JP2021015778A - Binder - Google Patents

Binder Download PDF

Info

Publication number
JP2021015778A
JP2021015778A JP2019131330A JP2019131330A JP2021015778A JP 2021015778 A JP2021015778 A JP 2021015778A JP 2019131330 A JP2019131330 A JP 2019131330A JP 2019131330 A JP2019131330 A JP 2019131330A JP 2021015778 A JP2021015778 A JP 2021015778A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
active material
electrode active
material layer
polyacrylic acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019131330A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
剛司 近藤
Takeshi Kondo
剛司 近藤
智之 田崎
Tomoyuki Tazaki
智之 田崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2019131330A priority Critical patent/JP2021015778A/en
Publication of JP2021015778A publication Critical patent/JP2021015778A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

To provide a new technology and a binder for suppressing the occurrence of warpage of an electrode after removing water and suppressing excessive curing of an electrode active material layer when the electrode is manufactured using a composition for forming the electrode active material layer containing water.SOLUTION: A binder includes a compound formed by condensing polyacrylic acid with a polyol and/or amino alcohol.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、二次電池などの電極に用いられる結着剤に関するものである。 The present invention relates to a binder used for an electrode of a secondary battery or the like.

二次電池等の蓄電装置は正極及び負極を備える。正極は正極活物質及び結着剤を含有する正極活物質層を備え、負極は負極活物質及び結着剤を含有する負極活物質層を備えるのが一般的である。
ここで、正極や負極の結着剤として、ポリアクリル酸を用いることが知られている。
A power storage device such as a secondary battery includes a positive electrode and a negative electrode. The positive electrode is generally provided with a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder, and the negative electrode is generally provided with a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material and a binder.
Here, it is known that polyacrylic acid is used as a binder for the positive electrode and the negative electrode.

特許文献1には、Si含有負極活物質及び結着剤としてポリアクリル酸を備える負極が具体的に記載されており、当該負極を備えるリチウムイオン二次電池も具体的に記載されている。
特許文献2には、Si含有負極活物質及び黒鉛並びに結着剤としてポリアクリル酸を備える負極が具体的に記載されており、当該負極を備えるリチウムイオン二次電池も具体的に記載されている。
Patent Document 1 specifically describes a negative electrode containing a Si-containing negative electrode active material and polyacrylic acid as a binder, and specifically describes a lithium ion secondary battery including the negative electrode.
Patent Document 2 specifically describes a negative electrode containing a Si-containing negative electrode active material, graphite, and polyacrylic acid as a binder, and also specifically describes a lithium ion secondary battery including the negative electrode. ..

特許文献3には、正極活物質及び結着剤としてポリアクリル酸を備える正極と、Si含有負極活物質及び黒鉛並びに結着剤としてポリアクリル酸を備える負極が具体的に記載されており、当該正極及び当該負極を備えるリチウムイオン二次電池も具体的に記載されている。 Patent Document 3 specifically describes a positive electrode having polyacrylic acid as a positive electrode active material and a binder, and a negative electrode having Si-containing negative electrode active material and graphite and polyacrylic acid as a binder. A positive electrode and a lithium ion secondary battery including the negative electrode are also specifically described.

特開2017−152123号公報JP-A-2017-152123 特開2017−168376号公報JP-A-2017-168376 特開2017−224430号公報JP-A-2017-224430

環境への配慮や費用の点からみると、製造時に有機溶剤を使用することは控えるのが好ましく、有機溶剤の代替溶剤として水を用いることが好ましいといえる。実際に、特許文献1〜特許文献2においては、ポリアクリル酸を備える負極を製造する際の溶剤として、水が使用されている。すなわち、これらの文献においては、ポリアクリル酸、負極活物質及び水を含有する負極活物質層形成用組成物を用いて、負極が製造されている。 From the viewpoint of environmental consideration and cost, it is preferable to refrain from using an organic solvent during production, and it is preferable to use water as a substitute solvent for the organic solvent. In fact, in Patent Documents 1 and 2, water is used as a solvent for producing a negative electrode containing polyacrylic acid. That is, in these documents, a negative electrode is manufactured using a composition for forming a negative electrode active material layer containing polyacrylic acid, a negative electrode active material, and water.

工業化の際には、大量かつ迅速な負極の製造が求められる。そこで、本発明者は、ロール状に巻取った集電箔を使用して、負極前駆体や負極をロール状に巻取って製造する、いわゆるロールtoロール方式の製造装置を使用することを想起した。
ところが、ポリアクリル酸、負極活物質及び水を含有する負極活物質層形成用組成物を集電箔に塗布し、これを乾燥して水を除去したところ、乾燥後の負極活物質層が形成された電極に反りが発生する場合や、乾燥後の負極活物質層が過度に硬化して、ロール状に巻取ることが困難になる場合があることを、本発明者は知見した。
At the time of industrialization, a large amount and rapid production of negative electrodes are required. Therefore, the present inventor recalls using a so-called roll-to-roll manufacturing apparatus in which a negative electrode precursor or a negative electrode is wound in a roll shape by using a current collector foil wound in a roll shape. did.
However, when a composition for forming a negative electrode active material layer containing polyacrylic acid, a negative electrode active material and water was applied to a current collector foil and dried to remove water, a dried negative electrode active material layer was formed. The present inventor has found that the electrode may be warped or the negative electrode active material layer after drying may be excessively hardened, making it difficult to wind the electrode into a roll.

本発明はかかる事情に鑑みて為されたものであり、ポリアクリル酸、電極活物質及び水を含有する電極活物質層形成用組成物を用いて電極を製造する際に、水を除去した後の電極の反りの発生や、電極活物質層の過度な硬化を抑制するための新たな技術及び結着剤を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and after removing water when producing an electrode using a composition for forming an electrode active material layer containing polyacrylic acid, an electrode active material and water. It is an object of the present invention to provide a new technique and a binder for suppressing the occurrence of warpage of the electrode and excessive curing of the electrode active material layer.

本発明者は、水を除去した後の電極の反りの発生や電極活物質層の過度な硬化の原因が、電極活物質層形成用組成物から水を除去する際に、ポリアクリル酸と水素結合していた水も除去される結果、電極活物質層の体積が過度に収縮したことにあるのではないかと推定した。
そこで、水よりも沸点が高い水溶性有機溶剤を電極活物質層形成用組成物に少量添加しておくことを本発明者は想起した。その理由は、水が除去された後でも水溶性有機溶剤がポリアクリル酸と水素結合し得るため、電極及び電極活物質層の不具合が解消されると考えたからである。
According to the present inventor, polyacrylic acid and hydrogen are the causes of electrode warpage and excessive curing of the electrode active material layer after water is removed when water is removed from the electrode active material layer forming composition. It was presumed that the volume of the electrode active material layer was excessively contracted as a result of the removal of the bound water.
Therefore, the present inventor recalled that a small amount of a water-soluble organic solvent having a boiling point higher than that of water was added to the composition for forming the electrode active material layer. The reason is that the water-soluble organic solvent can hydrogen bond with polyacrylic acid even after the water is removed, so that the defects of the electrode and the electrode active material layer are considered to be solved.

そして、水よりも沸点が高い水溶性有機溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを採用し、これを電極活物質層形成用組成物に少量添加する検討を行ったところ、上述した電極及び電極活物質層の不具合が顕著に改善されたことを知見した。
さらに、水よりも沸点が高い水溶性有機溶剤としてジオールやアミノアルコールを採用し、これを電極活物質層形成用組成物に少量添加する検討を行ったところ、上述した電極及び電極活物質層の不具合が顕著に改善されたことを知見したことに加えて、ジオールやアミノアルコールがポリアクリル酸と反応して新たな結着剤が生成されたこと、及び、かかる結着剤を備えるリチウムイオン二次電池は電池性能に優れることを知見した。
かかる知見に基づき、本発明者は本発明を完成させた。
Then, N-methyl-2-pyrrolidone was adopted as a water-soluble organic solvent having a boiling point higher than that of water, and a study was conducted to add a small amount of this to the composition for forming an electrode active material layer. As a result, the above-mentioned electrodes and electrode activity were examined. It was found that the defect of the material layer was remarkably improved.
Furthermore, when a study was conducted in which a diol or aminoalcohol was used as a water-soluble organic solvent having a boiling point higher than that of water and a small amount of this was added to the composition for forming the electrode active material layer, the above-mentioned electrodes and the electrode active material layer were examined. In addition to finding that the defects were significantly improved, diols and aminoalcohols reacted with polyacrylic acid to form new binders, and lithium ion batteries equipped with such binders. It was found that the next battery has excellent battery performance.
Based on such findings, the present inventor has completed the present invention.

本発明の結着剤は、ポリアクリル酸と、ポリオール及び/又はアミノアルコールとが縮合してなる化合物を含有することを特徴とする。 The binder of the present invention is characterized by containing a compound formed by condensing polyacrylic acid with a polyol and / or an amino alcohol.

本発明の新規な結着剤により、好適な電極を提供できる。また、本発明の新規な結着剤を採用することで、製造される電極及び電極活物質層における不具合の発生が抑制される。 A suitable electrode can be provided by the novel binder of the present invention. Further, by adopting the novel binder of the present invention, the occurrence of defects in the manufactured electrode and the electrode active material layer is suppressed.

評価例3における、50℃での加熱後の試料1の赤外吸収スペクトルである。3 is an infrared absorption spectrum of Sample 1 after heating at 50 ° C. in Evaluation Example 3. 評価例3における、230℃での加熱後の試料1の赤外吸収スペクトルである。3 is an infrared absorption spectrum of Sample 1 after heating at 230 ° C. in Evaluation Example 3. 評価例3における、50℃及び230℃での加熱後の試料1の赤外吸収スペクトルの重ね書きである。It is an overlay of the infrared absorption spectrum of the sample 1 after heating at 50 ° C. and 230 ° C. in Evaluation Example 3. 評価例3における、50℃での加熱後の試料2の赤外吸収スペクトルである。3 is an infrared absorption spectrum of Sample 2 after heating at 50 ° C. in Evaluation Example 3. 評価例3における、230℃での加熱後の試料2の赤外吸収スペクトルである。3 is an infrared absorption spectrum of Sample 2 after heating at 230 ° C. in Evaluation Example 3. 評価例3における、50℃及び230℃での加熱後の試料2の赤外吸収スペクトルの重ね書きである。It is an overlay of the infrared absorption spectrum of the sample 2 after heating at 50 ° C. and 230 ° C. in Evaluation Example 3. 評価例3における、80℃での加熱後の試料3の赤外吸収スペクトルである。3 is an infrared absorption spectrum of Sample 3 after heating at 80 ° C. in Evaluation Example 3. 評価例3における、230℃での加熱後の試料3の赤外吸収スペクトルである。3 is an infrared absorption spectrum of Sample 3 after heating at 230 ° C. in Evaluation Example 3. 評価例3における、80℃及び230℃での加熱後の試料3の赤外吸収スペクトルの重ね書きである。It is an overlay of the infrared absorption spectrum of the sample 3 after heating at 80 ° C. and 230 ° C. in Evaluation Example 3. 評価例4の昇温プログラムである。This is the temperature raising program of Evaluation Example 4. 評価例4における赤外吸収スペクトルの重ね書きである。It is an overlay of the infrared absorption spectrum in the evaluation example 4. 図11の赤外吸収スペクトルを拡大したスペクトルである。It is a spectrum which expanded the infrared absorption spectrum of FIG.

以下に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「a〜b」は、下限a及び上限bをその範囲に含む。そして、これらの上限値及び下限値、ならびに実施例中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに、これらの数値範囲内から任意に選択した数値を、新たな上限や下限の数値とすることができる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described. Unless otherwise specified, the numerical range "a to b" described in the present specification includes the lower limit a and the upper limit b in the range. Then, a numerical range can be constructed by arbitrarily combining these upper and lower limit values and the numerical values listed in the examples. Further, a numerical value arbitrarily selected from these numerical values can be used as a new upper limit or lower limit numerical value.

本発明の結着剤は、ポリアクリル酸と、ポリオール及び/又はアミノアルコールとが縮合してなる化合物(以下、結着剤化合物ということがある。)を含有することを特徴とする。 The binder of the present invention is characterized by containing a compound formed by condensing polyacrylic acid with a polyol and / or an amino alcohol (hereinafter, may be referred to as a binder compound).

上述のポリアクリル酸、ポリオール、アミノアルコールは、いずれも水溶性のものを想定している。しかし、結着剤化合物は水に難溶性となる場合があるため、結着剤化合物の合成は、電極の製造過程にて行われるのが合理的である。 The above-mentioned polyacrylic acid, polyol, and amino alcohol are all assumed to be water-soluble. However, since the binder compound may be poorly soluble in water, it is rational to synthesize the binder compound in the process of manufacturing the electrode.

本発明の結着剤を含有する電極の製造方法は、
a)前記ポリアクリル酸と水とポリオール及び/又はアミノアルコールと電極活物質とを含有する電極活物質層形成用組成物を、集電箔に塗布した後に、水を除去して、電極前駆体を製造する工程、
b)前記電極前駆体を加熱処理する工程、
を有することを特徴とする。
The method for producing an electrode containing the binder of the present invention is
a) The composition for forming an electrode active material layer containing the polyacrylic acid, water, a polyol and / or an amino alcohol and an electrode active material is applied to a current collector foil, and then water is removed to remove an electrode precursor. The process of manufacturing,
b) A step of heat-treating the electrode precursor,
It is characterized by having.

本発明の結着剤は、正極用の結着剤として用いてもよいし、負極用の結着剤として用いてもよい。本発明の結着剤の優れた特性からみて、充放電時の膨張収縮の程度が大きい負極用の結着剤とするのが好ましい。
以下、本発明の結着剤を負極用の結着剤とする場合について、負極の製造方法に沿って詳細に説明を行うが、本発明の結着剤を正極用の結着剤とする場合には、以下の説明の「負極」を「正極」に読み替えればよい。
The binder of the present invention may be used as a binder for a positive electrode or as a binder for a negative electrode. From the viewpoint of the excellent properties of the binder of the present invention, it is preferable to use a binder for a negative electrode having a large degree of expansion and contraction during charging and discharging.
Hereinafter, the case where the binder of the present invention is used as the binder for the negative electrode will be described in detail along with the method for manufacturing the negative electrode, but the case where the binder of the present invention is used as the binder for the positive electrode will be described in detail. , The "negative electrode" in the following description may be read as "positive electrode".

本発明の結着剤を含有する負極の製造方法は、
a)前記ポリアクリル酸と水とポリオール及び/又はアミノアルコールと負極活物質とを含有する負極活物質層形成用組成物を、集電箔に塗布した後に、水を除去して、負極前駆体を製造する工程、
b)前記負極前駆体を加熱処理する工程、
を有することを特徴とする。
The method for producing a negative electrode containing the binder of the present invention is
a) The composition for forming a negative electrode active material layer containing the polyacrylic acid, water, a polyol and / or an amino alcohol and a negative electrode active material is applied to a current collecting foil, and then water is removed to remove the negative electrode precursor. The process of manufacturing,
b) A step of heat-treating the negative electrode precursor,
It is characterized by having.

本発明の結着剤を含有する負極の製造方法で製造された負極を、本発明の負極という。
本発明の負極は、集電箔、並びに、集電箔の表面に、本発明の結着剤及び負極活物質を含有する負極活物質層を備える。
The negative electrode manufactured by the method for manufacturing a negative electrode containing the binder of the present invention is referred to as the negative electrode of the present invention.
The negative electrode of the present invention includes a current collector foil and a negative electrode active material layer containing the binder and the negative electrode active material of the present invention on the surface of the current collector foil.

a)工程について説明する。
a)工程は、ポリアクリル酸と水とポリオール及び/又はアミノアルコールと負極活物質を含有する負極活物質層形成用組成物を、集電箔に塗布した後に、水を除去して、負極前駆体を製造する工程である。
a) The process will be described.
In the step a), a composition for forming a negative electrode active material layer containing polyacrylic acid, water, a polyol and / or amino alcohol and a negative electrode active material is applied to a current collecting foil, and then water is removed to remove the negative electrode precursor. This is the process of manufacturing the body.

負極前駆体は、集電箔と集電箔上に形成された負極活物質層で構成される。
負極前駆体にポリオール及び/又はアミノアルコールが存在することで、負極活物質層の体積の過度の収縮が抑制されるし、また、ポリオール及びアミノアルコールはポリアクリル酸と水素結合を形成できるので、負極前駆体の反りの発生や負極活物質層の過度な硬化が抑制されると考えられる。
The negative electrode precursor is composed of a current collector foil and a negative electrode active material layer formed on the current collector foil.
The presence of the polyol and / or the amino alcohol in the negative electrode precursor suppresses excessive shrinkage of the volume of the negative electrode active material layer, and the polyol and the amino alcohol can form a hydrogen bond with the polyacrylic acid. It is considered that the occurrence of warpage of the negative electrode precursor and excessive curing of the negative electrode active material layer are suppressed.

なお、ポリアクリル酸とポリオール及び/又はアミノアルコールは、b)工程において、脱水縮合反応が進行して、ポリアクリル酸の鎖がポリオール及び/又はアミノアルコールで架橋された化学構造となり、結着剤として機能する。b)工程よりも前の工程においては、ポリアクリル酸とポリオール及び/又はアミノアルコールは、結着剤前駆体として、負極活物質層形成用組成物又は負極活物質層に存在する。 The polyacrylic acid and the polyol and / or amino alcohol undergo a dehydration condensation reaction in step b) to form a chemical structure in which the polyacrylic acid chain is crosslinked with the polyol and / or amino alcohol, and the binder is used. Functions as. b) In the step prior to the step, the polyacrylic acid and the polyol and / or the amino alcohol are present in the composition for forming the negative electrode active material layer or the negative electrode active material layer as the binder precursor.

ここで、結着剤前駆体とは、ポリオール及び/又はアミノアルコールによるポリアクリル酸鎖の架橋が未完成のものを意味する。結着剤前駆体にて、ポリオール及び/又はアミノアルコールは、ポリアクリル酸のカルボキシル基とイオン結合していてもよく、一部のカルボキシル基と水酸基又はアミノ基が結合してエステル結合、アミド結合又はイミド結合を形成していてもよい。 Here, the binder precursor means that the cross-linking of the polyacrylic acid chain with a polyol and / or an amino alcohol is incomplete. In the binder precursor, the polyol and / or the amino alcohol may be ionically bonded to the carboxyl group of the polyacrylic acid, and some carboxyl groups may be bonded to the hydroxyl group or the amino group to form an ester bond or an amide bond. Alternatively, an imide bond may be formed.

ポリアクリル酸の重量平均分子量としては、5000〜2500000の範囲内が好ましく、10000〜2000000の範囲内がより好ましく、50000〜1800000の範囲内がさらに好ましく、100000〜1700000の範囲内がさらにより好ましく、400000〜1600000の範囲内が特に好ましく、500000〜1500000の範囲内が最も好ましい。
ポリアクリル酸の重量平均分子量が高いほど、結着力が高くなる傾向にあるが、水に溶解した場合の粘度が高くなる。
The weight average molecular weight of the polyacrylic acid is preferably in the range of 5000 to 2500, more preferably in the range of 1000 to 2000000, further preferably in the range of 50,000 to 1800000, and even more preferably in the range of 100,000 to 1700000. The range of 400,000 to 1600000 is particularly preferable, and the range of 500,000 to 15000000 is most preferable.
The higher the weight average molecular weight of polyacrylic acid, the higher the binding force tends to be, but the higher the viscosity when dissolved in water.

なお、ポリアクリル酸を水に溶解した溶液の粘度と、ポリアクリル酸をN−メチル−2−ピロリドンに溶解した溶液の粘度では、前者の方が低い。そうすると、負極活物質層形成用組成物の溶剤として水を用いる場合には、平均分子量のより大きなポリアクリル酸を用いることや、ポリアクリル酸をより高濃度で溶解させることが可能になるし、また、塗布作業を容易に実施することができるといえる。 The viscosity of the solution of polyacrylic acid dissolved in water and the viscosity of the solution of polyacrylic acid dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone are lower in the former. Then, when water is used as the solvent of the composition for forming the negative electrode active material layer, it becomes possible to use polyacrylic acid having a larger average molecular weight and to dissolve polyacrylic acid at a higher concentration. Moreover, it can be said that the coating work can be easily carried out.

水は、ポリアクリル酸、ポリオール及び/又はアミノアルコールの溶解溶媒であり、負極活物質層形成用組成物の状態をスラリー状にするための媒体である。
負極活物質層形成用組成物の全体に対して、水の量は、20〜70質量%が好ましく、25〜60質量%がより好ましく、30〜50質量%がさらに好ましい。
Water is a dissolving solvent for polyacrylic acid, polyol and / or amino alcohol, and is a medium for making the state of the composition for forming the negative electrode active material layer into a slurry.
The amount of water is preferably 20 to 70% by mass, more preferably 25 to 60% by mass, and even more preferably 30 to 50% by mass with respect to the entire composition for forming the negative electrode active material layer.

ポリオールは一分子内に複数の水酸基を有する化合物であり、アミノアルコールは一分子内にアミノ基と水酸基を有する化合物である。アミノアルコールのアミノ基としては−NHが好ましいが、1つの水素がアルキル基で置換された1置換アミノ基でもよい。 A polyol is a compound having a plurality of hydroxyl groups in one molecule, and an amino alcohol is a compound having an amino group and a hydroxyl group in one molecule. The amino group of the amino alcohol is preferably -NH 2, but a mono-substituted amino group in which one hydrogen is substituted with an alkyl group may be used.

ポリオール及びアミノアルコールとしては、水溶性のものが好ましい。ここで、水溶性のポリオール及びアミノアルコールとは、1g/L以上の濃度で水に溶解できるポリオール及びアミノアルコールを意味する。 As the polyol and amino alcohol, water-soluble ones are preferable. Here, the water-soluble polyol and amino alcohol mean a polyol and amino alcohol that can be dissolved in water at a concentration of 1 g / L or more.

また、ポリオール及びアミノアルコールとしては、沸点が水よりも高いものが好ましい。沸点が水よりも低いポリオール及びアミノアルコールであれば、a)工程で水の除去よりも先にポリオール及びアミノアルコールが除去される可能性が高いためである。ポリオール及びアミノアルコールの沸点としては130℃以上が好ましく、沸点の範囲としては、130℃〜300℃の範囲内、150℃〜250℃の範囲内を例示できる。 Further, as the polyol and the amino alcohol, those having a boiling point higher than that of water are preferable. This is because if the polyol and amino alcohol have a boiling point lower than that of water, there is a high possibility that the polyol and amino alcohol will be removed before removing water in step a). The boiling point of the polyol and amino alcohol is preferably 130 ° C. or higher, and the boiling point range can be exemplified in the range of 130 ° C. to 300 ° C. and the range of 150 ° C. to 250 ° C.

また、ポリオール及びアミノアルコールは25℃で液体であるものが好ましい。a)工程における負極前駆体の内部で、可塑剤としての好適な作用が期待できるためである。ポリオール及びアミノアルコールの融点としては20℃以下が好ましく、融点の範囲としては、−150℃〜10℃の範囲内、−130℃〜0℃の範囲内を例示できる。 Further, the polyol and amino alcohol are preferably liquid at 25 ° C. This is because a suitable action as a plasticizer can be expected inside the negative electrode precursor in the step a). The melting point of the polyol and the amino alcohol is preferably 20 ° C. or lower, and the melting point range can be exemplified in the range of −150 ° C. to 10 ° C. and the range of −130 ° C. to 0 ° C.

ポリオールの具体例として以下の一般式(1)を例示でき、アミノアルコールの具体例として以下の一般式(2)を例示できる。 The following general formula (1) can be exemplified as a specific example of the polyol, and the following general formula (2) can be exemplified as a specific example of the amino alcohol.

一般式(1) H−(O−R)−OH
一般式(2) H−(O−R)−NH
General formula (1) H- (OR) n- OH
General formula (2) H- (OR) n- NH 2

一般式(1)及び一般式(2)において、Rはそれぞれ独立に2価の有機基であり、nは1以上の整数である。
Rとしては、それぞれ独立に、炭素数2以上の飽和アルキレン基であるのが好ましい。飽和アルキレン基は直鎖状でもよいし、分岐状でもよく、環状でもよい。なお、飽和アルキレン基の水素は、水酸基やアルコキシ基で置換されていてもよい。Rが飽和アルキレン基であると、ポリアクリル酸に対するポリオール及びアミノアルコールによる架橋部位が柔軟性に富む。
飽和アルキレン基の炭素数としては、2〜10、2〜8、2〜6、2〜4を例示できる。
In the general formula (1) and the general formula (2), R is an independently divalent organic group, and n is an integer of 1 or more.
It is preferable that R is a saturated alkylene group having 2 or more carbon atoms independently. The saturated alkylene group may be linear, branched, or cyclic. The saturated alkylene group hydrogen may be substituted with a hydroxyl group or an alkoxy group. When R is a saturated alkylene group, the cross-linking site with the polyol and amino alcohol for polyacrylic acid is highly flexible.
Examples of the number of carbon atoms of the saturated alkylene group include 2 to 10, 2 to 8, 2 to 6, and 2 to 4.

一般式(1)及び一般式(2)における整数nの範囲としては、1〜10、1〜6、1〜4、1〜2を例示できる。 Examples of the range of the integer n in the general formula (1) and the general formula (2) include 1 to 10, 1 to 6, 1 to 4, and 1 to 2.

ポリオール及びアミノアルコールとしては、それぞれ1種類を採用してもよいし、複数の種類を併用してもよい。 As the polyol and the amino alcohol, one type may be adopted for each, or a plurality of types may be used in combination.

ポリアクリル酸に対するポリオール及びアミノアルコールの合計の添加量としては、アクリル酸モノマーとポリオール及びアミノアルコールの合計とのモル比が2:1〜100:1の範囲内であるのが好ましく、3:1〜50:1の範囲内であるのがより好ましく、4:1〜20:1の範囲内であるのがさらに好ましく、5:1〜10:1の範囲内であるのが特に好ましい。 The total amount of the polyol and amino alcohol added to the polyacrylic acid is preferably in the range of 2: 1 to 100: 1 in the molar ratio of the acrylic acid monomer and the total of the polyol and amino alcohol to 3: 1. It is more preferably in the range of ~ 50: 1, further preferably in the range of 4: 1 to 20: 1, and particularly preferably in the range of 5: 1 to 10: 1.

負極活物質としては、電荷担体を吸蔵及び放出し得る材料が使用可能である。したがって、リチウムイオンなどの電荷担体を吸蔵及び放出可能である単体、合金又は化合物であれば特に限定はない。たとえば、負極活物質として、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫などの14族元素、アルミニウム、インジウムなどの13族元素、亜鉛、カドミウムなどの12族元素、アンチモン、ビスマスなどの15族元素、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、銀、金などの11族元素をそれぞれ単体で採用すればよい。合金又は化合物の具体例としては、Ag−Sn合金、Cu−Sn合金、Co−Sn合金等の錫系材料、各種黒鉛などの炭素系材料、ケイ素単体と二酸化ケイ素に不均化するSiO(0.3≦x≦1.6)などのケイ素系材料、ケイ素単体若しくはケイ素系材料と炭素系材料を組み合わせた複合体が挙げられる。また、負極活物質として、Nb、TiO、LiTi12、WO、MoO、Fe等の酸化物、又は、Li3−xN(M=Co、Ni、Cu)で表される窒化物を採用しても良い。負極活物質として、これらのものの一種以上を使用することができる。 As the negative electrode active material, a material capable of occluding and releasing charge carriers can be used. Therefore, there is no particular limitation as long as it is a simple substance, alloy or compound capable of occluding and releasing a charge carrier such as lithium ion. For example, as negative electrode active materials, Group 14 elements such as carbon, silicon, germanium and tin, Group 13 elements such as aluminum and indium, Group 12 elements such as zinc and cadmium, Group 15 elements such as antimony and bismuth, magnesium and calcium. Alkaline earth metals such as, silver, and group 11 elements such as gold may be used individually. Specific examples of alloys or compounds include tin-based materials such as Ag-Sn alloys, Cu-Sn alloys, and Co-Sn alloys, carbon-based materials such as various graphites, and SiO x that disproportionates to elemental silicon and silicon dioxide. Examples thereof include a silicon-based material such as 0.3 ≦ x ≦ 1.6), a simple substance of silicon, or a composite of a silicon-based material and a carbon-based material. Further, as the negative electrode active material, oxides such as Nb 2 O 5 , TiO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 , WO 2 , MoO 2 , Fe 2 O 3 or Li 3-x M x N (M = Co). , Ni, Cu) may be used. One or more of these can be used as the negative electrode active material.

高容量化の可能性の点から、好ましい負極活物質として、黒鉛、Si含有材料、Sn含有材料を挙げることができる。また、結着剤化合物の結着剤としての好適な特性を鑑みると、充放電時に膨張及び収縮の程度が大きいSi含有負極活物質が特に好ましい。 From the viewpoint of the possibility of increasing the capacity, graphite, Si-containing material, and Sn-containing material can be mentioned as preferable negative electrode active materials. Further, in view of the suitable properties of the binder compound as a binder, a Si-containing negative electrode active material having a large degree of expansion and contraction during charging and discharging is particularly preferable.

Si含有負極活物質の具体例として、Si単体や、Si相とケイ素酸化物相との2相に不均化された又は未不均化状態のSiO(0.3≦x≦1.6)を例示できる。xの範囲は0.5≦x≦1.5であるのがより好ましく、0.7≦x≦1.2であるのがさらに好ましい。 As a specific example of the Si-containing negative electrode active material, SiO x (0.3 ≦ x ≦ 1.6) in which Si alone or two phases of Si phase and silicon oxide phase are disproportionated or unproportionated. ) Can be exemplified. The range of x is more preferably 0.5 ≦ x ≦ 1.5, and even more preferably 0.7 ≦ x ≦ 1.2.

Si含有負極活物質の具体例として、国際公開第2014/080608号などに開示されるシリコン材料(以下、単に「シリコン材料」という。)を挙げることができる。 Specific examples of the Si-containing negative electrode active material include a silicon material disclosed in International Publication No. 2014/08608 (hereinafter, simply referred to as “silicon material”).

シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有するものである。シリコン材料は、例えば、CaSiと酸とを反応させてポリシランを主成分とする層状シリコン化合物を合成する工程、さらに、当該層状シリコン化合物を300℃以上で加熱して水素を離脱させる工程を経て製造されるものである。 The silicon material has a structure in which a plurality of plate-shaped silicon bodies are laminated in the thickness direction. The silicon material undergoes, for example, a step of reacting CaSi 2 with an acid to synthesize a layered silicon compound containing polysilane as a main component, and a step of heating the layered silicon compound at 300 ° C. or higher to release hydrogen. It is manufactured.

シリコン材料の製造方法を、酸として塩化水素を用いた場合の理想的な反応式で示すと以下のとおりとなる。
3CaSi+6HCl → Si+3CaCl
Si → 6Si+3H
The ideal reaction formula when hydrogen chloride is used as the acid shows the method for producing the silicon material as follows.
3CaSi 2 + 6HCl → Si 6 H 6 + 3CaCl 2
Si 6 H 6 → 6Si + 3H 2 ↑

ただし、ポリシランであるSiを合成する上段の反応では、副生物や不純物除去の観点から、通常、反応溶媒として水が用いられる。そして、Siは水と反応し得るため、上段の反応を含む層状シリコン化合物を合成する工程において、層状シリコン化合物がSiのみを含むものとして製造されることはほとんどなく、層状シリコン化合物はSi(OH)(Xは酸のアニオン由来の元素若しくは基、s+t+u=6、0<s<6、0<t<6、0<u<6)で表されるものとして製造される。なお、上記の化学式においては、残存し得るCaなどの不可避不純物については、考慮していない。そして、当該層状シリコン化合物を加熱して得られるシリコン材料も、酸素や酸のアニオン由来の元素を含む。 However, in the upper reaction for synthesizing Si 6 H 6 which is polysilane, water is usually used as the reaction solvent from the viewpoint of removing by-products and impurities. Since Si 6 H 6 can react with water, in the step of synthesizing the layered silicon compound including the reaction in the upper stage, the layered silicon compound is rarely produced as containing only Si 6 H 6 , and is layered. Silicon compounds are represented by Si 6 H s (OH) t X u (X is an element or group derived from an acid anion, s + t + u = 6, 0 <s <6, 0 <t <6, 0 <u <6). Manufactured as a compound. In the above chemical formula, unavoidable impurities such as Ca that may remain are not considered. The silicon material obtained by heating the layered silicon compound also contains an element derived from an anion of oxygen or acid.

既述のとおり、シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有する。リチウムイオン等の電荷担体が効率的に吸蔵及び放出されるためには、板状シリコン体は厚さが10nm〜100nmの範囲内のものが好ましく、20nm〜50nmの範囲内のものがより好ましい。板状シリコン体の長手方向の長さは、0.1μm〜50μmの範囲内が好ましい。また、板状シリコン体は、(長手方向の長さ)/(厚さ)が2〜1000の範囲内であるのが好ましい。板状シリコン体の積層構造は走査型電子顕微鏡などによる観察で確認できる。また、この積層構造は、原料のCaSiにおけるSi層の名残りであると考えられる。 As described above, the silicon material has a structure in which a plurality of plate-shaped silicon bodies are laminated in the thickness direction. In order to efficiently occlude and release a charge carrier such as lithium ion, the plate-shaped silicon body preferably has a thickness in the range of 10 nm to 100 nm, and more preferably in the range of 20 nm to 50 nm. The length of the plate-shaped silicon body in the longitudinal direction is preferably in the range of 0.1 μm to 50 μm. Further, the plate-shaped silicon body preferably has (length in the longitudinal direction) / (thickness) in the range of 2 to 1000. The laminated structure of the plate-shaped silicon body can be confirmed by observation with a scanning electron microscope or the like. Further, this laminated structure is considered to be a remnant of the Si layer in the raw material CaSi 2 .

シリコン材料には、アモルファスシリコン及び/又はシリコン結晶子が含まれるのが好ましい。特に、上記板状シリコン体において、アモルファスシリコンをマトリックスとし、シリコン結晶子が当該マトリックス中に点在している状態が好ましい。シリコン結晶子のサイズは、0.5nm〜300nmの範囲内が好ましく、1nm〜100nmの範囲内がより好ましく、1nm〜50nmの範囲内がさらに好ましく、1nm〜10nmの範囲内が特に好ましい。なお、シリコン結晶子のサイズは、シリコン材料に対してX線回折測定を行い、得られたX線回折チャートのSi(111)面の回折ピークの半値幅を用いたシェラーの式から算出される。 The silicon material preferably contains amorphous silicon and / or silicon crystallites. In particular, in the plate-shaped silicon body, it is preferable that amorphous silicon is used as a matrix and silicon crystallites are scattered in the matrix. The size of the silicon crystallite is preferably in the range of 0.5 nm to 300 nm, more preferably in the range of 1 nm to 100 nm, further preferably in the range of 1 nm to 50 nm, and particularly preferably in the range of 1 nm to 10 nm. The size of the silicon crystallite is calculated from Scheller's equation using the half width of the diffraction peak on the Si (111) plane of the obtained X-ray diffraction chart obtained by performing X-ray diffraction measurement on the silicon material. ..

シリコン材料に含まれる板状シリコン体、アモルファスシリコン及びシリコン結晶子の存在量や大きさは、主に加熱温度や加熱時間に左右される。加熱温度は、400℃〜900℃の範囲内が好ましく、500℃〜800℃の範囲内がより好ましい。 The abundance and size of the plate-shaped silicon body, amorphous silicon, and silicon crystallites contained in the silicon material mainly depend on the heating temperature and heating time. The heating temperature is preferably in the range of 400 ° C. to 900 ° C., more preferably in the range of 500 ° C. to 800 ° C.

Si含有負極活物質は、炭素で被覆されたものが好ましい。炭素被覆により、Si含有負極活物質の導電性が向上する。 The Si-containing negative electrode active material is preferably one coated with carbon. The carbon coating improves the conductivity of the Si-containing negative electrode active material.

Si含有負極活物質は、粒子の集合体である粉末状のものが好ましい。Si含有負極活物質の平均粒子径は、1〜30μmの範囲内が好ましく、2〜20μmの範囲内がより好ましい。なお、本明細書における平均粒子径とは、一般的なレーザー回折式粒度分布測定装置で試料を測定した場合におけるD50を意味する。 The Si-containing negative electrode active material is preferably in the form of powder, which is an aggregate of particles. The average particle size of the Si-containing negative electrode active material is preferably in the range of 1 to 30 μm, more preferably in the range of 2 to 20 μm. The average particle size in the present specification means D 50 when the sample is measured by a general laser diffraction type particle size distribution measuring device.

負極活物質層形成用組成物には、導電助剤やその他の添加剤を配合してもよい。 A conductive auxiliary agent or other additives may be added to the composition for forming the negative electrode active material layer.

a)工程の負極活物質層形成用組成物は、各構成成分を混合することで準備できる。各構成成分の混合順序は限定されないが、ポリアクリル酸とポリオール及び/又はアミノアルコールと水を混合した後に、負極活物質を混合して負極活物質層形成用組成物を製造するのが合理的である。 a) The composition for forming the negative electrode active material layer in the step can be prepared by mixing each component. Although the mixing order of each component is not limited, it is rational to mix the negative electrode active material after mixing the polyacrylic acid with the polyol and / or the amino alcohol with water to produce a composition for forming the negative electrode active material layer. Is.

基本的に、負極活物質層形成用組成物における水以外の固形分が、負極活物質層の構成成分となる。そして、負極活物質層形成用組成物における各構成成分の配合比が、負極活物質層における配合比となる。負極活物質層形成用組成物における固形分の配合量や配合比は、以下に示す負極活物質層における各構成成分の好適な配合量や配合比に基づいて、決定すればよい。 Basically, the solid content other than water in the composition for forming the negative electrode active material layer is a constituent component of the negative electrode active material layer. Then, the compounding ratio of each component in the composition for forming the negative electrode active material layer becomes the compounding ratio in the negative electrode active material layer. The blending amount and blending ratio of the solid content in the composition for forming the negative electrode active material layer may be determined based on the suitable blending amount and blending ratio of each component in the negative electrode active material layer shown below.

負極活物質層には、結着剤化合物が負極活物質層全体の質量に対して、1〜20質量%で含まれるのが好ましく、3〜15質量%で含まれるのがより好ましく、5〜10質量%で含まれるのがさらに好ましい。 The negative electrode active material layer preferably contains the binder compound in an amount of 1 to 20% by mass, more preferably 3 to 15% by mass, and 5 to 15% by mass, based on the total mass of the negative electrode active material layer. It is more preferably contained in an amount of 10% by mass.

負極活物質層には、負極活物質が負極活物質層全体の質量に対して、60〜98質量%で含まれるのが好ましく、70〜97質量%で含まれるのがより好ましく、80〜96質量%で含まれるのがさらに好ましく、90〜95質量%で含まれるのが特に好ましい。 The negative electrode active material layer preferably contains the negative electrode active material in an amount of 60 to 98% by mass, more preferably 70 to 97% by mass, and 80 to 96% by mass, based on the total mass of the negative electrode active material layer. It is more preferably contained in an amount of 90% by mass, and particularly preferably contained in an amount of 90 to 95% by mass.

負極活物質層は、結着剤化合物以外の他の結着剤及び導電助剤などの添加剤を含んでいてもよい。 The negative electrode active material layer may contain additives other than the binder compound, such as a binder and a conductive auxiliary agent.

他の結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体を例示することができる。 Examples of other binders include fluororesins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, and alkoxysilyl group-containing resins. Examples thereof include acrylic resins such as poly (meth) acrylic acid, and cellulose derivatives such as styrene butadiene rubber and carboxymethyl cellulose.

導電助剤は、負極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、負極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、負極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。導電助剤としては化学的に不活性な電子高伝導体であれば良く、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber)、および各種金属粒子などが例示される。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどが例示される。これらの導電助剤を単独又は二種以上組み合わせて負極活物質層に添加することができる。 The conductive auxiliary agent is added to increase the conductivity of the negative electrode. Therefore, the conductive auxiliary agent may be arbitrarily added when the conductivity of the negative electrode is insufficient, and may not be added when the conductivity of the negative electrode is sufficiently excellent. The conductive auxiliary agent may be a chemically inert electron high conductor, and examples thereof include carbon black, which are carbonaceous fine particles, graphite, Vapor Grown Carbon Fiber, and various metal particles. To. Examples of carbon black include acetylene black, Ketjen black (registered trademark), furnace black, and channel black. These conductive auxiliaries can be added to the negative electrode active material layer alone or in combination of two or more.

負極活物質層における導電助剤の配合割合は、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましく、1〜5質量%がさらに好ましい。また、負極活物質及び導電助剤の質量比は、99:1〜85:15が好ましく、98:2〜90:10がより好ましく、97:3〜92:8が特に好ましい。 The blending ratio of the conductive auxiliary agent in the negative electrode active material layer is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, still more preferably 1 to 5% by mass. The mass ratio of the negative electrode active material and the conductive auxiliary agent is preferably 99: 1 to 85:15, more preferably 98: 2 to 90:10, and particularly preferably 97: 3 to 92: 8.

集電箔は、リチウムイオン二次電池などの二次電池の放電又は充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な、箔状の電子伝導体をいう。集電箔の材料は、使用する負極活物質の充放電電圧に耐え得る金属であれば特に制限はない。集電箔の材料としては、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、並びにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。集電箔は公知の保護層で被覆されていても良い。集電箔の表面を公知の方法で処理したものを集電箔として用いても良い。 The current collector foil refers to a chemically inactive, foil-like electron conductor for keeping an electric current flowing through an electrode during discharge or charging of a secondary battery such as a lithium ion secondary battery. The material of the current collector foil is not particularly limited as long as it is a metal that can withstand the charge / discharge voltage of the negative electrode active material used. As the material of the current collector foil, at least one selected from silver, copper, gold, aluminum, tungsten, cobalt, zinc, nickel, iron, platinum, tin, indium, titanium, ruthenium, tantalum, chromium, molybdenum, and stainless steel. Metallic materials such as, can be exemplified. The current collector foil may be covered with a known protective layer. A current collector foil obtained by treating the surface of the current collector foil by a known method may be used as the current collector foil.

集電箔の厚みとしては、1〜100μm、5〜50μm、7〜30μmの範囲内を例示できる。 The thickness of the current collector foil can be exemplified in the range of 1 to 100 μm, 5 to 50 μm, and 7 to 30 μm.

塗布方法としては、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの方法を例示できる。 Examples of the coating method include a roll coating method, a die coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, and a curtain coating method.

集電箔に塗布後の負極活物質層形成用組成物から水を除去するには、通気下及び/又は加熱下で乾燥するのが好ましい。乾燥は、常圧下で実施されてもよいし、減圧下で実施されてもよい。
乾燥にて水を十分に除去しておくことで、b)工程でのトラブルの発生を抑制することができるし、b)工程における所要時間を短縮可能となる。
ただし、乾燥の温度を、150℃を超える温度とすることは、好ましいとはいえない。その理由は、乾燥は大気下で実施されることが想定されており、ここで、大気下で150℃を超える温度とすることで、集電箔などが酸化して、その強度が低下するおそれがあるためである。また、本来、b)工程で進行すべき脱水縮合反応が進行するおそれもある。
以上の事項から、乾燥時の温度は、30〜150℃の温度範囲内で行われるのが好ましく、40〜130℃の温度範囲内で行われるのがより好ましく、50〜110℃の温度範囲内で行われるのがさらに好ましい。
In order to remove water from the composition for forming the negative electrode active material layer after being applied to the current collector foil, it is preferable to dry under ventilation and / or heating. Drying may be carried out under normal pressure or under reduced pressure.
By sufficiently removing water by drying, it is possible to suppress the occurrence of troubles in the b) step and shorten the time required in the b) step.
However, it is not preferable that the drying temperature exceeds 150 ° C. The reason is that drying is assumed to be carried out in the atmosphere, and if the temperature exceeds 150 ° C in the atmosphere, the current collector foil or the like may be oxidized and its strength may be reduced. Because there is. In addition, the dehydration condensation reaction that should originally proceed in step b) may proceed.
From the above items, the drying temperature is preferably carried out in the temperature range of 30 to 150 ° C, more preferably in the temperature range of 40 to 130 ° C, and within the temperature range of 50 to 110 ° C. It is more preferably done in.

乾燥の温度は、乾燥当初から乾燥終了に亘り、温度を徐々に高くするとの昇温条件下で行うのが好ましい。昇温条件下で乾燥を行うことにより、ポリアクリル酸、ポリオール及び/又はアミノアルコール、並びに、結着剤前駆体のマイグレーションを抑制できるし、水の突沸も抑制できる。 The drying temperature is preferably carried out under a temperature rising condition in which the temperature is gradually increased from the beginning of drying to the end of drying. By drying under heating conditions, migration of polyacrylic acid, polyol and / or aminoalcohol, and binder precursor can be suppressed, and water bumping can also be suppressed.

a)工程においては、集電箔を搬出するロール巻出し部と、ロール状の負極前駆体が巻取られるロール巻取り部と、ロール巻出し部及びロール巻取り部の間に配置されている、負極活物質層形成用組成物を膜状に塗布する塗布部と、塗布部及びロール巻取り部の間に配置されている乾燥部とを具備する負極前駆体製造用装置を用いるのが好ましい。 a) In the step, it is arranged between the roll unwinding portion for carrying out the current collecting foil, the roll winding portion for winding the roll-shaped negative electrode precursor, and the roll unwinding portion and the roll winding portion. It is preferable to use an apparatus for producing a negative electrode precursor, which comprises a coating portion for applying the composition for forming a negative electrode active material layer in a film shape and a drying portion arranged between the coating portion and the roll winding portion. ..

水を除去した後の負極前駆体に対して、負極活物質層の密度を適切なものとするプレス工程を実施してもよい。プレス工程は、常圧下で実施してもよいし、減圧下で実施してもよい。また、プレス工程は加熱条件下で実施してもよい。ただし、加熱条件は、b)工程の加熱処理温度未満である。 A pressing step may be carried out on the negative electrode precursor after removing water so that the density of the negative electrode active material layer is appropriate. The pressing step may be carried out under normal pressure or under reduced pressure. Further, the pressing step may be carried out under heating conditions. However, the heating conditions are lower than the heat treatment temperature in step b).

次に、b)工程について説明する。
b)工程は、負極前駆体を加熱処理する工程であり、当該加熱に因り、ポリアクリル酸とポリオール及び/又はアミノアルコールとが縮合してなる結着剤化合物を合成する工程である。すなわち、b)工程において、負極活物質層の内部で結着剤前駆体の脱水縮合反応が進行して、ポリアクリル酸の鎖がポリオール及び/又はアミノアルコールで架橋された化学構造の結着剤化合物が合成されると考えられる。
Next, b) step will be described.
b) The step is a step of heat-treating the negative electrode precursor, and is a step of synthesizing a binder compound formed by condensing polyacrylic acid with a polyol and / or an amino alcohol due to the heating. That is, in step b), the dehydration condensation reaction of the binder precursor proceeds inside the negative electrode active material layer, and the binder having a chemical structure in which the polyacrylic acid chain is crosslinked with a polyol and / or an amino alcohol. It is believed that the compound is synthesized.

結着剤化合物の推定される合成メカニズムのうち、ポリオールがポリアクリル酸鎖を架橋する部分について詳細に述べる。
第一のポリアクリル酸鎖のカルボキシル基とポリオールの第一の水酸基が脱水縮合反応して、エステル構造を形成する。次いで、第一のポリアクリル酸鎖と結合した上記のポリオールの他の水酸基が、第二のポリアクリル酸鎖のカルボキシル基と、脱水縮合反応して、エステル構造を形成することで、第一及び第二のポリアクリル酸の鎖同士が架橋された状態となっていると考えられる。
Among the presumed synthetic mechanisms of the binder compound, the portion where the polyol crosslinks the polyacrylic acid chain will be described in detail.
The carboxyl group of the first polyacrylic acid chain and the first hydroxyl group of the polyol undergo a dehydration condensation reaction to form an ester structure. Next, the other hydroxyl group of the above polyol bonded to the first polyacrylic acid chain undergoes a dehydration condensation reaction with the carboxyl group of the second polyacrylic acid chain to form an ester structure. It is considered that the chains of the second polyacrylic acid are crosslinked with each other.

さらに、結着剤化合物の推定される合成メカニズムのうち、アミノアルコールがポリアクリル酸鎖を架橋する部分について詳細に述べる。
第一のポリアクリル酸鎖のカルボキシル基とアミノアルコールのアミノ基が脱水縮合反応して、アミド構造を形成する。又は、第一のポリアクリル酸鎖において隣接するアクリル酸モノマー単位の2つのカルボキシル基と、アミノアルコールのアミノ基が脱水縮合反応して、6員環イミド骨格を形成する。次に、第一のポリアクリル酸鎖と結合した上記のアミノアルコールの水酸基が、第二のポリアクリル酸鎖のカルボキシル基と、脱水縮合反応して、エステル構造を形成することで、第一及び第二のポリアクリル酸の鎖同士が架橋された状態となっていると考えられる。
Furthermore, among the presumed synthetic mechanisms of the binder compound, the portion where the amino alcohol crosslinks the polyacrylic acid chain will be described in detail.
The carboxyl group of the first polyacrylic acid chain and the amino group of the transamination reaction undergo a dehydration condensation reaction to form an amide structure. Alternatively, two carboxyl groups of adjacent acrylic acid monomer units in the first polyacrylic acid chain and an amino group of an amino alcohol undergo a dehydration condensation reaction to form a 6-membered ring-imide skeleton. Next, the hydroxyl group of the above amino alcohol bonded to the first polyacrylic acid chain undergoes a dehydration condensation reaction with the carboxyl group of the second polyacrylic acid chain to form an ester structure. It is considered that the chains of the second polyacrylic acid are crosslinked with each other.

なお、一分子内に一つの水酸基のみを有するアルコールでは、ポリアクリル酸鎖を架橋することは不可能である。また、一分子内に二つのアミノ基を有するジアミンでは、ポリアクリル酸鎖を架橋できるものの、反応性が高いため、a)工程で反応が進行する場合があると考えられ、その結果、負極前駆体における負極活物質層が過度に硬化する場合がある。 It is impossible to crosslink a polyacrylic acid chain with an alcohol having only one hydroxyl group in one molecule. Further, although a diamine having two amino groups in one molecule can crosslink the polyacrylic acid chain, it is highly reactive, so it is considered that the reaction may proceed in step a), and as a result, the negative electrode precursor The negative electrode active material layer in the body may be excessively hardened.

b)工程における加熱温度としては、180℃を超える温度が好ましく、185〜260℃がより好ましく、190〜250℃がさらに好ましく、200〜240℃が特に好ましく、210〜240℃が最も好ましい。
b)工程における温度が低すぎると、所望の反応が十分に進行しないおそれがある。b)工程における温度が高すぎると、ポリアクリル酸の鎖のカルボキシル基同士の脱水反応が過剰に進行すること、すなわち酸無水物の構造が過剰に生じることで、結着剤化合物の結着剤としての機能が低下するおそれがある。また、b)工程における温度が過剰に高すぎると、結着剤化合物が分解するおそれもある。
b) The heating temperature in the step is preferably a temperature exceeding 180 ° C, more preferably 185 to 260 ° C, further preferably 190 to 250 ° C, particularly preferably 200 to 240 ° C, and most preferably 210 to 240 ° C.
b) If the temperature in the step is too low, the desired reaction may not proceed sufficiently. b) If the temperature in the step is too high, the dehydration reaction between the carboxyl groups of the polyacrylic acid chain proceeds excessively, that is, the structure of the acid anhydride is excessively generated, so that the binder compound is bound. There is a risk that the function as Further, if the temperature in the step b) is excessively high, the binder compound may be decomposed.

b)工程における加熱を、負極前駆体に波長4〜8μmの光を照射することで実施してもよい。波長4〜8μmの光は赤外線に該当するため、負極前駆体に波長4〜8μmの光を照射することで、必然的に、加熱状態となる。 b) The heating in the step may be carried out by irradiating the negative electrode precursor with light having a wavelength of 4 to 8 μm. Since light having a wavelength of 4 to 8 μm corresponds to infrared rays, irradiating the negative electrode precursor with light having a wavelength of 4 to 8 μm inevitably brings about a heated state.

波長4〜8μmの光は、HOや炭素−酸素二重結合を有する官能基が特異的に吸収する波長領域の光である。HOが特異的に吸収する光の波長領域が概ね5.5〜7μmであること、及び、カルボキシル基の炭素−酸素二重結合が特異的に吸収する光の波長領域が概ね5.5〜7μmであることを鑑みると、b)工程で照射する光の波長は5.5〜7μmが好ましいといえる。 Light of wavelength 4~8μm is, H 2 O or carbon - is a light in a wavelength region functional group having an oxygen double bond absorbs specific. The wavelength range of light H 2 O absorbs specifically is generally 5.5~7Myuemu, and the carbon of the carboxyl group - wavelength range of light oxygen double bond absorbs specific is generally 5.5 Considering that it is ~ 7 μm, it can be said that the wavelength of the light irradiated in step b) is preferably 5.5 to 7 μm.

波長4〜8μmの光は、ポリアクリル酸のカルボキシル基に対するポリオール及び/又はアミノアルコールに因る求核脱水反応を促進させると考えられる。そして、その結果、ポリオール及び/又はアミノアルコールによる、ポリアクリル酸鎖の架橋形成が促進されると考えられる。 Light with a wavelength of 4-8 μm is believed to promote the nucleophilic dehydration reaction by polyols and / or aminoalcohols to the carboxyl group of polyacrylic acid. As a result, it is considered that the cross-linking formation of the polyacrylic acid chain by the polyol and / or the amino alcohol is promoted.

b)工程において、負極前駆体の任意の箇所に波長4〜8μmの光を照射する時間としては、0.5〜10分が好ましく、1〜5分がより好ましく、1.5〜4分が特に好ましい。例えば、b)工程における温度が230℃の場合、b)工程における光照射時間は3分程度で十分である。 b) In the step, the time for irradiating an arbitrary portion of the negative electrode precursor with light having a wavelength of 4 to 8 μm is preferably 0.5 to 10 minutes, more preferably 1 to 5 minutes, and 1.5 to 4 minutes. Especially preferable. For example, when the temperature in the step b) is 230 ° C., the light irradiation time in the step b) is sufficient to be about 3 minutes.

また、波長4〜8μmの光は、負極活物質層の厚み程度であれば、透過し得るので、負極活物質層の内部側に存在する結着剤前駆体、又は、ポリアクリル酸、ポリオール及び/又はアミノアルコールに対しても、波長4〜8μmの光が届くと考えられる。そうすると、負極活物質層の表面だけではなく、内部でも、所望の反応を促進させることが可能と考えられる。 Further, since light having a wavelength of 4 to 8 μm can be transmitted as long as it is about the thickness of the negative electrode active material layer, a binder precursor existing on the inner side of the negative electrode active material layer, or polyacrylic acid, polyol and / Or it is considered that light having a wavelength of 4 to 8 μm reaches the amino alcohol. Then, it is considered possible to promote the desired reaction not only on the surface of the negative electrode active material layer but also on the inside.

なお、負極活物質層の厚みとしては、1〜500μm、5〜300μm、10〜150μmを例示できる。 Examples of the thickness of the negative electrode active material layer include 1 to 500 μm, 5 to 300 μm, and 10 to 150 μm.

b)工程は、不都合な酸化を抑制するために、不活性ガス雰囲気下で実施されるのが好ましい。不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴンを例示できる。 b) The step is preferably carried out in an inert gas atmosphere in order to suppress inconvenient oxidation. Examples of the inert gas include nitrogen, helium and argon.

b)工程においては、ロール状の負極前駆体を搬出するロール巻出し部と、ロール状の負極が巻取られるロール巻取り部と、前記ロール巻出し部及び前記ロール巻取り部の間に配置されている波長4〜8μmの光を照射する照射部と、を具備する装置を用いるのが、負極の大量生産に好都合である。
当該装置を用いることで、平坦な集電箔上に平坦な負極活物質層が存在するとの、製造バラツキが生じ難い条件下で負極を製造できるため、b)工程後の負極の性状は均一化される。また、均一な条件での光照射が容易であり、光照射時間の設定も容易であることから、負極の性能バラツキが生じ難い。さらに、生産能力の増大や、省人化にも適応可能である。
b) In the step, the roll unwinding portion for carrying out the roll-shaped negative electrode precursor, the roll winding portion on which the roll-shaped negative electrode is wound, and the roll unwinding portion and the roll winding portion are arranged. It is convenient for mass production of the negative electrode to use a device including an irradiation unit for irradiating light having a wavelength of 4 to 8 μm.
By using this device, the negative electrode can be manufactured under the condition that the flat negative electrode active material layer exists on the flat current collector foil and the manufacturing variation is unlikely to occur. Therefore, b) The properties of the negative electrode after the step are made uniform. Will be done. Further, since it is easy to irradiate light under uniform conditions and it is easy to set the light irradiation time, it is difficult for the performance of the negative electrode to vary. Furthermore, it can be adapted to increase production capacity and labor saving.

本発明の負極は、蓄電装置の負極として使用することができる。
蓄電装置としては、一次電池、二次電池、キャパシタを例示できる。以下、蓄電装置の代表例であるリチウムイオン二次電池についての説明を通じて、本発明の負極を備える本発明の蓄電装置の説明をする。
The negative electrode of the present invention can be used as the negative electrode of the power storage device.
Examples of the power storage device include a primary battery, a secondary battery, and a capacitor. Hereinafter, the power storage device of the present invention including the negative electrode of the present invention will be described through the description of the lithium ion secondary battery which is a typical example of the power storage device.

以下、本発明の負極を備えるリチウムイオン二次電池を、本発明のリチウムイオン二次電池という。本発明のリチウムイオン二次電池の一態様は、本発明の負極、正極、並びに、セパレータ及び電解液、又は、固体電解質を具備する。 Hereinafter, the lithium ion secondary battery provided with the negative electrode of the present invention will be referred to as the lithium ion secondary battery of the present invention. One aspect of the lithium ion secondary battery of the present invention includes the negative electrode and the positive electrode of the present invention, as well as a separator and an electrolytic solution, or a solid electrolyte.

正極は、集電箔と集電箔の表面に形成された正極活物質層とを具備する。
正極の集電箔としては、負極で説明したものを適宜適切に選択すればよい。
The positive electrode includes a current collecting foil and a positive electrode active material layer formed on the surface of the current collecting foil.
As the current collecting foil for the positive electrode, the one described for the negative electrode may be appropriately selected.

正極の電位をリチウム基準で4V以上とする場合には、正極用集電箔としてアルミニウムを採用するのが好ましい。 When the potential of the positive electrode is 4 V or more based on lithium, it is preferable to use aluminum as the current collector foil for the positive electrode.

具体的には、正極用集電箔として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものを用いるのが好ましい。ここでアルミニウムは、純アルミニウムを指し、純度99.0%以上のアルミニウムを純アルミニウムと称する。純アルミニウムに種々の元素を添加して合金としたものをアルミニウム合金と称する。アルミニウム合金としては、Al−Cu系、Al−Mn系、Al−Fe系、Al−Si系、Al−Mg系、Al−Mg−Si系、Al−Zn−Mg系が挙げられる。 Specifically, it is preferable to use a current collector foil for the positive electrode made of aluminum or an aluminum alloy. Here, aluminum refers to pure aluminum, and aluminum having a purity of 99.0% or higher is referred to as pure aluminum. An alloy obtained by adding various elements to pure aluminum is called an aluminum alloy. Examples of the aluminum alloy include Al—Cu, Al—Mn, Al—Fe, Al—Si, Al—Mg, Al—Mg—Si, and Al—Zn—Mg.

また、アルミニウム又はアルミニウム合金として、具体的には、例えばJIS A1085、A1N30等のA1000系合金(純アルミニウム系)、JIS A3003、A3004等のA3000系合金(Al−Mn系)、JIS A8079、A8021等のA8000系合金(Al−Fe系)が挙げられる。 Further, as aluminum or aluminum alloy, specifically, for example, A1000 series alloys such as JIS A1085 and A1N30 (pure aluminum series), A3000 series alloys such as JIS A3003 and A3004 (Al-Mn series), JIS A8079, A8021 and the like A8000 series alloy (Al—Fe series) can be mentioned.

正極活物質層は、リチウムイオンなどの電荷担体を吸蔵及び放出し得る正極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を含む。正極活物質層には、正極活物質が正極活物質層全体の質量に対して、60〜99質量%で含まれるのが好ましく、70〜95質量%で含まれるのがより好ましい。 The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material that can occlude and release charge carriers such as lithium ions, and, if necessary, a binder and a conductive auxiliary agent. The positive electrode active material layer preferably contains the positive electrode active material in an amount of 60 to 99% by mass, more preferably 70 to 95% by mass, based on the total mass of the positive electrode active material layer.

正極活物質としては、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)、又は、LiNiCoAl(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)、で表されるリチウム複合金属酸化物、LiMnOを挙げることができる。また、正極活物質として、LiMn等のスピネル構造の金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物と層状化合物の混合物で構成される固溶体、LiMPO、LiMVO又はLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)などで表されるポリアニオン系化合物を挙げることができる。さらに、正極活物質として、LiFePOFなどのLiMPOF(Mは遷移金属)で表されるタボライト系化合物、LiFeBOなどのLiMBO(Mは遷移金属)で表されるボレート系化合物を挙げることができる。正極活物質として用いられるいずれの金属酸化物も上記の組成式を基本組成とすればよく、基本組成に含まれる金属元素を他の金属元素で置換したものも使用可能である。また、正極活物質として、電荷担体(例えば充放電に寄与するリチウムイオン)を含まないものを用いても良い。例えば、硫黄単体、硫黄と炭素を複合化した化合物、TiSなどの金属硫化物、V、MnOなどの酸化物、ポリアニリン及びアントラキノン並びにこれら芳香族を化学構造に含む化合物、共役二酢酸系有機物などの共役系材料、その他公知の材料を用いることもできる。さらに、ニトロキシド、ニトロニルニトロキシド、ガルビノキシル、フェノキシルなどの安定なラジカルを有する化合物を正極活物質として採用してもよい。リチウム等の電荷担体を含まない正極活物質材料を用いる場合には、正極及び/又は負極に、公知の方法により、予め電荷担体を添加しておく必要がある。電荷担体は、イオンの状態で添加しても良いし、金属等の非イオンの状態で添加しても良い。例えば、電荷担体がリチウムである場合には、リチウム箔を正極及び/又は負極に貼り付けるなどして一体化しても良い。 As the positive electrode active material, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, At least one element selected from Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V, 1.7 ≦ f ≦ 3), or Li a Ni b Co c Al d De O f (0.2 ≦ a ≦ 2 , b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Zr, Ti, P , Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La, at least one element, 1.7 ≦ f ≦ 3), a lithium composite metal oxide represented by Li 2 MnO 3. .. Further, as the positive electrode active material, a metal oxide having a spinel structure such as LiMn 2 O 4 , a solid solution composed of a mixture of a metal oxide having a spinel structure and a layered compound, LiMPO 4 , LiMVO 4 or Li 2 MSiO 4 (in the formula). M is selected from at least one of Co, Ni, Mn, and Fe) and the like. Furthermore, as the positive electrode active material, tavorite compound (the M a transition metal) LiMPO 4 F, such as LiFePO 4 F represented by, Limbo 3 such LiFeBO 3 (M is a transition metal) include borate-based compound represented by be able to. Any metal oxide used as the positive electrode active material may have the above composition formula as the basic composition, and those in which the metal element contained in the basic composition is replaced with another metal element can also be used. Further, as the positive electrode active material, a material that does not contain a charge carrier (for example, lithium ions that contribute to charging / discharging) may be used. For example, elemental sulfur, compounds complexed with sulfur and carbon, metal sulfides such as TiS 2, oxides such as V 2 O 5, MnO 2, polyaniline and anthraquinone and compounds containing these aromatic in chemical structure, conjugated double Conjugated materials such as acetic acid-based organic substances and other known materials can also be used. Further, a compound having a stable radical such as nitroxide, nitronylnitroxide, galbinoxyl, and phenoxyl may be adopted as the positive electrode active material. When a positive electrode active material that does not contain a charge carrier such as lithium is used, it is necessary to add a charge carrier to the positive electrode and / or the negative electrode in advance by a known method. The charge carrier may be added in an ionic state or may be added in a nonionic state such as a metal. For example, when the charge carrier is lithium, a lithium foil may be attached to the positive electrode and / or the negative electrode to integrate them.

高容量及び耐久性などに優れる点から、正極活物質として、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) 、又は、LiNiCoAl(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)で表されるリチウム複合金属酸化物を採用することが好ましい。 From the viewpoint of excellent and high capacity, and durability, as the positive electrode active material, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D are W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, At least one element selected from Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V, 1.7 ≦ f ≦ 3), or Li a Ni b Co c Al d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si , Na, K, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La, at least one element, a lithium composite metal oxide represented by 1.7 ≦ f ≦ 3). It is preferable to adopt it.

上記一般式において、b、c、dの値は、上記条件を満足するものであれば特に制限はないが、0<b<1、0<c<1、0<d<1であるものが良く、また、b、c、dの少なくともいずれか一つが30/100<b<90/100、10/100<c<90/100、1/100<d<50/100の範囲であることが好ましく、40/100<b<90/100、10/100<c<50/100、2/100<d<30/100の範囲であることがより好ましく、50/100<b<90/100、10/100<c<30/100、2/100<d<10/100の範囲であることがさらに好ましい。 In the above general formula, the values of b, c, and d are not particularly limited as long as they satisfy the above conditions, but those having 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 are used. It is good, and at least one of b, c, and d is in the range of 30/100 <b <90/100, 10/100 <c <90/100, 1/100 <d <50/100. More preferably, the range is 40/100 <b <90/100, 10/100 <c <50/100, 2/100 <d <30/100, 50/100 <b <90/100, It is more preferable that the range is 10/100 <c <30/100, 2/100 <d <10/100.

a、e、fについては、上記一般式で規定する範囲内の数値であればよく、好ましくは0.5≦a≦1.5、0≦e<0.2、1.8≦f≦2.5、より好ましくは0.8≦a≦1.3、0≦e<0.1、1.9≦f≦2.1をそれぞれ例示することができる。 The values of a, e, and f may be values within the range specified by the above general formula, and preferably 0.5 ≦ a ≦ 1.5, 0 ≦ e <0.2, 1.8 ≦ f ≦ 2. 5.5, more preferably 0.8 ≦ a ≦ 1.3, 0 ≦ e <0.1, 1.9 ≦ f ≦ 2.1 can be exemplified, respectively.

高容量及び耐久性などに優れる点から、正極活物質として、スピネル構造のLiMn2―y(Aは、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、P、Ga、Geから選ばれる少なくとも1の元素、及び、Niなどの遷移金属元素から選ばれる少なくとも1種の金属元素から選択される。0<x≦2.2、0≦y≦1)を例示できる。xの値の範囲としては、0.5≦x≦1.8、0.7≦x≦1.5、0.9≦x≦1.2を例示でき、yの値の範囲としては、0≦y≦0.8、0≦y≦0.6を例示できる。具体的なスピネル構造の化合物として、LiMn、LiMn1.5Ni0.5を例示できる。 As a positive electrode active material, Li x Mn 2-y Ay O 4 (A is Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, P, Ga) having a spinel structure, because of its high capacity and excellent durability. , At least one element selected from Ge, and at least one metal element selected from transition metal elements such as Ni. 0 <x ≦ 2.2, 0 ≦ y ≦ 1) can be exemplified. Examples of the range of the value of x include 0.5 ≦ x ≦ 1.8, 0.7 ≦ x ≦ 1.5, and 0.9 ≦ x ≦ 1.2, and the range of the value of y is 0. Examples thereof include ≦ y ≦ 0.8 and 0 ≦ y ≦ 0.6. Examples of specific spinel-structured compounds include LiMn 2 O 4 and Limn 1.5 Ni 0.5 O 4 .

具体的な正極活物質として、LiFePO、LiFeSiO、LiCoPO、LiCoPO、LiMnPO、LiMnSiO、LiCoPOFを例示できる。他の具体的な正極活物質として、LiMnO−LiCoOを例示できる。 Specific examples of the positive electrode active material include LiFePO 4 , Li 2 FeSiO 4 , LiCoPO 4 , Li 2 CoPO 4 , Li 2 MnPO 4 , Li 2 MnSiO 4 , and Li 2 CoPO 4 F. As another specific positive electrode active material, Li 2 MnO 3- LiCoO 2 can be exemplified.

結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴムなどの公知のものを採用すればよい。 Examples of the binder include fluororesins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, alkoxysilyl group-containing resins and carboxymethyl cellulose. , A known material such as styrene-butadiene rubber may be used.

導電助剤としては、負極で説明したものを採用すればよい。
正極活物質層における、結着剤及び導電助剤の配合量は、適宜適切な量とすればよい。また、集電箔の表面に正極活物質層を形成させるには、公知の方法を適宜適切に採用すればよい。
As the conductive auxiliary agent, the one described for the negative electrode may be adopted.
The blending amount of the binder and the conductive auxiliary agent in the positive electrode active material layer may be appropriately set to an appropriate amount. Further, in order to form the positive electrode active material layer on the surface of the current collector foil, a known method may be appropriately and appropriately adopted.

セパレータは、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータとしては、公知のものを採用すればよく、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド(Aromatic polyamide)、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子及びセラミックスなどの電気絶縁性材料を1種若しくは複数用いた多孔体、不織布及び織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。 The separator separates the positive electrode and the negative electrode, and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes. As the separator, a known one may be adopted, and synthetic resins such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polyimide, polyamide, polyaramid (Aromatic polyamide), polyester and polyacrylonitrile, polysaccharides such as cellulose and amylose, and fibroin , Polyamides, non-woven fabrics and woven fabrics using one or more of natural polymers such as keratin, lignin and suberin and electrically insulating materials such as ceramics. Further, the separator may have a multi-layer structure.

電解液は、非水溶媒と非水溶媒に溶解した電解質とを含んでいる。 The electrolytic solution contains a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent.

非水溶媒としては、環状カーボネート、環状エステル、鎖状カーボネート、鎖状エステル、エーテル類等が使用できる。環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネートを例示でき、環状エステルとしては、ガンマブチロラクトン、2−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトンを例示できる。鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネートを例示でき、鎖状エステルとしては、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル等を例示できる。エーテル類としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンを例示できる。非水溶媒としては、上記具体的な溶媒の化学構造のうち一部又は全部の水素がフッ素に置換した化合物を採用しても良い。 As the non-aqueous solvent, cyclic carbonates, cyclic esters, chain carbonates, chain esters, ethers and the like can be used. Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, fluoroethylene carbonate, and vinylene carbonate, and examples of the cyclic ester include gamma-butyrolactone, 2-methyl-gamma-butyrolactone, acetyl-gamma-butyrolactone, and gamma-valerolactone. .. Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, dipropyl carbonate, and ethyl methyl carbonate, and examples of the chain ester include propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, and acetate alkyl ester. Examples of ethers include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane. As the non-aqueous solvent, a compound in which some or all of the chemical structure of the specific solvent is replaced with fluorine may be adopted.

電解質としては、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(FSO等のリチウム塩を例示できる。 Examples of the electrolyte include lithium salts such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (FSO 2 ) 2 .

電解液としては、フルオロエチレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの非水溶媒にリチウム塩を0.5mol/Lから3mol/L程度、好ましくは1mol/Lから2.5mol/Lの濃度で溶解させた溶液を例示できる。 As the electrolytic solution, a lithium salt is added to a non-aqueous solvent such as fluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, or diethyl carbonate in an amount of about 0.5 mol / L to 3 mol / L, preferably 1 mol / L to 2.5 mol. An example of a solution dissolved at a concentration of / L can be exemplified.

固体電解質としては、リチウムイオン二次電池の固体電解質として使用可能なものを適宜採用すればよい。 As the solid electrolyte, one that can be used as the solid electrolyte of the lithium ion secondary battery may be appropriately adopted.

本発明のリチウムイオン二次電池の具体的な製造方法の一態様について述べる。
例えば、正極と負極とでセパレータを挟持して電極体とする。電極体は、正極、セパレータ及び負極を重ねた積層型、又は、正極、セパレータ及び負極の積層体を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電箔および負極の集電箔から外部に通ずる正極端子および負極端子までを、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に電解液を加えてリチウムイオン二次電池とするとよい。
A specific aspect of the method for manufacturing the lithium ion secondary battery of the present invention will be described.
For example, the separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode body. The electrode body may be of either a laminated type in which a positive electrode, a separator and a negative electrode are stacked, or a wound type in which a laminated body of a positive electrode, a separator and a negative electrode is wound. After connecting the positive electrode current collector foil and the negative electrode current collector foil to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal leading to the outside using a current collector lead or the like, an electrolytic solution is added to the electrode body to form a lithium ion secondary battery. Good.

本発明のリチウムイオン二次電池の形状は特に限定されるものでなく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。 The shape of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical type, a square type, a coin type, and a laminated type can be adopted.

本発明のリチウムイオン二次電池は、車両に搭載してもよい。車両は、その動力源の全部あるいは一部にリチウムイオン二次電池による電気エネルギーを使用している車両であればよく、例えば、電気車両、ハイブリッド車両などであるとよい。車両にリチウムイオン二次電池を搭載する場合には、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して組電池とするとよい。リチウムイオン二次電池を搭載する機器としては、車両以外にも、パーソナルコンピュータ、携帯通信機器など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。さらに、本発明のリチウムイオン二次電池は、風力発電、太陽光発電、水力発電その他電力系統の蓄電装置及び電力平滑化装置、船舶等の動力及び/又は補機類の電力供給源、航空機、宇宙船等の動力及び/又は補機類の電力供給源、電気を動力源に用いない車両の補助用電源、移動式の家庭用ロボットの電源、システムバックアップ用電源、無停電電源装置の電源、電動車両用充電ステーションなどにおいて充電に必要な電力を一時蓄える蓄電装置に用いてもよい。 The lithium ion secondary battery of the present invention may be mounted on a vehicle. The vehicle may be a vehicle that uses electric energy from a lithium ion secondary battery for all or part of its power source, and may be, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle. When a lithium ion secondary battery is mounted on a vehicle, a plurality of lithium ion secondary batteries may be connected in series to form an assembled battery. In addition to vehicles, devices equipped with lithium-ion secondary batteries include various battery-powered home appliances such as personal computers and mobile communication devices, office devices, and industrial devices. Further, the lithium ion secondary battery of the present invention includes wind power generation, solar power generation, hydraulic power generation and other power storage devices and power smoothing devices for electric power systems, power supply sources for power and / or auxiliary machinery such as ships, aircraft, and aircraft. Power supply sources for spacecraft and / or auxiliary equipment, auxiliary power sources for vehicles that do not use electricity as power sources, power sources for mobile household robots, power sources for system backup, power sources for non-disruptive power supply devices, It may be used as a power storage device that temporarily stores the electric power required for charging in a charging station for an electric vehicle or the like.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. It can be carried out in various forms with modifications, improvements, etc. that can be made by those skilled in the art, without departing from the gist of the present invention.

以下に、実施例及び比較例などを示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
負極活物質として炭素で被覆されたシリコン材料17質量部、負極活物質として黒鉛77質量部、ゲル浸透クロマトグラフィーでの分析にて重量平均分子量(Mw)が150万であるポリアクリル酸、アミノアルコールとして2−(2−アミノエトキシ)エタノール、及び、適量の水を混合して、スラリー状の実施例1の負極活物質層形成用組成物を製造した。なお、2−(2−アミノエトキシ)エタノールの融点は−76℃であり、沸点は196℃である。
実施例1の負極活物質層形成用組成物において、結着剤化合物の原料にあたるポリアクリル酸と2−(2−アミノエトキシ)エタノールの質量比は4.2:1.8であり、アクリル酸モノマーと2−(2−アミノエトキシ)エタノールのモル比は3.4:1であり、水の含有量は36質量%であった。また、実施例1の負極活物質層形成用組成物において、負極活物質と結着剤化合物の原料との質量比は94:6であった。
(Example 1)
17 parts by mass of carbon-coated silicon material as negative electrode active material, 77 parts by mass of graphite as negative electrode active material, polyacrylic acid, amino alcohol having a weight average molecular weight (Mw) of 1.5 million as analyzed by gel permeation chromatography 2- (2-Aminoethoxy) ethanol and an appropriate amount of water were mixed to prepare a slurry-like composition for forming a negative electrode active material layer of Example 1. The melting point of 2- (2-aminoethoxy) ethanol is −76 ° C., and the boiling point is 196 ° C.
In the composition for forming the negative electrode active material layer of Example 1, the mass ratio of polyacrylic acid, which is a raw material of the binder compound, to 2- (2-aminoethoxy) ethanol is 4.2: 1.8, and acrylic acid. The molar ratio of monomer to 2- (2-aminoethoxy) ethanol was 3.4: 1 and the water content was 36% by weight. Further, in the composition for forming the negative electrode active material layer of Example 1, the mass ratio of the negative electrode active material to the raw material of the binder compound was 94: 6.

a)工程
集電箔として、厚み10μmの電解Cu箔を、ロール状に巻取ったものを準備した。
集電箔を搬出するロール巻出し部と、ロール状の負極前駆体が巻取られるロール巻取り部と、ロール巻出し部及びロール巻取り部の間に配置されている、負極活物質層形成用組成物を膜状に塗布する塗布部と、塗布部及びロール巻取り部の間に配置されている乾燥部とを具備する、負極前駆体製造用装置を準備した。
a) Step As a current collector foil, an electrolytic Cu foil having a thickness of 10 μm was prepared by winding it into a roll.
Formation of a negative electrode active material layer arranged between a roll unwinding portion for carrying out a current collecting foil, a roll winding portion for winding a roll-shaped negative electrode precursor, and a roll unwinding portion and a roll winding portion. An apparatus for producing a negative electrode precursor was prepared, which provided a coating portion for applying the composition for film in a film shape and a drying portion arranged between the coating portion and the roll winding portion.

当該装置に集電箔及び実施例1の負極活物質層形成用組成物を供給して、当該装置を作動させて、実施例1の負極前駆体を製造した。具体的には、実施例1の負極活物質層形成用組成物を集電箔に塗布した後に、水を除去して、集電箔の表面に負極活物質層を形成させることで実施例1の負極前駆体を製造した。なお、乾燥部における乾燥温度は、乾燥当初から乾燥終了に亘り、温度を徐々に高くするとの昇温条件とし、最終的な温度を105℃に設定した。
実施例1の負極前駆体には、反りが発生しなかった。
実施例1の負極前駆体をプレスして負極活物質層の密度を増加させ、b)工程に供した。
The current collector foil and the composition for forming the negative electrode active material layer of Example 1 were supplied to the apparatus, and the apparatus was operated to produce the negative electrode precursor of Example 1. Specifically, after applying the composition for forming the negative electrode active material layer of Example 1 to the current collector foil, water is removed to form the negative electrode active material layer on the surface of the current collector foil. Negative electrode precursor was produced. The drying temperature in the drying portion was set to 105 ° C. under the temperature rising condition that the temperature was gradually increased from the beginning of drying to the end of drying.
No warpage occurred in the negative electrode precursor of Example 1.
The negative electrode precursor of Example 1 was pressed to increase the density of the negative electrode active material layer and subjected to step b).

b)工程
ロール状の負極前駆体を搬出するロール巻出し部と、ロール状の負極が巻取られるロール巻取り部と、前記ロール巻出し部及び前記ロール巻取り部の間に配置されている波長6μmの光を照射する照射部と、を具備する装置を準備した。当該装置において、負極前駆体が光照射される道程は、窒素ガス雰囲気下とした。
波長6μmの光の出力を、照射部の雰囲気温度が230℃となるように設定した。また、負極前駆体の任意の箇所に光照射される時間が3分となるように、ロール巻取り速度を設定した。
実施例1の負極前駆体を上記の装置に配置して、以上の条件で上記の装置を作動させて、実施例1の負極を製造した。
実施例1の負極における集電箔の一面上に形成された負極活物質層の厚みは70μmであった。実施例1の負極における集電箔の一面において1平方センチメートルの面積に形成された負極活物質層の質量(以下、目付量という。)は10mg/cmであった。
b) Step It is arranged between the roll unwinding portion for carrying out the roll-shaped negative electrode precursor, the roll winding portion for winding the roll-shaped negative electrode, and the roll unwinding portion and the roll winding portion. An apparatus including an irradiation unit for irradiating light having a wavelength of 6 μm was prepared. In the apparatus, the process of irradiating the negative electrode precursor with light was set to a nitrogen gas atmosphere.
The output of light having a wavelength of 6 μm was set so that the ambient temperature of the irradiated portion was 230 ° C. Further, the roll winding speed was set so that the time for irradiating an arbitrary portion of the negative electrode precursor with light was 3 minutes.
The negative electrode precursor of Example 1 was placed in the above-mentioned apparatus, and the above-mentioned apparatus was operated under the above conditions to manufacture the negative electrode of Example 1.
The thickness of the negative electrode active material layer formed on one surface of the current collecting foil in the negative electrode of Example 1 was 70 μm. The mass (hereinafter referred to as the basis weight) of the negative electrode active material layer formed in an area of 1 square centimeter on one surface of the current collecting foil in the negative electrode of Example 1 was 10 mg / cm 2 .

<リチウムイオン二次電池の製造>
実施例1の負極を径11mmの円形に裁断し、評価極とした。厚さ500μmの金属リチウム箔を径13mmの円形に裁断し対極とした。セパレータとしてガラスフィルター(ヘキストセラニーズ社)及び単層ポリプロピレンであるcelgard2400(ポリポア株式会社)を準備した。また、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比1:1で混合した混合溶媒に、LiPFを1mol/Lで溶解した電解液を準備した。対極、ガラスフィルター、celgard2400、評価極の順に、2種のセパレータを対極と評価極で挟持し電極体とした。この電極体をコイン型電池ケースCR2032(宝泉株式会社)に収容し、さらに電解液を注入して、コイン型電池を得た。これを実施例1のリチウムイオン二次電池とした。
<Manufacturing of lithium-ion secondary batteries>
The negative electrode of Example 1 was cut into a circle having a diameter of 11 mm and used as an evaluation electrode. A metal lithium foil having a thickness of 500 μm was cut into a circle having a diameter of 13 mm to form a counter electrode. As a separator, a glass filter (Hoechst Celanese) and a single-layer polypropylene celgard 2400 (Polypore Co., Ltd.) were prepared. Further, an electrolytic solution prepared by dissolving LiPF 6 at 1 mol / L in a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1. Two types of separators were sandwiched between the counter electrode and the evaluation electrode in the order of the counter electrode, the glass filter, the celgard 2400, and the evaluation electrode to form an electrode body. This electrode body was housed in a coin-type battery case CR2032 (Hosen Co., Ltd.), and an electrolytic solution was further injected to obtain a coin-type battery. This was used as the lithium ion secondary battery of Example 1.

(実施例2)
アミノアルコールとしての2−(2−アミノエトキシ)エタノールに替えて、アミノアルコールとして1−アミノ−2−プロパノールを採用したこと以外は、実施例1と同様の方法で、実施例2の負極活物質層形成用組成物、負極前駆体、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
実施例2の負極前駆体には、反りが発生しなかった。
なお、1−アミノ−2−プロパノールの融点は−2℃であり、沸点は160℃である。
実施例2の負極活物質層形成用組成物において、結着剤化合物の原料にあたるポリアクリル酸と1−アミノ−2−プロパノールの質量比は4.2:1.8であり、アクリル酸モノマーと1−アミノ−2−プロパノールのモル比は2.4:1であった。また、実施例2の負極活物質層形成用組成物において、負極活物質と結着剤化合物の原料との質量比は94:6であった。
(Example 2)
The negative electrode active material of Example 2 is carried out in the same manner as in Example 1 except that 1-amino-2-propanol is used as the amino alcohol instead of 2- (2-aminoethoxy) ethanol as the amino alcohol. A layer-forming composition, a negative electrode precursor, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were produced.
No warpage occurred in the negative electrode precursor of Example 2.
The melting point of 1-amino-2-propanol is -2 ° C, and the boiling point is 160 ° C.
In the composition for forming the negative electrode active material layer of Example 2, the mass ratio of polyacrylic acid to 1-amino-2-propanol, which is a raw material of the binder compound, is 4.2: 1.8, and the acrylic acid monomer and the acrylic acid monomer. The molar ratio of 1-amino-2-propanol was 2.4: 1. Further, in the composition for forming the negative electrode active material layer of Example 2, the mass ratio of the negative electrode active material to the raw material of the binder compound was 94: 6.

(実施例3)
アミノアルコールとしての2−(2−アミノエトキシ)エタノールに替えて、ポリオールとしての1,3−プロパンジオールを採用したこと以外は、実施例1と同様の方法で、実施例3の負極活物質層形成用組成物、負極前駆体、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
実施例3の負極前駆体には、反りが発生しなかった。
なお、1,3−プロパンジオールの融点は−27℃であり、沸点は214℃である。
実施例3の負極活物質層形成用組成物において、結着剤化合物の原料にあたるポリアクリル酸と1,3−プロパンジオールの質量比は4.2:1.8であり、アクリル酸モノマーと1,3−プロパンジオールのモル比は2.5:1であった。また、実施例3の負極活物質層形成用組成物において、負極活物質と結着剤化合物の原料との質量比は94:6であった。
(Example 3)
The negative electrode active material layer of Example 3 is carried out in the same manner as in Example 1 except that 1,3-propanediol as a polyol is used instead of 2- (2-aminoethoxy) ethanol as an amino alcohol. A composition for forming, a negative electrode precursor, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were manufactured.
No warpage occurred in the negative electrode precursor of Example 3.
The melting point of 1,3-propanediol is −27 ° C. and the boiling point is 214 ° C.
In the composition for forming the negative electrode active material layer of Example 3, the mass ratio of polyacrylic acid, which is a raw material of the binder compound, and 1,3-propanediol is 4.2: 1.8, and the acrylic acid monomer and 1 , 3-Propanediol had a molar ratio of 2.5: 1. Further, in the composition for forming the negative electrode active material layer of Example 3, the mass ratio of the negative electrode active material to the raw material of the binder compound was 94: 6.

(実施例4)
ポリアクリル酸と1,3−プロパンジオールの質量比を4.6:1.4とし、アクリル酸モノマーと1,3−プロパンジオールのモル比を3.5:1としたこと以外は、実施例3と同様の方法で、実施例4の負極活物質層形成用組成物、負極前駆体、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
実施例4の負極前駆体には、反りが発生しなかった。
(Example 4)
Examples except that the mass ratio of polyacrylic acid to 1,3-propanediol was 4.6: 1.4 and the molar ratio of acrylic acid monomer to 1,3-propanediol was 3.5: 1. The composition for forming the negative electrode active material layer, the negative electrode precursor, the negative electrode, and the lithium ion secondary battery of Example 4 were produced in the same manner as in 3.
No warpage occurred in the negative electrode precursor of Example 4.

(実施例5)
ポリアクリル酸と1,3−プロパンジオールの質量比を5:1とし、アクリル酸モノマーと1,3−プロパンジオールのモル比を5.3:1としたこと以外は、実施例3と同様の方法で、実施例5の負極活物質層形成用組成物、負極前駆体、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
実施例5の負極前駆体には、反りが発生しなかった。
(Example 5)
Same as in Example 3 except that the mass ratio of polyacrylic acid to 1,3-propanediol was 5: 1 and the molar ratio of acrylic acid monomer to 1,3-propanediol was 5.3: 1. By the method, the composition for forming the negative electrode active material layer, the negative electrode precursor, the negative electrode, and the lithium ion secondary battery of Example 5 were produced.
No warpage occurred in the negative electrode precursor of Example 5.

(実施例6)
アミノアルコールとしての2−(2−アミノエトキシ)エタノールに替えて、ポリオールとしての1,2−ブタンジオールを採用したこと以外は、実施例1と同様の方法で、実施例6の負極活物質層形成用組成物、負極前駆体、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
実施例6の負極前駆体には、反りが発生しなかった。
なお、1,2−ブタンジオールの融点は−114℃であり、沸点は193℃である。
実施例6の負極活物質層形成用組成物において、結着剤化合物の原料にあたるポリアクリル酸と1,2−ブタンジオールの質量比は4.2:1.8であり、アクリル酸モノマーと1,2−ブタンジオールのモル比は2.9:1であった。また、実施例6の負極活物質層形成用組成物において、負極活物質と結着剤化合物の原料との質量比は94:6であった。
(Example 6)
The negative electrode active material layer of Example 6 is carried out in the same manner as in Example 1 except that 1,2-butanediol as a polyol is used instead of 2- (2-aminoethoxy) ethanol as an amino alcohol. A composition for forming, a negative electrode precursor, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were manufactured.
No warpage occurred in the negative electrode precursor of Example 6.
The melting point of 1,2-butanediol is -114 ° C, and the boiling point is 193 ° C.
In the composition for forming the negative electrode active material layer of Example 6, the mass ratio of polyacrylic acid and 1,2-butanediol, which are the raw materials of the binder compound, is 4.2: 1.8, and the acrylic acid monomer and 1 , 2-Butanediol had a molar ratio of 2.9: 1. Further, in the composition for forming the negative electrode active material layer of Example 6, the mass ratio of the negative electrode active material to the raw material of the binder compound was 94: 6.

(比較例1)
2−(2−アミノエトキシ)エタノールを使用せず、ポリアクリル酸を6質量部で用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で、比較例1の負極活物質層形成用組成物、負極前駆体、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
比較例1の負極前駆体には、塗布面が凹状となる反りが発生した。
(Comparative Example 1)
The composition for forming a negative electrode active material layer of Comparative Example 1 in the same manner as in Example 1 except that 2- (2-aminoethoxy) ethanol was not used and polyacrylic acid was used in 6 parts by mass. Negative electrode precursors, negative electrodes and lithium ion secondary batteries were manufactured.
The negative electrode precursor of Comparative Example 1 had a warp in which the coated surface became concave.

(比較例2)
負極活物質層形成用組成物に対して2質量%となる量のN−メチル−2−ピロリドンを添加したこと以外は、比較例1と同様の方法で、比較例2の負極活物質層形成用組成物、負極前駆体、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
比較例2の負極前駆体には、反りが発生しなかった。
なお、N−メチル−2−ピロリドンの融点は−24℃であり、沸点は202℃である。
(Comparative Example 2)
The negative electrode active material layer of Comparative Example 2 was formed in the same manner as in Comparative Example 1 except that N-methyl-2-pyrrolidone was added in an amount of 2% by mass with respect to the composition for forming the negative electrode active material layer. A composition for use, a negative electrode precursor, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were manufactured.
No warpage occurred in the negative electrode precursor of Comparative Example 2.
The melting point of N-methyl-2-pyrrolidone is −24 ° C., and the boiling point is 202 ° C.

(比較例3)
アミノアルコールとしての2−(2−アミノエトキシ)エタノールに替えて、ジアミンである1,5−ジアミノペンタンを採用したこと以外は、実施例1と同様の方法で、比較例3の負極活物質層形成用組成物、負極前駆体、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
比較例3の負極前駆体には、塗布面が凹状となる反りが発生した。
なお、1,5−ジアミノペンタンの融点は9℃であり、沸点は179℃である。
比較例3の負極活物質層形成用組成物において、結着剤化合物の原料にあたるポリアクリル酸と1,5−ジアミノペンタンの質量比は4.2:1.8であり、アクリル酸モノマーと1,5−ジアミノペンタンのモル比は3.3:1であった。また、比較例3の負極活物質層形成用組成物において、負極活物質と結着剤化合物の原料との質量比は94:6であった。
(Comparative Example 3)
The negative electrode active material layer of Comparative Example 3 was used in the same manner as in Example 1 except that 1,5-diaminopentane, which is a diamine, was used instead of 2- (2-aminoethoxy) ethanol as the amino alcohol. A composition for forming, a negative electrode precursor, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were manufactured.
The negative electrode precursor of Comparative Example 3 was warped so that the coated surface became concave.
The melting point of 1,5-diaminopentane is 9 ° C., and the boiling point is 179 ° C.
In the composition for forming the negative electrode active material layer of Comparative Example 3, the mass ratio of polyacrylic acid and 1,5-diaminopentane, which are the raw materials of the binder compound, was 4.2: 1.8, and the acrylic acid monomer and 1 , 5-Diaminopentane had a molar ratio of 3.3: 1. Further, in the composition for forming the negative electrode active material layer of Comparative Example 3, the mass ratio of the negative electrode active material to the raw material of the binder compound was 94: 6.

比較例3の負極活物質層形成用組成物においては経時的な粘度増加が観察され、最終的には比較例3の負極活物質層形成用組成物はゲル化した。 An increase in viscosity with time was observed in the composition for forming the negative electrode active material layer of Comparative Example 3, and finally the composition for forming the negative electrode active material layer of Comparative Example 3 was gelled.

(比較例4)
アミノアルコールとしての2−(2−アミノエトキシ)エタノールに替えて、ジアミンであるジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテルを採用したこと以外は、実施例1と同様の方法で、比較例4の負極活物質層形成用組成物、負極前駆体、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
比較例4の負極前駆体には、反りが発生しなかった。
なお、ジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテルの融点は−32℃であり、沸点は146℃である。
比較例4の負極活物質層形成用組成物において、結着剤化合物の原料にあたるポリアクリル酸とジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテルの質量比は4.2:1.8であり、アクリル酸モノマーとジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテルのモル比は7.1:1であった。また、比較例4の負極活物質層形成用組成物において、負極活物質と結着剤化合物の原料との質量比は94:6であった。
(Comparative Example 4)
The negative electrode of Comparative Example 4 was used in the same manner as in Example 1 except that the diamine diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether was used instead of 2- (2-aminoethoxy) ethanol as the amino alcohol. A composition for forming an active material layer, a negative electrode precursor, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were manufactured.
No warpage occurred in the negative electrode precursor of Comparative Example 4.
The melting point of diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether is −32 ° C., and the boiling point is 146 ° C.
In the composition for forming the negative electrode active material layer of Comparative Example 4, the mass ratio of polyacrylic acid, which is a raw material of the binder compound, to diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether is 4.2: 1.8, and acrylic acid. The molar ratio of monomer to diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether was 7.1: 1. Further, in the composition for forming the negative electrode active material layer of Comparative Example 4, the mass ratio of the negative electrode active material to the raw material of the binder compound was 94: 6.

比較例4の負極活物質層形成用組成物においては経時的な粘度増加が観察され、最終的には比較例4の負極活物質層形成用組成物はゲル化した。 An increase in viscosity with time was observed in the composition for forming the negative electrode active material layer of Comparative Example 4, and finally the composition for forming the negative electrode active material layer of Comparative Example 4 was gelled.

(比較例5)
アミノアルコールとしての2−(2−アミノエトキシ)エタノールに替えて、水酸基を一つのみ含有するモノアルコールであるイソプロパノールを採用したこと以外は、実施例1と同様の方法で、比較例5の負極活物質層形成用組成物、負極前駆体、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
比較例5の負極前駆体には、塗布面が凹状となる反りが発生した。
なお、イソプロパノールの融点は−89℃であり、沸点は82℃である。
比較例5の負極活物質層形成用組成物において、ポリアクリル酸とイソプロパノールの質量比は4.2:1.8であり、アクリル酸モノマーとイソプロパノールのモル比は1.9:1であった。
(Comparative Example 5)
The negative electrode of Comparative Example 5 was used in the same manner as in Example 1 except that isopropanol, which is a monoalcohol containing only one hydroxyl group, was used instead of 2- (2-aminoethoxy) ethanol as the amino alcohol. A composition for forming an active material layer, a negative electrode precursor, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were manufactured.
The negative electrode precursor of Comparative Example 5 was warped so that the coated surface became concave.
The melting point of isopropanol is −89 ° C., and the boiling point is 82 ° C.
In the composition for forming the negative electrode active material layer of Comparative Example 5, the mass ratio of polyacrylic acid to isopropanol was 4.2: 1.8, and the molar ratio of acrylic acid monomer to isopropanol was 1.9: 1. ..

(比較例6)
アミノアルコールとしての2−(2−アミノエトキシ)エタノールに替えて、アミノ基を一つのみ含有し水酸基を含有しないモノアミンであるイソブチルアミンを採用したこと以外は、実施例1と同様の方法で、比較例6の負極活物質層形成用組成物、負極前駆体、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
比較例6の負極前駆体には、塗布面が凹状となる反りが発生した。
なお、イソブチルアミンの融点は−83℃であり、沸点は66℃である。
比較例6の負極活物質層形成用組成物において、ポリアクリル酸とイソブチルアミンの質量比は4.2:1.8であり、アクリル酸モノマーとイソブチルアミンのモル比は2.4:1であった。
(Comparative Example 6)
In the same manner as in Example 1, except that isobutylamine, which is a monoamine containing only one amino group and not containing a hydroxyl group, was used instead of 2- (2-aminoethoxy) ethanol as the amino alcohol. A composition for forming a negative electrode active material layer, a negative electrode precursor, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery of Comparative Example 6 were produced.
The negative electrode precursor of Comparative Example 6 was warped so that the coated surface became concave.
The melting point of isobutylamine is −83 ° C., and the boiling point is 66 ° C.
In the composition for forming the negative electrode active material layer of Comparative Example 6, the mass ratio of polyacrylic acid to isobutylamine was 4.2: 1.8, and the molar ratio of acrylic acid monomer to isobutylamine was 2.4: 1. there were.

(評価例1)
実施例1〜実施例6の負極前駆体及び比較例1〜比較例6の負極前駆体について、JIS−K5600−5−1で規定される円筒型マンドレル屈曲試験器(マンドレル径は10〜90mm)を用いて、屈曲性を評価した。具体的な手順は、マンドレル径90mm→マンドレル径60mm→マンドレル径32mm→マンドレル径20mm→マンドレル径10mmの順に屈曲性評価を行い、負極前駆体に割れが生じた時点で評価終了とした。
(Evaluation example 1)
For the negative electrode precursors of Examples 1 to 6 and the negative electrode precursors of Comparative Examples 1 to 6, a cylindrical mandrel bending tester defined by JIS-K5600-5-1 (mandrel diameter is 10 to 90 mm). Was used to evaluate the flexibility. As a specific procedure, the flexibility was evaluated in the order of mandrel diameter 90 mm → mandrel diameter 60 mm → mandrel diameter 32 mm → mandrel diameter 20 mm → mandrel diameter 10 mm, and the evaluation was completed when the negative electrode precursor cracked.

以上の結果を表1に示す。
表1の添加物とは、負極活物質層形成用組成物において、ポリアクリル酸、負極活物質及び水以外の添加物を意味する。表1のモル比とは、アミノアルコール、ポリオール、ジアミン、モノアルコール又はモノアミンに対するアクリル酸モノマーのモル比である。表1のマンドレルの列において、×はマンドレル径90mmの評価で割れが生じたものであり、各数値は割れが生じなかった最小のマンドレル径である。
The above results are shown in Table 1.
The additives in Table 1 mean additives other than polyacrylic acid, the negative electrode active material, and water in the composition for forming the negative electrode active material layer. The molar ratio in Table 1 is the molar ratio of acrylic acid monomer to aminoalcohol, polyol, diamine, monoalcohol or monoamine. In the row of mandrel in Table 1, x indicates that cracks occurred in the evaluation of the mandrel diameter of 90 mm, and each numerical value is the minimum mandrel diameter in which cracks did not occur.

表1から、ポリオール又はアミノアルコールを使用した実施例1〜実施例6の負極前駆体は、屈曲性に優れるといえる。 From Table 1, it can be said that the negative electrode precursors of Examples 1 to 6 using polyols or amino alcohols are excellent in flexibility.

他方、ポリオール又はアミノアルコールを使用しなかった比較例1、比較例3、比較例5及び比較例6の負極前駆体は、屈曲性に劣ることがわかる。
比較例3について考察すると、比較例3の負極活物質層形成用組成物がゲル化したこと、及び、比較例3の負極前駆体には塗布面が凹状となる反りが発生したことの両者を鑑みると、比較例3の負極前駆体の表面近傍にて1,5−ジアミノペンタンによるポリアクリル酸の鎖の架橋反応が部分的に進行したことが伺われる。その結果、比較例3の負極前駆体は、屈曲性に劣ることになったと考えられる。
比較例5及び比較例6の負極前駆体においては、添加されたイソプロパノール及びイソブチルアミンは水よりも沸点が低いので、a)工程にて水が除去される際にイソプロパノール及びイソブチルアミンも除去されたと考えられる。
On the other hand, it can be seen that the negative electrode precursors of Comparative Example 1, Comparative Example 3, Comparative Example 5 and Comparative Example 6 in which the polyol or amino alcohol was not used are inferior in flexibility.
Considering Comparative Example 3, both that the composition for forming the negative electrode active material layer of Comparative Example 3 was gelled and that the negative electrode precursor of Comparative Example 3 was warped so that the coated surface became concave. In view, it can be seen that the cross-linking reaction of the polyacrylic acid chain with 1,5-diaminopentane partially proceeded near the surface of the negative electrode precursor of Comparative Example 3. As a result, it is considered that the negative electrode precursor of Comparative Example 3 was inferior in flexibility.
In the negative electrode precursors of Comparative Examples 5 and 6, the added isopropanol and isobutylamine have a lower boiling point than water, so that isopropanol and isobutylamine were also removed when water was removed in step a). Conceivable.

比較例2の負極前駆体が屈曲性に優れていたのは、比較例2の負極前駆体の内部にN−メチル−2−ピロリドンが残存していることによると考えられる。
また、比較例4の負極前駆体がある程度の屈曲性を示したのは、ジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテルには柔軟な(CHCHCH)単位や(CHCHO)単位が複数存在するため、ジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテルによるポリアクリル酸鎖の架橋反応が部分的に進行したとしても、負極前駆体の柔軟性が維持されたためであると推定される。
It is considered that the reason why the negative electrode precursor of Comparative Example 2 was excellent in flexibility is that N-methyl-2-pyrrolidone remained inside the negative electrode precursor of Comparative Example 2.
Further, the negative electrode precursor of Comparative Example 4 showed a certain degree of flexibility in the (CH 2 CH 2 CH 2 ) unit and (CH 2 CH 2 O) which are flexible to diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether. Since there are a plurality of units, it is presumed that the flexibility of the negative electrode precursor was maintained even if the cross-linking reaction of the polyacrylic acid chain with diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether proceeded partially.

(評価例2)
実施例1〜実施例6のリチウムイオン二次電池及び比較例1〜比較例6のリチウムイオン二次電池につき、0.05Cで0.01Vまで充電した後に、1Vまで放電するとの初回充放電を行った。
また、初回充放電に引き続き、0.15Cで0.01Vまで充電した後に、1Vまで放電するとの充放電サイクルを19回繰り返し行った。
(Evaluation example 2)
The lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 6 and the lithium ion secondary batteries of Comparative Examples 1 to 6 are charged to 0.01 V at 0.05 C and then discharged to 1 V for the first charge and discharge. went.
Further, following the initial charge / discharge, the charge / discharge cycle of charging to 0.01 V at 0.15 C and then discharging to 1 V was repeated 19 times.

以下の式に従い、初期効率及び容量維持率を算出した。結果を表2に示す。
初期効率(%)=100×(初回放電容量)/(初回充電容量)
容量維持率(%)=100×(最終サイクル時の放電容量)/(初回放電容量)
The initial efficiency and capacity retention rate were calculated according to the following formulas. The results are shown in Table 2.
Initial efficiency (%) = 100 x (initial discharge capacity) / (initial charge capacity)
Capacity retention rate (%) = 100 x (discharge capacity at the final cycle) / (initial discharge capacity)

表2から、本発明の結着剤を備えるリチウムイオン二次電池は、初期効率及び容量維持率の両者に優れるといえる。実施例3〜実施例5の結果から、アミノアルコール又はポリオールに対するアクリル酸モノマーのモル比は、ある程度、高い方が好ましいといえる。
評価例1及び評価例2の結果から、ポリアクリル酸と、水と、ポリオール及び/又はアミノアルコールと、負極活物質とを含有する負極活物質層形成用組成物を使用することで、負極製造における不具合が軽減されると共に、性能に優れた負極を製造することができるといえる。
From Table 2, it can be said that the lithium ion secondary battery provided with the binder of the present invention is excellent in both initial efficiency and capacity retention rate. From the results of Examples 3 to 5, it can be said that the molar ratio of the acrylic acid monomer to the aminoalcohol or polyol is preferably high to some extent.
From the results of Evaluation Example 1 and Evaluation Example 2, a negative electrode is manufactured by using a composition for forming a negative electrode active material layer containing polyacrylic acid, water, a polyol and / or an amino alcohol, and a negative electrode active material. It can be said that it is possible to manufacture a negative electrode having excellent performance while reducing the problems in the above.

(評価例3)
アルゴン置換したグローブボックス中で、ポリアクリル酸水溶液をシャーレに滴下し、乾燥して、試料1とした。同様に、ポリアクリル酸と2−(2−アミノエトキシ)エタノールを質量比70:30で溶解した水溶液をシャーレに滴下し、乾燥して、試料2とした。同様に、ポリアクリル酸と1,3−プロパンジオールを質量比70:30で溶解した水溶液をシャーレに滴下し、乾燥して、試料3とした。
試料1及び試料2につき、50℃での加熱後、及び、230℃での加熱後に、赤外分光光度計での分析を行った。試料3につき、80℃での加熱後、及び、230℃での加熱後に、赤外分光光度計での分析を行った。
(Evaluation example 3)
An aqueous solution of polyacrylic acid was added dropwise to a petri dish in an argon-substituted glove box and dried to obtain Sample 1. Similarly, an aqueous solution prepared by dissolving polyacrylic acid and 2- (2-aminoethoxy) ethanol at a mass ratio of 70:30 was added dropwise to a petri dish and dried to obtain Sample 2. Similarly, an aqueous solution prepared by dissolving polyacrylic acid and 1,3-propanediol at a mass ratio of 70:30 was added dropwise to a petri dish and dried to obtain Sample 3.
Samples 1 and 2 were analyzed with an infrared spectrophotometer after heating at 50 ° C. and after heating at 230 ° C. Sample 3 was analyzed with an infrared spectrophotometer after heating at 80 ° C. and after heating at 230 ° C.

50℃での加熱後の試料1の赤外吸収スペクトルを図1に示し、230℃での加熱後の試料1の赤外吸収スペクトルを図2に示し、両スペクトルの重ね書きを図3に示す。
試料1についての結果から、ポリアクリル酸は、50℃から230℃までの間に、カルボキシル基同士が脱水縮合して、酸無水物構造を形成することがわかる。
The infrared absorption spectrum of Sample 1 after heating at 50 ° C. is shown in FIG. 1, the infrared absorption spectrum of Sample 1 after heating at 230 ° C. is shown in FIG. 2, and the overlay of both spectra is shown in FIG. ..
From the results for Sample 1, it can be seen that in polyacrylic acid, the carboxyl groups are dehydrated and condensed between 50 ° C. and 230 ° C. to form an acid anhydride structure.

50℃での加熱後の試料2の赤外吸収スペクトルを図4に示し、230℃での加熱後の試料2の赤外吸収スペクトルを図5に示し、両スペクトルの重ね書きを図6に示す。
50℃での赤外吸収スペクトルには、カルボキシル基に由来するピークが明確に確認できる。230℃での赤外吸収スペクトルには、エステル構造に由来するピークと、アミド構造及び/又はイミド構造に由来するピークが明確に確認できる。
試料2についての結果から、50℃ではポリアクリル酸と2−(2−アミノエトキシ)エタノールの縮合反応が十分に進行していないこと、及び、230℃では2−(2−アミノエトキシ)エタノールによるポリアクリル酸鎖の架橋が完成していることがわかる。
The infrared absorption spectrum of the sample 2 after heating at 50 ° C. is shown in FIG. 4, the infrared absorption spectrum of the sample 2 after heating at 230 ° C. is shown in FIG. 5, and the overlay of both spectra is shown in FIG. ..
A peak derived from the carboxyl group can be clearly confirmed in the infrared absorption spectrum at 50 ° C. In the infrared absorption spectrum at 230 ° C., a peak derived from the ester structure and a peak derived from the amide structure and / or the imide structure can be clearly confirmed.
From the results for Sample 2, the condensation reaction between polyacrylic acid and 2- (2-aminoethoxy) ethanol did not proceed sufficiently at 50 ° C, and 2- (2-aminoethoxy) ethanol was used at 230 ° C. It can be seen that the cross-linking of the polyacrylic acid chain is completed.

80℃での加熱後の試料3の赤外吸収スペクトルを図7に示し、230℃での加熱後の試料3の赤外吸収スペクトルを図8に示し、両スペクトルの重ね書きを図9に示す。
80℃での赤外吸収スペクトルには、カルボキシル基に由来するピークが明確に確認できる。230℃での赤外吸収スペクトルには、エステル構造に由来するピークが明確に確認できる。
試料3についての結果から、80℃ではポリアクリル酸と1,3−プロパンジオールの縮合反応が十分に進行していないこと、及び、230℃では1,3−プロパンジオールによるポリアクリル酸鎖の架橋が完成していることがわかる。
The infrared absorption spectrum of Sample 3 after heating at 80 ° C. is shown in FIG. 7, the infrared absorption spectrum of Sample 3 after heating at 230 ° C. is shown in FIG. 8, and the overlay of both spectra is shown in FIG. ..
A peak derived from the carboxyl group can be clearly confirmed in the infrared absorption spectrum at 80 ° C. In the infrared absorption spectrum at 230 ° C., a peak derived from the ester structure can be clearly confirmed.
From the results for Sample 3, the condensation reaction between polyacrylic acid and 1,3-propanediol did not proceed sufficiently at 80 ° C., and the cross-linking of the polyacrylic acid chain with 1,3-propanediol at 230 ° C. You can see that is completed.

(評価例4)
アルゴン置換したグローブボックス中で、ポリアクリル酸と2−(2−アミノエトキシ)エタノールを質量比70:30で溶解した水溶液を製造した。
(Evaluation example 4)
An aqueous solution in which polyacrylic acid and 2- (2-aminoethoxy) ethanol were dissolved at a mass ratio of 70:30 was produced in an argon-substituted glove box.

CaFを乳鉢で粉砕し、径10mmに加圧成形して、CaFペレットとした。アルゴン置換したグローブボックス内にて、CaFペレットの上に上記水溶液を滴下し、グローブボックス中で乾燥した後に、熱走査−赤外分光測定装置での分析に供した。
測定条件は次段落のとおりとした。
同じ手順で取得したCaFペレットの赤外吸収スペクトルを対照として、試料の赤外吸収スペクトルの吸光度を算出した。
CaF 2 was pulverized in a mortar and pressure-molded to a diameter of 10 mm to obtain CaF 2 pellets. The above aqueous solution was dropped onto CaF 2 pellets in an argon-substituted glove box, dried in the glove box, and then subjected to analysis with a thermal scanning-infrared spectrophotometer.
The measurement conditions are as shown in the next paragraph.
The absorbance of the infrared absorption spectrum of the sample was calculated using the infrared absorption spectrum of the CaF 2 pellet obtained in the same procedure as a control.

<使用装置>フーリエ変換赤外分光光度計 Avatar360 (Nicolet社製) マルチモードセル (エス・ティ・ジャパン製)
<測定条件>ヘリウム流通下、分 解 能:4cm−1、積算回数:512 回、波数範囲:4000〜400cm−1(検出器:MCT)、窓材:KBr(赤外透過下限:450cm−1)、測定温度:室温(30℃)、100℃、150℃、180℃、200℃、2時間後の200℃、260℃
昇温プログラムは、図10に記載のとおりである。
<Device used> Fourier transform infrared spectrophotometer Avatar360 (manufactured by Nicolet) Multimode cell (manufactured by ST Japan)
<Measurement conditions> Under helium circulation, resolution: 4 cm -1 , total number of times: 512, wave number range: 4000-400 cm -1 (detector: MCT), window material: KBr (infrared transmission lower limit: 450 cm -1) ), Measurement temperature: Room temperature (30 ° C), 100 ° C, 150 ° C, 180 ° C, 200 ° C, 200 ° C after 2 hours, 260 ° C
The heating program is as described in FIG.

測定温度が30℃、100℃、150℃、180℃、180℃2時間後、230℃及び260℃での赤外吸収スペクトルを重ね書きして図11に示し、その拡大スペクトルを図12に示す。
図11及び図12から、180℃にて、1700cm−1付近のアミド構造及び/又はイミド構造並びにエステル構造に由来するピークの強度が、著しく上昇していることがわかる。すなわち、180℃以上であれば、2−(2−アミノエトキシ)エタノールによるポリアクリル酸鎖の架橋反応が進行するといえる。
After 2 hours at the measurement temperatures of 30 ° C., 100 ° C., 150 ° C., 180 ° C. and 180 ° C., the infrared absorption spectra at 230 ° C. and 260 ° C. are overwritten and shown in FIG. 11, and the enlarged spectrum thereof is shown in FIG. ..
From FIGS. 11 and 12, it can be seen that at 180 ° C., the intensity of the peaks derived from the amide structure and / or the imide structure and the ester structure near 1700 cm -1 is significantly increased. That is, it can be said that the cross-linking reaction of the polyacrylic acid chain with 2- (2-aminoethoxy) ethanol proceeds at 180 ° C. or higher.

Claims (11)

ポリアクリル酸と、ポリオール及び/又はアミノアルコールとが縮合してなる化合物を含有することを特徴とする結着剤。 A binder characterized by containing a compound formed by condensing polyacrylic acid with a polyol and / or an amino alcohol. 前記ポリオール及びアミノアルコールが、水溶性であり、沸点が水よりも高いものである、請求項1に記載の結着剤。 The binder according to claim 1, wherein the polyol and the amino alcohol are water-soluble and have a boiling point higher than that of water. 前記ポリオール及びアミノアルコールが25℃で液体である請求項1又は2に記載の結着剤。 The binder according to claim 1 or 2, wherein the polyol and the amino alcohol are liquid at 25 ° C. 前記ポリオールが下記一般式(1)で表わされる請求項1〜3のいずれか1項に記載の結着剤。
一般式(1) H−(O−R)−OH
一般式(1)において、Rはそれぞれ独立に2価の有機基であり、nは1以上の整数である。
The binder according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyol is represented by the following general formula (1).
General formula (1) H- (OR) n- OH
In the general formula (1), R is an independently divalent organic group, and n is an integer of 1 or more.
前記アミノアルコールが下記一般式(2)で表わされる請求項1〜4のいずれか1項に記載の結着剤。
一般式(2) H−(O−R)−NH
一般式(2)において、Rはそれぞれ独立に2価の有機基であり、nは1以上の整数である。
The binder according to any one of claims 1 to 4, wherein the amino alcohol is represented by the following general formula (2).
General formula (2) H- (OR) n- NH 2
In the general formula (2), R is an independently divalent organic group, and n is an integer of 1 or more.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の結着剤を含有する電極。 An electrode containing the binder according to any one of claims 1 to 5. 請求項6に記載の電極を備える蓄電装置。 A power storage device including the electrode according to claim 6. 請求項6に記載の電極の製造方法であって、
a)前記ポリアクリル酸と、水と、前記ポリオール及び/又はアミノアルコールと、電極活物質とを含有する電極活物質層形成用組成物を、集電箔に塗布した後に、水を除去して、電極前駆体を製造する工程、
b)前記電極前駆体を加熱処理する工程、
を有することを特徴とする電極の製造方法。
The method for manufacturing an electrode according to claim 6.
a) The composition for forming an electrode active material layer containing the polyacrylic acid, water, the polyol and / or amino alcohol, and the electrode active material is applied to the current collecting foil, and then the water is removed. , The process of manufacturing electrode precursors,
b) A step of heat-treating the electrode precursor,
A method for manufacturing an electrode, which comprises.
前記a)工程において、
前記集電箔を搬出するロール巻出し部と、
ロール状の前記電極前駆体が巻取られるロール巻取り部と、
前記ロール巻出し部及び前記ロール巻取り部の間に配置されている、前記電極活物質層形成用組成物を膜状に塗布する塗布部と、
前記塗布部及び前記ロール巻取り部の間に配置されている乾燥部とを具備する電極前駆体製造用装置を用いる、請求項8に記載の電極の製造方法。
In step a) above
The roll unwinding part for carrying out the current collector foil and
A roll winding portion on which the roll-shaped electrode precursor is wound, and a roll winding portion.
A coating portion for applying the electrode active material layer forming composition in a film form, which is arranged between the roll unwinding portion and the roll winding portion,
The method for manufacturing an electrode according to claim 8, wherein an electrode precursor manufacturing apparatus including a drying portion arranged between the coating portion and the roll winding portion is used.
請求項8又は9に記載の製造方法で電極を製造する工程、
を有する蓄電装置の製造方法。
A step of manufacturing an electrode by the manufacturing method according to claim 8 or 9.
A method for manufacturing a power storage device having the above.
ポリアクリル酸と、水と、ポリオール及び/又はアミノアルコールと、電極活物質とを含有する電極活物質層形成用組成物。 A composition for forming an electrode active material layer containing polyacrylic acid, water, a polyol and / or an amino alcohol, and an electrode active material.
JP2019131330A 2019-07-16 2019-07-16 Binder Pending JP2021015778A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019131330A JP2021015778A (en) 2019-07-16 2019-07-16 Binder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019131330A JP2021015778A (en) 2019-07-16 2019-07-16 Binder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021015778A true JP2021015778A (en) 2021-02-12

Family

ID=74531511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019131330A Pending JP2021015778A (en) 2019-07-16 2019-07-16 Binder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021015778A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114744200A (en) * 2022-05-11 2022-07-12 湘潭大学 Ionic crosslinked polymer, conductive adhesive, and preparation method and application thereof
FR3130820A1 (en) * 2021-12-20 2023-06-23 Coatex ANODE COMPOSITION WITH CROSSLINKABLE BINDER

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3130820A1 (en) * 2021-12-20 2023-06-23 Coatex ANODE COMPOSITION WITH CROSSLINKABLE BINDER
WO2023118674A1 (en) 2021-12-20 2023-06-29 Coatex Anode composition with cross-linkable binder
CN114744200A (en) * 2022-05-11 2022-07-12 湘潭大学 Ionic crosslinked polymer, conductive adhesive, and preparation method and application thereof
CN114744200B (en) * 2022-05-11 2024-04-05 湘潭大学 Ionic crosslinked polymer, conductive adhesive, and preparation method and application thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6311947B2 (en) Method for producing carbon-coated silicon material
JP2019145402A (en) Lithium ion secondary battery
JP7087889B2 (en) Composite particles
JP2021015778A (en) Binder
JP6855922B2 (en) Electrodes for secondary batteries coated with a polymer layer
JP6841156B2 (en) Power storage device and its manufacturing method and manufacturing method of ionic conductive material
JP7183707B2 (en) Negative electrode, manufacturing method of negative electrode, and binder for electrode
JP2016119190A (en) Electrode active material, manufacturing method of the same, electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP2020202011A (en) NEGATIVE ELECTRODE USING BOTH Si-CONTAINING NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL AND GRAPHITE
JP6555520B2 (en) Method for producing carbon-coated silicon material
JP6376054B2 (en) Silicon material, manufacturing method thereof, and secondary battery including silicon material
JP2020123542A (en) Manufacturing method of anode
JP7135673B2 (en) Composite particle manufacturing method
JP7131258B2 (en) Composite particle manufacturing method
JP2018032602A (en) Method of producing negative electrode material
JP2021077487A (en) NEGATIVE ELECTRODE MATERIAL INCLUDING Si-CONTAINING NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL
WO2020031597A1 (en) Method for producing negative electrode, and binder for electrode
JP2021015738A (en) Binder
JP6315267B2 (en) Method for producing electrode for non-aqueous secondary battery
WO2020066218A1 (en) Binder for negative electrode
WO2020031596A1 (en) Negative electrode, method for producing negative electrode, and binder for electrode
JP6881030B2 (en) Ion conductive material
WO2020031595A1 (en) Method for producing negative electrode
JP2018058746A (en) Process for manufacturing silicon material coated with carbon
JP6459798B2 (en) Carbon-containing silicon material, method for producing the same, and secondary battery including carbon-containing silicon material