JP2021158125A - Slurry for lithium ion battery negative electrode and production method thereof, negative electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery - Google Patents

Slurry for lithium ion battery negative electrode and production method thereof, negative electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery Download PDF

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Abstract

To provide a slurry for a lithium ion battery negative electrode and a production method thereof, a negative electrode for a lithium ion battery, and a lithium ion battery.SOLUTION: A slurry for a lithium ion battery negative electrode comprises: a negative electrode active material (A) including 20 mass% or more of silicon particles (a1) of 0.1-2 μm in median diameter (D50); a poly(meth)acrylamide (B1) consisting of a radical copolymer of a group of monomers including (meth)acrylamide skeleton-containing monomer (b1) and a sulfonate group-substituted unsaturated hydrocarbon group-containing monomer (b2), and having B-type viscosity of 10,000-70,000 mPa s in the state of an aqueous solution of 15 mass% in solid content at 25°C; and water.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウムイオン電池負極用スラリー及びその製造方法、リチウムイオン電池用負極、並びにリチウムイオン電池に関する。 The present invention relates to a slurry for a negative electrode of a lithium ion battery and a method for producing the same, a negative electrode for a lithium ion battery, and a lithium ion battery.

リチウムイオン電池は、小型で軽量、かつエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そのため、近年では、リチウムイオン電池の更なる高性能化を目的として、電極等の電池部材の改良が検討されている。 Lithium-ion batteries are small and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged, and are used in a wide range of applications. Therefore, in recent years, improvement of battery members such as electrodes has been studied for the purpose of further improving the performance of lithium ion batteries.

リチウムイオン電池の正極及び負極はいずれも、活物質とバインダー樹脂とを溶媒に分散させてスラリーとしたものを集電体(例えば金属箔)上に両面塗布し、溶媒を乾燥除去して電極層を形成した後、これをロールプレス機等で圧縮成形して作製されている。 For both the positive electrode and the negative electrode of a lithium ion battery, a slurry obtained by dispersing an active material and a binder resin in a solvent is applied on both sides of a current collector (for example, a metal foil), and the solvent is dried and removed to remove an electrode layer. After forming the above, it is produced by compression molding with a roll press machine or the like.

ところで近年、リチウムイオン電池用負極について、電池容量を高める観点から、負極活物質としてシリコン系負極活物質が提案されている。しかし、シリコン系負極活物質を含む負極活物質は、充放電に伴って膨張及び収縮し易い。その場合、リチウムイオン電池用負極は、充放電の繰り返し初期より体積変化を生じる。その結果としてリチウムイオン電池のサイクル特性等の電気的特性が低下し易い。 By the way, in recent years, as a negative electrode for a lithium ion battery, a silicon-based negative electrode active material has been proposed as a negative electrode active material from the viewpoint of increasing the battery capacity. However, the negative electrode active material including the silicon-based negative electrode active material tends to expand and contract with charging and discharging. In that case, the negative electrode for the lithium ion battery undergoes a volume change from the initial stage of repeated charging and discharging. As a result, electrical characteristics such as cycle characteristics of lithium-ion batteries tend to deteriorate.

そこで斯界では、上記課題をバインダー樹脂で解決を図る検討がなされており、例えばポリイミド(特許文献1)及びポリアクリル酸(特許文献2)が公知である。また、特許文献3には、ポリアクリルアミドと所定平均粒子径の活物質とを含む負極スラリーが開示されており、該活物質としてはシリコン、シリコンオキサイド等のケイ素材料が好ましいとされる。 Therefore, in the art, studies have been made to solve the above problems with a binder resin, and for example, polyimide (Patent Document 1) and polyacrylic acid (Patent Document 2) are known. Further, Patent Document 3 discloses a negative electrode slurry containing polyacrylamide and an active material having a predetermined average particle size, and it is said that a silicon material such as silicon or silicon oxide is preferable as the active material.

特開2013−089437号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-08437 特開2005−216502号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-216502 特開2015−106488号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-106488

しかし、特許文献1に記載のポリイミドは、前駆体であるポリアミド酸をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の有機溶剤を含む溶媒中に溶解させてバインダー樹脂スラリーとしたものであるところ、NMP等の有機溶媒の使用は、今後の需要増加に伴う大量生産にあたって、水系溶媒を使用した場合と比較して、塗布・乾燥時の環境負荷が極めて大きい。 However, the polyimide described in Patent Document 1 is obtained by dissolving a polyamic acid as a precursor in a solvent containing an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to obtain a binder resin slurry. The use of an organic solvent such as NMP has an extremely large environmental load during coating and drying as compared with the case of using an aqueous solvent in mass production due to an increase in demand in the future.

また、特許文献2に記載のポリアクリル酸は、充電の際、活物質に吸蔵されたリチウムイオンをそのカルボキシル基に取り込むため、初期放電容量が低下する課題があった。 Further, the polyacrylic acid described in Patent Document 2 has a problem that the initial discharge capacity is lowered because the lithium ion occluded in the active material is taken into the carboxyl group thereof at the time of charging.

また、特許文献3に記載のスラリーは、負極活物質であるシリコンの平均粒子径が相対的に大きいため、充放電時の体積変化が特に大きくなるとともに、活物質間の導電パスの形成が困難になる。この点、平均粒子径が小さいシリコン粒子を使用する場合にはスラリーの分散性が悪くなり、サイクル特性が低下する課題があった。 Further, in the slurry described in Patent Document 3, since the average particle size of silicon, which is a negative electrode active material, is relatively large, the volume change during charging and discharging becomes particularly large, and it is difficult to form a conductive path between the active materials. become. In this respect, when silicon particles having a small average particle size are used, there is a problem that the dispersibility of the slurry is deteriorated and the cycle characteristics are deteriorated.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、柔軟性良好な負極、並びに電気的特性及びスプリングバック耐性良好なリチウムイオン電池を製造でき、かつ分散性良好なリチウムイオン電池用負極用スラリーを提供することとする。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a negative electrode having good flexibility, and a slurry for a negative electrode for a lithium ion battery which can manufacture a lithium ion battery having good electrical characteristics and springback resistance and has good dispersibility. I will do it.

また本発明が解決しようとする更なる課題は、リチウムイオン電池負極用スラリーの製造方法、リチウムイオン電池用負極、及びリチウムイオン電池を提供することとする。 Further, a further problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a slurry for a negative electrode of a lithium ion battery, a negative electrode for a lithium ion battery, and a lithium ion battery.

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、平均粒子径が相対的に小さいシリコン粒子を負極活物質として用い、かつ、その分散剤として所定の不飽和モノマーを構成成分とし、かつ、所定物性を備えるポリ(メタ)アクリルアミドを用いることによって、前記課題を解決できるスラリーが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have used silicon particles having a relatively small average particle size as a negative electrode active material, and a predetermined unsaturated monomer as a dispersant thereof as a constituent component. , It has been found that a slurry capable of solving the above-mentioned problems can be obtained by using poly (meth) acrylamide having predetermined physical properties, and the present invention has been completed.

本開示により以下の項目が提供される。
(項目1)
メジアン径(D50)が0.1〜2μmであるシリコン粒子(a1)を20質量%以上含む負極活物質(A)と、
(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー(b1)及びスルホン酸基置換不飽和炭化水素基含有モノマー(b2)を含むモノマー群のラジカル共重合物であり、かつ、25℃で固形分15質量%の水溶液状態におけるB型粘度が10,000〜70,000mPa・sである、ポリ(メタ)アクリルアミド(B1)と、
水とを含む、リチウムイオン電池負極用スラリー。
(項目2)
前記モノマー群における前記(b2)成分の含有量が、0.01〜1モル%である、上記項目に記載のリチウムイオン電池負極用スラリー。
(項目3)
前記負極活物質(A)と、前記ポリ(メタ)アクリルアミド(B1)と、水とを混合する工程を含む、上記項目のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池負極用スラリーの製造方法。
(項目4)
前記ポリ(メタ)アクリルアミド(B1)をスプレードライすることにより、粉体ポリ(メタ)アクリルアミド(B2)を得る工程、及び
前記負極活物質(A)と、前記ポリ(メタ)アクリルアミド(B2)と、水とを混合する工程を含む、上記項目のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池負極用スラリーの製造方法。
(項目5)
上記項目のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池負極用スラリー、又は上記項目のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池負極用スラリーの製造方法により得られるリチウムイオン電池負極用スラリーを集電体に塗布し、乾燥させることにより得られる、リチウムイオン電池用負極。
(項目6)
上記項目に記載のリチウムイオン電池用負極を含む、リチウムイオン電池。
The disclosure provides the following items:
(Item 1)
A negative electrode active material (A) containing 20% by mass or more of silicon particles (a1) having a median diameter (D50) of 0.1 to 2 μm.
(Meta) A radical copolymer of a group of monomers containing an acrylamide skeleton-containing monomer (b1) and a sulfonic acid group-substituted unsaturated hydrocarbon group-containing monomer (b2), and in an aqueous state with a solid content of 15% by mass at 25 ° C. In poly (meth) acrylamide (B1), which has a B-type viscosity of 10,000 to 70,000 mPa · s,
Slurry for negative electrode of lithium ion battery containing water.
(Item 2)
The slurry for a negative electrode of a lithium ion battery according to the above item, wherein the content of the component (b2) in the monomer group is 0.01 to 1 mol%.
(Item 3)
The method for producing a slurry for a negative electrode of a lithium ion battery according to any one of the above items, which comprises a step of mixing the negative electrode active material (A), the poly (meth) acrylamide (B1), and water.
(Item 4)
The step of obtaining powdered poly (meth) acrylamide (B2) by spray-drying the poly (meth) acrylamide (B1), the negative electrode active material (A), and the poly (meth) acrylamide (B2). , The method for producing a slurry for a negative electrode of a lithium ion battery according to any one of the above items, which comprises a step of mixing with water.
(Item 5)
A current collector is a lithium ion battery negative electrode slurry obtained by the method for producing a lithium ion battery negative electrode slurry according to any one of the above items or a lithium ion battery negative electrode slurry according to any one of the above items. Negative electrode for lithium-ion batteries, obtained by applying to and drying.
(Item 6)
A lithium ion battery including the negative electrode for a lithium ion battery described in the above item.

本発明のスラリーを用いることにより、リチウムイオン電池の出力特性及びサイクル特性(容量維持率)が良好な電池を製造できる。また容量維持率が向上するにつれ、シリコン系負極活物質の体積膨張が抑制されることが知られている。上述したように本発明のスラリーを用いて得られるリチウムイオン電池は、サイクル特性(容量維持率)が良好であるため、上記電池は電池容量を高めた場合であっても充放電に伴う体積膨張が抑制されているものである。また本発明に係るリチウムイオン電池負極用スラリーは、分散性が良好であるため、上記スラリーを用いて製造される電極の屈曲性は良好となる。 By using the slurry of the present invention, it is possible to manufacture a battery having good output characteristics and cycle characteristics (capacity retention rate) of the lithium ion battery. Further, it is known that the volume expansion of the silicon-based negative electrode active material is suppressed as the capacity retention rate is improved. As described above, the lithium ion battery obtained by using the slurry of the present invention has good cycle characteristics (capacity retention rate), so that the battery expands in volume due to charging and discharging even when the battery capacity is increased. Is suppressed. Further, since the slurry for the negative electrode of the lithium ion battery according to the present invention has good dispersibility, the flexibility of the electrode produced by using the above slurry is good.

(1.リチウムイオン電池負極用スラリー)
本発明のスラリーは、所定の負極活物質(A)(以下、(A)成分ともいう)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B1)(以下、(B1)成分ともいう)、並びに水を含む組成物である。本開示において「スラリー」とは、液体と固体粒子の懸濁液を意味する。
(1. Lithium-ion battery negative electrode slurry)
The slurry of the present invention is a composition containing a predetermined negative electrode active material (A) (hereinafter, also referred to as (A) component), poly (meth) acrylamide (B1) (hereinafter, also referred to as (B1) component), and water. Is. In the present disclosure, "slurry" means a suspension of liquid and solid particles.

1つの局面において、本開示は、メジアン径(D50)が0.1〜2μmであるシリコン粒子(a1)を20質量%以上含む負極活物質(A)と、(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー(b1)及びスルホン酸基置換不飽和炭化水素基含有モノマー(b2)を含むモノマー群のラジカル共重合物であり、かつ、25℃で固形分15質量%の水溶液状態におけるB型粘度が10,000〜70,000mPa・sである、ポリ(メタ)アクリルアミド(B1)と、水とを含む、リチウムイオン電池負極用スラリーを提供する。 In one aspect, the present disclosure discloses a negative electrode active material (A) containing 20% by mass or more of silicon particles (a1) having a median diameter (D50) of 0.1 to 2 μm, and a (meth) acrylamide skeleton-containing monomer (b1). ) And a sulfonic acid group-substituted unsaturated hydrocarbon group-containing monomer (b2). A slurry for a negative electrode of a lithium ion battery containing poly (meth) acrylamide (B1) and water at 70,000 mPa · s is provided.

(負極活物質(A)((A)成分)
(A)成分は、所定のメジアン径(D50)を有するシリコン粒子(a1)を所定量含むものである。
(Negative electrode active material (A) (component (A))
The component (A) contains a predetermined amount of silicon particles (a1) having a predetermined median diameter (D50).

(シリコン粒子(a1)((a1)成分ともいう)
(a1)成分のメジアン径(D50)の上限の例としては、2、1.9、1.6、1.5、1.4、1.0、0.9、0.6、0.5、0.4、0.2等が挙げられ、下限の例としては、1.9、1.6、1.5、1.4、1.0、0.9、0.6、0.5、0.4、0.2、0.1等が挙げられる。(a1)成分のメジアン径(D50)の上限及び下限は、上記値に限定されない。(a1)成分のメジアン径(D50)の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、(a1)成分のメジアン径(D50)の範囲は0.1〜2μmである。そのことにより本発明に係るリチウムイオン電池の高容量化が可能となる。D50を0.1〜2μmの範囲にしたことで、サイクル特性等の電池特性も向上させることができる。一方、(a1)成分に代えて、D50が0.1μm未満のシリコン粒子を同量使用すると、得られるスラリー組成物の分散性が悪くなり、均一な活物質層を備える負極が作製し難くなる。また、D50が2μmを超えるシリコン粒子を同量で代用すると、それらに対するリチウムイオンの挿入脱離が困難となり、リチウムイオン電池の出力特性が低下する傾向がある。かかる観点より、(a1)成分のD50は、より好ましくは0.1〜1.0μm程度である。
(Silicon particles (a1) (also referred to as (a1) component)
Examples of the upper limit of the median diameter (D50) of the component (a1) are 2, 1.9, 1.6, 1.5, 1.4, 1.0, 0.9, 0.6, 0.5. , 0.4, 0.2, etc., and examples of the lower limit are 1.9, 1.6, 1.5, 1.4, 1.0, 0.9, 0.6, 0.5. , 0.4, 0.2, 0.1 and the like. The upper and lower limits of the median diameter (D50) of the component (a1) are not limited to the above values. The range of the median diameter (D50) of the component (a1) can be appropriately set (for example, selected from the above upper and lower limit values). In one embodiment, the median diameter (D50) of component (a1) ranges from 0.1 to 2 μm. As a result, the capacity of the lithium ion battery according to the present invention can be increased. By setting D50 in the range of 0.1 to 2 μm, battery characteristics such as cycle characteristics can be improved. On the other hand, if the same amount of silicon particles having a D50 of less than 0.1 μm is used instead of the component (a1), the dispersibility of the obtained slurry composition deteriorates, and it becomes difficult to prepare a negative electrode having a uniform active material layer. .. Further, if the same amount of silicon particles having a D50 of more than 2 μm is substituted, it becomes difficult to insert and remove lithium ions from them, and the output characteristics of the lithium ion battery tend to deteriorate. From this point of view, the D50 of the component (a1) is more preferably about 0.1 to 1.0 μm.

(a1)成分のD50は、各種公知の手段で測定できる。例えば、光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置を用いて粒度分布を測定し、小さい粒子から粒子を累積したときの粒子数の累積度数が50%となる粒子径をD50とすればよい。このような粒度分布測定装置の例としては、コールターLS230、LS100、LS13 320(以上、Beckman Coulter.Inc製)や、FPAR−1000(大塚電子株式会社製)等が挙げられる。 The D50 of the component (a1) can be measured by various known means. For example, the particle size distribution may be measured using a particle size distribution measuring device based on the light scattering method, and the particle size at which the cumulative frequency of the number of particles when accumulating particles from small particles is 50% may be set to D50. .. Examples of such a particle size distribution measuring device include Coulter LS230, LS100, LS13 320 (all manufactured by Beckman Coulter. Inc), FPAR-1000 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) and the like.

(A)成分中の(a1)成分の含有量の上限の例としては、負極活物質(A)の100、90、80、70、60、50、40、30、25質量%等が挙げられ、下限の例としては、90、80、70、60、50、40、30、25、20質量%等が挙げられる。(A)成分中の(a1)成分の上限及び下限は上記値に限定されない。(A)成分中の(a1)成分の含有量の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、(A)成分中に(a1)成分は20質量%以上であることが好ましく、20〜80質量%がより好ましく、40〜80質量%がさらに好ましい。 Examples of the upper limit of the content of the component (a1) in the component (A) include 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 25% by mass of the negative electrode active material (A). Examples of the lower limit include 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 25, 20% by mass and the like. The upper and lower limits of the component (a1) in the component (A) are not limited to the above values. The range of the content of the component (a1) in the component (A) can be appropriately set (for example, selected from the above upper and lower limit values). In one embodiment, the component (a1) in the component (A) is preferably 20% by mass or more, more preferably 20 to 80% by mass, still more preferably 40 to 80% by mass.

(a1)成分の製造方法は特に限定されず、従来公知の製造方法を利用することが可能である。(a1)成分の製造方法の例としては、乾式ビーズミル、湿式ビーズミル、アトラスター等によるシリコン粒子の粉砕、熱プラズマ法等によるシリコン粒子の製造が挙げられる。また、特開2013−203626号公報に記載の方法等が挙げられる。 The method for producing the component (a1) is not particularly limited, and a conventionally known production method can be used. Examples of the method for producing the component (a1) include pulverization of silicon particles by a dry bead mill, a wet bead mill, an atlaser, etc., and production of silicon particles by a thermal plasma method or the like. Moreover, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-203626 can be mentioned.

((a1)成分以外の負極活物質((a2)成分))
(A)成分には、(a1)成分以外の負極活物質(以下、(a2)成分ともいう。)として、リチウムを吸蔵及び放出し得る他の負極活物質を含めてもよい。(a2)成分の例としては、人造黒鉛、天然黒鉛、フッ化黒鉛等の黒鉛(グラファイト)やアモルファスカーボン、メゾカーボンマイクロビーズ、ピッチ系炭素繊維等を含む炭素質材料;ポリアセン等の導電性重合体;錫、亜鉛、マンガン、鉄、ニッケル等の金属やこれらの合金;該金属又は該合金の酸化物や硫酸塩;金属リチウム、Li−Al、Li−Bi−Cd、Li−Sn−Cd等のリチウム合金;リチウム遷移金属窒化物等が挙げられる。
(Negative electrode active material other than component (a1) (component (a2)))
The component (A) may include, as a negative electrode active material other than the component (a1) (hereinafter, also referred to as the component (a2)), another negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium. Examples of the component (a2) include carbonaceous materials containing graphite (graphite) such as artificial graphite, natural graphite, and fluoride graphite, amorphous carbon, mesocarbon microbeads, and pitch-based carbon fibers; and conductive weight such as polyacene. Combined; metals such as tin, zinc, manganese, iron, nickel and alloys thereof; oxides and sulfates of the metal or alloys; metallic lithium, Li-Al, Li-Bi-Cd, Li-Sn-Cd and the like. Lithium alloy; Lithium transition metal nitride and the like.

(A)成分における(a2)成分の含有量の上限の例としては、80、70、60、50、40、30、25質量%等が挙げられ、下限の例としては、75、70、60、50、40、30、25、20質量%等が挙げられる。(a2)成分の含有量の上限及び下限は上記値に限定されない。(a2)成分の含有量の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、(A)成分における(a2)成分の含有量は好ましくは20〜80質量%、より好ましくは20〜60質量%程度である。 Examples of the upper limit of the content of the component (a2) in the component (A) include 80, 70, 60, 50, 40, 30, 25% by mass, and examples of the lower limit include 75, 70, 60. , 50, 40, 30, 25, 20% by mass and the like. (A2) The upper and lower limits of the content of the component are not limited to the above values. (A2) The range of the content of the component can be appropriately set (for example, selected from the above upper and lower limit values). In one embodiment, the content of the component (a2) in the component (A) is preferably about 20 to 80% by mass, more preferably about 20 to 60% by mass.

(a1)成分、及び(a2)成分(上記炭素質材料を除く)は、機械的改質法により、それらの表面に導電剤を付着させた態様で使用できる。上記導電剤としては前記炭素質材料が好ましく、特に黒鉛(グラファイト)が好ましい。 The component (a1) and the component (a2) (excluding the above-mentioned carbonaceous material) can be used in a mode in which a conductive agent is attached to their surfaces by a mechanical modification method. As the conductive agent, the carbonaceous material is preferable, and graphite is particularly preferable.

本発明のスラリー100質量%に対する(A)成分の含有量は特に制限されない。本発明のスラリー100質量%に対する(A)成分の含有量の上限の例としては、60、55、50、45、40、35質量%等が挙げられ、下限の例としては、55、50、45、40、35、30質量%等が挙げられる。本発明のスラリー100質量%に対する(A)成分の含有量の上限及び下限は、上記値に限定されない。本発明のスラリー100質量%に対する(A)成分の含有量の範囲は、適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、本発明のスラリー100質量%に対する(A)成分の含有量は30〜60質量%が好ましい。 The content of the component (A) with respect to 100% by mass of the slurry of the present invention is not particularly limited. Examples of the upper limit of the content of the component (A) with respect to 100% by mass of the slurry of the present invention include 60, 55, 50, 45, 40, 35% by mass, and examples of the lower limit include 55, 50, 45, 40, 35, 30% by mass and the like can be mentioned. The upper and lower limits of the content of the component (A) with respect to 100% by mass of the slurry of the present invention are not limited to the above values. The range of the content of the component (A) with respect to 100% by mass of the slurry of the present invention can be appropriately set (for example, selected from the above upper and lower limit values). In one embodiment, the content of the component (A) with respect to 100% by mass of the slurry of the present invention is preferably 30 to 60% by mass.

(ポリ(メタ)アクリルアミド(B1)((B1)成分))
(B1)成分は、(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー(b1)(以下、(b1)成分ともいう)及びスルホン酸基含有不飽和モノマー(b2)(以下、(b2)成分ともいう)を含むモノマー群のラジカル共重合物である。本開示において「(メタ)アクリル」とは「アクリル及びメタクリルからなる群より選択される少なくとも1つ」を意味する。また「ラジカル共重合物」とはラジカル重合により得られる共重合物を意味する。
(Poly (meth) acrylamide (B1) ((B1) component))
The component (B1) is a monomer containing a (meth) acrylamide skeleton-containing monomer (b1) (hereinafter, also referred to as (b1) component) and a sulfonic acid group-containing unsaturated monomer (b2) (hereinafter, also referred to as (b2) component). A group of radical copolymers. In the present disclosure, "(meth) acrylic" means "at least one selected from the group consisting of acrylic and methacryl". Further, the "radical copolymer" means a copolymer obtained by radical polymerization.

((メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー(b1)((b1)成分))
本開示において「(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー」とは、(メタ)アクリルアミド骨格

Figure 2021158125
(式中、Rは水素又はメチル基である。)
を有する化合物を意味する。1つの実施形態において、(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマーは下記構造式
Figure 2021158125
(式中、Rは水素又はメチル基であり、R及びRはそれぞれ独立して、水素、置換若しくは非置換のアルキル基、又はアセチル基であるか、或いはR及びRが一緒になって環構造を形成する基であり、R及びRはそれぞれ独立して、水素、置換若しくは非置換のアルキル基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、アミノ基(−NR(R及びRはそれぞれ独立して水素又は置換若しくは非置換のアルキル基である)(以下同様))、アセチル基、スルホン酸基である。置換アルキル基の置換基の例としてはヒドロキシ基、アミノ基、アセチル基等が挙げられる。また、R及びRが一緒になって環構造を形成する基の例としては、モルホリル基等が挙げられる。)
により表される。 ((Meta) acrylamide skeleton-containing monomer (b1) ((b1) component))
In the present disclosure, the term "(meth) acrylamide skeleton-containing monomer" refers to a (meth) acrylamide skeleton.
Figure 2021158125
(In the formula, R 1 is a hydrogen or methyl group.)
Means a compound having. In one embodiment, the (meth) acrylamide skeleton-containing monomer has the following structural formula:
Figure 2021158125
(In the formula, R 1 is a hydrogen or methyl group, and R 2 and R 3 are independently hydrogen, substituted or unsubstituted alkyl or acetyl groups, or R 2 and R 3 are together. R 4 and R 5 are independently hydrogen, substituted or unsubstituted alkyl groups, carboxyl groups, hydroxy groups, and amino groups (-NR a R b (Ra a)). And R b are independently hydrogen or a substituted or unsubstituted alkyl group) (the same applies hereinafter)), an acetyl group and a sulfonic acid group. Examples of the substituent of the substituted alkyl group are a hydroxy group and an amino group. , Acetyl group and the like. Further, as an example of a group in which R 2 and R 3 form a ring structure together, a morpholic group and the like can be mentioned.)
Represented by.

(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマーの例としては、N−無置換(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー、N−一置換(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー、N,N−二置換(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー等が挙げられる。(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマーは二種以上を併用できる。
N−無置換(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマーの例としては、(メタ)アクリルアミド、マレイン酸アミド等が挙げられる。
N−一置換(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマーの例としては、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミドt−ブチルスルホン酸等が挙げられる。
N−二置換(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマーの例としては、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
これらの中でも(メタ)アクリルアミドが、特にアクリルアミドを用いると、(B1)成分の耐還元性が高くなる。
Examples of the (meth) acrylamide skeleton-containing monomer include an N-unsubstituted (meth) acrylamide skeleton-containing monomer, an N-unisubstituted (meth) acrylamide skeleton-containing monomer, an N, N-disubstituted (meth) acrylamide skeleton-containing monomer, and the like. Can be mentioned. Two or more types of (meth) acrylamide skeleton-containing monomers can be used in combination.
Examples of the N-unsubstituted (meth) acrylamide skeleton-containing monomer include (meth) acrylamide, maleic acid amide and the like.
Examples of N-monosubstituted (meth) acrylamide skeleton-containing monomers include N-isopropyl (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, diacetone (meth) acrylamide, (meth) acrylamide t-butylsulfonic acid and the like. Be done.
Examples of N-disubstituted (meth) acrylamide skeleton-containing monomers include N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide and the like. Be done.
Among these, when (meth) acrylamide, especially acrylamide, is used, the reduction resistance of the component (B1) becomes high.

(B1)成分を与えるモノマー群100モル%における(b1)成分の上限の例としては、99.99、99、98、95、90、80、70、60、50、40、35モル%等が挙げられ、下限の例としては、98、95、90、80、70、60、50、40、35、30モル%等が挙げられる。(b1)成分の上限及び下限は上記値に限定されない。(b1)成分の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー由来の構成単位を含む(B1)成分は活物質との相互作用が高く、スラリーの分散性や、電極内部における活物質同士の結着性を高める。1つの実施形態において、上記観点より、(b1)成分の使用量は、(B1)成分を与えるモノマー群のうち好ましくは30〜99モル%程度、より好ましくは50〜90モル%程度である。 Examples of the upper limit of the component (b1) in 100 mol% of the monomer group giving the component (B1) include 99.99, 99, 98, 95, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 35 mol% and the like. Examples of the lower limit include 98, 95, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 35, 30 mol% and the like. (B1) The upper and lower limits of the components are not limited to the above values. The range of the component (b1) can be appropriately set (for example, selected from the above upper and lower limit values). The component (B1) containing the structural unit derived from the (meth) acrylamide skeleton-containing monomer has a high interaction with the active material, and enhances the dispersibility of the slurry and the binding property between the active materials inside the electrode. In one embodiment, from the above viewpoint, the amount of the component (b1) used is preferably about 30 to 99 mol%, more preferably about 50 to 90 mol% of the monomer group giving the component (B1).

(B1)成分を与えるモノマー群100質量%における(b1)成分の上限の例としては、99.99、99、98、95、90、80、70、60、50、40、35質量%等が挙げられ、下限の例としては、98、95、90、80、70、60、50、40、35、30質量%等が挙げられる。(b1)成分の使用量の上限及び下限は上記値に限定されない。(b1)成分の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、(b1)成分の使用量は、(B1)成分を与えるモノマー群のうち通好ましくは30〜99質量%程度、より好ましくは50〜90質量%程度である。 As an example of the upper limit of the component (b1) in 100% by mass of the monomer group giving the component (B1), 99.99, 99, 98, 95, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 35% by mass and the like. Examples of the lower limit include 98, 95, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 35, 30% by mass and the like. (B1) The upper and lower limits of the amount of the component used are not limited to the above values. The range of the component (b1) can be appropriately set (for example, selected from the above upper and lower limit values). In one embodiment, the amount of the component (b1) used is generally preferably about 30 to 99% by mass, more preferably about 50 to 90% by mass in the monomer group giving the component (B1).

(スルホン酸基置換不飽和炭化水素基含有モノマー(b2)((b2)成分))
本開示において「スルホン酸基置換不飽和炭化水素基含有モノマー」とは、不飽和炭化水素基の水素がスルホン酸基に置換された化合物又はその塩を意味する。1つの実施形態において、スルホン酸基置換不飽和炭化水素基含有モノマーは下記構造式
R−SO
(式中、Rは不飽和炭化水素基である。不飽和炭化水素基の例としては、ビニル基、アリル基、2−メチルプロペニル基等のアルケニル基、エチニル基、プロピニル基等のアルキニル基等が挙げられる。)
により表される化合物又はその塩(例えば有機アミン塩等の有機塩、カリウム塩、ナトリウム塩等のアルカリ金属塩を含む金属塩、アンモニウム塩等を含む無機塩)である。
(Sulfonic acid group-substituted unsaturated hydrocarbon group-containing monomer (b2) ((b2) component))
In the present disclosure, the "sulfonic acid group-substituted unsaturated hydrocarbon group-containing monomer" means a compound in which the hydrogen of an unsaturated hydrocarbon group is substituted with a sulfonic acid group or a salt thereof. In one embodiment, the sulfonic acid group-substituted unsaturated hydrocarbon group-containing monomer is represented by the following general formula R-SO 3 H
(In the formula, R is an unsaturated hydrocarbon group. Examples of the unsaturated hydrocarbon group include an alkenyl group such as a vinyl group, an allyl group and a 2-methylpropenyl group, an alkynyl group such as an ethynyl group and a propynyl group, and the like. Is mentioned.)
A compound represented by (for example, an organic salt such as an organic amine salt, a metal salt containing an alkali metal salt such as a potassium salt or a sodium salt, an inorganic salt containing an ammonium salt or the like).

(b2)成分は、不飽和炭化水素基の水素がスルホン酸基に置換された化合物又はその塩であれば、各種公知のものを特に制限なく使用できる。(b2)成分の例としては、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸及びメタリルスルホン酸並びにそれらの塩が挙げられ、二種以上を併用できる。塩の例としては、有機アミン塩等の有機塩;カリウム塩、ナトリウム塩等のアルカリ金属塩を含む金属塩、アンモニウム塩等を含む無機塩等が挙げられる。これらの中でも、(B1)成分の分子量と水溶性を制御するための連鎖移動剤として作用するメタリルスルホン酸塩、特にメタリルスルホン酸ナトリウムが好ましい。 As the component (b2), any known compound can be used without particular limitation as long as it is a compound in which hydrogen of an unsaturated hydrocarbon group is substituted with a sulfonic acid group or a salt thereof. Examples of the component (b2) include vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, metallic sulfonic acid, and salts thereof, and two or more of them can be used in combination. Examples of the salt include an organic salt such as an organic amine salt; a metal salt containing an alkali metal salt such as a potassium salt and a sodium salt, an inorganic salt containing an ammonium salt and the like. Among these, methallyl sulfonate, which acts as a chain transfer agent for controlling the molecular weight and water solubility of the component (B1), particularly sodium methallyl sulfonate is preferable.

(b2)成分の使用量は特に限定されないが、(B1)成分を与える単量体群100モル%における(b2)成分の上限の例としては、1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05モル%等が挙げられ、下限の例としては、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05、0.01モル%等が挙げられる。(b2)成分の上限及び下限は、上記値に限定されない。(b2)成分の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、(b2)成分は(B1)成分を与える単量体群100モル%のうち好ましくは0.01〜1モル%程度、より好ましくは0.05〜1モル%程度とするのがよい。そうすることで、(B1)成分の耐酸化性を損なうことなく、分子量と水溶性を制御することができる。 The amount of the component (b2) used is not particularly limited, but examples of the upper limit of the component (b2) in 100 mol% of the monomer group giving the component (B1) are 1, 0.9, 0.8, and 0. 7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.05 mol% and the like, and examples of the lower limit are 0.9, 0.8, Examples thereof include 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.05, 0.01 mol% and the like. (B2) The upper and lower limits of the component are not limited to the above values. (B2) The range of the components can be appropriately set (for example, selected from the above upper and lower limit values). In one embodiment, the component (b2) is preferably about 0.01 to 1 mol%, more preferably about 0.05 to 1 mol%, out of 100 mol% of the monomer group giving the component (B1). Is good. By doing so, the molecular weight and water solubility can be controlled without impairing the oxidation resistance of the component (B1).

1つの実施形態において、(B1)成分を与える単量体群100質量%における(b2)成分の上限の例としては、1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05質量%等が挙げられ、下限の例としては、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05、0.01質量%等が挙げられる。(b2)成分の上限及び下限は、上記値に限定されない。(b)成分の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、(b2)成分は(B1)成分を与える単量体群100質量%のうち好ましくは0.01〜1質量%程度、より好ましくは0.05〜1質量%程度とするのがよい。そうすることで、(B1)成分の耐酸化性を損なうことなく、分子量と水溶性を制御することができる。 In one embodiment, examples of the upper limit of the component (b2) in 100% by mass of the monomer group giving the component (B1) are 1, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0. .5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.05% by mass, etc., and examples of the lower limit are 0.9, 0.8, 0.7, 0.6. , 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.05, 0.01% by mass and the like. (B2) The upper and lower limits of the component are not limited to the above values. (B) The range of components can be set as appropriate (for example, by selecting from the above upper and lower limit values). In one embodiment, the component (b2) is preferably about 0.01 to 1% by mass, more preferably about 0.05 to 1% by mass, out of 100% by mass of the monomer group giving the component (B1). Is good. By doing so, the molecular weight and water solubility can be controlled without impairing the oxidation resistance of the component (B1).

((b1)成分及び(b2)成分以外の共重合成分((b3)成分))
前記モノマー群には、(b1)成分及び(b2)成分と共重合可能な他の共重合成分(以下、(b3)成分ともいう)を含めてもよい。(b3)成分の例としては、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸エステル、α,β−不飽和ニトリル化合物、共役ジエン化合物、芳香族ビニル化合物等が挙げられる。これらは二種以上を併用できる。(b3)成分の使用量は特に限定されないが、1つの実施形態において、(B1)成分を与えるモノマー群100モル%のうち(b3)成分の使用量が50モル%未満(例えば40、30、20、20、9、5、4、1、0.1モル%未満、0モル%)であることが好ましい。また別の実施形態において、(B1)成分を与えるモノマー群100質量%のうち(b3)成分の使用量が50質量%未満(例えば40、30、20、20、9、5、4、1、0.1質量%未満、0質量%)であることが好ましい。
(Copolymerization component other than (b1) component and (b2) component ((b3) component))
The monomer group may include a component (b1) and another copolymerization component capable of copolymerizing with the component (b2) (hereinafter, also referred to as a component (b3)). Examples of the component (b3) include unsaturated carboxylic acids, unsaturated carboxylic acid esters, α, β-unsaturated nitrile compounds, conjugated diene compounds, aromatic vinyl compounds and the like. Two or more of these can be used together. The amount of the component (b3) used is not particularly limited, but in one embodiment, the amount of the component (b3) used is less than 50 mol% (for example, 40, 30, among 100 mol% of the monomer group giving the component (B1)). 20, 20, 9, 5, 4, 1, less than 0.1 mol%, 0 mol%). In yet another embodiment, the amount of the component (b3) used is less than 50% by mass (for example, 40, 30, 20, 20, 9, 5, 4, 1, among 100% by mass of the monomer group giving the component (B1)). It is preferably less than 0.1% by mass and 0% by mass).

不飽和カルボン酸の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられる。これらは二種以上を併用できる。上記不飽和カルボン酸の使用量は特に限定されない。1つの実施形態において本発明の負極の柔軟性及び本発明のリチウムイオン電池のサイクル特性等を考慮すると、(B1)成分を与えるモノマー群100モル%のうち10モル%未満(例えば9、5、1、0.1モル%未満、0モル%)とするのが好ましく、また前記モノマー群100質量%のうち10質量%未満(例えば9、5、1、0.1質量%未満、0質量%)であることが好ましい。 Examples of unsaturated carboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like. Two or more of these can be used together. The amount of the unsaturated carboxylic acid used is not particularly limited. Considering the flexibility of the negative electrode of the present invention, the cycle characteristics of the lithium ion battery of the present invention, and the like in one embodiment, less than 10 mol% (for example, 9, 5, It is preferably 1, less than 0.1 mol%, 0 mol%), and less than 10% by mass (for example, 9, 5, 1, less than 0.1% by mass, 0% by mass) out of 100% by mass of the monomer group. ) Is preferable.

不飽和カルボン酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。(メタ)アクリル酸エステルの例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸n−アミル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸n−ノニル、(メタ)アクリル酸n−デシル等の直鎖(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸i−プロピル、(メタ)アクリル酸i−ブチル、(メタ)アクリル酸i−アミル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等の分岐(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等の脂環(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、トリ(メタ)アクリル酸トリメチロールプロパン、テトラ(メタ)アクリル酸ペンタエリスリトール、ヘキサ(メタ)アクリル酸ジペンタエリスリトール、(メタ)アクリル酸アリル、ジ(メタ)アクリル酸エチレン等の置換(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。これらは二種以上を併用できる。不飽和カルボン酸エステルの使用量は特に限定されないが、本発明の負極の柔軟性及び本発明のリチウムイオン電池のサイクル特性等を考慮すると、(B1)成分を与えるモノマー群100モル%のうち10モル%未満(例えば9、5、1、0.1モル%未満、0モル%)とするのが好ましく、前記モノマー群100質量%のうち10質量%未満(例えば9、5、1、0.1質量%未満、0質量%)であることが好ましい。
As the unsaturated carboxylic acid ester, a (meth) acrylic acid ester is preferable. Examples of (meth) acrylic acid esters are methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate. Linear chain of amyl, n-hexyl (meth) acrylate, n-heptyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, n-nonyl (meth) acrylate, n-decyl (meth) acrylate, etc. (Meta) acrylic acid ester;
Branched (meth) acrylic acid esters such as (meth) i-propyl acrylate, (meth) i-butyl acrylate, (meth) i-amyl acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate;
Alicyclic (meth) acrylic acid ester such as cyclohexyl (meth) acrylic acid;
Glycidyl (meth) acrylate, hydroxymethyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, ethylene glycol (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, tri Substitution (meth) acrylic acid such as trimethylolpropane (meth) acrylic acid, pentaerythritol tetra (meth) acrylic acid, dipentaerythritol hexa (meth) acrylic acid, allyl (meth) acrylic acid, ethylene di (meth) acrylic acid, etc. Examples include ester. Two or more of these can be used together. The amount of the unsaturated carboxylic acid ester used is not particularly limited, but considering the flexibility of the negative electrode of the present invention, the cycle characteristics of the lithium ion battery of the present invention, and the like, 10 out of 100 mol% of the monomer group giving the component (B1). It is preferably less than mol% (for example, less than 9, 5, 1, 0.1 mol%, 0 mol%), and less than 10% by mass (for example, 9, 5, 1, 0. It is preferably less than 1% by mass and 0% by mass).

α,β−不飽和ニトリル化合物は、本発明の負極に柔軟性を与える目的で好適に使用できる。α,β−不飽和ニトリル化合物の例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリル、シアン化ビニリデン等が挙げられ、二種以上を併用できる。これらのうち、アクリロニトリル及び/又はメタクリロニトリルが好ましく、特にアクリロニトリルが好ましい。α,β−不飽和ニトリル化合物の使用量は特に限定されないが、(B1)成分を与えるモノマー群100モル%のうち50モル%未満(例えば40、39、30、20、10、5、1、0.1モル%未満、0モル%)であるのが好ましく、前記モノマー群100質量%のうち50質量%未満(例えば40、39、30、20、10、5、1、0.1質量%未満、0質量%)であることが好ましい。上記値とすることで、(B1)成分の水への溶解性を保ちつつ、前記各塗膜が均一となり、前記柔軟性を発揮させやすくなる。 The α, β-unsaturated nitrile compound can be suitably used for the purpose of imparting flexibility to the negative electrode of the present invention. Examples of α, β-unsaturated nitrile compounds include acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, α-ethylacrylonitrile, vinylidene cyanide, and the like, and two or more of them can be used in combination. Of these, acrylonitrile and / or methacrylonitrile are preferred, and acrylonitrile is particularly preferred. The amount of the α, β-unsaturated nitrile compound used is not particularly limited, but is less than 50 mol% (for example, 40, 39, 30, 20, 10, 5, 1,) of 100 mol% of the monomer group giving the component (B1). It is preferably less than 0.1 mol%, 0 mol%), and less than 50% by mass (for example, 40, 39, 30, 20, 10, 5, 1, 0.1% by mass) out of 100% by mass of the monomer group. Less than, 0% by mass) is preferable. By setting the above value, each coating film becomes uniform while maintaining the solubility of the component (B1) in water, and it becomes easy to exert the flexibility.

共役ジエン化合物の例としては、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換及び側鎖共役ヘキサジエン類等が挙げられる。共役ジエン化合物の使用量は特に限定されないが、本発明に係るリチウムイオン電池のサイクル特性の観点より、(B1)成分を与えるモノマー群100モル%のうち10モル%未満(例えば39、30、20、10、5、1、0.1モル%未満)が好ましく、0モル%がより好ましい。また前記モノマー群100質量%のうち10質量%未満(例えば39、30、20、10、5、1、0.1質量%未満、0質量%)であることが好ましい。 Examples of conjugated diene compounds are 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chlor-1,3-butadiene, substituted linear conjugate. Examples thereof include pentadiene, substitution and side chain conjugated hexadiene. The amount of the conjugated diene compound used is not particularly limited, but from the viewpoint of the cycle characteristics of the lithium ion battery according to the present invention, less than 10 mol% (for example, 39, 30, 20) of the 100 mol% of the monomer group giving the component (B1) is used. 10, 5, 1, less than 0.1 mol%), more preferably 0 mol%. Further, it is preferably less than 10% by mass (for example, 39, 30, 20, 10, 5, 1, less than 0.1% by mass, 0% by mass) out of 100% by mass of the monomer group.

芳香族ビニル化合物の例としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロルスチレン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。これらは二種以上を併用できる。芳香族ビニル化合物の使用量は特に限定されないが、本発明に係るリチウムイオン電池のサイクル特性の観点より、(B1)成分を与えるモノマー群100モル%のうち10モル%未満(例えば9、5、1、0.1モル%未満)が好ましく、0モル%がより好ましい。また前記モノマー群100質量%のうち10質量%未満(例えば9、5、1、0.1質量%未満)が好ましく、0質量%がより好ましい。 Examples of aromatic vinyl compounds include styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, vinyltoluene, chlorostyrene, divinylbenzene and the like. Two or more of these can be used together. The amount of the aromatic vinyl compound used is not particularly limited, but from the viewpoint of the cycle characteristics of the lithium ion battery according to the present invention, less than 10 mol% (for example, 9, 5, 1, 0.1 mol%) is preferable, and 0 mol% is more preferable. Further, less than 10% by mass (for example, less than 9, 5, 1, 0.1% by mass) is preferable, and 0% by mass is more preferable, out of 100% by mass of the monomer group.

((B1)成分の製造方法)
(B1)成分は、各種公知のラジカル重合法で合成できる。好ましくは水溶液ラジカル重合法である。具体的には、前記(b1)成分及び(b2)成分並びに必要に応じて(b3)成分を含むモノマー混合液にラジカル重合開始剤及び必要に応じて他の重合試薬を加え、撹拌しながら、反応温度50〜100℃程度で重合反応を行えばよい。反応時間は特に限定されず、好ましくは1〜10時間程度である。
((B1) Ingredient manufacturing method)
The component (B1) can be synthesized by various known radical polymerization methods. An aqueous solution radical polymerization method is preferable. Specifically, a radical polymerization initiator and, if necessary, another polymerization reagent are added to the monomer mixture containing the components (b1) and (b2) and, if necessary, the component (b3), and the mixture is stirred. The polymerization reaction may be carried out at a reaction temperature of about 50 to 100 ° C. The reaction time is not particularly limited, and is preferably about 1 to 10 hours.

ラジカル重合開始剤としては、各種公知のものを特に制限なく使用できる。ラジカル重合開始剤の例としては、過硫酸カリウム及び過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;該過硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤とを組み合わせたレドックス系重合開始剤;アゾ系開始剤等が挙げられる。ラジカル重合開始剤の使用量は特に制限されないが、(B1)成分を与えるモノマー群の総質量に対し0.05〜2質量%程度、好ましくは0.1〜1.5質量%程度である。この場合、重合反応が十分に進行し、(B1)成分を高分子量化できる。 As the radical polymerization initiator, various known ones can be used without particular limitation. Examples of radical polymerization initiators include persulfates such as potassium persulfate and ammonium persulfate; redox-based polymerization initiators in which the persulfates are combined with reducing agents such as sodium bisulfite; and azo-based initiators. Be done. The amount of the radical polymerization initiator used is not particularly limited, but is about 0.05 to 2% by mass, preferably about 0.1 to 1.5% by mass, based on the total mass of the monomer group giving the component (B1). In this case, the polymerization reaction proceeds sufficiently, and the component (B1) can be made high molecular weight.

ラジカル重合反応前又は、得られた(B1)成分を水溶化する際に、製造安定性を向上させる目的で、アンモニアや有機アミン、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の一般的な中和剤でpH調整を行ってもよい。その場合、pHは5〜11程度の範囲に調整することが好ましい。また、同様の目的で、金属イオン封止剤であるEDTA又はその塩等を使用することも可能である。 Ammonia, organic amines, potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, etc. are commonly used before the radical polymerization reaction or when the obtained (B1) component is solubilized in water for the purpose of improving production stability. The pH may be adjusted with a neutralizing agent. In that case, the pH is preferably adjusted to the range of about 5 to 11. It is also possible to use EDTA, which is a metal ion encapsulant, or a salt thereof, for the same purpose.

(物性)
(B1)成分の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、重量平均分子量(Mw)の上限の例としては、600万、550万、500万、450万、400万、350万、300万、250万、200万、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万等が挙げられ、下限の例としては、550万、500万、450万、400万、350万、300万、290万、250万、200万、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万、35万、30万等が挙げられる。重量平均分子量(Mw)の上限及び下限は上記値に限定されない。上記重量平均分子量(Mw)の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、(B1)成分の重量平均分子量(Mw)は、電極スラリーの分散安定性の観点から、30万〜600万が好ましい。
(Physical characteristics)
The weight average molecular weight (Mw) of the component (B1) is not particularly limited, but examples of the upper limit of the weight average molecular weight (Mw) are 6 million, 5.5 million, 5 million, 4.5 million, 4 million, 3.5 million, and 3 million. , 2.5 million, 2 million, 1.5 million, 1 million, 950,000, 900,000, 850,000, 800,000, 750,000, 700,000, 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, etc. Examples of the lower limit are 5.5 million, 5 million, 4.5 million, 4 million, 3.5 million, 3 million, 2.9 million, 2.5 million, 2 million, 1.5 million, 1 million, 950,000, 900,000, 850,000. , 800,000, 750,000, 700,000, 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, 350,000, 300,000 and the like. The upper and lower limits of the weight average molecular weight (Mw) are not limited to the above values. The range of the weight average molecular weight (Mw) can be appropriately set (for example, selected from the upper and lower limit values). In one embodiment, the weight average molecular weight (Mw) of the component (B1) is preferably 300,000 to 6 million from the viewpoint of dispersion stability of the electrode slurry.

(B1)成分の数平均分子量(Mn)の上限の例としては、600万、550万、500万、450万、400万、350万、300万、250万、200万、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万、30万、20万、10万、5万等が挙げられ、下限の例としては、550万、500万、450万、400万、350万、300万、290万、250万、200万、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万、35万、30万、20万、10万、5万、1万等が挙げられる。数平均分子量(Mn)の上限及び下限は上記値に限定されない。上記数平均分子量(Mn)の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、(B1)成分の数平均分子量(Mn)は、電極スラリーの分散安定性の観点から、1万以上が好ましい。 Examples of the upper limit of the number average molecular weight (Mn) of the component (B1) are 6 million, 5.5 million, 5 million, 4.5 million, 4 million, 3.5 million, 3 million, 2.5 million, 2 million, 1.5 million, and 1 million. , 950,000, 900,000, 850,000, 800,000, 750,000, 700,000, 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, 300,000, 200,000, 100,000, 50,000, etc. Examples of lower limits are 5.5 million, 5 million, 4.5 million, 4 million, 3.5 million, 3 million, 2.9 million, 2.5 million, 2 million, 1.5 million, 1 million, 950,000, 900,000, 850,000. , 800,000, 750,000, 700,000, 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, 350,000, 300,000, 200,000, 100,000, 10,000, etc. The upper and lower limits of the number average molecular weight (Mn) are not limited to the above values. The range of the number average molecular weight (Mn) can be appropriately set (for example, selected from the above upper and lower limit values). In one embodiment, the number average molecular weight (Mn) of the component (B1) is preferably 10,000 or more from the viewpoint of dispersion stability of the electrode slurry.

上記重量平均分子量及び数平均分子量は、例えばゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により0.2Mリン酸緩衝液/アセトニトリル溶液(90/10、PH8.0)下で測定したポリアクリル酸換算値として算出され得る。 The weight average molecular weight and the number average molecular weight are calculated as polyacrylic acid conversion values measured under 0.2 M phosphate buffer / acetonitrile solution (90/10, PH 8.0), for example, by gel permeation chromatography (GPC). Can be done.

(B1)成分の分子量分布(Mw/Mn)の上限の例としては、7、6、5、4、3、2等が挙げられ、下限の例としては、6、5、4、3、2、1等が挙げられる。分子量分布(Mw/Mn)の上限及び下限は上記値に限定されない。上記分子量分布(Mw/Mn)の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、(B1)成分の分子量分布(Mw/Mn)は、電極スラリーの分散安定性の観点から、1〜7が好ましい。 Examples of the upper limit of the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the component (B1) include 7, 6, 5, 4, 3, 2, and the like, and examples of the lower limit include 6, 5, 4, 3, 2. 1st grade can be mentioned. The upper and lower limits of the molecular weight distribution (Mw / Mn) are not limited to the above values. The range of the molecular weight distribution (Mw / Mn) can be appropriately set (for example, selected from the upper and lower limit values). In one embodiment, the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the component (B1) is preferably 1 to 7 from the viewpoint of dispersion stability of the electrode slurry.

(B1)成分の25℃で固形分15質量%の水溶液状態におけるB型粘度の上限の例としては、70,000、65,000、60,000、55,000、50,000、45,000、40,000、35,000、30,000、25,000、20,000、15,000、11,000mPa・s等が挙げられ、下限の例としては、69,000、65,000、60,000、55,000、50,000、45,000、40,000、35,000、30,000、25,000、20,000、15,000、11,000、10,000mPa・s等が挙げられる。上記B型粘度の上限及び下限は上記値に限定されない。(B1)成分の25℃で固形分15質量%の水溶液状態におけるB型粘度の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。B型粘度は水溶液の溶媒量により調整され得る。1つの実施形態において、(B1)成分は、25℃で固形分15質量%の水溶液でのB型粘度が10,000〜70,000mPa・sの範囲のものである必要がある。粘度が10,000mPa・s未満の場合には、本発明のスラリー中の(B1)成分の量が相対的に多くなるため、該スラリーを用いて得られるリチウムイオン電池の電池容量低下を招く。また、該スラリーからなる塗膜と集電体である金属箔との密着性も低下する傾向にある。一方、粘度が70,000mPa・sを超える場合には、本発明のスラリー中にゲル状物質が生じやすく、電極に欠点やボイドが増える傾向にある。また、後述のように、(B1)成分の水溶液をスプレードライによって粉体化するに際し、粉体化せずに繊維状となる傾向にある。 Examples of the upper limit of the B-type viscosity in the aqueous solution state of the component (B1) at 25 ° C. and a solid content of 15% by mass are 70,000, 65,000, 60,000, 55,000, 50,000, 45,000. 40,000, 35,000, 30,000, 25,000, 20,000, 15,000, 11,000 mPa · s, etc., and examples of the lower limit are 69,000, 65,000, 60. 000, 55,000, 50,000, 45,000, 40,000, 35,000, 30,000, 25,000, 20,000, 15,000, 11,000, 10,000 mPa · s, etc. Can be mentioned. The upper and lower limits of the B-type viscosity are not limited to the above values. The range of the B-type viscosity of the component (B1) in an aqueous solution state at 25 ° C. and a solid content of 15% by mass can be appropriately set (for example, selected from the above upper and lower limit values). The B-type viscosity can be adjusted by the amount of solvent in the aqueous solution. In one embodiment, the component (B1) needs to have a B-type viscosity in the range of 10,000 to 70,000 mPa · s in an aqueous solution having a solid content of 15% by mass at 25 ° C. When the viscosity is less than 10,000 mPa · s, the amount of the component (B1) in the slurry of the present invention becomes relatively large, which causes a decrease in the battery capacity of the lithium ion battery obtained by using the slurry. In addition, the adhesion between the coating film made of the slurry and the metal foil which is a current collector tends to decrease. On the other hand, when the viscosity exceeds 70,000 mPa · s, a gel-like substance is likely to be generated in the slurry of the present invention, and defects and voids tend to increase in the electrode. Further, as will be described later, when the aqueous solution of the component (B1) is pulverized by spray drying, it tends to become fibrous without being pulverized.

(リチウムイオン電池負極用スラリーの製造方法)
本発明のスラリーの製造法は、(B1)成分を水溶液として用いた場合の態様(以下、第一態様ともいう)と、これを粉体化したもの(以下、粉体ポリ(メタ)アクリルアミド(B2)、(B2)成分ともいう。)として用いた場合の態様(以下、第二態様ともいう。)等が挙げられる。
(Manufacturing method of slurry for negative electrode of lithium ion battery)
The method for producing a slurry of the present invention includes an embodiment in which the component (B1) is used as an aqueous solution (hereinafter, also referred to as the first embodiment) and a powdered version of the same (hereinafter, powder poly (meth) acrylamide (hereinafter, powder poly (meth) acrylamide). Examples thereof include a mode (hereinafter, also referred to as a second mode) when used as the components B2) and (B2).

第一態様の製造法は、負極活物質(A)と、ポリ(メタ)アクリルアミド(B1)と、水とを混合する工程を含む方法であり、最も簡便である。この場合、水は必要に応じて加えてもよい。 The production method of the first aspect is a method including a step of mixing the negative electrode active material (A), poly (meth) acrylamide (B1), and water, and is the simplest. In this case, water may be added as needed.

第二態様の製造法は、ポリ(メタ)アクリルアミド(B1)をスプレードライすることにより、粉体ポリ(メタ)アクリルアミド(B2)を得る工程、及び負極活物質(A)と、ポリ(メタ)アクリルアミド(B2)と、水とを混合する工程を含む方法である。 The production method of the second aspect is a step of obtaining powder poly (meth) acrylamide (B2) by spray-drying poly (meth) acrylamide (B1), and a negative electrode active material (A) and poly (meth). It is a method including a step of mixing acrylamide (B2) and water.

第一及び第二の態様における混合手段の例としては、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、ホバートミキサー等が挙げられる。 Examples of the mixing means in the first and second aspects include a ball mill, a sand mill, a pigment disperser, a grinder, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, a hovert mixer and the like.

(粉体ポリ(メタ)アクリルアミド(B2))
(B2)成分は、(B1)成分を各種公知の方法で粉体化したものであり、例えば公知のスプレードライ法(噴霧乾燥造粒法)又は捏和造粒法を使用できる。特にスプレードライ法は、(B2)成分の粒子径がそろうため水への再溶解性が良好になることから好ましく、例えば、特開2016−091904号公報に記載の方法を挙げることができる。
(Powder poly (meth) acrylamide (B2))
The component (B2) is a powder of the component (B1) by various known methods, and for example, a known spray-drying method (spray-drying granulation method) or kneading granulation method can be used. In particular, the spray-drying method is preferable because the particle size of the component (B2) is uniform and the resolubility in water is good. For example, the method described in JP-A-2016-091904 can be mentioned.

本発明のスラリーにおける(B1)成分及び/又は(B2)成分の含有量は特に限定されない。本発明のスラリーにおける(B1)成分及び/又は(B2)成分の含有量(固形分質量)の上限の例としては、(A)成分100質量部に対して15、14、10、9、5、4質量部等が挙げられ、下限の例としては、14、10、9、5、4、2、1質量部等が挙げられる。上記含有量(固形分質量)の上限及び下限は上記値に限定されない。本発明のスラリーにおける(B1)成分及び/又は(B2)成分の含有量(固形分質量)の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、(A)成分100質量部に対して1〜15質量部程度となる範囲が好ましい。 The content of the component (B1) and / or the component (B2) in the slurry of the present invention is not particularly limited. As an example of the upper limit of the content (solid content mass) of the component (B1) and / or the component (B2) in the slurry of the present invention, 15, 14, 10, 9, 5 with respect to 100 parts by mass of the component (A). , 4 parts by mass and the like, and examples of the lower limit include 14, 10, 9, 5, 4, 2, 1 part by mass and the like. The upper and lower limits of the content (solid content mass) are not limited to the above values. The range of the content (solid content mass) of the component (B1) and / or the component (B2) in the slurry of the present invention can be appropriately set (for example, selected from the above upper and lower limit values). In one embodiment, the range is preferably about 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).

(導電助剤)
本発明のスラリーには、目的に応じて、導電助剤を含めてもよい。導電助剤の例としては、気相成長炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ(CNT)、カーボンナノファイバー(CNF)等の繊維状炭素、黒鉛粒子、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック;平均粒径10μm以下のCu、Ni、Al、Si又はこれらの合金からなる微粉末等が挙げられる。導電助剤の使用量は特に限定されないが、(A)成分に対して好ましくは0〜20質量%程度、より好ましくは0.5〜15質量%程度である。
(Conductive aid)
The slurry of the present invention may contain a conductive auxiliary agent depending on the purpose. Examples of conductive auxiliaries include fibrous carbon such as vapor-grown carbon fiber (VGCF), carbon nanotube (CNT), and carbon nanofiber (CNF), graphite particles, carbon such as acetylene black, ketjen black, and furnace black. Black: Fine powder of Cu, Ni, Al, Si or an alloy thereof having an average particle size of 10 μm or less can be mentioned. The amount of the conductive auxiliary agent used is not particularly limited, but is preferably about 0 to 20% by mass, and more preferably about 0.5 to 15% by mass with respect to the component (A).

(非水系媒体)
本発明のスラリーには、塗布作業性を改善する目的で、80〜350℃の標準沸点を有する非水系媒体を含めてもよい。非水系媒体の例としては、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド;トルエン、キシレン、n−ドデカン、テトラリン等の炭化水素;2−エチル−1−ヘキサノール、1−ノナノール、ラウリルアルコール等のアルコール;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ホロン、アセトフェノン、イソホロン等のケトン;酢酸ベンジル、酪酸イソペンチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等のエステル;o−トルイジン、m−トルイジン、p−トルイジン等のアミン化合物;γ−ブチロラクトン、δ−ブチロラクトン等のラクトン;ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホキシド・スルホン等が挙げられる。これらの中でも、塗布作業性の点より、N−メチルピロリドンが好ましい。該非水系媒体の使用量は特に限定されないが、好ましくは、本発明のスラリーに対し0〜10質量部程度である。
(Non-aqueous medium)
The slurry of the present invention may contain a non-aqueous medium having a standard boiling point of 80 to 350 ° C. for the purpose of improving coating workability. Examples of non-aqueous media include amides such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide; hydrocarbons such as toluene, xylene, n-dodecane, tetralin; 2-ethyl-1-hexanol, 1- Alcohols such as nonanol and lauryl alcohol; ketones such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, holon, acetophenone and isophorone; esters such as benzyl acetate, isopentyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate and butyl lactate; o-toluidine, m-toluidine, p-toluidine Amide compounds such as γ-butyrolactone, lactones such as δ-butyrolactone; sulfoxide sulfones such as dimethyl sulfoxide and sulfolane. Among these, N-methylpyrrolidone is preferable from the viewpoint of coating workability. The amount of the non-aqueous medium used is not particularly limited, but is preferably about 0 to 10 parts by mass with respect to the slurry of the present invention.

(添加剤)
本発明のスラリーには、(A)成分、(B1)成分、(B2)成分、(b1)成分、(b2)成分、水、導電助剤、非水系媒体以外の剤を添加剤として含めることができる。添加剤の例としては、分散剤、レベリング剤、酸化防止剤、増粘剤等が挙げられる。添加剤の使用量は特に限定されないが、例えば、(B1)成分100質量%(固形分換算)又は(B2)成分100質量%に対して0〜10質量%程度、5質量%未満、1質量%未満、0.1質量%未満、0.01質量%未満、0質量%等が挙げられ、またスラリー100質量%に対し、0〜5質量%、1質量%未満、0.1質量%未満、0.01質量%未満、0質量%等が挙げられる。
(Additive)
The slurry of the present invention contains as an additive an agent other than the component (A), the component (B1), the component (B2), the component (b1), the component (b2), water, a conductive auxiliary agent, and a non-aqueous medium. Can be done. Examples of additives include dispersants, leveling agents, antioxidants, thickeners and the like. The amount of the additive used is not particularly limited, but is, for example, about 0 to 10% by mass with respect to 100% by mass (solid content equivalent) of the (B1) component or 100% by mass of the (B2) component, less than 5% by mass, and 1% by mass. %, Less than 0.1% by mass, less than 0.01% by mass, 0% by mass, etc., and 0 to 5% by mass, less than 1% by mass, less than 0.1% by mass with respect to 100% by mass of the slurry. , Less than 0.01% by mass, 0% by mass and the like.

分散剤は、用いる電極活物質や導電剤に応じて選択でき、アニオン性化合物、カチオン性化合物、非イオン性化合物、高分子化合物を例示できる。 The dispersant can be selected according to the electrode active material and the conductive agent to be used, and examples thereof include anionic compounds, cationic compounds, nonionic compounds, and polymer compounds.

レベリング剤の例としては、アルキル系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、金属系界面活性剤等の界面活性剤等が挙げられる。界面活性剤を用いることにより、塗工時に発生するはじきを防止し、電極の平滑性を向上させることができる。 Examples of the leveling agent include alkyl-based surfactants, silicon-based surfactants, fluorine-based surfactants, and surfactants such as metal-based surfactants. By using a surfactant, it is possible to prevent repelling generated during coating and improve the smoothness of the electrode.

酸化防止剤の例としては、フェノール化合物、ハイドロキノン化合物、有機リン化合物、硫黄化合物、フェニレンジアミン化合物、ポリマー型フェノール化合物等が挙げられる。ポリマー型フェノール化合物は、分子内にフェノール構造を有する重合体であり、重量平均分子量が好ましくは200以上、より好ましくは600以上、好ましくは1000以下、より好ましくは700以下のポリマー型フェノール化合物が好ましく用いられる。 Examples of the antioxidant include a phenol compound, a hydroquinone compound, an organic phosphorus compound, a sulfur compound, a phenylenediamine compound, a polymer type phenol compound and the like. The polymer-type phenol compound is a polymer having a phenol structure in the molecule, and a polymer-type phenol compound having a weight average molecular weight of preferably 200 or more, more preferably 600 or more, preferably 1000 or less, and more preferably 700 or less is preferable. Used.

増粘剤の例としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系ポリマー及びこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩;(変性)ポリ(メタ)アクリル酸及びこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩;(変性)ポリビニルアルコール、アクリル酸又はアクリル酸塩とビニルアルコールの共重合体、無水マレイン酸又はマレイン酸若しくはフマル酸とビニルアルコールの共重合体等のポリビニルアルコール;ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、変性ポリアクリル酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体水素化物等が挙げられる。 Examples of thickeners include cellulose-based polymers such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose and their ammonium salts and alkali metal salts; (modified) poly (meth) acrylic acid and these ammonium salts and alkali metal salts; (Modified) Polyvinyl alcohol such as polyvinyl alcohol, acrylic acid or a polymer of acrylic acid salt and vinyl alcohol, maleic anhydride or maleic acid or a polymer of fumaric acid and vinyl alcohol; polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, etc. Examples thereof include modified polyacrylic acid, oxidized starch, phosphate starch, casein, various modified starches, acrylonitrile-butadiene copolymer hydride and the like.

(2.リチウムイオン電池用負極)
本発明のリチウムイオン電池用負極(以下、負極)は、本発明に係るスラリーを、集電体に塗布、乾燥して得られる硬化物、すなわち本発明に係るスラリーの硬化物である。
(2. Negative electrode for lithium-ion battery)
The negative electrode for a lithium ion battery of the present invention (hereinafter, negative electrode) is a cured product obtained by applying the slurry according to the present invention to a current collector and drying it, that is, a cured product of the slurry according to the present invention.

集電体としては、各種公知のものを特に制限なく使用できる。その材質は特に限定されず、例えば、銅、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。集電体の形態も特に限定されず、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。中でも、金属箔が、現在工業化製品に使用されていることから好ましい。 As the current collector, various known ones can be used without particular limitation. The material is not particularly limited, and for example, a metal material such as copper, iron, nickel, stainless steel, or nickel-plated steel, or a carbon material such as carbon cloth or carbon paper is used. The form of the current collector is also not particularly limited, and in the case of a metal material, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate and the like can be mentioned, and in the case of a carbon material, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder and the like can be mentioned. Above all, metal leaf is preferable because it is currently used in industrialized products.

塗布手段は特に限定されず、例えば、コンマコーター、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、ダイコーター、バーコーター等従来公知のコーティング装置が挙げられる。 The coating means is not particularly limited, and examples thereof include conventionally known coating devices such as a comma coater, a gravure coater, a micro gravure coater, a die coater, and a bar coater.

乾燥手段も特に限定されず、温度は好ましくは60℃〜200℃程度、より好ましくは100℃〜195℃程度であり、雰囲気は乾燥空気又は不活性雰囲気であればよい。 The drying means is not particularly limited, and the temperature is preferably about 60 ° C. to 200 ° C., more preferably about 100 ° C. to 195 ° C., and the atmosphere may be dry air or an inert atmosphere.

電極(硬化塗膜)の厚さは特に限定されないが、好ましくは5μm〜300μm程度、好ましくは10μm〜250μm程度である。かかる範囲とすることにより、高密度の電流値に対する十分なLiの吸蔵・放出の機能が得られやすくなる。 The thickness of the electrode (cured coating film) is not particularly limited, but is preferably about 5 μm to 300 μm, preferably about 10 μm to 250 μm. Within such a range, it becomes easy to obtain a sufficient function of storing and releasing Li with respect to a high-density current value.

本発明の負極における(B1)成分(固形分)又は(B2)成分の含有量は特に限定されない。本発明の負極における(B1)成分(固形分)又は(B2)成分の含有量の上限の例としては、15、14、11、10、9、6、5、4、2、1、0.5質量%等が挙げられ、下限の例としては、14、11、10、9、6、5、4、2、1、0.5。0.1質量%等が挙げられる。上記含有量の上限及び下限は上記値に限定されない。本発明の負極における(B1)成分(固形分)又は(B2)成分の含有量の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、本発明の負極における(B1)成分(固形分)又は(B2)成分の含有量の範囲は好ましくは0.1〜15質量%程度、より好ましくは1〜10質量%程度である。上記範囲であると、高出力時の容量やエネルギー密度を好適に向上させることができる。 The content of the component (B1) (solid content) or the component (B2) in the negative electrode of the present invention is not particularly limited. Examples of the upper limit of the content of the component (B1) (solid content) or the component (B2) in the negative electrode of the present invention are 15, 14, 11, 10, 9, 6, 5, 4, 2, 1, 0. 5% by mass and the like can be mentioned, and examples of the lower limit include 14, 11, 10, 9, 6, 5, 4, 2, 1, 0.5.0.1% by mass and the like. The upper and lower limits of the content are not limited to the above values. The range of the content of the component (B1) (solid content) or the component (B2) in the negative electrode of the present invention can be appropriately set (for example, selected from the above upper and lower limit values). In one embodiment, the content range of the component (B1) (solid content) or the component (B2) in the negative electrode of the present invention is preferably about 0.1 to 15% by mass, more preferably about 1 to 10% by mass. Is. Within the above range, the capacity and energy density at the time of high output can be suitably improved.

(3.リチウムイオン電池)
本発明のリチウムイオン電池は、本発明の負極を含む物品である。上記電池における他の部材、即ち、電解質溶液、セパレータ、正極、及び包装材料は特に限定されない。
(3. Lithium-ion battery)
The lithium ion battery of the present invention is an article containing the negative electrode of the present invention. The other members of the battery, that is, the electrolyte solution, the separator, the positive electrode, and the packaging material are not particularly limited.

(電解質溶液)
電解質溶液の例としては、非水系溶媒に支持電解質を溶解した非水系電解液等が挙げられる。また、上記非水系電解液には、被膜形成剤を含めてもよい。
(Electrolyte solution)
Examples of the electrolyte solution include a non-aqueous electrolyte solution in which a supporting electrolyte is dissolved in a non-aqueous solvent. Further, the film-forming agent may be included in the non-aqueous electrolyte solution.

非水系溶媒としては、各種公知のものを特に制限なく使用できる。非水系溶媒の例としては、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート;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等の環状カーボネート;1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、スルホラン、1,3−ジオキソラン等の環状エーテル;ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル;アセトニトリル等が挙げられる。これらの非水系溶媒は、何れか一種を単独で用いても良く、二種以上を混合して用いてもよいが、環状カーボネートと鎖状カーボネートを含む混合溶媒の組み合わせが好ましい。 As the non-aqueous solvent, various known ones can be used without particular limitation. Examples of non-aqueous solvents include chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate; chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane; tetrahydrofuran, Cyclic ethers such as 2-methyltetrahydrofuran, sulfolane and 1,3-dioxolane; chain esters such as methyl formate, methyl acetate and methyl propionate; cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; acetonitrile and the like can be mentioned. .. Any one of these non-aqueous solvents may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used, but a combination of a mixed solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate is preferable.

支持電解質としては、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、各種公知のものを特に制限なく使用でき、例えば、LiPF、LiAsF、LiBF、LiSbF、LiAlCl、LiClO、CFSOLi、CSOLi、CFCOOLi、(CFCO)NLi、(CFSONLi、(CSO)NLi等が挙げられる。中でも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すLiPF、LiClO、CFSOLiが好ましい。これらは、二種以上を併用してもよい。解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。 A lithium salt is used as the supporting electrolyte. The lithium salt can be used without particular limitation of various known, for example, LiPF 6, LiAsF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAlCl 4, LiClO 4, CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, Examples thereof include CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, and (C 2 F 5 SO 2 ) NLi. Of these, LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li, which are easily soluble in a solvent and show a high degree of dissociation, are preferable. These may be used in combination of two or more. Since the lithium ion conductivity becomes higher as the supporting electrolyte having a higher degree of dissociation is used, the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of the supporting electrolyte.

被膜形成剤としては、各種公知のものを特に制限なく使用でき、例えば、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、ビニルエチルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート等のカーボネート化合物、エチレンサルファイド、プロピレンサルファイド等のアルケンサルファイド;1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン等のスルトン化合物;マレイン酸無水物、コハク酸無水物等の酸無水物等が挙げられる。電解質溶液における被膜形成剤の使用量は特に限定されないが、10質量%以下、8質量%以下、5質量%以下、2質量%以下の順で好ましい。上記範囲とすることで、被膜形成剤の利点である、初期不可逆容量の抑制や、低温特性及びレート特性の向上等が得られやすくなる。 As the film-forming agent, various known substances can be used without particular limitation. For example, carbonate compounds such as vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, vinylethyl carbonate, methylphenyl carbonate, fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, ethylene sulfide, and propylene can be used. Examples thereof include alkene sulfides such as sulfide; sulton compounds such as 1,3-propane sulton and 1,4-butane sulton; acid anhydrides such as maleic anhydride and succinic anhydride. The amount of the film-forming agent used in the electrolyte solution is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or less, 8% by mass or less, 5% by mass or less, and 2% by mass or less in that order. Within the above range, it becomes easy to obtain the advantages of the film forming agent, such as suppression of initial irreversible capacity and improvement of low temperature characteristics and rate characteristics.

(セパレータ)
セパレータは、正極と負極との間に介在する物品であって、電極間の短絡を防止するために使用する。具体的には、多孔膜や不織布等の多孔性のセパレータを好ましく使用でき、それらには上記非水系電解液を含浸させて用いる。セパレータの材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエーテルスルホン等が用いられ、好ましくはポリオレフィンである。
(Separator)
The separator is an article interposed between the positive electrode and the negative electrode, and is used to prevent a short circuit between the electrodes. Specifically, a porous separator such as a porous membrane or a non-woven fabric can be preferably used, and they are impregnated with the above-mentioned non-aqueous electrolyte solution and used. As the material of the separator, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyether sulfone and the like are used, and polyolefins are preferable.

(正極)
正極としては、各種公知のものを特に制限なく使用でき、例えば、正極活物質、バインダー、上述した導電助剤を有機溶媒と混合することによってスラリーを調製し、調製したスラリーを正極集電体に塗布、乾燥、プレスすることによって得られる。
(Positive electrode)
As the positive electrode, various known ones can be used without particular limitation. For example, a slurry is prepared by mixing a positive electrode active material, a binder, and the above-mentioned conductive auxiliary agent with an organic solvent, and the prepared slurry is used as a positive electrode current collector. Obtained by coating, drying and pressing.

正極活物質は、無機化合物を含む活物質と有機化合物を含む活物質とに大別される。正極活物質に含まれる無機化合物の例としては、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属硫化物等が挙げられる。上記遷移金属の例としては、Fe、Co、Ni、Mn、Al等が挙げられる。正極活物質に使用される無機化合物の例としては、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn、LiFePO、LiNi1/2Mn3/2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、Li[Li0.1Al0.1Mn1.9]O、LiFeVO等のリチウム含有複合金属酸化物;TiS、TiS、非晶質MoS等の遷移金属硫化物;Cu、非晶質VO−P、MoO、V、V13等の遷移金属酸化物等が挙げられる。これらの化合物は、部分的に元素置換したものであってもよい。正極活物質に含まれる有機化合物の例としては、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン等の導電性重合体等が挙げられる。電気伝導性に乏しい、鉄系酸化物は、還元焼成時に炭素源物質を存在させることで、炭素材料で覆われた電極活物質として用いてもよい。また、これらの化合物は、部分的に元素置換したものであってもよい。これらの中でも実用性、電気特性、長寿命の点で、好ましくは、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn、LiFePO、LiNi1/2Mn3/2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、Li[Li0.1Al0.1Mn1.9]Oが正極活物質として使用される。 The positive electrode active material is roughly classified into an active material containing an inorganic compound and an active material containing an organic compound. Examples of the inorganic compound contained in the positive electrode active material include transition metal oxides, composite oxides of lithium and transition metals, transition metal sulfides, and the like. Examples of the transition metal include Fe, Co, Ni, Mn, Al and the like. Examples of inorganic compounds used for positive electrode active materials are LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , LiCo 1/3 Ni 1/3. Lithium-containing composite metal oxides such as Mn 1/3 O 2 , Li [Li 0.1 Al 0.1 Mn 1.9 ] O 4 , LiFeVO 4 ; transitions of TiS 2 , TiS 3 , amorphous MoS 2, etc. Metal sulfides; transition metal oxides such as Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O-P 2 O 5 , MoO 3 , V 2 O 5 , V 6 O 13 and the like. These compounds may be partially elementally substituted. Examples of the organic compound contained in the positive electrode active material include conductive polymers such as polyacetylene and poly-p-phenylene. An iron-based oxide having poor electrical conductivity may be used as an electrode active material covered with a carbon material by allowing a carbon source substance to be present at the time of reduction firing. Further, these compounds may be partially elementally substituted. Among these, in terms of practicality, electrical characteristics, and long life, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , LiCo 1/3 are preferable. Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 and Li [Li 0.1 Al 0.1 Mn 1.9 ] O 4 are used as the positive electrode active material.

正極用バインダーの例としては、フッ素系樹脂(ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等)、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、不飽和結合を有する重合体(スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム等)、アクリル酸系重合体(アクリル酸共重合体、メタクリル酸共重合体等)等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。 Examples of positive electrode binders include fluororesins (vinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, etc.), polyolefins (polyethylene, polypropylene, etc.), polymers having unsaturated bonds (styrene-butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, etc.). ), Acrylic acid-based polymers (acrylic acid copolymers, methacrylic acid copolymers, etc.) and the like, and two or more of them may be used in combination.

正極集電体の例としては、アルミニウム箔、ステンレス鋼箔等が挙げられる。 Examples of the positive electrode current collector include aluminum foil, stainless steel foil, and the like.

本発明のリチウムイオン電池の形態は特に制限されない。リチウムイオン電池の形態の例としては、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ等が挙げられる。また、これらの形態の電池を任意の外装ケースに収めることにより、コイン型、円筒型、角型等の任意の形状にして用いることができる。 The form of the lithium ion battery of the present invention is not particularly limited. Examples of the form of the lithium ion battery include a cylinder type in which the sheet electrode and the separator are spirally formed, a cylinder type having an inside-out structure in which the pellet electrode and the separator are combined, and a coin type in which the pellet electrode and the separator are laminated. Further, by storing the batteries of these forms in an arbitrary outer case, they can be used in any shape such as a coin type, a cylindrical type, and a square type.

本発明のリチウムイオン電池を組み立てる手順も特に制限されず、電池の構造に応じて適切な手順で組み立てればよい。例を挙げると特開2013−089437に記載する方法等が挙げられる。外装ケース上に負極を乗せ、その上に電解液とセパレータを設け、更に負極と対向するように正極を乗せて、ガスケット、封口板によって固定して電池にすることができる。 The procedure for assembling the lithium ion battery of the present invention is not particularly limited, and the lithium ion battery of the present invention may be assembled by an appropriate procedure according to the structure of the battery. Examples include the methods described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-08934. A negative electrode can be placed on the outer case, an electrolytic solution and a separator can be provided on the negative electrode, and a positive electrode can be placed so as to face the negative electrode and fixed by a gasket and a sealing plate to form a battery.

以下、実施例及び比較例をあげて本発明方法を更に詳しく説明するが、本発明は、これらに限定されない。なお、実施例中、特に説明がない限り「%」は「質量%」を示し、「部」は「質量部」を示す。 Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. In the examples, “%” indicates “mass%” and “parts” indicates “parts by mass” unless otherwise specified.

(1)B型粘度
各バインダー水溶液の粘度は、B型粘度計(東機産業株式会社製 製品名「B型粘度計モデルBM」)を用い、25℃にて、以下の条件で測定した。
粘度100,000〜20,000mPa・sの場合:No.4ローター使用、回転数6rpm
粘度20,000mPa・s未満の場合:No.3ローター使用、回転数6rpm
(1) B-type viscosity The viscosity of each aqueous binder solution was measured at 25 ° C. under the following conditions using a B-type viscometer (product name “B-type viscometer model BM” manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
In the case of viscosity of 100,000 to 20,000 mPa · s: No. 4 rotors used, rotation speed 6 rpm
When the viscosity is less than 20,000 mPa · s: No. 3 rotors used, rotation speed 6 rpm

1.(B1)成分の製造
製造例1
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素ガス導入管を備えた反応装置に、イオン交換水2300g、アクリルアミド400g(5.63mol)、メタリルスルホン酸ナトリウム9.0g(0.057mol)を入れ、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、50℃まで昇温した。そこに2,2‘−アゾビス−2−アミジノプロパン 二塩酸塩(日宝化学株式会社製 製品名「NC−32」)4.0g、イオン交換水30gを投入し、80℃まで昇温し1.5時間反応を行った。次いで、NC−32 4.0g、イオン交換水30gを投入し80℃にて1.5時間反応し、固形分15.0%、粘度(25℃)が35,000mPa・sのポリ(メタ)アクリルアミド(B1)を含む水溶液を得た。
1. 1. (B1) Production of component Production example 1
In a reactor equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, and a nitrogen gas introduction tube, 2300 g of ion-exchanged water, 400 g of acrylamide (5.63 mol), and 9.0 g of sodium methallyl sulfonate (0.057 mol) were placed. After removing oxygen in the reaction system through nitrogen gas, the temperature was raised to 50 ° C. 4.0 g of 2,2'-azobis-2-amidinopropane dihydrochloride (product name "NC-32" manufactured by Nippoh Chemicals, Inc.) and 30 g of ion-exchanged water were added thereto, and the temperature was raised to 80 ° C. 1 The reaction was carried out for 5 hours. Next, 4.0 g of NC-32 and 30 g of ion-exchanged water were added and reacted at 80 ° C. for 1.5 hours to obtain a poly (meth) having a solid content of 15.0% and a viscosity (25 ° C.) of 35,000 mPa · s. An aqueous solution containing acrylamide (B1) was obtained.

製造例2〜4及び1’〜4’
上記製造例1において、モノマー組成と開始剤の量を表1で示すもの及び数値に変更した他は実施例1と同様にして、ポリ(メタ)アクリルアミド(B1)を含む水溶液を調製した。
Production Examples 2-4 and 1'-4'
In Production Example 1, an aqueous solution containing poly (meth) acrylamide (B1) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the monomer composition and the amount of the initiator were changed to those shown in Table 1 and numerical values.

Figure 2021158125
・AM:アクリルアミド
・NMAM:N−メチロールアクリルアミド
・ATBS:アクリルアミドt−ブチルスルホン酸
・SMAS:メタリルスルホン酸ナトリウム
・MAS:メタリルスルホン酸
・AA:アクリル酸
・EA:アクリル酸エチル
・HEMA:メタクリル酸2−ヒドロキシエチル
・AN:アクリロニトリル
・MPA:3−メルカプトプロピオン酸
Figure 2021158125
・ AM: Acrylamide ・ NMAM: N-methylolacrylamide ・ ATBS: Acrylamide t-butylsulfonic acid ・ SMAS: Sodium metharylsulfonic acid ・ MAS: Metallylsulfonic acid ・ AA: Acrylic acid ・ EA: Ethyl acrylate ・ HEMA: Methacrylic 2-Hydroxyethyl acid-AN: Acrylonitrile-MPA: 3-Mercaptopropionic acid

2.(B2)成分の製造
製造例5
製造例1のポリ(メタ)アクリルアミド(B1)の水溶液をスプレードライヤー機(ヤマト科学株式会社製PulvisGB22)を用いて微粉化した。乾燥条件は、乾燥空気流量:0.45m/分、入口温度:180℃、出口温度:80℃、噴霧圧:1.0kgf/cm、溶液供給量:500mL/時間であった。得られた粉末を、イオン交換水を入れた円柱型ガラス容器に、平バネで攪拌しながら、15質量%となるよう加え、溶解させた。
2. (B2) Production of component Production example 5
The aqueous solution of poly (meth) acrylamide (B1) of Production Example 1 was pulverized using a spray dryer (Pulvis GB22 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.). The drying conditions were a dry air flow rate: 0.45 m 3 / min, an inlet temperature: 180 ° C., an outlet temperature: 80 ° C., a spray pressure: 1.0 kgf / cm 2 , and a solution supply amount: 500 mL / hour. The obtained powder was added to a cylindrical glass container containing ion-exchanged water in an amount of 15% by mass while stirring with a flat spring to dissolve the powder.

3.負極用スラリーの製造及び評価
実施例1−1
市販の自転公転ミキサー(製品名「あわとり練太郎」、シンキー(株)製)を用い、該ミキサー専用の容器に、製造例1のポリ(メタ)アクリルアミド(B1)の水溶液を固形分換算で10部と、D50が1.94μmのシリコン粒子を75部と、アセチレンブラック(商品名デンカブラック、デンカ(株)製)を15部とを混合した。そこにイオン交換水を固形分濃度40%となるように加えて、当該容器を前記ミキサーにセットした。次いで、2000rpmで10分間混練後、1分間脱泡を行い、負極用スラリーを得た。
3. 3. Production and Evaluation of Slurry for Negative Electrodes Example 1-1
Using a commercially available rotation / revolution mixer (product name "Awatori Rentaro", manufactured by Shinky Co., Ltd.), an aqueous solution of poly (meth) acrylamide (B1) of Production Example 1 in terms of solid content is placed in a container dedicated to the mixer. 10 parts, 75 parts of silicon particles having a D50 of 1.94 μm, and 15 parts of acetylene black (trade name: Denka Black, manufactured by Denka Co., Ltd.) were mixed. Ion-exchanged water was added thereto so as to have a solid content concentration of 40%, and the container was set in the mixer. Then, after kneading at 2000 rpm for 10 minutes, defoaming was performed for 1 minute to obtain a slurry for a negative electrode.

実施例1−2
製造例2のポリ(メタ)アクリルアミド(B1)の水溶液を固形分換算で10部と、D50が0.13μmのシリコン粒子を75部と、前記アセチレンブラック15部とを混合した。そこにイオン交換水を固形分濃度40%となるように加えて、前記自転公転ミキサーを用いて2000rpmで10分間混練後、1分間脱泡を行い、負極用スラリーを得た。
Example 1-2
10 parts of the aqueous solution of poly (meth) acrylamide (B1) of Production Example 2 in terms of solid content, 75 parts of silicon particles having a D50 of 0.13 μm, and 15 parts of the acetylene black were mixed. Ion-exchanged water was added thereto so as to have a solid content concentration of 40%, and the mixture was kneaded at 2000 rpm for 10 minutes using the rotation / revolution mixer and then defoamed for 1 minute to obtain a slurry for a negative electrode.

実施例1−3
製造例3のポリ(メタ)アクリルアミド(B1)の水溶液を固形分換算で10部と、D50が0.85μmのシリコン粒子を50部と、天然黒鉛(伊藤黒鉛工業株式会社製 製品名「Z−5F」)を25部と、前記アセチレンブラック15部とを混合した。そこにイオン交換水を固形分濃度40%となるように加えて、前記自転公転ミキサーを用いて2000rpmで10分間混練後、1分間脱泡を行い、負極用スラリーを得た。
Example 1-3
10 parts of the aqueous solution of poly (meth) acrylamide (B1) of Production Example 3 in terms of solid content, 50 parts of silicon particles with a D50 of 0.85 μm, and natural graphite (manufactured by Ito Graphite Industry Co., Ltd. Product name “Z-” 25 parts of "5F") and 15 parts of the acetylene black were mixed. Ion-exchanged water was added thereto so as to have a solid content concentration of 40%, and the mixture was kneaded at 2000 rpm for 10 minutes using the rotation / revolution mixer and then defoamed for 1 minute to obtain a slurry for a negative electrode.

実施例1−4
製造例4のポリ(メタ)アクリルアミド(B1)のを固形分換算で10部と、D50が1.46μmのシリコン粒子を25部と、Z−5Fを50部と、前記アセチレンブラック15部とを混合した。そこにイオン交換水を固形分濃度40%となるように加えて、前記自転公転ミキサーを用いて2000rpmで10分間混練後、1分間脱泡を行い、負極用スラリーを得た。
Example 1-4
10 parts of poly (meth) acrylamide (B1) of Production Example 4 in terms of solid content, 25 parts of silicon particles having a D50 of 1.46 μm, 50 parts of Z-5F, and 15 parts of the acetylene black. Mixed. Ion-exchanged water was added thereto so as to have a solid content concentration of 40%, and the mixture was kneaded at 2000 rpm for 10 minutes using the rotation / revolution mixer and then defoamed for 1 minute to obtain a slurry for a negative electrode.

実施例1−5、比較例1−1〜1−6
実施例1−1において、ポリ(メタ)アクリルアミド(B1)の水溶液及びシリコン粒子のD50を表2に記載の通り変更した他は同様にして、負極用スラリーを得た。
Examples 1-5, Comparative Examples 1-1-1-6
In Example 1-1, a slurry for a negative electrode was obtained in the same manner except that the aqueous solution of poly (meth) acrylamide (B1) and the D50 of the silicon particles were changed as shown in Table 2.

<スラリー分散性評価>
スラリー調製直後の分散性を以下の基準で目視評価した。
◎:全体が均質なペースト状であり、液状分離がなく、かつ、凝集物も認められない。
○:全体は略均質なペースト状であり、僅かな液状分離が認められるが、凝集物は認められない。
△:容器底部に少量の凝集物と、やや多くの液状分離とが認められる。
×:容器底部に粘土状の凝集物が多数認められ、液状分離も多く認められる。
<Slurry dispersibility evaluation>
The dispersibility immediately after the slurry was prepared was visually evaluated according to the following criteria.
⊚: The whole is a homogeneous paste, there is no liquid separation, and no agglomerates are observed.
◯: The whole is a substantially homogeneous paste, and slight liquid separation is observed, but no agglutination is observed.
Δ: A small amount of agglomerates and a slightly large amount of liquid separation were observed at the bottom of the container.
X: Many clay-like aggregates are observed at the bottom of the container, and many liquid separations are also observed.

4.リチウムイオン電池負極の製造及び評価
実施例2−1
銅箔からなる集電体の表面に、実施例1−1で調製した負極用スラリーを、乾燥後の膜厚が15μmとなるようにドクターブレード法によって均一に塗布し、60℃で30分乾燥後、150℃/真空で120分間加熱処理して電極を得た。その後、膜(活物質層)の密度が1.5g/cmになるようにロールプレス機によりプレス加工することにより、負極を得た。
4. Manufacture and Evaluation of Negative Electrode of Lithium Ion Battery Example 2-1
The negative electrode slurry prepared in Example 1-1 was uniformly applied to the surface of the current collector made of copper foil by the doctor blade method so that the film thickness after drying was 15 μm, and dried at 60 ° C. for 30 minutes. Then, the electrode was obtained by heat treatment at 150 ° C./vacuum for 120 minutes. Then, a negative electrode was obtained by press working with a roll press machine so that the density of the film (active material layer) was 1.5 g / cm 3.

<柔軟性>
実施例2−1に係る電極を幅10mm×長さ70mmに切り、直径6mmφのテフロン(登録商標)棒に活物質層を外側にして捲き付け、活物質層の表面の様子を観察し、以下の基準で評価した。
◎:集電体上に結着している活物質層にひび割れ及び剥がれが全く生じていない。
○:集電体上に結着している活物質層にひび割れが見られるが、剥がれは認められない。
△:集電体上に結着している活物質層にひび割れが見られ、剥がれも一部認められる。
×:集電体上に結着している活物質層にひび割れが見られ、△よりも多く剥がれが生じた。
<Flexibility>
The electrode according to Example 2-1 was cut into a width of 10 mm and a length of 70 mm, wound around a Teflon (registered trademark) rod having a diameter of 6 mmφ with the active material layer on the outside, and the state of the surface of the active material layer was observed. It was evaluated according to the criteria of.
⊚: No cracks or peeling occurred in the active material layer bonded on the current collector.
◯: Cracks are seen in the active material layer bonded on the current collector, but no peeling is observed.
Δ: Cracks are observed in the active material layer bonded on the current collector, and some peeling is also observed.
X: Cracks were observed in the active material layer bound on the current collector, and more peeling occurred than Δ.

実施例2−2〜2−5、比較例2−1〜2−6
上記実施例2−1において、リチウムイオン電池負極用スラリーを表2に記載の通り変更した他は実施例2−1と同様にして、リチウムイオン電池負極を得た。電極の柔軟性を評価し、その結果を表2に併せて示した。
Examples 2-2-2-5, Comparative Examples 2-1-2-6
A lithium ion battery negative electrode was obtained in the same manner as in Example 2-1 except that the lithium ion battery negative electrode slurry was changed as shown in Table 2 in Example 2-1. The flexibility of the electrodes was evaluated, and the results are also shown in Table 2.

5.リチウムイオン電池ハーフセルの組み立て及び評価
実施例3−1 リチウムイオン電池ハーフセルの作製
(1)リチウムイオン電池ハーフセルの組み立て
アルゴン置換されたグローブボックス内で、実施例6で製造した負極を直径16mmに打ち抜き成形したものを、2極式コインセル(宝泉株式会社製、商品名「HSフラットセル」)上に載置した。次いで、直径24mmに打ち抜いたポリプロピレン製多孔膜からなるセパレータ(CS TECH CO., LTD製、商品名「Selion P2010」)を載置し、さらに、空気が入らないように電解液を500μL注入した後、市販の金属リチウム箔を16mmに打ち抜き成形したものを載置し、前記2極式コインセルの外装ボディーをネジで閉めて封止することにより、リチウムイオン電池セルを組み立てた。ここで使用した電解液は、エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/1(質量比)の溶媒に、LiPFを1モル/Lの濃度で溶解した溶液である。
5. Assembly and Evaluation of Lithium Ion Battery Half Cell Example 3-1 Preparation of Lithium Ion Battery Half Cell (1) Assembly of Lithium Ion Battery Half Cell The negative electrode manufactured in Example 6 is punched to a diameter of 16 mm in an argon-substituted glove box. The battery was placed on a 2-pole coin cell (manufactured by Hosen Co., Ltd., trade name "HS flat cell"). Next, a separator made of a polypropylene porous film punched to a diameter of 24 mm (CS TECH CO., Made by LTD, trade name "Selion P2010") was placed, and further, 500 μL of an electrolytic solution was injected so as not to allow air to enter. A lithium ion battery cell was assembled by placing a commercially available metallic lithium foil punched and molded to 16 mm and sealing the exterior body of the bipolar coin cell with a screw. The electrolytic solution used here is a solution in which LiPF 6 is dissolved in a solvent of ethylene carbonate / ethylmethyl carbonate = 1/1 (mass ratio) at a concentration of 1 mol / L.

(2)初回充放電クーロン効率及び容量維持率の測定
上記で製造したリチウムイオン電池ハーフセルを25℃の恒温槽に入れ、定電流(0.1C)にて充電を開始し、電圧が0.01Vになった時点で充電完了(カットオフ)とした。次いで、定電流(0.1C)にて放電を開始し、電圧が1.0Vになった時点を放電完了(カットオフ)とする充放電を30回繰り返した。1サイクル目の充電容量に対する1サイクル目の放電容量の割合を百分率で表し、これを初回充放電クーロン効率とした。また、1サイクル目の放電容量に対する30サイクル目の放電容量の割合を百分率で表し、これを容量維持率とした。その結果を表2に併せて示した。
(2) Measurement of initial charge / discharge Coulomb efficiency and capacity retention rate Put the lithium-ion battery half cell manufactured above in a constant temperature bath at 25 ° C, start charging at a constant current (0.1C), and the voltage is 0.01V. When it became, charging was completed (cutoff). Next, discharging was started at a constant current (0.1C), and charging / discharging was repeated 30 times with the time when the voltage reached 1.0 V as the discharge completion (cutoff). The ratio of the discharge capacity of the first cycle to the charge capacity of the first cycle was expressed as a percentage, and this was taken as the initial charge / discharge coulomb efficiency. Further, the ratio of the discharge capacity in the 30th cycle to the discharge capacity in the 1st cycle was expressed as a percentage, and this was taken as the capacity retention rate. The results are also shown in Table 2.

なお、上記測定条件において「1C」とは、ある一定の電気容量を有するセルを定電流放電して1時間で放電終了となる電流値を示す。例えば「0.1C」とは、10時間かけて放電終了となる電流値のことであり、「10C」とは0.1時間かけて放電完了となる電流値のことをいう。 In the above measurement conditions, "1C" indicates a current value at which a cell having a certain electric capacity is discharged with a constant current and the discharge is completed in 1 hour. For example, "0.1C" is a current value at which the discharge is completed over 10 hours, and "10C" is a current value at which the discharge is completed over 0.1 hours.

実施例3−2〜3−5、比較例3−1〜3−5 リチウムイオン電池ハーフセルの作製
上記実施例3−1において、リチウムイオン電池負極を表2に記載の通り変更した他は実施例3−1と同様にして、リチウムイオン電池セルを得た。初回充放電クーロン効率及び残存容量率の測定を測定し、その結果を表2に併せて示した。
Examples 3-2-3-5, Comparative Examples 3-1-3-5 Preparation of Lithium Ion Battery Half Cell Examples of Examples 3-1 except that the negative electrode of the lithium ion battery was changed as shown in Table 2. A lithium ion battery cell was obtained in the same manner as in 3-1. The measurements of the initial charge / discharge Coulomb efficiency and the residual capacity ratio were measured, and the results are also shown in Table 2.

Figure 2021158125
Figure 2021158125

表2から明らかなように、実施例1−1〜1−5の負極用スラリーはいずれも、スラリー分散性の評価が良好であった。これらの負極用スラリーを用いた、実施例2−1〜2−5の負極はいずれも、電極柔軟性の評価が良好であった。これらの負極を用いた、実施例3−1〜3−5のリチウムイオン電池用ハーフセルはいずれも、初回充放電クーロン効率及び容量維持率が良好なものであった。 As is clear from Table 2, all of the slurries for negative electrodes of Examples 1-1 to 1-5 had a good evaluation of slurry dispersibility. All of the negative electrodes of Examples 2-1 to 2-5 using these negative electrode slurries had a good evaluation of electrode flexibility. All of the half cells for lithium ion batteries of Examples 3-1 to 3-5 using these negative electrodes had good initial charge / discharge coulombic efficiency and capacity retention rate.

これに対し、25℃で固形分15質量%の水溶液状態におけるB型粘度が低いポリ(メタ)アクリルアミドを用いて作製したリチウムイオン電池負極用スラリー(比較例1−1、1−3)、25℃で固形分15質量%の水溶液状態におけるB型粘度が高いポリ(メタ)アクリルアミドを用いて作製したリチウムイオン電池負極用スラリー(比較例1−2)、(b2)成分を用いずに製造したポリ(メタ)アクリルアミドを用いて作製したリチウムイオン電池負極用スラリー(比較例1−4)、シリコン粒子の平均粒子径が大きい負極用スラリー(比較例1−5)の場合には、負極用スラリーの分散性、これらを用いて作製した負極の電極柔軟性評価、リチウムイオン電池ハーフセルの初回充放電クーロン効率及び容量維持率は劣っていた。 On the other hand, a lithium ion battery negative electrode slurry (Comparative Examples 1-1, 1-3) prepared using poly (meth) acrylamide having a low B-type viscosity in an aqueous state at 25 ° C. and a solid content of 15% by mass, 25. It was produced without using the components (Comparative Example 1-2) and (b2) for the negative electrode of a lithium ion battery prepared by using poly (meth) acrylamide having a high B-type viscosity in an aqueous solution state having a solid content of 15% by mass at ° C. In the case of a lithium ion battery negative electrode slurry prepared using poly (meth) acrylamide (Comparative Example 1-4) and a negative electrode slurry having a large average particle diameter of silicon particles (Comparative Example 1-5), a negative electrode slurry The dispersibility of the above, the electrode flexibility evaluation of the negative electrode produced using these, the initial charge / discharge Coulomb efficiency and the capacity retention rate of the lithium ion battery half cell were inferior.

6.ラミネート型リチウムイオン電池の作製
実施例1のスラリーからラミネート型リチウムイオン電池を次のようにして作製した。
(1)負極の作製
銅箔からなる集電体に実施例6記載のリチウムイオン電池負極スラリーをのせて、ドクターブレードを用いて膜状に塗布した。集電体にリチウムイオン電池負極スラリーを塗布したものを80℃で20分間乾燥して水を揮発させて除去した後、ロ−ルプレス機により、密着接合させた。この時、負極活物質層の密度は1.5g/cmとなるようにした。接合物を120℃で2時間、真空乾燥機で加熱し、所定の形状(26mm×31mmの矩形状)に切り取り、負極活物質層の厚さが15μmの負極とした。
6. Preparation of Laminated Lithium Ion Battery A laminated lithium ion battery was prepared from the slurry of Example 1 as follows.
(1) Preparation of Negative Electrode The lithium ion battery negative electrode slurry according to Example 6 was placed on a current collector made of copper foil and applied in a film form using a doctor blade. A lithium-ion battery negative electrode slurry coated on a current collector was dried at 80 ° C. for 20 minutes to volatilize and remove water, and then closely bonded by a roll press machine. At this time, the density of the negative electrode active material layer was set to 1.5 g / cm 2 . The bonded material was heated at 120 ° C. for 2 hours in a vacuum dryer and cut into a predetermined shape (26 mm × 31 mm rectangular shape) to obtain a negative electrode having a negative electrode active material layer having a thickness of 15 μm.

(2)正極の作成
正極活物質としてLiNi0.5Co0.2Mn0.3と導電助剤としてアセチレンブラックと、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、それぞれ88質量部、6質量部、6質量部を混合し、この混合物を適量のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて、リチウムイオン電池正極用スラリーを作製した。次いで、正極の集電体としてアルミニウム箔を用意し、アルミニウム箔にリチウムイオン電池正極用スラリーをのせ、ドクターブレードを用いて膜状になるように塗布した。リチウムイオン電池正極用スラリーを塗布後のアルミニウム箔を80℃で20分間乾燥してNMPを揮発させて除去した後、ロ−ルプレス機により、密着接合させた。この時、正極活物質層の密度は3.2g/cmとなるようにした。接合物を120℃で6時間、真空乾燥機で加熱し、所定の形状(25mm×30mmの矩形状)に切り取り、正極活物質層の厚さが45μm程度の正極とした。
(2) Preparation of positive electrode LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 as the positive electrode active material, acetylene black as the conductive auxiliary agent, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as the binder were 88 parts by mass and 6 by mass, respectively. A parts by mass and 6 parts by mass were mixed, and this mixture was dispersed in an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a slurry for a positive electrode of a lithium ion battery. Next, an aluminum foil was prepared as a current collector for the positive electrode, a slurry for the positive electrode of the lithium ion battery was placed on the aluminum foil, and the slurry was applied so as to form a film using a doctor blade. The aluminum foil after applying the lithium ion battery positive electrode slurry was dried at 80 ° C. for 20 minutes to volatilize and remove the NMP, and then closely joined by a roll press machine. At this time, the density of the positive electrode active material layer was set to 3.2 g / cm 2 . The bonded product was heated at 120 ° C. for 6 hours in a vacuum dryer and cut into a predetermined shape (25 mm × 30 mm rectangular shape) to obtain a positive electrode having a positive electrode active material layer having a thickness of about 45 μm.

(3)ラミネート型リチウムイオン電池の作製
上記の正極及び負極を用いて、ラミネート型リチウムイオン二次電池を製作した。詳しくは、正極及び負極の間に、ポリプロピレン製多孔膜からなるセパレータ(CS TECH CO., LTD製、商品名「Selion P2010」)の矩形状シート(27×32mm、厚さ25μm)を挟装して極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液を注入した。電解液としてエチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/1(質量比)の溶媒に、LiPFを1モル/Lの濃度で溶解した溶液を用いた。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群及び電解液が密閉されたラミネート型リチウムイオン二次電池を得た。なお、正極及び負極は外部と電気的に接続可能なタブを備え、このタブの一部はラミネート型リチウムイオン二次電池の外側に延出している。以上の工程で作製したラミネート型リチウムイオン電池を通電したところ、動作上の問題は生じなかった。
(3) Production of Laminated Lithium Ion Battery A laminated lithium ion secondary battery was produced using the above positive and negative electrodes. Specifically, a rectangular sheet (27 x 32 mm, thickness 25 μm) of a separator (CS TECH CO., Made by LTD, trade name “Selion P2010”) made of a polypropylene porous film is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode. It was made into a group of electrode plates. This group of plates was covered with a set of two laminated films, the three sides were sealed, and then the electrolytic solution was injected into the bag-shaped laminated film. As the electrolytic solution, a solution prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L in a solvent of ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate = 1/1 (mass ratio) was used. Then, by sealing the remaining one side, a laminated lithium ion secondary battery was obtained in which the four sides were hermetically sealed and the electrode plate group and the electrolytic solution were sealed. The positive electrode and the negative electrode are provided with tabs that can be electrically connected to the outside, and a part of the tabs extends to the outside of the laminated lithium ion secondary battery. When the laminated lithium-ion battery produced in the above steps was energized, no operational problem occurred.

Claims (3)

(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー(b1)及びスルホン酸基置換不飽和炭化水素基含有モノマー(b2)を含むモノマー群のラジカル共重合物であり、かつ、25℃で固形分15質量%の水溶液状態におけるB型粘度が10,000〜70,000mPa・sである、ポリ(メタ)アクリルアミド(B1)と、
水とを含み、前記B型粘度は、B型粘度計(東機産業株式会社製 製品名「B型粘度計モデルBM」)を用い、25℃にて、
粘度100,000〜20,000mPa・sの場合:No.4ローター使用、回転数6rpm
粘度20,000mPa・s未満の場合:No.3ローター使用、回転数6rpm
という条件で測定される、リチウムイオン電池負極用バインダー水溶液。
(Meta) A radical copolymer of a group of monomers containing an acrylamide skeleton-containing monomer (b1) and a sulfonic acid group-substituted unsaturated hydrocarbon group-containing monomer (b2), and in an aqueous state with a solid content of 15% by mass at 25 ° C. In poly (meth) acrylamide (B1), which has a B-type viscosity of 10,000 to 70,000 mPa · s,
The B-type viscosity contains water, and the B-type viscosity is measured at 25 ° C. using a B-type viscometer (product name "B-type viscometer model BM" manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
In the case of viscosity of 100,000 to 20,000 mPa · s: No. 4 rotors used, rotation speed 6 rpm
When the viscosity is less than 20,000 mPa · s: No. 3 rotors used, rotation speed 6 rpm
A binder aqueous solution for the negative electrode of a lithium ion battery, which is measured under the conditions.
前記モノマー群における前記(b2)成分の含有量が、0.01〜1モル%である、請求項1に記載のリチウムイオン電池負極用バインダー水溶液。 The binder aqueous solution for a negative electrode of a lithium ion battery according to claim 1, wherein the content of the component (b2) in the monomer group is 0.01 to 1 mol%. メジアン径(D50)が0.1〜2μmであるシリコン粒子(a1)を20質量%以上含む負極活物質(A)とともに使用される、請求項1又は2に記載のリチウムイオン電池負極用バインダー水溶液。 The binder aqueous solution for a negative electrode of a lithium ion battery according to claim 1 or 2, which is used together with a negative electrode active material (A) containing 20% by mass or more of silicon particles (a1) having a median diameter (D50) of 0.1 to 2 μm. ..
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