JP2023106633A - Binder composition for nonaqueous secondary battery, composition for electrode, electrode sheet and nonaqueous secondary battery, and methods for manufacturing electrode sheet and nonaqueous secondary battery - Google Patents

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Abstract

To provide a binder composition for a nonaqueous secondary battery, which allows a composition (slurry) superior in solid particle dispersibility to be obtained, which can sufficiently rise a binding property between electrode active substance particles or between an electrode active substance particle and a collector when the composition is used to form an electrode active substance layer, and which can achieve a nonaqueous secondary battery of sufficiently low resistance even in such a case that an electrode active substance that causes a large volume change during a charge/discharge operation is used for the electrode active substance layer and further achieve a satisfactorily long cycle life in the nonaqueous secondary battery.SOLUTION: Provided are: a binder composition for a nonaqueous secondary battery comprising a binder formed by a polymer having a constituent including a betaine structure; a composition for an electrode, comprising the binder composition and an electrode active substance; an electrode sheet having a layer formed by the composition for an electrode and a manufacturing method thereof; and a nonaqueous secondary battery of which at least one of positive and negative electrode active substance layers is a layer formed by the composition for an electrode, and a manufacturing method thereof.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非水二次電池用バインダー組成物、電極用組成物、電極シート、非水二次電池、電極シートの製造方法、及び非水二次電池の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a binder composition for nonaqueous secondary batteries, an electrode composition, an electrode sheet, a nonaqueous secondary battery, a method for producing an electrode sheet, and a method for producing a nonaqueous secondary battery.

リチウムイオン二次電池に代表される非水二次電池は、パソコン、ビデオカメラ、携帯電話等のポータブル電子機器の動力源として用いられている。最近では、二酸化炭素排出量削減という地球規模の環境課題を背景に、自動車等の輸送機器の動力電源として、また、夜間電力、自然エネルギー発電による電力等の蓄電用途としても普及してきている。 Non-aqueous secondary batteries, typified by lithium-ion secondary batteries, are used as power sources for portable electronic devices such as personal computers, video cameras, and mobile phones. Recently, against the background of the global environmental issue of reducing carbon dioxide emissions, it is becoming popular as a power source for transportation equipment such as automobiles, and as a power storage application such as nighttime power and power generated by natural energy generation.

リチウムイオン二次電池の電極(正極及び負極)は電極活物質層(正極活物質層及び負極活物質層)を有し、この電極活物質層は、充放電時にリチウムイオンを吸蔵ないし放出可能な電極活物質粒子を含む。また、電極活物質粒子間、ないし電極活物質粒子と集電体との間では電子輸送も行われるため、電子伝導性を確保することが要求される。この電子伝導の効率化には電極活物質粒子間、ないし電極活物質粒子と集電体との間の結着性が重要であり、電極活物質層は通常、バインダーを有している。しかし、バインダーそれ自体は電子輸送能が低く、結着性の向上と電子伝導性の向上とは、通常、互いにいわゆるトレードオフの関係にある。 The electrodes (positive electrode and negative electrode) of the lithium ion secondary battery have an electrode active material layer (positive electrode active material layer and negative electrode active material layer), and this electrode active material layer can absorb or release lithium ions during charging and discharging. Contains electrode active material particles. In addition, since electrons are also transported between the electrode active material particles or between the electrode active material particles and the current collector, it is required to ensure electron conductivity. The binding between the electrode active material particles or between the electrode active material particles and the current collector is important for the efficiency of this electron conduction, and the electrode active material layer usually contains a binder. However, the binder itself has a low electron-transporting ability, and improvement in binding property and improvement in electron conductivity are usually in a so-called trade-off relationship with each other.

リチウムイオン二次電池の電極は通常、電極形成用の組成物(スラリー)を集電体上に塗布し、乾燥して形成される。したがって、電極形成のためのスラリーは、電極活物質とバインダーとを液媒体中に分散して調製される。近年の環境問題への関心の高まりを背景に、液媒体として水系のものが求められるようになっており、水系スラリーに適した水系バインダーが開発されている。
例えば特許文献1には、エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体由来の構造単位を50~80質量%含み、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位を20~50質量%含み、特定の粘度を有する水溶性高分子を、二次電池用水系電極バインダーとして用いることが記載されている。
また、特許文献2には、リン酸基含有エチレン性不飽和単量体を含んでいてよいエチレン性不飽和単量体、リン酸基含有界面活性剤を含んでいてよい界面活性剤、ならびに、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一種の中和剤を含む組成物を乳化重合してなる、水分散系の非水系電池電極用バインダーが記載されている。
An electrode for a lithium ion secondary battery is usually formed by applying an electrode-forming composition (slurry) onto a current collector and drying it. Therefore, a slurry for electrode formation is prepared by dispersing an electrode active material and a binder in a liquid medium. Against the background of the growing interest in environmental issues in recent years, a water-based liquid medium is required, and water-based binders suitable for water-based slurries have been developed.
For example, Patent Document 1 contains 50 to 80% by mass of structural units derived from ethylenically unsaturated carboxylate monomers, and contains 20 to 50% by mass of structural units derived from ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomers. , describes the use of a water-soluble polymer having a specific viscosity as an aqueous electrode binder for a secondary battery.
Further, in Patent Document 2, an ethylenically unsaturated monomer that may contain a phosphate group-containing ethylenically unsaturated monomer, a surfactant that may contain a phosphate group-containing surfactant, and A water-dispersed binder for non-aqueous battery electrodes is described which is obtained by emulsion polymerization of a composition containing at least one neutralizing agent selected from alkali metals and alkaline earth metals.

リチウムイオン二次電池の更なる高容量化を実現するために、負極活物質としてケイ素系活物質を用いる検討が盛んに行われている。負極にケイ素系活物質を用いると高エネルギー密度化が可能となる。しかし、ケイ素系活物質は充電時にはリチウムイオンを多量に吸蔵して大きく膨張し、その分、放電時におけるケイ素系活物質の収縮幅も大きくなる。したがって、負極活物質としてケイ素系活物質を用いたリチウムイオン電池は充放電時の負極活物質の体積変化が大きく、充放電の繰り返しにより電池性能が低下しやすい。つまり、サイクル寿命の向上には制約がある。
このような問題に対処した技術として、例えば特許文献3には、メジアン径が0.1~2μmであるシリコン粒子を20質量%以上含む負極活物質と、(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー及びスルホン酸基置換不飽和炭化水素基含有モノマーを含むモノマー群のラジカル共重合物であり、特定濃度の水溶液状態で特定の粘度を示すポリ(メタ)アクリルアミドと、水とを含む、リチウムイオン電池負極用スラリーが記載されている。特許文献3記載の技術によれば、スラリーの分散性を高めることができ、このスラリーにより形成した電極は柔軟性に優れ、サイクル寿命の長いリチウムイオン二次電池が得られるとされる。
In order to further increase the capacity of lithium-ion secondary batteries, extensive studies have been conducted on the use of silicon-based active materials as negative electrode active materials. High energy density can be achieved by using a silicon-based active material for the negative electrode. However, the silicon-based active material absorbs a large amount of lithium ions during charging and expands greatly, and the shrinkage width of the silicon-based active material during discharging also increases accordingly. Therefore, in a lithium-ion battery using a silicon-based active material as a negative electrode active material, the negative electrode active material undergoes a large volume change during charging and discharging, and battery performance tends to deteriorate due to repeated charging and discharging. In other words, there are restrictions on improving the cycle life.
As a technique for dealing with such problems, for example, Patent Document 3 discloses a negative electrode active material containing 20% by mass or more of silicon particles having a median diameter of 0.1 to 2 μm, a (meth)acrylamide skeleton-containing monomer, and sulfonic acid. A slurry for a lithium ion battery negative electrode, comprising poly(meth)acrylamide, which is a radical copolymer of a monomer group containing a group-substituted unsaturated hydrocarbon group-containing monomer and exhibits a specific viscosity in an aqueous solution of a specific concentration, and water. is described. According to the technique described in Patent Document 3, the dispersibility of the slurry can be improved, the electrode formed from this slurry has excellent flexibility, and a lithium ion secondary battery with a long cycle life can be obtained.

特開2015-18776号公報JP 2015-18776 A 特許第6462125号公報Japanese Patent No. 6462125 特開2018-6334号公報JP 2018-6334 A

非水二次電池の用途の拡大に伴い、非水二次電池には高エネルギー密度化、低抵抗化、及びサイクル寿命の更なる向上が求められている。しかし、本発明者らが上記各特許文献に記載された電極用バインダーを含む従来の電極用バインダーについて検討した結果、負極活物質としてケイ素系活物質を用いて非水二次電池の高エネルギー密度化を図った場合に、電池抵抗を十分に抑えることは難しく、また、サイクル寿命についても目的の高いレベルへと導くには至っていないことが明らかとなってきた。 With the expansion of the use of non-aqueous secondary batteries, higher energy density, lower resistance, and further improvement in cycle life are required for non-aqueous secondary batteries. However, as a result of examining conventional electrode binders including the electrode binders described in the above patent documents, the present inventors have found that high energy density non-aqueous secondary batteries can be obtained by using silicon-based active materials as negative electrode active materials. It has become clear that it is difficult to sufficiently suppress the battery resistance and the cycle life has not yet reached the desired high level.

本発明は、電極活物質、導電助剤等の固体粒子と混合することにより、これらの固体粒子の分散性に優れた組成物(スラリー)を得ることができ、この組成物を用いて電極活物質層を形成すれば、電極活物質粒子間、ないし電極活物質粒子と集電体との間の結着性を十分に高めることができ、充放電時の体積変化の大きな電極活物質を電極活物質層に用いた場合でも得られる非水二次電池を十分に低抵抗化でき、かつこの非水二次電池のサイクル寿命も十分に長期化することができる、非水二次電池用のバインダー組成物を提供することを課題とする。さらに、本発明は、上記バインダー組成物と電極活物質とを組合せた電極用組成物、上記電極用組成物を用いた電極シート及び非水二次電池を提供することを課題とする。さらに本発明は、上記電極シート及び非水二次電池の製造方法を提供することを課題とする。 According to the present invention, a composition (slurry) having excellent dispersibility of these solid particles can be obtained by mixing solid particles such as an electrode active material and a conductive agent, and this composition can be used to activate an electrode. By forming the material layer, the adhesion between the electrode active material particles or between the electrode active material particles and the current collector can be sufficiently improved, and the electrode active material that undergoes a large volume change during charging and discharging can be used as an electrode. For non-aqueous secondary batteries, the resistance of the obtained non-aqueous secondary battery can be sufficiently reduced even when used in the active material layer, and the cycle life of the non-aqueous secondary battery can be sufficiently prolonged. An object of the present invention is to provide a binder composition. Another object of the present invention is to provide an electrode composition obtained by combining the binder composition and the electrode active material, and an electrode sheet and a non-aqueous secondary battery using the electrode composition. A further object of the present invention is to provide a method for manufacturing the electrode sheet and the non-aqueous secondary battery.

本発明者らは上記課題に鑑み、バインダーを構成するポリマー構造について種々の検討を重ねた。その結果、ベタイン構造を含む構成成分を有する水性ポリマーを水性媒体中に含有してなるバインダー組成物が、電極活物質、導電助剤等の固体粒子と混合した際には固体粒子の凝集を抑えて固体粒子を十分に小粒径に分散した組成物が得られること、この組成物を用いて電極活物質層を形成すれば電極活物質粒子間、ないし電極活物質粒子と集電体との間の結着性を十分に高めることができること、この電極活物質層を含む電極を非水二次電池に組み込むことにより、得られる非水二次電池の抵抗を効果的に抑えることができ、またサイクル寿命を十分に長期化できることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき更に検討を重ね、完成されるに至ったものである。 In view of the above problems, the present inventors conducted various studies on the polymer structure that constitutes the binder. As a result, when a binder composition containing an aqueous polymer having a constituent component containing a betaine structure in an aqueous medium is mixed with solid particles such as an electrode active material and a conductive agent, aggregation of the solid particles is suppressed. If this composition is used to form an electrode active material layer, it is possible to obtain a composition in which solid particles are dispersed to sufficiently small particle diameters, and if this composition is used to form an electrode active material layer, there will be no gap between the electrode active material particles or between the electrode active material particles and the current collector. By incorporating an electrode including this electrode active material layer into a non-aqueous secondary battery, the resistance of the obtained non-aqueous secondary battery can be effectively suppressed, They also found that the cycle life can be sufficiently prolonged. The present invention has been completed through further studies based on these findings.

すなわち、上記の課題は以下の手段により解決された。
<1>
ベタイン構造を含む構成成分を有するポリマーで構成されたバインダーを含有してなる、非水二次電池用バインダー組成物。
<2>
上記ポリマーが、カルボン酸塩、スルホン酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩、硝酸塩及びアンモニウム塩の少なくとも1種の塩構造を有する構成成分を有する、<1>に記載の非水二次電池用バインダー組成物。
<3>
上記塩構造がカルボン酸塩、スルホン酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩、及び硝酸塩の少なくとも1種であり、該塩構造が多価アミン由来の対イオンを有する、<2>に記載の非水二次電池用バインダー組成物。
<4>
エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとを質量比で、エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/2として混合した溶媒に対する、上記ポリマーの膨潤率が1%以上200%未満である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の非水二次電池用バインダー組成物。
<5>
上記ポリマーが下記式(O-31)で表される構成成分を有する、<1>~<4>のいずれか1つに記載の非水二次電池用バインダー組成物。

Figure 2023106633000001
式中、R31~R33は各々独立に水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又は炭素数1~24のアルキル基を示す。
34は水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1~12のアルキル基、フェニル基、脂肪族環基又はハロゲン原子を示す。
21はイミノ基又は酸素原子を示す。
41は炭素数1~16のアルキレン基、炭素数6~12のアリーレン基、酸素原子、硫黄原子、若しくはカルボニル基、又はこれらを組み合わせた連結基を示す。ただし、L41のR34と結合する側が炭素数1~16のアルキレン基である場合、R34は水素原子、ヒドロキシ基、フェニル基、脂肪族環基又はハロゲン原子を示す。
<6>
上記式(O-31)で表される構成成分が、ガラス転移温度が60℃以下の構成成分を含む、<5>に記載の非水二次電池用バインダー組成物。
<7>
上記ポリマーの重量平均分子量が100000以上である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の非水二次電池用バインダー組成物。
<8>
前記バインダー組成物中の水の含有量が10質量%以上である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の非水二次電池用バインダー組成物。
<9>
<1>~<8>のいずれか1つに記載の非水二次電池用バインダー組成物と、周期律表第一族又は第二族に属する金属のイオンの挿入放出が可能な電極活物質とを含む電極用組成物。
<10>
<9>に記載の電極用組成物で構成した層を有する電極シート。
<11>
正極活物質層とセパレータと負極活物質層とをこの順で有する非水二次電池であって、上記正極活物質層及び上記負極活物質層の少なくとも1つの層が、<9>に記載の電極用組成物で構成した層である、非水二次電池。
<12>
<9>に記載の電極用組成物を用いて成膜する工程を含む、電極シートの製造方法。
<13>
<12>に記載の製造方法により得られた電極シートを非水二次電池の電極に組み込むことを含む、非水二次電池の製造方法。 That is, the above problems have been solved by the following means.
<1>
A binder composition for a non-aqueous secondary battery, comprising a binder composed of a polymer having a component containing a betaine structure.
<2>
The nonaqueous secondary battery according to <1>, wherein the polymer has a component having a salt structure of at least one of carboxylate, sulfonate, phosphate, phosphonate, nitrate and ammonium salt. binder composition.
<3>
<2>, wherein the salt structure is at least one of carboxylate, sulfonate, phosphate, phosphonate, and nitrate, and the salt structure has a counter ion derived from a polyvalent amine. A binder composition for water secondary batteries.
<4>
<1> to <3>, wherein the polymer has a swelling rate of 1% or more and less than 200% in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate at a mass ratio of ethylene carbonate/ethyl methyl carbonate=1/2. The binder composition for non-aqueous secondary batteries according to any one of the above.
<5>
The binder composition for nonaqueous secondary batteries according to any one of <1> to <4>, wherein the polymer has a component represented by the following formula (O-31).
Figure 2023106633000001
In the formula, R 31 to R 33 each independently represents a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms.
R 34 represents a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, an aliphatic cyclic group or a halogen atom.
Y21 represents an imino group or an oxygen atom.
L 41 represents an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, an arylene group having 6 to 12 carbon atoms, an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group, or a linking group combining these. However, when the side of L 41 that bonds to R 34 is an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, R 34 represents a hydrogen atom, a hydroxy group, a phenyl group, an aliphatic cyclic group or a halogen atom.
<6>
The binder composition for non-aqueous secondary batteries according to <5>, wherein the component represented by formula (O-31) includes a component having a glass transition temperature of 60° C. or lower.
<7>
The binder composition for non-aqueous secondary batteries according to any one of <1> to <6>, wherein the polymer has a weight average molecular weight of 100,000 or more.
<8>
The binder composition for non-aqueous secondary batteries according to any one of <1> to <7>, wherein the water content in the binder composition is 10% by mass or more.
<9>
The binder composition for a non-aqueous secondary battery according to any one of <1> to <8>, and an electrode active material capable of inserting and releasing ions of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table. and a composition for an electrode.
<10>
An electrode sheet having a layer composed of the electrode composition according to <9>.
<11>
A non-aqueous secondary battery having a positive electrode active material layer, a separator, and a negative electrode active material layer in this order, wherein at least one layer of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is the layer according to <9>. A non-aqueous secondary battery, which is a layer composed of an electrode composition.
<12>
A method for producing an electrode sheet, comprising forming a film using the electrode composition according to <9>.
<13>
A method for producing a non-aqueous secondary battery, comprising incorporating the electrode sheet obtained by the production method according to <12> into an electrode of the non-aqueous secondary battery.

本発明の非水二次電池用バインダー組成物は、電極活物質、導電助剤等の固体粒子と混合することにより、これらの固体粒子の分散性に優れた組成物(スラリー)を得ることができる。本発明の非水二次電池用バインダー組成物、電極用組成物、電極シートは、これらを用いて電極を作製した非水二次電池において、電極活物質粒子間、ないし電極活物質粒子と集電体との間の結着性を十分に高めることができ、充放電時の体積変化の大きな電極活物質を用いた場合でも非水二次電池の低抵抗化を実現でき、かつ非水二次電池のサイクル寿命も十分に長期化することができる。
本発明の非水二次電池は、電極活物質粒子間、ないし電極活物質粒子と集電体との間の結着性が十分に高められ、電極活物質として充放電時の体積変化の大きなものを採用した場合にも電池駆動時の低抵抗化を実現でき、かつ十分に長いサイクル寿命を有する。
本発明の電極シートの製造方法によれば、本発明の上記電極シートを得ることができる。また、本発明の非水二次電池の製造方法によれば、本発明の上記非水二次電池を得ることができる。
By mixing the binder composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention with solid particles such as an electrode active material and a conductive agent, a composition (slurry) having excellent dispersibility of these solid particles can be obtained. can. The binder composition for a non-aqueous secondary battery, the electrode composition, and the electrode sheet of the present invention can be used between the electrode active material particles or together with the electrode active material particles in a non-aqueous secondary battery in which an electrode is produced using these. It is possible to sufficiently improve the binding property between the electric body and the low resistance of the non-aqueous secondary battery even when using an electrode active material that has a large volume change during charging and discharging, and the non-aqueous secondary battery. The cycle life of the secondary battery can also be sufficiently extended.
In the non-aqueous secondary battery of the present invention, the adhesion between the electrode active material particles or between the electrode active material particles and the current collector is sufficiently enhanced, and the electrode active material has a large volume change during charging and discharging. Even when the material is adopted, it is possible to realize a low resistance when the battery is driven, and it has a sufficiently long cycle life.
According to the method for producing an electrode sheet of the present invention, the electrode sheet of the present invention can be obtained. Further, according to the method for manufacturing a non-aqueous secondary battery of the present invention, the non-aqueous secondary battery of the present invention can be obtained.

図1は、非水二次電池の基本的な積層構成を模式化して示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing the basic lamination structure of a non-aqueous secondary battery.

本発明の説明において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において化合物の表示(例えば、化合物と末尾に付して呼ぶとき)については、この化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、所望の効果を奏する範囲で、置換基を導入するなど構造の一部を変化させた誘導体を含む意味である。
本明細書において置換基が解離性の水素原子(水素原子が塩基の作用により解離する基)を有する場合、この置換基にはイオンないし塩の形態が含まれる。
本明細書において置換又は無置換を明記していない置換基、連結基等(以下、置換基等という。)については、その基に適宜の置換基を有していてもよい意味である。よって、本明細書において、単に、「~基」(例えば「アルキル基」)と記載されている場合であっても、この「~基」(例えば「アルキル基」)は、置換基を有しない態様(例えば「無置換アルキル基」)に加えて、更に置換基を有する態様(例えば「置換アルキル基」)も包含する。これは置換又は無置換を明記していない化合物についても同義である。好ましい置換基としては、後記する置換基Tが挙げられる。
本明細書において単に「置換基」という場合、後記する置換基Tから選ばれる置換基が好ましく適用される。
本明細書において、特定の符号で示された置換基等が複数あるとき、又は複数の置換基等を同時若しくは択一的に規定するときには、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよいことを意味する。また、特に断らない場合であっても、複数の置換基等が隣接するときにはそれらが互いに連結したり縮環したりして環を形成していてもよい意味である。
本明細書において、ポリマーが同一表示の(同一の一般式で表示された)複数の構成成分を有する場合は、各構成成分は互いに同一でも異なっていてもよい。
本発明において「非水二次電池」とは、非水電解液二次電池と全固体二次電池とを含む意味である。「非水電解液」とは、水を実質的に含まない電解液を意味する。すなわち、「非水電解液」は本発明の効果を妨げない範囲で微量の水を含んでいてもよい。本発明において「非水電解液」は、水の濃度が1000ppm(質量基準)以下であり、100ppm以下が好ましく20ppm以下がより好ましい。なお、非水電解液を完全に無水とすることは現実的に困難であり、通常は水が1ppm以上含まれる。「全固体二次電池」とは、電解質として液を用いず、無機固体電解質、固体状ポリマー電解質等の固体電解質を用いた二次電池を意味する。
In the description of the present invention, a numerical range represented using "-" means a range including the numerical values described before and after "-" as lower and upper limits.
In the present specification, the expression of a compound (for example, when it is called with a compound at the end) is used to mean the compound itself, its salts, and its ions. It also includes derivatives in which a part of the structure is changed, such as by introducing a substituent, as long as the desired effect is achieved.
In the present specification, when a substituent has a dissociable hydrogen atom (a group in which a hydrogen atom is dissociated by the action of a base), this substituent includes ions or salts.
In the present specification, substituents, linking groups, etc. (hereinafter referred to as substituents, etc.) for which substitution or unsubstitution is not specified are intended to mean that the group may have an appropriate substituent. Therefore, in this specification, even when simply described as "- group" (eg, "alkyl group"), this "- group" (eg, "alkyl group") does not have a substituent In addition to embodiments (eg, "unsubstituted alkyl group"), embodiments with further substituents (eg, "substituted alkyl group") are also included. This also applies to compounds that are not specified as substituted or unsubstituted. Preferred substituents include the substituent T described later.
When simply referred to as a "substituent" in the present specification, a substituent selected from substituents T described later is preferably applied.
In this specification, when there are multiple substituents or the like indicated by a specific symbol, or when multiple substituents or the like are defined simultaneously or alternatively, the respective substituents or the like may be the same or different from each other. means good. Further, even if not otherwise specified, when a plurality of substituents and the like are adjacent to each other, they may be connected to each other or condensed to form a ring.
In this specification, when a polymer has a plurality of constituents with the same designation (indicated by the same general formula), each constituent may be the same or different.
In the present invention, the term "non-aqueous secondary battery" includes both non-aqueous electrolyte secondary batteries and all-solid secondary batteries. "Non-aqueous electrolyte" means an electrolyte that does not substantially contain water. That is, the "non-aqueous electrolyte" may contain a small amount of water as long as the effects of the present invention are not impaired. In the present invention, the "non-aqueous electrolyte" has a water concentration of 1000 ppm (by mass) or less, preferably 100 ppm or less, more preferably 20 ppm or less. It is practically difficult to make the non-aqueous electrolyte completely anhydrous, and usually contains 1 ppm or more of water. An "all-solid secondary battery" means a secondary battery using a solid electrolyte such as an inorganic solid electrolyte or a solid polymer electrolyte without using a liquid as an electrolyte.

[非水二次電池用バインダー組成物]
本発明の非水二次電池用バインダー組成物(「本発明のバインダー組成物」とも称す。)は、非水二次電池を構成する部材ないし構成層の形成材料として好適なバインダー組成物である。典型的には、本発明のバインダー組成物を電極活物質(正極活物質又は負極活物質、これらを合わせて、単に「活物質」とも称す。)と混合して非水二次電池の電極(正極及び/又は負極)活物質層の形成に用いることができる。なお、本発明のバインダー組成物は、耐熱層を形成するために非水電解液二次電池のセパレータ表面に塗布するなどして用いたり、集電体のコート用のバインダーとして用いたりすることもできる。
本発明のバインダー組成物は、バインダー成分としてベタイン構造を含む構成成分を有するポリマーを含有する。また、本発明のバインダー組成物は上記ポリマーを溶解ないし分散する液媒体を含有する。液媒体は通常は水を含む水性媒体である。本発明において「水を含む水性媒体」とは、水、又は、水と水溶性有機溶媒との混合液であり、後述する中和剤を含有することもできる。また、「水溶性有機溶媒」とは、水と混合したときに相分離せずに混じり合う有機溶媒であり、例えばN-メチルピロリドン、メタノール、エタノール、アセトン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
バインダー成分である上記ポリマーは液媒体中に溶解していることが好ましい。
[Binder composition for non-aqueous secondary battery]
The binder composition for non-aqueous secondary batteries of the present invention (also referred to as "binder composition of the present invention") is a binder composition suitable as a material for forming members or constituent layers constituting non-aqueous secondary batteries. . Typically, the binder composition of the present invention is mixed with an electrode active material (positive electrode active material or negative electrode active material, collectively referred to simply as "active material") to form an electrode of a non-aqueous secondary battery ( positive electrode and/or negative electrode) can be used to form an active material layer. In addition, the binder composition of the present invention may be used by coating it on the surface of a separator of a non-aqueous electrolyte secondary battery in order to form a heat-resistant layer, or may be used as a binder for coating a current collector. can.
The binder composition of the present invention contains a polymer having a component containing a betaine structure as a binder component. Also, the binder composition of the present invention contains a liquid medium for dissolving or dispersing the above polymer. The liquid medium is usually an aqueous medium containing water. In the present invention, the "aqueous medium containing water" is water or a mixed solution of water and a water-soluble organic solvent, and may contain a neutralizing agent to be described later. The term "water-soluble organic solvent" refers to an organic solvent that mixes with water without causing phase separation, and includes, for example, N-methylpyrrolidone, methanol, ethanol, acetone, and tetrahydrofuran.
It is preferable that the polymer, which is the binder component, is dissolved in the liquid medium.

<ポリマー>
本発明のバインダー組成物は、ベタイン構造を含む構成成分(ベタイン構造を含むモノマー由来の構成成分、以下、「構成成分(a)」とも称す。)を有するポリマーを含む。「ベタイン構造」とは、正電荷と負電荷とを同一分子内の隣り合わない位置に有し、正電荷を有する原子には解離できる水素原子が結合しておらず、分子全体としては無電荷である構造を意味する。
ベタイン構造を含む構成成分を有するポリマーは、電極活物質、導電助剤等の固体粒子が有し得る正電荷に対しても、負電荷に対しても親和的に作用することができ、電極活物質層を形成した状態において、固体粒子間の結着性をより高めることができる。他方、後述する電極用組成物(スラリー)を調製した際には、正電荷同士又は負電荷同士の反発性が固体粒子の分散性の向上に寄与し、スラリー中における固体粒子の凝集を効果的に抑えることができる。
したがって、ポリマーの構成成分がベタイン構造を有していれば、上述した目的の作用を発現することができる。
<Polymer>
The binder composition of the present invention contains a polymer having a component containing a betaine structure (a component derived from a monomer containing a betaine structure, hereinafter also referred to as "component (a)"). A "betaine structure" has a positive charge and a negative charge at non-adjacent positions in the same molecule, no dissociable hydrogen atoms are bonded to the atoms with positive charges, and the molecule as a whole is uncharged. means a structure that is
A polymer having a constituent component containing a betaine structure can act with affinity to both positive and negative charges that may be possessed by solid particles such as electrode active materials and conductive aids. In the state where the substance layer is formed, the binding property between the solid particles can be further enhanced. On the other hand, when an electrode composition (slurry) to be described later is prepared, the repulsion between positive charges or negative charges contributes to the improvement of the dispersibility of solid particles, effectively aggregating solid particles in the slurry. can be reduced to
Therefore, if the constituent component of the polymer has a betaine structure, it is possible to exhibit the desired effects described above.

構成成分(a)が有するベタイン構造としては、例えば、カルボベタイン構造、スルホベタイン構造又はホスホベタイン構造が挙げられる。ここで、カルボベタイン構造とは解離したカルボキシ基がベタイン構造の負電荷を構成し、スルホベタイン構造とは解離したスルホ基がベタイン構造の負電荷を構成し、ホスホベタイン構造とは解離したリン酸基がベタイン構造の負電荷を構成するベタイン構造である。
また、構成成分(a)が有するベタイン構造は、正電荷として通常は、アンモニウムカチオン構造、スルホニウムカチオン構造又はホスホニウムカチオン構造を有し、第四級アンモニウムカチオン構造を有することがより好ましい。
構成成分(a)は、固体粒子との結合効率をより高める観点からは、ベタイン構造を側鎖に有することが好ましい。この場合、ポリマーの主鎖はエチレン性不飽和基(炭素-炭素二重結合)の重合反応により形成されたものとすることができる。
The betaine structure of the component (a) includes, for example, a carbobetaine structure, a sulfobetaine structure, or a phosphobetaine structure. Here, the carboxy group dissociated from the carbobetaine structure constitutes the negative charge of the betaine structure, the sulfo group dissociated from the sulfobetaine structure constitutes the negative charge of the betaine structure, and the phosphate dissociated from the phosphobetaine structure A betaine structure in which the group constitutes the negative charge of the betaine structure.
The betaine structure of component (a) usually has an ammonium cation structure, a sulfonium cation structure or a phosphonium cation structure as a positive charge, and more preferably has a quaternary ammonium cation structure.
The component (a) preferably has a betaine structure in its side chain from the viewpoint of enhancing the binding efficiency with solid particles. In this case, the main chain of the polymer can be formed by a polymerization reaction of ethylenically unsaturated groups (carbon-carbon double bonds).

構成成分(a)は、例えば、下記式(J-1)~(J-4)のいずれかで表されるものとすることができる。 The component (a) can be represented, for example, by any one of the following formulas (J-1) to (J-4).

Figure 2023106633000002
Figure 2023106633000002

式中、R11~R13、R16~R18、R21~R23、及びR26~R28は各々独立に水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を示す。R14、R15、R19、R20、R24、R25、R29、R30、及びR31は各々独立に水素原子又は置換基を表す。L11~L18は2価の連結基を示す。 In the formulas, R 11 to R 13 , R 16 to R 18 , R 21 to R 23 and R 26 to R 28 each independently represent a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group. R 14 , R 15 , R 19 , R 20 , R 24 , R 25 , R 29 , R 30 and R 31 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. L 11 to L 18 represent divalent linking groups.

11~R13、R16~R18、R21~R23、及びR26~R28としてとりうるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。R11~R13、R16~R18、R21~R23、及びR26~R28としてとりうるハロゲン原子はフッ素原子、又は塩素原子が好ましい。 Halogen atoms that can be used as R 11 to R 13 , R 16 to R 18 , R 21 to R 23 and R 26 to R 28 include, for example, fluorine, chlorine, bromine and iodine atoms. The halogen atoms that can be taken as R 11 to R 13 , R 16 to R 18 , R 21 to R 23 and R 26 to R 28 are preferably fluorine atoms or chlorine atoms.

11~R13、R16~R18、R21~R23、及びR26~R28としてとりうるアルキル基は直鎖でもよく、分岐を有してもよい。R11~R13、R16~R18、R21~R23、及びR26~R28としてとりうるアルキル基の炭素数は1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~8が更に好ましく、1~4であることが特に好ましい。このアルキル基の特に好ましい具体例はメチル又はエチルであり、なかでもメチルが好ましい。
11、R12、R16、R17、R21、R22、R26、R27は水素原子であることが好ましい。また、R13、R18、R23、及びR28は水素原子又はアルキル基が好ましい。
The alkyl groups that can be used as R 11 to R 13 , R 16 to R 18 , R 21 to R 23 and R 26 to R 28 may be linear or branched. The number of carbon atoms in the alkyl group that can be taken as R 11 to R 13 , R 16 to R 18 , R 21 to R 23 and R 26 to R 28 is preferably 1 to 24, more preferably 1 to 12, and more preferably 1 to 8. More preferably, 1 to 4 are particularly preferable. A particularly preferred example of this alkyl group is methyl or ethyl, with methyl being preferred.
R 11 , R 12 , R 16 , R 17 , R 21 , R 22 , R 26 and R 27 are preferably hydrogen atoms. Also, R 13 , R 18 , R 23 and R 28 are preferably hydrogen atoms or alkyl groups.

14、R15、R19、R20、R24、R25、R29、R30、及びR31は後述する置換基Tから選択される基が好ましく、アルキル基又はアリール基がより好ましい。
14、R15、R19、R20、R24、R25、R29、R30、及びR31としてとりうるアルキル基の好ましい形態は、上記R11としてとりうるアルキル基の好ましい形態と同じである。また、R14、R15、R19、R20、R24、R25、R29、R30、及びR31としてとりうるアリール基は、炭素数が6~20が好ましく、6~15がより好ましく、6~12が更に好ましく、6~10が特に好ましい。このアリール基の特に好ましい具体例はフェニルである。
R 14 , R 15 , R 19 , R 20 , R 24 , R 25 , R 29 , R 30 and R 31 are preferably groups selected from substituents T described later, more preferably alkyl groups or aryl groups.
Preferred forms of the alkyl group that can be taken as R 14 , R 15 , R 19 , R 20 , R 24 , R 25 , R 29 , R 30 and R 31 are the same as the preferred forms of the alkyl group that can be taken as R 11 above. is. The aryl group that can be taken as R 14 , R 15 , R 19 , R 20 , R 24 , R 25 , R 29 , R 30 and R 31 preferably has 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 15 carbon atoms. 6 to 12 are more preferred, and 6 to 10 are particularly preferred. A particularly preferred embodiment of this aryl group is phenyl.

11~L18は2価の連結基を示す。L11~L18は、ベタイン構造をポリマー側鎖に導入できればその構造は特に制限されない。L11~L18の化学式量は14~2000が好ましく、14~200がより好ましく、14~100であることが更に好ましい。
11~L18としてとりうる2価の連結基は、例えば次の構造とすることができる。
炭素数1~16のアルキレン基、芳香族基、酸素原子、硫黄原子、イミノ基(-N(R)-)、カルボニル基、又はこれらの2つ以上を組合せた基。
本発明において「イミノ基(-N(R)-)」のRは水素原子又は置換基である。Rとしてとりうる置換基は、特に限定されないが、後述する置換基Tから選択される基が挙げられ、その中でも水素原子又はアルキル基が好ましい。
L 11 to L 18 represent divalent linking groups. The structures of L 11 to L 18 are not particularly limited as long as a betaine structure can be introduced into the polymer side chain. The chemical formula weight of L 11 to L 18 is preferably 14-2000, more preferably 14-200, even more preferably 14-100.
Divalent linking groups that can be used as L 11 to L 18 can have, for example, the following structures.
an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, an aromatic group, an oxygen atom, a sulfur atom, an imino group (--N(R N )--), a carbonyl group, or a combination of two or more thereof;
In the present invention, R 3 N of “imino group (—N(R N )—)” is a hydrogen atom or a substituent. Substituents that can be taken as RN are not particularly limited, but include groups selected from substituents T described later, among which hydrogen atoms and alkyl groups are preferred.

11~L18に含まれうる炭素数1~16のアルキレン基は、直鎖でもよく、分岐を有してもよい。L11~L18に含まれうるアルキレン基は、炭素数が1~12がより好ましく、1~8が更に好ましく、1~6が特に好ましい。
11~L18に含まれうる芳香族基は、芳香族炭化水素基であってもよく、環構成原子にヘテロ原子を有する複素芳香族基であってもよい。また、この芳香族基は縮合環であってもよい。L11~L18に含まれうる芳香族基を構成する芳香族環としては、ベンゼン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、オキサゾール環、チアゾール環などが挙げられ、これらの環の2つ以上(好ましくは2つ又は3つ)が縮合した縮合環でもよい。なかでもL21に含まれうる芳香族基はフェニレン基が好ましい。
The alkylene group having 1 to 16 carbon atoms that can be contained in L 11 to L 18 may be linear or branched. The alkylene group that can be contained in L 11 to L 18 preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 6 carbon atoms.
The aromatic group that can be contained in L 11 to L 18 may be an aromatic hydrocarbon group or a heteroaromatic group having a heteroatom as a ring-constituting atom. Also, the aromatic group may be a condensed ring. Aromatic rings constituting aromatic groups that can be contained in L 11 to L 18 include benzene ring, furan ring, thiophene ring, pyrrole ring, pyrazole ring, imidazole ring, triazole ring, pyridine ring, pyridazine ring and pyrimidine ring. , pyrazine ring, triazine ring, oxazole ring, thiazole ring, etc., and two or more (preferably two or three) of these rings may be condensed. Among them, the aromatic group that can be contained in L21 is preferably a phenylene group.

11、L13、L15、及びL17は、エステル結合(-C(=O)O-)又はアミド結合(-C(=O)NR-、Rはイミノ基における上記Rと同義)を有することが好ましい。これらのエステル結合及びアミド結合は、それぞれ、モノマーの(メタ)アクリロイルオキシ基及び(メタ)アクリルアミド基に由来することが好ましい。本発明において「(メタ)アクリロイル」とは、メタクリロイルとアクリロイルの両方を包含する意味である(「(メタ)アクリル」、「(メタ)アクリルアミド」についても同様である)。
また、L11、L13、L15、及びL17は、上記芳香族基を有することも好ましい。また、L11、L13、L15、及びL17は、アルキレン基を有することも好ましく、酸素原子(-O-、エステル結合を構成しない酸素原子)を有することも好ましい。
11、L13、L15、及びL17は、エステル結合とアルキレン基との組み合わせ、アミド結合とアルキレン基との組み合わせ、エステル結合とアルキレン基と酸素原子との組み合わせ、又は、アミド結合とアルキレン基と酸素原子との組み合わせが好ましい。これらの場合、アルキレン基の炭素数は1~12が好ましく、1~8がより好ましく、1~6が更に好ましく、1~4とすることが特に好ましい。
11、L13、L15、及びL17が有しうる上記アミド結合(-C(=O)NR-)において、Rがベタイン構造を有してもよい。例えば、Rがアルキル基であり、このアルキル基が有する置換基中にベタイン構造を有することができる。
また、式(J-1)、(J-2)及び(J-3)においては、L11、L13、及びL15が有しうる上記アミド結合において、アミド結合が有する各Rは、それぞれR14、R19、及びR24と結合した形態とすることもできる。
L 11 , L 13 , L 15 and L 17 are an ester bond (-C(=O)O-) or an amide bond (-C(=O)NR N -, R N is the above RN in the imino group synonymous). These ester bonds and amide bonds are preferably derived from the (meth)acryloyloxy group and (meth)acrylamide group of the monomer, respectively. In the present invention, "(meth)acryloyl" includes both methacryloyl and acryloyl (the same applies to "(meth)acryl" and "(meth)acrylamide").
It is also preferred that L 11 , L 13 , L 15 and L 17 have the above aromatic groups. In addition, L 11 , L 13 , L 15 and L 17 preferably have an alkylene group, and preferably have an oxygen atom (-O-, an oxygen atom not forming an ester bond).
L 11 , L 13 , L 15 and L 17 are a combination of an ester bond and an alkylene group, a combination of an amide bond and an alkylene group, a combination of an ester bond, an alkylene group and an oxygen atom, or an amide bond and an alkylene Combinations of radicals and oxygen atoms are preferred. In these cases, the alkylene group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, still more preferably 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 4 carbon atoms.
In the amide bond (-C(=O)NR N -) that L 11 , L 13 , L 15 and L 17 may have, R N may have a betaine structure. For example, RN is an alkyl group, and this alkyl group can have a betaine structure in its substituent.
Further, in formulas (J-1), (J-2) and (J-3), in the amide bond that L 11 , L 13 and L 15 may have, each R N of the amide bond is It can also be a form in which each of R 14 , R 19 and R 24 is bound.

12、L14、L16、及びL18は、アルキレン基を有することが好ましく、アルキレン基と酸素原子との組み合わせであってもよく、アルキレン基又はオキシアルキレン基であることがより好ましい。このアルキレン基の炭素数は1~12が好ましく、1~8がより好ましく、1~6が更に好ましく、1~4とすることが特に好ましい。 L 12 , L 14 , L 16 and L 18 preferably have an alkylene group, may be a combination of an alkylene group and an oxygen atom, and are more preferably an alkylene group or an oxyalkylene group. The alkylene group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, still more preferably 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 4 carbon atoms.

構成成分(a)の好ましい具体例を以下に示すが、本発明において上記構成成分はこれらに限定して解釈されるものではない。 Preferable specific examples of the component (a) are shown below, but the above components in the present invention should not be construed as being limited to these.

Figure 2023106633000003
Figure 2023106633000003

バインダー成分を構成する上記ポリマーは、カルボン酸塩、スルホン酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩、硝酸塩及びアンモニウム塩の少なくとも1種の塩構造を有する構成成分(以下、構成成分(b)とも称す。)を有することが好ましい。この構成成分(b)は構成成分(a)とは異なる構成成分である。
上記塩構造は、主鎖に含まれていても、側鎖に含まれていてもよいが、側鎖に含まれることが好ましい。上記塩構造を有する構成成分を含むことにより、その含有量を調整し、ポリマーの水溶性を所望のレベルへと高めることができる。また、活物質ないし集電体の表面との相互作用性も高められ、結着性の向上にも寄与し得ると考えられる。
The polymer constituting the binder component is a component having a salt structure of at least one of carboxylate, sulfonate, phosphate, phosphonate, nitrate and ammonium salt (hereinafter also referred to as component (b) .). This component (b) is a different component from the component (a).
The above salt structure may be contained in the main chain or in the side chain, but is preferably contained in the side chain. By including the component having the above salt structure, the content can be adjusted to increase the water solubility of the polymer to a desired level. In addition, it is thought that the interaction with the surface of the active material or the current collector is also enhanced, which can contribute to the improvement of binding properties.

構成成分(b)は、(メタ)アクリロイル基又は(メタ)アクリアミド基を有する化合物に由来することが好ましい。
構成成分(b)の化学式量は60~60000が好ましく、70~20000がより好ましい。また二価以上の金属や多官能の有機塩基の中和により、架橋構造が形成されている形態も好ましい。本発明において「(メタ)アクリロイル」とは、メタクリロイルとアクリロイルの両方を包含する概念である。
構成成分(b)は、カルボン酸塩、スルホン酸塩及びリン酸塩の少なくとも1種の塩構造を有する構成成分であることが好ましい。
Component (b) is preferably derived from compounds having (meth)acryloyl or (meth)acrylamide groups.
The chemical formula weight of the component (b) is preferably 60-60,000, more preferably 70-20,000. A form in which a crosslinked structure is formed by neutralization of a divalent or higher valent metal or a polyfunctional organic base is also preferred. In the present invention, "(meth)acryloyl" is a concept that includes both methacryloyl and acryloyl.
Component (b) is preferably a component having a salt structure of at least one of carboxylate, sulfonate and phosphate.

塩構造を形成するための対イオンとしては、通常のカチオン又はアニオンを用いることができる。対イオンとしてのカチオンの例としては、金属のカチオンが挙げられ、例えば、ナトリウムイオン、リチウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、亜鉛イオンなどを挙げることができる。また、アミン由来のカチオンを有することも好ましい。かかるアミンとしてポリエチレンイミン等の多価アミン、ヘキシルアミン等のモノアルキルアミン、ジブチルアミンなどのジアルキルアミン、トリエチルアミン等のトリアルキルアミン、エタノールアミン等のアルコールアミン、ベンジルアミン、ジメチルアミノピリジン等の芳香環含有アミン、ジアザビシクロウンデセン等の多環式アミンを好ましく用いることができる。
対イオンとしてのアニオンの例としては、例えばハロゲンアニオンが挙げられる。
塩構造の形成のために、2種以上の対イオンを用いてもよい。例えば、金属カチオンとアミン由来のカチオン(好ましくはポリエチレンイミン等の多価アミン由来のカチオン)とを併用することも好ましい。
Usual cations or anions can be used as counterions for forming the salt structure. Examples of cations as counter ions include metal cations such as sodium ions, lithium ions, potassium ions, calcium ions, magnesium ions and zinc ions. It is also preferred to have cations derived from amines. Examples of such amines include polyvalent amines such as polyethyleneimine, monoalkylamines such as hexylamine, dialkylamines such as dibutylamine, trialkylamines such as triethylamine, alcohol amines such as ethanolamine, and aromatic rings such as benzylamine and dimethylaminopyridine. Polycyclic amines such as containing amines and diazabicycloundecene can be preferably used.
Examples of anions as counterions include, for example, halogen anions.
Two or more counterions may be used to form the salt structure. For example, it is also preferable to use together a metal cation and a cation derived from an amine (preferably a cation derived from a polyvalent amine such as polyethyleneimine).

上記ポリマーは、構成成分(b)が塩構造をとらずに、末端に水素原子が結合している形態の構成成分(b-H)を有していてもよい。すなわち、構成成分(b-H)を有するポリマーが中和剤の存在下で、構成成分(b-H)の一部又は全部が塩構造を形成し、構成成分(b)として存在する。構成成分(b-H)と構成成分(b)のモル量の合計(Q)に占める構成成分(b)のモル量(Z)の割合(100×Z/Q)を上記ポリマーの中和度(モル%)とする。上記ポリマーの中和度は30モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、60モル%以上とすることが更に好ましく、70モル%以上とすることが特に好ましい。上記ポリマーの中和度は100モル%でもよく、95モル%以下であることが好ましく、90モル%以下であることがより好ましい。
中和剤として、例えば、周期律表第一族に属する金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、周期律表第二族に属する金属の水酸化物、炭酸塩等の無機塩基、ポリエチレンイミン等の多価アミン、ジアザビシクロウンデセン、ピリジン、トリエチルアミン、ベンジルアミン、ペンチルアミン、オクチルアミン、ジブチルアミン、エタノールアミン、ヒスチジン等の有機塩基、塩酸、臭化水素、硫酸、硝酸等の無機酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸等の有機酸などが挙げられる。中和剤は1種単独、又は2種以上で使用されてよく、2種以上を併用することが好ましい。好ましい中和剤は、対イオンとなるカチオンの供給原としては水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、ポリエチレンイミン及びジアザビシクロウンデセンが挙げられ、対イオンとなるアニオンの供給原としては塩酸が挙げられる。
The above polymer may have a structural component (bH) in which a hydrogen atom is bonded to the end of the structural component (b) without forming a salt structure. That is, when a polymer having the component (bH) is present with a neutralizing agent, part or all of the component (bH) forms a salt structure and exists as the component (b). The ratio of the molar amount (Z) of the component (b) to the total (Q) of the molar amount of the component (bH) and the component (b) (100 x Z/Q) is the degree of neutralization of the polymer. (mol%). The degree of neutralization of the polymer is preferably 30 mol % or more, more preferably 50 mol % or more, still more preferably 60 mol % or more, and particularly preferably 70 mol % or more. The degree of neutralization of the polymer may be 100 mol %, preferably 95 mol % or less, more preferably 90 mol % or less.
Examples of neutralizing agents include inorganic bases such as hydroxides, carbonates, and hydrogencarbonates of metals belonging to Group 1 of the periodic table, hydroxides and carbonates of metals belonging to Group 2 of the periodic table, and polyethylene. polyvalent amines such as imine; organic bases such as diazabicycloundecene, pyridine, triethylamine, benzylamine, pentylamine, octylamine, dibutylamine, ethanolamine and histidine; inorganic compounds such as hydrochloric acid, hydrogen bromide, sulfuric acid and nitric acid. organic acids such as acid, formic acid, acetic acid, oxalic acid, and citric acid; The neutralizing agent may be used singly or in combination of two or more, preferably in combination of two or more. Preferred neutralizing agents include lithium hydroxide, sodium hydroxide, polyethylenimine and diazabicycloundecene as sources of counterion cations, and hydrochloric acid as sources of counterion anions. .

構成成分(b)の具体例を以下に示すが、本発明において構成成分(b)はこれらに限定して解釈されるものではない。 Specific examples of the component (b) are shown below, but the component (b) in the present invention should not be construed as being limited thereto.

Figure 2023106633000004
Figure 2023106633000004

構成成分(b)として、(メタ)アクリル酸の塩を好適に用いることができる。 Salts of (meth)acrylic acid can be preferably used as the component (b).

バインダー成分を構成する上記ポリマーは、下記式(O-31)で表される構成成分(以下、構成成分(c)とも称す。)を有することが好ましい。式(O-31)で表される構成成分(c)は、構成成分(a)、構成成分(b)、及び構成成分(b-H)とは異なる構成成分である。 The polymer constituting the binder component preferably has a component represented by the following formula (O-31) (hereinafter also referred to as component (c)). Component (c) represented by formula (O-31) is a component different from component (a), component (b), and component (bH).

Figure 2023106633000005
Figure 2023106633000005

式(O-31)中、R31~R33は各々独立に水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を示す。R31~R33としてとりうるアルキル基は式(J-1)のR11~R13としてとりうるアルキル基と同義であり、好ましい形態も同じである。 In formula (O-31), R 31 to R 33 each independently represent a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group. The alkyl groups that can be taken as R 31 to R 33 are synonymous with the alkyl groups that can be taken as R 11 to R 13 in formula (J-1), and the preferred forms are also the same.

34は水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1~12であるアルキル基、フェニル基、脂肪族環基又はハロゲン原子を示す。
34としてとりうる炭素数1~12のアルキル基は直鎖でも分岐を有してもよい。このアルキル基の炭素数は1~6が好ましく、1~4がより好ましい。
34としてとりうる脂肪族環基は5員環又は6員環が好ましい。また、脂肪族複素環基であることが好ましい。脂肪族複素環基が有する環構成ヘテロ原子は酸素原子、硫黄原子又は窒素原子が好ましく、酸素原子がより好ましい。
34はヒドロキシ基がより好ましい。
R 34 represents a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, an aliphatic cyclic group or a halogen atom.
The alkyl group having 1 to 12 carbon atoms that can be taken as R 34 may be linear or branched. The number of carbon atoms in this alkyl group is preferably 1-6, more preferably 1-4.
The aliphatic ring group that can be taken as R 34 is preferably a 5- or 6-membered ring. Moreover, it is preferably an aliphatic heterocyclic group. The ring-constituting heteroatom possessed by the aliphatic heterocyclic group is preferably an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom, more preferably an oxygen atom.
R 34 is more preferably a hydroxy group.

21はイミノ基又は酸素原子を示す。 Y21 represents an imino group or an oxygen atom.

41は炭素数が1~16であるアルキレン基、炭素数が6~12であるアリーレン基、酸素原子、硫黄原子、若しくはカルボニル基、又はこれらを組み合わせた連結基を示す。ただし、L41のR34と結合する側が炭素数1~16のアルキレン基であるとき、R34は水素原子、ヒドロキシ基、フェニル基、脂肪族環基又はハロゲン原子(好ましくはフッ素原子、又は塩素原子)を示す。炭素数1~16のアルキレン基の炭素数は1~12が好ましく、1~10がより好ましく、1~8が更に好ましく、1~6が特に好ましい。
41の化学式量は14~2000が好ましく、28~500がより好ましく、40~200が更に好ましい。
41が有しうる炭素数1~16のアルキレン基は直鎖でも分岐を有してもよい。このアルキレン基の炭素数は1~12が好ましく、1~10がより好ましく、1~8が更に好ましく、1~6が特に好ましい。
L 41 represents an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, an arylene group having 6 to 12 carbon atoms, an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group, or a linking group combining these. However, when the side of L 41 that bonds to R 34 is an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, R 34 is a hydrogen atom, a hydroxy group, a phenyl group, an aliphatic cyclic group or a halogen atom (preferably a fluorine atom or a chlorine atom). The number of carbon atoms in the alkylene group having 1 to 16 carbon atoms is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 10, still more preferably 1 to 8, and particularly preferably 1 to 6.
The chemical formula weight of L 41 is preferably 14-2000, more preferably 28-500, even more preferably 40-200.
The alkylene group having 1 to 16 carbon atoms that L 41 may have may be linear or branched. The alkylene group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, still more preferably 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 6 carbon atoms.

41としては、炭素数1~16のアルキレン基、アルキレンオキシ基(アルキレンオキシ基の炭素数は1~10が好ましく、2~6がより好ましく、2~4が更に好ましい)、ポリアルキレンオキシ基(アルキレンオキシ基の繰り返し数(平均繰り返し数)が好ましくは2~10、より好ましくは2~5、更に好ましくは2又は3;アルキレンオキシ基の炭素数は1~10が好ましく、2~6がより好ましく、2~4が更に好ましい)又は炭素数6~12のアリーレン基が好ましい。なかでも炭素数1~16のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~12のアルキレン基が更に好ましく、炭素数1~10のアルキレン基が特に好ましく、炭素数1~8のアルキレン基がより特に好ましく、炭素数1~6のアルキレン基とすることが最も好ましい。 L 41 is an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, an alkyleneoxy group (the number of carbon atoms in the alkyleneoxy group is preferably 1 to 10, more preferably 2 to 6, and still more preferably 2 to 4), a polyalkyleneoxy group. (The number of repetitions (average number of repetitions) of the alkyleneoxy group is preferably 2 to 10, more preferably 2 to 5, more preferably 2 or 3; the number of carbon atoms in the alkyleneoxy group is preferably 1 to 10, and 2 to 6 more preferably 2 to 4) or an arylene group having 6 to 12 carbon atoms. Among them, an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms is more preferable, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms is more preferable, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms is particularly preferable, and an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms is more preferable. , is most preferably an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms.

構成成分(c)は、ガラス転移温度(Tg)が60℃以下であることが好ましく、40℃以下であることがより好ましく、20℃以下であることが更に好ましく、0℃以下であることが特に好ましい。
上記構成成分(c)のTgは、構成成分(c)単独で構成されるポリマーのTgであり、POLYMER HANDBOOK fourth edition VI章のテーブル記載のTgを採用する。上記表に記載されていないポリマーのTgは実測で決定する。すなわち、ポリマーの乾燥試料を調製し、示差走査熱量計:X-DSC7000(商品名、SII・ナノテクノロジー社製)を用いて下記の条件で測定する。測定は同一の試料で二回実施し、二回目の測定結果を採用する。
測定室内の雰囲気:窒素ガス(50mL/分)
昇温速度:5℃/分
測定開始温度:-80℃
測定終了温度:250℃
試料パン:アルミニウム製パン
測定試料の質量:5mg
Tgの算定:DSCチャートの下降開始点と下降終了点の中間温度の小数点以下を四捨五入することでTgを算定する。
構成成分(c)のTgは、-45℃以上が好ましい。
Component (c) preferably has a glass transition temperature (Tg) of 60° C. or lower, more preferably 40° C. or lower, even more preferably 20° C. or lower, and preferably 0° C. or lower. Especially preferred.
The Tg of the component (c) is the Tg of the polymer composed of the component (c) alone, and the Tg described in the table in POLYMER HANDBOOK fourth edition VI is adopted. The Tg of polymers not listed in the table above is determined experimentally. That is, a dry sample of the polymer is prepared and measured under the following conditions using a differential scanning calorimeter: X-DSC7000 (trade name, manufactured by SII Nanotechnology). The same sample is measured twice, and the result of the second measurement is adopted.
Atmosphere in measurement chamber: Nitrogen gas (50 mL/min)
Heating rate: 5°C/min Measurement start temperature: -80°C
Measurement end temperature: 250°C
Sample pan: Aluminum pan Mass of measurement sample: 5 mg
Calculation of Tg: Tg is calculated by rounding off the decimal point of the intermediate temperature between the falling start point and the falling end point on the DSC chart.
The Tg of the component (c) is preferably -45°C or higher.

構成成分(c)の具体例を以下に示すが、本発明において構成成分(c)はこれらに限定して解釈されるものではない。 Specific examples of the component (c) are shown below, but the component (c) in the present invention should not be construed as being limited thereto.

Figure 2023106633000006
Figure 2023106633000006

上記ポリマーは、構成成分(c)として、アルキレン基の鎖長が異なる2種以上のアクリル酸ヒドロキシアルキル成分を有する形態とすることも好ましい。 It is also preferable that the above polymer has, as the component (c), two or more hydroxyalkyl acrylate components having different chain lengths of alkylene groups.

置換基Tとしては、下記のものが挙げられる。
アルキル基(好ましくは炭素数が1~20であるアルキル基、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t-ブチル、ペンチル、ヘプチル、1-エチルペンチル、ベンジル、2-エトキシエチル、1-カルボキシメチル等)、アルケニル基(好ましくは炭素数が2~20であるアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、オレイル等)、アルキニル基(好ましくは炭素数が2~20であるアルキニル基、例えば、エチニル、ブタジイニル、フェニルエチニル等)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数が3~20であるシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4-メチルシクロヘキシル等)、アリール基(好ましくは炭素数が6~26であるアリール基、例えば、フェニル、1-ナフチル、4-メトキシフェニル、2-クロロフェニル、3-メチルフェニル等)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数が2~20であるヘテロ環基で、より好ましくは、少なくとも1つの酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有する5又は6員環のヘテロ環基である。ヘテロ環基には芳香族ヘテロ環基及び脂肪族ヘテロ環基を含む。例えば、テトラヒドロピラン環基、テトラヒドロフラン環基、2-ピリジル、4-ピリジル、2-イミダゾリル、2-ベンゾイミダゾリル、2-チアゾリル、2-オキサゾリル等)、アルコキシ基(好ましくは炭素数が1~20であるアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数が6~26であるアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、1-ナフチルオキシ、3-メチルフェノキシ、4-メトキシフェノキシ等)、ヘテロ環オキシ基(上記ヘテロ環基に-O-基が結合した基)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数が2~20であるアルコキシカルボニル基、例えば、エトキシカルボニル、2-エチルヘキシルオキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数が6~26であるアリールオキシカルボニル基、例えば、フェノキシカルボニル、1-ナフチルオキシカルボニル、3-メチルフェノキシカルボニル、4-メトキシフェノキシカルボニル等)、アミノ基(好ましくは炭素数が0~20であるアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基を含み、例えば、アミノ(-NH)、N,N-ジメチルアミノ、N,N-ジエチルアミノ、N-エチルアミノ、アニリノ等)、スルファモイル基(好ましくは炭素数が0~20であるスルファモイル基、例えば、N,N-ジメチルスルファモイル、N-フェニルスルファモイル等)、アシル基(アルキルカルボニル基、アルケニルカルボニル基、アルキニルカルボニル基、アリールカルボニル基、ヘテロ環カルボニル基を含み、好ましくは炭素数が1~20であるアシル基、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル、オクタノイル、ヘキサデカノイル、アクリロイル、メタクリロイル、クロトノイル、ベンゾイル、ナフトイル、ニコチノイル等)、アシルオキシ基(アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、ヘテロ環カルボニルオキシ基を含み、好ましくは炭素数が1~20であるアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、オクタノイルオキシ、ヘキサデカノイルオキシ、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、クロトノイルオキシ、ベンゾイルオキシ、ナフトイルオキシ、ニコチノイルオキシ等)、アリーロイルオキシ基(好ましくは炭素数が7~23であるアリーロイルオキシ基、例えば、ベンゾイルオキシ等)、カルバモイル基(好ましくは炭素数が1~20であるカルバモイル基、例えば、N,N-ジメチルカルバモイル、N-フェニルカルバモイル等)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数が1~20であるアシルアミノ基、例えば、アセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数が1~20であるアルキルチオ基、例えば、メチルチオ、エチルチオ、イソプロピルチオ、ベンジルチオ等)、アリールチオ基(好ましくは炭素数が6~26であるアリールチオ基、例えば、フェニルチオ、1-ナフチルチオ、3-メチルフェニルチオ、4-メトキシフェニルチオ等)、ヘテロ環チオ基(上記ヘテロ環基に-S-基が結合した基)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数が1~20であるアルキルスルホニル基、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル等)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数が6~22であるアリールスルホニル基、例えば、ベンゼンスルホニル等)、アルキルシリル基(好ましくは炭素数が1~20であるアルキルシリル基、例えば、モノメチルシリル、ジメチルシリル、トリメチルシリル、トリエチルシリル等)、アリールシリル基(好ましくは炭素数が6~42であるアリールシリル基、例えば、トリフェニルシリル等)、ホスホリル基(好ましくは炭素数が0~20であるリン酸基、例えば、-OP(=O)(R)、ホスホニル基(好ましくは炭素数が0~20であるホスホニル基、例えば、-P(=O)(R)、ホスフィニル基(好ましくは炭素数が0~20であるホスフィニル基、例えば、-P(R)、スルホ基(スルホン酸基)、カルボキシ基、ヒドロキシ基、スルファニル基、シアノ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)が挙げられる。Rは、水素原子又は置換基(好ましくは置換基Tから選択される基)である。
また、これらの置換基Tで挙げた各基は、上記置換基Tを更に置換基として有していてもよい。
Substituent T includes the following.
alkyl groups (preferably alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, heptyl, 1-ethylpentyl, benzyl, 2-ethoxyethyl, 1-carboxymethyl, etc.), alkenyl groups (preferably alkenyl groups having 2 to 20 carbon atoms, such as vinyl, allyl, oleyl, etc.), alkynyl groups (preferably alkynyl groups having 2 to 20 carbon atoms, such as ethynyl, butadiynyl, phenylethynyl etc.), cycloalkyl groups (preferably cycloalkyl groups having 3 to 20 carbon atoms, such as cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, etc.), aryl groups (preferably having 6 to 26 carbon atoms aryl groups such as phenyl, 1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, 2-chlorophenyl, 3-methylphenyl, etc.), heterocyclic groups (preferably heterocyclic groups having 2 to 20 carbon atoms, more preferably A 5- or 6-membered heterocyclic group having at least one oxygen atom, sulfur atom, or nitrogen atom, including aromatic heterocyclic groups and aliphatic heterocyclic groups, such as a tetrahydropyran ring group , tetrahydrofuran ring group, 2-pyridyl, 4-pyridyl, 2-imidazolyl, 2-benzimidazolyl, 2-thiazolyl, 2-oxazolyl, etc.), alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, such as methoxy , ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy, etc.), aryloxy groups (preferably aryloxy groups having 6 to 26 carbon atoms, such as phenoxy, 1-naphthyloxy, 3-methylphenoxy, 4-methoxyphenoxy, etc.), Heterocyclic oxy group (group in which -O- group is bonded to the above heterocyclic group), alkoxycarbonyl group (preferably alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, such as ethoxycarbonyl, 2-ethylhexyloxycarbonyl, etc.) , an aryloxycarbonyl group (preferably an aryloxycarbonyl group having 6 to 26 carbon atoms, such as phenoxycarbonyl, 1-naphthyloxycarbonyl, 3-methylphenoxycarbonyl, 4-methoxyphenoxycarbonyl, etc.), an amino group (preferably includes amino groups, alkylamino groups and arylamino groups having 0 to 20 carbon atoms, such as amino (—NH 2 ), N,N-dimethylamino, N,N-diethylamino, N-ethylamino, anilino etc.), a sulfamoyl group (preferably a sulfamoyl group having 0 to 20 carbon atoms, such as N,N-dimethylsulfamoyl, N-phenylsulfamoyl, etc.), an acyl group (an alkylcarbonyl group, an alkenylcarbonyl group, Acyl groups, including alkynylcarbonyl groups, arylcarbonyl groups and heterocyclic carbonyl groups, preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as acetyl, propionyl, butyryl, octanoyl, hexadecanoyl, acryloyl, methacryloyl, crotonoyl, benzoyl, naphthoyl, nicotinoyl, etc.), acyloxy groups (including alkylcarbonyloxy groups, alkenylcarbonyloxy groups, alkynylcarbonyloxy groups, arylcarbonyloxy groups, and heterocyclic carbonyloxy groups, preferably acyloxy groups having 1 to 20 carbon atoms, For example, acetyloxy, propionyloxy, butyryloxy, octanoyloxy, hexadecanoyloxy, acryloyloxy, methacryloyloxy, crotonoyloxy, benzoyloxy, naphthoyloxy, nicotinoyloxy, etc.), aryloxy groups (preferably carbon aryloyloxy group having a number of 7 to 23, such as benzoyloxy), carbamoyl group (preferably a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as N,N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl, etc.) , an acylamino group (preferably an acylamino group having 1 to 20 carbon atoms, such as acetylamino, benzoylamino, etc.), an alkylthio group (preferably an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms, such as methylthio, ethylthio, isopropyl thio, benzylthio, etc.), arylthio groups (preferably arylthio groups having 6 to 26 carbon atoms, such as phenylthio, 1-naphthylthio, 3-methylphenylthio, 4-methoxyphenylthio, etc.), heterocyclic thio groups (the above -S- group bonded to a heterocyclic group), alkylsulfonyl group (preferably an alkylsulfonyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as methylsulfonyl, ethylsulfonyl, etc.), arylsulfonyl group (preferably a arylsulfonyl group having 6 to 22, such as benzenesulfonyl), alkylsilyl group (preferably alkylsilyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as monomethylsilyl, dimethylsilyl, trimethylsilyl, triethylsilyl, etc.), An arylsilyl group (preferably an arylsilyl group having 6 to 42 carbon atoms, such as triphenylsilyl), a phosphoryl group (preferably a phosphate group having 0 to 20 carbon atoms, such as —OP (=O )(R P ) 2 ), a phosphonyl group (preferably a phosphonyl group having 0 to 20 carbon atoms, such as —P(=O)(R P ) 2 ), a phosphinyl group (preferably having 0 to 20 carbon atoms is a phosphinyl group, such as —P(R P ) 2 ), a sulfo group (sulfonic acid group), a carboxy group, a hydroxy group, a sulfanyl group, a cyano group, a halogen atom (such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, atoms, etc.). R P is a hydrogen atom or a substituent (preferably a group selected from substituent T).
In addition, each of the groups exemplified for the substituent T may further have the above substituent T as a substituent.

バインダー成分である上記ポリマー中、式(J-1)で表される上記構成成分(a)の含有量は、2~60質量%が好ましく、3~25質量%がより好ましく、4~20質量%が更に好ましく、5~15質量%が特に好ましい。
また、上記ポリマーが式(J-1)で表される構成成分(a)とは別に構成成分(b)及び/又は構成成分(b-H)を有する場合、上記ポリマー中の構成成分(b)及び/又は構成成分(b-H)の含有量の合計は、2~95質量%が好ましく、3~70質量%がより好ましく、5~60質量%が更に好ましく、5~30質量%が特に好ましい。構成成分(b)及び/又は構成成分(b-H)の含有量の合計は、6~95質量%でもよく、7~95質量%でもよく、7~90質量%でもよい。構成成分(b)と構成成分(b-H)のモル量の合計に占める構成成分(b)のモル量の割合は、上述したポリマーの中和度で説明した通りである。
また、上記ポリマーが式(O-31)で表される構成成分(c)を有する場合、ポリマー中の式(O-31)で表される構成成分(c)の含有量は、2~90質量%が好ましく、5~90質量%がより好ましく、10~90質量%とすることが更に好ましく、20~90質量%とすることが特に好ましく、40~85質量%とすることがより特に好ましく、60~85質量%とすることが最も好ましい。
The content of the constituent component (a) represented by formula (J-1) in the polymer that is the binder component is preferably 2 to 60% by mass, more preferably 3 to 25% by mass, and 4 to 20% by mass. % is more preferred, and 5 to 15% by mass is particularly preferred.
Further, when the polymer has a component (b) and/or a component (bH) separately from the component (a) represented by formula (J-1), the component (b ) and/or the total content of the constituent component (bH) is preferably 2 to 95% by mass, more preferably 3 to 70% by mass, even more preferably 5 to 60% by mass, and 5 to 30% by mass. Especially preferred. The total content of component (b) and/or component (bH) may be 6 to 95% by mass, 7 to 95% by mass, or 7 to 90% by mass. The ratio of the molar amount of component (b) to the total molar amount of component (b) and component (bH) is as described above for the degree of neutralization of the polymer.
Further, when the polymer has a component (c) represented by formula (O-31), the content of component (c) represented by formula (O-31) in the polymer is 2 to 90. % by mass is preferable, 5 to 90% by mass is more preferable, 10 to 90% by mass is even more preferable, 20 to 90% by mass is particularly preferable, and 40 to 85% by mass is particularly preferable. , 60 to 85% by mass.

本発明のバインダー組成物を構成するバインダー成分であるポリマーは、非水電解液二次電池に使用することを想定した場合、活物質の膨潤と収縮の繰り返しに追従可能な特性と、所望の結着性とを発現してサイクル寿命をより長期化する観点から、電解液に対してある程度の膨潤性を示すことが好ましい。例えば、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとを質量比で、エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/2として混合した溶媒(疑似電解液)に対する、上記ポリマーの膨潤率は1%以上200%未満であることが好ましく、7%以上150%未満がより好ましく、8%以上150%未満が更に好ましく、10%以上150%未満が特に好ましい。ここで、上記溶媒中においてポリマーが膨潤しない場合、膨潤率は0%である。膨潤率は後述する実施例に記載の方法により決定される。 The polymer, which is a binder component that constitutes the binder composition of the present invention, has properties that can follow repeated swelling and contraction of the active material and a desired result when it is assumed to be used in a non-aqueous electrolyte secondary battery. From the viewpoint of exhibiting adhesiveness and prolonging the cycle life, it is preferred that the electrolyte swells to some extent. For example, the swelling rate of the polymer with respect to a solvent (pseudo-electrolytic solution) obtained by mixing ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate at a mass ratio of ethylene carbonate/ethyl methyl carbonate = 1/2 is 1% or more and less than 200%. is preferably 7% or more and less than 150%, more preferably 8% or more and less than 150%, and particularly preferably 10% or more and less than 150%. Here, when the polymer does not swell in the solvent, the swelling rate is 0%. The swelling rate is determined by the method described in Examples below.

上記ポリマーの重量平均分子量は100000以上であることが好ましい。上記ポリマーの重量平均分子量が十分に大きいと、上記ポリマーの結着性作用が大きくなり、上記ポリマーを含む上記バインダー組成物が用いられた非水二次電池のサイクル寿命が長期化される。 The weight average molecular weight of the polymer is preferably 100,000 or more. When the weight-average molecular weight of the polymer is sufficiently large, the binding action of the polymer is enhanced, and the cycle life of the non-aqueous secondary battery using the binder composition containing the polymer is prolonged.

重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリアクリル酸ナトリウム換算の重量平均分子量であり、下記条件で決定することができる。
測定器:HLC-8220GPC(商品名、東ソー社製)
カラム:TOSOH TSKgel 5000PWXL(商品名、東ソー社製)、TOSOH TSKgel G4000PWXL(商品名、東ソー社製)、TOSOH TSKgel G2500PWXL(商品名、東ソー社製)をつなげる。
キャリア:200mM 硝酸ナトリウム水溶液
測定温度:40℃
キャリア流量:1.0ml/min
試料濃度:0.2%
検出器:RI(屈折率)検出器
The weight average molecular weight is the weight average molecular weight converted to sodium polyacrylate by gel permeation chromatography (GPC), and can be determined under the following conditions.
Measuring instrument: HLC-8220GPC (trade name, manufactured by Tosoh Corporation)
Column: TOSOH TSKgel 5000PWXL (trade name, manufactured by Tosoh Corporation), TOSOH TSKgel G4000PWXL (trade name, manufactured by Tosoh Corporation), and TOSOH TSKgel G2500PWXL (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) are connected.
Carrier: 200 mM sodium nitrate aqueous solution Measurement temperature: 40°C
Carrier flow rate: 1.0 ml/min
Sample concentration: 0.2%
Detector: RI (refractive index) detector

上記ポリマーが架橋されているなど、上記測定条件で重量平均分子量が測れない場合、下記条件で静的光散乱により、重量平均分子量を測定する。
測定器:DLS-8000(商品名、大塚電子社製)
測定濃度:0.25、0.50、0.75、1.00mg/ml
希釈液:0.1M NaCl水溶液
レーザー波長:633nm
ピンホール:PH1=Open、PH2=Slit
測定角度:60、70、80、90、100、110、120、130度
解析法:Zimm平方根プロットより、分子量を測定した。解析に必要なdn/dcはAbbe屈折率計で実測する。
If the weight average molecular weight cannot be measured under the above measurement conditions because the polymer is crosslinked, etc., the weight average molecular weight is measured by static light scattering under the following conditions.
Measuring instrument: DLS-8000 (trade name, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.)
Measurement concentration: 0.25, 0.50, 0.75, 1.00mg/ml
Diluent: 0.1 M NaCl aqueous solution Laser wavelength: 633 nm
Pinhole: PH1=Open, PH2=Slit
Measurement angle: 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130 degrees Analysis method: Molecular weight was measured from Zimm square root plot. dn/dc required for analysis is actually measured with an Abbe refractometer.

本発明のバインダー組成物は、上記ポリマーを1種単独で、又は2種以上含有していてよい。 The binder composition of the present invention may contain one of the above polymers alone or two or more of them.

上記ポリマーは、上記各構成成分を導くモノマーを目的に応じて組み合わせ、必要により触媒(重合開始剤、連鎖移動剤等を含む。)の存在下、付加重合させることで、合成することができる。付加重合させる方法及び条件は、特に限定されず、通常の方法及び条件を適宜に選択できる。 The above polymer can be synthesized by combining monomers leading to each of the above constituents according to the purpose and subjecting them to addition polymerization in the presence of a catalyst (including a polymerization initiator, a chain transfer agent, etc.) if necessary. The method and conditions for addition polymerization are not particularly limited, and ordinary methods and conditions can be selected as appropriate.

本発明のバインダー組成物は、水を好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%、特に好ましくは40質量%以上含有する。本発明のバインダー組成物は、水を50質量%以上含有してもよく、60質量%以上含有してもよく、70質量%以上含有してもよく、80質量%以上含有してもよい。
本発明のバインダー組成物中、上記ポリマーの含有量は目的に応じて適宜に設定すればよい。例えば、バインダー組成物中のポリマーの含有量を2~50質量%とすることができ、好ましくは4~30質量%、更に好ましくは6~20質量%とすることができる。本発明のバインダー組成物中、上記ポリマーを除いた残部は水、中和剤、及び水溶性有機溶媒で構成されていることが好ましく、上記ポリマーを除いた残部が水及び中和剤であることがより好ましい。
The binder composition of the present invention preferably contains water in an amount of 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, still more preferably 30% by mass or more, and particularly preferably 40% by mass or more. The binder composition of the present invention may contain water in an amount of 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, or 80% by mass or more.
The content of the polymer in the binder composition of the present invention may be appropriately set depending on the purpose. For example, the polymer content in the binder composition can be 2 to 50% by mass, preferably 4 to 30% by mass, more preferably 6 to 20% by mass. In the binder composition of the present invention, the balance excluding the polymer is preferably composed of water, a neutralizing agent, and a water-soluble organic solvent, and the balance excluding the polymer is water and the neutralizing agent. is more preferred.

[電極用組成物]
本発明の電極用組成物は、上記バインダー組成物のほか、周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオンの挿入放出が可能な活物質を含有する。必要に応じてさらに導電助剤、他の添加剤を含むことができる。活物質は正極活物質でもよく、負極活物質でもよい。電極用組成物が正極活物質を含む場合、電極用組成物を、非水二次電池の正極活物質層形成用スラリーとして用いることができる。また、電極用組成物が負極活物質を含む場合、電極用組成物を負極活物質層形成用スラリーとして用いることができる。上記バインダー組成物は正極、負極どちらの電極用組成物にも適用できるが、負極に用いることが好ましく、特にケイ素原子含有活物質を有する負極の電極用組成物に用いることが好ましい。
上記活物質、導電助剤、及び他の添加剤としては、特に限定されるものではなく、従来公知の非水二次電池に用いられるものから目的に応じて適宜選択して用いればよい。
[Electrode composition]
The electrode composition of the present invention contains, in addition to the binder composition, an active material capable of inserting and releasing ions of metals belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table. Conductivity aids and other additives may be added as necessary. The active material may be a positive electrode active material or a negative electrode active material. When the electrode composition contains a positive electrode active material, the electrode composition can be used as slurry for forming a positive electrode active material layer of a non-aqueous secondary battery. Moreover, when the composition for electrodes contains a negative electrode active material, the composition for electrodes can be used as slurry for forming a negative electrode active material layer. Although the above binder composition can be applied to both positive and negative electrode compositions, it is preferably used for negative electrodes, and particularly preferably used for negative electrode compositions having a silicon atom-containing active material.
The active material, conductive aid, and other additives are not particularly limited, and may be appropriately selected and used from those used in conventionally known non-aqueous secondary batteries according to the purpose.

(正極活物質)
正極活物質は、可逆的にリチウムイオンを挿入及び放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はなく、遷移金属酸化物、有機物、硫黄などのLiと複合化できる元素や硫黄と金属の複合物などでもよい。
中でも、正極活物質としては、遷移金属酸化物を用いることが好ましく、遷移金属元素M(Co、Ni、Fe、Mn、Cu及びVから選択される1種以上の元素)を有する遷移金属酸化物がより好ましい。また、この遷移金属酸化物に元素M(リチウム以外の周期律表の第1(Ia)族の元素、第2(IIa)族の元素、Al、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P又はBなどの元素)を混合してもよい。混合量としては、遷移金属元素Mの量(100mol%)に対して0~30mol%が好ましい。Li/Maのモル比が0.3~2.2になるように混合して合成されたものが、より好ましい。
遷移金属酸化物の具体例としては、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物、(MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物、(MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物、(MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物及び(ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物等が挙げられる。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material is preferably one capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions. The material is not particularly limited as long as it has the above properties, and may be a transition metal oxide, an organic substance, an element such as sulfur that can be combined with Li, or a compound of sulfur and a metal.
Among them, it is preferable to use a transition metal oxide as the positive electrode active material. things are more preferred. In addition, the element M b (an element of group 1 (Ia) of the periodic table other than lithium, an element of group 2 (IIa) of the periodic table, Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Sb) is added to the transition metal oxide. , Bi, Si, P or B) may be mixed. The mixing amount is preferably 0 to 30 mol % with respect to the amount (100 mol %) of the transition metal element Ma . More preferably, they are synthesized by mixing so that the molar ratio of Li/Ma is 0.3 to 2.2.
Specific examples of the transition metal oxide include (MA) a transition metal oxide having a layered rock salt structure, (MB) a transition metal oxide having a spinel structure, (MC) a lithium-containing transition metal phosphate compound, (MD ) lithium-containing transition metal halide phosphate compounds and (ME) lithium-containing transition metal silicate compounds.

(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiCoO(コバルト酸リチウム[LCO])、LiNi(ニッケル酸リチウム)、LiNi0.85Co0.10Al0.05(ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム[NCA])、LiNi1/3Co1/3Mn1/3(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム[NMC])及びLiNi0.5Mn0.5(マンガンニッケル酸リチウム)が挙げられる。
(MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiMn(LMO)、LiCoMnO、LiFeMn、LiCuMn、LiCrMn及びLiNiMnが挙げられる。
(MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物としては、例えば、LiFePO及びLiFe(PO等のオリビン型リン酸鉄塩、LiFeP等のピロリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類並びにLi(PO(リン酸バナジウムリチウム)等の単斜晶ナシコン型リン酸バナジウム塩が挙げられる。
(MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物としては、例えば、LiFePOF等のフッ化リン酸鉄塩、LiMnPOF等のフッ化リン酸マンガン塩及びLiCoPOF等のフッ化リン酸コバルト類が挙げられる。
(ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物としては、例えば、LiFeSiO、LiMnSiO及びLiCoSiO等が挙げられる。
本発明では、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物が好ましく、LCO又はNMCがより好ましい。
(MA) Specific examples of transition metal oxides having a layered rocksalt structure include LiCoO 2 (lithium cobalt oxide [LCO]), LiNi 2 O 2 (lithium nickel oxide), and LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.85. 05O2 (lithium nickel cobalt aluminum oxide [NCA]), LiNi1 /3Co1/ 3Mn1 / 3O2 ( lithium nickel manganese cobaltate [NMC]) and LiNi0.5Mn0.5O2 ( lithium manganese nickelate).
(MB) Specific examples of transition metal oxides having a spinel structure include LiMn 2 O 4 (LMO), LiCoMnO 4 , Li 2 FeMn 3 O 8 , Li 2 CuMn 3 O 8 , Li 2 CrMn 3 O 8 and Li 2NiMn3O8 . _
Examples of (MC) lithium-containing transition metal phosphate compounds include olivine-type iron phosphates such as LiFePO 4 and Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , iron pyrophosphates such as LiFeP 2 O 7 , and LiCoPO 4 . and monoclinic Nasicon-type vanadium phosphates such as Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 (lithium vanadium phosphate).
Examples of (MD) lithium-containing transition metal halogenated phosphate compounds include iron fluorophosphates such as Li 2 FePO 4 F, manganese fluorophosphates such as Li 2 MnPO 4 F, and Li 2 CoPO 4 F. and cobalt fluoride phosphates.
(ME) Lithium-containing transition metal silicate compounds include, for example, Li 2 FeSiO 4 , Li 2 MnSiO 4 and Li 2 CoSiO 4 .
In the present invention, transition metal oxides having a (MA) layered rocksalt structure are preferred, and LCO or NMC is more preferred.

正極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。正極活物質の平均粒径(球換算平均粒子径)は特に制限されない。例えば、0.1~50μmとすることができる。正極活物質を所定の粒子径にするには、通常の粉砕機又は分級機を用いればよい。焼成法によって得られた正極活物質は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。 Although the shape of the positive electrode active material is not particularly limited, it is preferably particulate. The average particle size (average particle size in terms of spheres) of the positive electrode active material is not particularly limited. For example, it can be 0.1 to 50 μm. An ordinary pulverizer or classifier may be used to reduce the positive electrode active material to a predetermined particle size. The positive electrode active material obtained by the calcination method may be washed with water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent before use.

上記正極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
正極活物質層を形成する場合、正極活物質層の単位面積(cm)当たりの正極活物質の質量(mg)(目付量)は特に限定されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができる。
The said positive electrode active material may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type.
When the positive electrode active material layer is formed, the mass (mg) (basis weight) of the positive electrode active material per unit area (cm 2 ) of the positive electrode active material layer is not particularly limited. It can be determined appropriately according to the designed battery capacity.

正極活物質の、電極層用組成物中における含有量は、特に限定されず、固形分100質量%において、10~99質量%が好ましく、30~98質量%がより好ましく、50~97質量が更に好ましく、55~95質量%が特に好ましい。 The content of the positive electrode active material in the electrode layer composition is not particularly limited. More preferably, 55 to 95% by mass is particularly preferable.

(負極活物質)
負極活物質は、可逆的にリチウムイオンを吸蔵及び放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はなく、炭素質材料、ケイ素系材料、金属酸化物、金属複合酸化物、リチウム単体、リチウム合金、リチウムと合金形成可能な負極活物質等が挙げられる。中でも、炭素質材料またはケイ素系材料が信頼性の点から好ましく用いられる。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material is preferably capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions. The material is not particularly limited as long as it has the above properties, carbonaceous materials, silicon-based materials, metal oxides, metal composite oxides, elemental lithium, lithium alloys, negative electrode active materials capable of forming an alloy with lithium. etc. Among them, a carbonaceous material or a silicon-based material is preferably used from the viewpoint of reliability.

負極活物質として用いられる炭素質材料とは、実質的に炭素からなる材料である。例えば、石油ピッチ等のカーボンブラック、黒鉛(天然黒鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛等)、及びPAN(ポリアクリロニトリル)系の樹脂若しくはフルフリルアルコール樹脂等の各種の合成樹脂を焼成した炭素質材料を挙げることができる。更に、PAN系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水PVA(ポリビニルアルコール)系炭素繊維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維及び活性炭素繊維等の各種炭素繊維類、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィスカー並びに平板状の黒鉛等を挙げることもできる。 A carbonaceous material used as a negative electrode active material is a material substantially composed of carbon. For example, carbon black such as petroleum pitch, graphite (natural graphite, artificial graphite such as vapor growth graphite, etc.), and carbonaceous materials obtained by baking various synthetic resins such as PAN (polyacrylonitrile) resin or furfuryl alcohol resin Materials can be mentioned. Furthermore, various carbon fibers such as PAN-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor growth carbon fiber, dehydrated PVA (polyvinyl alcohol)-based carbon fiber, lignin carbon fiber, vitreous carbon fiber and activated carbon fiber. , mesophase microspheres, graphite whiskers and tabular graphite.

負極活物質として適用される金属酸化物及び金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵及び放出可能な酸化物であれば特に制限されず、非晶質酸化物が好ましく、更に金属元素と周期律表第16族の元素との反応生成物であるカルコゲナイトも好ましく挙げられる。ここでいう非晶質とは、CuKα線を用いたX線回折法で、2θ値で20°~40°の領域に頂点を有するブロードな散乱帯を有するものを意味し、結晶性の回折線を有してもよい。
上記非晶質酸化物及びカルコゲナイドからなる化合物群の中でも、半金属元素の非晶質酸化物、及び上記カルコゲナイドがより好ましく、周期律表第13(IIIB)族~15(VB)族の元素、Al、Ga、Si、Sn、Ge、Pb、Sb及びBiの1種単独若しくはそれらの2種以上の組み合わせからなる酸化物、又はカルコゲナイドが特に好ましい。好ましい非晶質酸化物及びカルコゲナイドの具体例としては、例えば、Ga、GeO、PbO、PbO、Pb、Pb、Pb、Sb、Sb、SbBi、SbSi、Sb、Bi、Bi、GeS、PbS、PbS、Sb及びSbが好ましく挙げられる。
The metal oxide and metal composite oxide used as the negative electrode active material are not particularly limited as long as they are oxides capable of intercalating and deintercalating lithium, and amorphous oxides are preferred. Chalcogenites, which are reaction products with Group 16 elements, are also preferred. The term “amorphous” as used herein means a broad scattering band having an apex in the region of 20° to 40° in terms of 2θ value in an X-ray diffraction method using CuKα rays, and a crystalline diffraction line. may have
Among the compound group consisting of the above amorphous oxides and chalcogenides, amorphous oxides of metalloid elements and the above chalcogenides are more preferable, elements of groups 13 (IIIB) to 15 (VB) of the periodic table, Particularly preferred are oxides or chalcogenides composed of Al, Ga, Si, Sn, Ge, Pb, Sb and Bi alone or in combination of two or more thereof. Specific examples of preferred amorphous oxides and chalcogenides include Ga 2 O 3 , GeO, PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 2 O 4 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 and Sb 2 . O4 , Sb2O8Bi2O3, Sb2O8Si2O3 , Sb2O5 , Bi2O3 , Bi2O4 , GeS , PbS , PbS2 , Sb2S3 and Sb2 S5 is preferred.

金属(複合)酸化物及び上記カルコゲナイドは、構成成分として、チタン及びリチウムの少なくとも一方を含有していることが、高電流密度充放電特性の観点で好ましい。リチウムを含有する金属複合酸化物(リチウム複合金属酸化物)としては、例えば、酸化リチウムと上記金属(複合)酸化物若しくは上記カルコゲナイドとの複合酸化物、より具体的には、LiSnOが挙げられる。 The metal (composite) oxide and the chalcogenide preferably contain at least one of titanium and lithium as a constituent component from the viewpoint of high current density charge/discharge characteristics. Examples of lithium-containing metal composite oxides (lithium composite metal oxides) include composite oxides of lithium oxide and the above metal (composite) oxides or chalcogenides, more specifically Li 2 SnO 2 . mentioned.

負極活物質はチタン原子を含有することも好ましい。より具体的にはTiNb(チタン酸ニオブ酸化物[NTO])、LiTi12(チタン酸リチウム[LTO])がリチウムイオンの吸蔵放出時の体積変動が小さいことから急速充放電特性に優れ、電極の劣化が抑制され、リチウムイオン二次電池の寿命向上が可能となる点で好ましい。 It is also preferable that the negative electrode active material contains titanium atoms. More specifically, TiNb 2 O 7 (niobium titanate [NTO]) and Li 4 Ti 5 O 12 (lithium titanate [LTO]) have small volume fluctuations when lithium ions are absorbed and desorbed, and thus are suitable for rapid charging. It is preferable in that it has excellent discharge characteristics, suppresses deterioration of the electrode, and can improve the life of the lithium ion secondary battery.

負極活物質としてのリチウム合金としては、二次電池の負極活物質として通常用いられる合金であれば特に制限されず、例えば、リチウムアルミニウム合金が挙げられる。 The lithium alloy as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is an alloy normally used as a negative electrode active material for secondary batteries, and examples thereof include lithium aluminum alloys.

リチウムと合金形成可能な負極活物質は、二次電池の負極活物質として通常用いられるものであれば特に制限されない。このような活物質は、充放電による膨張収縮が大きく、上述のように固体粒子の結着性が低下するが、本発明では上記バインダーにより高い結着性を達成できる。このような活物質として、ケイ素原子若しくはスズ原子を有する負極活物質、Al及びIn等の各金属が挙げられ、より高い電池容量を可能とするケイ素原子を有する負極活物質(ケイ素原子含有活物質)が好ましく、ケイ素原子の含有量が全構成原子の40mol%以上のケイ素原子含有活物質がより好ましい。
一般的に、これらの負極活物質を含有する負極(例えば、ケイ素原子含有活物質を含有するSi負極、スズ原子を有する活物質を含有するSn負極)は、炭素負極(黒鉛及びアセチレンブラックなど)に比べて、より多くのLiイオンを吸蔵できる。すなわち、単位質量あたりのLiイオンの吸蔵量が増加する。そのため、電池容量(エネルギー密度)を大きくすることができる。その結果、バッテリー駆動時間を長くすることができるという利点がある。
ケイ素原子含有活物質としては、例えば、Si、SiOx(0<x≦1)等のケイ素材料、更には、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅若しくはランタンを含む合金(例えば、LaSi、VSi)、又は組織化した活物質(例えば、LaSi/Si)、他にも、SnSiO、SnSiS等のケイ素原子及びスズ原子を含有する活物質等が挙げられる。なお、SiOxは、それ自体を負極活物質(半金属酸化物)として用いることができ、また、電池の稼働によりSiを生成するため、リチウムと合金化可能な活物質(その前駆体物質)として用いることができる。
スズ原子を有する負極活物質としては、例えば、Sn、SnO、SnO、SnS、SnS、更には上記ケイ素原子及びスズ原子を含有する活物質等が挙げられる。また、酸化リチウムとの複合酸化物、例えば、LiSnOも包含される。
The negative electrode active material capable of forming an alloy with lithium is not particularly limited as long as it is commonly used as a negative electrode active material for secondary batteries. Such an active material expands and shrinks significantly due to charging and discharging, and the binding property of solid particles is lowered as described above. Examples of such active materials include negative electrode active materials having silicon atoms or tin atoms, metals such as Al and In, and negative electrode active materials having silicon atoms that enable higher battery capacity (silicon atom-containing active materials ) is preferable, and a silicon atom-containing active material having a silicon atom content of 40 mol % or more of all constituent atoms is more preferable.
In general, a negative electrode containing these negative electrode active materials (e.g., a Si negative electrode containing a silicon atom-containing active material, a Sn negative electrode containing an active material having a tin atom) is a carbon negative electrode (graphite, acetylene black, etc.) can occlude more Li ions than That is, the amount of Li ions stored per unit mass increases. Therefore, the battery capacity (energy density) can be increased. As a result, there is an advantage that the battery driving time can be lengthened.
Examples of active materials containing silicon atoms include silicon materials such as Si and SiOx (0<x≦1), and alloys containing titanium, vanadium, chromium, manganese, nickel, copper, or lanthanum (for example, LaSi 2 , VSi 2 ), or organized active materials (eg, LaSi 2 /Si), and active materials containing silicon and tin atoms such as SnSiO 3 and SnSiS 3 . In addition, SiOx itself can be used as a negative electrode active material (semimetal oxide), and since Si is generated by the operation of the battery, it can be used as an active material (precursor material thereof) that can be alloyed with lithium. can be used.
Examples of negative electrode active materials containing tin atoms include Sn, SnO, SnO 2 , SnS, SnS 2 , active materials containing silicon atoms and tin atoms, and the like. Also included are composite oxides with lithium oxide, such as Li 2 SnO 2 .

負極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。負極活物質の平均粒子径は、0.1~60μmが好ましい。所定の粒子径にするには、通常の粉砕機若しくは分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミル若しくは篩などが好適に用いられる。粉砕時には水、あるいはメタノール等の有機溶媒を共存させた湿式粉砕も行うことができる。所望の粒子径とするためには分級を行うことが好ましい。分級方法としては、特に限定はなく、篩、風力分級機などを所望により用いることができる。分級は乾式及び湿式ともに用いることができる。 Although the shape of the negative electrode active material is not particularly limited, it is preferably particulate. The average particle size of the negative electrode active material is preferably 0.1 to 60 μm. A conventional pulverizer or classifier is used to obtain a predetermined particle size. For example, a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a whirling jet mill, a sieve, or the like is preferably used. At the time of pulverization, wet pulverization in which water or an organic solvent such as methanol is allowed to coexist can also be performed. Classification is preferably carried out in order to obtain a desired particle size. The classification method is not particularly limited, and a sieve, an air classifier, or the like can be used as desired. Both dry and wet classification can be used.

上記負極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。その中でケイ素原子含有活物質と炭素質材料の組み合わせが好ましく、SiOx(0<x≦1)と黒鉛の組み合わせが特に好ましい。SiOx(0<x≦1)と黒鉛を組み合わせる際の質量比率(SiOx/黒鉛)は2以下が好ましく、1以下がより好ましく、0.5以下が更に好ましい。
負極活物質層を形成する場合、負極活物質層の単位面積(cm)当たりの負極活物質の質量(mg)(目付量)は特に限定されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができる。
The negative electrode active materials may be used singly or in combination of two or more. Among them, a combination of a silicon atom-containing active material and a carbonaceous material is preferred, and a combination of SiOx (0<x≦1) and graphite is particularly preferred. When SiOx (0<x≦1) and graphite are combined, the mass ratio (SiOx/graphite) is preferably 2 or less, more preferably 1 or less, and still more preferably 0.5 or less.
When the negative electrode active material layer is formed, the mass (mg) (basis weight) of the negative electrode active material per unit area (cm 2 ) of the negative electrode active material layer is not particularly limited. It can be determined appropriately according to the designed battery capacity.

負極活物質の、電極層用組成物中における含有量は、特に限定されず、固形分100質量%において、10~98質量%であることが好ましく、20~90質量%がより好ましい。 The content of the negative electrode active material in the electrode layer composition is not particularly limited, and is preferably 10 to 98% by mass, more preferably 20 to 90% by mass based on 100% by mass of solid content.

上記焼成法により得られた化合物の化学式は、測定方法として誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の質量差から算出できる。 The chemical formula of the compound obtained by the above firing method can be calculated by inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometry as a measuring method, or from the difference in mass of the powder before and after firing as a simple method.

本発明において、負極活物質層を電池の充電により形成する場合、上記負極活物質に代えて、全固体二次電池内に発生する周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンを用いることができる。このイオンを電子と結合させて金属として析出させることで、負極活物質層を形成できる。 In the present invention, when the negative electrode active material layer is formed by charging the battery, ions of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table generated in the all-solid secondary battery are used instead of the negative electrode active material. can be used. A negative electrode active material layer can be formed by combining this ion with an electron and depositing it as a metal.

(活物質の被覆)
正極活物質及び負極活物質の表面は別の金属酸化物で表面被覆されていてもよい。表面被覆剤としてはTi、Nb、Ta、W、Zr、Al、Si又はLiを含有する金属酸化物等が挙げられる。具体的には、チタン酸スピネル、タンタル系酸化物、ニオブ系酸化物、ニオブ酸リチウム系化合物等が挙げられ、具体的には、LiTi12、LiTi、LiTaO、LiNbO、LiAlO、LiZrO、LiWO、LiTiO、Li、LiPO、LiMoO、LiBO、LiBO、LiCO、LiSiO、SiO、TiO、ZrO、Al、B等が挙げられる。
また、正極活物質又は負極活物質を含む電極表面は硫黄又はリンで表面処理されていてもよい。
更に、正極活物質又は負極活物質の粒子表面は、上記表面被覆の前後において活性光線又は活性気体(プラズマ等)により表面処理を施されていてもよい。
(Coating of active material)
The surfaces of the positive electrode active material and the negative electrode active material may be surface-coated with another metal oxide. Examples of surface coating agents include metal oxides containing Ti, Nb, Ta, W, Zr, Al, Si or Li. Specific examples include titanate spinel, tantalum- based oxides, niobium -based oxides, and lithium niobate -based compounds. Specific examples include Li4Ti5O12 , Li2Ti2O5 , and LiTaO3 . , LiNbO3 , LiAlO2 , Li2ZrO3 , Li2WO4 , Li2TiO3 , Li2B4O7 , Li3PO4 , Li2MoO4 , Li3BO3 , LiBO2 , Li2CO 3 , Li 2 SiO 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 and the like.
Moreover, the surface of the electrode containing the positive electrode active material or the negative electrode active material may be surface-treated with sulfur or phosphorus.
Furthermore, the surface of the particles of the positive electrode active material or the negative electrode active material may be surface-treated with actinic rays or an active gas (such as plasma) before and after the surface coating.

(導電助剤)
本発明の電極用組成物は、導電助剤を含有することもでき、特に負極活物質としてのケイ素原子含有活物質は導電助剤と併用されることが好ましい。
導電助剤としては、特に制限はなく、一般的な導電助剤として知られているものを用いることができる。例えば、電子伝導性材料である、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛類、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などのカーボンブラック類、ニードルコークスなどの無定形炭素、気相成長炭素繊維若しくはカーボンナノチューブなどの炭素繊維類、グラフェン若しくはフラーレンなどの炭素質材料であってもよいし、銅、ニッケルなどの金属粉、金属繊維でもよく、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリフェニレン誘導体など導電性高分子を用いてもよい。
本発明において、活物質と導電助剤とを併用する場合、上記の導電助剤のうち、電池を充放電した際にLiの挿入と放出が起きず、活物質として機能しないものを導電助剤とする。したがって、導電助剤の中でも、電池を充放電した際に活物質層中において活物質として機能しうるものは、導電助剤ではなく活物質に分類する。電池を充放電した際に活物質として機能するか否かは、一義的ではなく、活物質との組み合わせにより決定される。
(Conductivity aid)
The electrode composition of the present invention can also contain a conductive aid, and it is particularly preferred that the silicon atom-containing active material as the negative electrode active material is used in combination with the conductive aid.
There are no particular restrictions on the conductive aid, and any commonly known conductive aid can be used. For example, electronic conductive materials such as natural graphite and artificial graphite, carbon blacks such as acetylene black, ketjen black and furnace black, amorphous carbon such as needle coke, vapor grown carbon fiber or carbon nanotube. Carbon fibers such as carbon fibers such as graphene or fullerene may be used, metal powders such as copper and nickel, metal fibers may be used, and conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and polyphenylene derivatives may be used. may be used.
In the present invention, when an active material and a conductive aid are used in combination, among the above conductive aids, a conductive aid that does not cause insertion and release of Li during charging and discharging of the battery and does not function as an active material. and Therefore, among the conductive aids, those that can function as an active material in the active material layer during charging and discharging of the battery are classified as active materials rather than conductive aids. Whether or not it functions as an active material when the battery is charged/discharged is not univocally determined by the combination with the active material.

導電助剤は、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
導電助剤の、電極層用組成物中の含有量は、固形分100質量%に対して、0.1~20質量%が好ましく、0.5~10質量%がより好ましい。
1 type may be used for a conductive support agent, and 2 or more types may be used for it.
The content of the conductive aid in the electrode layer composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, based on 100% by mass of the solid content.

導電助剤の形状は、特に制限されないが、粒子状が好ましい。導電助剤のメジアン径D50は、特に限定されず、例えば、0.01~50μmが好ましく、0.02~10.0μmがより好ましい。 The shape of the conductive aid is not particularly limited, but is preferably particulate. The median diameter D50 of the conductive aid is not particularly limited, and is preferably 0.01 to 50 μm, more preferably 0.02 to 10.0 μm.

(他の添加剤)
本発明の固体電解質組成物は、上記各成分以外の他の成分として、所望により、リチウム塩、イオン液体、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、脱水剤、酸化防止剤等を含有することができる。また、上記ポリマーを化学架橋するための、架橋剤(ラジカル重合、縮合重合又は開環重合により架橋反応するもの等)、更には重合開始剤(酸又はラジカルを熱又は光によって発生させるものなど)を含有していてもよい。
非水二次電池に用いられる上記活物質、導電助剤、及び他の添加剤に関し、例えば、国際公開2019/203334号、特開2015-46389号公報等を参照することができる。
(other additives)
The solid electrolyte composition of the present invention may optionally contain lithium salts, ionic liquids, thickeners, antifoaming agents, leveling agents, dehydrating agents, antioxidants, etc. as other components in addition to the above components. can be done. In addition, for chemically cross-linking the above polymer, a cross-linking agent (such as those that undergo a cross-linking reaction by radical polymerization, condensation polymerization, or ring-opening polymerization), and further a polymerization initiator (such as those that generate acid or radicals by heat or light). may contain.
Regarding the active materials, conductive aids, and other additives used in non-aqueous secondary batteries, for example, International Publication No. 2019/203334, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-46389, etc. can be referred to.

本発明の電極用組成物中、活物質の含有量を、例えば50~99質量%に調整することができる。また、本発明の電極用組成物中、活物質の含有量とポリマー(バインダー成分)との質量比は、活物質/ポリマー=1/1~200/1とすることができ、活物質/ポリマー=1/33~5/1とすることがより好ましい。 The content of the active material in the electrode composition of the present invention can be adjusted to, for example, 50 to 99% by mass. Further, in the electrode composition of the present invention, the mass ratio of the content of the active material and the polymer (binder component) can be set to active material/polymer = 1/1 to 200/1. = 1/33 to 5/1 is more preferable.

[電極シート]
本発明の電極シートは、本発明の電極用組成物を用いて構成された層(活物質層、すなわち、負極活物質層又は正極活物質層)を有する。本発明の電極シートは、活物質層を有する電極シートであればよく、活物質層が基材(集電体)上に形成されているシートでも、基材を有さず、(負極又は正極)活物質層だけで形成されているシートであってもよい。この電極シートは、通常、集電体上に活物質層を積層した構成のシートである。本発明の電極シートは保護層(剥離シート)、コート層等の他の層を有してもよい。
本発明の電極シートは、非水二次電池の負極活物質層又は正極活物質層を構成する材料として好適に用いることができる。
[Electrode sheet]
The electrode sheet of the present invention has a layer (active material layer, ie, negative electrode active material layer or positive electrode active material layer) formed using the electrode composition of the present invention. The electrode sheet of the present invention may be an electrode sheet having an active material layer. ) It may be a sheet formed only of an active material layer. This electrode sheet is usually a sheet having a structure in which an active material layer is laminated on a current collector. The electrode sheet of the present invention may have other layers such as a protective layer (release sheet) and a coat layer.
The electrode sheet of the present invention can be suitably used as a material constituting a negative electrode active material layer or a positive electrode active material layer of a non-aqueous secondary battery.

[電極シートの製造方法]
本発明の電極シートは、本発明の電極用組成物を用いて活物質層を形成することにより得ることができる。例えば、集電体等を基材として、その上(他の層を介していてもよい)に本発明の電極用組成物を塗布して塗膜を形成し、これを乾燥して、基材上に活物質層(塗布乾燥層)を有する電極シートを得ることができる。
[Manufacturing method of electrode sheet]
The electrode sheet of the present invention can be obtained by forming an active material layer using the electrode composition of the present invention. For example, a current collector or the like is used as a substrate, and the composition for an electrode of the present invention is applied thereon (may be via another layer) to form a coating film, which is dried to form a substrate. An electrode sheet having an active material layer (coated dry layer) thereon can be obtained.

[非水二次電池]
本発明において非水二次電池とは、充放電により非水媒体を介して正負極間をイオンが通過し、正負極においてエネルギーを貯蔵、放出するデバイス全般を意味する。すなわち、電池とキャパシタ(リチウムイオンキャパシタ)の両方を包含する意味である。エネルギー貯蔵量の観点から、本発明の非水二次電池は電池用途に用いること(キャパシタでないこと)が好ましい。
本発明の非水二次電池は、正極と、負極と、正極と負極との間に配されたセパレータとを含む構成を有する。無機固体電解質を用いる全固体二次電池では、上記セパレータは無機固体電解質層とすることができる。
正極は、正極集電体と、この正極集電体に接する正極活物質層とを有し、負極は、負極集電体と、この負極集電体に接する負極活物質層とを有する。本発明の非水二次電池は、上記正極活物質層及び上記負極活物質層の少なくとも1つの層が、本発明の電極用組成物を用いて構成されている。
[Non-aqueous secondary battery]
In the present invention, the non-aqueous secondary battery means all devices in which ions pass between the positive and negative electrodes through a non-aqueous medium due to charging and discharging, and energy is stored and released at the positive and negative electrodes. That is, it means to include both batteries and capacitors (lithium ion capacitors). From the viewpoint of energy storage capacity, the non-aqueous secondary battery of the present invention is preferably used for battery applications (not a capacitor).
A non-aqueous secondary battery of the present invention has a configuration including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. In an all-solid secondary battery using an inorganic solid electrolyte, the separator can be an inorganic solid electrolyte layer.
The positive electrode has a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer in contact with the positive electrode current collector, and the negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer in contact with the negative electrode current collector. In the non-aqueous secondary battery of the present invention, at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is formed using the electrode composition of the present invention.

図1は、一般的な非水二次電池10の積層構造を、電池として作動させる際の作動電極も含めて、模式化して示す断面図である。非水二次電池10は、負極側からみて、負極集電体1、負極活物質層2、セパレータ3、正極活物質層4、正極集電体5を、この順に有する積層構造を有している。
非水二次電池10が非水電解液二次電池である場合、負極活物質層と正極活物質層との間は非水電解液(図示せず)で満たされ、かつセパレータ3で分断されている。この場合、セパレータ3は空孔を有し、通常の電池の使用状態では電解液及びイオンを透過しながら正負極間を絶縁する正負極分離膜として機能する。
非水二次電池10が全固体二次電池である場合、負極活物質層と正極活物質層との間は固体電解質層3で分断されている。
このような構造により、例えばリチウムイオン二次電池であれば、充電時には外部回路を通って負極側に電子(e)が供給され、同時に電解液を介して正極からリチウムイオン(Li)が移動してきて負極に蓄積される。一方、放電時には、負極に蓄積されたリチウムイオン(Li)が電解液又は固体電解質層を介して正極側に戻され、作動部位6には電子が供給される。図示した例では、作動部位6に電球を採用しており、放電によりこれが点灯するようにされている。
本発明において、負極集電体1と負極活物質層2とを合わせて負極と称し、正極活物質層4と正極集電体5とを合わせて正極と称している。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a laminate structure of a general non-aqueous secondary battery 10 including working electrodes when operated as a battery. The non-aqueous secondary battery 10 has a laminated structure having, viewed from the negative electrode side, a negative electrode current collector 1, a negative electrode active material layer 2, a separator 3, a positive electrode active material layer 4, and a positive electrode current collector 5 in this order. there is
When the non-aqueous secondary battery 10 is a non-aqueous electrolyte secondary battery, the space between the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer is filled with a non-aqueous electrolyte (not shown) and separated by the separator 3 . ing. In this case, the separator 3 has pores, and functions as a positive/negative separator that insulates the positive/negative electrodes while permeating the electrolytic solution and ions under normal battery usage conditions.
When the non-aqueous secondary battery 10 is an all-solid secondary battery, the solid electrolyte layer 3 separates the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer.
With such a structure, for example, in the case of a lithium ion secondary battery, during charging, electrons (e ) are supplied to the negative electrode side through an external circuit, and at the same time lithium ions (Li + ) are released from the positive electrode through the electrolyte. It moves and accumulates at the negative electrode. On the other hand, during discharge, the lithium ions (Li + ) accumulated in the negative electrode are returned to the positive electrode side through the electrolyte or solid electrolyte layer, and electrons are supplied to the operating portion 6 . In the illustrated example, the working portion 6 employs a light bulb, which is lit by electrical discharge.
In the present invention, the negative electrode current collector 1 and the negative electrode active material layer 2 are collectively referred to as a negative electrode, and the positive electrode active material layer 4 and the positive electrode current collector 5 are collectively referred to as a positive electrode.

本発明の非水二次電池に用いる各材料、非水電解液、固体電解質、部材等は、本発明のバインダー組成物ないし電極用組成物を用いて特定の層を形成すること以外は特に制限されない。これらの材料、部材等は、通常の非水二次電池に用いられるものを適宜に適用することができる。また、本発明の非水二次電池の作製方法についても、本発明のバインダー組成物ないし電極用組成物を用いて特定の層を形成すること以外は、電極シートの製造を介する通常の方法を適宜に採用することができる。例えば、特開2016-201308号公報、特開2005-108835号公報、特開2012-185938号公報、等を適宜に参照することができる。
非水電解液の好ましい形態について、より詳しく説明する。
Materials, non-aqueous electrolytes, solid electrolytes, members, etc. used in the non-aqueous secondary battery of the present invention are particularly limited except that the binder composition or electrode composition of the present invention is used to form a specific layer. not. For these materials, members, etc., those used in ordinary non-aqueous secondary batteries can be appropriately applied. As for the method for producing the non-aqueous secondary battery of the present invention, the usual method for producing an electrode sheet is used, except that the binder composition or the electrode composition of the present invention is used to form a specific layer. It can be adopted as appropriate. For example, JP-A-2016-201308, JP-A-2005-108835, JP-A-2012-185938, etc. can be referred to as appropriate.
A preferred form of the non-aqueous electrolyte will be described in more detail.

(電解質)
非水電解液に用いる電解質は周期律表第1族または第2族に属する金属イオンの塩が好ましい。使用する金属イオンの塩は非水電解液の使用目的により適宜選択される。例えば、リチウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などが挙げられ、非水電解液二次電池などに使用される場合には、出力の観点からリチウム塩が好ましい。本発明の非水電解液をリチウムイオン二次電池用非水電解液として用いる場合には、金属イオンの塩としてリチウム塩を選択すればよい。リチウム塩としては、リチウムイオン二次電池用非水電解液の電解質に通常用いられるリチウム塩が好ましく、例えば、以下に述べるものが好ましい。
(Electrolytes)
The electrolyte used for the non-aqueous electrolyte is preferably a salt of a metal ion belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table. The metal ion salt to be used is appropriately selected depending on the intended use of the non-aqueous electrolyte. Examples include lithium salts, potassium salts, sodium salts, calcium salts, and magnesium salts. When used in non-aqueous electrolyte secondary batteries, lithium salts are preferred from the viewpoint of output. When the non-aqueous electrolyte of the present invention is used as a non-aqueous electrolyte for a lithium ion secondary battery, a lithium salt may be selected as the metal ion salt. The lithium salt is preferably a lithium salt that is commonly used in the electrolyte of a non-aqueous electrolyte for lithium ion secondary batteries, such as those described below.

(L-1)無機リチウム塩:LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF等の無機フッ化物塩、LiClO、LiBrO、LiIO等の過ハロゲン酸塩、LiAlCl等の無機塩化物塩等 (L-1) Inorganic lithium salts: inorganic fluoride salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 and LiSbF 6 , perhalogenates such as LiClO 4 , LiBrO 4 and LiIO 4 , inorganic chloride salts such as LiAlCl 4 etc

(L-2)含フッ素有機リチウム塩:LiCFSO等のパーフルオロアルカンスルホン酸塩、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(FSO、LiN(CFSO)(CF9SO)等のパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩、LiC(CFSO等のパーフルオロアルカンスルホニルメチド塩、Li[PF(CFCFCF)]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF5(CFCFCFCF)]、Li[PF(CFCFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF]等のパーフルオロアルキルフッ化リン酸塩等 (L-2) Fluorine-containing organic lithium salts: Perfluoroalkanesulfonates such as LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN(FSO 2 ) 2 , perfluoroalkanesulfonylimide salts such as LiN ( CF3SO2 ) ( C4F9SO2 ), perfluoroalkanesulfonylmethide salts such as LiC( CF3SO2 ) 3 , Li [PF5 ( CF2CF2 CF3 ) ] , Li[ PF4 ( CF2CF2CF3 ) 2 ], Li [ PF3 ( CF2CF2CF3 ) 3 ] , Li [ PF5 (CF2CF2CF2CF3)], Perfluoroalkyl fluorophosphates such as Li[ PF4 ( CF2CF2CF2CF3 ) 2 ], Li [ PF3 ( CF2CF2CF2CF3 ) 3 ] , etc.

(L-3)オキサラトボレート塩:リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート等 (L-3) Oxalatoborate salts: lithium bis(oxalato)borate, lithium difluorooxalatoborate, etc.

これらのなかで、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF、LiClO、Li(Rf1SO)、LiN(Rf1SO、LiN(FSO、及びLiN(Rf1SO)(Rf2SO)が好ましく、LiPF、LiBF、LiN(Rf1SO、LiN(FSOおよびLiN(Rf1SO)(Rf2SO)などのリチウムイミド塩がさらに好ましい。ここで、Rf1、Rf2はそれぞれパーフルオロアルキル基を示す。
なお、非水電解液に用いる電解質は、1種を単独で使用しても、2種以上を任意に組み合わせてもよい。
Among these, LiPF6 , LiBF4 , LiAsF6 , LiSbF6, LiClO4 , Li( Rf1SO3 ), LiN( Rf1SO2 ) 2 , LiN( FSO2 ) 2 , and LiN( Rf1SO2 ) ( Rf2SO2 ) are preferred, and lithium imide salts such as LiPF6 , LiBF4 , LiN( Rf1SO2 ) 2 , LiN( FSO2 ) 2 and LiN( Rf1SO2 )( Rf2SO2 ) are more preferred. Here, Rf1 and Rf2 each represent a perfluoroalkyl group.
In addition, the electrolyte used for a non-aqueous electrolyte may be used individually by 1 type, or may combine 2 or more types arbitrarily.

非水電解液における電解質(好ましくは周期律表第1族または第2族に属する金属のイオンもしくはその金属塩)の塩濃度は非水電解液の使用目的により適宜選択されるが、一般的には非水電解液全質量中10質量%~50質量%であり、さらに好ましくは15質量%~30質量%である。モル濃度としては0.5M~1.5Mが好ましい。なお、イオンの濃度として評価するときには、その好適に適用される金属との塩換算で算定すればよい。 The salt concentration of the electrolyte in the non-aqueous electrolyte (preferably the ion of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table or a metal salt thereof) is appropriately selected depending on the purpose of use of the non-aqueous electrolyte, but generally is 10% by mass to 50% by mass, more preferably 15% by mass to 30% by mass, based on the total mass of the non-aqueous electrolyte. A molar concentration of 0.5M to 1.5M is preferable. When the concentration of ions is evaluated, it may be calculated by salt conversion with the suitably applied metal.

(非水溶媒)
本発明の非水電解液は、非水溶媒を含有する。
本発明に用いられる非水溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましく、なかでも炭素数が2~10の非プロトン性有機溶媒が好ましい。
このような非水溶媒としては、鎖状もしくは環状のカーボネート化合物、ラクトン化合物、鎖状もしくは環状のエーテル化合物、エステル化合物、ニトリル化合物、アミド化合物、オキサゾリジノン化合物、ニトロ化合物、鎖状または環状のスルホンもしくはスルホキシド化合物、リン酸エステルが挙げられる。
なお、エーテル結合、カルボニル結合、エステル結合またはカーボネート結合を有する化合物が好ましい。これらの化合物は置換基を有していてもよく、例えば上述の置換基Tが挙げられる。
(Non-aqueous solvent)
The non-aqueous electrolyte of the present invention contains a non-aqueous solvent.
As the non-aqueous solvent used in the present invention, aprotic organic solvents are preferable, and aprotic organic solvents having 2 to 10 carbon atoms are particularly preferable.
Examples of such non-aqueous solvents include linear or cyclic carbonate compounds, lactone compounds, linear or cyclic ether compounds, ester compounds, nitrile compounds, amide compounds, oxazolidinone compounds, nitro compounds, linear or cyclic sulfones or sulfoxide compounds and phosphate esters.
A compound having an ether bond, a carbonyl bond, an ester bond or a carbonate bond is preferred. These compounds may have a substituent, such as the substituent T described above.

非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、フッ化エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3-ジオキソラン、4-メチル-1,3-ジオキソラン、1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、トリメチル酢酸エチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3-メトキシプロピオニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリジノン、N-メチルオキサゾリジノン、N,N’-ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、リン酸トリメチル、ジメチルスルホキシドあるいはジメチルスルホキシドリン酸などが挙げられる。これらは、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。なかでも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネート、γ-ブチロラクトンからなる群のうちの少なくとも1種が好ましく、特に、エチレンカーボネートまたはプロピレンカーボネートなどの高粘度(高誘電率)溶媒(例えば、比誘電率ε≧30)とジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートまたはジエチルカーボネートなどの低粘度溶媒(例えば、粘度≦1mPa・s)との組み合わせがより好ましい。このような組み合わせの混合溶媒とすることで、電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上する。
なお、本発明に用いられる非水溶媒は、これらに限定されるものではない。
Non-aqueous solvents include, for example, ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, vinylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, methylpropyl carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1, 2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, methyl acetate, ethyl acetate, propion Methyl acid, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethylacetate, ethyl trimethylacetate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, N,N-dimethylformamide, N-methyl pyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N,N'-dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, trimethyl phosphate, dimethylsulfoxide or dimethylsulfoxyphosphoric acid; These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. Among them, at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and γ-butyrolactone is preferable, and in particular, high viscosity (high dielectric constant) such as ethylene carbonate or propylene carbonate. A combination of a solvent (eg dielectric constant ε≧30) and a low-viscosity solvent (eg viscosity ≦1 mPa·s) such as dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate or diethyl carbonate is more preferable. By using such a combination of mixed solvents, the dissociation property of the electrolyte salt and the mobility of ions are improved.
In addition, the non-aqueous solvent used in the present invention is not limited to these.

本発明の非水二次電池は、例えば、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、メモリーカードなどの電子機器に搭載することができる。また、民生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など)などに搭載することができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。 The non-aqueous secondary battery of the present invention can be used, for example, in notebook computers, pen-input computers, mobile computers, e-book players, mobile phones, cordless phone slaves, pagers, handy terminals, mobile facsimiles, mobile copiers, mobile printers, and headphone stereos. , video movies, liquid crystal televisions, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, electric shavers, transceivers, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, memory cards, and other electronic devices. . In addition, for consumer use, it can be installed in automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game devices, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical devices (pacemakers, hearing aids, shoulder massagers, etc.). It can also be combined with a solar cell.

以下に、実施例に基づき本発明についてさらに詳細に説明する。なお、本発明がこれにより限定して解釈されるものではない。以下の実施例において組成を表す「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。 The present invention will be described in more detail below based on examples. In addition, this invention is not limited and interpreted by this. "Parts" and "%" representing compositions in the following examples are based on mass unless otherwise specified.

<ポリマーB-1を含むバインダー組成物の調製>
還流冷却管、ガス導入コックを付した1L三口フラスコに、蒸留水260.0gを加えた。流速200mL/分にて窒素ガスを60分間導入した後に、75℃に昇温した。別容器にて調製した液(アクリル酸(富士フイルム和光純薬社製)6.0g、ヒドロキシエチルアクリレート(富士フイルム和光純薬社製)48.0g、3-[[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチルアンモニオ]プロピオナート(東京化成社製、上記式a-3で表される繰り返し単位を与えるモノマー)6.0g、蒸留水80.0g、VA-057(商品名:富士フイルム和光純薬社製)0.46gを撹拌して混合した液)を1時間かけて滴下した。滴下完了後、75℃で3時間撹拌を続けた。その後氷浴で冷却し、48%水酸化ナトリウム水溶液(富士フイルム和光純薬社製)5.6g加えた。その後蒸留水240.0gを加え、バインダーB-1の水溶液を得た。固形分濃度は10.0%、重量平均分子量は243000であった。ポリマーの中和度は80モル%である。
なお、下表中のモノマーの使用量(質量%)は、全モノマーの使用量を100質量%としたときの各モノマーの割合である。また、構成成分(a)のカラムには、上記した構成成分そのものの符号(「a-1」等)を記載しているが、その質量%は当該構成成分を導くモノマーの使用量を示すものである。
<Preparation of Binder Composition Containing Polymer B-1>
260.0 g of distilled water was added to a 1 L three-necked flask equipped with a reflux condenser and a gas inlet cock. After introducing nitrogen gas at a flow rate of 200 mL/min for 60 minutes, the temperature was raised to 75°C. Liquid prepared in a separate container (acrylic acid (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 6.0 g, hydroxyethyl acrylate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 48.0 g, 3-[[2-(methacryloyloxy) ethyl ] Dimethylammonio]propionate (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd., a monomer that gives a repeating unit represented by the above formula a-3) 6.0 g, distilled water 80.0 g, VA-057 (trade name: FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd. A liquid obtained by stirring and mixing 0.46 g of product) was added dropwise over 1 hour. After completion of dropping, stirring was continued at 75° C. for 3 hours. After cooling in an ice bath, 5.6 g of a 48% sodium hydroxide aqueous solution (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added. Thereafter, 240.0 g of distilled water was added to obtain an aqueous solution of binder B-1. The solid content concentration was 10.0% and the weight average molecular weight was 243,000. The degree of neutralization of the polymer is 80 mol%.
The amount of monomer used (% by mass) in the table below is the ratio of each monomer when the amount of all monomers used is 100% by mass. In addition, in the column of the component (a), the code of the component itself ("a-1" etc.) is described, but the mass% indicates the amount of the monomer that leads to the component. is.

<ポリマーB-2~B-14を含むバインダー組成物の調製>
表1に示される構成成分(a)を導くモノマー(上記式a-1又はa-3で表される)、中和剤、別のモノマー(アクリル酸、メタクリル酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、N-(2-ヒドロキシエチル)アクリルアミド、アクリル酸2-ヒドロキシエチル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(分子量約2000)、アクリル酸4-ヒドロキシブチル)を使用し、ポリマーB-1と同様にしてポリマーB-2~B-14をバインダー成分とする各水溶液(バインダー組成物)を得た。いずれの水溶液も固形分濃度は10.0%であった。なお、ポリマーの中和度はいずれも80モル%である。
<Preparation of Binder Composition Containing Polymers B-2 to B-14>
A monomer leading to the component (a) shown in Table 1 (represented by the above formula a-1 or a-3), a neutralizing agent, another monomer (acrylic acid, methacrylic acid, 2-acrylamido-2-methyl Using propanesulfonic acid, N-(2-hydroxyethyl)acrylamide, 2-hydroxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, methoxypolyethylene glycol acrylate (molecular weight about 2000, 4-hydroxybutyl acrylate), Polymer B Aqueous solutions (binder compositions) containing polymers B-2 to B-14 as binder components were obtained in the same manner as in -1. All aqueous solutions had a solid concentration of 10.0%. The degree of neutralization of each polymer is 80 mol %.

ポリマーB-1~B-14の構造を下記に示す。

Figure 2023106633000007
The structures of polymers B-1 to B-14 are shown below.
Figure 2023106633000007

(重量平均分子量の測定)
ポリマーB-1~B-8、B-10、及びB-12~B-14の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリアクリル酸ナトリウム換算の重量平均分子量であり、下記条件で測定した値である。
測定器:HLC-8220GPC(商品名、東ソー社製)
カラム:TOSOH TSKgel 5000PWXL(商品名、東ソー社製)、TOSOH TSKgel G4000PWXL(商品名、東ソー社製)、TOSOH TSKgel G2500PWXL(商品名、東ソー社製)をつなげた。
キャリア:200mM 硝酸ナトリウム水溶液
測定温度:40℃
キャリア流量:1.0ml/分
試料濃度:0.2%
検出器:RI(屈折率)検出器
(Measurement of weight average molecular weight)
The weight average molecular weights (Mw) of polymers B-1 to B-8, B-10, and B-12 to B-14 are weight average molecular weights converted to sodium polyacrylate by gel permeation chromatography (GPC). , are values measured under the following conditions.
Measuring instrument: HLC-8220GPC (trade name, manufactured by Tosoh Corporation)
Columns: TOSOH TSKgel 5000PWXL (trade name, manufactured by Tosoh Corporation), TOSOH TSKgel G4000PWXL (trade name, manufactured by Tosoh Corporation), and TOSOH TSKgel G2500PWXL (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) were connected.
Carrier: 200 mM sodium nitrate aqueous solution Measurement temperature: 40°C
Carrier flow rate: 1.0 ml/min Sample concentration: 0.2%
Detector: RI (refractive index) detector

ポリマーB-9及びB-11の重量平均分子量(Mw)を、下記条件で静的光散乱により測定した。
測定器:DLS-8000(商品名、大塚電子社製)
測定濃度:0.25、0.50、0.75、1.00mg/ml
希釈液:0.1M NaCl水溶液
レーザー波長:633nm
ピンホール:PH1=Open、PH2=Slit
測定角度:60、70、80、90、100、110、120、130度
解析法:Zimm平方根プロットより、分子量を測定した。解析に必要なdn/dcはAbbe屈折率計で実測した。
The weight average molecular weights (Mw) of polymers B-9 and B-11 were measured by static light scattering under the following conditions.
Measuring device: DLS-8000 (trade name, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.)
Measurement concentration: 0.25, 0.50, 0.75, 1.00mg/ml
Diluent: 0.1 M NaCl aqueous solution Laser wavelength: 633 nm
Pinhole: PH1=Open, PH2=Slit
Measurement angle: 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130 degrees Analysis method: Molecular weight was measured from Zimm square root plot. dn/dc required for analysis was actually measured with an Abbe refractometer.

(ガラス転移温度の決定)
上述した方法でポリマーの構成成分のTgを決定した。
(Determination of glass transition temperature)
The Tg's of the polymer components were determined by the method described above.

[試験例1]模擬電解液に対する膨潤率の評価
表面疎水化PET(NP75C、商品名、パナック社製)シートの上に上記で調製した各バインダー組成物5gを載せ、50℃で6時間乾燥した後、疎水化PETから各バインダー膜を剥離した。得られた各バインダー膜を150℃、真空で6時間乾燥した。乾燥後の各バインダー膜をガラス瓶中に0.10g秤量し、そこに質量比でエチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/2で混合した溶媒(模擬電解液)1.90gを加え、60℃で24時間加熱した。加熱後、各バインダー膜を取り出し質量(Ws)を計った。各バインダー膜を150℃の真空で5時間乾燥した後、再度質量(Wd)を計った。得られたWsとWdの値を下記式に当てはめ、膨潤率を算出した。結果を表1に示す。
膨潤度(%)=[(Ws-Wd)/Wd]×100
[Test Example 1] Evaluation of swelling ratio to simulated electrolytic solution 5 g of each binder composition prepared above was placed on a surface-hydrophobicized PET (NP75C, trade name, manufactured by Panac) sheet and dried at 50°C for 6 hours. After that, each binder film was peeled off from the hydrophobized PET. Each binder film obtained was dried at 150° C. in vacuum for 6 hours. 0.10 g of each binder film after drying was weighed into a glass bottle, and 1.90 g of a solvent (simulated electrolyte) mixed with ethylene carbonate/ethyl methyl carbonate = 1/2 by mass ratio was added thereto, and heated at 60°C for 24 hours. Heated for hours. After heating, each binder film was taken out and the mass (Ws) was measured. After drying each binder film in a vacuum at 150° C. for 5 hours, the weight (Wd) was measured again. The obtained Ws and Wd values were applied to the following formula to calculate the swelling rate. Table 1 shows the results.
Degree of swelling (%) = [(Ws-Wd) / Wd] × 100

Figure 2023106633000008
Figure 2023106633000008

[試験例2]固体粒子の分散性の評価
60mLの軟膏容器(馬野化学社製)にアセチレンブラック(商品名:デンカブラック、デンカ社製、導電助剤)0.30g、各バインダー水溶液2.50g(固形分量0.25g)を加え、泡取り練太郎(THINKY社製)を用いて2000rpmで10分間分散した。分散した液に蒸留水2.5gを加え、泡取り練太郎(THINKY社製)を用いて、2000rpmで3分間分散した。分散した液に蒸留水2.5gを加え、泡取り練太郎(THINKY社製)を用いて、2000rpmで3分間分散した。得られた液3.2gを60mLの軟膏容器(馬野化学社製)に加え、更に蒸留水7.2gを加え、2000rpmで3分間分散した。得られた液0.1gと、水14.5gを30mLサンプル瓶に加え、希釈した。希釈した液をELSZ-1000S(商品名:大塚電子社製)で散乱強度平均粒径を測定した。上記測定を5回繰り返し、平均値を、下記評価ランクを基に評価した。結果を表2に示す。
-分散性の評価ランク-
6: 1.9μm未満
5: 1.9μm以上、2.2μm未満
4: 2.2μm以上、2.7μm未満
3: 2.7μm以上、3.3μm未満
2: 3.3μm以上、4.0μm未満
1: 4.0μm以上
[Test Example 2] Evaluation of solid particle dispersibility 0.30 g of acetylene black (trade name: Denka Black, manufactured by Denka, conductive aid) and 2.50 g of each binder aqueous solution were placed in a 60 mL ointment container (manufactured by Umano Kagaku Co., Ltd.). (solid content 0.25 g) was added, and dispersed for 10 minutes at 2000 rpm using a foaming mixer (manufactured by THINKY). 2.5 g of distilled water was added to the dispersed liquid, and dispersed for 3 minutes at 2000 rpm using a foaming mixer (manufactured by THINKY). 2.5 g of distilled water was added to the dispersed liquid, and dispersed for 3 minutes at 2000 rpm using a foaming mixer (manufactured by THINKY). 3.2 g of the resulting liquid was added to a 60 mL ointment container (manufactured by Umano Kagaku Co., Ltd.), 7.2 g of distilled water was added, and the mixture was dispersed at 2000 rpm for 3 minutes. 0.1 g of the resulting liquid and 14.5 g of water were added to a 30 mL sample bottle for dilution. The scattering intensity average particle size of the diluted solution was measured using ELSZ-1000S (trade name: manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). The above measurement was repeated 5 times, and the average value was evaluated based on the following evaluation ranks. Table 2 shows the results.
-Dispersibility evaluation rank-
6: Less than 1.9 µm 5: 1.9 µm or more and less than 2.2 µm 4: 2.2 µm or more and less than 2.7 µm 3: 2.7 µm or more and less than 3.3 µm 2: 3.3 µm or more and less than 4.0 µm 1: 4.0 μm or more

[電極シートの調製]
60mLの軟膏容器(馬野化学社製)に一酸化ケイ素(粒径:5μm、大阪チタニウム社製)1.35g、黒鉛(商品名:MAG-D、日立化成社製)3.15g、アセチレンブラック(商品名:デンカブラック、デンカ社製)0.25g、各バインダー組成物2.50g(固形分量0.25g)、蒸留水1.6gを加え、泡取り練太郎(THINKY社製)を用いて2000rpmで10分間分散した。分散した液に蒸留水を1.3g加え、泡取り練太郎(THINKY社製)を用いて2000rpmで10分間分散した。
得られた各電極(負極)用組成物(一酸化ケイ素27%、黒鉛63%、アセチレンブラック5%、バインダー5%を含む)を厚み20μmの銅箔上にアプリケーターにより塗布し、80℃で1時間乾燥させた。その後、プレス機を用いて加圧したのちに150℃の真空で6時間乾燥し、負極活物質層の厚さが25μmの各電極(負極)シートを得た。
[Preparation of electrode sheet]
Silicon monoxide (particle size: 5 μm, manufactured by Osaka Titanium Co., Ltd.) 1.35 g, graphite (trade name: MAG-D, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) 3.15 g, acetylene black ( Product name: Denka Black, manufactured by Denka Co., Ltd.), 2.50 g of each binder composition (solid content: 0.25 g), and distilled water of 1.6 g were added, and the mixture was stirred at 2000 rpm using a foaming mixer (manufactured by THINKY Co., Ltd.). for 10 minutes. 1.3 g of distilled water was added to the dispersed liquid, and the mixture was dispersed at 2000 rpm for 10 minutes using a foaming mixer (manufactured by THINKY).
The resulting composition for each electrode (negative electrode) (containing 27% silicon monoxide, 63% graphite, 5% acetylene black, and 5% binder) was applied onto a copper foil having a thickness of 20 μm with an applicator, and was applied at 80° C. for 1 hour. dried for an hour. Then, after pressurizing using a pressing machine, it was dried in vacuum at 150° C. for 6 hours to obtain each electrode (negative electrode) sheet having a negative electrode active material layer with a thickness of 25 μm.

[試験例3]結着性の評価
幅10mm、長さ50mmに切り出した各電極シート全体に粘着テープを貼り、90°の角度で100mm/分で長さ方向に引き剥がした際の平均応力を測定した。上記測定を8回繰り返し、平均値を下記評価ランクに基づいて評価した。結果を表2に示す。
-結着性の評価ランク-
6: 0.6N以上
5: 0.4N以上、0.6N未満
4: 0.2N以上、0.4N未満
3: 0.1N以上、0.2N未満
2: 0.05N以上、0.1N未満
1: 0.05N未満
[Test Example 3] Evaluation of Adhesiveness Adhesive tape was applied to the entire electrode sheet cut into a width of 10 mm and a length of 50 mm, and the average stress when peeled off in the length direction at an angle of 90° at 100 mm/min was measured. It was measured. The above measurement was repeated eight times, and the average value was evaluated based on the following evaluation ranks. Table 2 shows the results.
-Adhesion evaluation rank-
6: 0.6 N or more 5: 0.4 N or more and less than 0.6 N 4: 0.2 N or more and less than 0.4 N 3: 0.1 N or more and less than 0.2 N 2: 0.05 N or more and less than 0.1 N 1: Less than 0.05N

[非水二次電池(2032型コイン電池)の作製]
上記各電極シートを直径13.0mmの円板状に切り出し、負極として用いた。リチウム箔(厚み50μm、14.5mmφ)、ポリプロピレン製セパレータ(厚み25μm、16.0mmφ)、の順番に重ね1M LiPFのエチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート(体積比1対2)電解液を200μLセパレータにしみこませた。セパレータの上に更に電解液200μLを加えて、負極を活物質層面がセパレータに接するように重ねた。その後、2032型コインケースをかしめ、各コイン電池(Li箔-セパレータ-負極活物質層-銅箔からなる積層体)を作製した。
[Production of non-aqueous secondary battery (2032 type coin battery)]
Each of the above electrode sheets was cut into a disk shape with a diameter of 13.0 mm and used as a negative electrode. Lithium foil (thickness 50 μm, 14.5 mm φ), polypropylene separator (thickness 25 μm, 16.0 mm φ), stacked in this order 1M LiPF 6 ethylene carbonate/ethyl methyl carbonate (volume ratio 1:2) electrolyte solution on 200 μL separator soaked in 200 μL of the electrolytic solution was further added on the separator, and the negative electrode was stacked so that the active material layer surface was in contact with the separator. After that, the 2032 type coin case was crimped to prepare each coin battery (laminate consisting of Li foil-separator-negative electrode active material layer-copper foil).

[試験例4]抵抗の評価
各コイン電池の放電容量維持率を、充放電評価装置:TOSCAT-3000(商品名、東洋システム社製)により測定した。充電は、Cレート0.2C(5時間で満充電になる速度)で電池電圧が0.02Vに達するまで行った。放電は、Cレート0.2Cで電池電圧が1.5Vに達するまで行った。この充電1回と放電1回とを充放電1サイクルとして3サイクル充放電を繰り返して、各コイン電池を初期化した。なお、負極のハーフセルであるため、充電時に電圧が下がり、放電時に電圧が上昇する。
初期化後、Cレート0.2Cで電池電圧が0.02Vに達するまで行い、放電を2Cで1.5Vに達するまで行った。この際の放電容量を、初期化時の3サイクル目の放電容量を100%としたときの放電容量(放電容量維持率)と比較し、下記評価ランクに当てはめ抵抗を評価した。放電容量維持率が小さいほど、抵抗が高いことを示す。結果を表2に示す。
-放電容量維持率(抵抗)の評価ランク-
6: 96%以上
5: 94%以上、96%未満
4: 92%以上、94%未満
3: 87%以上、92%未満
2: 80%以上、87%未満
1: 80%未満
[Test Example 4] Evaluation of resistance The discharge capacity retention rate of each coin battery was measured using a charge/discharge evaluation device: TOSCAT-3000 (trade name, manufactured by Toyo System Co., Ltd.). The battery was charged at a C rate of 0.2C (the rate at which the battery is fully charged in 5 hours) until the battery voltage reached 0.02V. Discharge was performed at a C rate of 0.2C until the battery voltage reached 1.5V. Each coin battery was initialized by repeating 3 cycles of charging and discharging, with one charging and one discharging as one charging and discharging cycle. Note that since the cell is a negative half cell, the voltage drops during charging and rises during discharging.
After initialization, the battery was discharged at a C rate of 0.2C until the battery voltage reached 0.02V, and discharged at 2C until it reached 1.5V. The discharge capacity at this time was compared with the discharge capacity (discharge capacity retention rate) when the discharge capacity at the 3rd cycle at the time of initialization was taken as 100%, and the resistance was evaluated by applying the following evaluation rank. A smaller discharge capacity retention rate indicates a higher resistance. Table 2 shows the results.
-Evaluation rank of discharge capacity retention rate (resistance)-
6: 96% or more 5: 94% or more and less than 96% 4: 92% or more and less than 94% 3: 87% or more and less than 92% 2: 80% or more and less than 87% 1: less than 80%

[試験例5]サイクル特性の評価
各コイン電池の放電容量維持率を、充放電評価装置:TOSCAT-3000(商品名、東洋システム社製)により測定した。充電は、Cレート0.2C(5時間で満充電になる速度)で電池電圧が0.02Vに達するまで行った。放電は、Cレート0.2Cで電池電圧が1.5Vに達するまで行った。この充電1回と放電1回とを充放電1サイクルとして3サイクル充放電を繰り返して、各コイン電池を初期化した。
初期化後、充電を0.5Cで0.02Vに達するまで行った。放電を0.5Cで1.5Vに達するまで行った。この充電1回と放電1回を充放電1サイクルとして、50サイクル充放電を繰り返すことでサイクル特性の評価を行った。初期化後1サイクル目の放電容量(初期放電容量)を100%としたとき、50サイクル目の放電容量(放電容量維持率)初期放電容量に対する放電容量)を測定し、下記評価ランクに当てはめサイクル特性を評価した。結果を表2に示す。
-放電容量維持率(サイクル特性)の評価ランク-
6: 92%以上
5: 87%以上、92%未満
4: 80%以上、87%未満
3: 70%以上、80%未満
2: 50%以上、70%未満
1: 50%未満
[Test Example 5] Evaluation of Cycle Characteristics The discharge capacity retention rate of each coin battery was measured with a charge/discharge evaluation device: TOSCAT-3000 (trade name, manufactured by Toyo System Co., Ltd.). The battery was charged at a C rate of 0.2C (the rate at which the battery is fully charged in 5 hours) until the battery voltage reached 0.02V. Discharge was performed at a C rate of 0.2C until the battery voltage reached 1.5V. Each coin battery was initialized by repeating 3 cycles of charging and discharging, with one charging and one discharging as one charging and discharging cycle.
After initialization, charging was performed at 0.5C until reaching 0.02V. Discharge was performed at 0.5C until reaching 1.5V. Cycle characteristics were evaluated by repeating 50 charge/discharge cycles, with one charge/discharge cycle being defined as one charge/discharge cycle. When the discharge capacity (initial discharge capacity) at the first cycle after initialization is 100%, the discharge capacity at the 50th cycle (discharge capacity retention rate) discharge capacity relative to the initial discharge capacity) is measured and applied to the following evaluation rank Cycle properties were evaluated. Table 2 shows the results.
-Evaluation rank of discharge capacity retention rate (cycle characteristics)-
6: 92% or more 5: 87% or more and less than 92% 4: 80% or more and less than 87% 3: 70% or more and less than 80% 2: 50% or more and less than 70% 1: less than 50%

[比較例1及び2]
バインダー成分として、比較例1では特開2015-18776号公報の実施例1に記載のポリマーBC-1(メタクリル酸/アクリル酸エチル/1,6-ヘキサンジオールアクリレート共重合体)を、比較例2では特開2018-6334号公報の製造例3に記載のポリマーBC-2(アクリルアミド/N-メチロールアクリルアミド/アクリルアミドt-ブチルスルホン酸/メタクリルスルホン酸ナトリウム/アクリル酸/アクリル酸エチル/アクリロニトリル共重合体)を使用してバインダー組成物(固形分濃度10%)を調製し、各コイン電池BC-1、BC-2を作製したこと以外は、上記と同様にして結着性、抵抗、及びサイクル特性を評価した。結果を表2に示す。
[Comparative Examples 1 and 2]
As a binder component, in Comparative Example 1, the polymer BC-1 (methacrylic acid/ethyl acrylate/1,6-hexanediol acrylate copolymer) described in Example 1 of JP-A-2015-18776 was used. In the polymer BC-2 described in Production Example 3 of JP-A-2018-6334 (acrylamide/N-methylolacrylamide/acrylamide t-butylsulfonic acid/sodium methacrylsulfonate/acrylic acid/ethyl acrylate/acrylonitrile copolymer ) was used to prepare a binder composition (solid content concentration 10%), and the coin batteries BC-1 and BC-2 were prepared in the same manner as described above. evaluated. Table 2 shows the results.

Figure 2023106633000009
Figure 2023106633000009

酸性基を有しているが、ポリマー側鎖に本発明で規定するベタイン構造を含む構成成分を有していないポリマーBC-1及びBC-2を負極活物質層のバインダーとして用いた各電極シートは、結着性をある程度高めることがでるものの、固体粒子の分散性は低く、得られる電池の抵抗は高く、サイクル特性にも劣る結果となった。つまり、固体粒子の分散性、結着性、電池抵抗、サイクル特性のすべてを十分な特性へと導くことができなかった。
一方、本発明で規定するベタイン構造を含む構成成分を有するポリマーB-1~B-14を負極活物質層のバインダーとして用いた各電極シートは、いずれも固体粒子の分散性、結着性に優れ、得られる電池の抵抗は十分に低く、サイクル寿命も十分に長期化されることがわかった。
Each electrode sheet using polymers BC-1 and BC-2, which have an acidic group but do not have a component containing the betaine structure defined in the present invention in the polymer side chain, as a binder for the negative electrode active material layer. However, the dispersibility of solid particles was low, resulting in a battery with high resistance and poor cycle characteristics. In other words, all of the dispersibility, binding property, battery resistance and cycle characteristics of solid particles could not be brought to a satisfactory level.
On the other hand, each of the electrode sheets using polymers B-1 to B-14 having a constituent component containing a betaine structure defined in the present invention as a binder for the negative electrode active material layer has good dispersibility and binding properties for solid particles. It was found to be excellent, the resistance of the resulting battery was sufficiently low, and the cycle life was sufficiently prolonged.

10 非水電解質二次電池
1 負極集電体
2 負極活物質層
3 セパレータ
4 正極活物質層
5 正極集電体
6 作動部位(電球)
REFERENCE SIGNS LIST 10 Nonaqueous electrolyte secondary battery 1 Negative electrode current collector 2 Negative electrode active material layer 3 Separator 4 Positive electrode active material layer 5 Positive electrode current collector 6 Operating part (bulb)

Claims (13)

ベタイン構造を含む構成成分を有するポリマーで構成されたバインダーを含有してなる、非水二次電池用バインダー組成物。 A binder composition for a non-aqueous secondary battery, comprising a binder composed of a polymer having a component containing a betaine structure. 前記ポリマーが、カルボン酸塩、スルホン酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩、硝酸塩及びアンモニウム塩の少なくとも1種の塩構造を有する構成成分を有する、請求項1に記載の非水二次電池用バインダー組成物。 2. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein said polymer has a component having a salt structure of at least one of carboxylate, sulfonate, phosphate, phosphonate, nitrate and ammonium salt. binder composition. 前記塩構造がカルボン酸塩、スルホン酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩、及び硝酸塩の少なくとも1種であり、該塩構造が多価アミン由来の対イオンを有する、請求項2に記載の非水二次電池用バインダー組成物。 3. The nonionic salt structure of claim 2, wherein the salt structure is at least one of carboxylate, sulfonate, phosphate, phosphonate, and nitrate, and wherein the salt structure has a counterion derived from a polyvalent amine. A binder composition for water secondary batteries. エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとを質量比で、エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/2として混合した溶媒に対する、前記ポリマーの膨潤率が1%以上200%未満である、請求項1~3のいずれか1項に記載の非水二次電池用バインダー組成物。 4. Any one of claims 1 to 3, wherein the polymer has a swelling rate of 1% or more and less than 200% in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate at a mass ratio of ethylene carbonate/ethyl methyl carbonate=1/2. 2. The binder composition for non-aqueous secondary batteries according to 1 or 2 above. 前記ポリマーが下記式(O-31)で表される構成成分を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の非水二次電池用バインダー組成物。
Figure 2023106633000010
式中、R31~R33は各々独立に水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又は炭素数1~24のアルキル基を示す。
34は水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1~12のアルキル基、フェニル基、脂肪族環基又はハロゲン原子を示す。
21はイミノ基又は酸素原子を示す。
41は炭素数1~16のアルキレン基、炭素数6~12のアリーレン基、酸素原子、硫黄原子、若しくはカルボニル基、又はこれらを組み合わせた連結基を示す。ただし、L41のR34と結合する側が炭素数1~16のアルキレン基である場合、R34は水素原子、ヒドロキシ基、フェニル基、脂肪族環基又はハロゲン原子を示す。
The binder composition for non-aqueous secondary batteries according to any one of claims 1 to 4, wherein the polymer has a component represented by the following formula (O-31).
Figure 2023106633000010
In the formula, R 31 to R 33 each independently represents a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms.
R 34 represents a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, an aliphatic cyclic group or a halogen atom.
Y21 represents an imino group or an oxygen atom.
L 41 represents an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, an arylene group having 6 to 12 carbon atoms, an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group, or a linking group combining these. However, when the side of L 41 that bonds to R 34 is an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, R 34 represents a hydrogen atom, a hydroxy group, a phenyl group, an aliphatic cyclic group or a halogen atom.
前記式(O-31)で表される構成成分が、ガラス転移温度が60℃以下の構成成分を含む、請求項5に記載の非水二次電池用バインダー組成物。 6. The binder composition for non-aqueous secondary batteries according to claim 5, wherein the component represented by formula (O-31) contains a component having a glass transition temperature of 60° C. or lower. 前記ポリマーの重量平均分子量が100000以上である、請求項1~6のいずれか1項に記載の非水二次電池用バインダー組成物。 The binder composition for non-aqueous secondary batteries according to any one of claims 1 to 6, wherein the polymer has a weight average molecular weight of 100,000 or more. 前記バインダー組成物中の水の含有量が10質量%以上である、請求項1~7のいずれか1項に記載の非水二次電池用バインダー組成物。 The binder composition for non-aqueous secondary batteries according to any one of claims 1 to 7, wherein the water content in the binder composition is 10% by mass or more. 請求項1~8のいずれか1項に記載の非水二次電池用バインダー組成物と、周期律表第一族又は第二族に属する金属のイオンの挿入放出が可能な電極活物質とを含む電極用組成物。 The binder composition for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 8 and an electrode active material capable of inserting and releasing ions of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table A composition for an electrode comprising: 請求項9に記載の電極用組成物で構成した層を有する電極シート。 An electrode sheet having a layer composed of the electrode composition according to claim 9 . 正極活物質層とセパレータと負極活物質層とをこの順で有する非水二次電池であって、前記正極活物質層及び前記負極活物質層の少なくとも1つの層が、請求項9に記載の電極用組成物で構成した層である、非水二次電池。 10. A non-aqueous secondary battery having a positive electrode active material layer, a separator, and a negative electrode active material layer in this order, wherein at least one layer of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is the A non-aqueous secondary battery, which is a layer composed of an electrode composition. 請求項9に記載の電極用組成物を用いて成膜する工程を含む、電極シートの製造方法。 A method for producing an electrode sheet, comprising the step of forming a film using the electrode composition according to claim 9 . 請求項12に記載の製造方法により得られた電極シートを非水二次電池の電極に組み込むことを含む、非水二次電池の製造方法。 A method for manufacturing a non-aqueous secondary battery, comprising incorporating the electrode sheet obtained by the manufacturing method according to claim 12 into an electrode of the non-aqueous secondary battery.
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