JP5601416B1 - Carbon black dispersion and use thereof - Google Patents

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Abstract

【課題】従来の樹脂型分散剤と比較して、低粘度かつ高濃度な分散性、貯蔵安定性に優れたN−メチル−2−ピロリドンを溶剤とするカーボンブラック分散液を提供すること。また、均質で良好な塗膜物性と表面抵抗の低い電池電極合材層およびそれを具備してなるリチウムイオン二次電池を提供すること。
【解決手段】カーボンブラックと、分散剤としての、ポリビニルアルコールおよびトリアジン誘導体、またはポリビニルアルコールおよび有機色素誘導体と、溶剤としてのN−メチル−2−ピロリドンとを含有するカーボンブラック分散液であって、カーボンブラック100重量部に対する分散剤としてのポリビニルアルコールおよびトリアジン誘導体、またはポリビニルアルコールおよび有機色素誘導体の合計量が50重量部以下であり、かつ、ポリビニルアルコールが、繰り返し単位を重合体鎖中に50〜95mol%含有することを特徴とするカーボンブラック分散液。
【選択図】なし
Disclosed is a carbon black dispersion using N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent, which is superior in dispersibility and storage stability at a low viscosity and high concentration as compared with conventional resin-type dispersants. The present invention also provides a battery electrode mixture layer having a uniform and good coating film property and low surface resistance, and a lithium ion secondary battery comprising the same.
A carbon black dispersion containing carbon black, polyvinyl alcohol and a triazine derivative, or polyvinyl alcohol and an organic pigment derivative as a dispersant, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent, The total amount of polyvinyl alcohol and triazine derivative or polyvinyl alcohol and organic pigment derivative as a dispersant for 100 parts by weight of carbon black is 50 parts by weight or less, and polyvinyl alcohol has 50 to 50 repeating units in the polymer chain. Carbon black dispersion characterized by containing 95 mol%.
[Selection figure] None

Description

本発明は、分散性、貯蔵安定性に優れたカーボンブラック分散液に関する。また、該分散液を使用した電池電極合材層およびリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a carbon black dispersion excellent in dispersibility and storage stability. The present invention also relates to a battery electrode mixture layer and a lithium ion secondary battery using the dispersion.

電池分野において、カーボンブラックは、導電助剤として広く用いられているが、電池電極合材層を形成する際、生産プロセスを効率化して短縮するためには、カーボンブラックを溶剤中に、いかに高濃度かつ均一に分散して、容易に塗工可能とするかが重要である。   In the battery field, carbon black is widely used as a conductive additive, but when forming a battery electrode mixture layer, in order to shorten the production process in an efficient manner, the carbon black can be increased in a solvent. It is important to make it possible to easily disperse in concentration and uniformly.

近年、特に環境や生産コストへの配慮から、従来よりも、より高濃度かつ均一に分散されたカーボンブラック分散液を作製することによって、溶剤使用量を低減することや乾燥時の使用エネルギーを低減することが求められている。
これらの要求は、溶剤のコストや乾燥時の使用エネルギーに大きな影響があることから、使用する溶剤が高価であるほど、または、使用する溶剤が高沸点であるほど重要になる。非水系二次電池で使用されるN−メチル−2−ピロリドンは、一般的な溶剤と比較して高価であり、さらに200℃以上と沸点が非常に高いため、溶剤を回収する際に多くのエネルギーを必要とすることから、分散液における溶剤使用量の低減が強く求められている。
In recent years, especially in consideration of the environment and production costs, the amount of solvent used and the energy used during drying have been reduced by producing a carbon black dispersion with a higher concentration and uniformity than before. It is requested to do.
Since these requirements have a great influence on the cost of the solvent and the energy used during drying, the more expensive the solvent used or the higher the boiling point of the solvent used, the more important. N-methyl-2-pyrrolidone used in non-aqueous secondary batteries is more expensive than common solvents and has a very high boiling point of 200 ° C. or higher. Since energy is required, reduction of the amount of solvent used in the dispersion is strongly demanded.

多量のカーボンブラックを溶剤中に分散するためには、カーボンブラックの表面に分散剤を吸着処理して分散安定な状態にすることが、特に有効な方法であり、様々な分散剤を用いたカーボンブラック分散液が提案されている。   In order to disperse a large amount of carbon black in a solvent, it is particularly effective to adsorb a dispersant on the surface of the carbon black so that the dispersion is in a stable state. Carbon using various dispersants Black dispersions have been proposed.

例えば、特許文献1、2には、カーボンブラックに対して酸性または塩基性の有機色素誘導体を吸着させつつカーボンブラックを分散させることで、カーボンブラックの導電性を阻害せずに分散安定化を図った電池用組成物が記載されている。
しかしながら、分散剤として有機色素誘導体を用いて得た、電極活物質を含有するカーボンブラック分散液(以下、電極合材液と呼ぶ)を塗膜基板に塗工した場合、電極合材層と塗膜基板の密着性が不十分な場合があり、電極合材層が塗膜基板から意図せずに剥離する恐れがあるという問題があった。
For example, in Patent Documents 1 and 2, carbon black is dispersed while adsorbing an acidic or basic organic dye derivative to the carbon black, thereby achieving dispersion stabilization without impairing the conductivity of the carbon black. A battery composition is described.
However, when a carbon black dispersion liquid containing an electrode active material (hereinafter referred to as an electrode mixture liquid) obtained using an organic pigment derivative as a dispersant is applied to a coating film substrate, the electrode mixture layer and the coating layer are coated. In some cases, the adhesion of the film substrate may be insufficient, and the electrode mixture layer may unintentionally peel from the coating film substrate.

上記の密着性の問題を解決するために、例えば特許文献3では、カーボンブラックを分散するための分散剤として色素誘導体型分散剤と高分子ポリマー型分散剤(以下、樹脂型分散剤と呼ぶ)とを併用して用いることで、色素誘導体型分散剤が有する分散剤としての性能を利用しつつ密着性が良好な正極板を作製できることが記載されている。特に、色素誘導体型分散剤としてオキサジン誘導体を、樹脂型分散剤としてポリビニルブチラールを、特定の比率範囲で併用して用いた場合に、正極合材液の粘度と密着性のバランスについて両立出来ることが記載されている。
しかしながら、N−メチル−2−ピロリドンを溶剤としてカーボンブラックを分散するための分散剤として公知であるポリビニルアセタール等の樹脂型分散剤は、分散剤としての性能が充分ではなく、カーボンブラック分散液の濃度を向上させ、かつその貯蔵安定性を良好にするためには、分散剤として多量の色素誘導体型分散剤を添加する必要があった。さらに、例えば特許文献5に記載されているように、ポリビニルアセタールはエチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等の非水電解液に対する耐性が低いという問題があった。
ポリビニルアセタール等の非水電解液に対して溶解しやすい高分子を分散剤として用いた場合、二次電池に使用する非水電解液の種類や組成次第では、分散剤の非水電解液に対する耐性が充分では無く塗膜性状が安定しない懸念があるため、非水電解液に対する耐性がより高く、得られる塗膜の塗膜物性が安定であり、かつ、N−メチル−2−ピロリドン溶剤中での分散剤としての能力がより優れた樹脂型分散剤の開発が求められていた。
In order to solve the above-mentioned adhesion problem, for example, in Patent Document 3, as a dispersant for dispersing carbon black, a pigment derivative type dispersant and a polymer polymer type dispersant (hereinafter referred to as a resin type dispersant) It is described that a positive electrode plate with good adhesion can be produced using the performance as a dispersant possessed by a pigment derivative-type dispersant. In particular, when the oxazine derivative is used as a pigment derivative-type dispersant and polyvinyl butyral is used as a resin-type dispersant in combination in a specific ratio range, the balance between the viscosity and adhesion of the positive electrode mixture liquid can be achieved. Have been described.
However, resin-type dispersants such as polyvinyl acetal, which are known as dispersants for dispersing carbon black using N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent, do not have sufficient performance as dispersants. In order to improve the concentration and improve the storage stability, it is necessary to add a large amount of a pigment derivative type dispersant as a dispersant. Furthermore, as described in Patent Document 5, for example, polyvinyl acetal has a problem of low resistance to non-aqueous electrolytes such as ethylene carbonate and propylene carbonate.
When polymers that are easily soluble in non-aqueous electrolytes such as polyvinyl acetal are used as dispersants, depending on the type and composition of the non-aqueous electrolyte used in the secondary battery, the resistance of the dispersant to non-aqueous electrolytes Is not sufficient, and there is a concern that the properties of the coating film are not stable. Therefore, the resistance to non-aqueous electrolyte is higher, the coating film properties of the obtained coating film are stable, and in the N-methyl-2-pyrrolidone solvent. There has been a demand for the development of a resin-type dispersant having more excellent ability as a dispersant.

一方、特許文献5、6には、カーボンブラック、未変性又は変性ポリビニルアルコール、及びN−メチル−2−ピロリドンを含有する塗工液が記載されており、また、特許文献5には、前記塗工液に正極活物質又は負極活物質を添加して、リチウムイオン二次電池の電極板を製造することが記載されている。しかしながら、これら特許文献5、6におけるポリビニルアルコール類は、結合剤(樹脂バインダー)として多量に使用されており、ポリビニルアルコール類を分散剤として使用するという技術的思想はない。   On the other hand, Patent Documents 5 and 6 describe coating liquids containing carbon black, unmodified or modified polyvinyl alcohol, and N-methyl-2-pyrrolidone, and Patent Document 5 describes the coating liquid. It describes that a positive electrode active material or a negative electrode active material is added to a working solution to produce an electrode plate of a lithium ion secondary battery. However, the polyvinyl alcohols in Patent Documents 5 and 6 are used in large amounts as binders (resin binders), and there is no technical idea of using polyvinyl alcohols as a dispersant.

また、特許文献3、4では、ポリビニルアルコールを分散剤の1つとして、N−メチル−2−ピロリドンを溶剤の1つとして用いる可能性が示唆されている。しかし、使用するカーボンブラック、溶剤種、分散剤の物理的、化学的性質は互いに密接な関係にあるが、N−メチル−2−ピロリドンという特定の溶剤を使用した場合において、どのような物理的、化学的性質を有するポリビニルアルコール類が分散剤として良好に機能し得るのかということについては何ら言及されておらず、また、本来高分子を特徴付けるパラメータであるはずの、分子構造、官能基比率や分子量などと、樹脂型分散剤として機能するための条件との関連性は依然として不明であった。
一般的な完全けん化型ポリビニルアルコールはN−メチル−2−ピロリドンに対して不溶であり、かつ分散剤として機能せず、さらに、その前駆体原料であるポリ酢酸ビニル等のポリビニルエステルについても同様に分散剤として充分に機能しないことを発明者は見出した。
Patent Documents 3 and 4 suggest the possibility of using polyvinyl alcohol as one dispersant and N-methyl-2-pyrrolidone as one solvent. However, the physical and chemical properties of the carbon black, solvent type, and dispersant used are closely related to each other. However, when using a specific solvent called N-methyl-2-pyrrolidone, However, no mention is made as to whether polyvinyl alcohols having chemical properties can function well as a dispersant, and the molecular structure, functional group ratio, The relationship between molecular weight and the conditions for functioning as a resin-type dispersant was still unclear.
General fully saponified polyvinyl alcohol is insoluble in N-methyl-2-pyrrolidone and does not function as a dispersant. Furthermore, the same applies to polyvinyl esters such as polyvinyl acetate as a precursor raw material. The inventors have found that it does not function well as a dispersant.

一般に、分散剤を使用してカーボンブラックを分散する場合、分散剤の量が極端に少なくなるとカーボンブラックの分散性は悪化し、逆に分散剤の量が非常に多くなると分散性は良好になるものの、電池用途で使用する場合には、樹脂型分散剤の非水電解液に対する耐性が充分ではない、および、分散剤が絶縁成分として機能して抵抗値が高くなり導電性が悪化する、といった悪影響を電池特性に及ぼすことが予想される。
しかしながら、高濃度かつ均一に分散されたカーボンブラック分散液を得るために、使用するカーボンブラック、溶剤種、分散剤の物理的、化学的性質はもとより、それらの量的関係についてまで詳細に検討された例は報告されておらず、N−メチル−2−ピロリドンという特定の溶剤と、ポリビニルアルコール類、および、有機色素誘導体またはトリアジン誘導体(以下、合わせて顔料誘導体と呼ぶ)とを分散剤として使用する場合に、カーボンブラックとポリビニルアルコール類と顔料誘導体の物理的、化学的性質、さらには、それらの量的関係が、カーボンブラック分散液や電池電極合材層、電池特性へどのように影響するのかについては何ら検討されていないのが実状であった。
In general, when carbon black is dispersed using a dispersant, the dispersibility of the carbon black is deteriorated when the amount of the dispersant is extremely reduced, and on the contrary, the dispersibility is improved when the amount of the dispersant is extremely increased. However, when used in battery applications, the resin-type dispersant does not have sufficient resistance to the non-aqueous electrolyte, and the dispersant functions as an insulating component, resulting in a high resistance value and poor conductivity. It is expected to have a negative effect on battery characteristics.
However, in order to obtain a highly concentrated and uniformly dispersed carbon black dispersion, not only the physical and chemical properties of the carbon black used, the solvent type, and the dispersant, but also their quantitative relationships have been studied in detail. No specific example has been reported, and a specific solvent called N-methyl-2-pyrrolidone, polyvinyl alcohols, and organic dye derivatives or triazine derivatives (hereinafter collectively referred to as pigment derivatives) are used as dispersants. How the physical and chemical properties of carbon black, polyvinyl alcohol and pigment derivatives, and their quantitative relationship, affect the carbon black dispersion, battery electrode composite layer, and battery characteristics. In fact, it has not been studied at all.

また、一般に、リチウムイオン二次電池用電極を製造する際には、電池中の結合剤に用いる高分子材料によって電極合材液の作製に用いる溶剤が決定される。現在、リチウムイオン二次電池用電極の生産においては、電極を形成するために特に好適な結合剤としてポリフッ化ビニリデンが、ポリフッ化ビニリデンを溶かすための溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンが、一般に用いられている。N−メチル−2−ピロリドンは沸点が202℃と非常に高く、そのために、電極合材液の乾燥には多量のエネルギーと時間を費やす必要があった。この問題を解決するために、N−メチル−2−ピロリドンを溶剤とした、出来るだけ高濃度な電極合材液を得る試みが行われてきた。
リチウムイオン二次電池の電極合材液用のカーボンブラック分散液に求められるもう1つの性能として、分散剤添加量は極力少ない方が望ましいことが挙げられる。これは、分散剤を添加した分だけ、電極膜における他の電極構成成分の比率が下がるためである。
Moreover, generally, when manufacturing the electrode for lithium ion secondary batteries, the solvent used for preparation of an electrode compound liquid is determined by the polymer material used for the binder in a battery. At present, in the production of electrodes for lithium ion secondary batteries, polyvinylidene fluoride is generally used as a particularly suitable binder for forming an electrode, and N-methyl-2-pyrrolidone is generally used as a solvent for dissolving polyvinylidene fluoride. It is used. Since N-methyl-2-pyrrolidone has a very high boiling point of 202 ° C., it is necessary to spend a large amount of energy and time for drying the electrode mixture liquid. In order to solve this problem, attempts have been made to obtain an electrode mixture solution having a concentration as high as possible using N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent.
Another performance required for the carbon black dispersion liquid for the electrode mixture liquid of the lithium ion secondary battery is that it is desirable that the amount of the dispersant added is as small as possible. This is because the ratio of the other electrode constituent components in the electrode film decreases by the amount of the dispersant added.

国際公開第2008/108360号International Publication No. 2008/108360 特開2009−26744号公報JP 2009-26744 A 特開2013−89485号公報JP 2013-89485 A 特開2011−70908号公報JP 2011-70908 A 国際公開第2009/147989号International Publication No. 2009/147789 国際公開第2011/024799号International Publication No. 2011/024799

以上の状況を鑑み、本発明では、従来公知の樹脂型分散剤と比較して、得られるカーボンブラック分散液を顕著に低粘度化すること、すなわち、達成できるカーボンブラック濃度が顕著に高く、カーボンブラックの分散性と分散液の貯蔵安定性に優れた、N−メチル−2−ピロリドンを溶剤とするカーボンブラック分散液を提供することが課題である。また、均質で良好な塗膜物性と、表面抵抗が低く、かつ非水電解液に対する樹脂型分散剤の耐性が良好で安定した塗膜物性を有する電池電極合材層を提供することが課題である。   In view of the above situation, in the present invention, the resulting carbon black dispersion is significantly reduced in viscosity compared to conventionally known resin-type dispersants, that is, the carbon black concentration that can be achieved is significantly higher, and carbon It is an object to provide a carbon black dispersion using N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent, which is excellent in black dispersibility and storage stability of the dispersion. Another object of the present invention is to provide a battery electrode mixture layer having uniform and good coating film properties, low surface resistance, good resin-type dispersant resistance to non-aqueous electrolyte, and stable coating film properties. is there.

本発明者らは、カーボンブラック、溶剤種、分散剤の物理的、化学的性質に着目し、それらの量的関係についてまで詳細に検討した結果、カーボンブラックと、有機色素誘導体またはトリアジン誘導体と、一般式(A)で表される繰り返し単位を重合体鎖中に特定の比率で有するポリビニルアルコールの使用量との間に、分散性に大きく寄与する臨界的範囲があること、および、これらが一定の範囲内である場合に高濃度、低粘度、かつ長期保存安定性が良好なカーボンブラック分散液を製造でき、さらに、表面抵抗値が低く、分散剤の非水電解液への耐性が良好な電池電極合材層が得られることを見出し、本発明の完成に至った。   The present inventors paid attention to the physical and chemical properties of carbon black, solvent species, and a dispersant, and as a result of examining the quantitative relationship thereof in detail, carbon black, an organic pigment derivative or a triazine derivative, There is a critical range that greatly contributes to dispersibility between the use amount of the polyvinyl alcohol having the repeating unit represented by the general formula (A) in a specific ratio in the polymer chain, and these are constant. Carbon black dispersion with high concentration, low viscosity, and good long-term storage stability can be produced, and the surface resistance is low, and the resistance of the dispersant to non-aqueous electrolyte is good. The inventors have found that a battery electrode mixture layer can be obtained, and have completed the present invention.

即ち、本発明の実施態様は、カーボンブラックと、分散剤としての、ポリビニルアルコールおよびトリアジン誘導体、またはポリビニルアルコールおよび有機色素誘導体と、溶剤としてのN−メチル−2−ピロリドンとを含有するカーボンブラック分散液であって、上記カーボンブラック100重量部に対する上記分散剤としての、ポリビニルアルコールおよびトリアジン誘導体、またはポリビニルアルコールおよび有機色素誘導体の合計量が50重量部以下であり、かつ、上記ポリビニルアルコールが、下記一般式(A)で表される繰り返し単位を重合体鎖中に50〜95mol%含有することを特徴とするカーボンブラック分散液に関する。

一般式(A)

Figure 0005601416
That is, an embodiment of the present invention is a carbon black dispersion containing carbon black, polyvinyl alcohol and a triazine derivative or polyvinyl alcohol and an organic pigment derivative as a dispersant, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. The total amount of polyvinyl alcohol and triazine derivative or polyvinyl alcohol and organic pigment derivative as the dispersant with respect to 100 parts by weight of the carbon black is 50 parts by weight or less, and the polyvinyl alcohol is The present invention relates to a carbon black dispersion characterized by containing 50 to 95 mol% of a repeating unit represented by formula (A) in a polymer chain.

Formula (A)
Figure 0005601416

また、本発明の実施態様は、上記分散剤が、上記ポリビニルアルコールおよびトリアジン誘導体であることを特徴とする、上記カーボンブラック分散液に関する。  An embodiment of the present invention also relates to the carbon black dispersion, wherein the dispersant is the polyvinyl alcohol and a triazine derivative.

また、本発明の実施態様は、上記ポリビニルアルコールが、上記一般式(A)で表される繰り返し単位を重合体鎖中に55〜85mol%含有することを特徴とする、上記カーボンブラック分散液に関する。  An embodiment of the present invention also relates to the carbon black dispersion, wherein the polyvinyl alcohol contains 55 to 85 mol% of a repeating unit represented by the general formula (A) in a polymer chain. .

また、本発明の実施態様は、ポリビニルアルコールとトリアジン誘導体との合計量、またはポリビニルアルコールと有機色素誘導体との合計量が、カーボンブラック100重量部に対して、0.5重量部以上、40重量部以下であることを特徴とする上記カーボンブラック分散液に関する。  Further, in an embodiment of the present invention, the total amount of polyvinyl alcohol and triazine derivative, or the total amount of polyvinyl alcohol and organic pigment derivative is 0.5 parts by weight or more and 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of carbon black. It is related with the said carbon black dispersion liquid characterized by being below a part.

また、本発明の実施態様は、カーボンブラック100重量部に対して、ポリビニルアルコールが0.2重量部以上、20重量部以下であることを特徴とする上記カーボンブラック分散液に関する。  Moreover, the embodiment of the present invention relates to the carbon black dispersion, wherein the polyvinyl alcohol is 0.2 parts by weight or more and 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the carbon black.

また、本発明の実施態様は、カーボンブラック100重量部に対して、ポリビニルアルコールが0.2重量部以上、8重量部以下であることを特徴とする上記カーボンブラック分散液に関する。  Moreover, the embodiment of the present invention relates to the carbon black dispersion, wherein the polyvinyl alcohol is 0.2 parts by weight or more and 8 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the carbon black.

また、本発明の実施態様は、上記カーボンブラック分散液に、さらに、正極活物質または負極活物質を含有してなる電池用カーボンブラック分散液に関する。  In addition, an embodiment of the present invention relates to a carbon black dispersion for a battery, wherein the carbon black dispersion further contains a positive electrode active material or a negative electrode active material.

また、本発明の実施態様は、上記カーボンブラック分散液または上記電池用カーボンブラック分散液を塗布してなる電池電極合材層に関する。  An embodiment of the present invention also relates to a battery electrode mixture layer formed by applying the carbon black dispersion or the battery carbon black dispersion.

また、本発明の実施態様は、集電体上に正極合材層を有する正極と、集電体上に負極合材層を有する負極と、リチウムを含む電解質とを具備するリチウムイオン二次電池であって、正極および負極の少なくとも一方が、上記電池電極合材層を具備してなるリチウムイオン二次電池に関する。  An embodiment of the present invention is a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode mixture layer on a current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer on the current collector, and an electrolyte containing lithium. And at least one of a positive electrode and a negative electrode is related with the lithium ion secondary battery which comprises the said battery electrode compound-material layer.

本発明により、従来公知の色素誘導体型分散剤を単独で用いた場合よりも、塗膜基板に対する密着性が良好な塗膜を得ることができ、かつ、従来公知の樹脂型分散剤を単独または有機色素誘導体を併用して用いた場合よりも、顕著に低粘度なカーボンブラック分散液を得ることができ、密着性を維持しつつカーボンブラック濃度を高くすることが可能となる。その結果、従来よりも高濃度なカーボンブラック分散液を提供できるようになり、N−メチル−2−ピロリドン溶剤の使用量を大幅に低減できると共に、塗工した塗膜の乾燥プロセスも大幅に短縮することが出来るようになる。また、カーボンブラックの分散性と分散液の貯蔵安定性に優れた、N−メチル−2−ピロリドンを溶剤とするカーボンブラック分散液を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to obtain a coating film having better adhesion to a coating substrate than when a conventionally known pigment derivative type dispersing agent is used alone, and a conventionally known resin type dispersing agent can be used alone or A carbon black dispersion having a significantly lower viscosity than that obtained when an organic dye derivative is used in combination can be obtained, and the carbon black concentration can be increased while maintaining adhesion. As a result, a carbon black dispersion with a higher concentration than before can be provided, and the amount of N-methyl-2-pyrrolidone solvent used can be greatly reduced, and the drying process of the coated film can be greatly shortened. You will be able to In addition, it is possible to provide a carbon black dispersion liquid using N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent, which is excellent in carbon black dispersibility and dispersion storage stability.

また、該分散液を用いて二次電池用電極合材液を調製した場合、低粘度であることから電極活物質粉体の添加や混練が容易になり、さらに、各電極成分が高濃度な電極合材液を用いても、均質で良好な塗膜を得ることが出来るため、表面抵抗値の低い電池電極合材層を得る事が可能となる。
さらに、該分散液を用いて電池電極合材層を作製した場合、非水電解液に対する耐性が良好となり、より塗膜物性が安定した電池電極合材層を得ることが可能となる。
In addition, when an electrode mixture solution for a secondary battery is prepared using the dispersion, it is easy to add and knead electrode active material powder because of its low viscosity, and each electrode component has a high concentration. Even when an electrode mixture solution is used, a uniform and good coating film can be obtained, and therefore a battery electrode mixture layer having a low surface resistance value can be obtained.
Furthermore, when a battery electrode mixture layer is produced using the dispersion, it becomes possible to obtain a battery electrode mixture layer with good resistance to non-aqueous electrolyte and more stable coating film properties.

以下、本発明の詳細を説明する。尚、本明細書では、「カーボンブラック分散液」および「電池用カーボンブラック分散液」を「分散液」、「有機色素誘導体またはトリアジン誘導体」を「顔料誘導体」、「ポリビニルアルコールおよび顔料誘導体」を「分散剤」、「N−メチル−2−ピロリドン」を「NMP」と略記することがある。   Details of the present invention will be described below. In this specification, “carbon black dispersion” and “carbon black dispersion for battery” are referred to as “dispersion”, “organic pigment derivative or triazine derivative” as “pigment derivative”, and “polyvinyl alcohol and pigment derivative”. “Dispersant” and “N-methyl-2-pyrrolidone” are sometimes abbreviated as “NMP”.

<カーボンブラック>
本発明に用いるカーボンブラックとしては、市販のファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなど各種のものを用いることができる。また、通常行われている酸化処理されたカーボンブラックや、中空カーボンブラック、黒鉛化処理されたカーボンブラック、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバーなども使用できる。
<Carbon black>
As the carbon black used in the present invention, various types such as commercially available furnace black, channel black, thermal black, acetylene black, ketjen black and the like can be used. Ordinarily oxidized carbon black, hollow carbon black, graphitized carbon black, carbon nanotube, carbon nanofiber, and the like can also be used.

カーボンブラックの酸化処理は、カーボンブラックを空気中で高温処理したり、硝酸や二酸化窒素、オゾン等で二次的に処理したりすることによって、例えばフェノール基、キノン基、カルボキシル基、カルボニル基のような酸素含有極性官能基をカーボンブラック表面に直接導入(共有結合)する処理であり、カーボンブラックの分散性を向上させるために一般的に行われている。   The oxidation treatment of carbon black is performed by treating the carbon black at a high temperature in the air or by treating it with nitric acid, nitrogen dioxide, ozone, etc., for example, phenol group, quinone group, carboxyl group, carbonyl group. This is a treatment for directly introducing (covalently bonding) such an oxygen-containing polar functional group to the surface of carbon black, and is generally performed to improve the dispersibility of carbon black.

本発明で用いるカーボンブラックは、特に限定されるものではないが、アセチレンブラックやファーネスブラックなど、高い導電性を有し、かつ工業的に生産されるカーボンブラックが好適に用いられる。   The carbon black used in the present invention is not particularly limited, but industrially produced carbon black such as acetylene black and furnace black is preferably used.

また、分散液の製造に用いるカーボンブラックの平均一次粒子径としては、一般的な分散液や塗料に用いられるカーボンブラックの平均一次粒子径範囲と同様に0.01〜1μmが好ましく、特に、0.01〜0.2μmが好ましく、0.01〜0.1μmがさらに好ましい。ここでいう平均一次粒子径とは、電子顕微鏡で測定された算術平均粒子径を示し、この物性値は一般にカーボンブラックの物理的特性を表すのに用いられている。   Further, the average primary particle diameter of carbon black used in the production of the dispersion is preferably 0.01 to 1 μm, particularly in the range of the average primary particle diameter of carbon black used in general dispersions and paints. 0.01 to 0.2 μm is preferable, and 0.01 to 0.1 μm is more preferable. The average primary particle size referred to here indicates an arithmetic average particle size measured with an electron microscope, and this physical property value is generally used to represent the physical characteristics of carbon black.

カーボンブラックの物理的特性を表すその他の物性値としては、BET比表面積やpHが知られている。BET比表面積は、窒素吸着によりBET法で測定された比表面積(以下、単に比表面積と記載)を指し、この比表面積はカーボンブラックの表面積に対応しており、比表面積が大きいほど分散剤を必要とする量も多くなる。pHはカーボンブラック表面の官能基や含有不純物の影響を受けて変化する。   As other physical property values representing the physical characteristics of carbon black, BET specific surface area and pH are known. The BET specific surface area refers to a specific surface area (hereinafter simply referred to as a specific surface area) measured by the BET method by nitrogen adsorption, and this specific surface area corresponds to the surface area of carbon black. The amount you need also increases. The pH changes under the influence of functional groups on the carbon black surface and impurities contained therein.

<ポリビニルアルコール>
本発明では、分散剤としてポリビニルアルコールを用いる。すなわちポリビニルアルコールをバインダーとしてではなく分散剤として使用する。本発明で用いるポリビニルアルコールの製造方法については特に制限はないが、以下、ポリ酢酸ビニルを原料とし、これをけん化することによって得られたポリビニルアルコールについて記述する。
一般に、ポリビニルアルコールは、酢酸ビニルを重合させて得られたポリ酢酸ビニルを原料とし、このポリ酢酸ビニルをけん化して、アセチル基を水酸基に置換することによって得られる。この合成プロセスのために、ポリビニルアルコールはアセチル基と水酸基を有し、その比率はけん化度として表される。
なお、本発明におけるけん化度とは、ポリビニルアルコール中に含まれる一般式(A)で表される繰り返し単位の割合(モル%)を表す。例えば、ポリ酢酸ビニルをけん化することにより得たポリビニルアルコールの場合、ポリビニルアルコール中に含まれるビニルアルコール骨格に由来した水酸基数を、酢酸ビニル骨格に由来したアセチル基数とビニルアルコール骨格に由来した水酸基数の和で除した値を意味する。
<Polyvinyl alcohol>
In the present invention, polyvinyl alcohol is used as the dispersant. That is, polyvinyl alcohol is used as a dispersant rather than as a binder. Although there is no restriction | limiting in particular about the manufacturing method of the polyvinyl alcohol used by this invention, Hereinafter, the polyvinyl alcohol obtained by saponifying this from polyvinyl acetate is described.
In general, polyvinyl alcohol is obtained by using polyvinyl acetate obtained by polymerizing vinyl acetate as a raw material, saponifying the polyvinyl acetate, and substituting the acetyl group with a hydroxyl group. Due to this synthesis process, polyvinyl alcohol has an acetyl group and a hydroxyl group, and the ratio is expressed as the degree of saponification.
In addition, the saponification degree in this invention represents the ratio (mol%) of the repeating unit represented by general formula (A) contained in polyvinyl alcohol. For example, in the case of polyvinyl alcohol obtained by saponifying polyvinyl acetate, the number of hydroxyl groups derived from the vinyl alcohol skeleton contained in the polyvinyl alcohol, the number of acetyl groups derived from the vinyl acetate skeleton and the number of hydroxyl groups derived from the vinyl alcohol skeleton The value divided by the sum of

本発明で使用するポリビニルアルコールは、ポリビニルエステル、特にポリ酢酸ビニルをけん化することによって得られるポリビニルアルコールが主に使用されるが、これに限定されない。また、けん化度は50〜95mol%のものが好ましく、55〜92mol%のものがより好ましく、55〜85mol%のものがさらに好ましく、60〜85mol%のものが特に好ましく使用される。上記けん化度のポリビニルアルコールであれば、各種の市販品、合成品を単独で、もしくは2種類以上併せて使用することができる。   The polyvinyl alcohol used in the present invention is mainly polyvinyl alcohol obtained by saponifying polyvinyl ester, particularly polyvinyl acetate, but is not limited thereto. The saponification degree is preferably 50 to 95 mol%, more preferably 55 to 92 mol%, still more preferably 55 to 85 mol%, and particularly preferably 60 to 85 mol%. If it is the polyvinyl alcohol of the said saponification degree, various commercial products and synthetic products can be used individually or in combination of 2 or more types.

また、上記けん化度の範囲内であれば、水酸基、酢酸基以外の官能基として、例えば、アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、カルボニル基、アミノ基、イソシアネート基を導入されたものや、各種の塩によって変性されたもの、その他アニオンあるいはカチオン変性されたもの、不飽和変性されたもの、アルデヒド類によってアセタール変性(ブチラール変性、アセトアセタール変性、ホルマール変性等)されたもの、ジオール構造を導入されたものなども、本発明で使用するけん化度が50〜95mol%であるポリビニルアルコールの範囲に含まれ、これらは、単独もしくは2種類以上併せて使用することができる。   In addition, within the above saponification degree range, as a functional group other than a hydroxyl group and an acetic acid group, for example, an acetoacetyl group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a carbonyl group, an amino group, an isocyanate group introduced, Modified with various salts, other anion or cation modified, unsaturated modified, acetal modified (butyral modified, acetoacetal modified, formal modified, etc.) with aldehydes, diol structure introduced These are also included in the range of polyvinyl alcohol having a saponification degree of 50 to 95 mol% used in the present invention, and these can be used alone or in combination of two or more.

分散剤としてのポリビニルアルコールは、平均重合度が50〜4000のものが好ましく、100〜3000のものがより好ましく、100〜2000のものが特に好ましく、100〜1500のものがさらに好ましい。上記重合度のポリビニルアルコールであれば、各種の市販品、合成品を単独で、もしくは2種類以上併せて使用することができる。   Polyvinyl alcohol as a dispersant preferably has an average degree of polymerization of 50 to 4000, more preferably 100 to 3000, particularly preferably 100 to 2000, and still more preferably 100 to 1500. If it is polyvinyl alcohol of the said polymerization degree, various commercial products and synthetic products can be used individually or in combination of 2 or more types.

けん化度が50mol%より小さいものは、NMPに対する溶解性は非常に良好だが、カーボンブラックに対する吸着性が乏しいために分散には有効ではないと考えられ、また、けん化度が95mol%より大きいものは、NMPに対してほとんど溶解、膨潤しないことから、たとえカーボンブラックに吸着されたとしても、NMP側に高分子鎖を伸ばすことが出来ず、そのために効果的に立体反発出来ないものと推察される。これに対して、けん化度が50〜95mol%のものは、NMPに対する溶解、または膨潤性と、カーボンブラックに対する吸着性や吸着後の立体反発効果の兼合いが良好であることから、分散剤として特に有効に機能するものと考えられる。   Those having a saponification degree of less than 50 mol% are very good in solubility in NMP, but are considered to be ineffective for dispersion due to poor adsorption to carbon black, and those having a saponification degree of more than 95 mol% Since it hardly dissolves or swells in NMP, even if it is adsorbed to carbon black, the polymer chain cannot be extended to the NMP side, and therefore it is presumed that steric repulsion cannot be effectively performed. . On the other hand, those having a saponification degree of 50 to 95 mol% have a good balance between the solubility or swelling in NMP and the adsorptivity to carbon black and the steric repulsion effect after adsorption. It is considered to function particularly effectively.

上記けん化度範囲に含まれる市販のポリビニルアルコールとしては、例えば、クラレポバール(クラレ社製ポリビニルアルコール)や、ゴーセノール(日本合成化学工業社製ポリビニルアルコール)、デンカポバール(電気化学工業社製)、J−ポバール(日本酢ビ・ポバール社製)などの商品名で、種々のグレードを市場より入手することが出来る。   Examples of commercially available polyvinyl alcohols included in the saponification degree range include Kuraray Poval (polyvinyl alcohol manufactured by Kuraray Co., Ltd.), Gohsenol (polyvinyl alcohol manufactured by Nippon Gosei Kagaku Kogyo Co., Ltd.), Denka Poval (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), J -Various grades can be obtained from the market under trade names such as POVAL (Nippon Vinegar-Poval).

より具体的には、クラレポバールPVA−403(けん化度78.5〜81.5mol%、平均重合度300、JIS K6726に準ずる液温20℃における4%水溶液粘度2.8〜3.3mPa・s)、クラレポバールPVA−505(けん化度72.5〜74.5mol%、平均重合度500、4%水溶液粘度4.2〜5.0mPa・s)、クラレポバールL−8、クラレポバールL−9、クラレポバールL−9−78、クラレポバールL−10、クラレポバールC−506、クラレポバールKL−506、ゴーセノールKL−03(同78.5〜82.0mol%、平均重合度500以下、4%水溶液粘度2.8〜3.4mPa・s)、KL−05(同78.5〜82.0mol%、平均重合度1000以下、4%水溶液粘度4.0〜5.0mPa・s)、NK−05R(同71.0〜75.0mol%、平均重合度1000以下、4%水溶液粘度4.5〜5.5mPa・s)、KP−08R(同71.0〜73.5mol%、平均重合度1000以下、4%水溶液粘度6.0〜8.0mPa・s)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   More specifically, Kuraray Poval PVA-403 (degree of saponification of 78.5 to 81.5 mol%, average degree of polymerization of 300, 4% aqueous solution viscosity at 20 ° C. according to JIS K6726 2.8 to 3.3 mPa · s ), Kuraray Poval PVA-505 (degree of saponification 72.5-74.5 mol%, average polymerization degree 500, 4% aqueous solution viscosity 4.2-5.0 mPa · s), Kuraray Poval L-8, Kuraray Poval L-9 Kuraraypoval L-9-78, Kuraraypoval L-10, Kuraraypoval C-506, Kuraraypoval KL-506, Gohsenol KL-03 (78.5-82.0 mol%, average polymerization degree 500 or less, 4% Aqueous solution viscosity 2.8-3.4 mPa · s), KL-05 (78.5-82.0 mol%, average polymerization degree 1000 or less, 4% aqueous solution viscosity 4.0) 5.0 mPa · s), NK-05R (71.0-75.0 mol%, average polymerization degree 1000 or less, 4% aqueous solution viscosity 4.5-5.5 mPa · s), KP-08R (71.0) -73.5 mol%, average polymerization degree 1000 or less, 4% aqueous solution viscosity 6.0-8.0 mPa · s) and the like, but are not limited thereto.

<顔料誘導体>
まず、本発明において使用する顔料誘導体について説明する。本発明において使用する顔料誘導体は、酸性または塩基性の官能基を有する有機色素誘導体、または、酸性または塩基性の官能基を有するトリアジン誘導体である。
<酸性顔料誘導体>
酸性顔料誘導体の中でも、とりわけ、下記一般式(1)で示される酸性官能基を有するトリアジン誘導体、または一般式(4)で示される酸性官能基を有する有機色素誘導体が好ましい。まず、一般式(1)で示される酸性官能基を有するトリアジン誘導体について説明する。
<Pigment derivative>
First, the pigment derivative used in the present invention will be described. The pigment derivative used in the present invention is an organic dye derivative having an acidic or basic functional group, or a triazine derivative having an acidic or basic functional group.
<Acid pigment derivative>
Among the acidic pigment derivatives, a triazine derivative having an acidic functional group represented by the following general formula (1) or an organic dye derivative having an acidic functional group represented by the general formula (4) is particularly preferable. First, the triazine derivative having an acidic functional group represented by the general formula (1) will be described.

一般式(1)

Figure 0005601416

General formula (1)
Figure 0005601416

[X1は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−または−X3−Y−X4−を表し、X2及びX4は、それぞれ独立に、−NH−または−O−を表し、X3は、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−を表し、Yは、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表し、Zは、−SO3M、−COOM、−P(O)(−OM)2または−O−P(O)(−OM)2を表し、Mは、1〜3価のカチオンの一当量を表し、Qは、−O−R2、−NH−R2、ハロゲン基、−X1−R1または−X2−Y−Zを表し、R2は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基または置換基を有してもよいアルケニル基を表す。nは、1〜4の整数を表す。R1は、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基または、下記一般式(2)で表される基を表す。] [X 1 is, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH- or -X 3 -Y-X 4 - represents, X 2 and X 4, each independently, represent -NH- or -O-, X 3 is, -CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - and represent , Y represents an alkylene group that may have a substituent, an alkenylene group that may have a substituent, or an arylene group that may have a substituent, Z represents —SO 3 M, —COOM, -P (O) (-OM) 2 or -O-P (O) (-OM) 2 , M represents one equivalent of a 1 to 3 valent cation, and Q represents -O-R 2 , —NH—R 2 , a halogen group, —X 1 —R 1 or —X 2 —Y—Z, wherein R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent. Or the alkenyl group which may have a substituent is represented. n represents an integer of 1 to 4. R 1 represents an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, an aromatic ring residue which may have a substituent, or a group represented by the following general formula (2) Represents. ]

一般式(2)

Figure 0005601416
General formula (2)
Figure 0005601416

[X5は、−NH−または−O−を表し、X6及びX7は、それぞれ独立に、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−または−CH2NHCOCH2NH−を表し、R3及びR4は、それぞれ独立に、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基または−Y−Zを表し、Y及びZは、一般式(1)におけるY及びZと同義である。] [X 5 represents -NH- or -O-, X 6 and X 7 are each independently, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH- or —CH 2 NHCOCH 2 NH—, wherein R 3 and R 4 are each independently an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, or an aromatic which may have a substituent. Represents a group ring residue or —Y—Z, and Y and Z have the same meanings as Y and Z in formula (1). ]

上記において、R1、R3、R4における有機色素残基としては、例えば、ジケトピロロピロール系色素、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系色素、フタロシアニン系色素、アントラキノン、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素、ぺリノン系色素、ぺリレン系色素、チオインジゴ系色素、イソインドリン系色素、イソインドリノン系色素、キノフタロン系色素、スレン系色素、金属錯体系色素等の残基が挙げられる。とりわけ、金属による電池の短絡を抑制する効果を高めるためには、金属錯体系色素ではない有機色素残基の使用が好ましく、中でもアゾ系色素、ジケトピロロピロール系色素、無金属フタロシアニン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素の残基が、分散性に優れた効果を発揮するため好ましい。 In the above, examples of the organic dye residue in R 1 , R 3 and R 4 include diketopyrrolopyrrole dyes, azo dyes such as azo, disazo, polyazo, phthalocyanine dyes, anthraquinones, diaminodianthraquinones, anthra Anthraquinone dyes such as pyrimidine, flavantron, anthanthrone, indanthrone, pyranthrone, violanthrone, quinacridone dye, dioxazine dye, perinone dye, perylene dye, thioindigo dye, isoindoline dye, isoindolinone Residues such as dyes, quinophthalone dyes, selenium dyes, metal complex dyes, etc. In particular, in order to increase the effect of suppressing the short circuit of the battery due to metal, it is preferable to use an organic dye residue that is not a metal complex dye, among which an azo dye, a diketopyrrolopyrrole dye, a metal-free phthalocyanine dye, Quinacridone dyes and dioxazine dye residues are preferred because they exhibit excellent dispersibility.

また、上記において、R1、R3、R4における複素環残基および芳香族環残基としては、例えば、チオフェン、フラン、ピリジン、ピラゾール、ピロール、イミダゾール、イソインドリン、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、ベンズチアゾール、ベンズトリアゾール、インドール、キノリン、カルバゾール、アクリジン等の複素環残基、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、フェナントレン、アントラキノン等の芳香族環残基が挙げられる。とりわけ、S、N、Oのヘテロ原子のいずれかを含む複素環残基が、分散性に優れた効果を発揮するため好ましい。 In the above, examples of the heterocyclic residue and aromatic ring residue in R 1 , R 3 , and R 4 include thiophene, furan, pyridine, pyrazole, pyrrole, imidazole, isoindoline, isoindolinone, and benzimidazole. Examples thereof include heterocyclic residues such as lone, benzthiazole, benztriazole, indole, quinoline, carbazole and acridine, and aromatic ring residues such as benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, phenanthrene and anthraquinone. In particular, a heterocyclic residue containing any one of S, N, and O heteroatoms is preferable because it exhibits an effect of excellent dispersibility.

一般式(1)及び一般式(2)のYは、置換基を有していてもよいアルキレン基、アルケニレン基またはアリーレン基を表すが、炭素数20以下が好ましく、炭素数10以下がより好ましい。特に好ましい態様としては、置換されていてもよいフェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基または炭素数が10以下の側鎖を有していてもよいアルキレン基が挙げられる。   Y in general formula (1) and general formula (2) represents an alkylene group, alkenylene group or arylene group which may have a substituent, but preferably has 20 or less carbon atoms, more preferably 10 or less carbon atoms. . Particularly preferred embodiments include an optionally substituted phenylene group, biphenylene group, naphthylene group or an alkylene group which may have a side chain having 10 or less carbon atoms.

2における置換基を有してもよいアルキル基および置換基を有してもよいアルケニル基の好ましい態様は、炭素数20以下のものである。更に好ましくは、炭素数が10以下の側鎖を有していてもよいアルキル基が挙げられる。ここで、置換基を有するアルキル基および置換基を有するアルケニル基とは、アルキル基またはアルケニル基の水素原子が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン基、水酸基、メルカプト基等に置換されたものを挙げることができる。 A preferred embodiment of the alkenyl group which may have an alkyl group and a substituted group which may have a substituent in R 2 are those having 20 or less carbon atoms. More preferably, an alkyl group which may have a side chain having 10 or less carbon atoms is exemplified. Here, the alkyl group having a substituent and the alkenyl group having a substituent are a group in which a hydrogen atom of an alkyl group or an alkenyl group is substituted with a halogen group such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, a hydroxyl group or a mercapto group. Can be mentioned.

Mは、1〜3価のカチオンの一当量を表し、例えば、水素イオン(プロトン)、金属カチオン、4級アンモニウムカチオンのいずれかを表す。また、分散剤の構造(一分子)中にMを2つ以上有する場合、Mは、プロトン、金属カチオン、4級アンモニウムカチオンのいずれか一種のみでも良いし、二種以上の組み合わせでも良い。
金属カチオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、ニッケル、コバルト等の金属のカチオンが挙げられる。
4級アンモニウムカチオンとしては、一般式(3)で示される構造を有する単一化合物または、混合物である。
M represents one equivalent of 1 to 3 valent cations, for example, a hydrogen ion (proton), a metal cation, or a quaternary ammonium cation. Moreover, when it has two or more M in the structure (one molecule) of a dispersing agent, M may be only one kind of a proton, a metal cation, and a quaternary ammonium cation, and may be a combination of two or more kinds.
Examples of the metal cation include metal cations such as lithium, sodium, potassium, calcium, barium, magnesium, aluminum, nickel, and cobalt.
The quaternary ammonium cation is a single compound having a structure represented by the general formula (3) or a mixture.

一般式(3)

Figure 0005601416

General formula (3)
Figure 0005601416

[R5、R6、R7、R8は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、または置換基を有してもよいアリール基を表す。] [R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently have a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or a substituent. Represents a good aryl group. ]

5、R6、R7、R8は、それぞれ同一でもよいし、異なっていてもよい。また、R5、R6、R7、R8が炭素原子を有する場合、炭素数は1〜40、好ましくは1〜30、更に好ましくは1〜20である。 R 5 , R 6 , R 7 and R 8 may be the same or different. Moreover, when R < 5 >, R < 6 >, R < 7 >, R < 8 > has a carbon atom, carbon number is 1-40, Preferably it is 1-30, More preferably, it is 1-20.

4級アンモニウムカチオンの具体例としては、ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、ヒドロキシエチルアンモニウム、ジヒドロキシエチルアンモニウム、2−エチルヘキシルアンモニウム、ジメチルアミノプロピルアンモニウム、ラウリルアンモニウム、ステアリルアンモニウム等が挙げられるが、これらに限定されない。   Specific examples of the quaternary ammonium cation include dimethylammonium, trimethylammonium, diethylammonium, triethylammonium, hydroxyethylammonium, dihydroxyethylammonium, 2-ethylhexylammonium, dimethylaminopropylammonium, laurylammonium, stearylammonium and the like. However, it is not limited to these.

次いで、一般式(4)で示される酸性官能基を有する有機色素誘導体について説明する。
一般式(4)

Figure 0005601416

[X8は、直接結合、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−、−X9−Y−または−X9−Y−X10−を表し、X9は、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−を表し、X10は、−NH−または−O−を表し、Yは、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表し、Zは、−SO3M、−COOM、−P(O)(−OM)2または−O−P(O)(−OM)2を表し、Mは1〜3価のカチオンの一当量を表し、R9は、有機色素残基を表し、nは、1〜4の整数を表す。] Next, the organic dye derivative having an acidic functional group represented by the general formula (4) will be described.
General formula (4)
Figure 0005601416

[X 8 is a direct bond, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH -, - X 9 -Y- or -X 9 -Y-X 10 - represents, X 9 is, -CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - represents, X 10 is, -NH- or -O Y represents an alkylene group that may have a substituent, an alkenylene group that may have a substituent, or an arylene group that may have a substituent, and Z represents —SO 3 M, -COOM, -P (O) (-OM) 2 or -O-P (O) (-OM) 2 , M represents one equivalent of a 1 to 3 valent cation, and R 9 represents an organic dye residue. Represents a group, and n represents an integer of 1 to 4. ]

9の有機色素残基としては、上記R1、R3、R4における有機色素残基と同義である。とりわけ、金属による電池の短絡を抑制する効果を高めるためには、金属錯体系色素ではない有機色素残基の使用が好ましく、中でもアゾ系色素、ジケトピロロピロール系色素、無金属フタロシアニン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素の残基が、分散性に優れた効果を発揮するため好ましい。 The organic dye residue of R 9 has the same meaning as the organic dye residue in R 1 , R 3 and R 4 described above. In particular, in order to increase the effect of suppressing the short circuit of the battery due to metal, it is preferable to use an organic dye residue that is not a metal complex dye, among which an azo dye, a diketopyrrolopyrrole dye, a metal-free phthalocyanine dye, Quinacridone dyes and dioxazine dye residues are preferred because they exhibit excellent dispersibility.

一般式(4)におけるMは、一般式(1)におけるMと同義である。   M in the general formula (4) has the same meaning as M in the general formula (1).

本発明において使用する酸性顔料誘導体の合成方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、特公昭39−28884号公報、特公昭45−11026号公報、特公昭45−29755号公報、特公昭64−5070号公報、特開2004−217842号公報等に記載されている方法で合成することができる。   The method for synthesizing the acidic pigment derivative used in the present invention is not particularly limited. For example, JP-B-39-28884, JP-B-45-11026, JP-B-45-29755, They can be synthesized by the methods described in JP-A No. 64-5070, JP-A No. 2004-217842, and the like.

<塩基性顔料誘導体>
塩基性顔料誘導体の中でも、とりわけ、下記一般式(101)で示される塩基性官能基を有するトリアジン誘導体、または一般式(106)で示される塩基性官能基を有する有機色素誘導体が好ましい。まず、一般式(101)で示される塩基性官能基を有するトリアジン誘導体について説明する。
一般式(101)
<Basic pigment derivative>
Among the basic pigment derivatives, a triazine derivative having a basic functional group represented by the following general formula (101) or an organic dye derivative having a basic functional group represented by the general formula (106) is particularly preferable. First, the triazine derivative having a basic functional group represented by the general formula (101) will be described.
Formula (101)

Figure 0005601416
Figure 0005601416

101は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−または−X102−Y1−X103−を表し、X102は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−を表し、X103は、−NH−または−O−を表し、Y1は、炭素数1〜20で構成された、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表す。
Pは、一般式(102)、一般式(103)または一般式(104)のいずれかで示される基を表す。
101は、−O−R102、−NH−R102、ハロゲン基、−X101−R101または一般式(102)、一般式(103)もしくは一般式(104)のいずれかで示される基を表す。
102は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基または置換基を有してもよいアリール基を表す。
一般式(102)
X 101 is, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH- or -X 102 -Y 1 -X 103 - represents, X 102, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - represents, X 103 is, -NH- or -O- and Y 1 represents an alkylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent, which is composed of 1 to 20 carbon atoms. .
P represents a group represented by any one of the general formula (102), the general formula (103), and the general formula (104).
Q 101 represents —O—R 102 , —NH—R 102 , a halogen group, —X 101 —R 101, or a group represented by any one of the general formula (102), the general formula (103), and the general formula (104). Represents.
R102 represents a hydrogen atom, an alkyl group that may have a substituent, an alkenyl group that may have a substituent, or an aryl group that may have a substituent.
General formula (102)

Figure 0005601416


一般式(103)
Figure 0005601416


General formula (103)

Figure 0005601416


一般式(104)
Figure 0005601416


General formula (104)

Figure 0005601416
Figure 0005601416

104は、直接結合、−SO2−、−CO−、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHCONHCH2−、−CH2−または−X105−Y1−X106−を表す。X105は、−NH−または−O−を表し、X106は、直接結合、−SO2−、−CO−、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHCONHCH2−または−CH2−を表す。
1は、1〜10の整数を表す。
103およびR104は、それぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいアリール基または複素環残基を表し、R103とR104が結合して環を形成しても良い。
105、R106、R107およびR108は、それぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基または置換されていてもよいアリール基を表す。
109は、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基または置換されていてもよいアリール基を表す。
X 104 represents a direct bond, -SO 2 -, - CO - , - CH 2 NHCOCH 2 -, - CH 2 NHCONHCH 2 -, - CH 2 - or -X 105 -Y 1 -X 106 - represents a. X 105 represents -NH- or -O-, X 106 represents a direct bond, -SO 2 -, - CO - , - CH 2 NHCOCH 2 -, - CH 2 NHCONHCH 2 - or -CH 2 - represents a .
v 1 represents an integer of 1 to 10.
R 103 and R 104 represent respectively independently, a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, an optionally substituted aryl group or a heterocyclic residue, R 103 And R 104 may combine to form a ring.
R 105 , R 106 , R 107 and R 108 each independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group or an optionally substituted aryl group.
R 109 represents an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, or an optionally substituted aryl group.

oは、1〜4の整数を表す。
101は、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基または下記一般式(105)で示される基を表す。
一般式(105)
o represents an integer of 1 to 4.
R 101 represents an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, an aromatic ring residue which may have a substituent, or a group represented by the following general formula (105). .
General formula (105)

Figure 0005601416
Figure 0005601416

Tは、−X108−R110またはW1を表し、Uは、−X109−R111またはW2を表す。
1およびW2は、それぞれ独立に、−O−R102、−NH−R102、ハロゲン基または一般式(102)、一般式(103)もしくは一般式(104)のいずれかで示される基を表す。
107は、−NH−または−O−を表し、X108およびX109は、それぞれ独立に、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−または−CH2NHCOCH2NH−を表す。
110およびR111は、それぞれ独立に、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基または置換基を有していてもよい芳香族環残基を表す。
T represents -X 108 -R 110, or W 1, U represents -X 109 -R 111, or W 2.
W 1 and W 2 each independently represent —O—R 102 , —NH—R 102 , a halogen group, or a group represented by any one of the general formula (102), the general formula (103), and the general formula (104). Represents.
X 107 represents -NH- or -O-, X 108 and X 109 each independently, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH- or - CH 2 represents an NHCOCH 2 NH-.
R 110 and R 111 each independently represents an organic dye residue, an optionally substituted heterocyclic residue or an optionally substituted aromatic ring residue.

一般式(101)のR101および一般式(105)のR110、R111における有機色素残基としては、例えば、ジケトピロロピロール系色素、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系色素、フタロシアニン系色素、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素、ぺリノン系色素、ぺリレン系色素、チオインジゴ系色素、イソインドリン系色素、イソインドリノン系色素、キノフタロン系色素、スレン系色素、金属錯体系色素等の残基が挙げられる。とりわけ、金属による電池の短絡を抑制する効果を高めるためには、金属錯体系色素ではない有機色素残基の使用が好ましい。 Examples of the organic dye residue in R 101 of the general formula (101) and R 110 and R 111 of the general formula (105) include, for example, diketopyrrolopyrrole dyes, azo dyes such as azo, disazo, polyazo, and phthalocyanine dyes. Dyes, diaminodianthraquinones, anthrapyrimidines, flavantrons, anthanthrones, indantrons, pyranthrones, violanthrones, anthraquinone dyes, quinacridone dyes, dioxazine dyes, perinone dyes, perylene dyes, thioindigo dyes, iso Examples include residues such as indoline dyes, isoindolinone dyes, quinophthalone dyes, selenium dyes, metal complex dyes, and the like. In particular, in order to enhance the effect of suppressing the short circuit of the battery due to metal, it is preferable to use an organic dye residue that is not a metal complex dye.

一般式(101)のR101および一般式(105)のR110、R111における複素環残基および芳香族環残基としては、例えば、チオフェン、フラン、ピリジン、ピラジン、トリアジン、ピラゾール、ピロール、イミダゾール、イソインドリン、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、ベンズチアゾール、ベンズトリアゾール、インドール、キノリン、カルバゾール、アクリジン、ベンゼン、ナフタリン、アントラセン、フルオレン、フェナントレン、アントラキノン、アクリドン等の残基が挙げられる。これらの複素環残基および芳香族環残基は、アルキル基(メチル基、エチル基、ブチル基等)、アミノ基、アルキルアミノ基(ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基等)、ニトロ基、水酸基、アルコキシル基(メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等)、ハロゲン(塩素、臭素、フッ素等)、フェニル基(アルキル基、アミノ基、アルキルアミノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン等で置換されていてもよい)、およびフェニルアミノ基(アルキル基、アミノ基、アルキルアミノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン等で置換されていてもよい)等の置換基を有していてもよい。 Examples of the heterocyclic residue and the aromatic ring residue in R 101 of the general formula (101) and R 110 and R 111 of the general formula (105) include thiophene, furan, pyridine, pyrazine, triazine, pyrazole, pyrrole, Examples include imidazole, isoindoline, isoindolinone, benzimidazolone, benzthiazole, benztriazole, indole, quinoline, carbazole, acridine, benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, phenanthrene, anthraquinone, acridone and the like. These heterocyclic residues and aromatic ring residues are alkyl groups (methyl group, ethyl group, butyl group, etc.), amino groups, alkylamino groups (dimethylamino group, diethylamino group, dibutylamino group, etc.), nitro groups. Hydroxyl group, alkoxyl group (methoxy group, ethoxy group, butoxy group, etc.), halogen (chlorine, bromine, fluorine, etc.), phenyl group (alkyl group, amino group, alkylamino group, nitro group, hydroxyl group, alkoxy group, halogen, etc.) And a substituent such as a phenylamino group (which may be substituted with an alkyl group, amino group, alkylamino group, nitro group, hydroxyl group, alkoxy group, halogen, etc.) May be.

103およびR104は、それぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいアリール基または複素環残基を表し、R103とR104が結合して環を形成しても良い。とりわけ、水素原子であることが、電池内での金属析出を抑える効果が高いと思われ好ましい。
一般式(101)および一般式(105)のY1は、炭素数20以下の置換基を有してもよいアルキレン基、アルケニレン基またはアリーレン基を表すが、好ましくは、置換基を有してもよいフェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基または炭素数が10以下の側鎖を有していてもよいアルキレン基が挙げられる。
R 103 and R 104 represent respectively independently, a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, an optionally substituted aryl group or a heterocyclic residue, R 103 And R 104 may combine to form a ring. In particular, a hydrogen atom is preferable because it is considered that the effect of suppressing metal deposition in the battery is high.
Y 1 in the general formula (101) and the general formula (105) represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group which may have a substituent having 20 or less carbon atoms, and preferably has a substituent. Examples thereof include a phenylene group, a biphenylene group, a naphthylene group, or an alkylene group which may have a side chain having 10 or less carbon atoms.

次いで、一般式(106)で示される塩基性官能基を有する有機色素誘導体について説明する。
一般式(106)
Next, an organic dye derivative having a basic functional group represented by the general formula (106) will be described.
Formula (106)

Figure 0005601416


101は、下記一般式(107)、一般式(108)または一般式(109)で示される基である。mは、1〜4の整数を表す。
一般式(107)
Figure 0005601416


一般式(108)
Figure 0005601416


Z 101 is a group represented by the following general formula (107), general formula (108), or general formula (109). m represents an integer of 1 to 4.
General formula (107)
Figure 0005601416


Formula (108)

Figure 0005601416


一般式(109)
Figure 0005601416


General formula (109)

Figure 0005601416
Figure 0005601416

24は、直接結合、−SO2−、−CO−、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHCONHCH2−、−CH2−または−X25−Y2−X26−を表す。X25は、−NH−または−O−を表し、X26は、直接結合、−SO2−、−CO−、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHCONHCH2−または−CH2−を表す。Y2は、炭素数1〜20で構成された、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または置換基を有してもよいアリーレン基を表す。
2は、1〜10の整数を表す。
X 24 represents a direct bond, -SO 2 -, - CO - , - CH 2 NHCOCH 2 -, - CH 2 NHCONHCH 2 -, - CH 2 - or -X 25 -Y 2 -X 26 - represents a. X 25 represents -NH- or -O-, X 26 represents a direct bond, -SO 2 -, - CO - , - CH 2 NHCOCH 2 -, - CH 2 NHCONHCH 2 - or -CH 2 - represents a . Y 2 represents an alkylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent, which is composed of 1 to 20 carbon atoms.
v 2 represents an integer of 1 to 10.

23およびR24は、それぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいフェニル基または複素環残基を表し、R23とR24が結合して環を形成しても良い。とりわけ、水素原子であることが、電池内での金属析出を抑える効果が高いと思われ好ましい。
25、R26、R27およびR28は、それぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基または置換されていてもよいアリール基を表す。
29は、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基または置換されていてもよいアリール基を表す。
R 23 and R 24 each independently represent a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, an optionally substituted phenyl group or a heterocyclic residue, R 23 And R 24 may combine to form a ring. In particular, a hydrogen atom is preferable because it is considered that the effect of suppressing metal deposition in the battery is high.
R 25 , R 26 , R 27 and R 28 each independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group or an optionally substituted aryl group.
R 29 represents an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, or an optionally substituted aryl group.

22は、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基を表す。
22における有機色素残基としては、例えば、ジケトピロロピロール系色素、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系色素、フタロシアニン系色素、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素、ぺリノン系色素、ぺリレン系色素、チオインジゴ系色素、イソインドリン系色素、イソインドリノン系色素、キノフタロン系色素、スレン系色素、金属錯体系色素の残基が挙げられる。とりわけ、金属による電池の短絡を抑制する効果を高めるためには、金属錯体系色素ではない有機色素残基の使用が好ましい。
R 22 represents an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, and an aromatic ring residue which may have a substituent.
Examples of the organic dye residue in R 22 include diketopyrrolopyrrole dyes, azo dyes such as azo, disazo, polyazo, phthalocyanine dyes, diaminodianthraquinone, anthrapyrimidine, flavantron, anthanthrone, indanthrone, Anthraquinone dyes such as pyranthrone, violanthrone, quinacridone dyes, dioxazine dyes, perinone dyes, perylene dyes, thioindigo dyes, isoindoline dyes, isoindolinone dyes, quinophthalone dyes, selenium dyes, Examples include residues of metal complex dyes. In particular, in order to enhance the effect of suppressing the short circuit of the battery due to metal, it is preferable to use an organic dye residue that is not a metal complex dye.

また、R22における複素環残基および芳香族環残基としては、例えば、チオフェン、フラン、ピリジン、ピラゾール、ピロール、イミダゾール、イソインドリン、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、ベンズチアゾール、ベンズトリアゾール、インドール、キノリン、カルバゾール、アクリジン、ベンゼン、ナフタリン、アントラセン、フルオレン、フェナントレン、アントラキノン、アクリドン等の残基が挙げられる。これらの複素環残基および芳香族環残基は、アルキル基(メチル基、エチル基、ブチル基等)、アミノ基、アルキルアミノ基(ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基等)、ニトロ基、水酸基、アルコキシル基(メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等)、ハロゲン(塩素、臭素、フッ素等)、フェニル基(アルキル基、アミノ基、アルキルアミノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン等で置換されていてもよい)、およびフェニルアミノ基(アルキル基、アミノ基、アルキルアミノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン等で置換されていてもよい)等の置換基を有していてもよい。 Examples of the heterocyclic residue and aromatic ring residue in R 22 include thiophene, furan, pyridine, pyrazole, pyrrole, imidazole, isoindoline, isoindolinone, benzimidazolone, benzthiazole, benztriazole, and indole. , Quinoline, carbazole, acridine, benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, phenanthrene, anthraquinone, acridone and the like. These heterocyclic residues and aromatic ring residues are alkyl groups (methyl group, ethyl group, butyl group, etc.), amino groups, alkylamino groups (dimethylamino group, diethylamino group, dibutylamino group, etc.), nitro groups. Hydroxyl group, alkoxyl group (methoxy group, ethoxy group, butoxy group, etc.), halogen (chlorine, bromine, fluorine, etc.), phenyl group (alkyl group, amino group, alkylamino group, nitro group, hydroxyl group, alkoxy group, halogen, etc.) And a substituent such as a phenylamino group (which may be substituted with an alkyl group, amino group, alkylamino group, nitro group, hydroxyl group, alkoxy group, halogen, etc.) May be.

一般式(102)〜(104)および一般式(107)〜(109)で示される置換基を形成するために使用されるアミン成分としては、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、N,N−エチルイソプロピルアミン、N,N−エチルプロピルアミン、N,N−メチルブチルアミン、N,N−メチルイソブチルアミン、N,N−ブチルエチルアミン、N,N−tert−ブチルエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジプロピルアミン、N,N−sec−ブチルプロピルアミン、ジブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、N,N−イソブチル−sec−ブチルアミン、ジアミルアミン、ジイソアミルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジ(2−エチルへキシル)アミン、ジオクチルアミン、N,N−メチルオクタデシルアミン、ジデシルアミン、ジアリルアミン、N,N−エチル−1,2−ジメチルプロピルアミン、N,N−メチルヘキシルアミン、ジオレイルアミン、ジステアリルアミン、N,N−ジメチルアミノメチルアミン、N,N−ジメチルアミノエチルアミン、N,N−ジメチルアミノアミルアミン、N,N−ジメチルアミノブチルアミン、N,N−ジエチルアミノエチルアミン、N,N−ジエチルアミノプロピルアミン、N,N−ジエチルアミノヘキシルアミン、N,N−ジエチルアミノブチルアミン、N,N−ジエチルアミノペンチルアミン、N,N−ジプロピルアミノブチルアミン、N,N−ジブチルアミノプロピルアミン、N,N−ジブチルアミノエチルアミン、N,N−ジブチルアミノブチルアミン、N,N−ジイソブチルアミノペンチルアミン、N,N−メチルーラウリルアミノプロピルアミン、N,N−エチルーヘキシルアミノエチルアミン、N,N−ジステアリルアミノエチルアミン、N,N−ジオレイルアミノエチルアミン、N,N−ジステアリルアミノブチルアミン、ピペリジン、2−ピペコリン、3−ピペコリン、4−ピペコリン、2,4−ルペチジン、2,6−ルペチジン、3,5−ルペチジン、3−ピペリジンメタノール、ピペコリン酸、イソニペコチン酸、イソニコペチン酸メチル、イソニコペチン酸エチル、2−ピペリジンエタノール、ピロリジン、3−ヒドロキシピロリジン、N−アミノエチルピペリジン、N−アミノエチル−4−ピペコリン、N−アミノエチルモルホリン、N−アミノプロピルピペリジン、N−アミノプロピル−2−ピペコリン、N−アミノプロピル−4−ピペコリン、N−アミノプロピルモルホリン、N−メチルピペラジン、N−ブチルピペラジン、N−メチルホモピペラジン、1−シクロペンチルピペラジン、1−アミノ−4−メチルピペラジン、1−シクロペンチルピペラジン等が挙げられる。   Examples of the amine component used for forming the substituents represented by the general formulas (102) to (104) and the general formulas (107) to (109) include dimethylamine, diethylamine, methylethylamine, N, N -Ethylisopropylamine, N, N-ethylpropylamine, N, N-methylbutylamine, N, N-methylisobutylamine, N, N-butylethylamine, N, N-tert-butylethylamine, diisopropylamine, dipropylamine N, N-sec-butylpropylamine, dibutylamine, di-sec-butylamine, diisobutylamine, N, N-isobutyl-sec-butylamine, diamylamine, diisoamylamine, dihexylamine, dicyclohexylamine, di (2-ethyl) Hexyl) amine, Octylamine, N, N-methyloctadecylamine, didecylamine, diallylamine, N, N-ethyl-1,2-dimethylpropylamine, N, N-methylhexylamine, dioleylamine, distearylamine, N, N-dimethylamino Methylamine, N, N-dimethylaminoethylamine, N, N-dimethylaminoamylamine, N, N-dimethylaminobutylamine, N, N-diethylaminoethylamine, N, N-diethylaminopropylamine, N, N-diethylaminohexylamine N, N-diethylaminobutylamine, N, N-diethylaminopentylamine, N, N-dipropylaminobutylamine, N, N-dibutylaminopropylamine, N, N-dibutylaminoethylamine, N, N-dibutylaminobutyl Ruamine, N, N-diisobutylaminopentylamine, N, N-methyl-laurylaminopropylamine, N, N-ethyl-hexylaminoethylamine, N, N-distearylaminoethylamine, N, N-dioleoylaminoethylamine, N, N-distearylaminobutylamine, piperidine, 2-pipecoline, 3-pipecoline, 4-pipecoline, 2,4-lupetidine, 2,6-lupetidine, 3,5-lupetidine, 3-piperidinemethanol, pipecolic acid, isonipecotine Acid, methyl isonicopetinate, ethyl isonicopetinate, 2-piperidineethanol, pyrrolidine, 3-hydroxypyrrolidine, N-aminoethylpiperidine, N-aminoethyl-4-pipecholine, N-aminoethylmorpholine, N-aminopropylpiperidi N-aminopropyl-2-pipecoline, N-aminopropyl-4-pipecoline, N-aminopropylmorpholine, N-methylpiperazine, N-butylpiperazine, N-methylhomopiperazine, 1-cyclopentylpiperazine, 1-amino Examples include -4-methylpiperazine and 1-cyclopentylpiperazine.

本発明の塩基性官能基を有する有機色素誘導体または塩基性官能基を有するトリアジン誘導体の合成方法としては、特に限定されるものではないが、特開昭54−62227号公報、特開昭56−118462号公報、特開昭56−166266号公報、特開昭60−88185号公報、特開昭63−305173号公報、特開平3−2676号公報、特開平11−199796号公報等に記載されている方法で合成することができる。   The method for synthesizing the organic dye derivative having a basic functional group or the triazine derivative having a basic functional group according to the present invention is not particularly limited, but is described in JP-A No. 54-62227 and JP-A No. 56-. No. 118462, JP-A 56-166266, JP-A 60-88185, JP-A 63-305173, JP-A 3-2676, JP-A 11-199796, etc. It can be synthesized by the method.

例えば、本発明の塩基性官能基を有する有機色素誘導体は、有機色素、複素環化合物(例えば、アクリドン)または芳香族環化合物(例えば、アントラキノン)に式(110)〜式(113)で示される置換基を導入した後、これら置換機とアミン成分(例えば、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、N−メチルピペラジン、ジエチルアミンまたは4−[4−ヒドロキシ−6−[3−(ジブチルアミノ)プロピルアミノ]−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ]アニリン等)を反応させることによって、合成することができる。

式(110) −SO2Cl
式(111) −COCl
式(112) −CH2NHCOCH2Cl
式(113) −CH2Cl

また、例えば、式(110)で示される置換基を導入する場合には、有機色素、複素環化合物(例えば、アクリドン)または芳香族環化合物(例えば、アントラキノン)をクロロスルホン酸に溶解して、塩化チオニル等の塩素化剤を反応させるが、このときの反応温度、反応時間等の条件により、有機色素、複素環化合物(例えば、アクリドン)または芳香族環化合物(例えば、アントラキノン)に導入する式(110)で示される置換基数をコントロールすることができる。
For example, the organic dye derivative having a basic functional group of the present invention is represented by formula (110) to formula (113) as an organic dye, a heterocyclic compound (for example, acridone) or an aromatic ring compound (for example, anthraquinone). After introducing the substituent, these substituents and amine components (eg, N, N-dimethylaminopropylamine, N-methylpiperazine, diethylamine or 4- [4-hydroxy-6- [3- (dibutylamino) propylamino] ] -1,3,5-triazin-2-ylamino] aniline and the like) can be synthesized.

Equation (110) -SO 2 Cl
Formula (111) -COCl
Equation (112) -CH 2 NHCOCH 2 Cl
Equation (113) -CH 2 Cl

In addition, for example, when a substituent represented by the formula (110) is introduced, an organic dye, a heterocyclic compound (for example, acridone) or an aromatic ring compound (for example, anthraquinone) is dissolved in chlorosulfonic acid, A chlorinating agent such as thionyl chloride is reacted, but depending on conditions such as reaction temperature and reaction time, a formula to be introduced into an organic dye, a heterocyclic compound (eg, acridone) or an aromatic ring compound (eg, anthraquinone) The number of substituents represented by (110) can be controlled.

また、式(111)で示される置換基を導入する場合には、まずカルボキシル基を有する有機色素、複素環化合物(例えば、アクリドン)または芳香族環化合物(例えば、アントラキノン)を公知の方法で合成した後、ベンゼン等の芳香族溶媒中で塩化チオニル等の塩素化剤を反応させる方法等が挙げられる。   When introducing the substituent represented by the formula (111), first, an organic dye having a carboxyl group, a heterocyclic compound (for example, acridone) or an aromatic ring compound (for example, anthraquinone) is synthesized by a known method. Then, a method of reacting a chlorinating agent such as thionyl chloride in an aromatic solvent such as benzene is exemplified.

式(110)〜式(113)で示される置換基とアミン成分との反応時には、式(110)〜式(113)で示される置換基の一部が加水分解して、塩素が水酸基に置換することがある。その場合、式(110)で示される置換基はスルホン酸基となり、式(111)で示される置換基はカルボン酸基となるが、いずれも遊離酸のままでもよく、また、1〜3価の金属もしくは、上記のアミンと塩を形成していてもよい。   During the reaction between the substituent represented by formula (110) to formula (113) and the amine component, a part of the substituent represented by formula (110) to formula (113) is hydrolyzed, and chlorine is substituted with a hydroxyl group. There are things to do. In that case, the substituent represented by the formula (110) is a sulfonic acid group, and the substituent represented by the formula (111) is a carboxylic acid group. A metal or a salt of the above amine may be formed.

また、有機色素がアゾ系色素である場合は、式(107)〜式(109)または、下記一般式(114)で示される置換基をあらかじめジアゾ成分またはカップリング成分に導入し、その後カップリング反応を行うことによってアゾ系有機色素誘導体を製造することもできる。
一般式(114)
When the organic dye is an azo dye, a substituent represented by the formula (107) to the formula (109) or the following general formula (114) is previously introduced into the diazo component or the coupling component, and then coupled. An azo organic dye derivative can also be produced by carrying out the reaction.
Formula (114)

Figure 0005601416
Figure 0005601416

101は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−または−X102−Y1−X103−を表し、X102は、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−を表し、X103はそれぞれ独立に−NH−または−O−を表し、Y1は炭素数1〜20で構成された、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基または、置換基を有してもよいアリーレン基を表す。
Pは、一般式(102)、(103)または、一般式(104)のいずれかで示される置換基を表す。
101は、−O−R102、−NH−R102、ハロゲン基、−X101−R101または、一般式(102)、(103)もしくは、一般式(104)のいずれかで示される置換基を表す。
102は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基または、置換基を有してもよいアルケニル基もしくは、置換基を有してもよいアリール基を表す。
X 101 is, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - CH 2 NHCOCH 2 NH- or -X 102 -Y 1 -X 103 - represents, X 102, -NH -, - O -, - CONH -, - SO 2 NH -, - CH 2 NH -, - NHCO- or -NHSO 2 - represents, X 103 each independently -NH- or -O -Y 1 is a C 1-20 alkylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent. Represents.
P represents a substituent represented by any one of the general formulas (102), (103) and the general formula (104).
Q 101 represents —O—R 102 , —NH—R 102 , a halogen group, —X 101 —R 101, or a substitution represented by any of the general formulas (102), (103), or (104) Represents a group.
R102 represents a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or an aryl group which may have a substituent.

また、本発明の塩基性官能基を有するトリアジン誘導体は、例えば、塩化シアヌルを出発原料とし、塩化シアヌルの少なくとも1つの塩素に式(107)〜式(109)または、一般式(114)で示される置換基を形成するアミン成分(例えば、N,N−ジメチルアミノプロピルアミンまたはN−メチルピペラジン等)を反応させ、次いで塩化シアヌルの残りの塩素と種々のアミンまたはアルコール等を反応させることによって得られる。   The triazine derivative having a basic functional group of the present invention is represented by, for example, cyanuric chloride as a starting material, and at least one chlorine of cyanuric chloride represented by formula (107) to formula (109) or general formula (114). It is obtained by reacting an amine component (for example, N, N-dimethylaminopropylamine or N-methylpiperazine etc.) that forms a substituent, and then reacting the remaining chlorine of cyanuric chloride with various amines or alcohols. It is done.

本発明で使用する顔料誘導体は、酸性または塩基性の官能基を有する有機色素誘導体、または、酸性または塩基性の官能基を有するトリアジン誘導体であることが好ましく、酸性または塩基性の官能基を有するトリアジン誘導体であることがより好ましく、酸性の官能基を有するトリアジン誘導体であることさらに好ましく、アゾ結合を有さず、かつ酸性の官能基を有するトリアジン誘導体であることが特に好ましい。   The pigment derivative used in the present invention is preferably an organic dye derivative having an acidic or basic functional group, or a triazine derivative having an acidic or basic functional group, and has an acidic or basic functional group. A triazine derivative is more preferred, a triazine derivative having an acidic functional group is further preferred, and a triazine derivative having no acidic functional group and having an acidic functional group is particularly preferred.

上記顔料誘導体は、1種または2種以上を任意の割合で混合して使用しても良い。
本発明において、顔料誘導体は主に分散剤として機能するとともに、電池性能を向上させるに適した電極膜状態を作り出すための役割も担っているものと考えられる。
You may use the said pigment derivative, mixing 1 type (s) or 2 or more types in arbitrary ratios.
In the present invention, it is considered that the pigment derivative mainly functions as a dispersant and also plays a role for creating an electrode film state suitable for improving battery performance.

<N−メチル−2−ピロリドン> <N-methyl-2-pyrrolidone>

NMPは、リチウムイオン二次電池の電極製造に用いられている。本発明では、ポリビニルアルコールおよび顔料誘導体の分散剤としての性能、電池性能を損なわない範囲で、他の溶剤を1種類以上併用しても良いが、本発明の想定する産業上の利用可能性から、NMPを単独で用いることが好ましい。   NMP is used for manufacturing electrodes of lithium ion secondary batteries. In the present invention, one or more other solvents may be used in combination as long as the performance of the polyvinyl alcohol and the pigment derivative as a dispersant and the battery performance are not impaired. However, from the industrial applicability assumed by the present invention. , NMP is preferably used alone.

<カーボンブラック分散液の製造方法>
本発明の分散液は、ポリビニルアルコールと顔料誘導体とを分散剤として用いてカーボンブラックをNMP中に分散したものである。この場合、分散剤とカーボンブラックを同時、または順次添加し、混合することで、分散剤をカーボンブラックに作用(吸着)させつつ分散する。但し、カーボンブラック分散液の製造をより容易に行うためには、分散剤をNMP中に溶解、膨潤、または分散させ、その後、液中にカーボンブラックを添加し、混合することで分散剤をカーボンブラックに作用(吸着)させることが、より好ましい。また、カーボンブラック以外の粉体として、例えば二次電池用電極活物質等を添加して、電極合材液として使用する場合、NMP中に分散剤とカーボンブラックと電極活物質とを同時に仕込み分散処理を行っても良い。
<Method for producing carbon black dispersion>
The dispersion of the present invention is obtained by dispersing carbon black in NMP using polyvinyl alcohol and a pigment derivative as a dispersant. In this case, the dispersant and carbon black are added simultaneously or sequentially and mixed to disperse the dispersant while acting (adsorbing) on the carbon black. However, in order to more easily produce a carbon black dispersion, the dispersant is dissolved, swollen, or dispersed in NMP, and then the carbon black is added to the liquid and mixed to disperse the dispersant in carbon. It is more preferable to act (adsorb) on black. In addition, as a powder other than carbon black, for example, when an electrode active material for a secondary battery is added and used as an electrode mixture liquid, a dispersing agent, carbon black and an electrode active material are simultaneously charged and dispersed in NMP. Processing may be performed.

分散装置としては、顔料分散等に通常用いられている分散機を使用することができる。例えば、ディスパー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー等のミキサー類、ホモジナイザー(エム・テクニック社製「クレアミックス」、PRIMIX社「フィルミックス」等、シルバーソン社製「アブラミックス」等)類、ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、コロイドミル(PUC社製「PUCコロイドミル」、IKA社製「コロイドミルMK」)類、コーンミル(IKA社製「コーンミルMKO」等)、ボールミル、サンドミル(シンマルエンタープライゼス社製「ダイノミル」等)、アトライター、パールミル(アイリッヒ社製「DCPミル」等)、コボールミル等のメディア型分散機、湿式ジェットミル(ジーナス社製「ジーナスPY」、スギノマシン社製「スターバースト」、ナノマイザー社製「ナノマイザー」等)、エム・テクニック社製「クレアSS−5」、奈良機械社製「MICROS」等のメディアレス分散機、その他ロールミル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   As the dispersion device, a disperser usually used for pigment dispersion or the like can be used. For example, mixers such as dispersers, homomixers, planetary mixers, homogenizers (such as “Clairemix” manufactured by M Technique, “Fillmix” manufactured by PRIMIX, “Abramix” manufactured by Silverson, etc.), paint conditioners ( Red Devil), colloid mill ("PUC colloid mill" manufactured by PUC, "colloid mill MK" manufactured by IKA), cone mill ("Cone mill MKO" manufactured by IKA), ball mill, sand mill (Shinmaru Enterprises) "Dynomill", etc.), Attritor, Pearl Mill ("DCP Mill" manufactured by Eirich), Coball Mill and other media type dispersers, Wet Jet Mill ("Genus PY" manufactured by Genus, "Starburst" manufactured by Sugino Machine "Nanomizer" manufactured by Nanomizer ), M Technique Co., Ltd. "Claire SS-5", Nara Machinery Co., Ltd. "MICROS" media-less dispersing machine such as, but other roll mill, and the like, but is not limited to these.

次に、乾式処理により、カーボンブラックを分散剤で表面処理した後、分散液を製造する場合について説明する。NMP中に、下記乾式処理により得たカーボンブラックとポリビニルアルコールと顔料誘導体の混合物を添加、混合する事により、カーボンブラック分散液を得ることが出来る。   Next, the case where a dispersion is produced after the surface treatment of carbon black with a dispersant by dry treatment will be described. A carbon black dispersion can be obtained by adding and mixing a mixture of carbon black, polyvinyl alcohol and a pigment derivative obtained by the following dry treatment in NMP.

本発明における乾式処理は、常温もしくは加熱下で乾式処理装置により、カーボンブラックおよびポリビニルアルコールと顔料誘導体の混合、粉砕等を行いながら、カーボンブラック表面に上記分散剤を作用(吸着)させるものである。但し、カーボンブラック表面に上記分散剤が完全に吸着されている必要はなく、ある程度均質に混合出来ていれば、実用上は問題無い場合もある。使用する装置は、特に限定されるものではく、ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、ボールミル、アトライター、振動ミル等のメディア型分散機、ニーダー、ローラーミル、石臼式ミル、プラネタリーミキサー、フェンシェルミキサー、ハイブリダイザー((株)奈良機械製作所)、メカノマイクロス((株)奈良機械製作所)、メカノフュージョンシステムAMS(ホソカワミクロン(株))等の分散・混錬機が使用できるが、コンタミ等を考慮し、メディアレスの分散・混錬機を使用するのがより好ましい。   In the dry treatment in the present invention, the above-mentioned dispersant is allowed to act (adsorb) on the surface of carbon black while mixing, pulverizing, and the like of carbon black, polyvinyl alcohol and a pigment derivative with a dry treatment apparatus at room temperature or under heating. . However, it is not necessary that the dispersant is completely adsorbed on the carbon black surface, and if it can be mixed to some extent homogeneously, there may be no practical problem. The equipment to be used is not particularly limited. Media type dispersers such as paint conditioner (manufactured by Red Devil), ball mill, attritor, vibration mill, kneader, roller mill, stone mill, planetary mixer, fen Dispersing and kneading machines such as Shell Mixer, Hybridizer (Nara Machinery Co., Ltd.), Mechano Micros (Nara Machinery Co., Ltd.), Mechano Fusion System AMS (Hosokawa Micron Co., Ltd.) can be used. Therefore, it is more preferable to use a medialess dispersion / kneading machine.

また、このとき処理物がゲル状にならない範囲で有機溶剤を添加してもよい。溶剤の添加によるポリビニルアルコールおよび顔料誘導体の濡れ、または(一部)溶解、およびカーボンブラックの上記分散剤に対する濡れが向上することで、カーボンブラックと上記分散剤間相互作用の促進が期待される。このとき用いる溶剤は特に限定されるものではないが、NMP以外を使用する場合は処理後に乾燥することが望ましい。また、有機溶剤の添加量は用いる材料により異なるが、上記分散剤の添加量に対して0.5〜100重量%である。さらに、必要に応じて窒素ガスなどを流すことで、乾式処理装置内部を脱酸素雰囲気として処理を行っても良い。   Moreover, you may add an organic solvent in the range by which a processed material does not become a gel form at this time. It is expected that the interaction between the carbon black and the dispersant is promoted by improving the wetting or (partial) dissolution of the polyvinyl alcohol and the pigment derivative by the addition of the solvent and the wetting of the carbon black with the dispersant. The solvent used at this time is not particularly limited. However, when a solvent other than NMP is used, it is desirable to dry after the treatment. Moreover, although the addition amount of an organic solvent changes with materials to be used, it is 0.5 to 100 weight% with respect to the addition amount of the said dispersing agent. Further, the inside of the dry processing apparatus may be treated as a deoxygenated atmosphere by flowing nitrogen gas or the like as necessary.

乾式処理時間は、用いる装置によって、また希望とする混練度に応じて任意に設定できる。これらの乾式処理を行うことにより、粉状もしくは塊状の処理物を得ることができる。得られた処理物については、その後さらに、乾燥、粉砕しても良い。   The dry processing time can be arbitrarily set depending on the apparatus used and the desired degree of kneading. By performing these dry treatments, a powdery or lump treated product can be obtained. The obtained processed product may be further dried and pulverized.

本発明において、カーボンブラックに対する分散剤としてのポリビニルアルコールおよび顔料誘導体の添加量は、カーボンブラック100重量部に対して、50重量部以下であることが好ましく、0.5重量部以上、40重量部以下が好ましく、0.5重量部以上、20重量部以下がより好ましく、1重量部以上、15重量部以下がさらに好ましく、1重量部以上、10重量部以下がさらに好ましく、1重量部以上、8重量部以下が特に好ましい。   In the present invention, the addition amount of polyvinyl alcohol and a pigment derivative as a dispersant for carbon black is preferably 50 parts by weight or less, and 0.5 parts by weight or more and 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of carbon black. Is preferably 0.5 parts by weight or more and 20 parts by weight or less, more preferably 1 part by weight or more and 15 parts by weight or less, further preferably 1 part by weight or more and 10 parts by weight or less, and more preferably 1 part by weight or more. 8 parts by weight or less is particularly preferable.

本発明において、カーボンブラックに対する分散剤としてのポリビニルアルコールの添加量は、カーボンブラック100重量部に対して、0.1重量部以上、20重量部以下が好ましく、0.15重量部以上、10重量部以下がより好ましく、0.2重量部以上、8重量部以下がさらに好ましく、0.2重量部以上、4重量部以下がさらに好ましく、0.4重量部以上、4重量部以下が特に好ましい。   In the present invention, the amount of polyvinyl alcohol added as a dispersant to carbon black is preferably 0.1 parts by weight or more and 20 parts by weight or less, and 0.15 parts by weight or more and 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of carbon black. Is more preferably 0.2 parts by weight or more and 8 parts by weight or less, further preferably 0.2 parts by weight or more and 4 parts by weight or less, and particularly preferably 0.4 parts by weight or more and 4 parts by weight or less. .

本発明において、分散剤中におけるポリビニルアルコールの比率は、分散剤100重量部に対して、10重量部以上90重量部以下が好ましく、20重量部以上80重量部以下がより好ましく、25重量部以上75重量部以下が特に好ましい。   In the present invention, the ratio of polyvinyl alcohol in the dispersant is preferably 10 parts by weight or more and 90 parts by weight or less, more preferably 20 parts by weight or more and 80 parts by weight or less, and more preferably 25 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the dispersant. 75 parts by weight or less is particularly preferable.

カーボンブラック分散液における分散剤の添加量は、添加するカーボンブラックの比表面積やカーボンブラック粒子の分散後の平均粒子径、カーボンブラックへの分散剤の吸着量等により決定される。
上記のような比率で配合することにより、本発明が解決しようとする課題であるカーボンブラック分散液の低粘度化が可能となり、高濃度で分散性と貯蔵安定性に優れた分散液を得ることが容易となる。
The addition amount of the dispersant in the carbon black dispersion is determined by the specific surface area of the carbon black to be added, the average particle diameter after dispersion of the carbon black particles, the adsorption amount of the dispersant on the carbon black, and the like.
By blending at the above ratio, it becomes possible to lower the viscosity of the carbon black dispersion, which is a problem to be solved by the present invention, and to obtain a dispersion having a high concentration and excellent dispersibility and storage stability. Becomes easy.

<活物質>
本発明の分散液を電池電極合材層に用いる場合は、さらに、正極活物質または負極活物質を含有させることができる。
<Active material>
When using the dispersion liquid of this invention for a battery electrode compound-material layer, a positive electrode active material or a negative electrode active material can be contained further.

リチウムイオン二次電池用の正極活物質としては、特に限定はされないが、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能な金属酸化物、金属硫化物等の金属化合物、および導電性高分子等を使用することができる。
例えば、Fe、Co、Ni、Mn等の遷移金属の酸化物、リチウムとの複合酸化物、遷移金属硫化物等の無機化合物等が挙げられる。具体的には、MnO、V25、V613、TiO2等の遷移金属酸化物粉末、層状構造のニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、スピネル構造のマンガン酸リチウムなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物粉末、オリビン構造のリン酸化合物であるリン酸鉄リチウム系材料、TiS2、FeSなどの遷移金属硫化物粉末等が挙げられる。また、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子を使用することもできる。また、上記の無機化合物や有機化合物を混合して用いてもよい。
The positive electrode active material for the lithium ion secondary battery is not particularly limited, but metal oxides capable of doping or intercalating lithium ions, metal compounds such as metal sulfides, and conductive polymers are used. be able to.
Examples thereof include transition metal oxides such as Fe, Co, Ni, and Mn, composite oxides with lithium, and inorganic compounds such as transition metal sulfides. Specifically, transition metal oxide powders such as MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , layered structure lithium nickelate, lithium cobaltate, lithium manganate, spinel structure lithium manganate, etc. Examples thereof include composite oxide powders of lithium and transition metals, lithium iron phosphate materials that are phosphate compounds having an olivine structure, and transition metal sulfide powders such as TiS 2 and FeS. In addition, conductive polymers such as polyaniline, polyacetylene, polypyrrole, and polythiophene can also be used. Moreover, you may mix and use said inorganic compound and organic compound.

リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能なものであれば特に限定されない。例えば、金属Li、その合金であるスズ合金、シリコン合金、鉛合金等の合金系、LiXFe23、LiXFe34、LiXWO2、チタン酸リチウム、バナジウム酸リチウム、ケイ素酸リチウム等の金属酸化物系、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン等の導電性高分子系、ソフトカーボンやハードカーボンといった、アモルファス系炭素質材料や、高黒鉛化炭素材料等の人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末、カーボンブラック、メソフェーズカーボンブラック、樹脂焼成炭素材料、気層成長炭素繊維、炭素繊維などの炭素系材料が挙げられる。これら負極活物質は、1種または複数を組み合わせて使用することもできる。 The negative electrode active material for the lithium ion secondary battery is not particularly limited as long as it can be doped or intercalated with lithium ions. For example, metal Li, alloys thereof such as tin alloys, silicon alloys, lead alloys, Li x Fe 2 O 3 , Li x Fe 3 O 4 , Li x WO 2 , lithium titanate, lithium vanadate, silicon Metal oxides such as lithium oxide, conductive polymers such as polyacetylene and poly-p-phenylene, amorphous carbonaceous materials such as soft carbon and hard carbon, artificial graphite such as highly graphitized carbon materials, or natural Examples thereof include carbonaceous powders such as graphite, carbon black, mesophase carbon black, resin-fired carbon materials, air-growth carbon fibers, and carbon fibers. These negative electrode active materials can be used alone or in combination.

これらの活物質は、平均粒子径が0.05〜100μmの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは、0.1〜50μmの範囲内である。本明細書でいう活物質の平均粒子径とは、活物質を電子顕微鏡で測定した粒子径の平均値である。   These active materials preferably have an average particle diameter in the range of 0.05 to 100 μm, and more preferably in the range of 0.1 to 50 μm. The average particle diameter of the active material as used herein is an average value of particle diameters of the active material measured with an electron microscope.

<電極>
本発明の正極活物質または負極活物質を含有するカーボンブラック分散液を、集電体上に塗工・乾燥することで、電池電極合材層を形成し、電極を得ることができる。
<Electrode>
By coating and drying the carbon black dispersion containing the positive electrode active material or the negative electrode active material of the present invention on a current collector, a battery electrode mixture layer can be formed and an electrode can be obtained.

(集電体)
電極に使用する集電体の材質や形状は特に限定されず、各種二次電池にあったものを適宜選択することができる。例えば、集電体の材質としては、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、又はステンレス等の金属や合金が挙げられる。また、形状としては、一般的には平板上の箔が用いられるが、表面を粗面化したものや、穴あき箔状のもの、及びメッシュ状の集電体も使用できる。
(Current collector)
The material and shape of the current collector used for the electrode are not particularly limited, and those suitable for various secondary batteries can be appropriately selected. For example, examples of the material for the current collector include metals and alloys such as aluminum, copper, nickel, titanium, and stainless steel. In general, a flat foil is used as the shape, but a roughened surface, a perforated foil, or a mesh current collector can also be used.

集電体上に合材スラリーや下地層形成用組成物を塗工する方法としては、特に制限はなく公知の方法を用いることができる。具体的には、ダイコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、ドクターコーティング法、ナイフコーティング法、スプレーコティング法、グラビアコーティング法、スクリーン印刷法または静電塗装法等が挙げる事ができ、乾燥方法としては放置乾燥、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱機、遠赤外線加熱機などが使用できるが、特にこれらに限定されるものではない。   There is no restriction | limiting in particular as a method of apply | coating a mixture slurry and the composition for base layer formation on a collector, A well-known method can be used. Specific examples include die coating method, dip coating method, roll coating method, doctor coating method, knife coating method, spray coating method, gravure coating method, screen printing method or electrostatic coating method, and the like. Examples of methods that can be used include standing drying, blower dryers, hot air dryers, infrared heaters, and far-infrared heaters, but are not particularly limited thereto.

また、塗布後に平版プレスやカレンダーロール等による圧延処理を行っても良い。電極合材層の厚みは、一般的には1μm以上、500μm以下であり、好ましくは10μm以上、300μm以下である。   Moreover, you may perform the rolling process by a lithographic press, a calender roll, etc. after application | coating. The thickness of the electrode mixture layer is generally 1 μm or more and 500 μm or less, preferably 10 μm or more and 300 μm or less.

<二次電池>
正極もしくは負極の少なくとも一方に上記の電極を用い、二次電池を得ることができる。二次電池としては、リチウムイオン二次電池の他、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウム二次電池、アルカリ二次電池、鉛蓄電池、ナトリウム硫黄二次電池、リチウム空気二次電池等が挙げられ、それぞれの二次電池において、従来から知られている電解液やセパレーター等を適宜用いることができる。
<Secondary battery>
A secondary battery can be obtained by using the above electrode for at least one of a positive electrode and a negative electrode. Secondary batteries include lithium ion secondary batteries, sodium ion secondary batteries, magnesium secondary batteries, alkaline secondary batteries, lead storage batteries, sodium sulfur secondary batteries, lithium air secondary batteries, etc. In the secondary battery, conventionally known electrolytes, separators, and the like can be used as appropriate.

(電解液)
リチウムイオン二次電池の場合を例にとって説明する。電解液としては、リチウムを含んだ電解質を非水系の溶媒に溶解したものを用いる。電解質としては、LiBF4、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO22N、LiC49SO3、Li(CF3SO23C、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF2、LiSCN、又はLiBPh4等が挙げられるが、これらに限定されない。
(Electrolyte)
A case of a lithium ion secondary battery will be described as an example. As the electrolytic solution, an electrolyte containing lithium dissolved in a non-aqueous solvent is used. As electrolytes, LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 3 C , LiI, LiBr, LiCl, LiAlCl, LiHF 2 , LiSCN, or LiBPh 4, but are not limited thereto.

非水系の溶媒としては、特に限定はされないが、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、及びジエチルカーボネート等のカーボネート類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、及びγ−オクタノイックラクトン等のラクトン類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,2−メトキシエタン、1,2−エトキシエタン、及び1,2−ジブトキシエタン等のグライム類;メチルフォルメート、メチルアセテート、及びメチルプロピオネート等のエステル類;ジメチルスルホキシド、及びスルホラン等のスルホキシド類;並びに、アセトニトリル等のニトリル類等が挙げられる。これらの溶媒は、それぞれ単独で使用しても良いが、2種以上を混合して使用しても良い。   The non-aqueous solvent is not particularly limited. For example, carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and γ Lactones such as octanoic lactone; tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,2-methoxyethane, 1,2-ethoxyethane, and 1, Glymes such as 2-dibutoxyethane; esters such as methyl formate, methyl acetate, and methyl propionate; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide and sulfolane; and nitriles such as acetonitrile. And the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

(セパレーター)
セパレーターとしては、例えば、ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリアミド不織布及びこれらに親水性処理を施したものが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
(separator)
Examples of the separator include, but are not limited to, a polyethylene nonwoven fabric, a polypropylene nonwoven fabric, a polyamide nonwoven fabric and those obtained by subjecting them to a hydrophilic treatment.

(電池構造・構成)
本発明の組成物を用いたリチウムイオン二次電池の構造については特に限定されないが、通常、正極及び負極と、必要に応じて設けられるセパレーターとから構成され、ペーパー型、円筒型、ボタン型、積層型等、使用する目的に応じた種々の形状とすることができる。
(Battery structure / configuration)
The structure of the lithium ion secondary battery using the composition of the present invention is not particularly limited, but is usually composed of a positive electrode and a negative electrode, and a separator provided as necessary, a paper type, a cylindrical type, a button type, It can be made into various shapes according to the purpose of use, such as a laminated type.

本発明では、上記課題に支障を及ぼさない範囲で、塗膜物性等の調整等の目的で、従来公知の分散剤や樹脂、添加剤等を併用しても良い。
そのような分散剤としては、例えば、ポリビニルアセタール樹脂やポリビニルピロリドン樹脂、低分子量の界面活性剤等が挙げられる。また樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリウレタン、ポリジメチルシロキサン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、スチレンブタジエンゴムなどの各種ゴム、リグニン、ペクチン、ゼラチン、キサンタンガム、ウェランガム、サクシノグリカン、セルロース系樹脂、ポリアルキレンオキサイド、ポリビニルエーテル、キチン類、キトサン類、デンプン等が挙げられる。また添加剤としては、リン化合物、硫黄化合物、有機酸、アミン化合物やアミド化合物、有機エステル、各種シラン系やチタン系、アルミニウム系のカップリング剤等が挙げられる。これらの従来公知の分散剤や樹脂、添加剤等は、単独または2種類以上併用して用いることが出来る。
In the present invention, conventionally known dispersants, resins, additives and the like may be used in combination for the purpose of adjusting the physical properties of the coating film and the like as long as the above-described problems are not affected.
Examples of such a dispersant include a polyvinyl acetal resin, a polyvinyl pyrrolidone resin, and a low molecular weight surfactant. Examples of the resin include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene, polypropylene, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyacrylic acid, polyacrylamide, and polyurethane. , Polydimethylsiloxane, epoxy resin, acrylic resin, polyester resin, melamine resin, phenol resin, styrene butadiene rubber and other rubbers, lignin, pectin, gelatin, xanthan gum, welan gum, succinoglycan, cellulosic resin, polyalkylene oxide, Examples include polyvinyl ether, chitins, chitosans, starch and the like. Examples of the additive include phosphorus compounds, sulfur compounds, organic acids, amine compounds and amide compounds, organic esters, various silane-based, titanium-based, and aluminum-based coupling agents. These conventionally known dispersants, resins, additives and the like can be used alone or in combination of two or more.

<カーボンブラック分散液の用途>
本発明のカーボンブラック分散液の利用分野としては、特に制限はないが、遮光性、導電性、耐久性、漆黒性等が要求される分野、例えば、グラビアインキ、オフセットインキ、磁気記録媒体用バックコート、静電トナー、インクジェット、自動車塗料、繊維・プラスチック形成材料、電池用電極、電子写真用シームレスベルトにおいて、安定かつ均一な組成物を提供し得るものである。中でも、NMPを使用すること、ポリフッ化ビニリデンやポリイミド前駆体などと相溶すること、および形成される塗膜や成型物の強度、柔軟性が良好なことから、リチウムイオン二次電池用電極、電気二重層キャパシタ用電極、リチウムイオンキャパシタ用電極、電子写真用シームレスベルトなどに好適に用いられる。
<Uses of carbon black dispersion>
The field of application of the carbon black dispersion of the present invention is not particularly limited, but is a field where light shielding properties, electrical conductivity, durability, jetness, etc. are required, for example, gravure ink, offset ink, magnetic recording medium back In coatings, electrostatic toners, ink jets, automobile paints, fiber / plastic forming materials, battery electrodes, and electrophotographic seamless belts, a stable and uniform composition can be provided. Among them, the use of NMP, compatibility with polyvinylidene fluoride, polyimide precursors, and the like, and the strength and flexibility of the formed coating film and molded product, the electrode for lithium ion secondary battery, It is suitably used for electric double layer capacitor electrodes, lithium ion capacitor electrodes, electrophotographic seamless belts, and the like.

本発明のカーボンブラック分散液を用いて、更にはポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のバインダーを添加してリチウムイオン二次電池用電極や電気二重層キャパシタ用電極、リチウムイオンキャパシタ用電極のプライマー層、更にコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウム遷移金属複合酸化物、黒鉛、活性炭、グラファイト、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバーなどの正極活物質や負極活物質を添加してリチウムイオン二次電池用電極や電気二重層キャパシタ用電極、リチウムイオンキャパシタ用電極の電極層を製造することができる。また、電子写真用シームレスベルトは、導電材としての本発明のカーボンブラック分散液、ポリイミド、ポリアミドイミド等およびその前駆体を成分として用いて、従来公知の方法によって製造することができる。   Using the carbon black dispersion of the present invention and further adding a binder such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, a primer for a lithium ion secondary battery electrode, an electric double layer capacitor electrode, or a lithium ion capacitor electrode Lithium ion secondary battery by adding a layer, and positive and negative active materials such as lithium transition metal composite oxides such as lithium cobaltate and lithium manganate, graphite, activated carbon, graphite, carbon nanotubes and carbon nanofibers Electrode layers for electrodes, electrodes for electric double layer capacitors, and electrodes for lithium ion capacitors can be manufactured. In addition, the electrophotographic seamless belt can be produced by a conventionally known method using the carbon black dispersion of the present invention as a conductive material, polyimide, polyamideimide, and the like as precursors.

以下、実施例に基づき、本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。本実施例中、部は重量部を、%は重量%を、それぞれ表す。
実施例及び比較例で使用したカーボンブラック(「CB」と略記することがある)、ポリビニルアルコール(「PVA」と略記することがある)、有機色素誘導体またはトリアジン誘導体(「顔料誘導体」と略記することがある)、バインダー、電極活物質等を以下に示す。また、各表には、各原料の組成のみを記載しているが、特に記載の無い残りの成分は、全てN−メチル−2−ピロリドン(NMP)である。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded. In this example, “part” represents “part by weight” and “%” represents “% by weight”.
Carbon black (sometimes abbreviated as “CB”), polyvinyl alcohol (sometimes abbreviated as “PVA”), organic dye derivative or triazine derivative (abbreviated as “pigment derivative”) used in Examples and Comparative Examples. The binder, the electrode active material, etc. are shown below. Moreover, although only the composition of each raw material is described in each table, the remaining components not particularly described are all N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).

<カーボンブラック>
・#30(三菱化学社製):ファーネスブラック、平均一次粒子径30nm、比表面積74m2/g、以下#30と略記する。
・#5(三菱化学社製):ファーネスブラック、平均一次粒子径76nm、比表面積29m2/g、以下#5と略記する。
・MA77(三菱化学社製):酸化処理カーボンブラック、平均一次粒子径23nm、比表面積130m2/g、以下MA77と略記する。
・デンカブラックHS−100(電気化学工業社製):アセチレンブラック、平均一次粒子径48nm、比表面積39m2/g、以下HS−100と略記する。
・デンカブラック粒状品(電気化学工業社製):アセチレンブラック、平均一次粒子径35nm、比表面積69m2/g、以下粒状品と略記する。
・EC−300J(アクゾ社製):ケッチェンブラック、平均一次粒子径40nm、比表面積800m2/g、以下300Jと略記する。
<Carbon black>
# 30 (Mitsubishi Chemical Co., Ltd.): Furnace black, average primary particle size 30 nm, specific surface area 74 m 2 / g, hereinafter abbreviated as # 30.
# 5 (Mitsubishi Chemical Co., Ltd.): Furnace black, average primary particle diameter 76 nm, specific surface area 29 m 2 / g, hereinafter abbreviated as # 5.
MA77 (Mitsubishi Chemical Corporation): oxidized carbon black, average primary particle size 23 nm, specific surface area 130 m 2 / g, hereinafter abbreviated as MA77.
Denka black HS-100 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo): acetylene black, average primary particle size 48 nm, specific surface area 39 m 2 / g, hereinafter abbreviated as HS-100.
Denka black granular product (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.): Acetylene black, average primary particle size 35 nm, specific surface area 69 m 2 / g, hereinafter abbreviated as granular product.
EC-300J (manufactured by Akzo): Ketjen black, average primary particle size 40 nm, specific surface area 800 m 2 / g, hereinafter abbreviated as 300 J.

(カーボンブラックの平均一次粒子径の測定方法)
カーボンブラックの平均一次粒子径(MV)は、以下に示す方法により測定(算出)した。カーボンブラックの粉末にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加え、樹脂型分散剤としてDisperbyk−161を少量添加し、超音波洗浄機の水浴中で1分間分散処理して測定用試料を調製した。この試料を測定用ターゲットに塗布、乾燥し、透過型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製透過型電子顕微鏡H−7650)により、100個以上のカーボンブラックの一次粒子が観察出来る写真を撮影した。撮影された画像にて、カーボンブラック粒子の任意の100個を選び、その一次粒子の短軸径と長軸径の平均値を粒子径(d)とし、次いで個々のカーボンブラックを、求めた粒子径(d)を有する球とみなして、それぞれの粒子の体積(V)を求め、この作業を100個のカーボンブラック粒子について行い、そこから下記式(201)を用いて算出した。

式(201) MV=Σ(V・d)/Σ(V)
(Measurement method of average primary particle size of carbon black)
The average primary particle size (MV) of carbon black was measured (calculated) by the method shown below. A sample for measurement was prepared by adding propylene glycol monomethyl ether acetate to a carbon black powder, adding a small amount of Disperbyk-161 as a resin-type dispersant, and dispersing the mixture in a water bath of an ultrasonic cleaner for 1 minute. This sample was applied to a measurement target, dried, and taken with a transmission electron microscope (transmission electron microscope H-7650, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) to photograph 100 or more primary particles of carbon black. In the photographed image, an arbitrary 100 carbon black particles are selected, the average value of the minor axis diameter and major axis diameter of the primary particles is defined as the particle diameter (d), and then the individual carbon blacks are obtained. Considering it as a sphere having a diameter (d), the volume (V) of each particle was determined, and this operation was performed on 100 carbon black particles, and the calculation was performed using the following equation (201).

Formula (201) MV = Σ (V · d) / Σ (V)

<一般式(A)を含有する樹脂>
<ポリビニルアルコール>
・クラレポバール PVA−505(クラレ社製): ポリビニルアルコール、けん化度73mol%、平均重合度500、以下PVA−505と略記する。
・クラレポバール PVA−105(クラレ社製): ポリビニルアルコール、けん化度98mol%、平均重合度500、以下PVA−105と略記する。
・クラレポバール LM−20(クラレ社製): ポリビニルアルコール、けん化度40mol%、平均重合度200、以下LM−20と略記する。
・合成品1:ポリビニルアルコール、けん化度55mol%、平均重合度約500。
・合成品2:ポリビニルアルコール、けん化度60mol%、平均重合度約500。
・合成品3:アミノ基変性ポリビニルアルコール、けん化度76mol%、変性基量10mol%、平均重合度約500。
・合成品4:ポリビニルアルコール、けん化度85mol%、平均重合度約500。
・合成品5:ポリビニルアルコール、けん化度92mol%、平均重合度約100。
・合成品6:ポリビニルアルコール、けん化度72mol%、平均重合度約100。
・合成品7:ポリビニルアルコール、けん化度70mol%、平均重合度約1500。
尚、上記合成品1から合成品7は、業界公知の方法により、ポリ酢酸ビニルを水酸化ナトリウムでけん化することで得たものである。
<Resin containing general formula (A)>
<Polyvinyl alcohol>
Kuraray poval PVA-505 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.): polyvinyl alcohol, saponification degree 73 mol%, average polymerization degree 500, hereinafter abbreviated as PVA-505.
Kuraray poval PVA-105 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.): polyvinyl alcohol, saponification degree 98 mol%, average polymerization degree 500, hereinafter abbreviated as PVA-105.
Kuraray Poval LM-20 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.): polyvinyl alcohol, saponification degree 40 mol%, average polymerization degree 200, hereinafter abbreviated as LM-20.
Synthetic product 1: polyvinyl alcohol, saponification degree 55 mol%, average polymerization degree about 500.
Synthetic product 2: polyvinyl alcohol, saponification degree 60 mol%, average polymerization degree about 500.
Synthetic product 3: amino group-modified polyvinyl alcohol, saponification degree 76 mol%, modified group amount 10 mol%, average polymerization degree about 500.
Synthetic product 4: polyvinyl alcohol, saponification degree of 85 mol%, average polymerization degree of about 500.
-Synthetic product 5: Polyvinyl alcohol, saponification degree 92 mol%, average degree of polymerization about 100.
Synthetic product 6: polyvinyl alcohol, saponification degree 72 mol%, average polymerization degree about 100.
-Synthetic product 7: Polyvinyl alcohol, saponification degree 70 mol%, average degree of polymerization about 1500.
The synthetic products 1 to 7 are obtained by saponifying polyvinyl acetate with sodium hydroxide by a method known in the industry.

<ポリビニルアセタール>
・エスレックBH−3(積水化学工業社製): ポリビニルブチラール樹脂、水酸基34mol%、ブチラール化度65mol%、計算分子量110000。以下BH−3と略記する。
・エスレックKS−1(積水化学工業社製): ポリビニルアセトアセタール樹脂、水酸基25mol%、アセタール化度74mol%、計算分子量27000。以下KS−1と略記する。
・ビニレックH(JNC社製): ポリビニルホルマール樹脂、水酸基約13mol%、平均分子量73000。以下ビニレックと略記する。
尚、ポリビニルアセタールの重合体鎖中に含まれる水酸基(mol%)は、ポリビニルアセタールの重合体鎖中に含まれる一般式(A)で表される繰り返し単位のモル比率を表す。
<Polyvinyl acetal>
ESREC BH-3 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.): polyvinyl butyral resin, hydroxyl group 34 mol%, butyralization degree 65 mol%, calculated molecular weight 110000. Hereinafter, abbreviated as BH-3.
ESREC KS-1 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.): polyvinyl acetoacetal resin, hydroxyl group 25 mol%, acetalization degree 74 mol%, calculated molecular weight 27000. Hereinafter abbreviated as KS-1.
-Vinylec H (manufactured by JNC): polyvinyl formal resin, hydroxyl group of about 13 mol%, average molecular weight of 73,000. Hereinafter abbreviated as vinylec.
In addition, the hydroxyl group (mol%) contained in the polymer chain of polyvinyl acetal represents the molar ratio of the repeating unit represented by the general formula (A) contained in the polymer chain of polyvinyl acetal.

<酸性顔料誘導体>
酸性官能基を有する有機色素誘導体の構造を表1に示した。
<Acid pigment derivative>
Table 1 shows the structure of an organic dye derivative having an acidic functional group.

Figure 0005601416
Figure 0005601416

酸性官能基を有するトリアジン誘導体の構造を表2に示した。

Figure 0005601416

The structure of the triazine derivative having an acidic functional group is shown in Table 2.
Figure 0005601416

<塩基性顔料誘導体>
塩基性官能基を有する有機色素誘導体の構造を表3に示した。
<Basic pigment derivative>
Table 3 shows the structure of an organic dye derivative having a basic functional group.

Figure 0005601416
Figure 0005601416

塩基性官能基を有するトリアジン誘導体の構造を表4に示した。

Figure 0005601416
The structure of the triazine derivative having a basic functional group is shown in Table 4.
Figure 0005601416

<バインダー>
・KFポリマーW1100(クレハ社製):ポリフッ化ビニリデン、以下、PVDFと略記する。
・KFポリマーW7300(クレハ社製):ポリフッ化ビニリデン、以下、#7300と略記する。
<Binder>
KF polymer W1100 (manufactured by Kureha): polyvinylidene fluoride, hereinafter abbreviated as PVDF.
KF polymer W7300 (manufactured by Kureha): polyvinylidene fluoride, hereinafter abbreviated as # 7300.

<その他化合物>
・1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸、以下、D−01と略記する。
<Other compounds>
1,2,3,4-benzenetetracarboxylic acid, hereinafter abbreviated as D-01.

<活物質>
・HLC−22(本荘ケミカル社製):正極活物質コバルト酸リチウム(LiCoO2)、平均粒子径6.6μm、比表面積0.62m2/g、以下、LCOと略記する。
・人造黒鉛:負極活物質、平均粒子径18μm、以下、黒鉛と略記する。
<Active material>
HLC-22 (Honjo Chemical Co., Ltd.): positive electrode active material lithium cobaltate (LiCoO 2 ), average particle size 6.6 μm, specific surface area 0.62 m 2 / g, hereinafter abbreviated as LCO.
Artificial graphite: negative electrode active material, average particle size 18 μm, hereinafter abbreviated as graphite.

<カーボンブラック分散液の評価>
実施例、比較例で得られたカーボンブラック分散液の評価は、粘度、分散後平均粒子径を測定することにより行った。
<Evaluation of carbon black dispersion>
The carbon black dispersions obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated by measuring the viscosity and average particle diameter after dispersion.

粘度値の測定は、B型粘度計(東機産業社製「BL」)を用いて、分散液温度25℃、B型粘度計ローター回転速度60rpmにて、分散液をヘラで充分に撹拌した後、直ちに行った。測定に使用したローターは、粘度値が100mPa・s未満の場合はNo.1を、100以上500mPa・s未満の場合はNo.2を、500以上2000mPa・s未満の場合はNo.3を、2000以上10000mPa・s未満の場合はNo.4のものをそれぞれ用いた。得られた粘度値が10000mPa・s以上の場合については、「>10000」と記載したが、これは評価に用いたB型粘度計では評価不可能なほどに高粘度であったことを表す。低粘度であるほど分散性が良好であり、高粘度であるほど分散性が不良である。貯蔵安定性の評価は、カーボンブラック分散液を60℃にて、10日間静置して保存した後の、粘度値の変化から評価した。変化の少ないものほど安定性が良好であることを示す。   The viscosity value was measured using a B-type viscometer (“BL” manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), and the dispersion was sufficiently stirred with a spatula at a dispersion temperature of 25 ° C. and a B-type viscometer rotor rotation speed of 60 rpm. Then went immediately. The rotor used for the measurement is No. when the viscosity value is less than 100 mPa · s. No. 1 is 100 or more and less than 500 mPa · s. 2 is 500 or more and less than 2000 mPa · s. 3 is 2000 or more and less than 10,000 mPa · s. Four of each were used. The case where the obtained viscosity value was 10,000 mPa · s or more was described as “> 10000”, but this indicates that the viscosity was so high that it could not be evaluated with the B-type viscometer used for the evaluation. The lower the viscosity, the better the dispersibility, and the higher the viscosity, the poor the dispersibility. The storage stability was evaluated from the change in viscosity value after the carbon black dispersion was stored at 60 ° C. for 10 days. The smaller the change, the better the stability.

また、分散後平均粒子径の測定は、カーボンブラック分散液をNMPにより適切な濃度に希釈した後に、超音波処理を施した液を測定サンプルとして用い、動的光散乱法方式の粒度分布計(日機装社製「ナノトラックUPA−EX」、光源波長780nm)を用いて平均粒子径(D50値)を測定することにより行った。各種測定条件は、上記方法によりNMP希釈した分散液のローディングインデックス値を0.7以上1.3以下に、粒子条件を、吸収性粒子、粒子形状非球形、密度1.80とし、溶媒条件を、溶媒屈折率1.47、液温20℃における溶媒粘度1.80mPa・s、液温25℃における溶媒粘度1.65mPa・sと設定し、得られたメジアン径をD50値として表記した。測定結果は、液温25℃のNMP溶剤についてバックグラウンド値を測定した後、上記方法にて調製した液温25℃のサンプルを測定容器に充填し、上記測定条件にて測定を行うことにより得た。
同じカーボンブラックを使用して同じ分散処理をした場合、D50値が小さいほど分散性が良好であり、大きいほど分散性が不良であることを示す。貯蔵安定性の評価は、カーボンブラック分散液を60℃にて、10日間静置して保存した後のD50値の変化から評価した。変化の少ないものほど安定性が良好であることを示す。
In addition, the average particle size after dispersion is measured by diluting the carbon black dispersion to an appropriate concentration with NMP, and then using the ultrasonically treated liquid as a measurement sample. The measurement was performed by measuring the average particle diameter (D50 value) using “Nanotrack UPA-EX” manufactured by Nikkiso Co., Ltd., light source wavelength 780 nm). Various measurement conditions were such that the loading index value of the dispersion diluted with NMP by the above method was 0.7 or more and 1.3 or less, the particle conditions were absorbent particles, particle shape non-spherical, density 1.80, and the solvent conditions were The solvent refractive index was 1.47, the solvent viscosity was 1.80 mPa · s at a liquid temperature of 20 ° C., the solvent viscosity was 1.65 mPa · s at a liquid temperature of 25 ° C., and the obtained median diameter was expressed as a D50 value. The measurement result is obtained by measuring the background value of the NMP solvent at a liquid temperature of 25 ° C., filling a sample with the liquid temperature of 25 ° C. prepared by the above method into a measurement container, and performing the measurement under the above measurement conditions. It was.
When the same dispersion treatment is performed using the same carbon black, the smaller the D50 value, the better the dispersibility, and the greater the value, the poorer the dispersibility. The storage stability was evaluated from the change in D50 value after storing the carbon black dispersion at 60 ° C. for 10 days. The smaller the change, the better the stability.

<メディア分散によるカーボンブラック分散液の調製>
(けん化度の異なるポリビニルアルコールを用いたカーボンブラック分散液)
[実施例1−1〜実施例1−3]
表5に示す組成に従い、ガラス瓶にNMPと各種ポリビニルアルコールと各種顔料誘導体とを仕込み、充分に混合溶解、または混合分散した後、カーボンブラックを加え、1.25mmφジルコニアビーズをメディアとして、ペイントコンディショナーで2時間分散し、各カーボンブラック分散液を得た。いずれも低粘度かつD50値が小さく、貯蔵安定性も良好であった。
<Preparation of carbon black dispersion by media dispersion>
(Carbon black dispersion using polyvinyl alcohol with different saponification degrees)
[Example 1-1 to Example 1-3]
In accordance with the composition shown in Table 5, NMP, various polyvinyl alcohols, and various pigment derivatives were charged into a glass bottle, mixed and dissolved or dispersed sufficiently, and then carbon black was added. Each carbon black dispersion was obtained by dispersing for 2 hours. In all cases, the viscosity was low, the D50 value was small, and the storage stability was good.

Figure 0005601416
Figure 0005601416

<バインダーを含むカーボンブラック分散液の調製>
(けん化度の異なるポリビニルアルコールを用いたカーボンブラック分散液)
[実施例2−1〜実施例2−8、実施例2−14〜実施例2−15]
表6に示す組成に従い、ガラス瓶にNMPと各種ポリビニルアルコールと各種顔料誘導体とPVDFを仕込み、充分に混合溶解、または混合分散した後、カーボンブラックを加え、ホモジナイザーで1時間分散し、各カーボンブラック分散液を得た。いずれも粗大粒子がなく、かつ低粘度であり、貯蔵安定性も良好であった。また、ポリビニルアルコールの変性の有無は、分散剤としての性能には大きな影響を与えないことが明らかとなった。
<Preparation of carbon black dispersion containing binder>
(Carbon black dispersion using polyvinyl alcohol with different saponification degrees)
[Example 2-1 to Example 2-8, Example 2-14 to Example 2-15]
In accordance with the composition shown in Table 6, NMP, various polyvinyl alcohols, various pigment derivatives, and PVDF are charged into a glass bottle, mixed and dissolved or mixed and dispersed, and then carbon black is added and dispersed for 1 hour with a homogenizer. A liquid was obtained. All of them had no coarse particles, had a low viscosity, and had good storage stability. Moreover, it became clear that the presence or absence of the modification | denaturation of polyvinyl alcohol does not have big influence on the performance as a dispersing agent.

[実施例2−16]
表6に示す組成に従い、ガラス瓶にNMPとポリビニルアルコールと顔料誘導体とを仕込み、充分に混合溶解した。次いで、カーボンブラックとPVDFとを均質に混合した粉体混合品を調製し、これを事前に調製した分散剤のNMP溶液に添加した。その後、ホモジナイザーで1時間分散し、カーボンブラック分散液を得た。粗大粒子がなく、かつ低粘度であり、貯蔵安定性も良好であった。
[Example 2-16]
According to the composition shown in Table 6, NMP, polyvinyl alcohol, and a pigment derivative were charged into a glass bottle, and sufficiently mixed and dissolved. Next, a powder mixture in which carbon black and PVDF were homogeneously mixed was prepared, and this was added to the NMP solution of the dispersant prepared in advance. Then, it disperse | distributed for 1 hour with the homogenizer, and obtained the carbon black dispersion liquid. There were no coarse particles, the viscosity was low, and the storage stability was good.

[実施例2−17〜実施例2−18]
表6に示す組成に従い、ガラス瓶に実施例1−2のカーボンブラック分散液を65部、PVDFを6部または#7300を3部、NMPを29部または32部加え、ホモジナイザーで1時間分散し、各カーボンブラック分散液を得た。いずれも粗大粒子がなく、かつ低粘度であり、貯蔵安定性も良好であった。
[Example 2-17 to Example 2-18]
According to the composition shown in Table 6, 65 parts of the carbon black dispersion of Example 1-2, 6 parts of PVDF or 3 parts of # 7300, 29 parts or 32 parts of NMP were added to a glass bottle, and dispersed for 1 hour with a homogenizer. Each carbon black dispersion was obtained. All of them had no coarse particles, had a low viscosity, and had good storage stability.

[実施例2−19〜実施例2−20]
表6に示す組成に従い、ガラス瓶にNMPとポリビニルアルコールと顔料誘導体と#7300を仕込み、充分に混合溶解、または混合分散した後、カーボンブラックを加え、ホモジナイザーで1時間分散し、各カーボンブラック分散液を得た。いずれも粗大粒子がなく、かつ低粘度であり、貯蔵安定性も良好であった。
[Example 2-19 to Example 2-20]
In accordance with the composition shown in Table 6, NMP, polyvinyl alcohol, pigment derivative and # 7300 were charged into a glass bottle, mixed and dissolved or mixed and dispersed sufficiently, added with carbon black, and dispersed with a homogenizer for 1 hour. Got. All of them had no coarse particles, had a low viscosity, and had good storage stability.

[比較例2−1〜比較例2−10]
表6に示す組成に従い、ガラス瓶にNMPと、各種ポリビニルアルコールまたは各種ポリビニルアセタール樹脂と、各種顔料誘導体とPVDFを仕込み、充分に混合溶解、または混合分散した後、カーボンブラックを加え、ホモジナイザーで1時間分散し、各カーボンブラック分散液を得た。
しかし、得られた分散液は、顔料誘導体の種類によらずいずれも高粘度な状態であり、カーボンブラックおよびバインダー濃度のさらなる向上はできないことが明らかとなった。
さらに、比較例2−1〜比較例2−2、および比較例2−6〜比較例2−7では、いずれも著しく高粘度な状態であり、かつD50値が大きいことから、カーボンブラックを十分に分散する事が出来ていないことがわかった。また、これらの結果から、けん化度が50mol%未満または95mol%を越えるポリビニルアルコールと、顔料誘導体とを、合わせて分散剤として使用した場合には、所望とする高濃度かつ低粘度のカーボンブラック分散液を得る事ができないことが明らかとなった。
[Comparative Examples 2-1 to 2-10]
In accordance with the composition shown in Table 6, NMP, various polyvinyl alcohols or various polyvinyl acetal resins, various pigment derivatives and PVDF were charged into a glass bottle, and sufficiently mixed and dissolved or mixed and dispersed. Then, carbon black was added and the homogenizer was used for 1 hour. Each carbon black dispersion was obtained by dispersing.
However, it was revealed that the obtained dispersion was in a high viscosity state regardless of the type of pigment derivative, and the carbon black and binder concentrations could not be further improved.
Furthermore, in Comparative Example 2-1 to Comparative Example 2-2 and Comparative Example 2-6 to Comparative Example 2-7, both are extremely high viscosity and have a large D50 value. It was found that they could not be dispersed. Further, from these results, when polyvinyl alcohol having a saponification degree of less than 50 mol% or more than 95 mol% and a pigment derivative are used as a dispersant, the desired high concentration and low viscosity carbon black dispersion is obtained. It became clear that the liquid could not be obtained.

表6より、NMPに溶解、または分散可能な樹脂をバインダーとして用いた場合、得られるカーボンブラック分散液の性状は、表5のバインダーを添加せずに分散液を調製した場合と同様に、高濃度かつ低粘度であり、貯蔵安定性も良好な分散液を得られることが分かる。   From Table 6, when a resin that can be dissolved or dispersed in NMP is used as a binder, the properties of the resulting carbon black dispersion are as high as when the dispersion was prepared without adding the binder of Table 5. It can be seen that a dispersion having a low concentration and low viscosity and good storage stability can be obtained.

(種類の異なるカーボンブラックを用いたカーボンブラック分散液)
[実施例2−9〜実施例2−13]
表6に示す組成に従い、ガラス瓶にNMPとポリビニルアルコールと顔料誘導体とPVDFを仕込み、充分に混合溶解、または混合分散した後、各種カーボンブラックを加え、ホモジナイザーで1時間分散し、各カーボンブラック分散液を得た。いずれも粗大粒子がなく、かつ低粘度であり、貯蔵安定性も良好であった。
(Carbon black dispersion using different types of carbon black)
[Example 2-9 to Example 2-13]
In accordance with the composition shown in Table 6, NMP, polyvinyl alcohol, pigment derivative and PVDF are charged into a glass bottle, and after thoroughly mixing, dissolving or mixing, various carbon blacks are added and dispersed for 1 hour with a homogenizer. Got. All of them had no coarse particles, had a low viscosity, and had good storage stability.

Figure 0005601416
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(種類の異なる顔料誘導体を用いたカーボンブラック分散液)
[実施例3−1〜実施例3−20]
表7に示す組成に従い、ガラス瓶にNMPとポリビニルアルコールと各種顔料誘導体とPVDFを仕込み、充分に混合溶解、または混合分散した後、カーボンブラックを加え、ホモジナイザーで1時間分散し、各カーボンブラック分散液を得た。いずれも粗大粒子がなく、かつ低粘度であり、貯蔵安定性も良好であった。また、これらの中でも、トリアジン誘導体を用いた場合に特に良好な分散液を得ることができることが分かった。
(Carbon black dispersion using different types of pigment derivatives)
[Example 3-1 to Example 3-20]
In accordance with the composition shown in Table 7, NMP, polyvinyl alcohol, various pigment derivatives and PVDF were charged into a glass bottle, mixed and dissolved or mixed and dispersed sufficiently, then carbon black was added and dispersed with a homogenizer for 1 hour. Got. All of them had no coarse particles, had a low viscosity, and had good storage stability. Further, among these, it was found that a particularly good dispersion can be obtained when a triazine derivative is used.

[比較例3−1]
表7に示す組成に従い、ガラス瓶にNMPとポリビニルアルコールと1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸(D−01)とPVDFを仕込み、充分に混合溶解、または混合分散した後、カーボンブラックを加え、ホモジナイザーで1時間分散し、各カーボンブラック分散液を得た。得られた液は著しく高粘度な状態であり、かつD50値が大きいことから、カーボンブラックを十分に分散する事が出来ていないことがわかった。
[Comparative Example 3-1]
In accordance with the composition shown in Table 7, NMP, polyvinyl alcohol, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic acid (D-01) and PVDF were charged into a glass bottle and thoroughly mixed and dissolved, or mixed and dispersed. In addition, each carbon black dispersion was obtained by dispersing with a homogenizer for 1 hour. The obtained liquid was in a remarkably high viscosity state and had a large D50 value, so it was found that carbon black could not be sufficiently dispersed.

Figure 0005601416
Figure 0005601416

(ポリビニルアルコール含有量の異なるカーボンブラック分散液)
[実施例4−1〜実施例4−9]
表8に示す組成に従い、ガラス瓶にNMPとポリビニルアルコールと各種顔料誘導体とPVDFを仕込み、充分に混合溶解、または混合分散した後、カーボンブラックを加え、ホモジナイザーで1時間分散し、各カーボンブラック分散液を得た。いずれも粗大粒子がなく、かつ低粘度であり、貯蔵安定性も良好であった。
(Carbon black dispersions with different polyvinyl alcohol contents)
[Example 4-1 to Example 4-9]
In accordance with the composition shown in Table 8, NMP, polyvinyl alcohol, various pigment derivatives and PVDF were charged into a glass bottle, mixed and dissolved or mixed and dispersed sufficiently, added with carbon black, and dispersed with a homogenizer for 1 hour. Got. All of them had no coarse particles, had a low viscosity, and had good storage stability.

[比較例4−1]
表8に示す組成に従い、ガラス瓶にNMPとポリビニルアルコールと顔料誘導体とPVDFを仕込み、充分に混合溶解、または混合分散した後、カーボンブラックを加え、ホモジナイザーで1時間分散し、各カーボンブラック分散液を得た。得られた液は著しく高粘度な状態であり、かつD50値が大きいことから、カーボンブラックを十分に分散する事が出来ていないことがわかった。
[Comparative Example 4-1]
In accordance with the composition shown in Table 8, NMP, polyvinyl alcohol, pigment derivative and PVDF are charged into a glass bottle and mixed and dissolved or mixed and dispersed. Carbon black is added and dispersed with a homogenizer for 1 hour. Obtained. The obtained liquid was in a remarkably high viscosity state and had a large D50 value, so it was found that carbon black could not be sufficiently dispersed.

Figure 0005601416
Figure 0005601416

<正極活物質または負極活物質を含むカーボンブラック分散液の調製>
[実施例5−1〜実施例5−23]
表9に示す組成に従い、実施例2−1〜実施例2−6、実施例2−11、実施例3−1、実施例3−6〜実施例3−10、実施例3−16〜実施例3−17、実施例4−1〜実施例4−7、および実施例4−9で得たバインダーを含有するカーボンブラック分散液に対し、正極活物質であるLCOを仕込み、ディスパーにより充分に混合し、各混合液を得た。用いたカーボンブラック分散液が低粘度であるために、LCOを多量に添加することができ、また、得られた混合液も低粘度な状態であった。
<Preparation of carbon black dispersion containing positive electrode active material or negative electrode active material>
[Example 5-1 to Example 5-23]
According to the composition shown in Table 9, Example 2-1 to Example 2-6, Example 2-11, Example 3-1, Example 3-6 to Example 3-10, Example 3-16 to Example The carbon black dispersion containing the binder obtained in Example 3-17, Example 4-1 to Example 4-7, and Example 4-9 was charged with LCO, which is a positive electrode active material, and sufficiently dispersed with a disper. Each mixture was obtained by mixing. Since the carbon black dispersion used had a low viscosity, a large amount of LCO could be added, and the resulting mixture was also in a low viscosity state.

[実施例5−24]
表9に示す組成に従い、HS−100を2.7部、PVDFを1.25部、ポリビニルアルコールを0.011部、顔料誘導体を0.043部、およびLCOを63部、均質に混合した粉体混合品を調製後、NMP32.996部に対して粉体混合品全量の半分を添加し、プラネタリーミキサーにて30分間処理を行った。次いで、残った粉体混合品の半分を添加してプラネタリーミキサーにて30分間処理し、その後、残った粉体混合品を全て添加してプラネタリーミキサーにて1時間処理することにより、正極活物質であるLCOを含有したカーボンブラック分散液を得た。得られた液は、実施例5−23の場合と同様、低粘度な状態であった。
[Example 5-24]
According to the composition shown in Table 9, 2.7 parts of HS-100, 1.25 parts of PVDF, 0.011 part of polyvinyl alcohol, 0.043 parts of pigment derivative, and 63 parts of LCO, homogeneously mixed powder After preparing the body mixture, half of the total amount of the powder mixture was added to 32.996 parts of NMP, and the mixture was treated with a planetary mixer for 30 minutes. Next, half of the remaining powder mixture was added and treated with a planetary mixer for 30 minutes, and then all the remaining powder mixture was added and treated with a planetary mixer for 1 hour. A carbon black dispersion containing LCO as an active material was obtained. The resulting liquid was in a low viscosity state as in Example 5-23.

[実施例5−25〜実施例5−28]
表9に示す組成に従い、実施例2−2〜実施例2−5で得た、バインダーを含有するカーボンブラック分散液に対し、負極活物質である黒鉛を仕込み、ディスパーにより充分に混合し、各混合液を得た。用いたカーボンブラック分散液が低粘度であるために、黒鉛を多量に添加することができ、また、得られた混合液も低粘度な状態であった。
[Example 5-25 to Example 5-28]
In accordance with the composition shown in Table 9, graphite as a negative electrode active material was charged into the carbon black dispersion containing the binder obtained in Example 2-2 to Example 2-5, and thoroughly mixed with a disper. A mixture was obtained. Since the carbon black dispersion used had a low viscosity, a large amount of graphite could be added, and the resulting mixture was also in a low viscosity state.

[比較例5−1〜比較例5−5]
表9に示す組成に従い、比較例2−3、比較例2−5、比較例2−8、比較例2−10、および比較例4−1で得た、バインダーを含有するカーボンブラック分散液に対し、正極活物質であるLCOを仕込み、ディスパーにより充分に混合し、各混合液を得た。いずれも、用いたカーボンブラック分散液の粘度値が高いことから、実施例5−1〜実施例5−23と比較して、LCOを添加した際の粘度値の上昇が大きく、また、安定性評価試験における粘度の上昇幅も大きかった。
[Comparative Examples 5-1 to 5-5]
According to the composition shown in Table 9, the carbon black dispersion containing the binder obtained in Comparative Example 2-3, Comparative Example 2-5, Comparative Example 2-8, Comparative Example 2-10, and Comparative Example 4-1. On the other hand, LCO, which is a positive electrode active material, was charged and thoroughly mixed with a disper to obtain each mixture. In any case, since the viscosity value of the carbon black dispersion used is high, the increase in the viscosity value when LCO is added is larger than that in Example 5-1 to Example 5-23, and the stability is high. The increase in viscosity in the evaluation test was also large.

[比較例5−6〜比較例5−8]
表9に示す組成に従い、比較例2−8、比較例2−10、および比較例4−1で得た、バインダーを含有するカーボンブラック分散液に対し、負極活物質である黒鉛を仕込み、ディスパーにより充分に混合し、各混合液を得た。いずれも、用いたカーボンブラック分散液の粘度値が高いことから、実施例5−25〜実施例5−28と比較して、黒鉛を添加した際の粘度値の上昇が大きく、また、安定性評価試験における粘度の上昇幅も大きかった。
[Comparative Example 5-6 to Comparative Example 5-8]
In accordance with the composition shown in Table 9, graphite as a negative electrode active material was charged into the carbon black dispersion containing the binder obtained in Comparative Example 2-8, Comparative Example 2-10, and Comparative Example 4-1, and a disper To obtain each mixture. In any case, since the viscosity value of the carbon black dispersion used is high, the increase in the viscosity value when graphite is added is larger than in Example 5-25 to Example 5-28, and the stability is high. The increase in viscosity in the evaluation test was also large.

Figure 0005601416
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<電池電極合材層の作製>
上記の各実施例、比較例で得られた正極活物質または負極活物質を含むカーボンブラック分散液を電池電極合材液として、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上にドクターブレードを用いて塗工した後、減圧下120℃で30分間乾燥し、乾燥後膜厚100μmの塗膜(電池電極合材層)を作製した。
得られた電池電極合材層の評価は、表面抵抗と塗膜外観により行った。表面抵抗の測定にはロレスタ−GP(三菱化学アナリテック社製)を用い、JIS K7194に準じて測定した。
表面抵抗は、数値の小さい程、良好であることを示す。測定不可の場合は数値無し(−)とした。また、塗膜外観は、目視で、○:問題なし(良好)、△:斑模様あり(可)、×:粗粒の筋引きあり(極めて不良)、とした。
<Preparation of battery electrode composite layer>
After applying the carbon black dispersion containing the positive electrode active material or the negative electrode active material obtained in each of the above Examples and Comparative Examples as a battery electrode mixture liquid on a polyethylene terephthalate (PET) film using a doctor blade Then, the film was dried at 120 ° C. under reduced pressure for 30 minutes, and a coating film (battery electrode mixture layer) having a film thickness of 100 μm was produced after drying.
Evaluation of the obtained battery electrode mixture layer was performed by surface resistance and coating film appearance. The surface resistance was measured according to JIS K7194 using Loresta GP (manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech).
The smaller the numerical value, the better the surface resistance. When measurement was not possible, no value was given (-). Further, the appearance of the coating film was visually determined as follows: ○: no problem (good), Δ: spotted pattern (possible), ×: coarse grain streaking (very bad).

[実施例6−1〜実施例6−21、比較例6−1〜比較例6−3]
正極合材液として、実施例5−1〜実施例5−6、実施例5−8〜実施例5−14、実施例5−16〜実施例5−23、比較例5−2、および比較例5−4〜比較例5−5で得た電池電極合材液を使用して、正極合材層(電池電極合材層)を作製した。評価結果を表10に示した。
[Example 6-1 to Example 6-21, Comparative Example 6-1 to Comparative Example 6-3]
As the positive electrode mixture liquid, Examples 5-1 to 5-6, Examples 5-8 to 5-14, Examples 5-16 to 5-23, Comparative Example 5-2, and Comparison Using the battery electrode mixture liquid obtained in Example 5-4 to Comparative Example 5-5, a positive electrode mixture layer (battery electrode mixture layer) was produced. The evaluation results are shown in Table 10.

[実施例6−22〜実施例6−24、比較例6−4〜比較例6−5]
負極合材液としては、実施例5−25〜実施例5−26、実施例5−28、および比較例5−7〜比較例5−8で得た電池電極合材液を使用して、負極合材層(電池電極合材層)を作製した。評価結果を表10に示した。
表10より、実施例6−1〜実施例6−24の電池電極合材層は、比較例6−1〜比較例6−5の電池電極合材層と比較して塗膜外観が良好であり、さらに、塗膜の表面抵抗が優れていることが明らかとなった。比較例6−1〜比較例6−5では、使用した電極合材液の粘度が高すぎるために塗工が困難であり、さらに、比較例6−3および比較例6−5では、多量に含まれる分散剤が絶縁成分として機能した結果、表面抵抗値が高くなったものと考えられる。
[Example 6-22 to Example 6-24, Comparative Example 6-4 to Comparative Example 6-5]
As the negative electrode mixture liquid, using the battery electrode mixture liquid obtained in Example 5-25 to Example 5-26, Example 5-28, and Comparative Example 5-7 to Comparative Example 5-8, A negative electrode mixture layer (battery electrode mixture layer) was produced. The evaluation results are shown in Table 10.
From Table 10, the battery electrode mixture layers of Example 6-1 to Example 6-24 have a better coating film appearance than the battery electrode mixture layers of Comparative Examples 6-1 to 6-5. Furthermore, it was revealed that the surface resistance of the coating film was excellent. In Comparative Example 6-1 to Comparative Example 6-5, coating is difficult because the viscosity of the electrode mixture liquid used is too high. Further, in Comparative Examples 6-3 and 6-5, a large amount As a result of the contained dispersant functioning as an insulating component, the surface resistance value is considered to have increased.

Figure 0005601416
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<リチウムイオン二次電池正極評価用セルの組み立て>
[実施例7−1〜実施例7−21、比較例7−1〜比較例7−3]
先に調製した電池電極合材液(実施例5−1〜実施例5−6、実施例5−8〜実施例5−14、実施例5−16〜実施例5−23、比較例5−2、および比較例5−4〜比較例5−5の正極合材液)を、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧下120℃で加熱乾燥した後、ローラープレス機にて圧延処理し、厚さ100μmの正極合材層を作製した。これを直径9mmに打ち抜き作用極とし、金属リチウム箔(厚さ0.15mm)を対極として、作用極および対極の間に多孔質ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター(セルガード社製#2400)を挿入積層し、電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを容量比1:1で混合した混合溶媒にLiPF6を1Mの濃度で溶解させた非水電解液)を満たして二極密閉式金属セル(宝泉社製HSフラットセル)を組み立てた。セルの組み立ては、アルゴンガス置換したグローブボックス内で行った。
<Assembly of lithium ion secondary battery positive electrode evaluation cell>
[Example 7-1 to Example 7-21, Comparative Example 7-1 to Comparative Example 7-3]
The previously prepared battery electrode mixture liquids (Examples 5-1 to 5-6, Examples 5-8 to 5-14, Examples 5-16 to 5-23, Comparative Example 5) 2 and the positive electrode mixture liquid of Comparative Example 5-4 to Comparative Example 5-5) were applied on a 20 μm thick aluminum foil serving as a current collector using a doctor blade, and then heated at 120 ° C. under reduced pressure. After drying, it was rolled with a roller press to produce a positive electrode mixture layer having a thickness of 100 μm. This is a punching working electrode with a diameter of 9 mm, a metallic lithium foil (thickness 0.15 mm) as a counter electrode, and a separator made of a porous polypropylene film (# 2400 manufactured by Celgard) is inserted and laminated between the working electrode and the counter electrode, An electrolyte solution (nonaqueous electrolyte solution in which LiPF 6 is dissolved at a concentration of 1M in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate mixed at a volume ratio of 1: 1) is filled and a bipolar electrode type metal cell (HS manufactured by Hosen Co., Ltd.) Flat cell). The cell was assembled in a glove box substituted with argon gas.

<リチウムイオン二次電池負極評価用セルの組み立て>
[実施例7−22〜実施例7−24、比較例7−4〜比較例7−5]
先に調製した電池電極合材液(実施例5−25〜実施例5−26、実施例5−28、および比較例5−7〜比較例5−8の負極合材液)を、集電体となる厚さ20μmの銅箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧下120℃で加熱乾燥した後、ローラープレス機にて圧延処理し、厚さ100μmの負極合材層を作製した。これを直径9mmに打ち抜き作用極とし、金属リチウム箔(厚さ0.15mm)を対極として、作用極および対極の間に多孔質ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター(セルガード社製#2400)を挿入積層し、電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを容量比1:1で混合した混合溶媒にLiPF6を1Mの濃度で溶解させた非水電解液)を満たして二極密閉式金属セル(宝泉社製HSフラットセル)を組み立てた。セルの組み立ては、アルゴンガス置換したグローブボックス内で行った。
<Assembly of lithium ion secondary battery negative electrode evaluation cell>
[Example 7-22 to Example 7-24, Comparative Example 7-4 to Comparative Example 7-5]
The previously prepared battery electrode mixture liquid (the negative electrode mixture liquids of Example 5-25 to Example 5-26, Example 5-28, and Comparative Example 5-7 to Comparative Example 5-8) was collected. After coating with a doctor blade on a copper foil having a thickness of 20 μm, which was to be a body, it was dried by heating at 120 ° C. under reduced pressure, and then rolled with a roller press to produce a negative electrode mixture layer having a thickness of 100 μm. . This is a punching working electrode with a diameter of 9 mm, a metallic lithium foil (thickness 0.15 mm) as a counter electrode, and a separator made of a porous polypropylene film (# 2400 manufactured by Celgard) is inserted and laminated between the working electrode and the counter electrode, An electrolyte solution (nonaqueous electrolyte solution in which LiPF 6 is dissolved at a concentration of 1M in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate mixed at a volume ratio of 1: 1) is filled and a bipolar electrode type metal cell (HS manufactured by Hosen Co., Ltd.) Flat cell). The cell was assembled in a glove box substituted with argon gas.

<リチウムイオン二次電池正極特性評価>
作製した正極評価用セルを40℃で、充放電装置(北斗電工社製SM−8)を使用して、充電レート1.0Cの定電流定電圧充電(上限電圧4.2V)で満充電とし、充電時と同じレートの定電流で、放電下限電圧3.0Vまで放電を行う充放電を1サイクル(充放電間隔休止時間30分)とし、このサイクルを合計50サイクル行い、充放電を行った。アルゴンガス置換したグローブボックス内で評価後のセルを分解し、電極塗膜の外観(50サイクル後の塗膜外観)を目視にて確認した。塗膜外観の評価基準は、集電体からの剥がれが認められず外観に全く変化が無い場合を○(極めて良好)、剥がれてはいないが外観に変化が認められる場合を△(良好)、部分的に合材が集電体より剥がれが認められる場合を×(不良)とした。また、容量維持率は、1サイクル目の放電容量に対する50サイクル目の放電容量の百分率であり、数値が100%に近いものほど良好であることを示す。集電体からの塗膜の剥離やショート等により正常な充放電曲線が得られず、容量が求められなかった場合は数値無し(−)とした。評価結果を表11に示した。
<Characteristic evaluation of lithium ion secondary battery positive electrode>
Using the charging / discharging device (SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.) at 40 ° C., the prepared positive electrode evaluation cell was fully charged with constant current and constant voltage charging (upper limit voltage 4.2 V) at a charging rate of 1.0 C. The charge / discharge for discharging to the discharge lower limit voltage of 3.0 V at a constant current at the same rate as the charge was defined as one cycle (charge / discharge interval pause time 30 minutes), and this cycle was performed for a total of 50 cycles to perform charge / discharge. . The cell after evaluation was disassembled in a glove box substituted with argon gas, and the appearance of the electrode coating film (the coating film appearance after 50 cycles) was visually confirmed. The evaluation criteria for the appearance of the coating film are ○ (very good) when no peeling from the current collector is observed and no change in the appearance, △ (good) when no change is observed in the appearance. The case where the composite material was partially peeled off from the current collector was defined as x (defect). Further, the capacity retention ratio is a percentage of the discharge capacity at the 50th cycle with respect to the discharge capacity at the 1st cycle, and the closer the value is to 100%, the better. When a normal charge / discharge curve could not be obtained due to peeling of the coating film from the current collector, short-circuiting, or the like, and the capacity could not be obtained, it was set to no numerical value (-). The evaluation results are shown in Table 11.

<リチウムイオン二次電池負極特性評価>
作製した負極評価用セルを40℃で、充放電装置(北斗電工社製SM−8)を使用して、充電レート1.0Cの定電流定電圧充電(下限電圧0.5V)で満充電とし、充電時と同じレートの定電流で電圧が1.5Vになるまで放電を行う充放電を1サイクル(充放電間隔休止時間30分)とし、このサイクルを合計50サイクル行い、充放電サイクルを行った。アルゴンガス置換したグローブボックス内で評価後のセルを分解し、電極塗膜の外観(50サイクル後の塗膜外観)について、正極特性評価と同じ基準で評価した。評価結果を表11に示した。
<Evaluation of lithium ion secondary battery negative electrode characteristics>
Using the charging / discharging device (SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.) at 40 ° C., the prepared negative electrode evaluation cell was fully charged with constant current and constant voltage charging (lower limit voltage 0.5 V) at a charging rate of 1.0 C. Charging / discharging is performed at a constant current at the same rate as during charging until the voltage reaches 1.5 V, and one cycle (charging / discharging interval pause time 30 minutes) is performed, and this cycle is performed for a total of 50 cycles. It was. The cell after evaluation was disassembled in a glove box substituted with argon gas, and the appearance of the electrode coating film (the coating film appearance after 50 cycles) was evaluated based on the same criteria as the positive electrode characteristic evaluation. The evaluation results are shown in Table 11.

表11より、本発明の電極を使用した実施例7−1〜実施例7−21および実施例7−22〜実施例7−24は、比較例7−1〜比較例7−3および比較例7−4〜比較例7−5と比較して、塗膜外観が良好であり、かつ、集電体からの剥がれも無く、密着性も良好であった。さらに、50サイクル後の容量維持率についても、良好な結果であった。   From Table 11, Example 7-1 to Example 7-21 and Example 7-22 to Example 7-24 using the electrode of the present invention are Comparative Example 7-1 to Comparative Example 7-3 and Comparative Example. As compared with 7-4 to Comparative Example 7-5, the coating film appearance was good, there was no peeling from the current collector, and the adhesion was also good. Furthermore, the capacity retention rate after 50 cycles was also a good result.

表11より、実施例7−1〜実施例7−24は50サイクルの充放電サイクル後も、塗膜外観が良好で、かつ容量維持率も良好であることが判明した。一方、比較例7−1〜比較例7−5は、良好な塗膜を得ることが出来なかったため、正極特性および負極特性を評価することが出来なかった。   From Table 11, it was found that Example 7-1 to Example 7-24 had a good coating film appearance and a good capacity retention rate even after 50 charge / discharge cycles. On the other hand, Comparative Example 7-1 to Comparative Example 7-5 could not obtain a good coating film, and therefore could not evaluate the positive electrode characteristics and the negative electrode characteristics.

Figure 0005601416
Figure 0005601416

Claims (9)

カーボンブラックと、分散剤としての、ポリビニルアルコールおよびトリアジン誘導体、またはポリビニルアルコールおよび有機色素誘導体と、溶剤としてのN−メチル−2−ピロリドンとを含有するカーボンブラック分散液であって、上記カーボンブラック100重量部に対する上記分散剤としての、ポリビニルアルコールおよびトリアジン誘導体、またはポリビニルアルコールおよび有機色素誘導体の合計量が50重量部以下であり、かつ、上記ポリビニルアルコールが、下記一般式(A)で表される繰り返し単位を重合体鎖中に50〜95mol%含有することを特徴とするカーボンブラック分散液。

一般式(A)
Figure 0005601416
A carbon black dispersion containing carbon black, polyvinyl alcohol and a triazine derivative or polyvinyl alcohol and an organic dye derivative as a dispersant, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent, the carbon black 100 The total amount of polyvinyl alcohol and triazine derivative, or polyvinyl alcohol and organic pigment derivative as the dispersant relative to parts by weight is 50 parts by weight or less, and the polyvinyl alcohol is represented by the following general formula (A) A carbon black dispersion comprising 50 to 95 mol% of repeating units in a polymer chain.

Formula (A)
Figure 0005601416
上記分散剤が、上記ポリビニルアルコールおよびトリアジン誘導体であることを特徴とする、請求項1記載のカーボンブラック分散液。   The carbon black dispersion according to claim 1, wherein the dispersant is the polyvinyl alcohol and a triazine derivative. 上記ポリビニルアルコールが、上記一般式(A)で表される繰り返し単位を重合体鎖中に55〜85mol%含有することを特徴とする、請求項1または2記載のカーボンブラック分散液。   The carbon black dispersion according to claim 1 or 2, wherein the polyvinyl alcohol contains 55 to 85 mol% of a repeating unit represented by the general formula (A) in a polymer chain. ポリビニルアルコールとトリアジン誘導体との合計量、またはポリビニルアルコールと有機色素誘導体との合計量が、カーボンブラック100重量部に対して、0.5重量部以上、40重量部以下であることを特徴とする、請求項1または3記載のカーボンブラック分散液。
The total amount of polyvinyl alcohol and triazine derivative, or the total amount of polyvinyl alcohol and organic pigment derivative is 0.5 parts by weight or more and 40 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of carbon black. The carbon black dispersion according to claim 1 or 3 .
カーボンブラック100重量部に対して、ポリビニルアルコールが0.2重量部以上、20重量部以下であることを特徴とする、請求項1〜4いずれか記載のカーボンブラック分散液。   The carbon black dispersion according to any one of claims 1 to 4, wherein polyvinyl alcohol is 0.2 parts by weight or more and 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of carbon black. カーボンブラック100重量部に対して、ポリビニルアルコールが0.2重量部以上、8重量部以下であることを特徴とする、請求項1〜5いずれか記載のカーボンブラック分散液。   The carbon black dispersion according to any one of claims 1 to 5, wherein the polyvinyl alcohol is 0.2 to 8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carbon black. 請求項1から6いずれか記載のカーボンブラック分散液に、さらに、正極活物質または負極活物質を含有してなる電池用カーボンブラック分散液。   A carbon black dispersion for a battery, wherein the carbon black dispersion according to claim 1 further contains a positive electrode active material or a negative electrode active material. 請求項1〜6いずれか記載のカーボンブラック分散液または請求項7記載の電池用カーボンブラック分散液を塗布してなる電池電極合材層。   A battery electrode mixture layer formed by applying the carbon black dispersion according to claim 1 or the battery carbon black dispersion according to claim 7. 集電体上に正極合材層を有する正極と、集電体上に負極合材層を有する負極と、リチウムを含む電解質とを具備するリチウムイオン二次電池であって、正極および負極の少なくとも一方が、請求項8記載の電池電極合材層を具備してなるリチウムイオン二次電池。   A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode mixture layer on a current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer on the current collector, and an electrolyte containing lithium, wherein the positive electrode and the negative electrode are at least One is a lithium ion secondary battery comprising the battery electrode mixture layer according to claim 8.
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