JP5696826B2 - Binder composition for electrode, slurry composition for electrode, electrode and battery - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなどの電気化学素子に使用される電極(以下、総称して「電気化学素子用電極」と記載することがある)の形成に用いられる電極用バインダー組成物、該電極用バインダー組成物を用いた電極用スラリー組成物、電極および電池に関する。   The present invention relates to an electrode used for forming an electrode used for an electrochemical element such as a lithium ion secondary battery or an electric double layer capacitor (hereinafter sometimes collectively referred to as “electrochemical element electrode”). The present invention relates to a binder composition for an electrode, a slurry composition for an electrode using the binder composition for an electrode, an electrode, and a battery.

小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能な特性を活かして、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタおよびリチウムイオンキャパシタなどの電気化学素子は、その需要を急速に拡大している。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が比較的大きいことから、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータなどの分野で利用されている。また、電気二重層キャパシタは急速充放電が可能なので、パーソナルコンピュータ等のメモリーバックアップ小型電源として利用されている。さらに電気二重層キャパシタは電気自動車用の大型電源としての応用が期待されている。また、高いエネルギー密度と充放電速度の両立を目指し、正極、負極の2つの電極のうち、一方にファラデー反応電極、もう一方に非ファラデー反応電極を使用するハイブリッドキャパシタも開発が進められている。また、金属酸化物や導電性高分子の表面の酸化還元反応(疑似電気二重層容量)を利用するレドックスキャパシタもその容量の大きさから注目を集めている。これら電気化学素子には、用途の拡大や発展に伴い、低抵抗化、高容量化、機械的特性の向上など、より一層の特性の改善が求められている。そのようななかで、電気化学素子の性能を向上させるために、電気化学素子電極を形成する材料についても様々な改善が行われている。   Utilizing the small size, light weight, high energy density, and the ability to repeatedly charge and discharge, electrochemical devices such as lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors, and lithium ion capacitors are rapidly expanding their demand. ing. Lithium ion secondary batteries have a relatively high energy density and are therefore used in fields such as mobile phones and notebook personal computers. In addition, since the electric double layer capacitor can be rapidly charged and discharged, it is used as a memory backup compact power source for personal computers and the like. Furthermore, the electric double layer capacitor is expected to be applied as a large power source for electric vehicles. Also, with the aim of achieving both high energy density and charge / discharge speed, a hybrid capacitor that uses a Faraday reaction electrode for one of the positive electrode and the negative electrode and a non-Faraday reaction electrode for the other has been developed. In addition, redox capacitors that utilize the oxidation-reduction reaction (pseudo electric double layer capacitance) on the surface of metal oxides or conductive polymers are also attracting attention due to their large capacity. With the expansion and development of applications, these electrochemical elements are required to further improve characteristics such as low resistance, high capacity, and improved mechanical characteristics. Under such circumstances, in order to improve the performance of the electrochemical element, various improvements have been made on the material forming the electrochemical element electrode.

電気化学素子電極の製造は、重合体粒子水分散液である電極用バインダー組成物と電極活物質とを含む電極用スラリー組成物を、集電体上に塗布して電極活物質層を形成し、乾燥後、ロールプレスなどの加圧処理をすることにより行われている(特許文献1)。   The production of the electrochemical device electrode is performed by applying an electrode slurry composition containing an electrode binder composition and an electrode active material, which is an aqueous dispersion of polymer particles, onto a current collector to form an electrode active material layer. After drying, it is performed by performing pressure treatment such as a roll press (Patent Document 1).

近年においては、電気化学素子電極の製造工程の高速化や、電気化学素子電極に用いられる集電体のロール長を長くすることで、電気化学素子電極の生産性を向上させることが望まれるようになってきている。   In recent years, it has been desired to improve the productivity of electrochemical device electrodes by increasing the speed of the production process of electrochemical device electrodes and increasing the roll length of the current collector used in the electrochemical device electrodes. It is becoming.

特開2008−135262号公報JP 2008-135262 A

しかしながら、従来の方法では、電気化学素子電極の製造工程を高速化したり、集電体のロール長を長くすると、平滑な電極活物質層や容量維持率が高い電池を安定して生産することが困難であった。   However, in the conventional method, if the manufacturing process of the electrochemical device electrode is accelerated or the roll length of the current collector is increased, it is possible to stably produce a battery having a smooth electrode active material layer and a high capacity retention rate. It was difficult.

従って、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、製造工程の高速化や、集電体のロール長を長くしても、容量維持率が高い電池を安定して製造可能な電極用バインダー組成物、該電極用バインダー組成物を用いた電極用スラリー組成物、電極および電池を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and a battery having a high capacity retention rate can be stably manufactured even when the manufacturing process is speeded up or the current collector roll length is increased. It aims at providing the binder composition for electrodes, the slurry composition for electrodes using this binder composition for electrodes, an electrode, and a battery.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、重合体粒子水分散液中に、視認できるほどの大きさの粗大粒子あるいは凝集物が含まれることを見出し、これを少なくすることにより前記課題が解決できることを見出した。すなわち、この粗大粒子あるいは凝集物を含むスラリーを用いて、集電体上に電極活物質層を形成すると、電極活物質層の平滑性が悪化し、電池容量を低下させることがあった。さらにまた、電極活物質層を加圧処理する際に、ロール等の装置に、粗大粒子あるいは凝集物が付着し、装置が汚染されると共に、ロール等に付着した粗大粒子あるいは凝集物が電極活物質層に再付着し、電極活物質層の平滑性を悪化させ、電池容量が低下することがわかった。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the polymer particle aqueous dispersion contains coarse particles or aggregates having a size that can be visually recognized. It has been found that the above problem can be solved by doing so. That is, when the electrode active material layer is formed on the current collector using the slurry containing the coarse particles or aggregates, the smoothness of the electrode active material layer may be deteriorated and the battery capacity may be reduced. Furthermore, when the electrode active material layer is subjected to pressure treatment, coarse particles or aggregates adhere to an apparatus such as a roll, the apparatus is contaminated, and the coarse particles or aggregates attached to the roll or the like are It was found that the material reattached to the material layer, the smoothness of the electrode active material layer was deteriorated, and the battery capacity was reduced.

本発明者らは、さらに鋭意検討した結果、コールター法により測定した粒子の球体積相当径が特定粒径以上である粗大粒子および/または凝集物の濃度が所定濃度以下である電極用バインダー組成物を用いることで、製造工程の高速化や、集電体のロール長を長くした場合においても、容量維持率が高い電池を安定して提供できることを見出した。   As a result of further intensive studies, the present inventors have found that the binder composition for an electrode has a concentration of coarse particles and / or aggregates having a sphere volume equivalent diameter of not less than a specific particle diameter measured by the Coulter method being a predetermined concentration or less. It was found that a battery having a high capacity retention rate can be stably provided even when the manufacturing process is speeded up and the current collector roll length is increased.

すなわち、上記課題を解決する本発明は、以下の事項を要旨として含む。
(1)コールター法により測定した粒子の球体積相当径が3μm以上である、粗大粒子および/または凝集物の濃度が2000ppm以下である電極用バインダー組成物。
(2)上記(1)に記載の電池用バインダー組成物と電極活物質とを含有する電極用スラリー組成物。
(3)上記(2)に記載の電極用スラリー組成物を集電体に塗布し、乾燥してなる電極。
(4)上記(3)に記載の電極を用いてなる電池。
(5)上記(1)に記載の電極用バインダー組成物、電極活物質を含んでなる電極用スラリー組成物を集電体の少なくとも片面に3m/min以上で塗布、加熱乾燥して電極活物質層を形成する工程と、
前記電極活物質層を3m/min以上でプレス加工する工程とを有する電極の製造方法。
That is, this invention which solves the said subject contains the following matters as a summary.
(1) A binder composition for an electrode in which the sphere volume equivalent diameter of particles measured by the Coulter method is 3 μm or more, and the concentration of coarse particles and / or aggregates is 2000 ppm or less.
(2) A slurry composition for an electrode comprising the battery binder composition described in (1) above and an electrode active material.
(3) An electrode obtained by applying the slurry composition for an electrode according to (2) above to a current collector and drying it.
(4) A battery using the electrode according to (3) above.
(5) The electrode binder composition and electrode slurry composition comprising the electrode active material as described in (1) above are applied to at least one side of the current collector at a rate of 3 m / min or more and dried by heating. Forming a layer;
And a step of pressing the electrode active material layer at 3 m / min or more.

本発明の電極用バインダー組成物は、コールター法により測定した粒子の球体積相当径が3μm以上である、粗大粒子および/または凝集物(以下において「粗大粒子等」と記載することがある)の濃度が2000ppm以下であるため、電気化学素子電極の製造工程の高速化や、集電体のロール長を長くしたとしても、平滑な薄い電極活物質層を形成することができる。また、ロール等の装置に粗大粒子がほとんど付着しないため、装置の汚染が防止され、平滑な電極活物質層を高速で形成することができる。そのため、本発明の電極用バインダー組成物を用いた電池は、従来の電極用バインダー組成物を用いた電池に比べ、電池容量やサイクル試験での容量維持率が低下した電池の発生する確率が低く、生産性が高い。   The binder composition for an electrode of the present invention comprises coarse particles and / or aggregates (hereinafter sometimes referred to as “coarse particles etc.”) having a sphere volume equivalent diameter of 3 μm or more as measured by the Coulter method. Since the concentration is 2000 ppm or less, a smooth thin electrode active material layer can be formed even if the manufacturing process of the electrochemical element electrode is accelerated or the roll length of the current collector is increased. In addition, since coarse particles hardly adhere to an apparatus such as a roll, the apparatus is prevented from being contaminated, and a smooth electrode active material layer can be formed at a high speed. Therefore, the battery using the electrode binder composition of the present invention is less likely to generate a battery having a reduced battery capacity and capacity retention rate in a cycle test, compared to a battery using a conventional electrode binder composition. High productivity.

<電極用バインダー組成物>
本発明の電極用バインダー組成物は、コールター法により測定した粒子の球体積相当径が3μm以上である、粗大粒子等の濃度が2000ppm以下、好ましくは1500ppm以下、特に好ましくは1000ppm以下である。特に、球体積相当径が11μm以上である粗大粒子等の濃度が500ppm以下であることが好ましい。粗大粒子等が少ないと、電気化学素子電極の製造に伴う、塗工不良(塗工ムラ)やプレス加工に伴うロール汚れ等の不良不具合の発生頻度が低下し、生産性が向上する。また製造された電池の電池容量やサイクル試験での容量維持率が低下する電池の発生確率も少なくなる。
<Binder composition for electrode>
The binder composition for an electrode of the present invention has a particle volume equivalent diameter measured by a Coulter method of 3 μm or more, and the concentration of coarse particles and the like is 2000 ppm or less, preferably 1500 ppm or less, particularly preferably 1000 ppm or less. In particular, the concentration of coarse particles having a sphere volume equivalent diameter of 11 μm or more is preferably 500 ppm or less. When the number of coarse particles is small, the occurrence frequency of defective defects such as coating defects (coating unevenness) and roll stains associated with press working accompanying the production of electrochemical element electrodes is reduced, and productivity is improved. In addition, the probability of occurrence of a battery in which the battery capacity of the manufactured battery and the capacity maintenance rate in a cycle test are reduced is reduced.

粗大粒子等は、バインダー分散液の製造過程で発生した微細凝固物の総称である。これらは主に重合組成物の重合反応工程で発生するが、pH調整時、残留モノマー除去等の工程等の後工程で発生することもある。これらは必要に応じて除去し、電極用バインダー組成物を得ている。   Coarse particles and the like are a general term for fine solidified substances generated in the process of producing a binder dispersion. These are mainly generated in the polymerization reaction step of the polymerization composition, but may be generated in a subsequent step such as a step of removing residual monomer during pH adjustment. These are removed as necessary to obtain an electrode binder composition.

粗大粒子等の球体積相当径は、コールター法により測定することができる。なお、コールター原理(細孔電気抵抗法)を使った粒度分布測定に関する手引は、国際規格ISO13319「Electrical sensing zone method」に記載されている。   The equivalent spherical volume diameter of coarse particles or the like can be measured by the Coulter method. In addition, the guide regarding the particle size distribution measurement using the Coulter principle (pore electrical resistance method) is described in the international standard ISO13319 “Electrical sensing zone method”.

粗大粒子等の球体積相当径は、コールター法(電気的検知帯法)により、個々の粒子の体積(3次元)を直接計測して測定する。また、粗大粒子等の濃度は、以下の測定溶液を調製して測定する。まず、バインダーの分散液を#325メッシュの金網で、ろ過し、200mlメスフラスコ内に約1.0g精秤する。次に、アイソトン(ISOTON−II:電解液:ベックマン−コールター社製)により、メスアップを行い、測定溶液とする。測定溶液を、ベックマン・コールター社製 MuItisizer 3(アパチャーサイズ 100μm、吸引量2000μm)で、1試料につき、3回測定し、その平均値を粗大粒子等の濃度とする。分解チャンネル数を32分割とし、測定粒子サイズ範囲を3〜67μmとして測定し、測定結果と初期試料の固形分濃度から、バインダー分散液中の粗大粒子等の濃度を、ppm濃度に換算して表す。   The sphere volume equivalent diameter of coarse particles or the like is measured by directly measuring the volume (three-dimensional) of each particle by the Coulter method (electric detection zone method). The concentration of coarse particles and the like is measured by preparing the following measurement solution. First, the binder dispersion is filtered through a # 325 mesh wire mesh, and about 1.0 g is precisely weighed into a 200 ml volumetric flask. Next, the solution is made up with Isoton (ISOTON-II: electrolyte solution: manufactured by Beckman-Coulter) to obtain a measurement solution. The measurement solution is measured three times for each sample with MuItizer 3 (aperture size 100 μm, suction amount 2000 μm) manufactured by Beckman Coulter, and the average value is defined as the concentration of coarse particles and the like. The number of decomposition channels is divided into 32, the measurement particle size range is 3 to 67 μm, and the concentration of coarse particles in the binder dispersion is expressed in terms of ppm concentration from the measurement result and the solid content concentration of the initial sample. .

本発明の電極用バインダー組成物は、後述する電極活物質および導電材を相互に結着させることができる化合物であり、結着力を有するバインダー(重合体)粒子が水に溶解又は分散された溶液又は分散液(以下、これらを総称して「バインダー分散液」と記載することがある)を濾過したものである。   The binder composition for an electrode of the present invention is a compound capable of binding an electrode active material and a conductive material, which will be described later, to each other, and a solution in which binder (polymer) particles having binding force are dissolved or dispersed in water. Alternatively, a dispersion liquid (hereinafter, these may be collectively referred to as “binder dispersion liquid”) is filtered.

(バインダー分散液)
バインダー分散液は、通常、重合体粒子水分散液であり、例えば、ジエン系重合体粒子水分散液、アクリル系重合体粒子水分散液、フッ素系重合体粒子水分散液、シリコン系重合体粒子水分散液などが挙げられる。電極活物質との結着性および得られる電極の強度や柔軟性に優れるため、ジエン系重合体粒子水分散液、又はアクリル系重合体粒子水分散液が好ましい。
(Binder dispersion)
The binder dispersion is usually an aqueous dispersion of polymer particles, for example, a diene polymer particle aqueous dispersion, an acrylic polymer particle aqueous dispersion, a fluorine polymer particle aqueous dispersion, a silicon polymer particle. Examples thereof include an aqueous dispersion. A diene polymer particle aqueous dispersion or an acrylic polymer particle aqueous dispersion is preferred because of its excellent binding properties to the electrode active material and the strength and flexibility of the resulting electrode.

ジエン系重合体粒子水分散液とは、ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエンを重合体してなる単量体単位を含む重合体の水分散液である。ジエン系重合体中の共役ジエンを重合してなる単量体単位の割合は通常40重量%以上、好ましくは50重量%以上、より好ましくは60重量%以上である。ジエン系重合体としては、ポリブタジエンやポリイソプレンなどの共役ジエンの単独重合体;共役ジエンと共重合可能な単量体との共重合体が挙げられる。前記共重合可能な単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのα,β−不飽和ニトリル化合物;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸などの不飽和カルボン酸類;スチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、ビニル安息香酸、ビニル安息香酸メチル、ビニルナフタレン、クロロメチルスチレン、ヒドロキシメチルスチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系単量体;エチレン、プロピレン等のオレフィン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビエルエーテル等のビニルエーテル類;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン類;N−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物;メチルアクリレート、メチルメタクリレート等のアクリル酸エステルおよび/またはメタクリル酸エステル化合物;β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート等のヒドロキシアルキル基含有化合物;アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などのアミド系単量体などが挙げられる。   The diene polymer particle aqueous dispersion is an aqueous dispersion of a polymer containing monomer units formed by polymerizing a conjugated diene such as butadiene or isoprene. The proportion of monomer units obtained by polymerizing conjugated diene in the diene polymer is usually 40% by weight or more, preferably 50% by weight or more, more preferably 60% by weight or more. Examples of the diene polymer include homopolymers of conjugated dienes such as polybutadiene and polyisoprene; and copolymers with monomers copolymerizable with conjugated dienes. Examples of the copolymerizable monomer include α, β-unsaturated nitrile compounds such as acrylonitrile and methacrylonitrile; unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, and fumaric acid; styrene, chlorostyrene, Styrene monomers such as vinyl toluene, t-butyl styrene, vinyl benzoic acid, methyl vinyl benzoate, vinyl naphthalene, chloromethyl styrene, hydroxymethyl styrene, α-methyl styrene, divinylbenzene; olefins such as ethylene and propylene Halogen-containing monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride; vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate and vinyl benzoate; vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether and butyl vinyl ether; methyl vinyl Vinyl ketones such as ketone, ethyl vinyl ketone, butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone, and isopropenyl vinyl ketone; heterocycle-containing vinyl compounds such as N-vinyl pyrrolidone, vinyl pyridine, and vinyl imidazole; acrylic acid such as methyl acrylate and methyl methacrylate Ester and / or methacrylic acid ester compounds; hydroxyalkyl group-containing compounds such as β-hydroxyethyl acrylate and β-hydroxyethyl methacrylate; amide monomers such as acrylamide, N-methylolacrylamide, and acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid Etc.

アクリル系重合体粒子水分散液とは、アクリル酸エステルおよび/またはメタクリル酸エステルを重合してなる単量体単位を含む重合体の水分散液である。アクリル酸エステルおよび/またはメタクリル酸エステルを重合してなる単量体単位の割合は、通常40重量%以上、好ましくは50重量%以上、より好ましくは60重量%以上である。アクリル系重合体としては、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルの単独重合体、これと共重合可能な単量体との共重合体が挙げられる。前記共重合可能な単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸などの不飽和カルボン酸類;エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートなどの2つ以上の炭素−炭素二重結合を有するカルボン酸エステル類;スチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、ビニル安息香酸、ビニル安息香酸メチル、ビニルナフタレン、クロロメチルスチレン、ヒドロキシメチルスチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系単量体;アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などのアミド系単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのα,β−不飽和ニトリル化合物;エチレン、プロピレン等のオレフィン類;ブタジエン、イソプレン等のジエン系単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビエルエーテル等のビニルエーテル類;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン類;N−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物;β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート等のヒドロキシアルキル基含有化合物等が挙げられる。   The acrylic polymer particle aqueous dispersion is an aqueous dispersion of a polymer containing monomer units obtained by polymerizing acrylic acid ester and / or methacrylic acid ester. The proportion of monomer units obtained by polymerizing acrylic acid ester and / or methacrylic acid ester is usually 40% by weight or more, preferably 50% by weight or more, more preferably 60% by weight or more. Examples of the acrylic polymer include homopolymers of acrylic acid esters and / or methacrylic acid esters, and copolymers with monomers copolymerizable therewith. Examples of the copolymerizable monomer include unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, and fumaric acid; two or more carbons such as ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, and trimethylolpropane triacrylate. -Carboxylic acid ester having a carbon double bond; styrene, chlorostyrene, vinyl toluene, t-butyl styrene, vinyl benzoic acid, vinyl benzoate methyl, vinyl naphthalene, chloromethyl styrene, hydroxymethyl styrene, α-methyl styrene, Styrene monomers such as divinylbenzene; Amide monomers such as acrylamide, N-methylolacrylamide, and acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid; α, β-defect such as acrylonitrile and methacrylonitrile Japanese nitrile compounds; olefins such as ethylene and propylene; diene monomers such as butadiene and isoprene; monomers containing halogen atoms such as vinyl chloride and vinylidene chloride; vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl benzoate Vinyl esters such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether; vinyl ketones such as methyl vinyl ketone, ethyl vinyl ketone, butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone, isopropenyl vinyl ketone; N-vinyl pyrrolidone, Heterocycle-containing vinyl compounds such as vinylpyridine and vinylimidazole; and hydroxyalkyl group-containing compounds such as β-hydroxyethyl acrylate and β-hydroxyethyl methacrylate.

正極用バインダー分散液としては、充電における耐酸化性に優れるため、重合体主鎖に不飽和結合を有しない飽和型重合体の分散体であるアクリル系重合体粒子水分散液が好ましい。また、負極用バインダー分散液としては、耐還元性に優れ、強い結着力が得られるため、ジエン系重合体粒子水分散液が好ましい。   As the binder dispersion for the positive electrode, an aqueous dispersion of acrylic polymer particles that is a dispersion of a saturated polymer having no unsaturated bond in the polymer main chain is preferable because of excellent oxidation resistance during charging. Moreover, as a binder dispersion liquid for negative electrodes, since it is excellent in reduction resistance and a strong binding force is obtained, a diene polymer particle aqueous dispersion is preferable.

バインダー分散液は、例えば、上記単量体を水中で乳化重合することにより製造できる。バインダー分散液中のバインダー粒子の数平均粒径は、50〜500nmが好ましく、70〜400nmがさらに好ましい。バインダー粒子の数平均粒径がこの範囲であると得られる電極の強度および柔軟性が良好となる。   The binder dispersion can be produced, for example, by emulsion polymerization of the monomer in water. The number average particle diameter of the binder particles in the binder dispersion is preferably 50 to 500 nm, and more preferably 70 to 400 nm. When the number average particle diameter of the binder particles is within this range, the strength and flexibility of the obtained electrode are good.

バインダー分散液中の重合体のガラス転移温度(Tg)は、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常−100℃〜+100℃、好ましくは−80℃〜+50℃、さらに好ましくは−50℃〜+30℃の範囲である。重合体のTgがこの範囲にあるときに、電極の柔軟性、結着性及び捲回性、電極活物質層と集電体層との密着性などの特性が高度にバランスされ好適である。   The glass transition temperature (Tg) of the polymer in the binder dispersion is appropriately selected according to the purpose of use, but is usually −100 ° C. to + 100 ° C., preferably −80 ° C. to + 50 ° C., more preferably −50 ° C. It is the range of ~ + 30 degreeC. When the Tg of the polymer is within this range, characteristics such as flexibility, binding and winding properties of the electrode, and adhesion between the electrode active material layer and the current collector layer are highly balanced, which is preferable.

バインダー分散液の固形分濃度は、通常15〜70質量%であり、20〜65質量%が好ましく、30〜60質量%がさらに好ましい。固形分濃度がこの範囲であると電極用スラリー組成物の製造における作業性が良好である。   The solid concentration of the binder dispersion is usually 15 to 70% by mass, preferably 20 to 65% by mass, and more preferably 30 to 60% by mass. When the solid content concentration is within this range, the workability in producing the electrode slurry composition is good.

(電極用バインダー組成物の製造)
本発明のバインダー組成物は、上記単量体を水中で乳化重合することにより製造されたバインダー分散液を、ステンレス製の金網やろ過フィルターを用いて、ろ過処理することにより効率良く得ることができる。
(Production of binder composition for electrodes)
The binder composition of the present invention can be efficiently obtained by subjecting a binder dispersion produced by emulsion polymerization of the above monomers in water to filtration using a stainless steel wire mesh or a filtration filter. .

ろ過フィルターを用いるろ過処理方法においては、ろ過フィルターの種類や構造の詳細は特に限定されず、5〜50μmの孔径を通過しない異物を除去できるろ過フィルターであればどのようなものでもよい。それらのろ過フィルターを用いて粗大粒子等を除去するためのシステムも特に限定されず、ろ過に大きな問題を発生しなければ、特に限定されない。   In the filtration treatment method using a filtration filter, the details of the type and structure of the filtration filter are not particularly limited, and any filtration filter may be used as long as it can remove foreign matters that do not pass through a pore size of 5 to 50 μm. A system for removing coarse particles and the like using these filtration filters is not particularly limited, and is not particularly limited as long as no major problem occurs in filtration.

これらのろ過フィルターの素材例としては、紙、布、セルロースアセテートポリマー、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリアクリロニトリル、ポリエーテル、フッ素系ポリマー(ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン)、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ステンレス、セラミックなどを挙げることができる。その形態は、平膜、カートリッジ化膜、中空糸膜などであり、特に限定されない。カートリッジろ過フィルターでろ過するには、カートリッジろ過フィルターを装着するハウジングを用いることが特に好ましい。   Examples of materials for these filtration filters include paper, cloth, cellulose acetate polymer, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylonitrile, polyether, fluoropolymer (polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene), polyamide, polyimide, polyethylene , Polypropylene, stainless steel, ceramic and the like. The form is a flat membrane, a cartridge membrane, a hollow fiber membrane and the like, and is not particularly limited. In order to perform filtration with the cartridge filtration filter, it is particularly preferable to use a housing in which the cartridge filtration filter is mounted.

これらのろ過フィルターは、各社から多数市販されている。例えば、カートリッジタイプのポリオレフィン系複合繊維であれば、チッソCPフィルター(CP−10(10μm)、CP−25(25μm)、CP−50(50μm)等の各種サイズ)(以上、チッソフィルター(株)製)、ポリプロピレン製であれば、マイクロシリア フィルターカートリッジ EXタイプ(各種サイズ)(以上、ロキテクノ製)、マイクロ・ワインドIIHPシリーズフィルターカートリッジ(各種サイズ)(以上、住友スリーエム(株)製)などが挙げられ、四フッ化エチレン製であれば、マイクロシリア フィルターカートリッジ BOタイプ(各種サイズ)(以上、ロキテクノ製)などが挙げられる。   Many of these filtration filters are commercially available from various companies. For example, in the case of a cartridge type polyolefin-based composite fiber, a Chisso CP filter (various sizes such as CP-10 (10 μm), CP-25 (25 μm), CP-50 (50 μm)) (this is Chisso Filter Co., Ltd.) If it is made of polypropylene, Micro Syria filter cartridge EX type (various sizes) (above, manufactured by Loki Techno), Microwind IIHP series filter cartridge (various sizes) (above, manufactured by Sumitomo 3M Ltd.) If it is made of tetrafluoroethylene, there is a micro-serial filter cartridge BO type (various sizes) (above, manufactured by Loki Techno).

これらのろ過フィルターの使用にあたっては、その使用法に特に限定はなく、目詰まりすることなく、かつ粗大粒子等を除去できればよい。しかし、一般に上記のろ過フィルターは、ハウジングに装着されて利用することで設置面積もとることなく有効である。ハウジングのサイズや形状は特に限定されず、円形や角型あるいは一本のフィルター装填型でもよく一度に2本以上のフィルターを装填してもよい。さらにまた、フィルターを2本以上接続して、ろ過フィルター面積を大幅にアップすることもできる。さらに本発明においては、平膜タイプも利用できる。具体的には、受け部の上にろ過フィルターを設置し、その上に液収納部となる装置を固定し、フィルター装着部を締め部材で締め付けてろ過液をもれないようにする。この時、フィルター設置部にはパッキンを装填し、液漏れを防ぐことも行われる。   When using these filtration filters, there are no particular limitations on the method of use, and it is sufficient that coarse particles and the like can be removed without clogging. However, in general, the above filtration filter is effective without requiring an installation area by being mounted on a housing. The size and shape of the housing are not particularly limited, and may be a circular shape, a square shape, or a single filter loading type, and two or more filters may be loaded at a time. Furthermore, it is possible to greatly increase the filtration filter area by connecting two or more filters. Furthermore, a flat membrane type can also be used in the present invention. Specifically, a filtration filter is installed on the receiving part, a device serving as a liquid storage part is fixed thereon, and the filter mounting part is fastened with a fastening member so as not to leak the filtrate. At this time, packing is installed in the filter installation part to prevent liquid leakage.

次に、本発明で用いられるバインダー分散液のろ過を実施するにあたっては、送液のための圧力についての限定はないが、一般に加圧あるいは減圧にてろ過フィルターを通過させ粗大粒子等を除去することが好ましい。特に加圧はバインダー分散液をポンプなどで送る方法がとられることが多いが、バインダー分散液をろ過フィルターよりも高所に配置して自然圧(自重による加圧)でろ過することも好ましい。さらにまた、バインダー分散液に気体で圧力をかけることも好ましく、その場合はバインダー分散液の存在するタンクは密閉系であることが好ましい。送液時にポンプで圧力をかけたり、自重で加圧やさらには気体での加圧による場合は、その加圧にあたってはろ過フィルターを破損したり目詰まりさせたりして性能を劣化させない限り、特に限定されない。フィルターの寿命・処理速度の観点から、予め150メッシュ等の金網等で、バインダー分散液中の凝集物を事前にろ過してからフィルターろ過処理すると、更に好ましい。   Next, in carrying out the filtration of the binder dispersion used in the present invention, there is no limitation on the pressure for feeding, but generally coarse particles and the like are removed by passing through a filtration filter under pressure or reduced pressure. It is preferable. In particular, pressurization is often carried out by feeding the binder dispersion with a pump or the like, but it is also preferable to place the binder dispersion at a higher position than the filtration filter and filter it with natural pressure (pressure by its own weight). Furthermore, it is also preferable to apply a pressure to the binder dispersion with a gas. In this case, the tank in which the binder dispersion is present is preferably a closed system. In the case of applying pressure with a pump at the time of liquid delivery, pressurization with its own weight or even pressurization with gas, especially if the filtration filter is damaged or clogged and the performance is not deteriorated. It is not limited. From the viewpoint of the life and processing speed of the filter, it is more preferable to preliminarily filter the aggregates in the binder dispersion with a wire mesh of 150 mesh or the like and then perform the filter filtration treatment.

本発明の電極用バインダー組成物は、粗大粒子等が少ない為、二次電池電極用バインダー組成物の他に、二次電池電極の保護膜等として使用される多孔膜用のバインダー組成物としても用いることができる。   Since the binder composition for an electrode of the present invention has few coarse particles and the like, it can be used as a binder composition for a porous film used as a protective film for a secondary battery electrode in addition to the binder composition for a secondary battery electrode. Can be used.

<電極用スラリー組成物>
本発明の電極用スラリー組成物は、上記電極用バインダー組成物と電極活物質とを含有する。
<Slurry composition for electrodes>
The electrode slurry composition of the present invention contains the electrode binder composition and an electrode active material.

(電極活物質)
本発明に用いる電極活物質は、電気化学素子用電極内で電子の受け渡しをする物質である。具体的には、主としてリチウムイオン二次電池用活物質、電気二重層キャパシタ用活物質などが挙げられる。
(Electrode active material)
The electrode active material used in the present invention is a substance that transfers electrons in an electrode for an electrochemical element. Specifically, the active material for lithium ion secondary batteries, the active material for electric double layer capacitors, etc. are mainly mentioned.

リチウムイオン二次電池用活物質には、正極用、負極用がある。リチウムイオン二次電池用電極の正極に用いる電極活物質(正極活物質)としては、具体的には、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn、LiFePO、LiFeVOなどのリチウム含有複合金属酸化物;TiS、TiS、非晶質MoSなどの遷移金属硫化物;Cu、非晶質VO・P、MoO、V、V13などの遷移金属酸化物が例示される。さらに、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレンなどの導電性高分子が挙げられる。好ましくは、リチウム含有複合金属酸化物である。 Examples of the active material for a lithium ion secondary battery include a positive electrode and a negative electrode. Specifically, as an electrode active material (positive electrode active material) used for the positive electrode of the electrode for a lithium ion secondary battery, lithium-containing materials such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiFeVO 4, etc. Composite metal oxides; transition metal sulfides such as TiS 2 , TiS 3 , amorphous MoS 3 ; Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O · P 2 O 5 , MoO 3 , V 2 O 5 , Examples include transition metal oxides such as V 6 O 13 . Furthermore, conductive polymers such as polyacetylene and poly-p-phenylene are listed. Preferred is a lithium-containing composite metal oxide.

リチウムイオン二次電池用電極の負極に用いる電極活物質(負極活物質)としては、具体的には、アモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、及びピッチ系炭素繊維などの炭素質材料;ポリアセン等の導電性高分子などが挙げられる。好ましくは、グラファイト、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)などの結晶性炭素質材料である。   Specific examples of the electrode active material (negative electrode active material) used for the negative electrode of a lithium ion secondary battery electrode include amorphous carbon, graphite, natural graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), and pitch-based carbon fibers. Carbonaceous material; conductive polymer such as polyacene. Crystalline carbonaceous materials such as graphite, natural graphite, and mesocarbon microbeads (MCMB) are preferable.

リチウムイオン二次電池用電極に用いる電極活物質の形状は、粒状に整粒されたものが好ましい。粒子の形状が球形であると、電極成形時により高密度な電極が形成できる。   The shape of the electrode active material used for the electrode for a lithium ion secondary battery is preferably a granulated particle. When the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed during electrode molding.

リチウムイオン二次電池用電極に用いる電極活物質の体積平均粒子径は、正極、負極ともに通常0.1〜100μm、好ましくは1〜50μm、より好ましくは5〜20μmである。   The volume average particle diameter of the electrode active material used for the electrode for a lithium ion secondary battery is usually 0.1 to 100 μm, preferably 1 to 50 μm, more preferably 5 to 20 μm for both the positive electrode and the negative electrode.

リチウムイオン二次電池用電極に用いる電極活物質のタップ密度は、特に制限されないが、正極では2g/cm以上、負極では0.6g/cm以上のものが好適に用いられる。 The tap density of the electrode active material used for the electrode for the lithium ion secondary battery is not particularly limited, but preferably 2 g / cm 3 or more for the positive electrode and 0.6 g / cm 3 or more for the negative electrode.

電気二重層キャパシタ用電極に用いる電極活物質としては、通常、炭素の同素体が用いられる。炭素の同素体の具体例としては、活性炭、ポリアセン、カーボンウィスカ及びグラファイト等が挙げられ、これらの粉末または繊維を使用することができる。好ましい電極活物質は活性炭であり、具体的にはフェノール樹脂、レーヨン、アクリロニトリル樹脂、ピッチ、およびヤシ殻等を原料とする活性炭を挙げることができる。   As the electrode active material used for the electric double layer capacitor electrode, a carbon allotrope is usually used. Specific examples of the allotrope of carbon include activated carbon, polyacene, carbon whisker, and graphite, and these powders or fibers can be used. A preferred electrode active material is activated carbon, and specific examples include activated carbon made from phenol resin, rayon, acrylonitrile resin, pitch, coconut shell, and the like.

電気二重層キャパシタ用電極に用いる電極活物質の体積平均粒子径は、通常0.1〜100μm、好ましくは1〜50μm、更に好ましくは5〜20μmである。   The volume average particle diameter of the electrode active material used for the electric double layer capacitor electrode is usually 0.1 to 100 μm, preferably 1 to 50 μm, and more preferably 5 to 20 μm.

電気二重層キャパシタ用電極に用いる電極活物質の比表面積は、30m/g以上、好ましくは500〜5,000m/g、より好ましくは1,000〜3,000m/gであることが好ましい。電極活物質の比表面積が大きいほど得られる電極活物質層の密度は小さくなる傾向があるので、電極活物質を適宜選択することで、所望の密度を有する電極活物質層を得ることができる。 The specific surface area of the electrode active material used in the electrode for an electric double layer capacitor, 30 m 2 / g or more, preferably 500~5,000m 2 / g, and more preferably are from 1,000~3,000m 2 / g preferable. Since the density of the obtained electrode active material layer tends to decrease as the specific surface area of the electrode active material increases, an electrode active material layer having a desired density can be obtained by appropriately selecting the electrode active material.

これらの電極活物質は、電気化学素子の種類に応じて、単独または2種類以上を組み合わせて使用することができる。   These electrode active materials can be used individually or in combination of 2 or more types according to the kind of electrochemical element.

電極用スラリー組成物における電極用バインダー組成物および電極活物質の合計使用量は、電極用スラリー組成物100質量部に対して、好ましくは10〜90質量部であり、さらに好ましくは30〜80質量部である。また、電極用スラリー組成物における電極活物質の使用量は、電極用スラリー組成物100質量部に対して、好ましくは5〜80質量部であり、さらに好ましくは10〜60質量部である。各成分の合計量および電極活物質の使用量がこの範囲であると得られる電極用スラリー組成物の粘度が適正化され、塗工を円滑に行えるようになる。   The total amount of the electrode binder composition and the electrode active material in the electrode slurry composition is preferably 10 to 90 parts by mass, more preferably 30 to 80 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the electrode slurry composition. Part. Moreover, the usage-amount of the electrode active material in the slurry composition for electrodes is preferably 5 to 80 parts by mass and more preferably 10 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the slurry composition for electrodes. When the total amount of each component and the usage amount of the electrode active material are within this range, the viscosity of the resulting slurry composition for an electrode is optimized, and the coating can be performed smoothly.

電極用スラリー組成物における電極用バインダー組成物の使用量は、通常、電極活物質100質量部に対して固形分で0.1〜10質量部であり、好ましくは0.5〜8質量部、さらに好ましくは0.7〜1.2質量部である。使用量がこの範囲であると得られる電極の強度および柔軟性が良好となる。   The amount of the electrode binder composition used in the electrode slurry composition is usually 0.1 to 10 parts by mass, preferably 0.5 to 8 parts by mass, based on 100 parts by mass of the electrode active material. More preferably, it is 0.7-1.2 mass part. When the amount used is within this range, the strength and flexibility of the obtained electrode will be good.

(増粘剤)
本発明の電極用スラリー組成物は、増粘剤を含有してもよい。増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース系ポリマーおよびこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩;(変性)ポリ(メタ)アクリル酸およびこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩;(変性)ポリビニルアルコール、アクリル酸又はアクリル酸塩とビニルアルコールの共重合体、無水マレイン酸又はマレイン酸もしくはフマル酸とビニルアルコールの共重合体などのポリビニルアルコール類;ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、変性ポリアクリル酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプンなどが挙げられる。
(Thickener)
The slurry composition for electrodes of the present invention may contain a thickener. Examples of thickeners include cellulosic polymers such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, and ammonium salts and alkali metal salts thereof; (modified) poly (meth) acrylic acid and ammonium salts and alkali metal salts thereof; ) Polyvinyl alcohols such as polyvinyl alcohol, copolymers of acrylic acid or acrylate and vinyl alcohol, maleic anhydride or copolymers of maleic acid or fumaric acid and vinyl alcohol; polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, modified Examples include polyacrylic acid, oxidized starch, phosphate starch, casein, and various modified starches.

増粘剤の配合量は、電極活物質100質量部に対して、0.5〜1.5質量部が好ましい。増粘剤の配合量がこの範囲であると、塗工性、集電体との密着性が良好である。本発明において、「(変性)ポリ」は「未変性ポリ」又は「変性ポリ」を意味し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」又は「メタアクリル」を意味する。   As for the compounding quantity of a thickener, 0.5-1.5 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of electrode active materials. When the blending amount of the thickener is within this range, the coating property and the adhesion with the current collector are good. In the present invention, “(modified) poly” means “unmodified poly” or “modified poly”, and “(meth) acryl” means “acryl” or “methacryl”.

(導電材)
本発明の電極用スラリー組成物は、導電材を含有してもよい。導電材としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラック、グラファイト、気相成長カーボン繊維、およびカーボンナノチューブ等の導電性カーボンを使用することができる。導電材を用いることにより、電極活物質同士の電気的接触を向上させることができ、非水電解質二次電池に用いる場合に放電レート特性を改善することができる。導電材の使用量は、活物質100質量部に対して通常0〜20質量部、好ましくは1〜10質量部である。
(Conductive material)
The slurry composition for an electrode of the present invention may contain a conductive material. As the conductive material, conductive carbon such as acetylene black, ketjen black, carbon black, graphite, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotube can be used. By using a conductive material, the electrical contact between the electrode active materials can be improved, and the discharge rate characteristics can be improved when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery. The usage-amount of a electrically conductive material is 0-20 mass parts normally with respect to 100 mass parts of active materials, Preferably it is 1-10 mass parts.

(電極用スラリー組成物の製造)
電極用スラリー組成物は、上記電極用バインダー組成物と、活物質および必要に応じ用いられる増粘剤、導電材とを混合して得られる。
(Production of slurry composition for electrode)
The slurry composition for electrodes is obtained by mixing the binder composition for electrodes, an active material, a thickener used as necessary, and a conductive material.

混合法は特に限定はされないが、例えば、撹拌式、振とう式、および回転式などの混合装置を使用した方法が挙げられる。また、ホモジナイザー、ボールミル、サンドミル、ロールミル、プラネタリーミキサーおよび遊星式混練機などの分散混練装置を使用した方法が挙げられる。    The mixing method is not particularly limited, and examples thereof include a method using a mixing apparatus such as a stirring type, a shaking type, and a rotary type. In addition, a method using a dispersion kneader such as a homogenizer, a ball mill, a sand mill, a roll mill, a planetary mixer, and a planetary kneader can be used.

<電極>
本発明の電極は、本発明の電極用スラリー組成物を塗布、乾燥してなる電極活物質層および集電体を有する電極である。本発明の電極の製造方法は、特に限定されないが、例えば、上記電極用スラリー組成物を集電体の少なくとも片面、好ましくは両面に、3m/min以上の速度で塗布、加熱乾燥して電極活物質層を形成する方法である。
<Electrode>
The electrode of the present invention is an electrode having an electrode active material layer and a current collector formed by applying and drying the slurry composition for an electrode of the present invention. The method for producing the electrode of the present invention is not particularly limited. For example, the electrode slurry composition is applied to at least one surface, preferably both surfaces of the current collector at a speed of 3 m / min or more, and dried by heating and drying. This is a method of forming a material layer.

電極用スラリー組成物を集電体へ塗布する方法は特に限定されない。例えば、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、コンマダイレクトコート、スライドダイコート、およびハケ塗り法などの方法が挙げられる。乾燥方法としては例えば、温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。乾燥時間は通常5〜30分であり、乾燥温度は通常40〜180℃である。活物質層は、複数回塗布、乾燥を繰り返すことにより形成しても良い。   The method for applying the electrode slurry composition to the current collector is not particularly limited. Examples thereof include a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a comma direct coating, a slide die coating, and a brush coating method. Examples of the drying method include drying with warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, and drying by irradiation with (far) infrared rays or electron beams. The drying time is usually 5 to 30 minutes, and the drying temperature is usually 40 to 180 ° C. The active material layer may be formed by repeating application and drying a plurality of times.

次いで、3m/min以上の速度で、プレス加工等の加圧処理をして電極活物質層の空隙率を低くすることが好ましい。空隙率の好ましい範囲は5%〜15%、より好ましくは7%〜13%である。空隙率が高すぎると充電効率や放電効率が悪化する。空隙率が低すぎる場合は、高い体積容量が得難かったり、電極活物質層が集電体から剥がれ易く不良を発生し易いといった問題を生じる。さらに、硬化性の重合体を用いる場合は、硬化させることが好ましい。   Subsequently, it is preferable to reduce the porosity of the electrode active material layer by performing pressure treatment such as press working at a speed of 3 m / min or more. The preferable range of the porosity is 5% to 15%, more preferably 7% to 13%. If the porosity is too high, charging efficiency and discharging efficiency are deteriorated. When the porosity is too low, there are problems that it is difficult to obtain a high volume capacity or that the electrode active material layer is easily peeled off from the current collector. Further, when a curable polymer is used, it is preferably cured.

プレス加工は、例えば、金属ロール、弾性ロール、加熱ロールによるロールプレス機やシートプレス機等を用いて行なう。本発明においてプレス温度は、活物質層の塗工膜を乾燥させる温度よりも低い温度とする限り、室温で行っても良いし又は加温して行っても良いが、通常は室温(室温の目安としては15〜35℃である。)で行う。   The press working is performed using, for example, a roll press or a sheet press using a metal roll, an elastic roll, or a heating roll. In the present invention, the pressing temperature may be performed at room temperature or may be performed as long as the temperature is lower than the temperature for drying the coating film of the active material layer. As a guide, it is 15 to 35 ° C.).

ロールプレス機によるプレス加工(ロールプレス)は、ロングシート状の負極板を連続的にプレス加工できるので好ましい。ロールプレスを行う場合には定位プレス、定圧プレスいずれを行っても良い。プレスのライン速度は通常、5〜50m/minとする。ロールプレスの圧力を線圧で管理する場合、加圧ロールの直径に応じて調節するが、通常は線圧を0.5kgf/cm〜1tf/cmとする。   Press processing (roll press) by a roll press machine is preferable because a long sheet-like negative electrode plate can be continuously pressed. When performing the roll press, either a stereotaxic press or a constant pressure press may be performed. The line speed of the press is usually 5 to 50 m / min. When the pressure of the roll press is managed by linear pressure, the pressure is adjusted according to the diameter of the pressure roll, but the linear pressure is usually 0.5 kgf / cm to 1 tf / cm.

また、シートプレス機によるプレス加工(シートプレス)を行う場合には通常、4903〜73550N/cm(500〜7500kgf/cm)、好ましくは29420〜49033N/cm(3000〜5000kgf/cm)の範囲に圧力を調節する。プレス圧力が小さすぎると活物質層の均質性が得られにくく、プレス圧力が大きすぎると集電体を含めて電極板自体が破損してしまう場合がある。活物質層は、一回のプレスで所定の厚さにしてもよく、均質性を向上させる目的で数回に分けてプレスしてもよい。 Also, pressing by the sheet pressing machine normally when performing (sheet press), 4903~73550N / cm 2 (500~7500kgf / cm 2), preferably 29420~49033N / cm 2 (3000~5000kgf / cm 2) Adjust the pressure to the range of. If the pressing pressure is too small, it is difficult to obtain the homogeneity of the active material layer. If the pressing pressure is too large, the electrode plate itself including the current collector may be damaged. The active material layer may have a predetermined thickness by a single press, or may be pressed several times for the purpose of improving homogeneity.

発明の電極の電極活物質層の厚さは、通常5μm以上、300μm以下であり、好ましくは30μm以上250μm以下である。   The thickness of the electrode active material layer of the electrode of the invention is usually 5 μm or more and 300 μm or less, preferably 30 μm or more and 250 μm or less.

(集電体)
本発明で用いる集電体は、電気導電性を有しかつ電気化学的に耐久性のある材料であれば特に制限されないが、耐熱性を有するため金属材料が好ましく、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などが挙げられる。
(Current collector)
The current collector used in the present invention is not particularly limited as long as it is an electrically conductive and electrochemically durable material. However, a metal material is preferable because it has heat resistance. For example, iron, copper, aluminum Nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, platinum and the like.

集電体の形状は特に制限されないが、厚さ0.001〜0.5mm程度のシート状のものが好ましい。集電体は、電極活物質層との接着強度を高めるため、予め粗面化処理して使用するのが好ましい。粗面化方法としては、機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法などが挙げられる。機械的研磨法においては、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシ等が使用される。また、電極活物質層の接着強度や導電性を高めるために、集電体表面に中間層を形成してもよい。   The shape of the current collector is not particularly limited, but a sheet shape having a thickness of about 0.001 to 0.5 mm is preferable. In order to increase the adhesive strength with the electrode active material layer, the current collector is preferably used after roughening in advance. Examples of the roughening method include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method. In the mechanical polishing method, an abrasive cloth paper with a fixed abrasive particle, a grindstone, an emery buff, a wire brush provided with a steel wire or the like is used. Further, an intermediate layer may be formed on the surface of the current collector in order to increase the adhesive strength and conductivity of the electrode active material layer.

<電池>
本発明の電池は、本発明の電極を正極および負極の少なくとも一方の電極として具えてなる。適用できる電池としては、マンガン電池、アルカリ電池、ニッケル系一次電池、酸化銀電池、空気亜鉛電池、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッカド電池、アルカリ蓄電池、太陽電池、燃料電池などが挙げられる。中でも、リチウムイオン二次電池が好ましい。以下、リチウムイオン二次電池に使用する場合について説明する。
<Battery>
The battery of the present invention comprises the electrode of the present invention as at least one of a positive electrode and a negative electrode. Applicable batteries include manganese batteries, alkaline batteries, nickel-based primary batteries, silver oxide batteries, air zinc batteries, lead storage batteries, lithium ion secondary batteries, nickel metal hydride secondary batteries, nickel cadmium batteries, alkaline storage batteries, solar batteries, fuel A battery etc. are mentioned. Among these, a lithium ion secondary battery is preferable. Hereinafter, the case where it uses for a lithium ion secondary battery is demonstrated.

リチウムイオン二次電池の製造方法は、負極と正極とをセパレータを介して重ね合わせ、これを電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口する。さらに必要に応じてエキスパンドメタルや、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、リード板などを入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防止をすることもできる。電池の形状は、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型などいずれであってもよい。   A method for producing a lithium ion secondary battery is a method in which a negative electrode and a positive electrode are overlapped via a separator, and this is wound according to the shape of the battery, folded into a battery container, and an electrolyte is injected into the battery container to seal it. To do. Further, if necessary, an expanded metal, an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element, a lead plate and the like can be inserted to prevent an increase in pressure inside the battery and overcharge / discharge. The shape of the battery may be any of a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a square shape, a flat shape, and the like.

(電解液)
本発明に用いられる電解液は、特に限定されないが、例えば、非水系の溶媒に支持電解質としてリチウム塩を溶解したものが使用できる。リチウム塩としては、例えば、LiPF、LiAsF、LiBF、LiSbF、LiAlCl、LiClO、CFSOLi、CSOLi、CFCOOLi、(CFCO)NLi、(CFSONLi、(CSO)NLiなどのリチウム塩が挙げられる。特に溶媒に溶けやすく高い解離度を示すLiPF、LiClO、CFSOLiは好適に用いられる。これらは、単独または2種以上を混合して用いることができる。支持電解質の量は、電解液に対して、通常1質量%以上、好ましくは5質量%以上、また通常は30質量%以下、好ましくは20質量%以下である。支持電解質の量が少なすぎても多すぎてもイオン導電度は低下し、電池の充電特性、放電特性が低下する。
(Electrolyte)
The electrolytic solution used in the present invention is not particularly limited. For example, a solution obtained by dissolving a lithium salt as a supporting electrolyte in a non-aqueous solvent can be used. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, and other lithium salts. In particular, LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li that are easily soluble in a solvent and exhibit a high degree of dissociation are preferably used. These can be used individually or in mixture of 2 or more types. The amount of the supporting electrolyte is usually 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, and usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less, with respect to the electrolytic solution. If the amount of the supporting electrolyte is too small or too large, the ionic conductivity decreases, and the charging characteristics and discharging characteristics of the battery decrease.

電解液に使用する溶媒としては、支持電解質を溶解させるものであれば特に限定されないが、通常、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、およびメチルエチルカーボネート(MEC)などのアルキルカーボネート類;γ−ブチロラクトン、ギ酸メチルなどのエステル類、1,2−ジメトキシエタン、およびテトラヒドロフランなどのエーテル類;スルホラン、およびジメチルスルホキシドなどの含硫黄化合物類;が用いられる。特に高いイオン伝導性が得易く、使用温度範囲が広いため、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートが好ましい。これらは、単独または2種以上を混合して用いることができる。また、前記電解液には添加剤を含有させて用いることも可能である。添加剤としてはビニレンカーボネート(VC)などのカーボネート系の化合物が好ましい。   The solvent used in the electrolytic solution is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte. Usually, dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), butylene. Alkyl carbonates such as carbonate (BC) and methyl ethyl carbonate (MEC); esters such as γ-butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; sulfolane and dimethyl sulfoxide Sulfur-containing compounds are used. In particular, dimethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate are preferable because high ion conductivity is easily obtained and the use temperature range is wide. These can be used individually or in mixture of 2 or more types. Moreover, it is also possible to use the electrolyte solution by containing an additive. As the additive, carbonate compounds such as vinylene carbonate (VC) are preferable.

上記以外の電解液としては、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリルなどのポリマー電解質に電解液を含浸したゲル状ポリマー電解質や、LiI、LiNなどの無機固体電解質を挙げることができる。 Examples of the electrolytic solution other than the above include a gel polymer electrolyte obtained by impregnating a polymer electrolyte such as polyethylene oxide and polyacrylonitrile with an electrolytic solution, and an inorganic solid electrolyte such as LiI and Li 3 N.

(セパレータ)
セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン製や芳香族ポリアミド樹脂製の微孔膜または不織布;無機セラミック粉末を含む多孔質の樹脂コート;など公知のものを用いることができる。例えば、ポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)、及びこれらの混合物あるいは共重合体等の樹脂からなる微多孔膜、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン、ポリエーテルスルフォン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアラミド、ポリシクロオレフィン、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂からなる微多孔膜またはポリオレフィン系の繊維を織ったもの、またはその不織布、絶縁性物質粒子の集合体等が挙げられる。
(Separator)
As the separator, known ones such as a microporous film or non-woven fabric made of polyolefin such as polyethylene or polypropylene or an aromatic polyamide resin; a porous resin coat containing inorganic ceramic powder; For example, polyolefin (polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride), and microporous membranes made of resins such as mixtures or copolymers thereof, polyethylene terephthalate, polycycloolefin, polyether sulfone, polyamide, polyimide, polyimide amide , A microporous membrane made of a resin such as polyaramid, polycycloolefin, nylon, polytetrafluoroethylene, or a woven polyolefin-based fiber, or a nonwoven fabric thereof, an aggregate of insulating substance particles, or the like.

セパレータの厚さは、通常0.5〜40μm、好ましくは1〜30μm、更に好ましくは1〜10μmである。この範囲であると電池内でのセパレーターによる抵抗が小さくなり、また電池作成時の作業性に優れる。   The thickness of a separator is 0.5-40 micrometers normally, Preferably it is 1-30 micrometers, More preferably, it is 1-10 micrometers. Within this range, the resistance due to the separator in the battery is reduced, and the workability during battery production is excellent.

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本実施例における部および%は、特記しない限り質量基準である。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, unless otherwise indicated, the part and% in a present Example are a mass reference | standard.

実施例及び比較例において、充放電サイクル特性、充放電レート特性(負荷特性)、及びロールプレス加工性判定は、以下のように行った。   In the examples and comparative examples, charge / discharge cycle characteristics, charge / discharge rate characteristics (load characteristics), and roll press workability determination were performed as follows.

<充放電サイクル特性>
以下の実施例及び比較例において得られたラミネートセル型電池を用いて、それぞれ25℃で0.1Cの定電流定電圧充電法方式で、4.2Vになるまで定電流で充電、その後定電圧で充電し、また0.1Cの定電流で3.0Vまで放電する充放電サイクルを行った。充放電サイクルは100サイクルまで行い、初期放電容量に対する50サイクル目の放電容量の比を容量維持率とし、この容量維持率が80%以下となる電池の発生確率で判定した。なお、50サイクル目の放電容量を電池容量とした。
<Charge / discharge cycle characteristics>
Using the laminated cell batteries obtained in the following examples and comparative examples, charging was performed at a constant current until the voltage became 4.2 V by a constant current constant voltage charging method of 0.1 C at 25 ° C., and then a constant voltage. And a charge / discharge cycle in which the battery was discharged to 3.0 V with a constant current of 0.1 C. The charge / discharge cycle was performed up to 100 cycles, and the ratio of the discharge capacity at the 50th cycle to the initial discharge capacity was defined as the capacity maintenance rate, and the determination was made based on the probability of occurrence of a battery with this capacity maintenance rate of 80% or less. The discharge capacity at the 50th cycle was defined as the battery capacity.

<充放電レート特性(負荷特性)>
測定条件を、定電流量2.0Cに変更したほかは、充放電サイクル特性の測定と同様にして、各定電流量における50サイクル目の放電容量を測定した。上記の電池容量に対する本条件での放電容量の割合を百分率で算出して充放電レート特性とし、70%未満となる電池の発生確率で判定した。
<Charge / discharge rate characteristics (load characteristics)>
Except for changing the measurement condition to a constant current amount of 2.0 C, the discharge capacity at the 50th cycle at each constant current amount was measured in the same manner as the measurement of charge / discharge cycle characteristics. The ratio of the discharge capacity under the above conditions with respect to the battery capacity was calculated as a percentage to obtain the charge / discharge rate characteristics, and the determination was made based on the probability of occurrence of the battery that was less than 70%.

<ロールプレス加工性判定>
電極活物質層をロールプレス機で圧延した後のロール表面を目視にて確認し、以下のように判定した。
A:ロール表面に電極活物質層等の付着なし、かつ、ロール表面は鏡面
B:ロール表面に電極活物質層等の付着なし
C:ロール表面に電極活物質層等の付着あり、または、ロール表面に曇りあり
D:ロール表面に電極活物質等の付着、またはロール表面に曇りあり、もしくは電極活物質層の一部にハガレあり
<Roll press workability judgment>
The roll surface after rolling the electrode active material layer with a roll press was visually confirmed and determined as follows.
A: No adhesion of electrode active material layer or the like on the roll surface, and mirror surface of the roll surface B: No adhesion of electrode active material layer or the like on the roll surface C: Adhesion of electrode active material layer or the like on the roll surface, or roll Cloudiness on the surface D: Adhesion of electrode active material, etc. on the roll surface, or cloudiness on the roll surface, or peeling in part of the electrode active material layer

(実施例1)
(負極の製造)
攪拌機付き5MPa耐圧オートクレーブに、スチレン47部、1,3−ブタジエン49部、メタクリル酸2部、アクリル酸2部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム4部、イオン交換水150部、連鎖移動剤として、t−デデシルメルカプタン 0.3部、重合開始剤として過硫酸カリウム1部を入れ、十分に攪拌した後、45℃に加温して重合を開始した。反応率が96.0%になった時点で冷却し反応を停止して、ガラス転移温度−15℃、数平均粒子径100nmのジエン系重合体粒子水分散液(ジエン系バインダー分散液)を得た。
Example 1
(Manufacture of negative electrode)
In a 5 MPa pressure autoclave with a stirrer, 47 parts of styrene, 49 parts of 1,3-butadiene, 2 parts of methacrylic acid, 2 parts of acrylic acid, 4 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate, 150 parts of ion-exchanged water, t- After 0.3 parts of dedecyl mercaptan and 1 part of potassium persulfate as a polymerization initiator were added and sufficiently stirred, the polymerization was started by heating to 45 ° C. When the reaction rate reaches 96.0%, the reaction is stopped by cooling to obtain a diene polymer particle aqueous dispersion (diene binder dispersion) having a glass transition temperature of -15 ° C. and a number average particle diameter of 100 nm. It was.

得られたジエン系バインダー分散液は、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pH8に調整した後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った。その後イオン交換水で固形分濃度調整を更に行いながら、200メッシュ(目開 約77μm)のステンレス製金網でろ過を行い、固形分濃度40%の負極用バインダー組成物を得た。   The obtained diene binder dispersion was adjusted to pH 8 by adding a 5% aqueous sodium hydroxide solution, and then the unreacted monomers were removed by heating under reduced pressure. Then, while further adjusting the solid content concentration with ion-exchanged water, the mixture was filtered through a 200 mesh (mesh size: about 77 μm) stainless steel wire mesh to obtain a negative electrode binder composition having a solid content concentration of 40%.

1%水溶液粘度が2000mPa・sであるカルボキシメチルセルロース(ダイセル化学工業株式会社製「Daicel2200」)を用いて、1%水溶液を調整した。ディスパー付きのプラネタリーミキサーに、平均粒子径25μmの人造黒鉛100部を入れ、これに上記水溶液100部を加え、イオン交換水で固形分濃度55%に調整した後、25℃で60分間混合した。次に、イオン交換水で固形分濃度50%に調整した後、さらに25℃で15分間混合した。次に、上記負極用バインダー組成物(固形分濃度40%)2.5部を入れ、さらに10分間混合し、次いで減圧下で脱泡処理して電極用スラリー組成物を得た。   A 1% aqueous solution was prepared using carboxymethylcellulose (“Daicel 2200” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) having a 1% aqueous solution viscosity of 2000 mPa · s. Into a planetary mixer with a disper, 100 parts of artificial graphite having an average particle size of 25 μm was added, 100 parts of the above aqueous solution was added thereto, and the solid content concentration was adjusted to 55% with ion-exchanged water, and then mixed at 25 ° C. for 60 minutes. . Next, after adjusting the solid content concentration to 50% with ion-exchanged water, the mixture was further mixed at 25 ° C. for 15 minutes. Next, 2.5 parts of the above binder composition for negative electrode (solid content concentration 40%) was added, mixed for another 10 minutes, and then defoamed under reduced pressure to obtain an electrode slurry composition.

電極用スラリー組成物を、コンマダイレクトコートで、3m/minの速度で、厚さ20μmの銅箔の上に、乾燥後の膜厚が100μm程度になるように両面に塗布し、60℃で2分間乾燥、120℃で2分間加熱処理して電極活物質層を得た。この電極活物質層をロールプレス機で、3m/minの速度で、圧延して厚さ170μm、(密度1.7g/cc)の負極用電極をそれぞれ得た。   The electrode slurry composition was applied on both sides with a comma direct coating at a speed of 3 m / min on a copper foil having a thickness of 20 μm so that the film thickness after drying was about 100 μm. The electrode active material layer was obtained by drying for 1 minute and heat treatment at 120 ° C. for 2 minutes. The electrode active material layer was rolled with a roll press at a speed of 3 m / min to obtain a negative electrode having a thickness of 170 μm and a density of 1.7 g / cc.

(正極の製造)
正極活物質としてスピネル構造を有するLiMn 100部にバインダー組成物としてポリフッ化ビニリデンを固形分相当量が2部となるように加え、さらに、アセチレンブラック2部、N−メチルピロリドン20部を加えて、プラネタリーミキサーで混合して正極用スラリー組成物を得た。この正極用スラリー組成物を厚さ18μmのアルミニウム箔に塗布し、150℃で3時間乾燥した後、ロールプレスして活物質層の厚みが100μmの正極用電極を得た。
(Manufacture of positive electrode)
Polyvinylidene fluoride was added as a binder composition to 100 parts of LiMn 2 O 4 having a spinel structure as a positive electrode active material so that the solid content equivalent amount was 2 parts, and further 2 parts of acetylene black and 20 parts of N-methylpyrrolidone were added. In addition, it was mixed with a planetary mixer to obtain a positive electrode slurry composition. This positive electrode slurry composition was applied to an aluminum foil having a thickness of 18 μm, dried at 150 ° C. for 3 hours, and then roll pressed to obtain a positive electrode having an active material layer thickness of 100 μm.

アルミニウムシートの両面がポリプロピレンからなる樹脂で被覆されたラミネートフィルムを用いて電池容器を作成した。次いで、上記正極用電極および負極用電極を用い、それぞれ端部から活物質層を除去して、除去した箇所に正極はNiタブを、負極はCuタブを溶接し、正極及び負極とした。得られた正極及び負極を、両極の活物質層面が対向するようにしてポリエチレン製の微多孔膜からなるセパレータを挟み、捲回して上記の電池容器に収納した。続いてここに、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを混合した混合溶媒(25℃における体積比は1:2)に、LiPFを1モル/リットルの濃度になるように溶解させた電解液を注入した。次いで、ラミネートフィルムを封止させてラミネートセル型のリチウムイオン二次電池を作製した。このようなラミネートセル型のリチウムイオン二次電池を100個作製した。この電池の性能の評価結果を表1に示す。 A battery container was prepared using a laminate film in which both surfaces of an aluminum sheet were coated with a resin made of polypropylene. Next, using the positive electrode and the negative electrode, the active material layer was removed from each end, and the Ni tab was welded to the positive electrode and the Cu tab was welded to the negative electrode to form a positive electrode and a negative electrode. The obtained positive electrode and negative electrode were wound with a separator made of a polyethylene microporous membrane so that the active material layer surfaces of both electrodes were opposed, and wound and stored in the battery container. Subsequently, an electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved to a concentration of 1 mol / liter was injected into a mixed solvent (volume ratio at 25 ° C .: 1: 2) in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed. . Next, the laminate film was sealed to produce a laminate cell type lithium ion secondary battery. 100 such laminated cell type lithium ion secondary batteries were produced. Table 1 shows the evaluation results of the performance of this battery.

(実施例2)
実施例1におけるジエン系重合体粒子水分散液(ジエン系バインダー分散液)を、200メッシュのステンレス製金網と400メッシュ(目開 約43μm)のステンレス製金網とを用いてろ過を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、負極用バインダー組成物を得、ラミネートセル型のリチウムイオン二次電池を作製し、性能の評価を行った。結果を表1に示す。
(Example 2)
Except that the aqueous diene polymer particle dispersion (diene binder dispersion) in Example 1 was filtered using a 200-mesh stainless steel mesh and a 400-mesh stainless steel mesh (mesh size: about 43 μm). In the same manner as in Example 1, a negative electrode binder composition was obtained, a laminated cell type lithium ion secondary battery was produced, and performance was evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
実施例1におけるジエン系重合体粒子水分散液(ジエン系バインダー分散液)を、200メッシュのステンレス製金網とポリプロピレン製カートリッジフィルター(ろ過精度25μm)とを用いてろ過を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、負極用バインダー組成物を得、ラミネートセル型のリチウムイオン二次電池を作製し、性能の評価を行った。結果を表1に示す。
(Example 3)
Except that the diene polymer particle aqueous dispersion (diene binder dispersion) in Example 1 was filtered using a 200 mesh stainless steel wire mesh and a polypropylene cartridge filter (filtration accuracy: 25 μm). In the same manner as in Example 1, a negative electrode binder composition was obtained, a laminated cell type lithium ion secondary battery was produced, and performance was evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
実施例1におけるジエン系重合体粒子水分散液(ジエン系バインダー分散液)を、200メッシュのステンレス製金網、ポリプロピレン製カートリッジフィルター(ろ過精度25μm)およびポリプロピレン製カートリッジフィルター(ろ過精度10μm)を用いてろ過を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、負極用バインダー組成物を得、ラミネートセル型のリチウムイオン二次電池を作製し、性能の評価を行った。結果を表1に示す。
Example 4
The diene polymer particle aqueous dispersion (diene binder dispersion) in Example 1 was used using a 200 mesh stainless steel wire mesh, a polypropylene cartridge filter (filtration accuracy 25 μm), and a polypropylene cartridge filter (filtration accuracy 10 μm). A negative electrode binder composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that filtration was performed, and a laminated cell type lithium ion secondary battery was produced, and performance was evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例5)
攪拌機付き5MPa耐圧オートクレーブに、n−ブチルアクリレート80部、アクリロニトリル15部、メタクリル酸3部、アクリル酸1部、アリルグリシジルエーテル 1部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム4部、イオン交換水150部、重合開始剤として過硫酸カリウム1.2部を入れ、十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始した。反応率が80%になった時点で、更に過硫酸カリウムの水溶液3部(3%水溶液)を加え70℃に加温した。反応率が97.0%になった時点で冷却して反応を停止し、ガラス転移温度−35℃、数平均粒子径250nmのアクリル系重合体粒子水分散液(アクリル系バインダー分散液)を得た。
(Example 5)
In a 5 MPa pressure autoclave with a stirrer, 80 parts of n-butyl acrylate, 15 parts of acrylonitrile, 3 parts of methacrylic acid, 1 part of acrylic acid, 1 part of allyl glycidyl ether, 4 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate, 150 parts of ion-exchanged water, polymerization started After adding 1.2 parts of potassium persulfate as an agent and stirring sufficiently, the mixture was heated to 60 ° C. to initiate polymerization. When the reaction rate reached 80%, 3 parts of an aqueous solution of potassium persulfate (3% aqueous solution) was further added and heated to 70 ° C. When the reaction rate reaches 97.0%, the reaction is stopped by cooling to obtain an acrylic polymer particle aqueous dispersion (acrylic binder dispersion) having a glass transition temperature of -35 ° C. and a number average particle diameter of 250 nm. It was.

得られたアクリル系バインダー分散液は、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pH8に調整した後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った。その後イオン交換水で固形分濃度調整を更に行いながら、100メッシュ(目開 約154μm)及び325メッシュ(目開 約44μm)のステンレス製金網を用いてろ過を行い、固形分濃度40%の負極用バインダー組成物を得た。この負極用バインダー組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ラミネートセル型のリチウムイオン二次電池を作製し、性能の評価を行った。結果を表1に示す。   The obtained acrylic binder dispersion was adjusted to pH 8 by adding a 5% aqueous sodium hydroxide solution, and then the unreacted monomer was removed by heating under reduced pressure. Then, while further adjusting the solid content concentration with ion-exchanged water, filtration was performed using a 100 mesh (mesh approximately 154 μm) and 325 mesh (mesh approximately 44 μm) stainless steel wire mesh, for a negative electrode having a solid content concentration of 40%. A binder composition was obtained. A laminated cell type lithium ion secondary battery was produced and performance was evaluated in the same manner as in Example 1 except that this negative electrode binder composition was used. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
実施例1におけるステンレス製金網を200メッシュから、100メッシュ(目開 約154μm)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、負極用バインダー組成物を得、ラミネートセル型のリチウムイオン二次電池を作製し、性能の評価を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
A negative electrode binder composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the stainless steel wire mesh in Example 1 was changed from 200 mesh to 100 mesh (mesh size: about 154 μm). A secondary battery was prepared and performance was evaluated. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
実施例5におけるステンレス製金網を100メッシュ(目開 約154μm)のみでろ過したこと以外は、実施例5と同様にして、負極用バインダー組成物を得、ラミネートセル型のリチウムイオン二次電池を作製し、性能の評価を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
A negative electrode binder composition was obtained in the same manner as in Example 5 except that the stainless steel wire mesh in Example 5 was filtered only with 100 mesh (mesh size: about 154 μm), and a laminated cell type lithium ion secondary battery was obtained. Fabricated and evaluated for performance. The results are shown in Table 1.

Figure 0005696826
Figure 0005696826

表1から分かるように、実施例1〜5のラミネートセル型のリチウムイオン二次電池では、比較例1及び2のラミネートセル型のリチウムイオン二次電池に比べて、電極のロールプレス加工性が良好であり、充放電サイクル特性の容量維持率が低下した電池、及び充放電レート特性の低下した電池の発生する確率が低かった。
As can be seen from Table 1, in the laminated cell type lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5, the roll press workability of the electrodes is higher than in the laminated cell type lithium ion secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2. The probability of occurrence of a battery having a good capacity retention rate in charge / discharge cycle characteristics and a battery having reduced charge / discharge rate characteristics was low.

Claims (2)

単量体を乳化重合してジエン系重合体粒子水分散液又はアクリル系重合体粒子水分散液を製造する工程、
前記ジエン系重合体粒子水分散液又はアクリル系重合体粒子水分散液を、ステンレス製の金網とカートリッジろ過フィルターを用いてろ過処理して、前記ジエン系重合体粒子水分散液又はアクリル系重合体粒子水分散液の製造過程で発生したコールター法により測定した粒子の球体積相当径が3μm以上である微細凝固物である粗大粒子および/または凝集物の濃度が370〜2000ppmである電極用バインダー組成物を得る工程、
前記電極用バインダー組成物、電極活物質を含んでなる電極用スラリー組成物を集電体の少なくとも片面に3m/min以上で塗布、加熱乾燥して電極活物質層を形成する工程、および
前記電極活物質層を3m/min以上でプレス加工する工程を有する電極の製造方法。
A step of producing a diene polymer particle aqueous dispersion or an acrylic polymer particle aqueous dispersion by emulsion polymerization of a monomer,
The diene polymer particle aqueous dispersion or acrylic polymer particle aqueous dispersion is filtered using a stainless steel wire mesh and a cartridge filtration filter, and the diene polymer particle aqueous dispersion or acrylic polymer is filtered. Binder composition for electrodes in which the concentration of coarse particles and / or aggregates, which are finely-agglomerated particles having a sphere volume equivalent diameter of 3 μm or more, measured by the Coulter method generated during the production of the particle aqueous dispersion is 370 to 2000 ppm Obtaining a product,
The electrode binder composition, the electrode slurry composition comprising an electrode active material is applied to at least one side of the current collector at 3 m / min or more, and heated and dried to form an electrode active material layer, and the electrode The manufacturing method of the electrode which has the process of pressing an active material layer at 3 m / min or more.
請求項1に記載の製造方法により得られた電極を用いてなる電池。

A battery comprising an electrode obtained by the production method according to claim 1.

JP2009228329A 2009-09-30 2009-09-30 Binder composition for electrode, slurry composition for electrode, electrode and battery Active JP5696826B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6048636B2 (en) * 2012-02-13 2016-12-21 Jsr株式会社 Electrode binder composition, electrode slurry, electrode, and method for producing electricity storage device
US10505195B2 (en) 2014-07-04 2019-12-10 Jsr Corporation Method for producing electrical storage device electrode with binder composition
CN107427780B (en) * 2015-03-24 2021-02-09 帝人株式会社 Method for producing composite film
KR20220042407A (en) * 2019-08-29 2022-04-05 후지필름 가부시키가이샤 Binder for power storage device
KR20220075209A (en) * 2019-09-30 2022-06-07 가부시키가이샤 오사카소다 acrylic emulsion

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3484886B2 (en) * 1996-07-04 2004-01-06 ソニー株式会社 Coating device
JPH1050300A (en) * 1996-07-30 1998-02-20 Yamauchi Corp Press roll for manufacturing thin electrode, press device for manufacturing thin electrode using the roll, and manufacture of thin electrode
JP2000294247A (en) * 1999-04-12 2000-10-20 Hitachi Powdered Metals Co Ltd Negative electrode paint film of lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using it
JP2002042789A (en) * 2000-07-21 2002-02-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and device for manufacturing electrode for battery
JP2002348312A (en) * 2001-05-25 2002-12-04 Mitsubishi Rayon Co Ltd Method of filtering polymer latex, process for producing polymer latex, and polymer and film
JP4273687B2 (en) * 2001-09-21 2009-06-03 日本ゼオン株式会社 Binder composition for secondary battery electrode and secondary battery
JP4729716B2 (en) * 2003-02-20 2011-07-20 三菱化学株式会社 Lithium secondary battery negative electrode and lithium secondary battery
JP5125021B2 (en) * 2006-08-07 2013-01-23 日本ゼオン株式会社 Aqueous dispersion of hollow polymer particles, multilayer film containing hollow polymer particles, and method for producing the same
JP2008198536A (en) * 2007-02-14 2008-08-28 Unitika Ltd Electrode, and secondary battery or capacitor using it

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