JP5163919B1 - Electrode binder composition - Google Patents

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Abstract

本発明は、重合体粒子と液状媒体とを含有する電極用バインダー組成物であって、前記重合体粒子のうちの少なくとも一部がフッ素原子を含有し、そして前記重合体粒子について動的光散乱法によって測定した粒径頻度分布が多峰性であることを特徴とする、前記電極用バインダー組成物に関する。
上記電極用バインダー組成物は、イオン導電性、耐酸化性(充放電特性)および密着性のすべてに優れる電極を与えるものである。
【選択図】図1
The present invention is an electrode binder composition comprising polymer particles and a liquid medium, wherein at least a part of the polymer particles contain fluorine atoms, and dynamic light scattering is performed on the polymer particles. It is related with the said binder composition for electrodes characterized by the particle size frequency distribution measured by the method being multimodal.
The binder composition for electrodes provides an electrode excellent in all of ionic conductivity, oxidation resistance (charge / discharge characteristics) and adhesion.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、電極用バインダー組成物に関する。
本発明のバインダー組成物は、特定の粒径分布を示す重合体粒子を含有し、イオン導電性、耐酸化性および密着性のすべてに優れ、蓄電デバイスの電極用、特に正極用のバインダー材料として好適なものである。
The present invention relates to an electrode binder composition.
The binder composition of the present invention contains polymer particles having a specific particle size distribution, is excellent in all of ionic conductivity, oxidation resistance and adhesion, and is used as a binder material for electrodes of power storage devices, particularly for positive electrodes. Is preferred.

近年、電子機器の駆動用電源として、電圧が高く、高いエネルギー密度を有する蓄電デバイスが要求されている。この要求に応え得る蓄電デバイスとして、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタなどが期待されている。
このような蓄電デバイスに使用される電極は、通常、活物質粒子と、電極バインダーとして機能する重合体粒子との混合物を集電体表面へ塗布・乾燥することによって製造される。電極に使用される重合体粒子に要求される特性としては、活物質粒子同士の結合能力、活物質粒子と集電体との結着能力、電極を巻き取る工程における耐擦性、その後の裁断などによっても塗布された電極用組成物層(以下、単に「活物質層」ともいう。)から活物質の微粉などが発生しない粉落ち耐性などを挙げることができる。重合体粒子がこれらの種々の要求特性を満足することにより、得られる電極の折り畳み方法、捲回半径の設定などの蓄電デバイスの構造設計の自由度が高くなり、デバイスの小型化を達成することができる。なお、上記の活物質粒子同士の結合能力および活物質粒子と集電体との結着能力、ならびに粉落ち耐性については、性能の良否がほぼ比例関係にあることが経験上明らかになっている。従って本明細書では、以下、これらを包括して「密着性」という用語を用いて表す場合がある。
電極バインダー(特に正極の製造に用いられるバインダー)としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などの、イオン導電性および耐酸化性に優れるフッ素原子を含有する有機重合体を使用することが有利である。しかしながら、フッ素原子を含有する有機重合体は、一般に、密着性に乏しいため、得られる電極の機械的強度および耐久性に問題がある。そこで、有機重合体のイオン導電性および耐酸化性を維持しつつ、密着性を向上する技術が種々検討され、提案されている。
例えば、特許文献1には、PVDFとゴム状高分子とを併用することにより、負極用バインダーのリチウムイオン導電性および耐酸化性と、密着性とを両立しようとする技術が提案されている。特許文献2には、PVDFを特定の有機溶媒中に溶解して得た溶液を集電体表面上に塗布した後、低温で溶媒を除去する工程を経ることによって密着性を向上しようとする技術が提案されている。さらに特許文献3には、フッ化ビニリデン共重合体からなる主鎖にフッ素原子を含有する側鎖を有する構造の電極バインダーの適用によって、密着性を向上しようとする技術が提案されている。
In recent years, a power storage device having a high voltage and a high energy density is required as a power source for driving electronic equipment. Lithium ion batteries, lithium ion capacitors, and the like are expected as power storage devices that can meet this demand.
The electrode used for such an electricity storage device is usually produced by applying and drying a mixture of active material particles and polymer particles functioning as an electrode binder onto the surface of the current collector. The properties required for the polymer particles used in the electrode include the ability to bind active material particles, the ability to bind the active material particles to the current collector, the abrasion resistance in the process of winding the electrode, and subsequent cutting. As a result, there can be mentioned powder-off resistance in which fine powder of the active material is not generated from the applied electrode composition layer (hereinafter also simply referred to as “active material layer”). When the polymer particles satisfy these various required characteristics, the degree of freedom in designing the structure of the electricity storage device, such as the method of folding the obtained electrode and setting the winding radius, is increased, and the miniaturization of the device is achieved. Can do. In addition, it has been empirically clarified that the quality of the active material particles is substantially proportional to the ability to bind the active material particles, the binding ability between the active material particles and the current collector, and the powder-off resistance. . Therefore, in the present specification, hereinafter, the term “adhesiveness” may be used in a comprehensive manner.
As an electrode binder (especially a binder used for manufacturing a positive electrode), it is advantageous to use an organic polymer containing a fluorine atom having excellent ionic conductivity and oxidation resistance, such as polyvinylidene fluoride (PVDF). However, organic polymers containing fluorine atoms generally have poor adhesion, and thus have a problem with the mechanical strength and durability of the resulting electrode. Therefore, various techniques for improving the adhesion while maintaining the ionic conductivity and oxidation resistance of the organic polymer have been studied and proposed.
For example, Patent Document 1 proposes a technique for achieving both the lithium ion conductivity and oxidation resistance of the negative electrode binder and adhesion by using PVDF and a rubbery polymer in combination. Patent Document 2 discloses a technique for improving adhesion by applying a solution obtained by dissolving PVDF in a specific organic solvent on the surface of a current collector and then removing the solvent at a low temperature. Has been proposed. Further, Patent Document 3 proposes a technique for improving adhesion by applying an electrode binder having a structure in which a main chain composed of a vinylidene fluoride copolymer has a side chain containing a fluorine atom.

特開2011−3529号公報JP 2011-3529 A 特開2010−55847号公報JP 2010-55847 A 特開2002−42819号公報JP 2002-42819 A

しかしながら、フッ素原子を含有する有機重合体とゴム状高分子とを併用する特許文献1の技術によると、密着性は向上するものの、有機重合体のイオン導電性が減殺されるとともに耐酸化性が大きく損なわれる。そのため、これを用いて製造される蓄電デバイスは、充放電の繰り返しによって充放電特性が不可逆的に劣化してしまうという問題がある。また、電極バインダーとしてフッ素原子を含有する有機重合体のみを使用する特許文献2および3の技術によると、密着性のレベルは未だ不十分である。
このように、従来技術においては、イオン導電性および耐酸化性と、密着性との双方に優れる電極を与える電極バインダー材料は知られていない。
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、イオン導電性、耐酸化性(充放電特性)および密着性のすべてに優れる電極を与える電極用バインダー材料を提供することにある。
However, according to the technique of Patent Document 1 in which an organic polymer containing a fluorine atom and a rubbery polymer are used in combination, although the adhesion is improved, the ionic conductivity of the organic polymer is reduced and the oxidation resistance is improved. It is greatly damaged. Therefore, the electrical storage device manufactured using this has the problem that charging / discharging characteristics will deteriorate irreversibly by repetition of charging / discharging. Further, according to the techniques of Patent Documents 2 and 3 that use only an organic polymer containing a fluorine atom as an electrode binder, the level of adhesion is still insufficient.
Thus, in the prior art, there is no known electrode binder material that provides an electrode that is excellent in both ionic conductivity, oxidation resistance, and adhesion.
This invention is made | formed in view of such a present condition, The objective provides the binder material for electrodes which gives the electrode which is excellent in all of ionic conductivity, oxidation resistance (charge / discharge characteristic), and adhesiveness. There is.

本発明の上記目的および利点は、
重合体粒子と液状媒体とを含有する電極用バインダー組成物であって
記重合体粒子について動的光散乱法によって測定した粒径頻度分布が峰性であり、そして
前記重合体粒子の粒径頻度分布における2峰のうちの少なくとも1つに属する重合体が、
フッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンよりなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する繰り返し単位を有する重合体Aと
不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位を有する重合体Bと
からなるポリマーアロイ粒子であることを特徴とする、前記電極用バインダー組成物によって達成される。
The above objects and advantages of the present invention are as follows:
A binder composition for an electrode containing polymer particles and a liquid medium ,
Ri particle diameter frequency distribution is bimodal der measured by dynamic light scattering method for the previous SL polymer particles, and
The polymer belonging to at least one of two peaks in the particle size frequency distribution of the polymer particles,
A polymer A having a repeating unit derived from at least one selected from the group consisting of vinylidene fluoride, ethylene tetrafluoride and propylene hexafluoride;
A polymer B having a repeating unit derived from an unsaturated carboxylic acid ester;
Characterized Oh Rukoto a polymer alloy particles consisting, are achieved by the electrode binder composition.

本発明の電極用バインダー組成物を使用することにより、イオン導電性および耐酸化性に優れるとともに高度の密着性を有する電極を製造することができる。
本発明の電極用バインダー組成物を用いて製造された電極を備える蓄電デバイスは、電気的特性の1つである充放電レート特性が極めて良好である。
By using the binder composition for an electrode of the present invention, it is possible to produce an electrode having excellent ionic conductivity and oxidation resistance and having high adhesion.
An electricity storage device including an electrode manufactured using the binder composition for an electrode of the present invention has extremely good charge / discharge rate characteristics, which is one of electrical characteristics.

実施例2で得られた重合体粒子の粒径頻度分布チャートである。3 is a particle size frequency distribution chart of polymer particles obtained in Example 2. FIG. 比較例3で得られた重合体粒子の粒径頻度分布チャートである。6 is a particle size frequency distribution chart of polymer particles obtained in Comparative Example 3.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
本発明は、下記に記載された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変型例も含むものとして理解されるべきである。
1 電極用バインダー組成物
本発明の電極用バインダー組成物は、上記のとおり、重合体粒子と液状媒体とを含有する。この電極用バインダー組成物は、これら以外に、乳化剤、重合開始剤またはその残滓、界面活性剤、中和剤などの他の成分を含有していてもよい。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
It should be understood that the present invention is not limited to only the embodiments described below, and includes various modified examples that are implemented without departing from the scope of the present invention.
1 Electrode Binder Composition The electrode binder composition of the present invention contains polymer particles and a liquid medium as described above. In addition to these, the electrode binder composition may contain other components such as an emulsifier, a polymerization initiator or a residue thereof, a surfactant, and a neutralizing agent.

1.1 重合体粒子
本発明の電極用バインダー組成物に含有される重合体粒子は
的光散乱法によって測定された粒径頻度分布が峰性であり、そして
前記重合体粒子の粒径頻度分布における2峰のうちの少なくとも1つに属する重合体が、フッ素原子を含有する
上記重合体粒子の全体に対するフッ素原子の含有割合は、2〜30質量%であることが好ましく、3〜28質量%であることがより好ましく、特に5〜25質量%であることが好ましい。フッ素原子の含有割合を上記の範囲とすることにより、耐酸化性と密着性とのバランスに優れた重合体粒子とすることができ、好ましい。
このフッ素原子の含有割合は、例えば燃焼イオンクロマトグラフィーによって測定することができる。
上記重合体粒子は、動的光散乱法によって測定された粒径頻度分布が峰性である。
ここで、「粒径分布が峰性である」とは、粒径(r)を横軸に、出現頻度(f)を縦軸にとった粒径頻度分布曲線において、出現頻度のピークが複数個存在することをいう。換言すると、粒径(r)を横軸に、出現頻度(f)を粒径(r)で微分した値(df/dr)を縦軸にとったグラフを考えたとき、(df/dr)値が、粒径(r)の増加に伴って、0から始まって増加し、次いで減少して0を通って一旦負となり、その後再び増加に転じて0に戻るサイクルを回繰り返す粒径頻度分布をいう。このとき、(df/dr)値が0から始まって増加し、次いで減少して0になった時点の粒径(r)を、その峰の最大頻度径とする
1.1 Polymer Particles The polymer particles contained in the electrode binder composition of the present invention are :
Measured by dynamic light scattering method was particle diameter frequency distribution are two bimodal der, and
The polymer belonging to at least one of the two peaks in the particle size frequency distribution of the polymer particles contains a fluorine atom .
The content ratio of fluorine atoms to the entire polymer particles is preferably 2 to 30% by mass, more preferably 3 to 28% by mass, and particularly preferably 5 to 25% by mass. By making the content rate of a fluorine atom into said range, it can be set as the polymer particle excellent in the balance of oxidation resistance and adhesiveness, and is preferable.
The content ratio of the fluorine atom can be measured by, for example, combustion ion chromatography.
The polymer particles are measured particle diameter frequency distribution is bimodal by dynamic light scattering method.
Here, the "particle size distribution is bimodal" particle size and (r) on the horizontal axis, in the particle diameter frequency distribution curve taken occurrence frequency of (f) on the vertical axis, the peak of the frequency of occurrence That there are multiple. In other words, when considering a graph in which the particle size (r) is plotted on the horizontal axis and the appearance frequency (f) is differentiated by the particle size (r) (df / dr) on the vertical axis, (df / dr) value, with increasing particle size (r), increases starting from 0, and then decreased to negative and become once through the 0, then the particle diameter frequency repeating 2 cycles back to 0 turned to increase again Distribution. At this time, the particle diameter (r) when the (df / dr) value starts from 0, increases, and then decreases to 0 is set as the maximum frequency diameter of the peak .

重合体粒子の粒径分布を構成する2峰のうち
1峰が40〜100nmの範囲(第1の粒径範囲)に最大頻度径を有する峰であり
もう1峰が200〜500nmの範囲(第2の粒径範囲)に最大頻度径を有する峰であ
ことが好ましい。上記第1の粒径範囲はより好ましくは45〜75nmである。上記第2の粒径範囲はより好ましくは300〜490nmであり、特に400〜480nmであることが好ましい。このような2つの粒径範囲にそれぞれ1峰のピークを有する粒径分布の重合体粒子を含有する電極用バインダー組成物を用いて製造された電極は、密着性(活物質同士の結着性および活物質層と集電対との間の接着性の双方)に特に優れることとなる。その理由は未だ詳らかではないが、第2の粒径範囲に属する大きな重合体粒子によって概ね結着された構造の隙間を、第1の粒径範囲に属する小さな重合体粒子が埋めることにより、より強固な密着が得られるものと推定される。そしてさらに、重合体粒子の粒径を上記の範囲とすることにより、強固な密着が得られながら、活物質層の内部抵抗を低いまま維持されることとなる。これは、実に驚くべき効果である。従って、本発明における重合体粒子は、上記2つの粒径範囲以外に最大頻度径を有する峰を有さない粒径頻度分布を示すことが好ましい。
第1の粒径範囲に属する峰の面積(S)と第2の粒径範囲に属する峰の面積(S)との合計に対して面積(S)が示す割合(S/(S+S))は、0.1〜0.9とすることが好ましく、0.2〜0.8とすることがより好ましく、特に0.4〜0.6とすることが好ましい。
前記重合体粒子の粒径頻度分布は、上記第1の粒径範囲および第2の粒径範囲に、それぞれ1峰ずつを有し、且つそれら以外の範囲に最大頻度径を有する峰を有さない2峰性である。このような粒径頻度分布の重合体粒子を使用することにより、低抵抗と密着性とのバランスという本発明の効果を最大限に発現することができることとなり、好ましい。
重合体粒子の粒径頻度分布は、動的光散乱法を測定原理とする市販の粒径頻度分布測定装置によって測定することができる。このような粒径頻度分布測定装置の市販品としては、例えば日機装(株)製の型式「MT3300」、「NPA150」などを挙げることができる。
Of the two peaks that make up the particle size distribution of the polymer particles,
1 Peak is peaks having the maximum frequency diameter in the range (first size range) of 40 to 100 nm,
Another peak is preferably peaked der Rukoto having the maximum frequency diameter in the range (second size range) of 200 to 500 nm. The first particle size range is more preferably 45 to 75 nm. The second particle size range is more preferably 300 to 490 nm, and particularly preferably 400 to 480 nm. The particle size polymer particles produced by using the electrode binder composition containing electrodes cloth adhesion (binding between the active material having a peak of such two size ranges thereto respectively 1 peak Both adhesion and adhesion between the active material layer and the current collector are particularly excellent. The reason for this is not yet clear, but the smaller polymer particles belonging to the first particle size range fill the gaps in the structure generally bound by the large polymer particles belonging to the second particle size range, It is estimated that strong adhesion can be obtained. Furthermore, by setting the particle size of the polymer particles in the above range, the internal resistance of the active material layer can be kept low while obtaining strong adhesion. This is a truly surprising effect. Therefore, it is preferable that the polymer particles in the present invention exhibit a particle size frequency distribution that does not have a peak having the maximum frequency diameter other than the above two particle size ranges.
Proportion shown the area (S 1) with respect to the total of the peaks of the area belonging to the first peaks of the area belonging to a particle size range (S 1) and the second particle size range (S 2) (S 1 / ( S 1 + S 2 )) is preferably 0.1 to 0.9, more preferably 0.2 to 0.8, and particularly preferably 0.4 to 0.6.
The particle diameter frequency distribution of the polymer particles in the first size range and a second size range, each having a one-peak, and have a crest having the highest frequency diameters in the range other than those Ru bimodal der otherwise. By using polymer particles having such a particle size frequency distribution, the effect of the present invention, which is a balance between low resistance and adhesiveness, can be expressed to the maximum, which is preferable.
The particle size frequency distribution of the polymer particles can be measured by a commercially available particle size frequency distribution measuring apparatus based on a dynamic light scattering method. Examples of commercially available products of such a particle size frequency distribution measuring apparatus include model “MT3300” and “NPA150” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.

上記のような粒径頻度分布を有する重合体粒子は、例えば動的光散乱法によって測定された粒径頻度分布が1峰性である重合体粒子の複数種からなる混合物であることができる。この混合物は、好ましくは、条件の異なる乳化重合により製造された重合体ラテックスの複数を、所定の割合で混合することにより、容易に得ることができる。この方法によって2峰性の粒径頻度分布を有する重合体粒子を製造する場合、第2の粒径範囲に属する峰の最大頻度径(D)と第1の粒径範囲に属する峰の最大頻度径(D)との比(D/D)は、2を超える値とすることが好ましく、2.5以上とすることがより好ましく、3以上とすることがさらに好ましく、特に5以上とすることが好ましい。このような粒径範囲にある2種の重合体粒子を混合することにより、明確な2峰性の粒径頻度分布を示す重合体粒子を得ることができ、また、このことにより、本願の効果が確実に発現することとなる点で好ましい。
乳化重合の好ましい条件については後述する。
The polymer particles having the particle size frequency distribution as described above can be, for example, a mixture of a plurality of types of polymer particles having a single particle size frequency distribution measured by a dynamic light scattering method. This mixture can be easily obtained by preferably mixing a plurality of polymer latexes produced by emulsion polymerization under different conditions at a predetermined ratio. When polymer particles having a bimodal particle size frequency distribution are produced by this method, the maximum frequency diameter (D 2 ) of the peaks belonging to the second particle size range and the maximum of the peaks belonging to the first particle size range. The ratio (D 2 / D 1 ) to the frequency diameter (D 1 ) is preferably a value exceeding 2, more preferably 2.5 or more, further preferably 3 or more, particularly 5 The above is preferable. By mixing two kinds of polymer particles in such a particle size range, polymer particles exhibiting a clear bimodal particle size frequency distribution can be obtained. Is preferable in that it is surely expressed.
Preferred conditions for emulsion polymerization will be described later.

本発明における重合体粒子は、粒径頻度分布における峰のうちの少なくとも1つに属する重合体粒子が、
フッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンよりなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する繰り返し単位を有する重合体を含有するフッ素原子含有重合体粒子である。重合体粒子の粒径頻度分布において、上記フッ素原子含有重合体粒子が属する峰以外の峰に属する重合体粒子は、上記と同様のフッ素原子含有重合体粒子であってもよく、あるいはフッ素原子を含有しない重合体粒子であってもよい。
最も好ましくは、
重合体粒子の粒径頻度分布が2峰性であり、その双方の峰に属する重合体粒子のそれぞれが、いずれもフッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンよりなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する繰り返し単位を有する重合体を含有するフッ素原子含有重合体粒子である場合か、あるいは、
重合体粒子の粒径頻度分布が2峰性であり、そのうちの片方の峰に属する重合体粒子が、フッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンよりなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する繰り返し単位を有する重合体を含有するフッ素原子含有重合体粒子であり、且つ他方の峰に属する重合体粒子が、フッ素原子を含有しない重合体粒子である場合である。
The polymer particles in the present invention are polymer particles belonging to at least one of two peaks in the particle size frequency distribution.
Vinylidene fluoride, Ru Oh a fluorine atom-containing polymer particles containing a polymer having a repeating unit derived from at least one selected from the group consisting of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene. In the particle size frequency distribution of the polymer particles, the polymer particles belonging to peaks other than the peak to which the fluorine atom-containing polymer particles belong may be the same fluorine atom-containing polymer particles as described above, or The polymer particle which does not contain may be sufficient.
Most preferably,
The particle size distribution of the polymer particles is bimodal, and each of the polymer particles belonging to both peaks is at least selected from the group consisting of vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene. In the case of fluorine atom-containing polymer particles containing a polymer having a repeating unit derived from one type, or
The particle size frequency distribution of the polymer particles is bimodal, and the polymer particles belonging to one of the peaks are at least one selected from the group consisting of vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene This is a case where the polymer particle is a fluorine atom-containing polymer particle containing a polymer having a repeating unit derived therefrom, and the polymer particle belonging to the other peak is a polymer particle containing no fluorine atom.

1.1.1 フッ素原子含有重合体粒子
上記フッ素原子含有重合体粒子は、フッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンのうちの1種以上に由来する繰り返し単位、フッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンのうちの1種以上と共重合可能な他の不飽和単量体に由来する繰り返し単位を有する
このような他の不飽和単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸i−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸i−ブチル、(メタ)アクリル酸n−アミル、(メタ)アクリル酸i−アミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、トリ(メタ)アクリル酸トリメチロールプロパン、トリ(メタ)アクリル酸トリメチロールプロパン、テトラ(メタ)アクリル酸ペンタエリスリトール、ヘキサ(メタ)アクリル酸ジペンタエリスリトール、(メタ)アクリル酸アリル、ジ(メタ)アクリル酸エチレンなどの(メタ)アクリル酸エステル;
スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼンなどの芳香族ビニル化合物;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのカルボン酸のビニルエステル;
フッ化ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデンなどのハロゲン化オレフィン;
ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどの共役ジエン;
エチレン、プロピレンなどのα−オレフィン;
α,β−不飽和ニトリル化合物;
不飽和カルボン酸;
不飽和カルボン酸のアルキルアミド;
不飽和ジカルボン酸の酸無水物;
不飽和ジカルボン酸のモノアルキルエステル;
不飽和ジカルボン酸のモノアミド;
不飽和カルボン酸のアミノアルキルアミドなどを挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上を使用することができる。
1.1.1 Fluorine atom-containing polymer particles The fluorine atom-containing polymer particles are composed of a repeating unit derived from one or more of vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene, vinylidene fluoride, to have the repeating units derived from one or more copolymerizable other unsaturated monomers of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene.
Examples of such other unsaturated monomer include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic. N-butyl acid, i-butyl (meth) acrylate, n-amyl (meth) acrylate, i-amyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, (meth) acrylic 2-ethylhexyl acid, n-octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, hydroxymethyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, ethylene (meth) acrylate Glycol, ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, tri (meth) Trimethylolpropane crylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate, ethylene di (meth) acrylate, etc. (Meth) acrylic acid ester of
Aromatic vinyl compounds such as styrene, α-methylstyrene, divinylbenzene;
Vinyl esters of carboxylic acids such as vinyl acetate and vinyl propionate;
Halogenated olefins such as vinyl fluoride, vinyl chloride, vinylidene chloride;
Conjugated dienes such as butadiene, isoprene, chloroprene;
Α-olefins such as ethylene and propylene;
α, β-unsaturated nitrile compounds;
Unsaturated carboxylic acids;
Alkyl amides of unsaturated carboxylic acids;
Unsaturated dicarboxylic acid anhydrides;
Monoalkyl esters of unsaturated dicarboxylic acids;
Monoamides of unsaturated dicarboxylic acids;
Examples thereof include aminoalkylamides of unsaturated carboxylic acids, and one or more selected from these can be used.

なお、本明細書における「(メタ)アクリル酸〜」とは、「アクリル酸〜」および「メタクリル酸〜」の双方を包括する概念である。
上記フッ素原子含有重合体粒子におけるフッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンから選ばれる少なくとも1種に由来する繰り返し単位の含有割合は、重合体粒子の全質量に対して、好ましくは1質量%以上であり、より好ましくは3〜70質量%であり、より好ましくは5〜60質量%である。
フッ素原子含有重合体粒子におけるフッ化ビニリデンに由来する繰り返し単位の含有割合は、好ましくは1〜70質量%であり、さらに好ましくは3〜50質量%である。フッ素原子含有重合体粒子における四フッ化エチレンに由来する繰り返し単位の含有割合は、好ましくは20質量%以下であり、より好ましくは1〜10質量%であり、さらに好ましくは2〜5質量%である。フッ素原子含有重合体粒子における六フッ化プロピレンに由来する繰り返し単位の含有割合は、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは1〜20質量%であり、さらに好ましくは2〜10質量%である。
このようなフッ素原子含有重合体粒子は、上記のフッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンから選ばれる少なくとも1種の不飽和単量体、および任意的に他の不飽和単量体を、公知の方法に従って乳化重合することにより容易に製造することができる。
上記フッ素原子含有共重合体粒子は、
ッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンよりなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する繰り返し単位を有する重合体Aと、
不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位を有する重合体Bと
を含有するポリマーアロイ粒子であ。上記フッ素原子含有共重合体粒子としてポリマーアロイ粒子を使用することが、得られる電極の抵抗が低くなる点、および耐酸化性と密着性とを同時に発現することができる点から、好ましい。
In the present specification, “(meth) acrylic acid” is a concept encompassing both “acrylic acid” and “methacrylic acid”.
The content of the repeating unit derived from at least one selected from vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene in the fluorine atom-containing polymer particles is preferably 1 with respect to the total mass of the polymer particles. It is more than mass%, More preferably, it is 3-70 mass%, More preferably, it is 5-60 mass%.
The content ratio of the repeating unit derived from vinylidene fluoride in the fluorine atom-containing polymer particles is preferably 1 to 70% by mass, and more preferably 3 to 50% by mass. The content ratio of the repeating unit derived from tetrafluoroethylene in the fluorine atom-containing polymer particles is preferably 20% by mass or less, more preferably 1 to 10% by mass, and further preferably 2 to 5% by mass. is there. The content ratio of the repeating unit derived from hexafluoropropylene in the fluorine atom-containing polymer particles is preferably 30% by mass or less, more preferably 1 to 20% by mass, and further preferably 2 to 10% by mass. is there.
Such fluorine atom-containing polymer particles include at least one unsaturated monomer selected from the above-mentioned vinylidene fluoride, ethylene tetrafluoride and propylene hexafluoride, and optionally other unsaturated monomers. Can be easily produced by emulsion polymerization according to a known method.
The fluorine atom-containing copolymer particles are
Off Kka vinylidene, and the polymer A having a repeating unit derived from at least one selected from the group consisting of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene,
Ru Oh a polymer alloy particles containing a polymer B having a repeating unit derived from an unsaturated carboxylic acid ester. It is preferable to use polymer alloy particles as the fluorine atom-containing copolymer particles because the resistance of the obtained electrode is reduced and oxidation resistance and adhesion can be expressed simultaneously.

1.1.1.1 ポリマーアロイ粒子
「ポリマーアロイ」とは、「岩波 理化学辞典 第5版.岩波書店」における定義によれば、「2成分以上の高分子の混合あるいは化学結合により得られる多成分系高分子の総称」であって「異種高分子を物理的に混合したポリマーブレンド、異種高分子成分が共有結合で結合したブロックおよびグラフト共重合体、異種高分子が分子間力によって会合した高分子錯体、異種高分子が互いに絡み合ったIPN(Interpenetrating Polymer Network)など」をいう。しかしながら、本発明の電極用バインダー組成物に含有されるポリマーアロイ粒子とは、「異種高分子成分が共有結合によって結合していないポリマーアロイ」のうちの、IPN(相互侵入高分子網目)と称されるものである
ポリマーアロイ粒子を構成する重合体Aは、イオン導電性に優れるとともに、結晶性樹脂のハードセグメントが凝集して、主鎖にC−H…F−Cのような疑似架橋点を与えているものと考えられる。このためバインダー樹脂として重合体Aを単独で用いると、そのイオン導電性および耐酸化性は良好であるものの、密着性および柔軟性が不十分であるため密着性は低い。一方、ポリマーアロイ粒子を構成する重合体Bは、密着性および柔軟性には優れるものの、耐酸化性が低いから、これをバインダー樹脂として単独で電極(特に正極)に使用した場合には、充放電を繰り返すことにより酸化分解して変質するため、良好な充放電特性を得ることができない。
1.1.1.1 Polymer Alloy Particles “Polymer alloy” is, according to the definition in “Iwanami Physical and Chemical Dictionary 5th edition. Iwanami Shoten”, “a mixture of two or more polymers or chemical bonds. "A generic term for component polymers", "a polymer blend in which different types of polymers are physically mixed, a block and graft copolymer in which different types of polymer components are bonded by covalent bonds, and different types of polymers that are associated by intermolecular forces. A polymer complex, an IPN (Interpenetrating Polymer Network) in which different types of polymers are entangled with each other. However, the polymer alloy particles contained in the electrode binder composition of the present invention are referred to as IPN (interpenetrating polymer network) among “polymer alloys in which different types of polymer components are not bonded by covalent bonds”. It is what is done .
The polymer A constituting the polymer alloy particle is excellent in ionic conductivity, and the hard segment of the crystalline resin is aggregated to give the main chain a pseudo-crosslinking point such as C—H—F—C. it is conceivable that. For this reason, when the polymer A is used alone as the binder resin, its ionic conductivity and oxidation resistance are good, but the adhesion and flexibility are insufficient, and therefore the adhesion is low. On the other hand, the polymer B constituting the polymer alloy particles is excellent in adhesion and flexibility, but has low oxidation resistance. Therefore, when the polymer B is used alone as an electrode (particularly positive electrode) as a binder resin, Good charge / discharge characteristics cannot be obtained because of repeated oxidative decomposition due to repeated discharge.

しかしながら、重合体Aおよび重合体Bを含有するポリマーアロイ粒子を使用することにより、イオン導電性および耐酸化性と、密着性とを同時に発現することができ、良好な充放電特性を有する電極を製造することが可能となった。ポリマーアロイ粒子が重合体Aと重合体Bのみからなる場合、より耐酸化性を向上させることができ、好ましい。
ポリマーアロイ粒子についてJIS K7121に準拠する示差走査熱量測定(DSC)によって測定した場合、−50〜250℃の温度範囲において吸熱ピークを1つしか有さないことが好ましい。この吸熱ピークの温度は、−30〜+30℃の範囲にあることがより好ましい。
ポリマーアロイ粒子を構成する重合体Aは、これが単独で存在する場合には、一般的に−50〜250℃に吸熱ピーク(融解温度)を有する。また、ポリマーアロイ粒子を構成する重合体Bは、重合体Aとは異なる吸熱ピーク(ガラス転移温度)を有することが一般的である。このため、粒子中における重合体Aおよび重合体Bが、例えばコア−シエル構造のように相分離して存在する場合、−50〜250℃において2つの吸熱ピークが観察されるはずである。しかし、−50〜250℃における吸熱ピークが1つのみである場合には、該粒子はポリマーアロイ粒子であると推定することができる。
さらに、ポリマーアロイ粒子の有する1つのみの吸熱ピークの温度が−30〜+30℃の範囲にある場合、該粒子は活物質層に対してより良好な柔軟性と粘着性とを付与することができ、従って密着性をより向上させることができることとなり、好ましい。
However, by using polymer alloy particles containing the polymer A and the polymer B, an ionic conductivity, oxidation resistance, and adhesion can be expressed simultaneously, and an electrode having good charge / discharge characteristics is obtained. It became possible to manufacture. When the polymer alloy particles are composed only of the polymer A and the polymer B, the oxidation resistance can be further improved, which is preferable.
When the polymer alloy particles are measured by differential scanning calorimetry (DSC) based on JIS K7121, it is preferable that the polymer alloy particles have only one endothermic peak in the temperature range of −50 to 250 ° C. The temperature of this endothermic peak is more preferably in the range of -30 to + 30 ° C.
When the polymer A constituting the polymer alloy particles is present alone, it generally has an endothermic peak (melting temperature) at −50 to 250 ° C. In addition, the polymer B constituting the polymer alloy particles generally has an endothermic peak (glass transition temperature) different from that of the polymer A. For this reason, when the polymer A and the polymer B in the particles are present in phase separation as in, for example, a core-shell structure, two endothermic peaks should be observed at −50 to 250 ° C. However, when there is only one endothermic peak at −50 to 250 ° C., it can be estimated that the particles are polymer alloy particles.
Furthermore, when the temperature of only one endothermic peak of the polymer alloy particles is in the range of −30 to + 30 ° C., the particles can impart better flexibility and tackiness to the active material layer. Therefore, the adhesiveness can be further improved, which is preferable.

1.1.1.2 重合体A
本発明の電極用バインダー組成物が好ましく含有するポリマーアロイ粒子は、フッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンよりなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する繰り返し単位を有する重合体Aを含有する。
この重合体Aにおける、フッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンから選ばれる少なくとも1種に由来する繰り返し単位の含有割合は、重合体Aの全質量に対して、好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは90質量%以上である。
重合体Aにおけるフッ化ビニリデンに由来する繰り返し単位の含有割合は、重合体Aの全質量に対して、好ましくは50〜99質量%であり、さらに好ましくは80〜98質量%である。重合体Aにおける四フッ化エチレンに由来する繰り返し単位の含有割合は、好ましくは50質量%以下であり、より好ましくは1〜30質量%であり、さらに好ましくは2〜20質量%である。(A)重合体粒子における六フッ化プロピレンに由来する繰り返し単位の含有割合は、好ましくは50質量%以下であり、より好ましくは1〜30質量%であり、さらに好ましくは2〜25質量%である。
重合体Aは、フッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンよりなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する繰り返し単位のみを有するものであることが好ましい。
1.1.1.2 Polymer A
The polymer alloy particles preferably contained in the electrode binder composition of the present invention are polymers A having a repeating unit derived from at least one selected from the group consisting of vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene. contains.
The content ratio of the repeating unit derived from at least one selected from vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene in the polymer A is preferably 80% by mass with respect to the total mass of the polymer A. It is above, More preferably, it is 90 mass% or more.
The content ratio of the repeating unit derived from vinylidene fluoride in the polymer A is preferably 50 to 99% by mass and more preferably 80 to 98% by mass with respect to the total mass of the polymer A. The content ratio of the repeating unit derived from tetrafluoroethylene in the polymer A is preferably 50% by mass or less, more preferably 1 to 30% by mass, and further preferably 2 to 20% by mass. (A) The content ratio of the repeating unit derived from hexafluoropropylene in the polymer particles is preferably 50% by mass or less, more preferably 1 to 30% by mass, and further preferably 2 to 25% by mass. is there.
The polymer A preferably has only a repeating unit derived from at least one selected from the group consisting of vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene.

1.1.1.3 重合体B
本発明の電極用バインダー組成物が好ましく含有するポリマーアロイ粒子は、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位を有する重合体Bを含有する。一般的に重合体Bのような成分は、密着性は良好であるが、イオン導電性および耐酸化性が不良であると考えられており、従来から正極には使用されてこなかった。しかし本発明は、このような重合体Bを、重合体Aと共にポリマーアロイ粒子として使用することにより、良好な密着性を維持しつつ、十分なイオン導電性および耐酸化性を発現することに成功したものである。
重合体Bを構成する繰り返し単位を導く不飽和カルボン酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸エステルであることが好ましい。
1.1.1.3 Polymer B
The polymer alloy particles preferably contained in the electrode binder composition of the present invention contain a polymer B having a repeating unit derived from an unsaturated carboxylic acid ester. In general, a component such as polymer B has good adhesion, but is considered to have poor ionic conductivity and oxidation resistance, and has not been used for positive electrodes. However, in the present invention, by using such a polymer B as a polymer alloy particle together with the polymer A, it has succeeded in developing sufficient ionic conductivity and oxidation resistance while maintaining good adhesion. It is a thing.
The unsaturated carboxylic acid ester that leads the repeating unit constituting the polymer B is preferably a (meth) acrylic acid ester.

1.1.1.3.1 (メタ)アクリル酸エステル
このような(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、例えば(メタ)アクリル酸のアルキルエステル、(メタ)アクリル酸のシクロアルキルエステル、(メタ)アクリル酸のアルケニルエステル、(メタ)アクリル酸のヒドロキシアルキルエステル、多価アルコールの(ポリ)(メタ)アクリル酸エステルなどを挙げることができる。これらの具体例としては、上記(メタ)アクリル酸のアルキルエステルとして、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸i−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸i−ブチル、(メタ)アクリル酸n−アミル、(メタ)アクリル酸i−アミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシルなどを;
上記(メタ)アクリル酸のシクロアルキルエステルとして、例えば(メタ)アクリル酸シクロヘキシルなどを;
上記(メタ)アクリル酸のアルケニルエステルとして、例えば(メタ)アクリル酸アリル、ジ(メタ)アクリル酸エチレンなどを;
上記(メタ)アクリル酸のヒドロキシアルキルエステルとして、例えば(メタ)アクリル酸ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチルなどを;
上記多価アルコールの(ポリ)(メタ)アクリル酸エステルとして、例えば(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、トリ(メタ)アクリル酸トリメチロールプロパン、トリ(メタ)アクリル酸トリメチロールプロパン、テトラ(メタ)アクリル酸ペンタエリスリトール、ヘキサ(メタ)アクリル酸ジペンタエリスリトールなどを、それぞれ挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上であることができる。これらのうち、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルであることが好ましく、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチルおよびアクリル酸2−エチルヘキシルから選択される1種以上であることがより好ましく、(メタ)アクリル酸メチルであることが特に好ましい。
重合体Bは、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位のみを有する重合体であってもよく、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位のほかに、共重合可能な他の不飽和単量体に由来する構成単位を有していてもよい。
重合体Bにおける不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位の含有割合は、重合体Bの全質量に対して、好ましくは65質量%以上であり、より好ましくは75質量%以上である。
上記他の不飽和単量体としては、例えばα,β−不飽和ニトリル化合物、不飽和カルボン酸、共役ジエン化合物、芳香族ビニル化合物およびその他の不飽和単量体を挙げることができる。
1.1.1.3.1 (Meth) acrylic acid ester Specific examples of such (meth) acrylic acid ester include alkyl esters of (meth) acrylic acid, cycloalkyl esters of (meth) acrylic acid, Examples thereof include alkenyl esters of (meth) acrylic acid, hydroxyalkyl esters of (meth) acrylic acid, (poly) (meth) acrylic esters of polyhydric alcohols, and the like. Specific examples of these include alkyl (meth) acrylates such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, and i-propyl (meth) acrylate. , N-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, n-amyl (meth) acrylate, i-amyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 2 -Ethylhexyl, n-octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, etc .;
Examples of the cycloalkyl ester of (meth) acrylic acid include cyclohexyl (meth) acrylate and the like;
Examples of the alkenyl ester of (meth) acrylic acid include allyl (meth) acrylate and ethylene di (meth) acrylate;
Examples of the hydroxyalkyl ester of (meth) acrylic acid include hydroxymethyl (meth) acrylate and hydroxyethyl (meth) acrylate;
Examples of the (poly) (meth) acrylic acid ester of the polyhydric alcohol include, for example, ethylene glycol (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, tri (meth) acrylate tri Examples include methylolpropane, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, and dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, and one or more selected from these. Can be. Of these, alkyl esters of (meth) acrylic acid are preferable, and one or more selected from methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate are more preferable. Particularly preferred is methyl (meth) acrylate.
The polymer B may be a polymer having only a repeating unit derived from an unsaturated carboxylic acid ester, and in addition to the repeating unit derived from an unsaturated carboxylic acid ester, another unsaturated monomer capable of copolymerization. You may have the structural unit derived from a body.
The content ratio of the repeating unit derived from the unsaturated carboxylic acid ester in the polymer B is preferably 65% by mass or more, more preferably 75% by mass or more with respect to the total mass of the polymer B.
Examples of the other unsaturated monomers include α, β-unsaturated nitrile compounds, unsaturated carboxylic acids, conjugated diene compounds, aromatic vinyl compounds, and other unsaturated monomers.

1.1.1.3.2 α,β−不飽和ニトリル化合物に由来する構成単位
重合体Bがα,β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位を有することにより、ポリマーアロイ粒子の電解液に対する膨潤性をより向上させることができる。すなわち、ニトリル基の存在によって重合体鎖からなる網目構造に溶媒(媒体)が侵入し易くなって網目間隔が広がるため、溶媒和したリチウムイオンがこの網目構造をすり抜けて移動し易くなる。これにより、リチウムイオンの拡散性が向上すると考えられ、その結果、電極抵抗が低下してより良好な充放電特性を実現することができるのである。
α,β−不飽和ニトリル化合物の具体例としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリル、シアン化ビニリデンなどを挙げることができ、これらから選択される1種以上であることができる。これらのうち、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルから選択される1種以上であることが好ましく、特にアクリロニトリルであることが好ましい。
α,β−不飽和ニトリル化合物に由来する構成単位の含有割合は、全構成単位中、35質量%以下であることが好ましく、10〜25質量%であることがより好ましい。
1.1.1.3.2 Structural unit derived from α, β-unsaturated nitrile compound Polymer B has a repeating unit derived from an α, β-unsaturated nitrile compound, so that an electrolytic solution of polymer alloy particles Can be further improved. That is, the presence of the nitrile group makes it easier for the solvent (medium) to enter the network structure composed of polymer chains and the network interval is widened, so that the solvated lithium ions can easily move through the network structure. Thereby, it is thought that the diffusibility of lithium ion improves, As a result, electrode resistance falls and it can implement | achieve more favorable charging / discharging characteristics.
Specific examples of the α, β-unsaturated nitrile compound include acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, α-ethylacrylonitrile, vinylidene cyanide, and the like. Can be. Among these, at least one selected from acrylonitrile and methacrylonitrile is preferable, and acrylonitrile is particularly preferable.
The content ratio of the structural unit derived from the α, β-unsaturated nitrile compound is preferably 35% by mass or less, and more preferably 10 to 25% by mass in all the structural units.

1.1.1.3.3 不飽和カルボン酸に由来する構成単位
重合体Bが不飽和カルボン酸に由来する構成単位を有することにより、本発明の電極用バインダー組成物の安定性が向上する。
不飽和カルボン酸の具体例としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのモノまたはジカルボン酸(無水物)を挙げることができ、これらから選択される1種以上であることができる。特に、アクリル酸、メタクリル酸およびイタコン酸から選択される1種以上であることが好ましい。
不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位の含有割合は、全構成単位中15質量%以下であることが好ましく、0.3〜10質量%であることがより好ましい。
1.1.1.3.3 Constituent Unit Derived from Unsaturated Carboxylic Acid When polymer B has a structural unit derived from an unsaturated carboxylic acid, the stability of the binder composition for an electrode of the present invention is improved. .
Specific examples of the unsaturated carboxylic acid include mono- or dicarboxylic acids (anhydrides) such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid. It can be more than a seed. In particular, at least one selected from acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid is preferable.
The content ratio of the repeating unit derived from the unsaturated carboxylic acid is preferably 15% by mass or less, more preferably 0.3 to 10% by mass in all the structural units.

1.1.1.3.4 共役ジエン化合物に由来する構成単位
重合体Bが共役ジエン化合物に由来する構成単位を有することにより、粘弾性特性に優れた強度の強い電極を与える電極用バインダー組成物を製造することが容易となる。すなわち、共役ジエン化合物に由来する構成単位を有する重合体を使用すると、低Tgでありながら架橋構造を有するポリマーアロイ粒子となるため、伸びと強度とのバランスが取れたバインダーとして機能し易くなり、その結果、密着性をより向上することができる。
共役ジエン化合物としては、例えば1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエンなどを挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上であることができる。共役ジエン化合物としては特に1,3−ブタジエンが好ましい。
共役ジエン化合物に由来する構成単位の含有割合は、全構成単位中35質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましい。
1.11.3.4 Constituent Unit Derived from Conjugated Diene Compound Binder composition for an electrode that provides a strong electrode having excellent viscoelastic properties when polymer B has a structural unit derived from a conjugated diene compound It becomes easy to manufacture a thing. That is, when a polymer having a structural unit derived from a conjugated diene compound is used, it becomes a polymer alloy particle having a cross-linked structure while having a low Tg, so that it easily functions as a binder having a balance between elongation and strength. As a result, the adhesion can be further improved.
Examples of the conjugated diene compound include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene and the like. , One or more selected from these. As the conjugated diene compound, 1,3-butadiene is particularly preferable.
The content ratio of the structural unit derived from the conjugated diene compound is preferably 35% by mass or less and more preferably 25% by mass or less in all the structural units.

1.1.1.3.5 芳香族ビニル化合物に由来する構成単位
重合体Bが芳香族ビニル化合物に由来する構成単位を有することにより、本発明の電極用バインダー組成物を用いて調製される電極用スラリーが導電付与剤を含有する場合に、これに対する親和性をより良好にすることができる。
芳香族ビニル化合物の具体例としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロルスチレン、ジビニルベンゼンなどを挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上であることができる。芳香族ビニル化合物としては、上記のうち特にスチレンであることが好ましい。
芳香族ビニル化合物に由来する構成単位の含有割合は、全構成単位中35質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましい。
1.1.1.3.5 Constituent Unit Derived from Aromatic Vinyl Compound When polymer B has a constituent unit derived from an aromatic vinyl compound, it is prepared using the binder composition for an electrode of the present invention. When the slurry for electrodes contains a conductivity-imparting agent, the affinity for this can be made better.
Specific examples of the aromatic vinyl compound include styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, vinyltoluene, chlorostyrene, divinylbenzene, and the like, and one or more selected from these can be used. be able to. Among the above, the aromatic vinyl compound is particularly preferably styrene.
The content ratio of the structural unit derived from the aromatic vinyl compound is preferably 35% by mass or less, and more preferably 25% by mass or less in all the structural units.

1.1.1.3.6 その他の共重合単量体に由来する構成単位
重合体Bが有する構成単位を導くその他の共重合単量体の具体例としては、例えば(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドなどのエチレン性不飽和カルボン酸のアルキルアミド;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル;
不飽和ジカルボン酸の酸無水物;
不飽和ジカルボン酸のモノアルキルエステル;
不飽和ジカルボン酸のモノアミド;
アミノエチルアクリルアミド、ジメチルアミノメチルメタクリルアミド、メチルアミノプロピルメタクリルアミドなどの不飽和カルボン酸のアミノアルキルアミドなどが挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上であることができる。
1.1.1.3.6 Constituent units derived from other comonomer The specific examples of other comonomer that leads to the constituent unit of the polymer B include (meth) acrylamide, N -Alkylamides of ethylenically unsaturated carboxylic acids such as methylolacrylamide;
Carboxylic acid vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate;
Unsaturated dicarboxylic acid anhydrides;
Monoalkyl esters of unsaturated dicarboxylic acids;
Monoamides of unsaturated dicarboxylic acids;
Examples thereof include aminoalkylamides of unsaturated carboxylic acids such as aminoethylacrylamide, dimethylaminomethylmethacrylamide, and methylaminopropylmethacrylamide, and one or more selected from these.

1.1.1.4 ポリマーアロイ粒子の合成
本発明の電極用バインダー組成物に好ましく含有されるポリマーアロイ粒子は、上記のような構成をとるものである限り、その合成方法は特に限定されないが、例えば公知の乳化重合工程またはこれを適宜に組み合わせることによって、容易に合成することができる。
例えば先ず、フッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンよりなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する繰り返し単位を有する重合体Aを、公知の方法によって合成し、次いで
該重合体Aに、重合体Bを構成するための単量体を加え、重合体Aからなる重合体粒子の編み目構造の中に、前記単量体を十分吸収させた後、重合体Aの編み目構造の中で、吸収させた単量体を重合して重合体Bを合成する方法により、ポリマーアロイ粒子を容易に製造することができる。このような方法によってポリマーアロイ粒子を製造する場合、重合体Aに、重合体Bの単量体を十分に吸収させることが必須である。吸収温度が低すぎる場合または吸収時間が短すぎる場合には単なるコアシェル粒子または表層の一部のみがIPN型の構造である粒子となり、本発明におけるポリマーアロイ粒子を得ることができない場合が多い。ただし、吸収温度が高すぎると重合系の圧力が高くなりすぎ、反応系のハンドリングおよび反応コントロールの面から不利となり、吸収時間を過度に長くしても、さらに有利な結果が得られるわけではない。
上記のような観点から、吸収温度は、30〜100℃とすることが好ましく、40〜80℃とすることがより好ましく;
吸収時間は、1〜12時間とすることが好ましく、2〜8時間とすることがより好ましい。このとき、吸収温度が低い場合には吸収時間を長くすることが好ましく、吸収温度が高い場合には短い吸収時間で十分である。吸収温度(℃)と吸収時間(h)を乗じた値が、おおむね120〜300(℃・h)、好ましくは150〜250(℃・h)の範囲となるような条件が適当である。
重合体Aの編み目構造の中に重合体Bの単量体を吸収させる操作は、乳化重合に用いられる公知の媒体中、例えば水中で行うことが好ましい。
ポリマーアロイ粒子中の重合体Aの含有量は、ポリマーアロイ粒子100質量%中、3〜60質量%であることが好ましく、5〜55質量%であることがより好ましく、10〜50質量%であることがさらに好ましく、特に20〜40質量%であることが好ましい。ポリマーアロイ粒子が重合体Aを前記範囲で含有することにより、イオン導電性および耐酸化性と、密着性とのバランスがより良好となる。
1.1.1.4 Synthesis of Polymer Alloy Particles As long as the polymer alloy particles preferably contained in the electrode binder composition of the present invention have the above-described configuration, the synthesis method is not particularly limited. For example, it can be easily synthesized by a known emulsion polymerization process or by appropriately combining these processes.
For example, first, a polymer A having a repeating unit derived from at least one selected from the group consisting of vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, and hexafluoropropylene is synthesized by a known method, and then the polymer A is synthesized. The monomer for constituting the polymer B is added, and the monomer is sufficiently absorbed into the stitch structure of the polymer particles made of the polymer A. The polymer alloy particles can be easily produced by a method of synthesizing the polymer B by polymerizing the absorbed monomer. When polymer alloy particles are produced by such a method, it is essential for the polymer A to sufficiently absorb the monomer of the polymer B. When the absorption temperature is too low or the absorption time is too short, only a part of the core-shell particle or the surface layer becomes a particle having an IPN type structure, and the polymer alloy particle in the present invention cannot be obtained in many cases. However, if the absorption temperature is too high, the pressure of the polymerization system becomes too high, which is disadvantageous in terms of reaction system handling and reaction control, and even if the absorption time is excessively long, further advantageous results are not obtained. .
From the above viewpoint, the absorption temperature is preferably 30 to 100 ° C, more preferably 40 to 80 ° C;
The absorption time is preferably 1 to 12 hours, and more preferably 2 to 8 hours. At this time, it is preferable to lengthen the absorption time when the absorption temperature is low, and a short absorption time is sufficient when the absorption temperature is high. The conditions are such that the value obtained by multiplying the absorption temperature (° C.) and the absorption time (h) is generally in the range of 120 to 300 (° C. · h), preferably 150 to 250 (° C. · h).
The operation of absorbing the monomer of the polymer B in the stitch structure of the polymer A is preferably performed in a known medium used for emulsion polymerization, for example, in water.
The content of the polymer A in the polymer alloy particles is preferably 3 to 60% by mass, more preferably 5 to 55% by mass, and more preferably 10 to 50% by mass in 100% by mass of the polymer alloy particles. More preferably, it is particularly preferably 20 to 40% by mass. When the polymer alloy particles contain the polymer A in the above range, the balance between the ionic conductivity and the oxidation resistance and the adhesion becomes better.

1.1.1.5 乳化重合の条件
本発明における好ましいフッ素原子含有重合体粒子を製造するための重合、すなわち、重合体Aの重合、ならびに重合体Aの存在下における重合体Bの重合は、それぞれ、公知の重合開始剤、分子量調節剤、乳化剤(界面活性剤)などの存在下で公知の方法によって行うことができる。
上記重合開始剤としては、例えば過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの水溶性重合開始剤;
過酸化ベンゾイル、ラウリルパーオキサイド、2,2’−アゾビスイソブチロニトリルなどの油溶性重合開始剤;
上記のいずれかの重合開始剤と、重亜硫酸ナトリウムなどの還元剤と、の組合せによるレドックス型重合開始剤などを挙げることができる。これらの重合開始剤は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。
重合開始剤の使用割合は、使用する単量体の合計(重合体Aの製造においては重合体Aを導く単量体の合計、重合体Aの存在下に重合体Bを重合する場合においては重合体Bを導く単量体の合計。以下同じ。)100質量部に対して、0.3〜3質量部であることが好ましい。
上記分子量調節剤としては、例えばクロロホルム、四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素;
n−ヘキシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドテジルメルカプタン、チオグリコール酸などのメルカプタン化合物;
ジメチルキサントゲンジサルファイド、ジイソプロピルキサントゲンジサルファイドなどのキサントゲン化合物;
ターピノーレン、α−メチルスチレンダイマーなどのその他の分子量調節剤を挙げることができる。これらの分子量調節剤は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。
分子量調節剤の使用割合は、使用する単量体の合計100質量部に対して、5質量部以下とすることが好ましい。
1.1.1.5 Conditions for Emulsion Polymerization Polymerization for producing preferred fluorine atom-containing polymer particles in the present invention, that is , polymerization of polymer A and polymerization of polymer B in the presence of polymer A , Respectively, in the presence of a known polymerization initiator, molecular weight regulator, emulsifier (surfactant), and the like.
Examples of the polymerization initiator include water-soluble polymerization initiators such as sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate;
Oil-soluble polymerization initiators such as benzoyl peroxide, lauryl peroxide, 2,2′-azobisisobutyronitrile;
A redox type polymerization initiator by a combination of any of the above polymerization initiators and a reducing agent such as sodium bisulfite can be mentioned. These polymerization initiators can be used singly or in combination of two or more.
The proportion of the polymerization initiator used is the sum of the monomers used (in the production of polymer A, the sum of monomers leading to polymer A, in the case of polymerizing polymer B in the presence of polymer A). The total of the monomers that lead to the polymer B. The same applies hereinafter.) It is preferably 0.3 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass.
Examples of the molecular weight regulator include halogenated hydrocarbons such as chloroform and carbon tetrachloride;
mercaptan compounds such as n-hexyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dotezyl mercaptan, thioglycolic acid;
Xanthogen compounds such as dimethylxanthogen disulfide and diisopropylxanthogen disulfide;
Other molecular weight regulators such as terpinolene and α-methylstyrene dimer can be mentioned. These molecular weight regulators can be used singly or in combination of two or more.
The use ratio of the molecular weight regulator is preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass in total of the monomers used.

上記乳化剤としては、例えば、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤などを挙げることができる。
上記アニオン性界面活性剤としては、例えば高級アルコールの硫酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪族スルホン酸塩、ポリエチレングリコールアルキルエーテルの硫酸エステルなどを;
上記ノニオン性界面活性剤としては、例えばポリエチレングリコールのアルキルエステル、ポリエチレングリコールのアルキルエーテル、ポリエチレングリコールのアルキルフェニルエーテルなどを、それぞれ挙げることができる。
両性界面活性剤としては、例えば
アニオン部分が、カルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩またはリン酸エステル塩などからなり、そして
カチオン部分が、アミン塩、第4級アンモニウム塩などからなるものを挙げることができる。このような両性界面活性剤の具体例としては、例えばラウリルベタイン、ステアリルベタインなどのベタイン化合物;
ラウリル−β−アラニン、ラウリルジ(アミノエチル)グリシン、オクチルジ(アミノエチル)グリシンなどのアミノ酸タイプの界面活性剤などを挙げることができる。
上記フッ素系界面活性剤としては、例えば
フルオロブチルスルホン酸塩、フルオロアルキル基を有するリン酸エステル、フルオロアルキル基を有するカルボン酸の塩、フルオロアルキルエチレンオキシド付加物などを挙げることができる。このようなフッ素系界面活性剤の市販品としては例えばエフトップEF301、EF303、EF352(三菱マテリアル電子化成(株)製);
メガファックF171、F172、F173(DIC(株)製);
フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製);
アサヒガードAG710、サーフロンS−381、S−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106、サーフィノールE1004、KH−10、KH−20、KH−30、KH−40(旭硝子(株)製);
フタージェント250、251、222F、FTX−218((株)ネオス製)などを挙げることができる。
Examples of the emulsifier include an anionic surfactant, a nonionic surfactant, an amphoteric surfactant, and a fluorine-based surfactant.
Examples of the anionic surfactant include higher alcohol sulfates, alkylbenzene sulfonates, aliphatic sulfonates, polyethylene glycol alkyl ether sulfates;
Examples of the nonionic surfactant include polyethylene glycol alkyl esters, polyethylene glycol alkyl ethers, polyethylene glycol alkyl phenyl ethers, and the like.
Examples of amphoteric surfactants include those in which the anion moiety is composed of a carboxylate, sulfate ester, sulfonate or phosphate ester salt, and the cation moiety is composed of an amine salt, a quaternary ammonium salt, or the like. Can be mentioned. Specific examples of such amphoteric surfactants include betaine compounds such as lauryl betaine and stearyl betaine;
Examples thereof include surfactants of amino acid type such as lauryl-β-alanine, lauryl di (aminoethyl) glycine, octyldi (aminoethyl) glycine.
Examples of the fluorosurfactant include fluorobutyl sulfonate, phosphoric acid ester having a fluoroalkyl group, a salt of a carboxylic acid having a fluoroalkyl group, and a fluoroalkylethylene oxide adduct. Examples of such commercially available fluorosurfactants include F-top EF301, EF303, and EF352 (manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.);
Megafuck F171, F172, F173 (manufactured by DIC Corporation);
Fluorard FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M);
Asahi Guard AG710, Surflon S-381, S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106, Surfinol E1004, KH-10, KH-20, KH-30, KH-40 (Asahi Glass Co., Ltd.) );
Examples of the solvent include 250, 251, 222F and FTX-218 (manufactured by Neos Co., Ltd.).

乳化剤としては、上記のうちから選択される1種または2種以上を使用することができる。
乳化剤の使用割合は、使用する単量体の合計100質量部に対して、0.01〜10質量部とすることが好ましく、0.02〜5質量部とすることがさらに好ましい。
乳化重合は適当な水性媒体中で行うことが好ましく、特に水中で行うことが好ましい。この水性媒体中における単量体の合計の含有割合は、10〜50質量%とすることができ、20〜40質量%とすることが好ましい。
乳化重合の条件としては、重合温度40〜85℃において重合時間2〜24時間とすることが好ましく、重合温度50〜80℃において重合時間3〜20時間とすることがさらに好ましい。
As an emulsifier, the 1 type (s) or 2 or more types selected from the above can be used.
The use ratio of the emulsifier is preferably 0.01 to 10 parts by mass, and more preferably 0.02 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the monomers used.
The emulsion polymerization is preferably carried out in a suitable aqueous medium, particularly preferably in water. The total content of the monomers in the aqueous medium can be 10 to 50% by mass, and preferably 20 to 40% by mass.
The conditions for emulsion polymerization are preferably a polymerization time of 2 to 24 hours at a polymerization temperature of 40 to 85 ° C, and more preferably a polymerization time of 3 to 20 hours at a polymerization temperature of 50 to 80 ° C.

1.1.2 フッ素原子を含有しない重合体粒子
上記フッ素原子を含有しない重合体粒子は、好ましくは(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物、カルボン酸のビニルエステル、ハロゲン化オレフィン、共役ジエンおよびα−オレフィンよりなる群から選択される少なくとも1種の不飽和単量体に由来する繰り返し単位を有する重合体粒子であり、より好ましくは(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物および共役ジエンよりなる群から選択される少なくとも1種の不飽和単量体に由来する繰り返し単位を有する重合体粒子である。これらの不飽和単量体の具体例としては、上記のフッ素原子含有重合体粒子が任意的に有することのできる他の不飽和単量体について例示した単量体と同様である。
フッ素原子を含有しない重合体粒子は、上記のような不飽和単量体またはその混合物を、公知の方法に従って乳化重合することにより容易に製造することができる。乳化重合は、具体的には上記1.1.1.5に記載された方法と同様にして行うことができる。
1.1.2 Polymer Particles Not Containing Fluorine Atoms The polymer particles not containing a fluorine atom are preferably (meth) acrylic acid esters, aromatic vinyl compounds, vinyl esters of carboxylic acids, halogenated olefins, conjugated dienes. And polymer particles having repeating units derived from at least one unsaturated monomer selected from the group consisting of α-olefins, more preferably (meth) acrylic acid esters, aromatic vinyl compounds and conjugated dienes Polymer particles having repeating units derived from at least one unsaturated monomer selected from the group consisting of: Specific examples of these unsaturated monomers are the same as those exemplified for the other unsaturated monomers that the fluorine atom-containing polymer particles can optionally have.
The polymer particles containing no fluorine atom can be easily produced by emulsion polymerization of the unsaturated monomer as described above or a mixture thereof according to a known method. Specifically, the emulsion polymerization can be performed in the same manner as described in 1.1.1.5 above.

1.1.3 重合体粒子の粒径範囲のコントロール方法
上記フッ素原子含有重合体粒子およびフッ素原子を含有しない重合体粒子は、それぞれ、乳化重合の条件を適宜に変更することにより、その粒径範囲を異なるものとすることができる。具体的には、乳化重合における乳化剤の使用割合を適宜に設定することにより、得られる重合体粒子の粒径範囲を容易にコントロールすることができる。乳化剤の使用割合を少なくすれば得られる重合体の粒径は大きくなる傾向にあり、乳化剤の使用割合を多くすれば得られる重合体の粒径は小さくなる傾向にある。
使用する単量体の重合転化率が有意に大きい場合には、重合時間は得られる重合体の粒径にさほど影響しない。
重合体粒子がポリマーアロイ粒子である場合には、シードとなる重合体Aの個数によって得られる重合体粒子の数が予め決まっているので、重合体Aの存在下における重合体Bの重合の際の乳化剤の使用割合は、ポリマーアロイ粒子の粒径にはほとんど影響しない。ポリマーアロイ粒子の場合には、重合体Aを製造する際の乳化剤の使用割合に注意すべきである。
本発明に使用される重合体粒子の粒径範囲をコントロールするための乳化剤の使用割合は、重合体粒子の具体的態様ごとに、それぞれ以下のとおりである。
本発明における重合体粒子のうちの少なくとも一部として、フッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンよりなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する繰り返し単位を有する重合体粒子を1段階重合で合成する場合には、
第1の粒径範囲に最大頻度径を有する重合体粒子を得るための乳化剤の使用割合は、使用する単量体の合計100質量部に対して、0.5〜5質量部とすることが好ましく;
第2の粒径範囲に最大頻度径を有する重合体粒子を得るための乳化剤の使用割合は、使用する単量体の合計100質量部に対して、0.02〜0.5質量部とすることが好ましい。
重合体粒子のうちの少なくとも一部としてポリマーアロイ粒子を使用する場合には、上記のとおり、重合体Aを製造する際の乳化剤の使用割合が、得られるポリマーアロイ粒子の粒径に大きく影響する。重合体Aを製造する際の乳化剤の使用割合は、
第1の粒径範囲に最大頻度径を有するポリマーアロイ粒子を得るための乳化剤の使用割合は、使用する単量体の合計100質量部に対して、1〜10質量部とすることが好ましく;
第2の粒径範囲に最大頻度径を有するポリマーアロイ粒子を得るための乳化剤の使用割合は、使用する単量体の合計100質量部に対して、0.05〜1質量部とすることが好ましい。この場合、所望のポリマーアロイ粒子の最大頻度径に対して、0.3〜0.7程度、好ましくは0.4〜0.6程度の最大頻度径を有する重合体Aが得られることとなる。
1.1.3 Method for Controlling Particle Size Range of Polymer Particles The above-mentioned fluorine atom-containing polymer particles and polymer particles not containing fluorine atoms are each changed in particle size by appropriately changing the conditions for emulsion polymerization. The range can be different. Specifically, the particle size range of the polymer particles obtained can be easily controlled by appropriately setting the use ratio of the emulsifier in the emulsion polymerization. If the use ratio of the emulsifier is decreased, the particle size of the obtained polymer tends to increase, and if the use ratio of the emulsifier is increased, the particle diameter of the obtained polymer tends to decrease.
When the polymerization conversion rate of the monomer used is significantly large, the polymerization time does not significantly affect the particle size of the resulting polymer.
When the polymer particles are polymer alloy particles, the number of polymer particles obtained is determined in advance depending on the number of polymer A serving as a seed. Therefore, when polymer B is polymerized in the presence of polymer A, The use ratio of the emulsifier hardly affects the particle diameter of the polymer alloy particles. In the case of polymer alloy particles, attention should be paid to the proportion of emulsifier used in the production of the polymer A.
The use ratio of the emulsifier for controlling the particle size range of the polymer particles used in the present invention is as follows for each specific embodiment of the polymer particles.
One-step polymerization of polymer particles having a repeating unit derived from at least one selected from the group consisting of vinylidene fluoride, ethylene tetrafluoride and propylene hexafluoride as at least a part of the polymer particles in the present invention When synthesizing with
The use ratio of the emulsifier for obtaining the polymer particles having the maximum frequency diameter in the first particle size range may be 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the monomers used. Preferably;
The use ratio of the emulsifier for obtaining polymer particles having the maximum frequency diameter in the second particle size range is 0.02 to 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the monomers used. It is preferable.
When the polymer alloy particles are used as at least a part of the polymer particles, the use ratio of the emulsifier in producing the polymer A greatly affects the particle size of the obtained polymer alloy particles as described above. . The use ratio of the emulsifier in producing the polymer A is as follows:
The use ratio of the emulsifier for obtaining the polymer alloy particles having the maximum frequency diameter in the first particle size range is preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the monomers used;
The use ratio of the emulsifier for obtaining the polymer alloy particles having the maximum frequency diameter in the second particle size range may be 0.05 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass in total of the monomers used. preferable. In this case, a polymer A having a maximum frequency diameter of about 0.3 to 0.7, preferably about 0.4 to 0.6 is obtained with respect to the maximum frequency diameter of the desired polymer alloy particles. .

本発明における重合体粒子のうちの少なくとも一部として、フッ素原子を含有しない重合体粒子を使用する場合には、
第1の粒径範囲に最大頻度径を有する重合体を得るための乳化剤の使用割合は、使用する単量体の合計100質量部に対して、0.1〜10質量部とすることが好ましく;
第2の粒径範囲に最大頻度径を有する重合体を得るための乳化剤の使用割合は、使用する単量体の合計100質量部に対して、0.005〜0.2質量部とすることが好ましい。
乳化剤の最適の使用割合は、使用する乳化剤の種類、重合条件などによって若干異なるため、一般的な最適数値範囲を明確に提示することはできない。そのため、上記で説明した第1の粒径範囲に最大頻度径を有する重合体を得るための乳化剤の推奨使用割合と第2の粒径範囲に最大頻度径を有する重合体を得るための乳化剤の推奨使用割合とは、見掛け上重複する部分を有している。しかしながら、乳化剤の適切な使用割合は、当業者による少しの予備実験によって容易に設定することができる。
以上のようにして、粒径範囲の異なる重合体粒子の複数、または粒径範囲の異なる重合体粒子をそれぞれ含有するラテックスの複数を得ることができ、これらを混合することにより、本発明における重合体粒子またはそのラテックスを得ることができる。
When using polymer particles that do not contain fluorine atoms as at least a part of the polymer particles in the present invention,
The proportion of the emulsifier used to obtain the polymer having the maximum frequency diameter in the first particle size range is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the monomers used. ;
The use ratio of the emulsifier for obtaining the polymer having the maximum frequency diameter in the second particle size range is 0.005 to 0.2 part by mass with respect to 100 parts by mass in total of the monomers used. Is preferred.
Since the optimum use ratio of the emulsifier varies slightly depending on the type of emulsifier used, the polymerization conditions, etc., a general optimum numerical range cannot be clearly presented. Therefore, the recommended use ratio of the emulsifier for obtaining the polymer having the maximum frequency diameter in the first particle size range described above and the emulsifier for obtaining the polymer having the maximum frequency diameter in the second particle size range. The recommended usage ratio has an apparently overlapping portion. However, the appropriate proportion of emulsifier can be easily set by a few preliminary experiments by those skilled in the art.
As described above, a plurality of polymer particles having different particle size ranges or a plurality of latexes each containing polymer particles having different particle size ranges can be obtained. Combined particles or their latex can be obtained.

1.2 液状媒体
本発明の電極用バインダー組成物は、さらに液状媒体を含有する。
上記液状媒体は、水を含有する水性媒体であることが好ましい。この水性媒体は、水以外に少量の非水媒体を含有することができる。このような非水媒体としては、例えばアミド化合物、炭化水素、アルコール、ケトン、エステル、アミン化合物、ラクトン、スルホキシド、スルホン化合物などを挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上を使用することができる。このような非水媒体の含有割合は、水性媒体の全部に対して好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは5質量%以下である。水性媒体は、非水媒体を含有せずに水のみからなるものであることが最も好ましい。
本発明の電極用バインダー組成物は、媒体として水性媒体を使用し、好ましくは水以外の非水媒体を含有しない。このことにより、環境に対する悪影響を与える程度が低く、取扱作業者に対する安全性も高いこととなり、好ましい。この点、有機溶媒を媒体として含有する組成物は、廃棄処理の手間およびコストの問題が生じ、可燃性などの特性に起因して防火性保存設備が必要となり、取扱いにも特別の熟練および配慮が必要となる不利益が生ずる。
1.2 Liquid medium The electrode binder composition of the present invention further contains a liquid medium.
The liquid medium is preferably an aqueous medium containing water. This aqueous medium can contain a small amount of non-aqueous medium in addition to water. Examples of such a non-aqueous medium include amide compounds, hydrocarbons, alcohols, ketones, esters, amine compounds, lactones, sulfoxides, sulfone compounds, and the like, and one or more selected from these are used. can do. The content ratio of such a non-aqueous medium is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the entire aqueous medium. Most preferably, the aqueous medium is composed only of water without containing a non-aqueous medium.
The binder composition for electrodes of the present invention uses an aqueous medium as a medium, and preferably does not contain a non-aqueous medium other than water. This is preferable because the degree of adverse effects on the environment is low and the safety for handling workers is high. In this regard, a composition containing an organic solvent as a medium causes problems of disposal and cost, and requires fireproof storage equipment due to characteristics such as flammability, and has special skills and considerations in handling. There is a disadvantage that is necessary.

1.3 電極用バインダー組成物
本発明の電極用バインダー組成物は、上記のような重合体粒子が上記のような液状媒体に分散されたラテックスとして存在することが好ましい。
本発明の電極用バインダー組成物としては、重合体粒子を合成(重合)し、好ましくは反応を停止した後の重合反応混合物の複数を混合し、必要に応じて混合物の液性を調整した後、これをそのまま本発明の電極用バインダー組成物として用いることが好ましい。従って、本発明の電極用バインダー組成物は、上記のような重合体粒子のほか、乳化剤、重合開始剤またはその残滓、界面活性剤、中和剤などの他の成分を含有していてもよい。これら他の成分の含有割合としては、他の成分の合計質量が組成物の固形分の質量に対する割合として、3質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましい。
本発明の電極用バインダー組成物の固形分濃度(組成物中の水性媒体以外の成分の質量が、組成物の全質量に対して占める割合)としては、30〜50質量%であることが好ましく、35〜45質量%であることがより好ましい。
電極用バインダー組成物の液性としては、中性付近であることが好ましく、pH6.0〜8.5であることがより好ましく、特にpH7.0〜8.0であることが好ましい。組成物の液性の調整には、公知の水溶性の酸または塩基を用いることができる。酸としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸、リン酸などを;
塩基としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、アンモニア水などを、それぞれ挙げることができる。
上記のような本発明の電極用バインダー組成物は、例えばリチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどの蓄電デバイスの電極材料として好適に用いることができる。電極用バインダー組成物は、リチウムイオン二次電池の正極の材料として用いた場合に本発明の有利な効果が最大限に発揮されることから、この用途に適用することが特に好ましい。
1.3 Electrode Binder Composition The electrode binder composition of the present invention preferably exists as a latex in which the polymer particles as described above are dispersed in the liquid medium as described above.
As the binder composition for an electrode of the present invention, polymer particles are synthesized (polymerized), preferably after mixing a plurality of polymerization reaction mixtures after stopping the reaction, and adjusting the liquidity of the mixture as necessary. This is preferably used as it is as the binder composition for an electrode of the present invention. Therefore, the electrode binder composition of the present invention may contain other components such as an emulsifier, a polymerization initiator or its residue, a surfactant, and a neutralizer in addition to the polymer particles as described above. . As a content ratio of these other components, the total mass of the other components is preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, as a ratio with respect to the mass of the solid content of the composition.
The solid content concentration of the binder composition for an electrode of the present invention (ratio of the mass of components other than the aqueous medium in the composition to the total mass of the composition) is preferably 30 to 50% by mass. It is more preferable that it is 35-45 mass%.
The liquid property of the electrode binder composition is preferably near neutral, more preferably pH 6.0 to 8.5, and particularly preferably pH 7.0 to 8.0. For adjusting the liquidity of the composition, a known water-soluble acid or base can be used. Examples of the acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and the like;
Examples of the base include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, and aqueous ammonia.
The binder composition for electrodes of the present invention as described above can be suitably used as an electrode material for power storage devices such as lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors, and lithium ion capacitors. Since the advantageous effect of this invention is exhibited to the maximum when the binder composition for electrodes is used as a material for the positive electrode of a lithium ion secondary battery, it is particularly preferable to apply to this application.

2 電極用スラリー
上記の如き、本発明の電極用バインダー組成物を用いて電極用スラリーを製造することができる。
電極用スラリーは、これを集電体の表面に塗布した後、乾燥して、集電体上に活物質層を形成するために用いられる分散液である。この電極用スラリーは、少なくとも上記のような重合体粒子と、活物質と、水と、を含有し、好ましくはさらに導電付与材を含有する。これら以外に非水系媒体、増粘剤などを含有していてもよい。
2 Electrode slurry As described above, an electrode slurry can be produced using the electrode binder composition of the present invention.
The electrode slurry is a dispersion used to form an active material layer on the current collector after being applied to the surface of the current collector and then dried. This electrode slurry contains at least the polymer particles as described above, an active material, and water, and preferably further contains a conductivity-imparting material. In addition to these, a non-aqueous medium, a thickener and the like may be contained.

2.1 活物質
活物質は、目的とする蓄電デバイスの種類などに応じて適宜選択される。
リチウムイオン二次電池の正極を形成するための電極用スラリー(正極用スラリー)の場合、活物質(正極活物質)としては、例えばLi1+x(但し、MはCo、NiおよびMnから選択された少なくとも1種、NはAlおよびSnから選択された少なくとも1種、Oは酸素原子を表し、x、yおよびzは、それぞれ、0.10≧x≧0、4.00≧y≧0.85、2.00≧z≧0の範囲の数である)で表される複合金属酸化物、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元系ニッケルコバルトマンガン酸リチウムなどを挙げることができるほか、
オリビン構造を有するリチウム原子含有酸化物を好適に使用することができる。
上記のオリビン構造を有するリチウム原子含有酸化物は、下記一般式(1)
Li1−x(XO) (1)
(式(1)中、MはMg、Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、A1、Ga、GeおよびSnよりなる群から選択される金属のイオンの少なくとも1種であり;
Xは、Si、S、PおよびVよりなる群から選択される少なくとも1種であり;
xは数であり、0<x<1の関係を満たす。)
で表され、そしてオリビン型結晶構造を有する化合物である。上記式(1)におけるxは、MおよびXの価数に応じて、式(1)全体の価数が0価となるように選択される。
上記オリビン構造を有するリチウム原子含有酸化物は、金属元素Mの種類によって電極電位が異なる。従って、金属元素Mの種類を選択することにより、電池電圧を任意に設定することができる。オリビン構造を有するリチウム原子含有酸化物の代表的なものとしては、LiFePO、LiCoPO、Li0.90Ti0.05Nb0.05Fe0.30Co0.30Mn0.30POなどを挙げることができる。これらのうち、特にLiFePOは、原料となる鉄化合物の入手が容易であるとともに安価であるため、好ましい。また、上記の化合物中のFeイオンをCoイオン、NiイオンまたはMnイオンに置換した化合物も、上記各化合物と同じ結晶構造を有するので、正極活物質として同様の効果を有する。
2.1 Active Material The active material is appropriately selected according to the type of the target power storage device.
For electrode slurry for forming a positive electrode of a lithium ion secondary battery (slurry for the positive electrode), as the active material (positive electrode active material), for example, Li 1 + x M y N z O 2 ( where, M is Co, Ni And at least one selected from Mn, N is at least one selected from Al and Sn, O represents an oxygen atom, and x, y, and z are 0.10 ≧ x ≧ 0, 4.00, respectively. ≧ y ≧ 0.85, 2.00 ≧ z ≧ 0 in the range)), composite metal oxide, lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate, lithium iron phosphate, ternary system In addition to nickel cobalt lithium manganate,
A lithium atom-containing oxide having an olivine structure can be preferably used.
The lithium atom-containing oxide having the olivine structure has the following general formula (1):
Li 1-x M x (XO 4 ) (1)
(In the formula (1), M is a metal ion selected from the group consisting of Mg, Ti, V, Nb, Ta, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, A1, Ga, Ge, and Sn. At least one of;
X is at least one selected from the group consisting of Si, S, P and V;
x is a number and satisfies the relationship 0 <x <1. )
And a compound having an olivine type crystal structure. X in the above formula (1) is selected according to the valences of M and X so that the valence of the entire formula (1) becomes zero.
The lithium atom-containing oxide having the olivine structure has different electrode potentials depending on the type of the metal element M. Therefore, the battery voltage can be arbitrarily set by selecting the type of the metal element M. Typical examples of the lithium atom-containing oxide having an olivine structure include LiFePO 4 , LiCoPO 4 , Li 0.90 Ti 0.05 Nb 0.05 Fe 0.30 Co 0.30 Mn 0.30 PO 4, and the like. Can be mentioned. Among these, LiFePO 4 is particularly preferable because it is easy to obtain an iron compound as a raw material and is inexpensive. In addition, a compound obtained by substituting Fe ions in the above compounds with Co ions, Ni ions, or Mn ions has the same crystal structure as each of the above compounds, and thus has the same effect as a positive electrode active material.

リチウムイオン二次電池の負極を形成するための電極用スラリー(負極用スラリー)の場合、活物質(負極活物質)としては、例えば炭素材料、カーボンなどを好適に用いることができる。上記炭素材料としては有機高分子化合物、コークス、ピッチなどを焼成して得られる炭素材料を例示することができ、該炭素材料の前駆体である有機高分子化合物としては、例えばフェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロースなどを挙げることができる。上記カーボンとしては、例えば人造グラファイト、天然グラファイトなどを挙げることができる。
電気二重層キャパシタ用の電極を形成するための電極用スラリーの場合、活物質としては、例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、ハードカーボン;
コークス、ピッチなどを焼成して得られる炭素材料;
ポリアセン系有機半導体(PAS)などを用いることができる。
活物質は粒子状であることが好ましく、その平均粒子径(Db)は、0.4〜10μmの範囲であることが好ましく、0.5〜7μmの範囲であることがより好ましい。
In the case of the slurry for electrodes (slurry for negative electrodes) for forming the negative electrode of a lithium ion secondary battery, as an active material (negative electrode active material), a carbon material, carbon, etc. can be used suitably, for example. Examples of the carbon material include carbon materials obtained by firing organic polymer compounds, coke, pitch, and the like. Examples of the organic polymer compounds that are precursors of the carbon materials include phenol resins and polyacrylonitrile. And cellulose. Examples of the carbon include artificial graphite and natural graphite.
In the case of an electrode slurry for forming an electrode for an electric double layer capacitor, examples of the active material include graphite, non-graphitizable carbon, and hard carbon;
Carbon material obtained by firing coke, pitch, etc .;
A polyacene organic semiconductor (PAS) or the like can be used.
The active material is preferably in the form of particles, and the average particle diameter (Db) is preferably in the range of 0.4 to 10 μm, and more preferably in the range of 0.5 to 7 μm.

2.2 水
上記電極用スラリーは、さらに水を含有することができる。水を含有することにより、電極用スラリーの安定性が良好となり、電極を再現性よく製造することが可能となる。水は、電極用スラリー(特に正極用スラリー)で一般的に使用されている高沸点溶剤(たとえば、N−メチルピロリドンなど)と比較して蒸発速度が速く、溶媒除去時間の短縮による生産性の向上、粒子のマイグレーションの抑制などを期待することができる。
2.2 Water The electrode slurry may further contain water. By containing water, the stability of the electrode slurry is improved, and the electrode can be produced with good reproducibility. Water has a higher evaporation rate than a high boiling point solvent (for example, N-methylpyrrolidone, etc.) generally used in electrode slurries (especially positive electrode slurries), and productivity is reduced by shortening the solvent removal time. Improvement, suppression of particle migration, etc. can be expected.

2.3 その他の成分
上記電極用スラリーは、前述した成分以外に、必要に応じてその他の成分を含有することができる、このようなその他の成分としては、例えば導電付与剤、非水系媒体、増粘剤などを挙げることができる。
2.3 Other components The electrode slurry may contain other components as necessary in addition to the components described above. Examples of such other components include a conductivity-imparting agent, a non-aqueous medium, A thickener etc. can be mentioned.

2.3.1 導電付与剤
上記導電付与剤の具体例としては、リチウムイオン二次電池においてはカーボンなどが;
ニッケル水素二次電池においては、正極では酸化コバルトが:
負極ではニッケル粉末、酸化コバルト、酸化チタン、カーボンなどが、それぞれ用いられる。上記両電池において、カーボンとしては、グラファイト、活性炭、アセチレンブラック、ファーネスブラック、黒鉛、炭素繊維、フラーレンなどを挙げることができる。これらの中でも、アセチレンブラックまたはファーネスブラックを好ましく使用することができる。導電付与剤の使用割合は、活物質粒子100質量部に対して、好ましくは20質量部以下であり、より好ましくは1〜15質量部であり、特に2〜10質量部であることが好ましい。
2.3.1 Conductivity-imparting agent Specific examples of the conductivity-imparting agent include carbon in a lithium ion secondary battery;
In nickel-metal hydride secondary batteries, cobalt oxide is the positive electrode:
For the negative electrode, nickel powder, cobalt oxide, titanium oxide, carbon and the like are used. In both the batteries, examples of carbon include graphite, activated carbon, acetylene black, furnace black, graphite, carbon fiber, and fullerene. Among these, acetylene black or furnace black can be preferably used. The use ratio of the conductivity-imparting agent is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 1 to 15 parts by mass, and particularly preferably 2 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material particles.

2.3.2 非水系媒体
上記電極用スラリーは、その塗布性を改善する観点から、80〜350℃の標準沸点を有する非水系媒体を含有することができる。このような非水系媒体の具体例としては、例えばN−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド化合物;
トルエン、キシレン、n−ドデカン、テトラリンなどの炭化水素;
2−エチル−1−ヘキサノール、1−ノナノール、ラウリルアルコールなどのアルコール;
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ホロン、アセトフェノン、イソホロンなどのケトン;
酢酸ベンジル、酪酸イソペンチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなどのエステル;
o−トルイジン、m−トルイジン、p−トルイジンなどのアミン化合物;
γ−ブチロラクトン、δ−ブチロラクトンなどのラクトン;
ジメチルスルホキシド、スルホランなどのスルホキシド・スルホン化合物などを挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上を使用することができる。これらの中でも、重合体粒子の安定性、電極用スラリーを塗布する際の作業性などの点から、N−メチルピロリドンを使用することが好ましい。
しかしながら電極用スラリーは、環境負荷の低減、作業者の安全確保および管理コストの低減の観点から、非水系媒体を含有しないことが好ましい。
2.3.2 Non-aqueous medium The slurry for electrodes may contain a non-aqueous medium having a standard boiling point of 80 to 350 ° C from the viewpoint of improving the coating property. Specific examples of such a non-aqueous medium include amide compounds such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide;
Hydrocarbons such as toluene, xylene, n-dodecane, tetralin;
Alcohols such as 2-ethyl-1-hexanol, 1-nonanol, lauryl alcohol;
Ketones such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, phorone, acetophenone, isophorone;
Esters such as benzyl acetate, isopentyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate;
amine compounds such as o-toluidine, m-toluidine, p-toluidine;
lactones such as γ-butyrolactone and δ-butyrolactone;
Examples thereof include sulfoxide and sulfone compounds such as dimethyl sulfoxide and sulfolane, and one or more selected from these compounds can be used. Among these, it is preferable to use N-methylpyrrolidone from the viewpoints of stability of polymer particles, workability when applying an electrode slurry, and the like.
However, it is preferable that the electrode slurry does not contain a non-aqueous medium from the viewpoints of reducing environmental load, ensuring worker safety, and reducing management costs.

2.3.3 増粘剤
上記電極用スラリーは、その塗工性を改善し、あるいは得られる蓄電デバイスの充放電特性をより向上するとの観点から、増粘剤を含有することができる。
このような増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース化合物;
上記セルロース化合物のアンモニウム塩またはアルカリ金属塩;
ポリ(メタ)アクリル酸、変性ポリ(メタ)アクリル酸などのポリカルボン酸;
上記ポリカルボン酸のアルカリ金属塩;
ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体などのビニルアルコール(共)重合体;
(メタ)アクリル酸、マレイン酸およびフマル酸などの不飽和カルボン酸と、ビニルエステルとの共重合体の鹸化物などの水溶性ポリマーなどを挙げることができる。これらの中でも特に好ましい増粘剤としては、カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩、ポリ(メタ)アクリル酸のアルカリ金属塩などである。
これら増粘剤の市販品としては、カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩として、例えばCMC1120、CMC1150、CMC2200、CMC2280、CMC2450(以上、(株)ダイセル製)などを挙げることができる。
電極用スラリーが増粘剤を含有する場合、増粘剤の使用割合としては、電極用スラリーの全固形分量に対して、好ましくは20質量%以下であり、より好ましくは0.1〜15質量%であり、さらに好ましくは0.5〜10質量%である。
2.3.3 Thickener The above slurry for an electrode can contain a thickener from the viewpoint of improving the coatability or further improving the charge / discharge characteristics of the obtained electricity storage device.
Examples of such thickeners include cellulose compounds such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose;
An ammonium salt or an alkali metal salt of the cellulose compound;
Polycarboxylic acids such as poly (meth) acrylic acid, modified poly (meth) acrylic acid;
An alkali metal salt of the polycarboxylic acid;
Vinyl alcohol (co) polymers such as polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer;
Examples thereof include water-soluble polymers such as saponified products of copolymers of unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylic acid, maleic acid and fumaric acid and vinyl esters. Among these, particularly preferred thickeners include alkali metal salts of carboxymethyl cellulose and alkali metal salts of poly (meth) acrylic acid.
Examples of commercially available products of these thickeners include CMC1120, CMC1150, CMC2200, CMC2280, and CMC2450 (manufactured by Daicel Corporation) as alkali metal salts of carboxymethylcellulose.
When the electrode slurry contains a thickener, the use ratio of the thickener is preferably 20% by mass or less, more preferably 0.1 to 15% by mass with respect to the total solid content of the electrode slurry. %, And more preferably 0.5 to 10% by mass.

2.4 電極用スラリーの好ましい態様
電極用スラリーは、活物質100質量部に対して、本発明の電極用バインダー組成物が、固形分換算で0.1〜10質量部含有されていることが好ましく、0.3〜4質量部含有されていることがより好ましい。電極用バインダー組成物の含有割合が固形分換算で0.1〜10質量部であることにより、重合体が、蓄電デバイスにおいて使用される電解液に溶解し難くなり、その結果、高温おいても過電圧の上昇によるデバイス特性への悪影響を抑制することができる。
電極用スラリーは、本発明の電極用バインダー組成物と、上記のような活物質と、必要に応じて用いられる他の成分と、を混合することにより調製される。これらを混合するための手段としては、例えば攪拌機、脱泡機、ビーズミル、高圧ホモジナイザーなどの公知の混合装置を利用することができる。
電極用スラリーの調製は減圧下で行うことが好ましい。このことにより、得られる活物質層内に気泡が生じることを防止することができる。
上記のような電極用スラリーは、本発明の電極用バインダー組成物を含有することにより、活物質相互間および活物質−集電体間の密着性の高い活物質層を形成することができ、また、高温環境下における電気化学的安定性に優れた蓄電デバイスを与えることができる。
2.4 Preferred Embodiment of Electrode Slurry The electrode slurry contains 0.1 to 10 parts by mass in terms of solid content of the electrode binder composition of the present invention with respect to 100 parts by mass of the active material. Preferably, 0.3 to 4 parts by mass is contained. When the content ratio of the electrode binder composition is 0.1 to 10 parts by mass in terms of solid content, the polymer is difficult to dissolve in the electrolytic solution used in the electricity storage device, and as a result, even at high temperatures. An adverse effect on device characteristics due to an increase in overvoltage can be suppressed.
The electrode slurry is prepared by mixing the electrode binder composition of the present invention, the active material as described above, and other components used as necessary. As a means for mixing them, for example, a known mixing device such as a stirrer, a defoamer, a bead mill, a high-pressure homogenizer, or the like can be used.
The electrode slurry is preferably prepared under reduced pressure. Thus, bubbles can be prevented from being generated in the obtained active material layer.
By containing the electrode binder composition of the present invention, the electrode slurry as described above can form an active material layer having high adhesion between active materials and between an active material and a current collector, Moreover, the electrical storage device excellent in the electrochemical stability in a high temperature environment can be provided.

3 電極
本発明における電極は、
集電体と、
前記集電体の表面上に、上記で説明した電極用スラリーを塗布して乾燥する工程を経て形成された活物質層と
を備える。塗膜の乾燥後、好ましくはプレス加工が行われる。
3 Electrode The electrode in the present invention is
A current collector,
The active material layer formed through the process of apply | coating the slurry for electrodes demonstrated above and drying on the surface of the said electrical power collector is provided. After the coating film is dried, press working is preferably performed.

3.1 集電体
集電体としては、例えば金属箔、エッチング金属箔、エキスパンドメタルなどを用いることができる。これらの材料の具体例としては、例えばアルミニウム、銅、ニッケル、タンタル、ステンレス、チタンなどの金属を挙げることができ、目的とする蓄電デバイスの種類に応じて適宜選択して用いることができる。
例えばリチウムイオン二次電池の正極を形成する場合、集電体としては上記のうちのアルミニウムを用いることが好ましい。この場合、集電体の厚みは、5〜30μmとすることが好ましく、8〜25μmとすることがより好ましい。
一方、リチウムイオン二次電池の負極を形成する場合、集電体としては上記のうちの銅を用いることが好ましい。この場合、集電体の厚みは、5〜30μmとすることが好ましく、8〜25μmとすることがより好ましい。
さらに、電気二重層キャパシタ用の電極を形成する場合、集電体としては上記のうちのアルミニウムまたは銅を用いることが好ましい。この場合、集電体の厚みは、5〜100μmとすることが好ましく、10〜70μmとすることがより好ましく、特に15〜30μmとすることが好ましい。
3.1 Current collector As the current collector, for example, a metal foil, an etching metal foil, an expanded metal, or the like can be used. Specific examples of these materials include metals such as aluminum, copper, nickel, tantalum, stainless steel, and titanium, and can be appropriately selected and used depending on the type of the target power storage device.
For example, when forming the positive electrode of a lithium ion secondary battery, it is preferable to use aluminum among the above as a collector. In this case, the thickness of the current collector is preferably 5 to 30 μm, and more preferably 8 to 25 μm.
On the other hand, when forming the negative electrode of a lithium ion secondary battery, it is preferable to use copper among the above as the current collector. In this case, the thickness of the current collector is preferably 5 to 30 μm, and more preferably 8 to 25 μm.
Furthermore, when forming an electrode for an electric double layer capacitor, it is preferable to use aluminum or copper among the above as the current collector. In this case, the thickness of the current collector is preferably 5 to 100 μm, more preferably 10 to 70 μm, and particularly preferably 15 to 30 μm.

3.2 活物質層の形成
電極における活物質層は、上記のような集電体の表面上に、電極用スラリーを塗布して乾燥する工程を経ることにより、形成される。
集電体上への電極用スラリーの塗布方法としては、例えばドクターブレード法、リバースロール法、コンマバー法、グラビヤ法、エアーナイフ法などの適宜の方法を適用することができる。
塗膜の乾燥処理は、好ましくは20〜250℃、より好ましくは50〜150℃の温度範囲において、好ましくは1〜120分間、より好ましくは5〜60分間の処理時間で行われる。
乾燥後の塗膜は、好ましくはプレス加工に供される。このプレス加工を行うための手段としては、例えばロールプレス機、高圧スーパープレス機、ソフトカレンダー、1トンプレス機などを挙げることができる。プレス加工の条件は、用いる加工機の種類ならびに活物質層の所望の厚みおよび密度に応じて、適宜に設定される。
活物質層の好ましい厚みおよび密度は、その用途により異なる。
リチウムイオン二次電池負極の場合、厚みが40〜100μmであり、密度が1.3〜1.9g/cmであることが好ましく;
リチウムイオン二次電池正極の場合、厚みが40〜100μmであり、密度が2.0〜5.0g/cmであることが好ましく;そして
電気二重層キャパシタ用電極の場合、厚みが50〜200μmであり、密度が0.9〜1.8g/cmであることが好ましい。
3.2 Formation of Active Material Layer The active material layer in the electrode is formed by applying an electrode slurry to the surface of the current collector as described above and drying it.
As a method for applying the electrode slurry onto the current collector, for example, an appropriate method such as a doctor blade method, a reverse roll method, a comma bar method, a gravure method, or an air knife method can be applied.
The drying treatment of the coating film is preferably performed in a temperature range of 20 to 250 ° C., more preferably 50 to 150 ° C., preferably for a processing time of 1 to 120 minutes, more preferably 5 to 60 minutes.
The dried coating film is preferably subjected to press working. Examples of means for performing the pressing include a roll press machine, a high-pressure super press machine, a soft calendar, and a 1-ton press machine. The conditions for the press working are appropriately set according to the type of processing machine used and the desired thickness and density of the active material layer.
The preferable thickness and density of the active material layer vary depending on the application.
In the case of a lithium ion secondary battery negative electrode, the thickness is preferably 40 to 100 μm and the density is preferably 1.3 to 1.9 g / cm 3 ;
In the case of a lithium ion secondary battery positive electrode, the thickness is preferably 40-100 μm and the density is preferably 2.0-5.0 g / cm 3 ; and in the case of an electric double layer capacitor electrode, the thickness is 50-200 μm. And the density is preferably 0.9 to 1.8 g / cm 3 .

4 蓄電デバイス
本発明における蓄電デバイスは、上記のような電極を具備する。
本発明における蓄電デバイスは、上記のような電極が、電解液を介して対向電極と相対し、好ましくはセパレータの存在によって隔離された構造を有する。
その製造方法としては、例えば、2つの電極(正極および負極の2つ、またはキャパシタ用電極の2つ)をセパレータを介して重ね合わせ、これを電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口する方法が挙げられる。電池の形状は、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、適宜の形状であることができる。
上記電解液は、目的とする蓄電デバイスの種類に応じて適宜選択して用いられる。電解液としては、適当な電解質が溶媒中に溶解された溶液が用いられる。
リチウムイオン二次電池を製造する場合には、電解質としてリチウム化合物が用いられる。具体的には、例えばLiClO、LiBF、LiI、LiPF、LiCFSO、LiAsF、LiSbF、LiAlCl、LiCl、LiBr、LiB(C、LiCHSO、LiCSO、Li(CFSONなどを挙げることができる。この場合の電解質濃度は、好ましくは0.5〜3.0モル/Lであり、より好ましくは0.7〜2.0モル/Lである。
電気二重層キャパシタを製造する場合には、電解質として例えばテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラエチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェートなどが用いられる。この場合の電解質濃度は、好ましくは0.5〜3.0モル/Lであり、より好ましくは0.7〜2.0モル/Lである。
リチウムイオンキャパシタを製造する場合における電解質の種類および濃度は、リチウムイオン二次電池の場合と同じである。
4 Power Storage Device The power storage device in the present invention includes the electrode as described above.
The electricity storage device according to the present invention has a structure in which the electrode as described above is opposed to the counter electrode via the electrolytic solution, and is preferably isolated by the presence of the separator.
As a manufacturing method thereof, for example, two electrodes (two of a positive electrode and a negative electrode or two of a capacitor electrode) are overlapped via a separator, and this is wound or folded in accordance with the battery shape. And injecting the electrolyte into the battery container and sealing it. The shape of the battery can be an appropriate shape such as a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a square shape, or a flat shape.
The electrolytic solution is appropriately selected and used depending on the type of the target electricity storage device. As the electrolytic solution, a solution in which an appropriate electrolyte is dissolved in a solvent is used.
When manufacturing a lithium ion secondary battery, a lithium compound is used as an electrolyte. Specifically, for example LiClO 4, LiBF 4, LiI, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, LiCl, LiBr, LiB (C 2 H 5) 4, LiCH 3 SO 3, LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, and the like can be given. The electrolyte concentration in this case is preferably 0.5 to 3.0 mol / L, more preferably 0.7 to 2.0 mol / L.
When manufacturing an electric double layer capacitor, for example, tetraethylammonium tetrafluoroborate, triethylmethylammonium tetrafluoroborate, tetraethylammonium hexafluorophosphate or the like is used as an electrolyte. The electrolyte concentration in this case is preferably 0.5 to 3.0 mol / L, more preferably 0.7 to 2.0 mol / L.
The type and concentration of the electrolyte in manufacturing the lithium ion capacitor are the same as in the case of the lithium ion secondary battery.

上記いずれの場合であっても、電解液に用いられる溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどのカーボネート;
γ−ブチロラクトンなどのラクトン;
トリメトキシシラン、1,2−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、2−エトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル;
ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド;
1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソランなどのオキソラン誘導体;
アセトニトリル、ニトロメタンなどの窒素含有化合物;
ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、リン酸トリエステルなどのエステル;
ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどのグライム化合物;
アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン;
スルホランなどのスルホン化合物;
2−メチル−2−オキサゾリジノンなどのオキサゾリジノン誘導体;
1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,8−ナフタスルトンなどのスルトン化合物などを挙げることができる。
このような蓄電デバイスは、活物質層における活物質相互間および活物質−集電体間の密着性が高く、しかも、高温環境下における電気化学的安定性に優れる。従って、この蓄電デバイスは、電気自動車、バイブリッドカー、トラックなどの自動車に搭載される二次電池またはキャパシタとして好適であるほか、AV機器、OA機器、通信機器などに用いられる二次電池、キャパシタとしても好適である。
In any case, examples of the solvent used in the electrolyte include carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate;
lactones such as γ-butyrolactone;
Ethers such as trimethoxysilane, 1,2-dimethoxyethane, diethyl ether, 2-ethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran;
Sulfoxides such as dimethyl sulfoxide;
Oxolane derivatives such as 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane;
Nitrogen-containing compounds such as acetonitrile and nitromethane;
Esters such as methyl formate, methyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, phosphate triester;
Glyme compounds such as diglyme, triglyme and tetraglyme;
Ketones such as acetone, diethyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone;
Sulfone compounds such as sulfolane;
Oxazolidinone derivatives such as 2-methyl-2-oxazolidinone;
Examples include sultone compounds such as 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 2,4-butane sultone, and 1,8-naphtha sultone.
Such an electricity storage device has high adhesion between the active materials and between the active material and the current collector in the active material layer, and is excellent in electrochemical stability in a high temperature environment. Therefore, this power storage device is suitable as a secondary battery or capacitor mounted on an automobile such as an electric vehicle, a hybrid car, or a truck, and also used as a secondary battery or a capacitor for AV equipment, OA equipment, communication equipment, etc. It is also suitable.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. However, the present invention is not limited to these examples.

<重合体粒子の調製>
合成例1
(1)重合体Aの合成
電磁式撹拌機を備えた内容積約6Lのオートクレーブの内部を十分に窒素置換した。その後、該オートクレーブ中に、脱酸素した純水2.5Lおよび乳化剤としてパーフルオロデカン酸アンモニウム10gを仕込み、350rpmで撹拌しながら60℃まで昇温した。次いで、単量体であるフッ化ビニリデン(VDF)70質量%および六フッ化プロピレン(HFP)30質量%からなる混合ガスを、内圧が20kg/cmに達するまで仕込んだ。さらに、重合開始剤としてジイソプロピルパーオキシジカーボネートを20質量%含有するフロン113溶液25gを窒素ガスを使用して圧入し、重合を開始した。重合中は内圧が20kg/cmに維持されるようVDF60.2質量%およびHFP39.8質量%からなる混合ガスを逐次圧入して、圧力を20kg/cmに維持した。また、重合が進行するに従って重合速度が低下するため、重合開始から3時間経過後に、先と同じ重合開始剤溶液の同量を窒素ガスを使用して圧入し、さらに3時間反応を継続した。その後、反応液を冷却すると同時に撹拌を停止し、未反応の単量体を放出して反応を停止することにより、重合体Aの微粒子を40質量%含有する水系分散体を得た。
得られた水系分散体について、動的光散乱法を測定原理とする粒径頻度分布測定装置(日機装(株)製、型式「NPA150」)を用いて粒径頻度分布を測定し、その分布から求めた最大頻度径は250nmであった。
得られた重合体につき、19F−NMRにより分析した結果、各単量体の質量組成比はVDF:HFP=21:4(質量比)であった。
<Preparation of polymer particles>
Synthesis example 1
(1) Synthesis of Polymer A The inside of an autoclave having an internal volume of about 6 L equipped with an electromagnetic stirrer was sufficiently purged with nitrogen. Thereafter, 2.5 L of deoxygenated pure water and 10 g of ammonium perfluorodecanoate as an emulsifier were charged into the autoclave, and the temperature was raised to 60 ° C. while stirring at 350 rpm. Next, a mixed gas consisting of 70% by mass of vinylidene fluoride (VDF) and 30% by mass of propylene hexafluoride (HFP) as monomers was charged until the internal pressure reached 20 kg / cm 2 . Furthermore, 25 g of Freon 113 solution containing 20% by mass of diisopropyl peroxydicarbonate as a polymerization initiator was injected using nitrogen gas to initiate polymerization. During the polymerization, a mixed gas composed of 60.2% by mass of VDF and 39.8% by mass of HFP was sequentially injected so that the internal pressure was maintained at 20 kg / cm 2 , and the pressure was maintained at 20 kg / cm 2 . Further, since the polymerization rate decreased as the polymerization progressed, 3 hours after the start of polymerization, the same amount of the same polymerization initiator solution as that described above was injected using nitrogen gas, and the reaction was continued for another 3 hours. Thereafter, the reaction liquid was cooled and the stirring was stopped at the same time, and the reaction was stopped by releasing the unreacted monomer to obtain an aqueous dispersion containing 40% by mass of polymer A fine particles.
For the obtained aqueous dispersion, the particle size frequency distribution was measured using a particle size frequency distribution measuring apparatus (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., model “NPA150”) based on the dynamic light scattering method. The determined maximum frequency diameter was 250 nm.
As a result of analyzing the obtained polymer by 19 F-NMR, the mass composition ratio of each monomer was VDF: HFP = 21: 4 (mass ratio).

(2)重合体粒子の合成(重合体Bの重合)
容量7Lのセパラブルフラスコの内部を十分に窒素置換した。その後、該セパラブルフラスコ中に、上記(1)で得られた重合体Aの微粒子を含有する水系分散体1,600g(重合体A換算で25質量部に相当)、乳化剤「アデカリアソープSR1025」(商品名、(株)ADEKA製)0.5質量部、メタクリル酸メチル(MMA)30質量部、アクリル酸2−エチルヘキシル(EHA)40質量部およびメタクリル酸(MAA)5質量部、ならびに水130質量部を順次に仕込み、40℃で6時間攪拌し、重合体Aに単量体を吸収させた。次いで油溶性重合開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル0.5質量部を含有するテトラヒドロフラン溶液20mLを添加し、75℃に昇温して3時間反応を行い、さらに85℃で2時間反応を行った。その後、冷却して反応を停止し、反応混合物に2.5N水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH7に調節することにより、重合体粒子(P1)を40質量%含有する水系分散体を得た。
得られた水系分散体について、粒径頻度分布測定装置「NPA150」を用いて粒径頻度分布を測定し、その分布から求めた最大頻度径は500nmであった。
また、得られた水系分散体の約10gを直径8cmのテフロン(登録商標)シャーレへ取り、120℃で1時間乾燥して成膜した。得られた膜(重合体)のうちの1gを正確に秤り採り、これをテトラヒドロフラン(THF)400mL中に浸積して50℃で3時間振とうした。振とう後の液を300メッシュの金網で濾過して不溶分を除去した後、THFを留去して得られた残存物(溶解分)の質量(Y(g))を測定した値から、下記数式(2)によってTHF不溶分を求めたところ、上記重合体粒子(P1)のTHF不溶分は95質量%であった。
THF不溶分(質量%)={(1−Y)/1}×100 (2)
さらに、得られた微粒子を示差走査熱量計(DSC)によって測定したところ、熔解温度Tmは観察されず、単一のガラス転移温度Tgが−2℃に観測されたことから、得られた重合体粒子はポリマーアロイ粒子であると推定された。
(2) Synthesis of polymer particles (polymerization of polymer B)
The inside of the 7-L separable flask was thoroughly purged with nitrogen. Thereafter, 1,600 g of an aqueous dispersion containing fine particles of the polymer A obtained in (1) above (corresponding to 25 parts by mass in terms of the polymer A) in the separable flask, an emulsifier “ADEKA rear soap SR1025” (Trade name, manufactured by ADEKA Corporation) 0.5 parts by mass, methyl methacrylate (MMA) 30 parts by mass, 2-ethylhexyl acrylate (EHA) 40 parts by mass and methacrylic acid (MAA) 5 parts by mass, and water 130 parts by mass were sequentially added and stirred at 40 ° C. for 6 hours to allow the polymer A to absorb the monomer. Next, 20 mL of a tetrahydrofuran solution containing 0.5 part by mass of azobisisobutyronitrile, which is an oil-soluble polymerization initiator, is added, heated to 75 ° C., reacted for 3 hours, and further reacted at 85 ° C. for 2 hours. went. Thereafter, the reaction was stopped by cooling, and an aqueous dispersion containing 40% by mass of polymer particles (P1) was obtained by adjusting the pH to 7 by adding a 2.5N aqueous sodium hydroxide solution to the reaction mixture.
With respect to the obtained aqueous dispersion, the particle size frequency distribution was measured using a particle size frequency distribution measuring device “NPA150”, and the maximum frequency size obtained from the distribution was 500 nm.
Further, about 10 g of the obtained aqueous dispersion was taken into a Teflon (registered trademark) petri dish having a diameter of 8 cm and dried at 120 ° C. for 1 hour to form a film. 1 g of the obtained membrane (polymer) was accurately weighed and immersed in 400 mL of tetrahydrofuran (THF) and shaken at 50 ° C. for 3 hours. From the value obtained by measuring the mass (Y (g)) of the residue (dissolved component) obtained by distilling THF off after removing the insoluble component by filtering the solution after shaking with a 300-mesh wire mesh. When the THF-insoluble content was determined by the following mathematical formula (2), the THF-insoluble content of the polymer particles (P1) was 95% by mass.
THF insoluble matter (mass%) = {(1-Y) / 1} × 100 (2)
Furthermore, when the obtained fine particles were measured with a differential scanning calorimeter (DSC), the melting temperature Tm was not observed, and a single glass transition temperature Tg was observed at -2 ° C. The particles were presumed to be polymer alloy particles.

合成例2〜4
上記合成例1の「(1)重合体Aの合成」において単量体ガスの組成および乳化剤パーフルオロデカン酸アンモニウムの使用量をそれぞれ適宜に変更し、さらに「(2)重合体粒子の合成」において単量体の仕込み量(質量部)をそれぞれ第1表のとおりとすることによって、第1表に記載の粒子径を有する重合体粒子(P2)〜(P4)のそれぞれを含有する水系分散体を得た。
合成例5
上記合成例1の「(2)重合体粒子の合成」において、重合体Aの微粒子を含有する水系分散体を使用せず、単量体の仕込み量(質量部)を第1表のとおりとし、さらに乳化剤の使用量を変更することによって、第1表に記載の粒子径を有する重合体粒子(P5)を含有する水系分散体を得た。
Synthesis Examples 2-4
In the synthesis example 1, “(1) Synthesis of polymer A”, the composition of the monomer gas and the amount of the emulsifier ammonium perfluorodecanoate were appropriately changed, and “(2) Synthesis of polymer particles” In Table 1, the amount of the monomer charged (parts by mass) is as shown in Table 1, so that each of the polymer particles (P2) to (P4) having the particle diameters shown in Table 1 is dispersed in water. Got the body.
Synthesis example 5
In “(2) Synthesis of polymer particles” in Synthesis Example 1 above, the aqueous dispersion containing fine particles of polymer A was not used, and the monomer charge (parts by mass) was as shown in Table 1. Further, by changing the use amount of the emulsifier, an aqueous dispersion containing polymer particles (P5) having the particle diameters shown in Table 1 was obtained.

Figure 0005163919
Figure 0005163919

第1表における各成分の略称は、それぞれ以下の意味である。
[重合体Aのモノマー]
VDF:フッ化ビニリデン
HFP:六フッ化プロピレン
TFE:四フッ化エチレン
[重合体Bのモノマー]
MMA:メタクリル酸メチル
EHA:アクリル酸2−エチルヘキシル
MAA:メタクリル酸
第1表における「−」の表記は、該当する成分を使用しなかったか、あるいは測定対象が存在しなかったことを示す。
Abbreviations of each component in Table 1 have the following meanings.
[Monomer of Polymer A]
VDF: Vinylidene fluoride HFP: Propylene hexafluoride TFE: Tetrafluoroethylene [monomer of polymer B]
MMA: Methyl methacrylate EHA: 2-ethylhexyl acrylate MAA: Methacrylic acid The notation “-” in Table 1 indicates that the corresponding component was not used or the measurement target did not exist.

実施例1
<バインダー組成物の調製>
上記合成例1で得られた水系分散体(P1)50質量部と上記合成例2で得られた水系分散体(P2)50質量部とを撹拌混合することにより、バインダー組成物を得た。
得られたバインダー組成物について、含有される重合体粒子の粒径頻度分布を粒径頻度分布測定装置「NPA150」により測定したところ、50nmおよび460nmに2つのピーク(最大頻度径)をもつ2峰性の粒径頻度分布であった。
<活物質粒子の調製>
市販のリン酸鉄リチウム(LiFePO)をめのう乳鉢で粉砕し、ふるいを用いて分級することにより、粒子径(D50値)が0.5μmである活物質粒子を調製した。
<正極用スラリーの調製>
2軸型プラネタリーミキサー(プライミクス(株)製、商品名「TKハイビスミックス 2P−03」)中に、増粘剤(商品名「CMC1120」、(株)ダイセル製)1質量部(固形分換算)、上記「活物質粒子の調製」で調製した活物質粒子100質量部、アセチレンブラック5質量部および水68質量部を投入し、60rpmで1時間攪拌を行った。次いで、上記「バインダー組成物の調製」で調製したバインダー組成物を、該組成物中に含有されるポリマー粒子が第2表に記載の量(質量部)となるように加え、さらに1時間攪拌してペーストを得た。得られたペーストに水を加えて固形分濃度を50質量%に調整した後、攪拌脱泡機((株)シンキー製、商品名「あわとり練太郎」)を使用して、200rpmで2分間、1,800rpmで5分間、さらに真空下(約5.0×10Pa)において1,800rpmで1.5分間攪拌混合することにより、正極用スラリーを調製した。
Example 1
<Preparation of binder composition>
A binder composition was obtained by stirring and mixing 50 parts by mass of the aqueous dispersion (P1) obtained in Synthesis Example 1 and 50 parts by mass of the aqueous dispersion (P2) obtained in Synthesis Example 2.
When the particle size frequency distribution of the polymer particles contained in the obtained binder composition was measured with a particle size frequency distribution measuring device “NPA150”, two peaks having two peaks (maximum frequency diameter) at 50 nm and 460 nm were obtained. Particle size frequency distribution.
<Preparation of active material particles>
Commercially available lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) was pulverized in an agate mortar and classified using a sieve to prepare active material particles having a particle diameter (D50 value) of 0.5 μm.
<Preparation of slurry for positive electrode>
In a biaxial planetary mixer (product name “TK Hibismix 2P-03” manufactured by PRIMIX Co., Ltd.), 1 part by weight of a thickener (product name “CMC1120”, manufactured by Daicel Corporation) (in terms of solid content) ), 100 parts by mass of the active material particles prepared in “Preparation of active material particles”, 5 parts by mass of acetylene black, and 68 parts by mass of water were added, and the mixture was stirred at 60 rpm for 1 hour. Next, the binder composition prepared in “Preparation of Binder Composition” is added so that the polymer particles contained in the composition are in the amount (parts by mass) described in Table 2, and further stirred for 1 hour. To obtain a paste. After adding water to the obtained paste to adjust the solid content concentration to 50% by mass, the mixture was stirred at 200 rpm for 2 minutes at 200 rpm using a defoaming machine (trade name “Awatori Netaro”, manufactured by Shinkey Co., Ltd.). A positive electrode slurry was prepared by stirring and mixing at 1,800 rpm for 5 minutes and further under vacuum (about 5.0 × 10 3 Pa) at 1,800 rpm for 1.5 minutes.

<正極および蓄電デバイスの製造および評価>
(1)正極の製造
厚み30μmのアルミニウム箔からなる集電体の表面に、上記で調製した正極用スラリーを、乾燥後の膜厚が100μmとなるようにドクターブレード法によって均一に塗布し、120℃で20分間乾燥した。その後、膜(活物質層)の密度が第2表に記載の値になるようにロールプレス機によりプレス加工することにより、正極を得た。
(2)正極の密着強度の評価
<粉落ち耐性の評価>
上記(1)項において製造した正極から10cm×5cmのサンプルを5枚切り出し、それらを重ね合わせた。実験台の上に市販の上質紙を置き、その上に100メッシュのステンレスメッシュを置いた。そのメッシュ上で上記の5枚重ねた電極試験片につき、ハサミを用いて長辺に対して垂直な方向に端から1cm間隔で9回切断し、1cm×5cmの10個の小片とした。このときに、ステンレスメッシュを通過して上質紙上にこぼれ落ちた活物質粉末の有無を調べた。その結果によって、以下の基準で粉落ち耐性を評価した。この粉落ち耐性の結果を第2表に示した。
良好:全く粉落ちがなかった場合
不良:わずかでも粉落ちが観察された場合
<結着力の評価>
上記(1)項において製造した正極から10cm四方のサンプル5枚を切り出し、それぞれについて120℃の熱プレスで5分間圧縮した。圧縮後の各電極表面に、ナイフを用いて、活物質層から集電体に達する深さの切り込みを2mm間隔で縦横それぞれ6本入れ、碁盤目状に25マスの切り込みを作った。この切り込みを入れた部分の表面の全面に粘着テープ(商品名:セロテープ、型番:CT18−S、ニチバン(株)製)を貼り付けた後に直ちに引き剥がした。このとき、銅箔より剥離した活物質層のマス目の数をカウントした。
上記の操作を、1サンプル(片面)について1回ずつ実施し、計5サンプルの合計125マスの内、剥離したマス目の個数をカウントし、この個数によって次の基準で評価した。その結果を第2表に示した。
良好:脱落したマスが0個〜5個であった場合
不良:脱落したマスが6個以上であった場合
<Manufacture and evaluation of positive electrode and electricity storage device>
(1) Manufacture of positive electrode On the surface of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 30 μm, the slurry for positive electrode prepared above is uniformly applied by a doctor blade method so that the film thickness after drying becomes 100 μm. Dry at 20 ° C. for 20 minutes. Then, the positive electrode was obtained by pressing with a roll press so that the density of a film | membrane (active material layer) might become the value as described in Table 2.
(2) Evaluation of adhesion strength of positive electrode <Evaluation of powder fall resistance>
Five samples of 10 cm × 5 cm were cut out from the positive electrode manufactured in the above item (1), and they were overlapped. A commercially available high-quality paper was placed on the experimental table, and a 100 mesh stainless steel mesh was placed thereon. The above five electrode test pieces stacked on the mesh were cut nine times at intervals of 1 cm from the end in a direction perpendicular to the long side using scissors to obtain 10 pieces of 1 cm × 5 cm. At this time, the presence or absence of the active material powder which passed through the stainless steel mesh and spilled on the fine paper was examined. Based on the results, powder fall resistance was evaluated according to the following criteria. The results of this dust-off resistance are shown in Table 2.
Good: When there was no powder falling. Poor: When even a small amount of powder was observed <Evaluation of binding force>
Five samples of 10 cm square were cut out from the positive electrode produced in the above item (1), and each sample was compressed by a hot press at 120 ° C. for 5 minutes. On the surface of each electrode after compression, using a knife, 6 incisions with a depth reaching the current collector from the active material layer were made at intervals of 2 mm to make 25 incisions in a grid pattern. The adhesive tape (trade name: cello tape, model number: CT18-S, manufactured by Nichiban Co., Ltd.) was applied to the entire surface of the cut portion, and then immediately peeled off. At this time, the number of squares of the active material layer peeled from the copper foil was counted.
The above operation was carried out once for each sample (one side), and the number of squares peeled out of a total of 125 squares of a total of 5 samples was counted, and this number was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 2.
Good: When the dropped mass is 0 to 5 Poor: When the dropped mass is 6 or more

(3)負極の製造
2軸型プラネタリーミキサー(プライミクス(株)製、商品名「TKハイビスミックス 2P−03」)中に、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)4質量部(固形分換算)、負極活物質としてグラファイト100質量部(固形分換算)およびN−メチルピロリドン(NMP)80質量部を投入し、60rpmで1時間撹拌を行った。その後、さらにNMP20質量部を投入した後、撹拌脱泡機((株)シンキー製、製品名「あわとり練太郎」)を使用して、200rpmで2分間、次いで1,800rpmで5分間、さらに真空下において1,800rpmで1.5分間撹拌・混合することにより、負極用スラリーを調製した。
厚み20μmの銅箔からなる集電体の表面に、上記で調製した負極用スラリーを、乾燥後の膜厚が150μmとなるようにドクターブレード法によって均一に塗布し、120℃で20分間乾燥した。その後、膜の密度が1.5g/cmとなるようにロールプレス機を使用してプレス加工することにより、負極を得た。
(4)リチウムイオン電池セルの組立て
露点が−80℃以下となるようにAr置換されたグローブボックス内で、上記「(2)負極の製造」において製造した負極を直径16.16mmに打ち抜き成型したものを、2極式コインセル(宝泉(株)製、商品名「HSフラットセル」)上に載置した。次いで、直径24mmに打ち抜いたポリプロピレン製多孔膜からなるセパレータ(ポリポア(株)製、商品名「セルガード#2400」)を載置し、さらに、空気が入らないように電解液を500μL注入した後、前記「(1)正極の製造」において製造した正極を直径15.95mmに打ち抜き成型したものを載置し、前記2極式コインセルの外装ボディーをネジで閉めて封止することにより、リチウムイオン電池セル(蓄電デバイス)を組み立てた。
ここで使用した電解液は、エチレンカーボネート:エチルメチルカーボネート=1:1(質量比)の混合溶媒に、LiPFを1モル/Lの濃度で溶解した溶液である。
(3) Manufacture of negative electrode In biaxial planetary mixer (product name "TK Hibismix 2P-03" manufactured by PRIMIX Co., Ltd.), 4 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) (solid content conversion), negative electrode active As materials, 100 parts by mass of graphite (in terms of solid content) and 80 parts by mass of N-methylpyrrolidone (NMP) were added and stirred at 60 rpm for 1 hour. Then, after further adding 20 parts by mass of NMP, using a stirring deaerator (manufactured by Shinky Co., Ltd., product name “Awatori Neritaro”) for 2 minutes at 200 rpm, then for 5 minutes at 1,800 rpm, A negative electrode slurry was prepared by stirring and mixing at 1,800 rpm for 1.5 minutes under vacuum.
The negative electrode slurry prepared above was uniformly applied to the surface of a current collector made of copper foil having a thickness of 20 μm by a doctor blade method so that the film thickness after drying was 150 μm, and dried at 120 ° C. for 20 minutes. . Then, the negative electrode was obtained by pressing using a roll-press machine so that the density of a film | membrane may be 1.5 g / cm < 3 >.
(4) Lithium-ion battery cell assembly In a glove box substituted with Ar so that the dew point is −80 ° C. or less, the negative electrode manufactured in “(2) Manufacturing of negative electrode” was punched and molded to a diameter of 16.16 mm. The product was placed on a bipolar coin cell (trade name “HS Flat Cell” manufactured by Hosen Co., Ltd.). Next, a separator made of a polypropylene porous membrane punched to a diameter of 24 mm (manufactured by Polypore Co., Ltd., trade name “Celguard # 2400”) is placed, and further, 500 μL of electrolyte is injected so that air does not enter, A lithium ion battery is manufactured by placing the positive electrode manufactured in the above-mentioned “(1) Manufacturing of positive electrode” by punching and molding the positive electrode to a diameter of 15.95 mm, and sealing the outer body of the two-pole coin cell with a screw. A cell (electric storage device) was assembled.
The electrolytic solution used here is a solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L in a mixed solvent of ethylene carbonate: ethyl methyl carbonate = 1: 1 (mass ratio).

(5)蓄電デバイスの評価(充放電レート特性の評価)
上記で製造した蓄電デバイスにつき、定電流(0.2C)にて充電を開始し、電圧が4.2Vになった時点で引き続き定電圧(4.2V)にて充電を続行し、電流値が0.01Cとなった時点を充電完了(カットオフ)として、0.2Cにおける充電容量を測定した。次いで、定電流(0.2C)にて放電を開始し、電圧が2.7Vになった時点を放電完了(カットオフ)とし、0.2Cにおける放電容量を測定した。
次に、同じセルにつき、定電流(3C)にて充電を開始し、電圧が4.2Vになった時点で引き続き定電圧(4.2V)にて充電を続行し、電流値が0.01Cとなった時点を充電完了(カットオフ)として3Cにおける充電容量を測定した。次いで、定電流(3C)にて放電を開始し、電圧が2.7Vになった時点を放電完了(カットオフ)とし、3Cにおける放電容量を測定した。
上記の測定値を用いて、0.2Cにおける充電容量に対する3Cにおける充電容量の割合(百分率%)を計算することにより充電レート(%)を、
0.2Cにおける放電容量に対する3Cにおける放電容量の割合(百分率)を計算することにより放電レート(%)を、それぞれ算出した。
充電レートおよび放電レートの双方がいずれもが80%以上のとき、充放電レート特性は良好であると評価することができる。
測定された充電レートおよび放電レートの値を、第2表にそれぞれ示した。
なお、測定条件において「1C」とは、ある一定の電気容量を有するセルを定電流放電して1時間で放電終了となる電流値のことを示す。たとえば「0.1C」とは、10時間かけて放電終了となる電流値のことであり、10Cとは0.1時間かけて放電完了となる電流値のことをいう。
(5) Evaluation of electricity storage device (Evaluation of charge / discharge rate characteristics)
About the electrical storage device manufactured above, charging is started at a constant current (0.2 C), and when the voltage reaches 4.2 V, charging is continued at a constant voltage (4.2 V). The charging capacity at 0.2 C was measured with the time when 0.01 C was reached as the completion of charging (cut-off). Next, discharge was started at a constant current (0.2 C), and when the voltage reached 2.7 V, the discharge was completed (cut off), and the discharge capacity at 0.2 C was measured.
Next, charging is started at a constant current (3C) for the same cell, and when the voltage reaches 4.2V, charging is continued at a constant voltage (4.2V). The charging capacity at 3C was measured with the point of time when charging was completed (cut-off). Next, discharge was started at a constant current (3C), and when the voltage reached 2.7 V, the discharge was completed (cut-off), and the discharge capacity at 3C was measured.
Using the above measured value, the charge rate (%) is calculated by calculating the ratio (percent%) of the charge capacity at 3C to the charge capacity at 0.2C.
The discharge rate (%) was calculated by calculating the ratio (percentage) of the discharge capacity at 3C to the discharge capacity at 0.2C.
When both the charge rate and the discharge rate are 80% or more, it can be evaluated that the charge / discharge rate characteristics are good.
The measured charge rate and discharge rate values are shown in Table 2, respectively.
In the measurement conditions, “1C” indicates a current value at which discharge is completed in one hour after constant current discharge of a cell having a certain electric capacity. For example, “0.1 C” is a current value at which discharge is completed over 10 hours, and 10 C is a current value at which discharge is completed over 0.1 hours.

実施例2〜9および比較例1〜6
<バインダー組成物の調製>
上記実施例1の<バインダー組成物の調製>において、水系分散体として、第2表に記載の重合体粒子を含有するものを第2表に記載の量(質量部)だけそれぞれ用いたほかは、実施例1と同様にしてバインダー組成物を調製し、これを用いて正極および蓄電デバイスを製造して評価した。評価結果は第2表に示した。
なお、比較例2〜6においては、それぞれ1種類ずつの水系分散体を用いた。
実施例2および比較例3で得られた各バインダー組成物中の重合体粒子につき、粒径頻度分布測定装置「NPA150」によって測定した粒径頻度分布チャートを図1および2にそれぞれ示した。
第2表において、使用した水系分散体にそれぞれ含有される重合体粒子のうち、最大頻度径が大きい方の重合体粒子を「粒子1」、最大頻度径が小さい方の重合体粒子を「粒子2」として示した。
Examples 2-9 and Comparative Examples 1-6
<Preparation of binder composition>
In <Preparation of Binder Composition> in Example 1 above, the amount of polymer particles listed in Table 2 was used as the aqueous dispersion in the amount (parts by mass) listed in Table 2. A binder composition was prepared in the same manner as in Example 1, and a positive electrode and an electricity storage device were produced and evaluated using the binder composition. The evaluation results are shown in Table 2.
In Comparative Examples 2 to 6, one type of aqueous dispersion was used for each.
A particle size frequency distribution chart of the polymer particles in each binder composition obtained in Example 2 and Comparative Example 3 measured by a particle size frequency distribution measuring apparatus “NPA150” is shown in FIGS. 1 and 2, respectively.
In Table 2, among the polymer particles contained in each of the aqueous dispersions used, the polymer particle having the larger maximum frequency diameter is “particle 1”, and the polymer particle having the smaller maximum frequency diameter is “particle” 2 ”.

Figure 0005163919
Figure 0005163919

Figure 0005163919
Figure 0005163919

第2表における「−」の表記は、該当する成分を使用しなかったか、あるいは測定対象が存在しなかったことを示す。
The notation "-" in Table 2 indicates that the corresponding component was not used or the measurement object did not exist.

Claims (6)

重合体粒子と液状媒体とを含有する電極用バインダー組成物であって
記重合体粒子について動的光散乱法によって測定した粒径頻度分布が峰性であり、そして
前記重合体粒子の粒径頻度分布における2峰のうちの少なくとも1つに属する重合体が、
フッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレンよりなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する繰り返し単位を有する重合体Aと
不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位を有する重合体Bと
からなるポリマーアロイ粒子であることを特徴とする、前記電極用バインダー組成物。
A binder composition for an electrode containing polymer particles and a liquid medium ,
Ri particle diameter frequency distribution is bimodal der measured by dynamic light scattering method for the previous SL polymer particles, and
The polymer belonging to at least one of two peaks in the particle size frequency distribution of the polymer particles,
A polymer A having a repeating unit derived from at least one selected from the group consisting of vinylidene fluoride, ethylene tetrafluoride and propylene hexafluoride;
A polymer B having a repeating unit derived from an unsaturated carboxylic acid ester;
Oh a polymer alloy particles consisting Rukoto, characterized in, the electrode binder composition.
前記ポリマーアロイ粒子が、
前記重合体Aを含有する液状媒体中に、前記重合体Bを構成するための単量体を加え、30〜100℃において1〜12時間保持した後に重合体Bの重合を開始する工程を経て製造されたものである、請求項に記載の電極用バインダー組成物。
The polymer alloy particles are
A step of starting polymerization of the polymer B after adding a monomer for constituting the polymer B to the liquid medium containing the polymer A and maintaining the polymer B at 30 to 100 ° C. for 1 to 12 hours. it is those prepared, electrode binder composition of claim 1.
前記重合体粒子の粒径分布を構成する峰のうち、
1峰が40〜100nmの範囲に最大頻度径を有する峰であり
もう1峰が200〜500nmの範囲に最大頻度径を有する峰である、請求項1または2に記載の電極用バインダー組成物。
The bimodal sac Chi constituting the particle size distribution of the polymer particles,
1 Peak is peaks having the maximum frequency diameter in the range of 40 to 100 nm,
Ru peaks der having a maximum frequency diameter other peak is in the range of 200 to 500 nm, according to claim 1 or electrode binder composition described in 2.
前記重合体粒子が、
動的光散乱法によって測定された粒径分布が1峰性である重合体粒子の複数種からなる混合物である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電極用バインダー組成物。
The polymer particles are
The binder composition for electrodes according to any one of claims 1 to 3, which is a mixture composed of a plurality of polymer particles having a unimodal particle size distribution measured by a dynamic light scattering method.
請求項1〜3のいずれか一項に記載された電極用バインダー組成物を用いて製造されたことを特徴とする、蓄電デバイスの正極。  It manufactured using the binder composition for electrodes as described in any one of Claims 1-3, The positive electrode of the electrical storage device characterized by the above-mentioned. 請求項に記載の正極を具備することを特徴とする、蓄電デバイス。An electrical storage device comprising the positive electrode according to claim 5 .
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