The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 5, wherein the emulsion polymerization is soap-free emulsion polymerization. 前記ポリマー粒子の平均粒径が、0.2μm以上0.7μm未満である、請求項1から7のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。   The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein an average particle size of the polymer particles is 0.2 µm or more and less than 0.7 µm. 請求項1から8のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極の製造方法であって、
正極活物質、及び請求項1から8のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極に用いられるポリマー粒子を含む水性スラリーを、集電体上に塗布し乾燥する工程を含む、リチウムイオン二次電池用正極の製造方法。
A method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1,
A step of applying an aqueous slurry containing a positive electrode active material and polymer particles used in the positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 8 onto a current collector and drying the lithium ion secondary battery. A method for producing a positive electrode for a secondary battery.
請求項1から8のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極を含む、リチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery containing the positive electrode for lithium ion secondary batteries in any one of Claim 1 to 8.
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