JP2024067508A - Dispersant composition for power storage device electrodes - Google Patents

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Abstract

To provide a dispersant composition for power storage device positive electrodes of which the dissolubility of a dispersant with respect to an electrolyte is low and which is capable of preparing a conductive material slurry of low viscosity and satisfactory handleability and forming a coating of high adhesiveness to a collector.SOLUTION: A dispersant composition for power storage device positive electrodes contains a copolymer (A), an inorganic or organic alkali component (B) and an organic solvent (C). The copolymer (A) contains a meta acrylonitrile-derived unit I in 30 mass% or more and 99 mass% or less and a meta acrylamide-derived unit II in 1 mass% or more and 0 mass% or less with respect to total 100 mass% of all the units, and a mass ratio (B)/(A) of the copolymer (A) and the alkali component (B) is 0.2 or more and 2.0 or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、蓄電デバイス電極用分散剤組成物に関する。 The present invention relates to a dispersant composition for use in electrodes of electrical storage devices.

近年、地球温暖化抑制の観点から二酸化炭素を排出しない電気自動車の開発が盛んに行われている。電気自動車には、ガソリン車に比べて、走行距離が短く、バッテリーの充電に時間がかかるという課題がある。充電時間を短くするためには、正極中での電子の移動速度を速める必要がある。現在、非水電解質電池用の正極には、導電助剤(導電材)として、炭素材料が使用されているが、導電材が有機溶媒に分散された導電材スラリーにおいて、導電材の分散性が良好であることは、正極において良好な導電パスを形成する上で重要である。 In recent years, electric vehicles that do not emit carbon dioxide have been actively developed in order to curb global warming. Electric vehicles have the problem that they have a shorter driving distance and take longer to charge their batteries than gasoline-powered vehicles. To shorten the charging time, it is necessary to increase the speed at which electrons move in the positive electrode. Currently, carbon materials are used as conductive additives (conductive materials) in the positive electrodes of non-aqueous electrolyte batteries, but in the conductive material slurry in which the conductive material is dispersed in an organic solvent, it is important for the conductive material to have good dispersibility in order to form a good conductive path in the positive electrode.

特許文献1は、密着性および導電性の高い電極膜を得ることを目的として、非水電解質二次電池用導電材分散体の調製に用いられる、分散剤(C)を開示している。分散剤(C)は、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位、ならびに活性水素基含有モノマー、塩基性モノマー、および(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択される1種以上のモノマー単位を含む共重合体であり、前記共重合体中、前記(メタ)アクリロニトリルに由来する単位を40~99質量%含み、重量平均分子量が5000~50000である。 Patent Document 1 discloses a dispersant (C) used in the preparation of a conductive material dispersion for non-aqueous electrolyte secondary batteries for the purpose of obtaining an electrode film with high adhesion and conductivity. Dispersant (C) is a copolymer containing units derived from (meth)acrylonitrile and one or more monomer units selected from the group consisting of active hydrogen group-containing monomers, basic monomers, and (meth)acrylic acid alkyl esters, and the copolymer contains 40 to 99 mass% of the units derived from (meth)acrylonitrile and has a weight average molecular weight of 5,000 to 50,000.

特許文献2は、分散性および保存安定性に優れる分散体を提供することを目的として、当該分散体の調製に使用される分散剤を開示している。当該分散剤は、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位、ならびに活性水素基含有モノマー、塩基性モノマー、および(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択される1種以上のモノマー単位を含む共重合体であり、前記共重合体中、前記(メタ)アクリロニトリルに由来する単位を40~99質量%含み、重量平均分子量が50,000を超えて200,000以下である。 Patent Document 2 discloses a dispersant used in the preparation of a dispersion with excellent dispersibility and storage stability. The dispersant is a copolymer containing units derived from (meth)acrylonitrile and one or more monomer units selected from the group consisting of active hydrogen group-containing monomers, basic monomers, and (meth)acrylic acid alkyl esters, and the copolymer contains 40 to 99% by mass of units derived from (meth)acrylonitrile and has a weight average molecular weight of more than 50,000 and not more than 200,000.

特許文献3は、ピール強度および耐粉落ち性に優れ、且つ、電気化学素子に高いレート特性を発揮させ得る電極合材層を形成可能な電気化学素子電極用バインダー組成物を提供することを目的として、当該組成物の調製に使用される結着剤を開示している。特許文献3は、当該結着剤の1成分として、アクリルニトリル単位を93質量%、アクリルアミドを1質量%含むポリアクリロニトリル共重合体(PAN1)、アクリルニトリル単位を65質量%、アクリルアミドを1質量%含むポリアクリロニトリル共重合体(PAN2)を開示している。 Patent Document 3 discloses a binder used in the preparation of an electrochemical element electrode binder composition that is excellent in peel strength and powder shedding resistance and can form an electrode mixture layer that can provide high rate characteristics to an electrochemical element. Patent Document 3 discloses a polyacrylonitrile copolymer (PAN1) containing 93% by mass of acrylonitrile units and 1% by mass of acrylamide, and a polyacrylonitrile copolymer (PAN2) containing 65% by mass of acrylonitrile units and 1% by mass of acrylamide, as one component of the binder.

特開2020-187991号公報JP 2020-187991 A 特開2021-115523号公報JP 2021-115523 A WO2020/004332号公報WO2020/004332

しかし、特許文献1や特許文献2に開示の分散剤の使用には、炭素材料系導電材の分散溶媒への分散工程において、粘度が高く、特に、スラリーの温度が高くなるに伴いスラリーが顕著に増粘するという問題がある。スラリーの粘度が高いと、分散効率が低下しCNT等の炭素材料系導電材の解繊が進まず、当該スラリーを用いて形成される電極の抵抗値が高くなる。そのため、スラリーを調製する際には、溶媒を追加添加する等の方法で粘度を下げて分散効率を改善することが必要となる。
また、電極の低抵抗化のためには、正極塗膜(正極合材層とも呼ばれる)の集電体に対する密着性がより高いこと、分散剤の電解液に対する溶解性が低いことも望まれる。分散剤の電解液に対する溶解性が高いと、電解液に溶出した分散剤によってセパレーターに目詰まりが生じ、これが抵抗の増大や、放電容量維持率の低下の原因となるからである。
However, the use of the dispersants disclosed in Patent Documents 1 and 2 has a problem that the viscosity is high during the dispersion process of the carbon material-based conductive material in the dispersion solvent, and in particular, the viscosity of the slurry increases significantly as the temperature of the slurry increases. If the viscosity of the slurry is high, the dispersion efficiency decreases, the defibration of the carbon material-based conductive material such as CNT does not progress, and the resistance value of the electrode formed using the slurry increases. Therefore, when preparing the slurry, it is necessary to reduce the viscosity by a method such as adding additional solvent to improve the dispersion efficiency.
In order to reduce the resistance of the electrode, it is also desirable that the positive electrode coating film (also called the positive electrode composite layer) has better adhesion to the current collector and that the dispersant has low solubility in the electrolyte. If the dispersant has high solubility in the electrolyte, the dispersant dissolved in the electrolyte clogs the separator, which causes an increase in resistance and a decrease in the discharge capacity retention rate.

そこで、本開示は、一態様において、電解液に対する分散剤の溶解性が低く、低粘度でハンドリング性が良好な導電材スラリーの作製を可能とし、且つ、集電体へ密着性が高い塗膜の形成を可能とする、蓄電デバイス正極用分散剤組成物を提供する。
また、本開示は、一態様において、前記蓄電デバイス正極用分散剤組成物を含む、炭素材料系導電材スラリーまたは蓄電デバイス用正極ペーストを提供する。
また、本開示は、前記蓄電デバイス用正極ペーストを用いて形成される蓄電デバイス正極塗膜を提供する。
Therefore, in one aspect, the present disclosure provides a dispersant composition for a positive electrode of an electricity storage device, which enables the preparation of a conductive material slurry having low solubility of the dispersant in an electrolyte solution, low viscosity and good handleability, and enables the formation of a coating film having high adhesion to a current collector.
In one aspect, the present disclosure provides a carbon material-based conductive material slurry or a positive electrode paste for an electricity storage device, comprising the dispersant composition for a positive electrode of an electricity storage device.
The present disclosure also provides a positive electrode coating for an electricity storage device formed using the positive electrode paste for an electricity storage device.

本開示は、一態様において、
共重合体(A)と、無機または有機アルカリ成分(B)と、有機溶媒(C)とを含み、
前記共重合体(A)は、全単位の合計100質量%に対して、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位Iを30質量%以上99質量%以下、(メタ)アクリルアミドに由来する単位IIを1質量%以上70質量%以下含み、
前記共重合体(A)と無機または有機アルカリ成分(B)との質量比率(B)/(A)が0.2以上2.0以下である、蓄電デバイス電極用分散剤組成物に関する。
The present disclosure provides, in one aspect, a method for producing a method for manufacturing a semiconductor device comprising:
A copolymer (A), an inorganic or organic alkali component (B), and an organic solvent (C),
The copolymer (A) contains, relative to 100 mass% of the total of all units, 30 mass% or more and 99 mass% or less of units I derived from (meth)acrylonitrile and 1 mass% or more and 70 mass% or less of units II derived from (meth)acrylamide,
The present invention relates to a dispersant composition for an electric storage device electrode, in which a mass ratio (B)/(A) of the copolymer (A) to the inorganic or organic alkali component (B) is 0.2 or more and 2.0 or less.

本開示は、一態様において、本開示の蓄電デバイス電極用分散剤組成物と、炭素材料系導電材(D)とを含有する、炭素材料系導電材スラリーに関する。 In one aspect, the present disclosure relates to a carbonaceous conductive material slurry containing the dispersant composition for an electrode of an electric storage device of the present disclosure and a carbonaceous conductive material (D).

本開示は、一態様において、本開示の蓄電デバイス電極用分散剤組成物と、正極活物質と、炭素材料系導電材と、結着剤とを含む、蓄電デバイス用正極ペーストに関する。 In one aspect, the present disclosure relates to a positive electrode paste for an electricity storage device, comprising the dispersant composition for an electricity storage device electrode of the present disclosure, a positive electrode active material, a carbon material-based conductive material, and a binder.

本開示は、一態様において、本開示の蓄電デバイス用正極ペーストを、集電体に塗工した後、乾燥することを含む、蓄電デバイス用正極塗膜の製造方法に関する。 In one aspect, the present disclosure relates to a method for producing a positive electrode coating for an electricity storage device, which includes applying the positive electrode paste for an electricity storage device of the present disclosure to a current collector and then drying the applied coating.

本開示は、一態様において、本開示の蓄電デバイス電極用分散剤組成物の製造方法であり、
共重合体(A)と、無機または有機アルカリ成分(B)と、有機溶媒(C)とを含む混合溶液を加熱処理する工程を含み、
前記共重合体(A)は、全単位の合計100質量%に対して、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位Iを30質量%以上99質量%以下、(メタ)アクリルアミドに由来する単位IIを1質量%以上70質量%以下含み、
前記混合溶液における、前記共重合体(A)と無機または有機アルカリ成分(B)との質量比率(B)/(A)が0.2以上2.0以下である、蓄電デバイス電極用分散剤組成物の製造方法に関する。
In one aspect, the present disclosure provides a method for producing a dispersant composition for an electric storage device electrode, comprising:
The method includes a step of heat-treating a mixed solution containing a copolymer (A), an inorganic or organic alkali component (B), and an organic solvent (C),
The copolymer (A) contains, relative to 100 mass% of the total of all units, 30 mass% or more and 99 mass% or less of units I derived from (meth)acrylonitrile and 1 mass% or more and 70 mass% or less of units II derived from (meth)acrylamide,
the mass ratio (B)/(A) of the copolymer (A) to the inorganic or organic alkali component (B) in the mixed solution is 0.2 or more and 2.0 or less.

本開示によれば、一態様において、電解液に対する分散剤の溶解性が低く、低粘度でハンドリング性が良好な導電材スラリーの作製を可能とし、且つ、集電体へ密着性が高い塗膜の形成を可能とする、蓄電デバイス正極用分散剤組成物を提供できる。
また、本開示によれば、一態様において、低粘度でハンドリング性が良好な炭素材料系導電材スラリーを提供できる。
また、本開示によれば、一態様において、集電体へ密着性が高く、低抵抗な、正極塗膜の形成を可能とする、蓄電デバイス用正極ペーストを提供できる。
また、本開示によれば、一態様において、集電体へ密着性が高く、塗膜抵抗値が低い、蓄電デバイス用正極塗膜を提供できる。
According to one aspect of the present disclosure, it is possible to provide a dispersant composition for a positive electrode of an electricity storage device, which makes it possible to prepare a conductive material slurry having low solubility of the dispersant in an electrolyte solution, low viscosity, and good handleability, and which makes it possible to form a coating film having high adhesion to a current collector.
Moreover, according to one embodiment of the present disclosure, a carbon material-based conductive material slurry having low viscosity and good handleability can be provided.
Moreover, according to one aspect of the present disclosure, it is possible to provide a positive electrode paste for an electricity storage device that enables the formation of a positive electrode coating film that has high adhesion to a current collector and low resistance.
Moreover, according to one embodiment of the present disclosure, it is possible to provide a positive electrode coating film for an electricity storage device that has high adhesion to a current collector and a low coating resistance value.

[蓄電デバイス電極用分散剤組成物]
本開示は、特定の共重合体(A)を分散剤として含み、且つ、特定の共重合体(A)と特定のアルカリ成分(B)とが、特定の質量割合で共存することにより、電解液に対する分散剤の溶解性が低く、低粘度でハンドリング性が良好な導電材スラリーの作製を可能とし、且つ、集電体へ密着性が高い塗膜の形成を可能とする、蓄電デバイス正極用分散剤組成物(以下、「本開示の分散剤組成物」とも言う)を提供できる、という知見に基づく。
[Dispersant composition for power storage device electrodes]
The present disclosure is based on the finding that it is possible to provide a dispersant composition for a positive electrode of an electricity storage device (hereinafter also referred to as the "dispersant composition of the present disclosure") that contains a specific copolymer (A) as a dispersant, and that coexists with a specific alkaline component (B) in a specific mass ratio, thereby making it possible to prepare a conductive material slurry that has low solubility in an electrolyte solution, is low in viscosity, and has good handleability, and that makes it possible to form a coating film that has high adhesion to a current collector.

本開示は、一態様において、共重合体(A)と、無機または有機アルカリ成分(B)(以下「本開示のアルカリ成分(B)」と略称する場合もある。)と、有機溶媒(C)とを含む蓄電デバイス電極用分散剤組成物に関する。前記共重合体(A)は、全単位の合計100質量%に対して、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位Iを30質量%以上99質量%以下、(メタ)アクリルアミドに由来する単位IIを1質量%以上70質量%以下含む共重合体(以下「本開示の共重合体(A)」と略称する場合もある。)であり、前記単位Iのニトリル基の一部が環状構造へ変性しており、本開示の共重合体(A)と本開示のアルカリ成分(B)との質量比率(B)/(A)が0.2以上2.0以下である。 In one embodiment, the present disclosure relates to a dispersant composition for an electrode of a power storage device, comprising a copolymer (A), an inorganic or organic alkali component (B) (hereinafter sometimes abbreviated as "alkali component (B) of the present disclosure"), and an organic solvent (C). The copolymer (A) is a copolymer (hereinafter sometimes abbreviated as "copolymer (A) of the present disclosure") that contains 30% by mass or more and 99% by mass or less of units I derived from (meth)acrylonitrile and 1% by mass or more and 70% by mass or less of units II derived from (meth)acrylamide, relative to 100% by mass of the total of all units, and a part of the nitrile groups of the units I is modified to a cyclic structure, and the mass ratio (B)/(A) of the copolymer (A) of the present disclosure to the alkali component (B) of the present disclosure is 0.2 or more and 2.0 or less.

本開示の分散剤組成物を用いることで、低粘度でハンドリング性が良好な本開示の炭素材料系導電材スラリー(以下、「本開示の導電材スラリー」ともいう)を調製できる。また、本開示の分散剤組成物を用いることで、集電体へ密着性が高い塗膜の形成を可能とする本開示の蓄電デバイス用正極ペースト(以下、「本開示の正極ペースト」ともいう)を調製できる。また、本開示の分散剤組成物を含む本開示の正極ペーストを用いることで、塗膜抵抗値の低い正極塗膜や、放電容量維持率が高い蓄電デバイスを製造できる。 By using the dispersant composition of the present disclosure, it is possible to prepare a carbon material-based conductive material slurry of the present disclosure (hereinafter, also referred to as the "conductive material slurry of the present disclosure") that has low viscosity and good handling properties. In addition, by using the dispersant composition of the present disclosure, it is possible to prepare a positive electrode paste for an electricity storage device of the present disclosure (hereinafter, also referred to as the "positive electrode paste of the present disclosure") that enables the formation of a coating film with high adhesion to a current collector. In addition, by using the positive electrode paste of the present disclosure that contains the dispersant composition of the present disclosure, it is possible to manufacture a positive electrode coating film with a low coating film resistance value and an electricity storage device with a high discharge capacity retention rate.

本開示の効果発現のメカニズムの詳細については明らかではないが、以下のように推察される。
本開示の共重合体(A)の全単位のうちの(メタ)アクリロニトリルに由来する単位Iは、そのニトリル(CN)基が有するπ電子と炭素材料系導電材(以下「導電材」と略称する場合もある。)のπ電子との相互作用により導電材に吸着するので、導電材の分散に寄与する成分であると考えられる。さらに、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位Iは、集電体への吸着力も高い。一方、(メタ)アクリルアミドに由来する単位IIは、電解液に対して不溶な成分であるので、電解液への共重合体(A)の溶解を抑制し、容量維持率の低下抑制に寄与する。
このような前記共重合体(A)と前記アルカリ成分(B)とが共存すると、前記(メタ)アクリロニトリルに由来する単位Iのうちの一部のニトリル基は、当該アルカリ成分(B)との反応で環状構造へと変性し、分散剤組成物中の有機溶媒に対する単位Iの不溶性が高まることが確認できている。また、前記環状構造は複数のπ電子を持つため、前記環状構造と導電材とのπ-π相互作用により、共重合体(A)の導電材に対する吸着能が強化される。また、前記ニトリル基の前記環状構造への変性により、前記共重合体(A)の集電体への吸着性も向上するので、正極塗膜の集電体に対するピール強度の向上、延いては、正極塗膜の低抵抗化および放電容量維持率の低下抑制に寄与するものと推察される。
しかし、前記アルカリ成分(B)が分散剤組成物中に過剰に含まれると、共重合体(A)が不溶化し過ぎて凝集し、組成物の安定性が損なわれる。
本開示では、特定の共重合体(A)と特定のアルカリ成分(B)との混合比率(B)/(A)を質量比率で0.2~2.0とすることで、ニトリル基の環状構造への変性による、単位Iの電解液への不溶化と導電材や集電体への吸着力の向上が適度に行われ、その結果、前記共重合体(A)の電解液に対する低い溶解性、導電性スラリー調製時の粘度上昇の抑制、および正極塗膜の集電体へ高い密着性の両立が可能となっているものと推察される。
尚、詳細な機構は不明であるが、『高分子化学19,653(1962)』等の記述を参照すれば、アルカリ成分(B)の添加による分散剤組成物の着色により、前記環状構造の存在を確認でき、具体的には、NMR又は赤外分光分析にて確認できる。
Although the details of the mechanism by which the effects of the present disclosure are manifested are not clear, it is presumed as follows.
Among all the units of the copolymer (A) of the present disclosure, the unit I derived from (meth)acrylonitrile is adsorbed to the conductive material due to the interaction between the π electrons of the nitrile (CN) group and the π electrons of the carbon material-based conductive material (hereinafter sometimes abbreviated as "conductive material"). Therefore, it is considered to be a component that contributes to the dispersion of the conductive material. Furthermore, the unit I derived from (meth)acrylonitrile also has a high adsorption force to the current collector. On the other hand, the unit II derived from (meth)acrylamide is a component that is insoluble in the electrolyte, so it suppresses the dissolution of the copolymer (A) in the electrolyte and contributes to suppressing the decrease in the capacity retention rate.
It has been confirmed that when such copolymer (A) and the alkali component (B) coexist, some of the nitrile groups of the unit I derived from the (meth)acrylonitrile are modified into a cyclic structure by reaction with the alkali component (B), and the insolubility of the unit I in the organic solvent in the dispersant composition is increased. In addition, since the cyclic structure has multiple π electrons, the adsorption ability of the copolymer (A) to the conductive material is enhanced by π-π interaction between the cyclic structure and the conductive material. In addition, the modification of the nitrile groups into the cyclic structure also improves the adsorption of the copolymer (A) to the current collector, which is presumed to contribute to improving the peel strength of the positive electrode coating film against the current collector, thereby reducing the resistance of the positive electrode coating film and suppressing the decrease in the discharge capacity retention rate.
However, if the alkali component (B) is contained in an excessive amount in the dispersant composition, the copolymer (A) becomes too insoluble and aggregates, resulting in a loss of stability of the composition.
In the present disclosure, it is presumed that by setting the mixing ratio (B)/(A) of the specific copolymer (A) and the specific alkaline component (B) to a mass ratio of 0.2 to 2.0, the unit I is appropriately insolubilized in the electrolyte solution and the adsorptivity to the conductive material and the current collector is appropriately improved by modifying the nitrile group into a cyclic structure, and as a result, it is possible to achieve both low solubility of the copolymer (A) in the electrolyte solution, suppression of an increase in viscosity during preparation of a conductive slurry, and high adhesion of the positive electrode coating film to the current collector.
Although the detailed mechanism is unclear, referring to the description in Polymer Chemistry 19, 653 (1962) and the like, the presence of the cyclic structure can be confirmed by the coloring of the dispersant composition due to the addition of the alkali component (B), and specifically, the presence can be confirmed by NMR or infrared spectroscopic analysis.

[共重合体(A)]
(単位I)
本開示の共重合体(A)の全単位のうちの(メタ)アクリロニトリルに由来する単位Iは、導電材の表面に吸着する成分として作用する。前記単位Iは、導電性スラリー調製時の粘度上昇の抑制の観点から、前記共重合体(A)の全単位の合計100質量%に対して、30質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上であり、そして、電解液への共重合体(A)の溶解を抑制する観点から、99質量%以下、好ましくは90質量%以下である。尚、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位Iには、下記式(3)で表される単位のみならず、環状構造へ変性したものも含まれる。
[Copolymer (A)]
(Unit I)
The unit I derived from (meth)acrylonitrile among all the units of the copolymer (A) of the present disclosure acts as a component adsorbed to the surface of the conductive material. The unit I is 30% by mass or more, preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more, based on the total of all the units of the copolymer (A) in terms of suppressing the increase in viscosity during preparation of the conductive slurry, and is 99% by mass or less, preferably 90% by mass or less, based on the viewpoint of suppressing the dissolution of the copolymer (A) in the electrolytic solution. The unit I derived from (meth)acrylonitrile includes not only the unit represented by the following formula (3), but also those modified into a cyclic structure.

(単位II)
本開示の共重合体(A)の全単位のうちの(メタ)アクリルアミドに由来する単位IIは、下記式(2)により表される。単位IIは、側鎖にアミド基を有するため、電解液への溶解性が低い。そのため、電解液への分散剤(共重合体(A))の溶出が少ない正極塗膜を形成でき、その結果、充放電の繰り返しに伴う放電容量維持率が高い蓄電デバイスを得ることができる。
(Unit II)
The unit II derived from (meth)acrylamide among all the units of the copolymer (A) of the present disclosure is represented by the following formula (2). The unit II has an amide group in the side chain, and therefore has low solubility in the electrolyte. Therefore, a positive electrode coating film with little dissolution of the dispersant (copolymer (A)) into the electrolyte can be formed, and as a result, an electricity storage device with a high discharge capacity retention rate due to repeated charging and discharging can be obtained.

前記単位IIは、電解液への共重合体(A)の溶解抑制及び共重合体(A)の重合に用いられる溶媒(以下「重合溶媒」と略称する。)への溶解性の確保の観点から、前記共重合体(A)の全単位の合計100質量%に対して、1質量%以上、好ましくは5質量%以上、より好ましくは12質量%以上であり、同様の観点から、50質量%以下、好ましくは25質量%以下、好ましくは18質量%以下である。 The unit II is 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, and more preferably 12% by mass or more, based on 100% by mass of the total of all units of the copolymer (A), from the viewpoint of suppressing dissolution of the copolymer (A) in the electrolyte and ensuring solubility in the solvent used in the polymerization of the copolymer (A) (hereinafter abbreviated as "polymerization solvent"). From the same viewpoint, the unit II is 50% by mass or less, preferably 25% by mass or less, and more preferably 18% by mass or less.

尚、共重合体(A)の全単位中における単位Iの含有量は、重合に用いるモノマー全量に対するモノマーIの使用量の割合とみなすことができる。モノマーIは、共重合体(A)を合成するにあたり、単位Iを与えるモノマーである。また、共重合体(A)の全単位中における単位IIの含有量は、重合に用いるモノマー全量に対するモノマーIIの使用量の割合とみなすことができる。モノマーIIは、共重合体(A)を合成するにあたり、単位IIを与えるモノマーである。 The content of unit I in all units of copolymer (A) can be regarded as the ratio of the amount of monomer I used to the total amount of monomers used in polymerization. Monomer I is a monomer that provides unit I when synthesizing copolymer (A). The content of unit II in all units of copolymer (A) can be regarded as the ratio of the amount of monomer II used to the total amount of monomers used in polymerization. Monomer II is a monomer that provides unit II when synthesizing copolymer (A).

前記共重合体(A)は、モノマーIおよびモノマーII以外のその他のモノマー(以下「モノマーIII」と称する。)に由来の単位IIIを更に含んでいてもよい。モノマーIIIとしては、例えば、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシビニルベンゼン、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレートまたはこれらモノマーのカプロラクトン付加物(付加モル数は1~5)等のヒドロキシル基含有モノマー;、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ダイマー、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルフタレート、2-(メタ)アクリロイロキシプロピルフタレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタレート、2-(メタ)アクリロイロキシプロピルヘキサヒドロフタレート、エチレンオキサイド変性コハク酸(メタ)アクリレート、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、及び無水マレイン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸等の酸無水物基含有モノマーの単官能アルコール付加体等のカルボキシル基含有モノマーが挙げられる。これらの中でも、導電材の分散性向上及び分散剤(共重合体(A))への単位Iの導入の容易性の観点から、メタクリル酸(MAA)、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート及びベヘニル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種が好ましく、メタクリル酸(MAA)、ステアリル(メタ)アクリレート及びベヘニル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種がより好ましく、メタクリル酸(MAA)、ステアリルメタクリレート(SMA)及びベヘニルメタクリレート(BeMA)から選ばれる少なくとも1種が更に好ましく、ステアリルメタクリレートが更に好ましい。 The copolymer (A) may further contain a unit III derived from a monomer other than the monomers I and II (hereinafter referred to as "monomer III"). Examples of the monomer III include (meth)acrylic acid alkyl esters such as 2-ethylhexyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, isostearyl (meth)acrylate, and behenyl (meth)acrylate ; Examples of the monomers include hydroxyl group-containing monomers such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, glycerol mono(meth)acrylate, 4-hydroxyvinylbenzene, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, and caprolactone adducts of these monomers (the number of moles added is 1 to 5); and carboxyl group-containing monomers such as (meth)acrylic acid, (meth)acrylic acid dimer, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, 2-(meth)acryloyloxyethyl phthalate, 2-(meth)acryloyloxypropyl phthalate, 2-(meth)acryloyloxyethyl hexahydrophthalate, 2-(meth)acryloyloxypropyl hexahydrophthalate, ethylene oxide-modified succinic acid (meth)acrylate, β-carboxyethyl (meth)acrylate, and monofunctional alcohol adducts of acid anhydride group-containing monomers such as maleic anhydride, itaconic anhydride, and citraconic acid. Among these, from the viewpoint of improving the dispersibility of the conductive material and easiness of introducing unit I into the dispersant (copolymer (A)), at least one selected from methacrylic acid (MAA), lauryl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, and behenyl (meth)acrylate is preferred, at least one selected from methacrylic acid (MAA), stearyl (meth)acrylate, and behenyl (meth)acrylate is more preferred, at least one selected from methacrylic acid (MAA), stearyl methacrylate (SMA), and behenyl methacrylate (BeMA) is even more preferred, and stearyl methacrylate is even more preferred.

本開示の共重合体(A)における各単位の配列はブロックでもランダムでもよいが、過度な環状構造への変性を防ぎ反応を制御する観点から、ランダムが好ましい。 The arrangement of each unit in the copolymer (A) of the present disclosure may be block or random, but random is preferred from the viewpoint of preventing excessive modification to cyclic structures and controlling the reaction.

共重合体(A)(分散剤)の重量平均分子量は、導電材の分散性向上と重合溶媒に対する分散剤の溶解性の観点から、好ましくは5000以上、より好ましくは7000以上、更に好ましくは1万以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは50万以下、より好ましくは20万以下、更に好ましくは10万以下である。本開示において、重量平均分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定した値であり、測定条件の詳細は実施例に示す通りである。 The weight average molecular weight of copolymer (A) (dispersant) is preferably 5,000 or more, more preferably 7,000 or more, and even more preferably 10,000 or more, from the viewpoint of improving the dispersibility of the conductive material and the solubility of the dispersant in the polymerization solvent, and from the same viewpoint, is preferably 500,000 or less, more preferably 200,000 or less, and even more preferably 100,000 or less. In this disclosure, the weight average molecular weight is a value measured by GPC (gel permeation chromatography), and the details of the measurement conditions are as shown in the examples.

本開示の分散剤組成物中の共重合体(A)の含有量は、有効に炭素材料系導電材を分散する観点から、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1.0質量%以上、更に好ましくは1.2質量%以上であり、そして、後工程での配合の自由度を確保する観点から、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。 The content of copolymer (A) in the dispersant composition of the present disclosure is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, and even more preferably 1.2% by mass or more, from the viewpoint of effectively dispersing the carbon material-based conductive material, and is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less, from the viewpoint of ensuring the degree of freedom of blending in the subsequent steps.

(共重合体(A)の合成方法)
共重合体(A)の合成方法は特に限定されず、通常の(メタ)アクリル酸エステル類、及びビニルモノマーの重合に使用される方法が用いられる。共重合体(A)の合成方法としては、例えば、フリーラジカル重合法、リビングラジカル重合法、アニオン重合法、リビングアニオン重合法等が挙げられる。例えば、フリーラジカル重合法を用いる場合は、モノマーI、モノマーII、及び必要に応じてモノマーIIIを含むモノマー成分を溶液重合法で重合させる等の公知の方法で得ることができる。
(Method of synthesizing copolymer (A))
The synthesis method of copolymer (A) is not particularly limited, and the method used for polymerization of ordinary (meth)acrylic acid esters and vinyl monomers is used.The synthesis method of copolymer (A) can be, for example, free radical polymerization method, living radical polymerization method, anionic polymerization method, living anionic polymerization method, etc. For example, when using free radical polymerization method, it can be obtained by a known method such as polymerizing monomer components including monomer I, monomer II, and if necessary, monomer III by solution polymerization method.

重合溶媒としては、例えば炭化水素(ヘキサン、ヘプタン)、芳香族系炭化水素(トルエン、キシレン等)、低級アルコール(エタノール、イソプロパノール等)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(テトラヒドロフラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル)、N-メチル-2-ピロリドン等の有機溶媒を使用できるが、正極ペーストの調製時に結着剤を溶解できる、N-メチル-2-ピロリドンが好ましい。 As the polymerization solvent, for example, organic solvents such as hydrocarbons (hexane, heptane), aromatic hydrocarbons (toluene, xylene, etc.), lower alcohols (ethanol, isopropanol, etc.), ketones (acetone, methyl ethyl ketone), ethers (tetrahydrofuran, diethylene glycol dimethyl ether), and N-methyl-2-pyrrolidone can be used, but N-methyl-2-pyrrolidone is preferred, as it can dissolve the binder when preparing the positive electrode paste.

溶媒量は、モノマー全量に対する質量比で、0.5~10倍量が好ましい。前記重合に用いられる重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤を用いることができ、例えばアゾ系重合開始剤、ヒドロ過酸化物類、過酸化ジアルキル類、過酸化ジアシル類、ケトンぺルオキシド類等が挙げられる。重合開始剤量は、モノマー成分全量に対し、0.01モル%以上が好ましく、0.05モル%以上がより好ましく、0.1モル%以上が更に好ましく、そして、5モル%以下が好ましく、4モル%以下がより好ましく、3モル%以下が更に好ましい。重合反応は、窒素気流下、40℃以上180℃以下の温度範囲で行うのが好ましく、反応時間は0.5時間以上20時間以下が好ましい。また、前記重合の際、公知の連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては、例えば、イソプロピルアルコールや、メルカプトエタノール等のメルカプト化合物が挙げられる。 The amount of the solvent is preferably 0.5 to 10 times the total amount of the monomers in terms of mass ratio. The polymerization initiator used in the polymerization may be a known radical polymerization initiator, such as an azo polymerization initiator, hydroperoxides, dialkyl peroxides, diacyl peroxides, or ketone peroxides. The amount of the polymerization initiator is preferably 0.01 mol% or more, more preferably 0.05 mol% or more, even more preferably 0.1 mol% or more, and preferably 5 mol% or less, more preferably 4 mol% or less, and even more preferably 3 mol% or less, based on the total amount of the monomer components. The polymerization reaction is preferably carried out in a temperature range of 40°C to 180°C under a nitrogen stream, and the reaction time is preferably 0.5 hours to 20 hours. In addition, a known chain transfer agent may be used during the polymerization. Examples of the chain transfer agent include mercapto compounds such as isopropyl alcohol and mercaptoethanol.

[無機または有機アルカリ成分(B)]
本開示の分散剤組成物に含まれる、アルカリ成分(B)のうち、無機アルカリ成分としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが挙げられる。有機アルカリ成分としては、有機アミンが挙げられる。有機アミンとしては、好ましくは下記式(1)で示されるアミン化合物(i)およびアミン化合物(ii)から選ばれる1種または2種以上の有機アミンであり、前記アミン化合物(ii)は、好ましくは脂肪族アミン、芳香族アミンおよび複素環式アミンから選ばれる少なくとも1種の沸点が200℃以下のアミン化合物である。これらのアミン化合物については、当該アミン化合物に由来のカチオンと導電材に由来のπ電子とが相互作用(カチオン-π相互作用)がしやすいと考えられる。また、当該アミン化合物は、導電材表面において前記“カチオン-π”相互作用により、導電材同士のπ-π相互作用を遮断し、導電材スラリーの粘度を低減するので好ましい。
[Inorganic or organic alkaline component (B)]
Among the alkali components (B) contained in the dispersant composition of the present disclosure, examples of inorganic alkali components include lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide. Examples of organic alkali components include organic amines. The organic amine is preferably one or more organic amines selected from amine compound (i) and amine compound (ii) represented by the following formula (1), and the amine compound (ii) is preferably at least one amine compound having a boiling point of 200°C or less selected from aliphatic amines, aromatic amines, and heterocyclic amines. It is considered that these amine compounds are likely to have an interaction (cation-π interaction) between cations derived from the amine compound and π electrons derived from the conductive material. In addition, the amine compound is preferable because it blocks the π-π interaction between conductive materials on the surface of the conductive material by the "cation-π" interaction, thereby reducing the viscosity of the conductive material slurry.

(アミン化合物(i))
上記式(1)中、R1は下記式(2)で表される基を示し、R2は水素原子、炭素数1~4のアルキル基又は-CH2CH2-OHを示す。下記式(2)中、R3、R4、R5及びR6は、同一又は異なって、水素原子、メチル基又は-CH2OHを示す。
(Amine compound (i))
In the above formula (1), R1 represents a group represented by the following formula (2), and R2 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or --CH2CH2 -- OH. In the following formula (2), R3 , R4 , R5 , and R6 may be the same or different and represent a hydrogen atom, a methyl group, or --CH2OH .

上記式(1)で表されるアミン化合物(1級又は2級アミン)(i)が、式(1)中のHが炭素原子に置換された3級アミンに比べ優れるのは、立体障害が小さく、前記カチオン-π相互作用がしやすくなるからであると考えられる。1級又は2級アミンを示す式(1)において、R2は、粘度低下の観点から、水素原子(1級アミン)、炭素数1~4のアルキル基(2級アミン)又は-CH2CH2-OH(2級アミン)が好ましく、水素原子、炭素数1のアルキル基(メチル基)又は炭素数2のアルキル基(エチル基)がより好ましい。水素原子、メチル基又はエチル基による立体障害は小さいため、前記カチオン-π相互作用がしやすくなると考えられる。 The amine compound (primary or secondary amine) (i) represented by the above formula (1) is superior to a tertiary amine in which H in formula (1) is replaced by a carbon atom, because the steric hindrance is small and the cation-π interaction is easily formed. In formula (1) showing a primary or secondary amine, from the viewpoint of reducing viscosity, R 2 is preferably a hydrogen atom (primary amine), an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (secondary amine) or -CH 2 CH 2 -OH (secondary amine), and more preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 carbon atom (methyl group) or an alkyl group having 2 carbon atoms (ethyl group). Since the steric hindrance due to a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group is small, the cation-π interaction is easily formed.

上記式(2)において、R3、R4、R5及びR6は、同一又は異なって、粘度低下の観点から、水素原子又はメチル基が好ましい。水素原子又はメチル基は立体障害が小さく、前記カチオン-π相互作用がしやすくなると考えられる。 In the above formula (2), R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are the same or different and are preferably a hydrogen atom or a methyl group from the viewpoint of reducing viscosity. A hydrogen atom or a methyl group is considered to have small steric hindrance and to facilitate the cation-π interaction.

有機アルカリ成分(B)(アミン化合物(i))としては、一又は複数の実施形態において、好ましくは、エタノールアミン、N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン、2-アミノ-1-プロパノール、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール、1-アミノ-2ープロパノール、2-アミノ1,3、プロパンジオール、及びジエタノールアミンから選ばれる1種以上の化合物が挙げられ、これらのなかでも、導電材の分散性向上と正極ペーストの低粘度を両立する観点から、より好ましくは、エタノールアミン、N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール(AMP)、1-アミノ-2ープロパノール、及びジエタノールアミンから選ばれる少なくとも1種であり、更に好ましくは、N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン、及び2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール(AMP)から選ばれる少なくとも1種である。 In one or more embodiments, the organic alkali component (B) (amine compound (i)) is preferably one or more compounds selected from ethanolamine, N-methylethanolamine, N-ethylethanolamine, 2-amino-1-propanol, 2-amino-2-methyl-1-propanol, 1-amino-2-propanol, 2-amino-1,3, propanediol, and diethanolamine. Among these, from the viewpoint of improving the dispersibility of the conductive material and achieving a low viscosity of the positive electrode paste at the same time, more preferably at least one selected from ethanolamine, N-methylethanolamine, N-ethylethanolamine, 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP), 1-amino-2-propanol, and diethanolamine, and even more preferably at least one selected from N-methylethanolamine, N-ethylethanolamine, and 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP).

(アミン化合物(ii))
アミン化合物(ii)は、導電材に対する相互作用、吸着性の観点から、脂肪族アミン、芳香族アミンおよび複素環式アミンから選ばれる少なくとも1種であり、好ましくは、第2級脂肪族アミン、第3級脂肪族アミン、第2級芳香族アミン、第3級芳香族アミンおよび複素環式アミンから選ばれる少なくとも1種である。そして、アミン化合物(ii)の沸点は、200℃以下であるが、正極ペーストの溶媒の沸点以下であることが好ましく、正極ペーストの溶媒として多用されているN-メチルピロリドン(NMP)の沸点(沸点202℃)以下であることがより好ましく、NMPの再利用の観点から、190℃以下が更に好ましい。アミン化合物(ii)の沸点の下限は、取り扱い性の観点から100℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましい。
(Amine compound (ii))
The amine compound (ii) is at least one selected from aliphatic amines, aromatic amines, and heterocyclic amines from the viewpoint of interaction and adsorption with the conductive material, and is preferably at least one selected from secondary aliphatic amines, tertiary aliphatic amines, secondary aromatic amines, tertiary aromatic amines, and heterocyclic amines. The boiling point of the amine compound (ii) is 200°C or less, but is preferably the boiling point of the solvent of the positive electrode paste or less, more preferably the boiling point of N-methylpyrrolidone (NMP) (boiling point 202°C) or less, which is often used as a solvent for the positive electrode paste, and from the viewpoint of reusing NMP, it is even more preferably 190°C or less. The lower limit of the boiling point of the amine compound (ii) is preferably 100°C or more from the viewpoint of handleability, and more preferably 120°C or more.

アミン化合物は、導電材表面において“カチオン-π”相互作用により、導電材同士のπ-π相互作用を遮断し、スラリー粘度を低減するが、正極塗膜中に電気絶縁性のアミン化合物が残留すると、正極塗膜の抵抗値や、リチウムイオン電池等の蓄電デバイスの放電容量維持率の低下の原因となる。そのため、本開示では、アルカリ成分(B)として、正極ペーストで主に使用される溶剤NMP(沸点202℃)よりも低沸点であり且つアミド化しない第3級脂肪族アミン、1級芳香族アミン、2級芳香族アミン、3級芳香族アミン、若しくは複素環式アミン、又は大きな立体障害によりアミド化しにくい、第2級の脂肪族アミン、1級芳香族アミン、2級芳香族アミン、3級芳香族アミン、若しくは複素環式アミンを使用しており、これにより、塗膜の乾燥時に溶剤とともにアミン化合物も良好に揮発され、アミド化合物の添加に起因する上記抵抗値の上昇が抑制され、放電容量維持率の低下が抑制されているものと推察される。 Amine compounds block π-π interactions between conductive materials through "cation-π" interactions on the surface of the conductive material, reducing the viscosity of the slurry. However, if an electrically insulating amine compound remains in the positive electrode coating, it can cause a decrease in the resistance value of the positive electrode coating and a decrease in the discharge capacity retention rate of a storage device such as a lithium-ion battery. Therefore, in the present disclosure, as the alkaline component (B), a tertiary aliphatic amine, a primary aromatic amine, a secondary aromatic amine, a tertiary aromatic amine, or a heterocyclic amine that has a lower boiling point than the solvent NMP (boiling point 202°C) mainly used in positive electrode pastes and does not undergo amidate, or a secondary aliphatic amine, a primary aromatic amine, a secondary aromatic amine, a tertiary aromatic amine, or a heterocyclic amine that is difficult to undergo amidate due to large steric hindrance, is used. As a result, the amine compound is well volatilized together with the solvent when the coating is dried, and it is presumed that the increase in the resistance value caused by the addition of the amide compound is suppressed, and the decrease in the discharge capacity retention rate is suppressed.

アミン化合物(ii)としては、ジブチルアミン(以下カッコ内の数値は沸点:159℃)、ジヘキシルアミン(同193℃)、N-メチルシクロヘキシルアミン(同148℃)、N-エチルシクロヘキシルアミン(同164℃)等の第2級の脂肪族アミン;トリプロピルアミン(同156℃)、ジメチルオクチルアミン(同195℃)、ジメチルシクロへキシルアミン(同160℃)等の第3級の脂肪族アミン;ベンジルアミン(同185℃)等の第1級の芳香族アミン;N-メチルベンジルアミン(同186℃)、N-モノメチルアニリン(同196℃)等の第2級の芳香族アミン;N,N-ジメチルベンジルアミン(同183℃)、N,N-ジメチルアニリン(同194℃)、N,N-ジメチル-o-トルイジン(同186℃)等の第3級の芳香族アミン;N-メチルモルホリン(同116℃)、N-エチルモルホリン(同135℃)、4-イソブチルモルホリン(同167℃)等の複素環式アミン等から選ばれる1種以上のアミン化合物が挙げられる。これらの中でも、導電材の分散性向上と、導電性スラリーや正極ペーストの低粘度化と、正極塗膜の抵抗値の低下および蓄電デバイスの放電容量維持率の低下抑制の両立の観点から、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン、トリプロピルアミン、N-メチルシクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、N-メチルベンジルアミン、N,N-ジメチルベンジルアミン、N-メチルモルホリンおよびN-エチルモルホリンから選ばれる少なくとも1種が好ましく、トリプロピルアミン、ジヘキシルアミン、N,N-ジメチルベンジルアミン、N-メチルベンジルアミン、ベンジルアミンおよびN-エチルモルホリンから選ばれる少なくとも1種がより好ましく、トリプロピルアミン、ジヘキシルアミン、ベンジルアミンおよびN-エチルモルホリンから選ばれる少なくとも1種が更に好ましく、ジヘキシルアミン、ベンジルアミンおよびN-エチルモルホリンから選ばれる少なくとも1種が更により好ましい。 Examples of the amine compound (ii) include secondary aliphatic amines such as dibutylamine (boiling point: 159°C), dihexylamine (193°C), N-methylcyclohexylamine (148°C), and N-ethylcyclohexylamine (164°C); tertiary aliphatic amines such as tripropylamine (156°C), dimethyloctylamine (195°C), and dimethylcyclohexylamine (160°C); primary aromatic amines such as benzylamine (185°C); N-methylcyclohexylamine (160°C), and Examples of the amine compound include one or more amine compounds selected from secondary aromatic amines such as N-ethylbenzylamine (same temperature 186°C), N-monomethylaniline (same temperature 196°C), etc.; tertiary aromatic amines such as N,N-dimethylbenzylamine (same temperature 183°C), N,N-dimethylaniline (same temperature 194°C), N,N-dimethyl-o-toluidine (same temperature 186°C), etc.; and heterocyclic amines such as N-methylmorpholine (same temperature 116°C), N-ethylmorpholine (same temperature 135°C), 4-isobutylmorpholine (same temperature 167°C), etc. Among these, from the viewpoint of improving the dispersibility of the conductive material, lowering the viscosity of the conductive slurry or positive electrode paste, lowering the resistance value of the positive electrode coating film, and suppressing the decrease in the discharge capacity retention rate of the power storage device, at least one selected from dibutylamine, dihexylamine, tripropylamine, N-methylcyclohexylamine, benzylamine, N-methylbenzylamine, N,N-dimethylbenzylamine, N-methylmorpholine, and N-ethylmorpholine is preferred, at least one selected from tripropylamine, dihexylamine, N,N-dimethylbenzylamine, N-methylbenzylamine, benzylamine, and N-ethylmorpholine is more preferred, at least one selected from tripropylamine, dihexylamine, benzylamine, and N-ethylmorpholine is even more preferred, and at least one selected from dihexylamine, benzylamine, and N-ethylmorpholine is even more preferred.

前記共重合体(A)と前記アルカリ成分(B)との質量比率(B)/(A)は、導電材の分散性向上と、導電性スラリーや正極ペーストの低粘度化と、正極塗膜の抵抗値の低下および蓄電デバイスの放電容量維持率の低下抑制の両立の観点から、0.2以上であり、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.6以上であり、同様の観点から、分散剤組成物の安定性の確保の観点から、2.0以下である。 The mass ratio (B)/(A) of the copolymer (A) to the alkaline component (B) is 0.2 or more, preferably 0.3 or more, more preferably 0.6 or more, from the viewpoint of improving the dispersibility of the conductive material, reducing the viscosity of the conductive slurry or positive electrode paste, and simultaneously reducing the resistance value of the positive electrode coating film and suppressing the decrease in the discharge capacity retention rate of the electricity storage device, and from the similar viewpoint, is 2.0 or less, from the viewpoint of ensuring the stability of the dispersant composition.

本開示の分散剤組成物中の本開示のアルカリ成分(B)の含有量は、一又は複数の実施形態において、導電材スラリー及び正極ペーストの低粘度化の観点、および有効にニトリル基の環状化変性を行う観点から、共重合体(A)100質量部に対して、好ましくは20質量部以上、より好ましくは50質量部以上、更に好ましくは70質量部以上であり、そして、共重合体(A)の溶解性の観点、ニトリル基の環状化変性の制御の観点から、共重合体(A)100質量部に対して、200質量部以下である。 In one or more embodiments, the content of the alkali component (B) of the present disclosure in the dispersant composition of the present disclosure is preferably 20 parts by mass or more, more preferably 50 parts by mass or more, and even more preferably 70 parts by mass or more, per 100 parts by mass of copolymer (A) from the viewpoint of reducing the viscosity of the conductive material slurry and the positive electrode paste and from the viewpoint of effectively carrying out the cyclization modification of the nitrile groups, and is 200 parts by mass or less, per 100 parts by mass of copolymer (A), from the viewpoint of the solubility of copolymer (A) and the viewpoint of controlling the cyclization modification of the nitrile groups.

[有機溶媒(C)]
本開示の分散剤組成物に含まれる有機溶媒(C)としては、正極ペーストに含まれる結着剤(バインダー樹脂)を溶解できるものが好ましい。有機溶媒(C)としては、例えば、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチルピロリドン(NMP)などのアミド系極性有機溶媒;メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール(イソプロピルアルコール)、1-ブタノール(n-ブタノール)、2-メチル-1-プロパノール(イソブタノール)、2-ブタノール(sec-ブタノール)、1-メチル-2-プロパノール(tert-ブタノール)、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、またはオクタノールなどのアルコール類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、またはヘキシレングリコールなどのグリコール類;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、またはソルビトールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、またはテトラエチレングリコールモノブチルエーテルなどのグリコールエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、またはシクロペンタノンなどのケトン類;酢酸エチルなどのエステル類等が挙げられる。有機溶媒(C)は1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
[Organic solvent (C)]
The organic solvent (C) contained in the dispersant composition of the present disclosure is preferably one capable of dissolving the binder (binder resin) contained in the positive electrode paste. Examples of the organic solvent (C) include amide polar organic solvents such as dimethylformamide (DMF), diethylformamide, dimethylacetamide (DMAc), and N-methylpyrrolidone (NMP); alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol (isopropyl alcohol), 1-butanol (n-butanol), 2-methyl-1-propanol (isobutanol), 2-butanol (sec-butanol), 1-methyl-2-propanol (tert-butanol), pentanol, hexanol, heptanol, and octanol; glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, and hexylene glycol; glycerin, triethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, and hexylene glycol; Examples of the organic solvent include polyhydric alcohols such as dimethylolpropane, pentaerythritol, and sorbitol; glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, tetraethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, and tetraethylene glycol monobutyl ether; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, and cyclopentanone; and esters such as ethyl acetate. The organic solvent (C) may be one type or a combination of two or more types.

本開示の分散剤組成物中の有機溶媒(C)の含有量は、一又は複数の実施形態において、共重合体(A)の溶解性の観点およびアルカリ成分(B)の溶解性の観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは85質量%以上であり、そして、有効に炭素材料系導電材を分散する観点から、98質量%以下が好ましい。 In one or more embodiments, the content of the organic solvent (C) in the dispersant composition of the present disclosure is preferably 30% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 85% by mass or more, from the viewpoint of the solubility of the copolymer (A) and the solubility of the alkali component (B), and is preferably 98% by mass or less, from the viewpoint of effectively dispersing the carbon material-based conductive material.

本開示の分散剤組成物は、本開示の効果が妨げられない範囲で、その他の成分を更に含んでもよい。その他の成分としては、例えば、酸化防止剤、中和剤、消泡剤、防腐剤、脱水剤、防錆剤、可塑剤、結着剤(共重合体(A)とは異なる構造のバインダー樹脂)等が挙げられる。 The dispersant composition of the present disclosure may further contain other components to the extent that the effects of the present disclosure are not hindered. Examples of other components include antioxidants, neutralizing agents, defoamers, preservatives, dehydrating agents, rust inhibitors, plasticizers, and binders (binder resins having a structure different from that of copolymer (A)).

[蓄電デバイス用分散剤組成物の製造方法]
本開示の分散剤組成物の製造方法は、共重合体(A)と、アルカリ成分(B)と、有機溶媒(C)と、必要に応じて添加される任意成分とを混合し、共重合体(A)とアルカリ成分(B)とを有機溶媒(C)に混合する工程を含む。共重合体(A)の製造で用いられる重合溶媒を揮発させて得られた乾燥状態で有機溶媒(C)に添加してもよいが、前記重合溶媒と上記有機溶媒(C)とが、例えば同じであれば、前記共重合体(A)が重合溶媒に溶解されたポリマー溶液の状態で他の成分と混合されてもよい。
[Method of producing dispersant composition for power storage device]
The method for producing a dispersant composition of the present disclosure includes a step of mixing the copolymer (A), an alkali component (B), an organic solvent (C), and an optional component added as necessary, and mixing the copolymer (A) and the alkali component (B) with the organic solvent (C). The copolymer (A) may be added to the organic solvent (C) in a dry state obtained by volatilizing the polymerization solvent used in the production of the copolymer (A), but if the polymerization solvent and the organic solvent (C) are the same, the copolymer (A) may be mixed with other components in the state of a polymer solution in which the copolymer is dissolved in the polymerization solvent.

ニトリル基の環状構造への変性は室温(25℃)でも行えるが、加熱するほうが変性化促進の観点から好ましい。故に、本開示の分散剤組成物の製造方法は、好ましくは、本開示の共重合体(A)と、前記アルカリ成分(B)と、有機溶媒(C)とを含む混合溶液を、加熱処理する工程を含む。前記共重合体(A)は、全単位の合計100質量%に対して、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位Iを30質量%以上99質量%以下、(メタ)アクリルアミドに由来する構成IIを1質量%以上70質量%以下含む共重合体である。前記加熱処理前の前記混合溶液における、前記共重合体(A)と前記アルカリ成分(B)との質量比率(B)/(A)は0.05以上2.0以下である。加熱処理の加熱温度は、変性化促進の観点から、好ましくは25℃以上、より好ましくは50℃以上であり、アルカリ成分(B)および有機溶媒(C)の揮発抑制の観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下である。加熱処理の加熱時間は、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上であり、そして、好ましくは24時間以下、より好ましくは12時間以下である。 The modification of the nitrile group to a cyclic structure can be carried out at room temperature (25°C), but heating is preferred from the viewpoint of promoting the modification. Therefore, the method for producing a dispersant composition of the present disclosure preferably includes a step of heat-treating a mixed solution containing the copolymer (A) of the present disclosure, the alkali component (B), and the organic solvent (C). The copolymer (A) is a copolymer containing 30% by mass or more and 99% by mass or less of unit I derived from (meth)acrylonitrile and 1% by mass or more and 70% by mass or less of structure II derived from (meth)acrylamide, relative to 100% by mass of the total of all units. In the mixed solution before the heat treatment, the mass ratio (B)/(A) of the copolymer (A) to the alkali component (B) is 0.05 or more and 2.0 or less. The heating temperature of the heat treatment is preferably 25°C or more, more preferably 50°C or more, from the viewpoint of promoting the modification, and is preferably 100°C or less, more preferably 80°C or less, from the viewpoint of suppressing the volatilization of the alkali component (B) and the organic solvent (C). The heating time for the heat treatment is preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, and preferably 24 hours or less, more preferably 12 hours or less.

[蓄電デバイス用導電材スラリー]
本開示は、一態様において、炭素材料系導電材(D)(以下、「導電材」と略称する場合もある。)と、本開示の分散剤組成物とを含有する、蓄電デバイス用導電材スラリー(以下、「本開示の導電材スラリー」ともいう)に関する。本態様における本開示の分散剤組成物の好ましい形態は上述のとおりである。本開示の導電材スラリーは、一又は複数の実施形態において、本開示の共重合体(A)、本開示のアルカリ成分(B)、有機溶媒(C)、および後述する導電材(D)を含む。
[Conductive material slurry for power storage device]
In one aspect, the present disclosure relates to a conductive material slurry for an electrical storage device (hereinafter also referred to as the "conductive material slurry of the present disclosure") containing a carbon material-based conductive material (D) (hereinafter sometimes abbreviated as "conductive material") and a dispersant composition of the present disclosure. A preferred form of the dispersant composition of the present disclosure in this aspect is as described above. In one or more embodiments, the conductive material slurry of the present disclosure contains the copolymer (A) of the present disclosure, the alkali component (B) of the present disclosure, an organic solvent (C), and a conductive material (D) described below.

[炭素材料系導電材(D)]
本開示の導電材(D)としては、一又は複数の実施形態において、カーボンナノチューブ(以下、「CNT」と表記することもある)、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン等が挙げられ、これらの中でも、高い導電性を実現する観点から、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、およびグラフェンから選ばれる少なくとも1種が好ましく、同様の観点から、カーボンナノチューブ又はグラフェンがより好ましく、カーボンナノチューブがより好ましい。導電材(D)は、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
[Carbon-based conductive material (D)]
In one or more embodiments, the conductive material (D) of the present disclosure may be carbon nanotubes (hereinafter, sometimes referred to as "CNT"), carbon black, graphite, graphene, etc., and among these, from the viewpoint of realizing high conductivity, at least one selected from carbon black, carbon nanotubes, and graphene is preferable, and from the same viewpoint, carbon nanotubes or graphene are more preferable, and carbon nanotubes are more preferable. The conductive material (D) may be one type or a combination of two or more types.

(カーボンナノチューブ)
導電材(D)として使用できるCNTの平均直径は、特に限定されず、CNTの分散性向上及び導電性向上の観点から、好ましくは1nm以上、より好ましくは2nm以上、更に好ましくは3nm以上、更により好ましくは5nm以上、更により好ましくは5nm以上であり、同様の観点から、好ましくは100nm以下、より好ましくは70nm以下、更に好ましくは50nm以下、更により好ましくは10nm以下である。本開示において、CNTの平均直径は、走査型電子顕微鏡(SEM)や原子間力顕微鏡(AFM)により測定できる。
(carbon nanotube)
The average diameter of the CNTs usable as the conductive material (D) is not particularly limited, and from the viewpoint of improving the dispersibility and electrical conductivity of the CNTs, it is preferably 1 nm or more, more preferably 2 nm or more, even more preferably 3 nm or more, even more preferably 5 nm or more, and from the same viewpoint, it is preferably 100 nm or less, more preferably 70 nm or less, even more preferably 50 nm or less, and even more preferably 10 nm or less. In the present disclosure, the average diameter of the CNTs can be measured by a scanning electron microscope (SEM) or an atomic force microscope (AFM).

本開示において、CNTとは、複数のカーボンナノチューブを含む総体を意味する。導電材スラリーの製造に用いられるCNTの形態は、特に限定されず、例えば、複数のCNTがそれぞれ独立した形態でもよいし、複数のCNTが束状あるいは絡まり合うなどの形態でもよいし、これらの形態の混合物もよい。CNTは、導電性と分散性を両立するために、層数または直径が異なる2種以上のCNTの混合物であってもよい。CNTは、CNTの製造におけるプロセス由来の不純物(例えば、触媒やアモルファスカーボン)を含み得る。 In this disclosure, CNT refers to an entity including multiple carbon nanotubes. The form of the CNT used in the production of the conductive material slurry is not particularly limited, and may be, for example, a form in which multiple CNTs are independent of each other, a form in which multiple CNTs are bundled or entangled, or a mixture of these forms. In order to achieve both electrical conductivity and dispersibility, the CNT may be a mixture of two or more types of CNTs with different numbers of layers or diameters. The CNT may contain impurities (e.g., catalysts and amorphous carbon) derived from the process in which the CNTs are produced.

導電材(D)として使用できるCNTとしては、例えば、Nanocyl社のNC-7000(以下数値は平均直径、9.5nm)、NX7100(10nm)、Cnano社のFT6100(9nm)、FT-6110(9nm)、FT-6120(9nm)、FT-7000(9nm)、FT-7010(9nm)、FT-7320(9nm)、FT-9000(12.5nm)、FT-9100(12.5nm)、FT-9110(12.5nm)、FT-9200(19nm)、FT-9220(19nm)、Cabot Performance material(Shenzhen)社のHCNTs4(4.5nm)、CNTs5(7.5nm)、HCNTs5(7.5nm)、GCNTs5(7.5nm)、HCNTs10(15nm)、CNTs20(25nm)、CNTs40(40nm)、韓国CNT社のCTUBE170(13.5nm)、CTUBE199(8nm)、CTUBE298(10nm)、Kumho社のK-Nanos100P(11.5nm)、LG Chem社のCP-1001M(12.5nm)、BT-1003M(12.5nm)、Nano Tech Port社の3003(10nm)、3021(20nm)、JEIO社のJENOTUBE8S(6.8nm)、OCSIAL社のTUBALL(1.6nm)等が挙げられる。
2種類のCNTを使用する場合の組み合わせとしては、例えば、Cabot Performance material(Shenzhen)社のCNTs40(40nm)とHCNTs4(4.5nm)又はHCNTs5(7.5nm)との組合せ、CNTs40(40nm)とGCNTs5(7.5nm)との組合せ、CNTs40(40nm)とCnano社のFT-7010(9nm)との組合せ、CNTs40(40nm)とFT-9100(12.5nm)との組合せ、CNTs40(40nm)とLG Chem社BT-1003M(12.5nm)との組合せ等が挙げられる。
Examples of CNTs that can be used as the conductive material (D) include Nanocyl's NC-7000 (hereinafter, the numerical values are average diameter, 9.5 nm) and NX7100 (10 nm), Cnano's FT6100 (9 nm), FT-6110 (9 nm), FT-6120 (9 nm), FT-7000 (9 nm), FT-7010 (9 nm), FT-7320 (9 nm), FT-9000 (12.5 nm), FT-9100 (12.5 nm), FT-9110 (12.5 nm), FT-9200 (19 nm), FT-9220 (19 nm), and Cabot Performance Examples of such nanotubes include HCNTs4 (4.5 nm), CNTs5 (7.5 nm), HCNTs5 (7.5 nm), GCNTs5 (7.5 nm), HCNTs10 (15 nm), CNTs20 (25 nm), and CNTs40 (40 nm) from CNT Materials (Shenzhen), CTUBE170 (13.5 nm), CTUBE199 (8 nm), and CTUBE298 (10 nm) from Korea CNT Company, K-Nanos100P (11.5 nm) from Kumho, CP-1001M (12.5 nm), and BT-1003M (12.5 nm) from LG Chem, 3003 (10 nm), and 3021 (20 nm) from Nano Tech Port, JENOTUBE8S (6.8 nm) from JEIO, and TUBALL (1.6 nm) from OCSIAL.
Combinations when two types of CNTs are used include, for example, a combination of Cabot Performance Materials (Shenzhen) CNTs40 (40 nm) and HCNTs4 (4.5 nm) or HCNTs5 (7.5 nm), a combination of CNTs40 (40 nm) and GCNTs5 (7.5 nm), a combination of CNTs40 (40 nm) and Cnano's FT-7010 (9 nm), a combination of CNTs40 (40 nm) and FT-9100 (12.5 nm), and a combination of CNTs40 (40 nm) and LG Chem's BT-1003M (12.5 nm).

(カーボンブラック)
導電材(D)として使用できるカーボンブラックとしては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなど各種のものを用いることができる。また、通常行われている酸化処理されたカーボンブラックや、中空カーボン等も使用できる。カーボンブラックの酸化処理は、カーボンブラックを空気中で高温処理し、または硝酸や二酸化窒素、オゾン等で二次的に処理することより、例えばフェノール基、キノン基、カルボキシル基、カルボニル基の様な酸素含有極性官能基をカーボン表面に直接導入(共有結合)する処理である。これらの処理は、カーボンブラックの分散性を向上させるために一般的に行われている。しかしながら、官能基の導入量が多くなる程カーボンブラックの導電性が低下することが一般的であるため、酸化処理をしていないカーボンブラックの使用が好ましい。
(Carbon black)
As the carbon black that can be used as the conductive material (D), various types such as furnace black, channel black, thermal black, acetylene black, and ketjen black can be used. In addition, carbon black that has been subjected to a commonly performed oxidation treatment, hollow carbon, and the like can also be used. The oxidation treatment of carbon black is a treatment in which oxygen-containing polar functional groups such as phenol groups, quinone groups, carboxyl groups, and carbonyl groups are directly introduced (covalently bonded) to the carbon surface by treating carbon black at high temperatures in air or by secondary treatment with nitric acid, nitrogen dioxide, ozone, and the like. These treatments are generally performed to improve the dispersibility of carbon black. However, since the conductivity of carbon black generally decreases as the amount of functional groups introduced increases, it is preferable to use carbon black that has not been subjected to an oxidation treatment.

導電材(D)として使用できるカーボンブラックの比表面積は、値が大きいほど、カーボンブラック粒子同士の接触点が増えるため、電極の内部抵抗を下げるのに有利となる。具体的には、窒素の吸着量から求められる比表面積(BET)は、好ましくは20m2/g以上、より好ましくは50m2/g以上、更に好ましくは100m2/g以上であり、そして、好ましくは1500m2/g以下、より好ましくは1000m2/g以下、更に好ましくは800m2/g以下である。 The larger the specific surface area of the carbon black usable as the conductive material (D), the more the number of contact points between the carbon black particles increases, which is advantageous for lowering the internal resistance of the electrode. Specifically, the specific surface area (BET) calculated from the amount of nitrogen adsorption is preferably 20 m2/g or more, more preferably 50 m2/g or more, even more preferably 100 m2/g or more, and is preferably 1500 m2 /g or less, more preferably 1000 m2 /g or less, even more preferably 800 m2 /g or less.

導電材(D)として使用できるカーボンブラックの一次粒子径(直径)は、導電性の観点から、5nm以上が好ましく、10nm以上がより好ましく、そして、1000nm以下が好ましく、200nm以下がより好ましい。本開示において、カーボンブラックの一次粒子径とは、電子顕微鏡などで測定された粒子径を平均したものである。 From the viewpoint of electrical conductivity, the primary particle size (diameter) of carbon black that can be used as the conductive material (D) is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, and is preferably 1000 nm or less, more preferably 200 nm or less. In this disclosure, the primary particle size of carbon black is the average particle size measured with an electron microscope or the like.

(グラフェン)
導電材(D)として使用できるグラフェンとは、一般には、sp2混成炭素原子が六角形のハニカム格子を形成し、原子1個分の厚みをもつ二次元シート(単層グラフェン)を指すが、本開示においては、単層グラフェンが積層した薄片上の形態を持つ物質も含めてグラフェンと呼ぶことにする。
(Graphene)
Graphene that can be used as the conductive material (D) generally refers to a two-dimensional sheet (single-layer graphene) in which sp2 hybridized carbon atoms form a hexagonal honeycomb lattice and have a thickness of one atom. In the present disclosure, however, the term graphene also refers to substances having a flake-like form in which single-layer graphene is stacked.

導電材(D)として使用できるグラフェンの厚みについて、特に制限は無いが、好ましくは100nm以下、より好ましくは50nm以下、更に好ましくは20nm以下である。グラフェン層に平行な方向の大きさについて、特に制限はないが、正極における良好な導電性を確保する観点から、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは0.7μm以上、更に好ましくは1μm以上である。ここで、グラフェン層に平行な方向の大きさとは、グラフェンの面方向に垂直な方向から観察したときの最大径と最小径の平均を言う。 There is no particular restriction on the thickness of the graphene that can be used as the conductive material (D), but it is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and even more preferably 20 nm or less. There is no particular restriction on the size in the direction parallel to the graphene layer, but from the viewpoint of ensuring good conductivity in the positive electrode, it is preferably 0.5 μm or more, more preferably 0.7 μm or more, and even more preferably 1 μm or more. Here, the size in the direction parallel to the graphene layer refers to the average of the maximum diameter and the minimum diameter when observed from a direction perpendicular to the surface direction of the graphene.

≪導電材スラリー中の導電材(D)の含有量≫
本開示の導電材スラリー中の導電材(D)の含有量は、正極ペーストの濃度調整の利便性向上の観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは2質量%以上、更により好ましくは3質量%以上であり、そして、導電材スラリーを取り扱いやすい粘度とする観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、更に好ましくは7質量%以下である。
<Containing amount of conductive material (D) in conductive material slurry>
The content of the conductive material (D) in the conductive material slurry of the present disclosure is, from the viewpoint of improving the convenience of adjusting the concentration of the positive electrode paste, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, even more preferably 2% by mass or more, and still more preferably 3% by mass or more, and from the viewpoint of making the conductive material slurry have a viscosity that is easy to handle, preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and even more preferably 7% by mass or less.

≪導電材スラリー中の共重合体(A)の含有量≫
本開示の導電材スラリー中の共重合体(A)の含有量は、導電材(D)の分散性向上の観点から、導電材(D)100質量部に対し、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは5質量部以上であり、そして、高導電性の観点から、好ましくは1000質量部以下、より好ましくは200質量部以下、更に好ましくは100質量部、更により好ましくは50質量部以下である。
<Content of copolymer (A) in conductive material slurry>
The content of the copolymer (A) in the conductive material slurry of the present disclosure is, from the viewpoint of improving the dispersibility of the conductive material (D), preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and even more preferably 5 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of the conductive material (D); and, from the viewpoint of high conductivity, it is preferably 1,000 parts by mass or less, more preferably 200 parts by mass or less, even more preferably 100 parts by mass or less, and even more preferably 50 parts by mass or less.

≪導電材スラリー中のアルカリ成分(B)の含有量≫
本開示の導電材スラリー中のアルカリ成分(B)の含有量は、炭素材料系導電材の分散性向上の観点から、炭素材料系導電材(D)100質量部に対して、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、5質量部以上が更に好ましく、10質量部以上が更により好ましく、そして、高導電性の観点から、500質量部以下が好ましく、100質量部以下がより好ましく、50質量部以下が更に好ましく、30質量部以下が更により好ましい。
<Content of alkaline component (B) in conductive material slurry>
The content of the alkali component (B) in the conductive material slurry of the present disclosure is, from the viewpoint of improving the dispersibility of the carbon material-based conductive material, preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1.0 part by mass or more, even more preferably 5 parts by mass or more, and even more preferably 10 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of the carbon material-based conductive material (D), and from the viewpoint of high conductivity, it is preferably 500 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, even more preferably 50 parts by mass or less, and even more preferably 30 parts by mass or less.

[導電材スラリーの製造方法]
本開示の導電材スラリーは、一又は複数の実施形態において、本開示の共重合体(A)と、本開示のアルカリ成分(B)と、前記導電材(D)と、有機溶媒と、必要に応じて添加される任意成分を、混合分散機を用いて混合し、各成分を分散させることにより調製できる。前記有機溶媒としては、上述した本開示の分散剤組成物の調製に用いることができる有機溶媒(C)と同様のものが挙げられる。
[Method of producing conductive slurry]
In one or more embodiments, the conductive material slurry of the present disclosure can be prepared by mixing the copolymer (A) of the present disclosure, the alkali component (B) of the present disclosure, the conductive material (D), an organic solvent, and any optional components added as necessary using a mixer/disperser to disperse each component. Examples of the organic solvent include the same organic solvent (C) that can be used in the preparation of the dispersant composition of the present disclosure described above.

前記混合分散機としては、例えば、超音波ホモジナイザー、振動ミル、ジェットミル、ボールミル、ビーズミル、サンドミル、ロールミル、ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、超音波装置、アトライター、デゾルバー、及びペイントシェーカー等から選ばれる少なくとも1種が挙げられるが、分散均一性という理由から、メディア撹拌型分散機が好ましい。 The mixing and dispersing machine may be at least one selected from the group consisting of ultrasonic homogenizers, vibration mills, jet mills, ball mills, bead mills, sand mills, roll mills, homogenizers, high-pressure homogenizers, ultrasonic devices, attritors, dissolvers, and paint shakers. For reasons of dispersion uniformity, a media stirring type dispersing machine is preferred.

メディア撹拌型分散機とは、粉砕室内でビーズに回転運動を与えビーズ間の衝突やせん断力により対象物を微細化するが、その際、発熱を伴う。ビーズ素材は、主にガラス、アルミナ、そしてジルコニアが使用されるが、ビーズの硬度、スラリーへの不純物混入を避ける観点から、ジルコニアが好ましい。ビーズの粒径については大きな対象物であれば大粒径が好ましく、目的粒径が微細になるほど小粒径が好ましい。導電材の分散においては0.1mm~20mmのビーズが好ましい。粉砕室内に投入するビーズ量つまり充填率は、粉砕室内体積に対し50%以上90%以下が好ましく、分散効率、発熱の観点から60%以上80%以下が好ましい。ビーズに与える回転運動つまり周速は、分散効率の観点から好ましくは5m/s以上、より好ましくは7m/s以上、発熱の観点から好ましくは16m/s以下、より好ましくは14m/s以下である。導電材スラリーはタンクからポンプを介して分散機に送られ、高速で撹拌しているビーズにて分散されてタンクへと戻される。これを繰り返すことでスラリーを循環し、分散処理が行える。本開示の導電材スラリーの製造方法は、一態様において、共重合体(A)と、アルカリ成分(B)と、導電材(D)と、有機溶媒と、必要に応じて添加される任意成分を含む混合物中の各成分を、メディア撹拌型分散機を用いて分散させてスラリーとする工程を含み、前記工程において、分散途中の混合物(粗分散液)を、メディア撹拌型分散機から容器(タンク)へ送り、当該粗分散液をタンクからポンプを介して前記メディア撹拌型分散機へ送って分散処理し、これを複数回繰り返して、導電材スラリーを得る。 A media agitation type disperser applies a rotational motion to beads in a grinding chamber to reduce the size of the target material by collisions between the beads and shearing forces, which generates heat. The beads are mainly made of glass, alumina, and zirconia, but zirconia is preferred from the viewpoints of hardness of the beads and avoiding impurities from being mixed into the slurry. For large targets, large diameter beads are preferred, and the finer the target particle size, the smaller the diameter is preferred. For dispersing conductive materials, beads of 0.1 mm to 20 mm are preferred. The amount of beads put into the grinding chamber, i.e., the filling rate, is preferably 50% to 90% of the volume of the grinding chamber, and from the viewpoints of dispersion efficiency and heat generation, it is preferably 60% to 80%. The rotational motion, i.e., the peripheral speed, given to the beads is preferably 5 m/s or more, more preferably 7 m/s or more, from the viewpoint of dispersion efficiency, and preferably 16 m/s or less, more preferably 14 m/s or less, from the viewpoint of heat generation. The conductive material slurry is sent from the tank to the disperser via a pump, dispersed by the beads being agitated at high speed, and returned to the tank. By repeating this process, the slurry is circulated and dispersion processing can be performed. In one embodiment, the method for producing a conductive material slurry of the present disclosure includes a step of dispersing each component in a mixture containing a copolymer (A), an alkali component (B), a conductive material (D), an organic solvent, and optional components added as necessary, using a media-agitation type disperser to form a slurry, and in the step, the mixture in the middle of dispersion (crude dispersion) is sent from the media-agitation type disperser to a container (tank), and the crude dispersion is sent from the tank via a pump to the media-agitation type disperser for dispersion processing, and this process is repeated multiple times to obtain a conductive material slurry.

本開示の導電材スラリーの製造方法において、導電材スラリーの構成成分のうちの一部成分を混合してから、それを残余と混合してもよいし、各成分は、全量を一度に投入せずに、各々、複数回に分けて投入してもよい。例えば、本開示の分散剤組成物を調製してから、当該分散剤組成物と、導電材(D)と必要に応じて追加の有機溶媒等の他の成分とを混合し、各成分を分散させてもよい。導電材(D)は乾燥状態で、他の成分と混合してもよいし有機溶媒と混合してから、他の成分と混合してもよい。 In the method for producing the conductive material slurry of the present disclosure, some of the components constituting the conductive material slurry may be mixed and then mixed with the remainder, or each component may be added in multiple batches rather than all at once. For example, the dispersant composition of the present disclosure may be prepared, and then the dispersant composition, the conductive material (D), and other components such as an additional organic solvent, if necessary, may be mixed to disperse each component. The conductive material (D) may be mixed with the other components in a dry state, or may be mixed with an organic solvent and then mixed with the other components.

[蓄電デバイス用正極ペースト]
本開示は、一態様において、本開示の共重合体(A)、本開示のアルカリ成分(B)、導電材(D)、正極活物質、結着剤、および有機溶媒、を含む蓄電デバイス用正極ペーストに関する。本開示の正極ペーストは、一又は複数の実施形態において、本開示の分散剤組成物または本開示の導電材スラリーを含有する。本開示の正極ペーストは、電解液に対する溶解性が低く、導電材の分散を良好とする、共重合体(A)を分散剤として含む本開示の導電材スラリーまたは本開示の分散剤組成物を用いて調製されるので、本開示の正極ペーストを用いて形成される蓄電デバイス用正極において、低い体積抵抗値と、高い放電容量維持率との両立が行える。
[Positive electrode paste for power storage devices]
In one aspect, the present disclosure relates to a positive electrode paste for an electric storage device, comprising the copolymer (A) of the present disclosure, the alkaline component (B) of the present disclosure, a conductive material (D), a positive electrode active material, a binder, and an organic solvent. In one or more embodiments, the positive electrode paste of the present disclosure contains the dispersant composition of the present disclosure or the conductive material slurry of the present disclosure. The positive electrode paste of the present disclosure is prepared using the conductive material slurry or the dispersant composition of the present disclosure, which contains the copolymer (A) as a dispersant, which has low solubility in an electrolyte and improves the dispersion of the conductive material, and therefore, in the positive electrode for an electric storage device formed using the positive electrode paste of the present disclosure, both a low volume resistance value and a high discharge capacity retention rate can be achieved.

本開示の正極ペーストに含まれる、共重合体(A)、アルカリ成分(B)、有機溶媒(C)、導電材(D)、分散剤組成物、導電材スラリーの好ましい形態は上述のとおりである。本開示の正極ペーストには、一又は複数の実施形態において、炭素材料系導電材(D)以外の導電材が更に含まれていてもよい。炭素材料系導電材(D)以外の導電材としては、ポリアニリン等の導電性ポリマー等が挙げられる。 Preferable forms of the copolymer (A), alkaline component (B), organic solvent (C), conductive material (D), dispersant composition, and conductive material slurry contained in the positive electrode paste of the present disclosure are as described above. In one or more embodiments, the positive electrode paste of the present disclosure may further contain a conductive material other than the carbon material-based conductive material (D). Examples of conductive materials other than the carbon material-based conductive material (D) include conductive polymers such as polyaniline.

(正極活物質)
正極活物質としては、無機化合物であれば特に制限はなく、例えば、オリビン構造を有する化合物やリチウム遷移金属複合酸化物を用いることができる。オリビン構造を有する化合物としては、一般式LixM1sPO4(但し、M1は3d遷移金属、0≦x≦2、0.8≦s≦1.2)で表される化合物を例示できる。オリビン構造を有する化合物は、非晶質炭素等を被覆して用いてもよい。リチウム遷移金属複合酸化物としては、スピネル構造を有するリチウムマンガン酸化物、層状構造を有し一般式LixMO2-δ(但し、Mは遷移金属、0.4≦x≦1.2、0≦δ≦0.5)で表されるリチウム遷移金属複合酸化物等が挙げられる。前記リチウム遷移金属複合酸化物は、さらに、Al、Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Ti、Zn、P、Bから選ばれる一種又は二種以上の元素を含有していてもよい。前記遷移金属Mとしては、Co、Ni又はMnを含むものとすることができる。
(Positive Electrode Active Material)
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it is an inorganic compound, and for example, a compound having an olivine structure or a lithium transition metal composite oxide can be used. Examples of the compound having an olivine structure include a compound represented by the general formula Li x M1 s PO 4 (where M1 is a 3d transition metal, 0≦x≦2, 0.8≦s≦1.2). The compound having an olivine structure may be used after being coated with amorphous carbon or the like. Examples of the lithium transition metal composite oxide include lithium manganese oxide having a spinel structure, and lithium transition metal composite oxide having a layered structure and represented by the general formula Li x MO 2- δ (where M is a transition metal, 0.4≦x≦1.2, 0≦δ≦0.5). The lithium transition metal composite oxide may further contain one or more elements selected from Al, Mn, Fe, Ni, Co, Cr, Ti, Zn, P, and B. The transition metal M may include Co, Ni, or Mn.

≪正極ペースト中の正極活物質の含有量≫
本開示の正極ペースト中の正極活物質の含有量は、正極ペーストが集電体に塗布するのに適した粘度に応じて調整することができる限り、特に制限はないが、エネルギー密度の観点と正極ペーストの安定性の観点から、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下である。
<Content of positive electrode active material in positive electrode paste>
The content of the positive electrode active material in the positive electrode paste of the present disclosure is not particularly limited, as long as it can be adjusted in accordance with the viscosity suitable for applying the positive electrode paste to a current collector. From the viewpoints of energy density and stability of the positive electrode paste, however, the content is preferably 40 mass % or more, more preferably 50 mass % or more, even more preferably 60 mass % or more, and is preferably 90 mass % or less, more preferably 85 mass % or less, and even more preferably 80 mass % or less.

本開示の正極ペーストの全固形分における正極活物質の含有量について、特に制限はない。本開示の正極ペーストの全固形分における正極活物質の含有量は、従来公知の正極ペーストの全固形分におけるそれと同じであってもよく、蓄電デバイスのエネルギー密度を高度に保つためには、90.0質量%以上が好ましく、正極合材層の導電性や塗膜性を担保するためには、99.9質量%以下が好ましい。 There are no particular limitations on the content of the positive electrode active material in the total solid content of the positive electrode paste of the present disclosure. The content of the positive electrode active material in the total solid content of the positive electrode paste of the present disclosure may be the same as that in the total solid content of a conventionally known positive electrode paste, and is preferably 90.0 mass% or more in order to maintain a high energy density of the energy storage device, and is preferably 99.9 mass% or less in order to ensure the conductivity and coating properties of the positive electrode mixture layer.

(結着剤(バインダー樹脂))
結着剤(バインダー樹脂)としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、スチレン-ブタジエンゴム、ポリアクリロニトリル等単独で、あるいは混合して用いることができる。
(Binding agent (binder resin))
As the binder (binder resin), polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, styrene-butadiene rubber, polyacrylonitrile, etc. can be used alone or in combination.

≪正極ペースト中の結着剤の含有量≫
本開示の正極ペースト中の結着剤の含有量は、正極合材層の塗膜性や集電体との結着性の観点から、0.05質量%以上が好ましく、蓄電デバイスのエネルギー密度を高度に保つ観点からは10質量%以下が好ましい。
<Binder content in positive electrode paste>
The content of the binder in the positive electrode paste of the present disclosure is preferably 0.05% by mass or more from the viewpoint of the coating properties of the positive electrode mixture layer and the binding property with the current collector, and is preferably 10% by mass or less from the viewpoint of maintaining a high energy density of the electricity storage device.

≪正極ペースト中の共重合体(A)の含有量≫
本開示の正極ペースト中の共重合体(A)の含有量は、正極合材層の低抵抗化の観点から、0.01質量%以上が好ましく、0.02質量%以上がより好ましく、0.03質量%以上がさらに好ましく、そして、2.0質量%以下が好ましく、1.0質量%以下がより好ましく、0.5質量%以下がさらに好ましい。
<Content of copolymer (A) in positive electrode paste>
The content of the copolymer (A) in the positive electrode paste of the present disclosure is, from the viewpoint of reducing the resistance of the positive electrode mixture layer, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.02% by mass or more, even more preferably 0.03% by mass or more, and is preferably 2.0% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less, and even more preferably 0.5% by mass or less.

≪正極ペースト中のアルカリ成分(B)の含有量≫
本開示の正極ペースト中のアルカリ成分(B)の含有量は、正極ペーストの固形分濃度を高くする観点、及び粘度低下の観点から、好ましくは0.012質量%以上、より好ましくは0.02質量%以上であり、そして、アルカリ成分(B)の有機溶媒への溶解性と正極ペーストの安定性の観点から、好ましくは0.2質量%以下、より好ましくは0.1質量%以下である。
<Content of alkaline component (B) in positive electrode paste>
The content of the alkaline component (B) in the positive electrode paste of the present disclosure is preferably 0.012 mass % or more, and more preferably 0.02 mass % or more, from the viewpoint of increasing the solids concentration of the positive electrode paste and reducing the viscosity, and is preferably 0.2 mass % or less, and more preferably 0.1 mass % or less, from the viewpoint of the solubility of the alkaline component (B) in an organic solvent and the stability of the positive electrode paste.

≪正極ペースト中の導電材(D)の含有量≫
本開示の正極ペーストの導電材(D)の含有量は、正極合材層の導電性の観点から、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブいずれの場合も、0.01質量%以上が好ましい。多層カーボンナノチューブの場合、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上であり、そして、蓄電デバイスのエネルギー密度を高度に保つ観点から、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2質量%以下である。
<Contains conductive material (D) in positive electrode paste>
The content of the conductive material (D) in the positive electrode paste of the present disclosure is preferably 0.01% by mass or more in both the case of single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes from the viewpoint of the conductivity of the positive electrode mixture layer, more preferably 0.05% by mass or more, and even more preferably 0.1% by mass or more in the case of multi-walled carbon nanotubes, and from the viewpoint of maintaining a high energy density of the electricity storage device, is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and even more preferably 2% by mass or less.

本開示の正極ペーストは、一又は複数の実施形態において、正極活物質、本開示の導電材スラリー、結着剤(バインダー樹脂)、及び固形分調整等のための溶媒(追加溶媒)等を、混合及び攪拌して、製造することができる。このほかの分散剤や機能性材料等を添加しても良い。上記溶媒(追加溶媒)としては、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の非水系溶媒あるいは水等が使用できる。また、本開示の正極ペーストの製造においては、上記溶媒(追加溶媒)としては非水系溶媒を使用することが好ましく、なかでも、NMPを使用することがより好ましい。混合や攪拌にはプラネタリミキサー、ビーズミル、ジェットミル等を用いることができ、また、これらを併用することもできる。 In one or more embodiments, the positive electrode paste of the present disclosure can be produced by mixing and stirring the positive electrode active material, the conductive material slurry of the present disclosure, a binder (binder resin), and a solvent (additional solvent) for adjusting the solid content, etc. Other dispersants, functional materials, etc. may be added. As the solvent (additional solvent), non-aqueous solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), or water can be used. In addition, in the production of the positive electrode paste of the present disclosure, it is preferable to use a non-aqueous solvent as the solvent (additional solvent), and among them, it is more preferable to use NMP. A planetary mixer, a bead mill, a jet mill, etc. can be used for mixing and stirring, and these can also be used in combination.

本開示の正極ペーストは、正極ペーストの製造に用いる全成分のうちの一部成分をプレミックスしてから、それを残余と混合することもできる。また、各成分は、全量を一度に投入せずに、複数回に分けて投入しても良い。これにより、攪拌装置の機械的な負荷を抑えることができる。 The positive electrode paste of the present disclosure can be prepared by premixing some of the components used in the manufacture of the positive electrode paste and then mixing the premixed components with the remainder. Also, each component may be added in multiple batches rather than all at once. This can reduce the mechanical load on the stirring device.

本開示の正極ペーストの固形分濃度や、正極活物質の量、結着剤の量、導電材スラリーの量、添加剤成分の添加量、溶媒の量は、正極ペーストを集電体に塗布するのに適した粘度に応じて調整することができる。乾燥性の観点からは溶媒の量が少ないほうが好ましいが、正極合材層(正極塗膜)の均一性や表面の平滑性の観点から、正極ペーストの粘度が高すぎないことが好ましい。一方で、乾燥抑制の観点、及び正極合材層の充分な膜厚を得る観点から、正極ペーストの粘度が低すぎないことが好ましい。 The solids concentration of the positive electrode paste of the present disclosure, the amount of the positive electrode active material, the amount of the binder, the amount of the conductive material slurry, the amount of the additive component, and the amount of the solvent can be adjusted according to the viscosity suitable for applying the positive electrode paste to the current collector. From the viewpoint of drying, a smaller amount of the solvent is preferable, but from the viewpoint of uniformity of the positive electrode composite layer (positive electrode coating film) and surface smoothness, it is preferable that the viscosity of the positive electrode paste is not too high. On the other hand, from the viewpoint of suppressing drying and obtaining a sufficient film thickness of the positive electrode composite layer, it is preferable that the viscosity of the positive electrode paste is not too low.

本開示の正極ペーストは、製造効率の観点からは高濃度であると好ましいが、著しい粘度の増加は作業性の観点から好ましくない。添加剤の添加により、高濃度を保ちつつ、好ましい粘度範囲を保つことができる。 The positive electrode paste of the present disclosure is preferably high in concentration from the viewpoint of manufacturing efficiency, but a significant increase in viscosity is undesirable from the viewpoint of workability. By adding an additive, it is possible to maintain a high concentration while maintaining a preferred viscosity range.

[正極ペーストの製造方法]
本開示の正極ペーストの製造方法は、導電材、正極活物質、溶媒、結着剤及び本開示の分散剤組成物を混合する工程を含む。各成分は任意の順で混合しても良い。本開示の正極ペーストの製造方法は、一又は複数の実施形態において、好ましくは本開示の導電材スラリーと結着剤と溶媒と正極活物質とを混合する工程を含む。各成分は任意の順に混合してもよい。また、一又は複数の実施形態において、本開示の導電材スラリーと溶媒と結着剤とを混合し、これらが均質になるまで分散したのち、正極活物質を混合し、これらが均質になるまで攪拌することにより正極ペーストを得る方法が挙げられるが、これら成分の添加順序はこの限りではない。
[Method of manufacturing positive electrode paste]
The method for producing a positive electrode paste of the present disclosure includes a step of mixing a conductive material, a positive electrode active material, a solvent, a binder, and a dispersant composition of the present disclosure. The components may be mixed in any order. In one or more embodiments, the method for producing a positive electrode paste of the present disclosure preferably includes a step of mixing a conductive material slurry of the present disclosure, a binder, a solvent, and a positive electrode active material. The components may be mixed in any order. In one or more embodiments, the conductive material slurry of the present disclosure, a solvent, and a binder are mixed, dispersed until they are homogeneous, and then the positive electrode active material is mixed and stirred until they are homogeneous to obtain a positive electrode paste, but the order of addition of these components is not limited to this.

尚、本開示の分散剤組成物、導電材スラリー、及び正極ペーストは、各々、本開示の効果が妨げられない範囲で、その他の成分を更に含んでもよい。その他の成分としては、例えば、酸化防止剤、中和剤、消泡剤、防腐剤、脱水剤、防錆剤、可塑剤、結着剤等が挙げられる。 The dispersant composition, conductive material slurry, and positive electrode paste of the present disclosure may each further contain other components to the extent that the effects of the present disclosure are not hindered. Examples of other components include antioxidants, neutralizing agents, defoamers, preservatives, dehydrating agents, rust inhibitors, plasticizers, binders, etc.

[正極塗膜又は蓄電デバイス用正極の製造方法]
本開示は、一態様において、本開示の正極ペーストを用いた正極塗膜又は蓄電デバイス用正極の製造方法に関する。本態様は、本開示の正極ペーストを、集電体に塗工した後、乾燥することを含む。本態様において、本開示の正極ペーストの好ましい形態は上述のとおりである。本開示の正極塗膜又は蓄電デバイス用正極の製造方法において、本開示の正極ペーストを用いること以外は、従来から公知の方法により正極塗膜又は蓄電デバイス用正極を製造できる。
[Method of manufacturing positive electrode coating film or positive electrode for power storage device]
In one aspect, the present disclosure relates to a method for producing a positive electrode coating film or a positive electrode for an electricity storage device using the positive electrode paste of the present disclosure. This aspect includes applying the positive electrode paste of the present disclosure to a current collector and then drying it. In this aspect, the preferred form of the positive electrode paste of the present disclosure is as described above. In the method for producing a positive electrode coating film or a positive electrode for an electricity storage device of the present disclosure, the positive electrode coating film or the positive electrode for an electricity storage device can be produced by a conventionally known method except for using the positive electrode paste of the present disclosure.

正極塗膜又は蓄電デバイス用正極は、例えば、上記の正極ペーストをアルミニウム箔等の集電体に塗工し、これを乾燥して作製する。正極塗膜の密度を上げるために、プレス機により圧密化を行うこともできる。正極ペーストの塗工には、ダイヘッド、コンマリバースロール、ダイレクトロール、グラビアロール等を用いることができる。塗工後の乾燥は、加温、エアフロー、赤外線照射等を単独あるいは組み合わせて行うことができる。塗工後の乾燥は、乾燥時間を経ることにより、正極ペースト中のアルカリ成分(B)、有機溶媒(C)および追加溶媒が正極ペースト中に存在できなくなる温度で行う。乾燥温度は、乾燥が行われる環境下(気圧下)において、バインダー樹脂の熱分解温度以下であれば特に制限はないが、好ましくはアルカリ成分(B)の沸点以上の温度、より好ましくは有機溶媒(C)および追加溶媒の沸点以下の温度である。具体的には、常圧下で、好ましくは60℃以上、より好ましくは80℃以上であり、そして、好ましくは220℃以下、より好ましくは200℃以下である。乾燥時間は、好ましくは10分以上、より好ましくは20分以上であり、そして、好ましくは90分以下、より好ましくは60分以下である。正極のプレスは、ロールプレス機等により、行うことができる。 The positive electrode coating film or the positive electrode for a storage device is prepared, for example, by applying the above-mentioned positive electrode paste to a collector such as an aluminum foil and drying the same. In order to increase the density of the positive electrode coating film, compaction can also be performed using a press. A die head, a cone reverse roll, a direct roll, a gravure roll, etc. can be used for coating the positive electrode paste. Drying after coating can be performed by heating, air flow, infrared irradiation, etc. alone or in combination. Drying after coating is performed at a temperature at which the alkaline component (B), organic solvent (C) and additional solvent in the positive electrode paste cannot be present in the positive electrode paste due to the drying time. There are no particular restrictions on the drying temperature as long as it is equal to or lower than the thermal decomposition temperature of the binder resin in the environment (atmospheric pressure) in which the drying is performed, but it is preferably a temperature equal to or higher than the boiling point of the alkaline component (B), and more preferably a temperature equal to or lower than the boiling point of the organic solvent (C) and additional solvent. Specifically, it is preferably 60°C or higher, more preferably 80°C or higher, and preferably 220°C or lower, more preferably 200°C or lower, under normal pressure. The drying time is preferably 10 minutes or more, more preferably 20 minutes or more, and preferably 90 minutes or less, more preferably 60 minutes or less. The positive electrode can be pressed using a roll press or the like.

以下、本開示の実施例及び比較例を示すが、本開示はこれに限定されるものではない。 The following are examples and comparative examples of the present disclosure, but the present disclosure is not limited to these.

1.各パラメータの測定方法
[ポリマーの重量平均分子量の測定]
ポリマーの重量平均分子量は、GPC法により測定した。詳細な条件は以下の通りである。
測定装置:HLC-8320GPC(東ソー社製)
カラム:α-M + α-M(東ソー社製)
カラム温度:40℃
検出器:示差屈折率
溶離液:60mmol/LのH3PO4及び50mmol/LのLiBrのN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)溶液
流速:1mL/min
検量線に用いる標準試料 :ポリスチレン
試料溶液:共重合体の固形分を0.5wt%含有するDMF溶液
試料溶液の注入量:100μL
1. Measurement method for each parameter [Measurement of weight average molecular weight of polymer]
The weight average molecular weight of the polymer was measured by a GPC method under the following detailed conditions.
Measuring device: HLC-8320GPC (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: α-M + α-M (Tosoh Corporation)
Column temperature: 40°C
Detector: Differential refractive index Eluent: 60 mmol/L H 3 PO 4 and 50 mmol/L LiBr in N,N-dimethylformamide (DMF) Flow rate: 1 mL/min
Standard sample used for calibration curve: polystyrene Sample solution: DMF solution containing 0.5 wt% solids of copolymer Amount of sample solution injected: 100 μL

[電解液溶解性]
分散剤(共重合体)の電解液への溶解性を確認する目的で、電解液に使用される溶媒への溶解率を測定した。得られた共重合体溶液をシャーレに入れ、140℃、窒素気流下にて12時間以上減圧乾燥した。得られた共重合体1gにエチレンカーボネートとジエチレンカーボネートとの混合溶媒(体積比50/50)9gを添加し、10%懸濁液を調製した。得られた懸濁液を40℃、1時間静置した。その後、0.5μmのPTFEフィルターでろ過し、溶解していない共重合体を除去した。ろ過した溶液を140℃、減圧、窒素気流下で乾燥することで、混合溶媒に溶解した共重合体の質量を測定した。以下の式より、電解液溶解性として、混合溶媒への溶解率を求めた。得られた溶解率(%)を表1及び表2に電解液溶解性として示す。
[Electrolyte solubility]
In order to confirm the solubility of the dispersant (copolymer) in the electrolyte, the solubility in the solvent used in the electrolyte was measured. The obtained copolymer solution was placed in a petri dish and dried under reduced pressure at 140 ° C. under nitrogen gas flow for 12 hours or more. 9 g of a mixed solvent (volume ratio 50/50) of ethylene carbonate and diethylene carbonate was added to 1 g of the obtained copolymer to prepare a 10% suspension. The obtained suspension was left to stand at 40 ° C. for 1 hour. Then, it was filtered with a 0.5 μm PTFE filter to remove the undissolved copolymer. The filtered solution was dried at 140 ° C. under reduced pressure under nitrogen gas flow to measure the mass of the copolymer dissolved in the mixed solvent. The solubility in the mixed solvent was calculated as the electrolyte solubility from the following formula. The obtained solubility (%) is shown in Tables 1 and 2 as the electrolyte solubility.

[導電材スラリーの粘度測定]
導電材スラリーの25℃の時の粘度、及び50℃の時の粘度は、それぞれ、Anton Paar社のMCR302レオメーターに、コンプレートCP50を装着し、せん断速度10s-1で粘度測定を開始し、5分後の粘度を記録し、それを表1及び表2に示した。
[Measurement of viscosity of conductive material slurry]
The viscosities of the conductive slurry at 25° C. and 50° C. were measured using a Complate CP50 mounted on an Anton Paar MCR302 rheometer, starting at a shear rate of 10 s. The viscosities after 5 minutes were recorded and shown in Tables 1 and 2.

[ピール強度]
ピール強度を評価するための試験はJIS S0237:2009に準じて行った。
具体的には、正極ペーストを200μmのアプリケーターを使用してアルミ箔に塗工、乾燥し正極塗膜を作成した。これを3.3g/cm3の電極密度になるようプレスした。次に、この塗膜を2cm×7cmに切断し正極電極とし、その裏面(アルミ箔の正極塗膜と接した面の反対面)を7cm×15cm×1mmのステンレス板に両面テープで貼り付け固定した。正極塗膜の表面に幅2cmのアルミテープ(NITTO TAPE)を貼り付け、引っ張り強度測定試験機で180°の角度で速度100mm/minで引っ張り、得られた数値をピール強度とした。
[Peel strength]
The test for evaluating the peel strength was carried out in accordance with JIS S0237:2009.
Specifically, the positive electrode paste was applied to an aluminum foil using a 200 μm applicator, dried, and a positive electrode coating film was prepared. This was pressed to an electrode density of 3.3 g/cm 3. Next, this coating film was cut into 2 cm x 7 cm to form a positive electrode, and its back surface (the surface opposite to the surface of the aluminum foil that contacted the positive electrode coating film) was attached and fixed to a 7 cm x 15 cm x 1 mm stainless steel plate with double-sided tape. A 2 cm wide aluminum tape (NITTO TAPE) was attached to the surface of the positive electrode coating film, and pulled at an angle of 180° at a speed of 100 mm/min using a tensile strength measuring tester, and the obtained value was taken as the peel strength.

[正極塗膜(正極合材層)の体積抵抗値の測定]
正極ペーストを、ポリエステルフィルムに垂らし、100μmのアプリケーターで均一に塗工した。この塗工したポリエステルフィルムを100℃で1時間乾燥し厚み40μmの正極合材層(正極塗膜)を得た。
PSPプローブを装着したLoresta-GP(三菱ケミカルアナリテック製)にて限界電圧10vにて体積抵抗値を測定した。その結果は表1及び表2に示した。
[Measurement of volume resistance of positive electrode coating film (positive electrode mixture layer)]
The positive electrode paste was dropped onto a polyester film and uniformly coated with a 100 μm applicator. The coated polyester film was dried at 100° C. for 1 hour to obtain a positive electrode mixture layer (positive electrode coating film) having a thickness of 40 μm.
The volume resistivity was measured using a Loresta-GP (manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech) equipped with a PSP probe at a limit voltage of 10 V. The results are shown in Tables 1 and 2.

[負極]
まず、負極を製造した。具体的には、負極活物質用に市販されるグラファイト94.8質量部と、アセチレンブラック1.7質量部と、SBR(スチレンブタジエンゴム)2重量部およびCMC(カルボキシメチルセルロース)1.5質量部を混合した。引き続き、この混合物に溶剤である蒸溜水を添加することによってスラリーを製造した。ドクターブレードを利用して前記スラリーを約100μm厚さで電解銅箔表面上に塗布し、120℃で乾燥させた後ロールプレス工程を遂行することによって負極を製造した。
[Negative electrode]
First, the negative electrode was prepared. Specifically, 94.8 parts by weight of graphite, which is commercially available as a negative electrode active material, 1.7 parts by weight of acetylene black, 2 parts by weight of SBR (styrene butadiene rubber), and 1.5 parts by weight of CMC (carboxymethyl cellulose) were mixed. Then, distilled water, which is a solvent, was added to the mixture to prepare a slurry. The slurry was applied to a surface of an electrolytic copper foil to a thickness of about 100 μm using a doctor blade, dried at 120° C., and then a roll press process was performed to prepare a negative electrode.

[正極]
後述する正極ペースト1~16を、各々、厚さ20μmのアルミホイルの両面に塗布した後、乾燥させることによって正極を製造した。
[Positive electrode]
Positive electrode pastes 1 to 16, which will be described later, were each applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 20 μm, and then dried to produce positive electrodes.

[電解液]
エチレンカーボネート(EC)およびジエチルカーボネート(DEC)を1:1の重量比で混合した非水性有機溶媒に溶質としてLiPF6を1M溶解させたものを電解液として調製した。
[Electrolyte]
An electrolyte solution was prepared by dissolving 1M of LiPF6 as a solute in a non-aqueous organic solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed in a weight ratio of 1:1.

[放電容量維持率]
このように製造された負極、正極、および電解液でコイン電池を製造し、電池特性(レート特性5C)を測定した。具体的には、電池を25℃の環境下で下記の条件に従い0.2Cで4.2Vまで充電し、その後0.2Cで3Vになるまで放電し放電容量を求めた。次いで5Cの放電容量を同様にして求め、0.2Cの放電容量を基準に5Cの放電容量維持率を求めた。結果は表1及び表2に示した。
(充電条件)
0.2C CC-CV4.2V(0.02C Cut off)
(放電条件)
0.2,0.5,1,3,4,5,10C CC(3V Cut off)
5Cの放電容量維持率(%)=(5Cの放電容量/0.2Cの放電容量)×100
[Discharge capacity retention rate]
A coin battery was manufactured using the negative electrode, positive electrode, and electrolyte thus manufactured, and the battery characteristics (rate characteristics 5C) were measured. Specifically, the battery was charged to 4.2V at 0.2C according to the following conditions in an environment of 25°C, and then discharged to 3V at 0.2C to obtain the discharge capacity. The discharge capacity at 5C was then obtained in the same manner, and the discharge capacity retention rate at 5C was obtained based on the discharge capacity at 0.2C. The results are shown in Tables 1 and 2.
(Charging conditions)
0.2C CC-CV4.2V (0.02C Cut off)
(Discharge conditions)
0.2,0.5,1,3,4,5,10C CC (3V Cut off)
5C discharge capacity maintenance rate (%)=(5C discharge capacity/0.2C discharge capacity)×100

2.分散剤組成物の調製
[分散剤組成物1の調製]
分散剤組成物1の調製に使用する共重合体1は以下の操作で得た。
下記の滴下用モノマー溶液と滴下用開始剤溶液を作製した。滴下用モノマー溶液は、その調製に使用するモノマー量に対し1倍量のNMPで前記モノマーを希釈して調製した。
具体的には、99gのAN(モノマーI)と1gのMAAm(モノマーII)に対して、100gのNMPを添加して、滴下用モノマー溶液を調製した。
滴下用開始剤溶液としては、1.6gのV-65B(重合開始剤)と16gのNMP(溶媒)と混合して得たものを用いた。
2. Preparation of Dispersant Composition [Preparation of Dispersant Composition 1]
Copolymer 1 used in the preparation of dispersant composition 1 was obtained by the following procedure.
The following monomer solution for dropping and initiator solution for dropping were prepared: The monomer solution for dropping was prepared by diluting the monomer with NMP in an amount equal to the amount of the monomer used in the preparation.
Specifically, 100 g of NMP was added to 99 g of AN (monomer I) and 1 g of MAAm (monomer II) to prepare a monomer solution for dropping.
The initiator solution to be dropped was prepared by mixing 1.6 g of V-65B (polymerization initiator) with 16 g of NMP (solvent).

次に、還流管、攪拌機、温度計、窒素導入管、及び滴下漏斗を取り付けたセパラブルフラスコ内を1時間以上窒素置換した。その後、滴下用モノマー溶液と滴下用開始剤溶液を、各々、70℃のフラスコ内に120分で滴下した。滴下終了後、更に槽内を70℃に維持しながら1時間撹拌した。その後、フラスコ内を75℃まで昇温し、更に1時間撹拌した。次いで、80gのNMP(溶媒)を追加し、希釈を行うことで、共重合体1の35.1質量%溶液を得た。その不揮発分は35.2質量%で、共重合体1の重量平均分子量は36500であった。 Next, the atmosphere in the separable flask, which was equipped with a reflux tube, a stirrer, a thermometer, a nitrogen inlet tube, and a dropping funnel, was replaced with nitrogen for at least 1 hour. After that, the monomer solution for dropping and the initiator solution for dropping were each dropped into the flask at 70°C over 120 minutes. After the dropping was completed, the mixture was stirred for another hour while maintaining the temperature in the tank at 70°C. The temperature in the flask was then raised to 75°C and the mixture was stirred for another hour. Next, 80 g of NMP (solvent) was added to dilute the mixture, thereby obtaining a 35.1% by mass solution of copolymer 1. The non-volatile content was 35.2% by mass, and the weight average molecular weight of copolymer 1 was 36,500.

次に、前記共重合体1の35.1質量%溶液4.3g(共重合体1の固形分が1.5g)に89.2gのNMP(溶媒)を追加し、さらに、1.5gの2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール(AMP)を添加して、混合溶液を得、当該混合溶液の液温を80℃に維持しながら12時間放置するという加熱処理を行って、表1に示した組成の分散剤組成物1(表1では「組成物1」と表示、以下同様。)を得た。分散剤組成物1は、着色しており、波長620nmに吸収を確認した。 Next, 89.2 g of NMP (solvent) was added to 4.3 g of the 35.1% by mass solution of copolymer 1 (solid content of copolymer 1 was 1.5 g), and 1.5 g of 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) was further added to obtain a mixed solution, which was then subjected to a heat treatment in which the mixed solution was left for 12 hours while maintaining the liquid temperature at 80°C, to obtain dispersant composition 1 (shown as "composition 1" in Table 1, and the same applies below) having the composition shown in Table 1. Dispersant composition 1 was colored, and absorption at a wavelength of 620 nm was confirmed.

[分散剤組成物2の調整]
分散剤組成物2の調製に使用する共重合体2は以下の操作で得た。
下記の滴下用モノマー溶液1~3と滴下用開始剤溶液を作製した。滴下用モノマー溶液1~3は、各々、滴下用モノマー溶液の調製に使用するモノマー量に対し1倍量又は2倍量のNMPで前記モノマーを希釈して調製した。
滴下用モノマー溶液1:40gのSMA(モノマーIII)と40gのNMP(溶媒)からなる混合溶液
滴下用モノマー溶液2:40gのAN(モノマーI)と40gのNMPからなる混合溶液
滴下用モノマー溶液3:20gのMAAm(モノマーII)と40gのNMPからなる混合溶液
滴下用開始剤溶液:1.6gのV-65B(重合開始剤)と16gのNMP(溶媒)からなる混合溶液
[Preparation of Dispersant Composition 2]
Copolymer 2 used in the preparation of dispersant composition 2 was obtained by the following procedure.
The following monomer solutions 1 to 3 for dropping and an initiator solution for dropping were prepared. Each of the monomer solutions 1 to 3 for dropping was prepared by diluting the monomer with NMP in an amount 1 or 2 times the amount of the monomer used to prepare the monomer solution for dropping.
Monomer solution 1 for dropping: A mixed solution consisting of 40 g of SMA (monomer III) and 40 g of NMP (solvent) Monomer solution 2 for dropping: A mixed solution consisting of 40 g of AN (monomer I) and 40 g of NMP Monomer solution 3 for dropping: A mixed solution consisting of 20 g of MAAm (monomer II) and 40 g of NMP Initiator solution for dropping: A mixed solution consisting of 1.6 g of V-65B (polymerization initiator) and 16 g of NMP (solvent)

次に、還流管、攪拌機、温度計、窒素導入管、及び滴下漏斗を取り付けたセパラブルフラスコ内を1時間以上窒素置換した。その後、滴下用モノマー溶液1~3、及び滴下用開始剤溶液を、各々、70℃のフラスコ内に120分かけて滴下した。滴下終了後、更に槽内を70℃に維持しながら1時間撹拌した。その後、フラスコ内を75℃まで昇温し、更に1時間撹拌した。次いで、49gのNMP(溶媒)を追加し、希釈を行うことで、共重合体2の35.1質量%溶液を得た。その不揮発分は35.2質量%で、共重合体2の重量平均分子量は38500であった。 Next, the atmosphere in the separable flask, which was equipped with a reflux tube, a stirrer, a thermometer, a nitrogen inlet tube, and a dropping funnel, was replaced with nitrogen for at least 1 hour. Then, the monomer solutions 1 to 3 for dropping and the initiator solution for dropping were each dropped into the flask at 70°C over 120 minutes. After the dropping was completed, the mixture was stirred for another hour while maintaining the temperature in the tank at 70°C. The temperature in the flask was then raised to 75°C and the mixture was stirred for another hour. Next, 49 g of NMP (solvent) was added to dilute the mixture, and a 35.1% by mass solution of copolymer 2 was obtained. The non-volatile content was 35.2% by mass, and the weight average molecular weight of copolymer 2 was 38,500.

次に、前記共重合体2の35.1質量%溶液4.3g(共重合体2の固形分が1.5g)に89.2gのNMP(溶媒)を追加し、さらに0.75gの2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール(AMP)を添加して、混合溶液を得、当該混合溶液の液温を80℃に維持しながら12時間放置するという加熱処理を行って、表1に示した組成の分散剤組成物2を得た。分散剤樹脂組成物2は、着色しており、波長620nmに吸収を確認した。 Next, 89.2 g of NMP (solvent) was added to 4.3 g of the 35.1% by mass solution of copolymer 2 (solid content of copolymer 2 is 1.5 g), and 0.75 g of 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) was further added to obtain a mixed solution, which was then subjected to a heat treatment in which the mixed solution was left for 12 hours while maintaining the liquid temperature at 80°C, thereby obtaining dispersant composition 2 having the composition shown in Table 1. Dispersant resin composition 2 was colored, and absorption at a wavelength of 620 nm was confirmed.

[分散剤組成物3~9、11~15の調製]
滴下用モノマー溶液1~3の量、アルカリ成分(B)の種類を変更して、各々、表1~2に示した組成の分散剤組成物3~9、11~15を調製した。混合溶液の加熱処理の条件は、表1及び表2に記載の通りとした。尚、共重合体1~5、7、8を各々含む共重合体溶液の濃度は、いずれも35.1質量%とした。
[Preparation of Dispersant Compositions 3 to 9 and 11 to 15]
By changing the amounts of monomer solutions 1 to 3 for dropping and the type of alkaline component (B), dispersant compositions 3 to 9 and 11 to 15 having the compositions shown in Tables 1 and 2 were prepared. The conditions for the heat treatment of the mixed solutions were as shown in Tables 1 and 2. The concentrations of the copolymer solutions containing copolymers 1 to 5, 7, and 8, respectively, were all 35.1% by mass.

[分散剤組成物10の調整]
滴下用モノマー溶液1に代えて、下記の滴下用モノマー4を使用したこと以外は、共重合体2と同様の滴下用モノマーを使用し、各モノマーの量を表1に示すように変更し、追加したNMP(溶媒)を39gに変更して共重合体6を合成した。共重合体の種類が異なること以外は、分散剤組成物2の調整と同様にして、表1に示した組成の分散剤組成物10を調製した。
滴下用モノマー溶液4:20gのMAA(モノマーIII)と40gのNMPからなる混合溶液
[Preparation of Dispersant Composition 10]
Except for using the dropping monomer 4 below instead of the dropping monomer solution 1, the same dropping monomers as those used in copolymer 2 were used, the amount of each monomer was changed as shown in Table 1, and the amount of added NMP (solvent) was changed to 39 g to synthesize copolymer 6. Dispersant composition 10 having the composition shown in Table 1 was prepared in the same manner as dispersant composition 2 except that the type of copolymer was different.
Monomer solution 4 for dropping: A mixed solution consisting of 20 g of MAA (monomer III) and 40 g of NMP

3.導電材スラリーの調製
分散剤組成物1~15と、導電材と、追加溶媒(NMP)とを、均一に混合し、導電材スラリー1~15を得た(表1では、「導電材スラリー1」は「スラリー1」と表示、以下同様。)。
3. Preparation of Conductive Material Slurry Dispersant compositions 1 to 15, a conductive material, and an additional solvent (NMP) were uniformly mixed to obtain conductive material slurries 1 to 15 (in Table 1, "Conductive material slurry 1" is represented as "Slurry 1", and the same applies below).

具体的には、実施例1を例示すれば、導電材200gと分散剤組成物1を3800g、を室温にて混合し、粗分散液を調製した。得られた粗分散液を、メディア撹拌型分散機(ダイノーミルKDL-PILOT型1.4 シンマルエンタープライゼス社製)に流量300g/分で通した。なお、分散装置の条件は、平均直径0.5mmのジルコニアビーズを充填率70%、周速10m/sとした。分散機を通過した粗分散液を容器に回収する一方、その容器から再度分散機に送液した。再度分散機に送液する前の分散機を通過して出てくる液温度は約50℃に達していた。このような液循環を3時間行い、導電材スラリー1を得た。 Specifically, in the case of Example 1, 200 g of conductive material and 3800 g of dispersant composition 1 were mixed at room temperature to prepare a crude dispersion. The obtained crude dispersion was passed through a media stirring type disperser (Dyno Mill KDL-PILOT type 1.4, manufactured by Shinmaru Enterprises) at a flow rate of 300 g/min. The conditions of the dispersing device were a filling rate of 70% with zirconia beads having an average diameter of 0.5 mm and a peripheral speed of 10 m/s. The crude dispersion that passed through the disperser was collected in a container, and was sent from the container to the disperser again. The temperature of the liquid that passed through the disperser and came out before being sent to the disperser again reached about 50°C. This liquid circulation was carried out for 3 hours to obtain conductive material slurry 1.

表1および表2に示す組成となるように、分散剤組成物の種類、導電材の種類およびその使用量を、適宜へ変更したこと以外は、導電材スラリー1と同様にして、導電材スラリー2~15を調整した。 Conductive material slurries 2 to 15 were prepared in the same manner as conductive material slurry 1, except that the type of dispersant composition, the type of conductive material, and the amount used were appropriately changed to obtain the compositions shown in Tables 1 and 2.

4.正極ペーストの調製
表1及び表2に示す導電材スラリー1~15と、正極活物質と、バインダー溶液と、NMP(追加溶媒)とを、均一に混合し、正極ペーストを得た。
具体的には、実施例1を例示すれば、導電材スラリー1を0.61g、NMP2.51g、バインダー溶液としてPVDF(8%)NMP溶液(KFポリマーL#7208、株式会社クレハ製)1.9gを、50mlのサンプルビンに秤取り、スパーテルで均一にかき混ぜた。その後、正極活物質としてNCM523(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム、日本化学製)12gを添加し、再度スパーテルで均一になるまでかき混ぜた。さらに自転公転ミキサー(AR-100 株式会社 シンキー製)で5分間撹拌し、実施例1の正極ペースト1を得た。
4. Preparation of Positive Electrode Paste Conductive material slurries 1 to 15 shown in Tables 1 and 2, a positive electrode active material, a binder solution, and NMP (additional solvent) were uniformly mixed to obtain a positive electrode paste.
Specifically, in the case of Example 1, 0.61 g of conductive material slurry 1, 2.51 g of NMP, and 1.9 g of PVDF (8%) NMP solution (KF Polymer L#7208, manufactured by Kureha Corporation) as a binder solution were weighed into a 50 ml sample bottle and uniformly mixed with a spatula. Then, 12 g of NCM523 (lithium nickel manganese cobalt oxide, manufactured by Nippon Kagaku Co., Ltd.) was added as a positive electrode active material, and the mixture was stirred again with a spatula until it became uniform. The mixture was further stirred for 5 minutes with a planetary centrifugal mixer (AR-100, manufactured by Thinky Corporation) to obtain a positive electrode paste 1 of Example 1.

導電材スラリー1に代えて、導電材スラリー2~15を用いたこと以外は、実施例1の正極ペースト1と同様にして、正極ペースト2~15(実施例2~10、比較例1~5)を調整した。 Positive electrode pastes 2 to 15 (Examples 2 to 10, Comparative Examples 1 to 5) were prepared in the same manner as positive electrode paste 1 in Example 1, except that conductive material slurry 2 to 15 were used instead of conductive material slurry 1.

表1及び表2から分かるように、分散剤組成物2(実施例2)と分散剤組成物12(比較例2)との比較から、共重合体(A)に対するアルカリ成分(B)の添加量が少なく質量比率(B)/(A)が0.2未満であると、環状構造へ変性するニトリル基の量が少なくて、共重合体の導電材に対する吸着力が不十分となり、分散性が悪く、スラリーの粘度が高かった。そのため、比較例2における体積抵抗値は、実施例2のそれよりも顕著に高かった。
一方、分散剤組成物14(比較例4)では、共重合体(A)に対するアルカリ成分(B)の添加量が多すぎ、質量比率(B)/(A)が2.0を超えているので、共重合体が不溶化し凝集した。
As can be seen from Tables 1 and 2, a comparison between Dispersant Composition 2 (Example 2) and Dispersant Composition 12 (Comparative Example 2) shows that when the amount of alkali component (B) added to the copolymer (A) is small and the mass ratio (B)/(A) is less than 0.2, the amount of nitrile groups modified to a cyclic structure is small, the adsorption force of the copolymer to the conductive material is insufficient, dispersibility is poor, and the viscosity of the slurry is high. Therefore, the volume resistivity in Comparative Example 2 was significantly higher than that in Example 2.
On the other hand, in the case of dispersant composition 14 (Comparative Example 4), the amount of the alkali component (B) added relative to the copolymer (A) was too large, and the mass ratio (B)/(A) exceeded 2.0, so that the copolymer became insolubilized and aggregated.

共重合体(A)を分散剤として含む実施例では、単位Iの含有量が少ない共重合体7を分散剤として含む比較例3よりも、導電材スラリーの粘度が低く、ピール強度が高く、体積抵抗値が顕著に低く、放電容量維持率も高かった。 In the examples containing copolymer (A) as a dispersant, the viscosity of the conductive material slurry was lower, the peel strength was higher, the volume resistivity was significantly lower, and the discharge capacity retention rate was higher than in Comparative Example 3, which contains copolymer 7, which has a lower content of unit I, as a dispersant.

本開示の分散剤組成物は、炭素材料系導電材を良好に分散させることができ、結果、導電材スラリーおよび正極ペーストの低粘度化を可能とする。そして、本開示の分散剤を、導電材ペーストや正極ペーストの調製に用いれば、導電材スラリーおよび正極ペーストの粘度も低く、正極塗膜の低抵抗化に寄与しうる。 The dispersant composition of the present disclosure can disperse carbonaceous conductive materials well, thereby enabling the viscosity of the conductive material slurry and the positive electrode paste to be reduced. Furthermore, if the dispersant of the present disclosure is used to prepare the conductive material paste or the positive electrode paste, the viscosity of the conductive material slurry and the positive electrode paste will also be low, which can contribute to reducing the resistance of the positive electrode coating film.

Claims (9)

共重合体(A)と、無機または有機アルカリ成分(B)と、有機溶媒(C)とを含み、
前記共重合体(A)は、全単位の合計100質量%に対して、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位Iを30質量%以上99質量%以下、(メタ)アクリルアミドに由来する単位IIを1質量%以上70質量%以下含み、
前記共重合体(A)と無機または有機アルカリ成分(B)との質量比率(B)/(A)が0.2以上2.0以下である、蓄電デバイス電極用分散剤組成物。
A copolymer (A), an inorganic or organic alkali component (B), and an organic solvent (C),
The copolymer (A) contains, relative to 100 mass% of the total of all units, 30 mass% or more and 99 mass% or less of units I derived from (meth)acrylonitrile and 1 mass% or more and 70 mass% or less of units II derived from (meth)acrylamide,
a mass ratio (B)/(A) of the copolymer (A) to the inorganic or organic alkali component (B) is 0.2 or more and 2.0 or less.
前記アルカリ成分(B)が、有機アミンである、請求項1に記載の蓄電デバイス電極用分散剤組成物。 The dispersant composition for an electric storage device electrode according to claim 1, wherein the alkaline component (B) is an organic amine. 前記有機アミンが、下記式(1)で示されるアミン化合物(i)およびアミン化合物(ii)から選ばれる1種または2種以上の有機アミンであり、
前記アミン化合物(ii)は、第2級脂肪族アミン、第3級脂肪族アミン、第2級芳香族アミン、第3級芳香族アミンおよび複素環式アミンから選ばれる少なくとも1種で、沸点が200℃以下の、アミン化合物である、請求項1または2に記載の蓄電デバイス電極用分散剤組成物。
上記式(1)中、R1は下記式(2)で表される基を示し、R2は水素原子、炭素数1~4のアルキル基又は-CH2CH2-OHを示す。下記式(2)中、R3、R4、R5及びR6は、同一又は異なって、水素原子、メチル基又は-CH2OHを示す
The organic amine is one or more organic amines selected from amine compound (i) and amine compound (ii) represented by the following formula (1):
3. The dispersant composition for an electric storage device electrode according to claim 1 or 2, wherein the amine compound (ii) is at least one selected from the group consisting of secondary aliphatic amines, tertiary aliphatic amines, secondary aromatic amines, tertiary aromatic amines, and heterocyclic amines, and is an amine compound having a boiling point of 200° C. or lower.
In the above formula (1), R1 represents a group represented by the following formula (2), and R2 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or --CH2CH2 -- OH. In the following formula (2), R3 , R4 , R5 , and R6 may be the same or different and represent a hydrogen atom, a methyl group, or --CH2OH .
請求項1から3のいずれかに記載の蓄電デバイス電極用分散剤組成物と、炭素材料系導電材(D)とを含有する、炭素材料系導電材スラリー。 A carbon material-based conductive material slurry containing the dispersant composition for an electric storage device electrode according to any one of claims 1 to 3 and a carbon material-based conductive material (D). 前記炭素材料系導電材(D)がカーボンナノチューブである、請求項4に記載の炭素材料系導電材スラリー。 The carbonaceous conductive material slurry according to claim 4, wherein the carbonaceous conductive material (D) is a carbon nanotube. 前記カーボンナノチューブの外径は10nm以下である、請求項5に記載の炭素材料系導電材スラリー。 The carbon material-based conductive material slurry according to claim 5, wherein the carbon nanotubes have an outer diameter of 10 nm or less. 請求項1から3のいずれかに記載の蓄電デバイス電極用分散剤組成物と、正極活物質と、炭素材料系導電材(D)と、結着剤とを含む、蓄電デバイス用正極ペースト。 A positive electrode paste for a storage battery device, comprising the dispersant composition for a storage battery device electrode according to any one of claims 1 to 3, a positive electrode active material, a carbon material-based conductive material (D), and a binder. 請求項7に記載の蓄電デバイス用正極ペーストを、集電体に塗工した後、乾燥することを含む、正極塗膜の製造方法。 A method for producing a positive electrode coating film, comprising applying the positive electrode paste for an electricity storage device according to claim 7 to a current collector and then drying the applied paste. 共重合体(A)と、無機または有機アルカリ成分(B)と、有機溶媒(C)とを含む混合溶液を加熱処理する工程を含み、
前記共重合体(A)は、全単位の合計100質量%に対して、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位Iを30質量%以上99質量%以下、(メタ)アクリルアミドに由来する単位IIを1質量%以上70質量%以下含み、
前記混合溶液における、前記共重合体(A)と無機または有機アルカリ成分(B)との質量比率(B)/(A)が0.2以上2.0以下である、蓄電デバイス電極用分散剤組成物の製造方法。
The method includes a step of heat-treating a mixed solution containing a copolymer (A), an inorganic or organic alkali component (B), and an organic solvent (C),
The copolymer (A) contains, relative to 100 mass% of the total of all units, 30 mass% or more and 99 mass% or less of units I derived from (meth)acrylonitrile and 1 mass% or more and 70 mass% or less of units II derived from (meth)acrylamide,
a mass ratio (B)/(A) of the copolymer (A) to the inorganic or organic alkali component (B) in the mixed solution is 0.2 or more and 2.0 or less.
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