JP5707847B2 - Positive electrode composition for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Positive electrode composition for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用正極組成物並びにそれを用いたリチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode composition for a lithium ion secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery using the same.

リチウムイオン二次電池の正極は、通常、集電体と、前記集電体の表面に設けられた正極活物質層とを備える。正極活物質層は一般に正極活物質及び結着剤を含み、正極活物質及び結着剤を含む流体状の正極用組成物を集電体の表面に塗布することによって製造される。前記の結着剤としては重合体を使用することが多く、従来から様々な検討がなされてきた(例えば、特許文献1〜3参照)。   A positive electrode of a lithium ion secondary battery usually includes a current collector and a positive electrode active material layer provided on the surface of the current collector. The positive electrode active material layer generally contains a positive electrode active material and a binder, and is produced by applying a fluid positive electrode composition containing the positive electrode active material and the binder to the surface of the current collector. As the binder, a polymer is often used, and various studies have been made conventionally (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

特開平11−283630号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-283630 特開平10−55798号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-55798 特開平7−201364号公報JP-A-7-201364

正極活物質としては、現在、Coを含むコバルト系の正極活物質が広く使用されている。しかし、安全性の観点からは、Mn、Ni又はFeを含む正極活物質を用いてリチウムイオン二次電池用正極を製造することが好ましい。ところが、Co系の正極活物質に比べ、Mn、Ni又はFeを含む正極活物質は、単位重量当たりの容量が小さく、さらに活物質の比重が小さい。このため、Mn、Ni又はFeを含む正極活物質を用いた場合には、リチウムイオン二次電池の放電容量が小さくなる傾向がある。そこで、Mn、Ni又はFeを含む正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池において、放電容量を大きくする技術の開発が求められる。   Currently, cobalt-based positive electrode active materials containing Co are widely used as the positive electrode active material. However, from the viewpoint of safety, it is preferable to produce a positive electrode for a lithium ion secondary battery using a positive electrode active material containing Mn, Ni, or Fe. However, a positive electrode active material containing Mn, Ni, or Fe has a smaller capacity per unit weight and a lower specific gravity of the active material than a Co-based positive electrode active material. For this reason, when the positive electrode active material containing Mn, Ni, or Fe is used, the discharge capacity of the lithium ion secondary battery tends to be small. Therefore, development of a technique for increasing the discharge capacity is required in a lithium ion secondary battery using a positive electrode active material containing Mn, Ni, or Fe.

放電容量を大きくするための手段の一つに、正極活物質層の厚みを厚くすることが挙げられる。ところが、正極活物質層に水溶性セルロース類を含ませた場合には、正極活物質層の厚みを厚くすると正極活物質層が割れ易くなる。正極活物質層が割れると、正極活物質層における送電路(送電パス)が失われるので、放電容量を大きくすることは難しい。他方、水溶性セルロース類は、正極活物質の分散性を向上させる観点から、正極活物質に含ませることが求められる成分であるので、Mn、Ni又はFeを含む正極活物質を用いる場合であっても、正極活物質層に含ませることが求められる。   One means for increasing the discharge capacity is to increase the thickness of the positive electrode active material layer. However, in the case where water-soluble celluloses are included in the positive electrode active material layer, the positive electrode active material layer is easily broken when the thickness of the positive electrode active material layer is increased. If the positive electrode active material layer is cracked, the power transmission path (power transmission path) in the positive electrode active material layer is lost, so it is difficult to increase the discharge capacity. On the other hand, since water-soluble celluloses are components that are required to be included in the positive electrode active material from the viewpoint of improving the dispersibility of the positive electrode active material, the case where a positive electrode active material containing Mn, Ni, or Fe is used. However, it is required to be included in the positive electrode active material layer.

以上のような事情から、Mn、Ni又はFeを含む正極活物質を用い、更に正極活物質層に水溶性セルロース類を含ませた場合であっても、放電容量が大きいリチウムイオン二次電池を容易に製造できる技術が求められていた。
本発明は上述した課題に鑑みて創案されたもので、Mn、Ni又はFeを含む正極活物質と水溶性セルロース類とを含む正極活物質層を備え、放電容量が大きいリチウムイオン二次電池、並びに、前記のリチウムイオン二次電池を製造できるリチウムイオン二次電池用正極組成物及びリチウムイオン二次電池用正極を提供することを目的とする。
From the above situation, even when a positive electrode active material containing Mn, Ni, or Fe is used, and a water-soluble cellulose is further included in the positive electrode active material layer, a lithium ion secondary battery having a large discharge capacity is obtained. A technology that can be easily manufactured has been demanded.
The present invention was devised in view of the above-described problems, and includes a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material containing Mn, Ni or Fe and a water-soluble cellulose, and a lithium ion secondary battery having a large discharge capacity, And it aims at providing the positive electrode composition for lithium ion secondary batteries which can manufacture the said lithium ion secondary battery, and the positive electrode for lithium ion secondary batteries.

上述した課題を解決するべく鋭意検討した結果、本発明者は、リチウムイオン二次電池用正極組成物に含水酸基有機化合物を含ませることにより、Mn、Ni又はFeを含む正極活物質と水溶性セルロース類とを含む正極活物質層が割れることを防止できるので、正極活物質層の厚みを厚くできることを見出した。ところが、検討を進めたところ、含水酸基有機化合物を含むリチウムイオン二次電池用正極組成物は溶媒を含む場合の安定性が低く、当該組成物に含まれる固形分が経時的に沈降し易いことが判明した。リチウムイオン二次電池用正極組成物の固形分が沈降すると塗工性の低下及び放電容量の低下を招くことがある。そこで、本発明者は更に検討し、リチウムイオン二次電池用正極組成物にキレート剤を含ませることにより、前記の固形分の沈降を防止できることを見出した。これらの知見から、本発明者は、リチウムイオン二次電池の放電容量を大きくすることと、リチウムイオン二次電池用正極組成物の安定性を高めることとを両立させることができる技術として、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下の〔1〕〜〔5〕を要旨とする。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has developed a positive electrode active material containing Mn, Ni, or Fe and a water-soluble substance by including a hydroxyl group-containing organic compound in the positive electrode composition for a lithium ion secondary battery. It was found that the positive electrode active material layer containing celluloses can be prevented from cracking, so that the thickness of the positive electrode active material layer can be increased. However, as a result of investigations, the positive electrode composition for a lithium ion secondary battery containing a hydroxyl group-containing organic compound has low stability when it contains a solvent, and the solid content contained in the composition tends to settle over time. There was found. If the solid content of the positive electrode composition for a lithium ion secondary battery settles, the coatability and the discharge capacity may be reduced. Then, this inventor further examined and discovered that sedimentation of the said solid content could be prevented by including a chelating agent in the positive electrode composition for lithium ion secondary batteries. From these findings, the present inventor, as a technology capable of achieving both the increase of the discharge capacity of the lithium ion secondary battery and the improvement of the stability of the positive electrode composition for the lithium ion secondary battery, Completed the invention.
That is, the gist of the present invention is the following [1] to [5].

〔1〕 マンガン、ニッケル及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも一種類の金属を含む正極活物質と、
アクリレート系重合体と、
水溶性セルロース類と、
融点30℃以下であり、かつ、20℃での蒸気圧が10Pa未満である含水酸基有機化合物と、
キレート剤とを含む、リチウムイオン二次電池用正極組成物。
〔2〕 前記正極活物質、前記アクリレート系重合体、前記水溶性セルロース類、前記含水酸基有機化合物及び前記キレート剤の合計量100重量部に対して、前記含水酸基有機化合物を0.5重量部以上20重量部以下含む、〔1〕に記載のリチウムイオン二次電池用正極組成物。
〔3〕 前記キレート剤が、アミノカルボン酸系キレート化合物、ホスホン酸系キレート化合物、グルコン酸、グルコン酸アルカリ塩、クエン酸、クエン酸アルカリ塩、リンゴ酸、リンゴ酸アルカリ塩、酒石酸、及び酒石酸アルカリ塩からなる群より選択される化合物であり、
前記正極活物質、前記アクリレート系重合体、前記水溶性セルロース類、前記含水酸基有機化合物及び前記キレート剤の合計量100重量部に対して、前記キレート剤を0.005重量部以上3重量部以下含む、〔1〕又は〔2〕に記載のリチウムイオン二次電池用正極組成物。
〔4〕 集電体と、前記集電体の表面に設けられた正極活物質層とを備え、
前記正極活物質層が、〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用正極組成物を含み、
前記正極活物質層の重量が、前記集電体の表面の単位面積当たり、10mg/cm以上である、リチウムイオン二次電池用正極。
〔5〕 〔4〕に記載のリチウムイオン二次電池用正極を備える、リチウムイオン二次電池。
[1] a positive electrode active material containing at least one metal selected from the group consisting of manganese, nickel and iron;
An acrylate polymer;
Water-soluble celluloses;
A hydroxyl-containing organic compound having a melting point of 30 ° C. or lower and a vapor pressure at 20 ° C. of less than 10 Pa;
A positive electrode composition for a lithium ion secondary battery, comprising a chelating agent.
[2] 0.5 parts by weight of the hydroxyl group-containing organic compound with respect to 100 parts by weight of the total amount of the positive electrode active material, the acrylate polymer, the water-soluble cellulose, the hydroxyl group-containing organic compound, and the chelating agent The positive electrode composition for a lithium ion secondary battery according to [1], containing 20 parts by weight or less.
[3] The chelating agent is an aminocarboxylic acid chelate compound, a phosphonic acid chelate compound, gluconic acid, alkali gluconate, citric acid, alkali citrate, malic acid, alkali malate, tartaric acid, or alkali tartrate A compound selected from the group consisting of salts,
0.005 part by weight or more and 3 parts by weight or less of the chelating agent with respect to 100 parts by weight of the total amount of the positive electrode active material, the acrylate polymer, the water-soluble cellulose, the hydroxyl group-containing organic compound, and the chelating agent. The positive electrode composition for lithium ion secondary batteries according to [1] or [2].
[4] A current collector, and a positive electrode active material layer provided on the surface of the current collector,
The positive electrode active material layer includes the positive electrode composition for a lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [3],
The positive electrode for lithium ion secondary batteries whose weight of the said positive electrode active material layer is 10 mg / cm < 2 > or more per unit area of the surface of the said collector.
[5] A lithium ion secondary battery comprising the positive electrode for a lithium ion secondary battery according to [4].

本発明のリチウムイオン二次電池用正極組成物は、溶媒を含む流体状の状態において安定性が高い。また、本発明のリチウムイオン二次電池用正極組成物を用いれば、厚みの厚い正極活物質層を割れさせることなく形成できるので、Mn、Ni又はFeを含む正極活物質を用いた従来のリチウムイオン二次電池よりも放電容量が大きいリチウムイオン二次電池を実現できる。   The positive electrode composition for a lithium ion secondary battery of the present invention has high stability in a fluid state containing a solvent. Further, if the positive electrode composition for a lithium ion secondary battery of the present invention is used, a thick positive electrode active material layer can be formed without cracking, so that conventional lithium using a positive electrode active material containing Mn, Ni or Fe is used. A lithium ion secondary battery having a larger discharge capacity than that of the ion secondary battery can be realized.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極は、正極活物質層の厚みを厚くできる。したがって、本発明のリチウムイオン二次電池用正極を用いれば、Mn、Ni又はFeを含む正極活物質を用いた従来のリチウムイオン二次電池よりも放電容量が大きいリチウムイオン二次電池を実現できる。   In the positive electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention, the thickness of the positive electrode active material layer can be increased. Therefore, if the positive electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention is used, a lithium ion secondary battery having a larger discharge capacity than a conventional lithium ion secondary battery using a positive electrode active material containing Mn, Ni or Fe can be realized. .

本発明のリチウムイオン二次電池は、Mn、Ni又はFeを含む正極活物質を用いた従来のリチウムイオン二次電池よりも、放電容量が大きい。   The lithium ion secondary battery of the present invention has a larger discharge capacity than a conventional lithium ion secondary battery using a positive electrode active material containing Mn, Ni, or Fe.

以下、実施形態及び例示物等を示して本発明について詳細に説明するが、本発明は以下に説明する実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。なお、以下の説明において、(メタ)アクリルとはアクリル及びメタクリルの意味であり、(メタ)アクリレートとはアクリレート及びメタクリレートの意味である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and examples, but the present invention is not limited to the embodiments and examples described below, and the gist of the present invention and its equivalent scope. Any change can be made without departing from the scope of the invention. In the following description, (meth) acryl means acryl and methacryl, and (meth) acrylate means acrylate and methacrylate.

〔1.リチウムイオン二次電池用正極組成物〕
本発明のリチウムイオン二次電池用正極組成物(以下、適宜「本発明の正極組成物」ということがある。)は、マンガン、ニッケル及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも一種類の金属を含む正極活物質と、アクリレート系重合体と、水溶性セルロース類と、融点30℃以下であり、かつ、20℃での蒸気圧が10Pa未満である含水酸基有機化合物と、キレート剤(「キレート試薬」ともいう。)とを含む。
[1. Positive electrode composition for lithium ion secondary battery]
The positive electrode composition for a lithium ion secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the positive electrode composition of the present invention” as appropriate) contains at least one metal selected from the group consisting of manganese, nickel and iron. A positive electrode active material, an acrylate polymer, a water-soluble cellulose, a hydroxyl-containing organic compound having a melting point of 30 ° C. or lower and a vapor pressure at 20 ° C. of less than 10 Pa, a chelating agent (“chelating reagent”) Also called).

さらに、本発明の正極組成物は溶媒を含んでいてもよい。本発明の正極組成物が溶媒を含む場合、本発明の正極組成物は通常は流体状の組成物として存在する。以下、このように流体状の組成物となっている本発明の正極組成物を、「本発明の正極用スラリー」と呼ぶことがある。   Furthermore, the positive electrode composition of the present invention may contain a solvent. When the positive electrode composition of the present invention contains a solvent, the positive electrode composition of the present invention usually exists as a fluid composition. Hereinafter, the positive electrode composition of the present invention having such a fluid composition may be referred to as “the positive electrode slurry of the present invention”.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極(以下、適宜「本発明の正極」ということがある。)を製造する場合には、通常、本発明の正極用スラリーを集電体の表面に塗布し、必要に応じて乾燥させることで、集電体の表面に正極活物質層を形成させて、本発明の正極を得る。したがって、正極活物質層は、正極活物質、アクリレート系重合体、水溶性セルロース類、含水酸基有機化合物及びキレート剤を含む層となり、すなわち、本発明の正極組成物を含む層となる。本発明の正極組成物を用いることにより、前記の正極活物質層を厚くできるので、放電容量が大きい本発明のリチウムイオン二次電池(以下、適宜「本発明の電池」ということがある。)を実現できる。   When producing the positive electrode for lithium ion secondary batteries of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the positive electrode of the present invention” as appropriate), the positive electrode slurry of the present invention is usually applied to the surface of the current collector. By drying as necessary, a positive electrode active material layer is formed on the surface of the current collector to obtain the positive electrode of the present invention. Therefore, the positive electrode active material layer becomes a layer containing a positive electrode active material, an acrylate polymer, a water-soluble cellulose, a hydroxyl group-containing organic compound and a chelating agent, that is, a layer containing the positive electrode composition of the present invention. By using the positive electrode composition of the present invention, the above-mentioned positive electrode active material layer can be made thick, so that the lithium ion secondary battery of the present invention having a large discharge capacity (hereinafter sometimes referred to as “the battery of the present invention” as appropriate). Can be realized.

〔1−1.正極活物質〕
正極活物質としては、マンガン、ニッケル及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも一種類の金属を含み、リチウムイオンを可逆に放出及び吸蔵できる材料を用いる。中でも、正極活物質としては、電子輸送を容易に行えるように電子伝導度が高い材料が好ましい。このような正極活物質としては、例えば、マンガン、ニッケル及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも一種類の金属と、リチウムとを主として含有する酸化物が挙げられる。かかる酸化物としては、層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物、スピネル構造を有するリチウム含有複合酸化物、オリビン型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物等が挙げられる。
[1-1. Positive electrode active material)
As the positive electrode active material, a material containing at least one metal selected from the group consisting of manganese, nickel and iron and capable of reversibly releasing and occluding lithium ions is used. Especially, as a positive electrode active material, a material with high electron conductivity is preferable so that electron transport can be performed easily. Examples of such a positive electrode active material include an oxide mainly containing at least one metal selected from the group consisting of manganese, nickel, and iron, and lithium. Examples of the oxide include a lithium-containing composite metal oxide having a layered structure, a lithium-containing composite oxide having a spinel structure, and a lithium-containing composite metal oxide having an olivine structure.

層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、リチウム含有ニッケル酸化物(LiNiO)、Ni−Mn−Alのリチウム複合酸化物等が挙げられる。
スピネル構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、マンガン酸リチウム(LiMn)、Mnの一部を他の遷移金属で置換したLi[Mn3/2 1/2]O(ここでMは、Cr、Fe、Ni、Cu等)等が挙げられる。
オリビン型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、LiPO(式中、Mは、Mn、Fe、Ni、Cu、Mg、Zn、V、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Si、B及びMoからなる群より選ばれるものであり、酸化物全量のうち少なくとも一部はMとしてMn、Fe、又はNiを含むものを表し、Xは0≦X≦2を満たす数を表す。)であらわされるオリビン型燐酸リチウム化合物等が挙げられる。電気伝導性に乏しい鉄系酸化物は、還元焼成時に炭素源物質を存在させることで、炭素材料で覆われた電極活物質として用いてもよい。また、これら化合物は、部分的に元素置換したものであってもよい。
Examples of the lithium-containing composite metal oxide having a layered structure include lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ), Ni—Mn—Al lithium composite oxide, and the like.
Examples of the lithium-containing composite metal oxide having a spinel structure include lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) and Li [Mn 3/2 M A 1/2 ] O in which a part of Mn is substituted with another transition metal. 4 (where M A is, Cr, Fe, Ni, Cu, etc.) and the like.
The lithium-containing composite metal oxide having an olivine structure, for example, Li X M B PO 4 (wherein, M B is, Mn, Fe, Ni, Cu , Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, are those Al, Si, selected from the group consisting of B and Mo, at least a portion of the oxide total amount represents those containing Mn, Fe, or Ni as M B, X is 0 ≦ X ≦ 2 Olivine type lithium phosphate compound represented by the following formula: An iron-based oxide having poor electrical conductivity may be used as an electrode active material covered with a carbon material by allowing a carbon source material to be present during reduction firing. These compounds may be partially element-substituted.

上述した化合物の中でも、正極活物質としては、マンガン又は鉄を含む正極活物質が好ましく、マンガンを含む正極活物質が特に好ましい。マンガンを含む正極活物質は反応電位が高く、高エネルギーのリチウムイオン二次電池を得ることができるためである。   Among the compounds described above, as the positive electrode active material, a positive electrode active material containing manganese or iron is preferable, and a positive electrode active material containing manganese is particularly preferable. This is because the positive electrode active material containing manganese has a high reaction potential, and a high-energy lithium ion secondary battery can be obtained.

また、本発明の効果を著しく損なわない限り、本発明の正極組成物は、マンガン、ニッケル及び鉄のいずれも含まない正極活物質を含んでいてもよい。ただし、マンガン、ニッケル又は鉄を含む正極活物質を用いながらも放電容量が大きいリチウムイオン二次電池を実現できるという本発明の効果を顕著に発揮させる観点から、本発明の正極組成物は、マンガン、ニッケル及び鉄のいずれも含まない正極活物質を含まないことが好ましい。
なお、正極活物質は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
Moreover, unless the effect of this invention is impaired remarkably, the positive electrode composition of this invention may contain the positive electrode active material which does not contain any of manganese, nickel, and iron. However, from the viewpoint of remarkably exhibiting the effect of the present invention that a lithium ion secondary battery having a large discharge capacity can be realized while using a positive electrode active material containing manganese, nickel, or iron, the positive electrode composition of the present invention contains manganese. It is preferable that no positive electrode active material containing neither nickel nor iron is contained.
In addition, a positive electrode active material may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

正極活物質は、通常、粒子の状態で存在する。正極活物質の粒子の50%体積累積径D50は、レート特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点から、通常0.1μm以上、好ましくは1μm以上であり、通常50μm以下、好ましくは20μm以下である。正極活物質の50%体積累積径D50が前記の範囲であると、レート特性及びサイクル特性の優れた電池を実現でき、かつ、正極用組成物および正極を製造する際の取扱いが容易である。なお、50%体積累積径D50は、レーザー回折法によって粒径分布を測定し、測定された粒径分布において小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径として求めることができる。   The positive electrode active material is usually present in the form of particles. The 50% volume cumulative diameter D50 of the positive electrode active material particles is usually 0.1 μm or more, preferably 1 μm or more, usually 50 μm or less, preferably 20 μm or less from the viewpoint of improving battery characteristics such as rate characteristics and cycle characteristics. It is. When the 50% volume cumulative diameter D50 of the positive electrode active material is in the above range, a battery having excellent rate characteristics and cycle characteristics can be realized, and handling in manufacturing the positive electrode composition and the positive electrode is easy. The 50% volume cumulative diameter D50 can be obtained as a particle diameter at which the cumulative volume calculated from the small diameter side in the measured particle size distribution is 50% by measuring the particle size distribution by a laser diffraction method.

正極活物質、アクリレート系重合体、水溶性セルロース類、含水酸基有機化合物及びキレート剤の合計量100重量部に対して、正極活物質の量は、通常10重量部以上、好ましくは50重量部以上であり、通常95重量部以下である。正極活物質の量を、前記範囲の下限値以上とすることによって本発明の電池の放電容量を大きくでき、また、前記範囲の上限値以下とすることによって本発明の電池の出力低下を防いだり、結着剤の不足による正極活物質層からの正極活物質の脱離を防止したりできる。   The amount of the positive electrode active material is usually 10 parts by weight or more, preferably 50 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the total amount of the positive electrode active material, acrylate polymer, water-soluble cellulose, hydroxyl group-containing organic compound and chelating agent. It is usually 95 parts by weight or less. The discharge capacity of the battery of the present invention can be increased by setting the amount of the positive electrode active material to be equal to or higher than the lower limit value of the range, and the output of the battery of the present invention can be prevented from being lowered by setting the amount of the positive electrode active material to be lower than the upper limit value of the range. Further, detachment of the positive electrode active material from the positive electrode active material layer due to a shortage of the binder can be prevented.

〔1−2.アクリレート系重合体(結着剤)〕
アクリレート系重合体は、通常、結着剤(バインダー)として機能する成分である。アクリレート系重合体が正極活物質を結着することにより、正極活物質層は集電体の表面に固定されるようになっており、また、正極活物質は正極活物質層に保持されるようになっている。さらに、アクリレート系重合体は、耐酸化性に優れる点で、正極の結着剤として好ましい。
[1-2. Acrylate polymer (binder)]
The acrylate polymer is usually a component that functions as a binder (binder). As the acrylate polymer binds the positive electrode active material, the positive electrode active material layer is fixed to the surface of the current collector, and the positive electrode active material is held by the positive electrode active material layer. It has become. Furthermore, an acrylate polymer is preferable as a binder for the positive electrode because it is excellent in oxidation resistance.

アクリレート系重合体とは、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの一方又は両方に由来する単量体単位を含む重合体である。アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルとしては、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、n−テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレートなどのアクリル酸アルキルエステル;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、n−テトラデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレートなどのメタクリル酸アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、電解液に溶出せずに電解液への適度な膨潤によるリチウムイオンの伝導性を示すこと、並びに正極活物質の分散においてポリマーによる橋架け凝集を起こしにくいことから、非カルボニル性酸素原子に結合するアルキル基の炭素数が7〜13のアクリル酸アルキルエステルが好ましく、具体的にはヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート及びラウリルアクリレートが好ましい。さらに、その中でも、非カルボニル性酸素原子に結合するアルキル基の炭素数が8〜10であるものが好ましく、具体的にはオクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、及びノニルアクリレートがより好ましい。
なお、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
An acrylate polymer is a polymer containing a monomer unit derived from one or both of an acrylate ester and a methacrylate ester. Examples of acrylic acid esters and methacrylic acid esters include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, pentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, and 2-ethylhexyl. Acrylic acid alkyl esters such as acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, n-tetradecyl acrylate, stearyl acrylate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, Pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, Heptyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, nonyl methacrylate, decyl methacrylate, lauryl methacrylate, n- tetradecyl methacrylate, methacrylic acid alkyl esters such as stearyl methacrylate. Among these, non-carbonylic oxygen is shown because it exhibits lithium ion conductivity by moderate swelling into the electrolyte without eluting into the electrolyte, and it is difficult to cause bridging aggregation by the polymer in the dispersion of the positive electrode active material. Acrylic acid alkyl ester having 7 to 13 carbon atoms in the alkyl group bonded to the atom is preferred, and specifically heptyl acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate and lauryl acrylate are preferred. Furthermore, among them, those having 8 to 10 carbon atoms in the alkyl group bonded to the non-carbonyl oxygen atom are preferable, and specifically, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and nonyl acrylate are more preferable.
In addition, acrylic acid ester and methacrylic acid ester may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

アクリレート系重合体中の、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの一方又は両方に由来する単量体単位の割合は、好ましくは50重量%以上、より好ましくは60重量%以上であり、好ましくは95重量%以下、より好ましくは90重量%以下である。アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの一方又は両方に由来する単量体単位の割合を、前記範囲の下限値以上とすることによってアクリレート系重合体の柔軟性を高くして正極活物質層を割れ難くでき、前記範囲の上限値以下とすることによってアクリレート系重合体の強度を強くして結着力を高めることができる。   The proportion of monomer units derived from one or both of acrylic acid ester and methacrylic acid ester in the acrylate polymer is preferably 50% by weight or more, more preferably 60% by weight or more, and preferably 95% by weight. % Or less, more preferably 90% by weight or less. By making the ratio of monomer units derived from one or both of acrylic acid ester and methacrylic acid ester equal to or higher than the lower limit of the above range, the flexibility of the acrylate polymer is increased and the positive electrode active material layer is hardly broken. The strength of the acrylate polymer can be increased and the binding force can be increased by setting the amount to be not more than the upper limit of the above range.

アクリレート系重合体は、α,β−不飽和ニトリル化合物に由来する単量体単位を含むことが好ましい。これにより、アクリレート系重合体の強度を強くして結着力を高めることができる。α,β−不飽和ニトリル化合物の例を挙げると、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられるが、中でもメタクリロニトリルが好ましい。なお、α,β−不飽和ニトリル化合物は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。   The acrylate polymer preferably includes a monomer unit derived from an α, β-unsaturated nitrile compound. Thereby, the intensity | strength of an acrylate-type polymer can be strengthened and binding force can be raised. Examples of the α, β-unsaturated nitrile compound include acrylonitrile and methacrylonitrile. Among them, methacrylonitrile is preferable. In addition, an alpha, beta-unsaturated nitrile compound may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

アクリレート系重合体中の、α,β−不飽和ニトリル化合物に由来する単量体単位の割合は、好ましくは3.0重量%以上、より好ましくは5.0重量%以上であり、好ましくは40重量%以下、より好ましくは30重量%以下である。α,β−不飽和ニトリル化合物に由来する単量体単位の割合を、前記範囲の下限値以上とすることによりアクリレート系重合体の強度を強くして結着力を高めることができ、前記範囲の上限値以下とすることによりアクリレート系重合体の柔軟性を高くして正極活物質層を割れ難くできる。   The proportion of monomer units derived from the α, β-unsaturated nitrile compound in the acrylate polymer is preferably 3.0% by weight or more, more preferably 5.0% by weight or more, preferably 40%. % By weight or less, more preferably 30% by weight or less. By setting the ratio of the monomer units derived from the α, β-unsaturated nitrile compound to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the strength of the acrylate polymer can be increased and the binding force can be increased. By setting it to the upper limit or less, the flexibility of the acrylate polymer can be increased and the positive electrode active material layer can be made difficult to break.

アクリレート系重合体は、不飽和カルボン酸類に由来する単量体単位を含むことが好ましい。これにより、正極組成物におけるアクリレート系重合体の安定性を向上させることができるとともに、アクリレート系重合体の結着力を高めて本発明の電池の出力特性をより向上させることができる。   The acrylate polymer preferably includes a monomer unit derived from unsaturated carboxylic acids. As a result, the stability of the acrylate polymer in the positive electrode composition can be improved, and the binding property of the acrylate polymer can be increased to further improve the output characteristics of the battery of the present invention.

不飽和カルボン酸類としては、例えば、不飽和モノカルボン酸及びその誘導体;不飽和ジカルボン酸及びその誘導体などがあげられる。
不飽和モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などが挙げられる。不飽和モノカルボン酸誘導体としては、例えば、2−エチルアクリル酸、イソクロトン酸、α―アセトキシアクリル酸、β−trans−アリールオキシアクリル酸、α−クロロ−β−E−メトキシアクリル酸、β−ジアミノアクリル酸などが挙げられる。
Examples of unsaturated carboxylic acids include unsaturated monocarboxylic acids and derivatives thereof; unsaturated dicarboxylic acids and derivatives thereof.
Examples of the unsaturated monocarboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid. Examples of the unsaturated monocarboxylic acid derivative include 2-ethyl acrylic acid, isocrotonic acid, α-acetoxyacrylic acid, β-trans-aryloxyacrylic acid, α-chloro-β-E-methoxyacrylic acid, β-diamino Examples include acrylic acid.

不飽和ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。不飽和ジカルボン酸誘導体としては、例えば、メチルマレイン酸、ジメチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸などのモノ置換マレイン酸;マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノフェニル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸モノノニル、マレイン酸モノデシル、マレイン酸モノドデシル、マレイン酸モノオクタデシル、マレイン酸モノフルオロアルキルなどのマレイン酸モノエステル;などが挙げられる。
これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸が好ましく、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸がより好ましい。
なお、不飽和カルボン酸類は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
Examples of the unsaturated dicarboxylic acid include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like. Examples of the unsaturated dicarboxylic acid derivatives include mono-substituted maleic acids such as methylmaleic acid, dimethylmaleic acid, phenylmaleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, and fluoromaleic acid; monomethyl maleate, monophenyl maleate, malein Maleic acid monoesters such as monobutyl acid, monononyl maleate, monodecyl maleate, monododecyl maleate, monooctadecyl maleate, monofluoroalkyl maleate; and the like.
Among these, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid are preferable, and acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid are more preferable.
In addition, unsaturated carboxylic acids may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

アクリレート系重合体中の、不飽和カルボン酸類に由来する単量体単位の割合は、好ましくは1重量%以上であり、好ましくは3重量%以下である。不飽和カルボン酸類に由来する単量体単位の割合を、前記範囲の下限値以上とすることによりアクリレート系重合体の結着力を高めて本発明の電池の出力特性を向上させることができ、前記範囲の上限値以下とすることによってもアクリレート系重合体の結着力を高めて本発明の電池の出力特性を向上させることができる。   The proportion of monomer units derived from unsaturated carboxylic acids in the acrylate polymer is preferably 1% by weight or more, and preferably 3% by weight or less. By setting the proportion of monomer units derived from unsaturated carboxylic acids to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the binding power of the acrylate polymer can be increased and the output characteristics of the battery of the present invention can be improved. Even when the amount is not more than the upper limit of the range, the binding force of the acrylate polymer can be increased and the output characteristics of the battery of the present invention can be improved.

アクリレート系重合体は、架橋性基を有する単量体(以下、適宜「架橋性基含有単量体」という。)に由来する単量体単位を含むことが好ましい。架橋性を有する単量体単位を含むことにより、少量で結着剤の架橋密度を高くすることができ、かつ電解液膨潤性を低くすることができ、その結果得られる二次電池の寿命特性を向上できる。   The acrylate polymer preferably includes a monomer unit derived from a monomer having a crosslinkable group (hereinafter, referred to as “crosslinkable group-containing monomer” as appropriate). By including a monomer unit having crosslinkability, the crosslink density of the binder can be increased and the electrolyte swellability can be decreased with a small amount, and the life characteristics of the secondary battery obtained as a result. Can be improved.

架橋性基含有単量体としては、例えば、熱架橋性の架橋性基を有する1つのオレフィン性二重結合を持つ単官能性単量体、少なくとも2つのオレフィン性二重結合を持つ多官能性単量体などが挙げられる。
1つのオレフィン性二重結合を持つ単官能性単量体に含まれる熱架橋性の架橋性基としては、例えば、エポキシ基、N−メチロールアミド基、オキセタニル基、及びオキサゾリン基からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む単量体が挙げられる。これらの中でも、エポキシ基を含有する単量体が架橋及び架橋密度の調節が容易な点でより好ましい。
Examples of the crosslinkable group-containing monomer include a monofunctional monomer having one olefinic double bond having a heat-crosslinkable crosslinkable group, and a polyfunctional having at least two olefinic double bonds. And monomers.
The heat-crosslinkable crosslinkable group contained in the monofunctional monomer having one olefinic double bond is selected from the group consisting of, for example, an epoxy group, an N-methylolamide group, an oxetanyl group, and an oxazoline group. And a monomer containing at least one kind. Among these, an epoxy group-containing monomer is more preferable in terms of easy crosslinking and adjustment of the crosslinking density.

エポキシ基を含有する単量体としては、例えば、炭素−炭素二重結合およびエポキシ基を含有する単量体、ハロゲン原子およびエポキシ基を含有する単量体が挙げられる。
炭素−炭素二重結合およびエポキシ基を含有する単量体としては、例えば、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、o−アリルフェニルグリシジルエーテルなどの不飽和グリシジルエーテル;ブタジエンモノエポキシド、クロロプレンモノエポキシド、4,5−エポキシ−2−ペンテン、3,4−エポキシ−1−ビニルシクロヘキセン、1,2−エポキシ−5,9−シクロドデカジエンなどのジエンまたはポリエンのモノエポキシド;3,4−エポキシ−1−ブテン、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−9−デセンなどのアルケニルエポキシド;グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルクロトネート、グリシジル−4−ヘプテノエート、グリシジルソルベート、グリシジルリノレート、グリシジル−4−メチル−3−ペンテノエート、3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、4−メチル−3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステルなどの不飽和カルボン酸のグリシジルエステル類;などが挙げられる。
Examples of the monomer containing an epoxy group include a monomer containing a carbon-carbon double bond and an epoxy group, and a monomer containing a halogen atom and an epoxy group.
Examples of the monomer containing a carbon-carbon double bond and an epoxy group include unsaturated glycidyl ethers such as vinyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, butenyl glycidyl ether, o-allylphenyl glycidyl ether; butadiene monoepoxide, Diene or polyene monoepoxides such as chloroprene monoepoxide, 4,5-epoxy-2-pentene, 3,4-epoxy-1-vinylcyclohexene, 1,2-epoxy-5,9-cyclododecadiene; -Alkenyl epoxides such as epoxy-1-butene, 1,2-epoxy-5-hexene, 1,2-epoxy-9-decene; glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl crotonate, glycidyl-4-heptenoate, glycidyl Glycidyl esters of unsaturated carboxylic acids such as sorbate, glycidyl linoleate, glycidyl-4-methyl-3-pentenoate, glycidyl ester of 3-cyclohexene carboxylic acid, glycidyl ester of 4-methyl-3-cyclohexene carboxylic acid; Can be mentioned.

ハロゲン原子およびエポキシ基を有する単量体としては、例えば、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、エピヨードヒドリン、エピフルオロヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリンなどのエピハロヒドリン;p−クロロスチレンオキシド;ジブロモフェニルグリシジルエーテル;などが挙げられる。   Examples of the monomer having a halogen atom and an epoxy group include epihalohydrins such as epichlorohydrin, epibromohydrin, epiiodohydrin, epifluorohydrin, β-methylepichlorohydrin; p-chlorostyrene oxide; dibromo Phenyl glycidyl ether; and the like.

N−メチロールアミド基を含有する単量体としては、例えば、N−メチロール(メタ)アクリルアミドなどのメチロール基を有する(メタ)アクリルアミド類が挙げられる。   Examples of the monomer containing an N-methylolamide group include (meth) acrylamides having a methylol group such as N-methylol (meth) acrylamide.

オキセタニル基を含有する単量体としては、例えば、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、2−((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、2−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−4−トリフロロメチルオキセタンなどが挙げられる。   Examples of the monomer containing an oxetanyl group include 3-((meth) acryloyloxymethyl) oxetane, 3-((meth) acryloyloxymethyl) -2-trifluoromethyloxetane, and 3-((meth) acryloyl. And oxymethyl) -2-phenyloxetane, 2-((meth) acryloyloxymethyl) oxetane, 2-((meth) acryloyloxymethyl) -4-trifluoromethyloxetane, and the like.

オキサゾリン基を含有する単量体としては、例えば、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリン等が挙げられる。   Examples of the monomer containing an oxazoline group include 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl- Examples include 2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-ethyl-2-oxazoline.

少なくとも2つのオレフィン性二重結合を持つ多官能性単量体としては、例えば、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、エチレンジアクリレート、エチレンジメタクリレート、トリメチロールプロパン−トリアクリレート、トリメチロールプロパン−メタクリレート、ジプロピレングリコールジアリルエーテル、ポリグリコールジアリルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ヒドロキノンジアリルエーテル、テトラアリルオキシエタン、多官能性アルコールの他のアリルまたはビニルエーテル、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリアリルアミン、トリメチロールプロパン−ジアリルエーテル、メチレンビスアクリルアミド、ジビニルベンゼン等が挙げられる。   Examples of the polyfunctional monomer having at least two olefinic double bonds include allyl acrylate, allyl methacrylate, ethylene diacrylate, ethylene dimethacrylate, trimethylolpropane-triacrylate, trimethylolpropane-methacrylate, and dipropylene. Glycol diallyl ether, polyglycol diallyl ether, triethylene glycol divinyl ether, hydroquinone diallyl ether, tetraallyloxyethane, other allyl or vinyl ethers of polyfunctional alcohols, tetraethylene glycol diacrylate, triallylamine, trimethylolpropane-diallyl ether , Methylenebisacrylamide, divinylbenzene and the like.

これらの中でも、架橋密度が向上しやすく、結着性や耐電解液性に優れる点から、少なくとも2つのオレフィン性二重結合を有する多官能性単量体が好ましく、更に架橋密度の向上および共重合性が高いという観点の理由でアリルアクリレート及びアリルメタクリレートが好ましく、アリルメタクリレートがより好ましい。   Among these, a polyfunctional monomer having at least two olefinic double bonds is preferable because the crosslinking density is easily improved and the binding property and the electrolytic solution resistance are excellent. Allyl acrylate and allyl methacrylate are preferable from the viewpoint of high polymerizability, and allyl methacrylate is more preferable.

アクリレート系重合体中の、架橋性基を有する単量体に由来する単量体単位の割合は、下限は好ましくは0.05重量%以上であり、より好ましくは0.1重量%以上であり、上限は好ましくは2.0重量%以下であり、より好ましくは1.0重量%以下である。架橋性基を有する単量体に由来する単量体単位の割合を、前記範囲の下限値以上とすることによって架橋剤としての機能を充分に発揮させて本発明の電池の寿命を効果的に延ばすことができ、前記範囲の上限値以下とすることによって過度の架橋によりアクリレート系重合体の重合安定性が低下することを防止できる。   The lower limit of the proportion of monomer units derived from the monomer having a crosslinkable group in the acrylate polymer is preferably 0.05% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more. The upper limit is preferably 2.0% by weight or less, and more preferably 1.0% by weight or less. By making the ratio of the monomer unit derived from the monomer having a crosslinkable group equal to or higher than the lower limit of the above range, the function of the crosslinker can be sufficiently exhibited to effectively improve the life of the battery of the present invention. It can extend, and it can prevent that the polymerization stability of an acrylate polymer falls by excessive bridge | crosslinking by setting it as below the upper limit of the said range.

アクリレート系重合体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。   An acrylate polymer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

アクリレート系重合体のガラス転移温度(Tg)は、通常−150℃以上、好ましくは−50℃以上、さらに好ましくは−35℃以上であり、通常+100℃以下、好ましくは+25℃以下、さらに好ましくは+5℃以下である。アクリレート系重合体のガラス転移温度Tgがこの範囲にあると、本発明の正極の柔軟性、結着性及び捲回性、並びに、正極活物質層と集電体との密着性などの特性のバランスが高度に良好となり、好適である。   The glass transition temperature (Tg) of the acrylate polymer is usually −150 ° C. or higher, preferably −50 ° C. or higher, more preferably −35 ° C. or higher, usually + 100 ° C. or lower, preferably + 25 ° C. or lower, more preferably. + 5 ° C or lower. When the glass transition temperature Tg of the acrylate polymer is within this range, characteristics such as flexibility, binding property and winding property of the positive electrode of the present invention, and adhesion between the positive electrode active material layer and the current collector can be obtained. The balance is highly favorable, which is preferable.

アクリレート系重合体が粒子として存在する場合、そのアクリレート系重合体の粒子の50%体積累積径D50は、好ましくは50nm以上、より好ましくは70nm以上であり、好ましくは500nm以下、より好ましくは400nm以下である。50%体積累積径D50がこの範囲であると、本発明の正極の強度および柔軟性が良好となる。   When the acrylate polymer is present as particles, the 50% volume cumulative diameter D50 of the acrylate polymer particles is preferably 50 nm or more, more preferably 70 nm or more, preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less. It is. When the 50% volume cumulative diameter D50 is within this range, the strength and flexibility of the positive electrode of the present invention are good.

正極活物質、アクリレート系重合体、水溶性セルロース類、含水酸基有機化合物及びキレート剤の合計量100重量部に対して、アクリレート系重合体の量は、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.5重量部以上であり、好ましくは10重量部以下、より好ましくは5重量部以下である。アクリレート系重合体の量を、前記範囲の下限値以上とすることによって正極活物質を正極活物質層に安定して保持できるようになるので本発明の電池の出力特性を向上させることができ、前記範囲の上限値以下とすることによって相対的に正極活物質の量を増やして放電容量を大きくできる。   The amount of the acrylate polymer is preferably 0.1 parts by weight or more, more preferably 100 parts by weight based on the total amount of the positive electrode active material, the acrylate polymer, the water-soluble cellulose, the hydroxyl group-containing organic compound, and the chelating agent. Is 0.5 parts by weight or more, preferably 10 parts by weight or less, more preferably 5 parts by weight or less. Since the positive electrode active material can be stably held in the positive electrode active material layer by setting the amount of the acrylate polymer to the lower limit value or more of the above range, the output characteristics of the battery of the present invention can be improved. By setting the amount to be not more than the upper limit of the above range, the discharge capacity can be increased by relatively increasing the amount of the positive electrode active material.

アクリレート系重合体の製造方法は、特に限定はされず、例えば、溶液重合法、分散重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法を用いてもよい。重合反応としては、例えば、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などいずれの反応を用いてもよい。重合に用いる重合開始剤としては、たとえば過酸化ラウロイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシピバレート、3,3,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイドなどの有機過酸化物、α,α’−アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、または過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどがあげられる。中でも、アクリレート系重合体が粒子分散状態であることが好ましいことから、水系溶媒中での分散重合法、乳化重合法、懸濁重合法が好ましい。   The method for producing the acrylate polymer is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a dispersion polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method may be used. As the polymerization reaction, for example, any reaction such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization may be used. Examples of the polymerization initiator used for polymerization include lauroyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxypivalate, 3,3,5-trimethylhexanoyl peroxide, and the like. Organic peroxides, azo compounds such as α, α′-azobisisobutyronitrile, ammonium persulfate, potassium persulfate, and the like. Among these, since the acrylate polymer is preferably in a particle dispersion state, a dispersion polymerization method, an emulsion polymerization method, and a suspension polymerization method in an aqueous solvent are preferable.

〔1−3.水溶性セルロース類(増粘剤)〕
水溶性セルロース類は、通常、増粘剤として機能する成分である。水溶性セルロース類が増粘剤として機能することにより、本発明の正極組成物における正極活物質の分散性を良好にできる。また、本発明の正極用スラリーの安定性を高めたり、塗工性を向上させたりすることもできる。
[1-3. Water-soluble celluloses (thickeners)]
Water-soluble celluloses are usually components that function as thickeners. When the water-soluble cellulose functions as a thickener, the dispersibility of the positive electrode active material in the positive electrode composition of the present invention can be improved. Moreover, stability of the slurry for positive electrodes of this invention can be improved, or coating property can also be improved.

水溶性セルロース類とは、セルロース又はセルロースの誘導体であって、水溶性を有するものを意味する。ここで水溶性とは、25℃において、その化合物0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が0.5重量%未満であることをいう。一方、非水溶性とは、25℃において、その化合物0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が90重量%以上であることをいう。   The water-soluble cellulose means cellulose or a derivative of cellulose having water solubility. The term “water-soluble” as used herein means that when 0.5 g of the compound is dissolved in 100 g of water at 25 ° C., the insoluble content is less than 0.5% by weight. On the other hand, water-insoluble means that when 0.5 g of the compound is dissolved in 100 g of water at 25 ° C., the insoluble content is 90% by weight or more.

水溶性セルロース類は、ノニオン性、アニオン性及びカチオン性に分類することができる。   Water-soluble celluloses can be classified into nonionic, anionic and cationic.

ノニオン性セルロース類としては、例えば、メチルセルロース、メチルエチルセルロース、エチルセルロース、マイクロクリスタリンセルロース等のアルキルセルロース;ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースステアロキシエーテル、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、アルキルヒドロキシエチルセルロース、ノノキシニルヒドロキシエチルセルロース等のヒドロキシアルキルセルロース;などが挙げられる。   Nonionic celluloses include, for example, alkylcelluloses such as methylcellulose, methylethylcellulose, ethylcellulose, and microcrystalline cellulose; hydroxyethylcellulose, hydroxybutylmethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose stearoxy ether, And hydroxyalkyl celluloses such as carboxymethyl hydroxyethyl cellulose, alkyl hydroxyethyl cellulose, and nonoxynyl hydroxyethyl cellulose;

アニオン性セルロース類としては、上記のノニオン性セルロース系半合成系高分子を各種誘導基により置換されたアルキルセルロース並びにそのナトリウム塩及びアンモニウム塩などが挙げられる。具体例を挙げると、セルロース硫酸ナトリウム、メチルセルロース、メチルエチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)並びにそれらのナトリウム塩及びアンモニウム塩等が挙げられる。   Examples of anionic celluloses include alkyl celluloses obtained by substituting the above nonionic cellulose semisynthetic polymers with various derivative groups, and sodium salts and ammonium salts thereof. Specific examples include sodium cellulose sulfate, methyl cellulose, methyl ethyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC), and sodium and ammonium salts thereof.

カチオン性セルロース類としては、例えば、低窒素ヒドロキシエチルセルロースジメチルジアリルアンモニウムクロリド(ポリクオタニウム−4)、塩化O−[2−ヒドロキシ−3−(トリメチルアンモニオ)プロピル]ヒドロキシエチルセルロース(ポリクオタニウム−10)、塩化O−[2−ヒドロキシ−3−(ラウリルジメチルアンモニオ)プロピル]ヒドロキシエチルセルロース(ポリクオタニウム−24)等が挙げられる。   Examples of cationic celluloses include low nitrogen hydroxyethyl cellulose dimethyl diallyl ammonium chloride (polyquaternium-4), chloride O- [2-hydroxy-3- (trimethylammonio) propyl] hydroxyethylcellulose (polyquaternium-10), and chloride O. -[2-hydroxy-3- (lauryldimethylammonio) propyl] hydroxyethylcellulose (polyquaternium-24) and the like.

これらの中でも、アニオン性の水溶性セルロース類がより好ましく、カルボキシメチルセルロース並びにそのナトリウム塩及びアンモニウム塩が特に好ましい。
なお、水溶性セルロース類は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
Among these, anionic water-soluble celluloses are more preferable, and carboxymethyl cellulose and its sodium salt and ammonium salt are particularly preferable.
In addition, water-soluble celluloses may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

水溶性セルロース類のエーテル化度は、好ましくは0.5以上、より好ましくは0.6以上であり、好ましくは1.0以下、より好ましくは0.8以下である。ここで、エーテル化度とは、セルロース中の無水グルコース単位1個当たりの水酸基(3個)の、カルボキシメチル基等の置換体への置換度のことを意味する。エーテル化度は、理論的には0〜3の値を取りうる。エーテル化度が上記範囲にある場合は、水溶性セルロース類が正極活物質の表面に吸着しつつ水溶性を有するために正極活物質を均一に分散させることができる。   The degree of etherification of the water-soluble celluloses is preferably 0.5 or more, more preferably 0.6 or more, preferably 1.0 or less, more preferably 0.8 or less. Here, the degree of etherification means the degree of substitution of a hydroxyl group (three) per anhydroglucose unit in cellulose with a substituent such as a carboxymethyl group. The degree of etherification can theoretically take a value of 0-3. When the degree of etherification is in the above range, the water-soluble celluloses are water-soluble while adsorbing on the surface of the positive electrode active material, so that the positive electrode active material can be uniformly dispersed.

正極活物質、アクリレート系重合体、水溶性セルロース類、含水酸基有機化合物及びキレート剤の合計量100重量部に対して、水溶性セルロース類の量は、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.3重量部以上であり、好ましくは5重量部以下、より好ましくは2重量部以下である。水溶性セルロース類の量を、前記範囲の下限値以上とすることによって本発明の正極用スラリーの粘度を高くして安定性を向上させることができ、前記範囲の上限値以下とすることによって相対的に正極活物質の量を多くして放電容量を大きくできる。   The amount of water-soluble cellulose is preferably 0.1 parts by weight or more, more preferably 100 parts by weight based on the total amount of positive electrode active material, acrylate polymer, water-soluble cellulose, hydroxyl group-containing organic compound and chelating agent. Is 0.3 parts by weight or more, preferably 5 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or less. By setting the amount of the water-soluble cellulose to be not less than the lower limit value of the above range, the viscosity of the positive electrode slurry of the present invention can be increased and the stability can be improved. In particular, the discharge capacity can be increased by increasing the amount of the positive electrode active material.

〔1−4.含水酸基有機化合物〕
本発明の正極組成物は、融点30℃以下であり、かつ、20℃での蒸気圧が10Pa未満である含水酸基有機化合物を含む。これにより、正極活物質層を厚くしても、正極活物質層が割れることを防止できる。このように正極活物質層が割れることを防止できる理由は定かではないが、以下のように推察される。
正極活物質層に含有される水溶性セルロース類は、正極活物質層においては正極活物質に付着して結着剤としても機能すると考えられるが、通常の水溶性セルロース類は硬く脆い。このため、正極活物質層内に応力が生じると、その応力によって水溶性セルロース類が割れるので、正極活物質層が割れ易くなっていると考えられる。具体的には、正極活物質層の製造の際には乾燥工程において正極活物質層に残留応力が生じ、当該残留応力によって、正極活物質層に容易に微細なクラッキング(極板割れ)が生じていたものと考えられる。これに対し、含水酸基有機化合物は水溶性セルロース類を膨潤させて可塑化するので、前記の残留応力を緩和でき、前記のように水溶性セルロース類が割れることを抑制できる。このため、正極活物質層を厚くしても、正極活物質層が割れることを防止できるようになっていると考えられる。
[1-4. Hydroxyl-containing organic compound]
The positive electrode composition of the present invention contains a hydroxyl group-containing organic compound having a melting point of 30 ° C. or lower and a vapor pressure at 20 ° C. of less than 10 Pa. Thereby, even if the positive electrode active material layer is thickened, the positive electrode active material layer can be prevented from cracking. The reason why the positive electrode active material layer can be prevented from cracking is not clear, but is presumed as follows.
Although the water-soluble celluloses contained in the positive electrode active material layer are considered to adhere to the positive electrode active material and function as a binder in the positive electrode active material layer, ordinary water-soluble celluloses are hard and brittle. For this reason, when stress arises in a positive electrode active material layer, since water-soluble celluloses will be cracked by the stress, it is thought that the positive electrode active material layer is easy to break. Specifically, when the cathode active material layer is manufactured, a residual stress is generated in the cathode active material layer in the drying process, and the residual stress easily causes fine cracking (electrode plate cracking) in the cathode active material layer. It is thought that it was. On the other hand, since the hydroxyl-containing organic compound swells and plasticizes the water-soluble celluloses, the residual stress can be alleviated and the water-soluble celluloses can be prevented from cracking as described above. For this reason, even if the positive electrode active material layer is thickened, it is considered that the positive electrode active material layer can be prevented from cracking.

また、含水酸基有機化合物は、水溶性セルロース類を膨潤させうるが、アクリレート系重合体を膨潤させないことが好ましい。アクリレート系重合体が膨潤しないようにすれば、膨潤によるアクリレート系重合体の結着力の低下を防止できるので、正極活物質を正極活物質層に安定して保持できる。   The hydroxyl-containing organic compound can swell water-soluble celluloses, but preferably does not swell the acrylate polymer. By preventing the acrylate polymer from swelling, it is possible to prevent a decrease in the binding force of the acrylate polymer due to swelling, so that the positive electrode active material can be stably held in the positive electrode active material layer.

含水酸基有機化合物は、水酸基を含む有機化合物である。一分子の含水酸基有機化合物が有する水酸基の数は、1個以上であればよいが、2個以上が好ましい。水酸基を有することにより含水酸基有機化合物は水溶性セルロース類を膨潤させることができる。また、アクリレート系重合体の膨潤を安定して防止する観点から、一分子の含水酸基有機化合物が有する水酸基の数は6個以下が好ましい。   A hydroxyl-containing organic compound is an organic compound containing a hydroxyl group. The number of hydroxyl groups contained in one molecule of the hydroxyl group-containing organic compound may be one or more, but preferably two or more. By having a hydroxyl group, the hydroxyl-containing organic compound can swell water-soluble celluloses. In addition, from the viewpoint of stably preventing swelling of the acrylate polymer, the number of hydroxyl groups contained in one molecule of the hydroxyl group-containing organic compound is preferably 6 or less.

含水酸基有機化合物の融点は、通常30℃以下、好ましくは25℃以下、より好ましくは20℃以下である。含水酸基有機化合物の融点が高すぎると、本発明の正極用スラリーを集電体に塗布した後で塗膜を乾燥させる際に含水酸基有機化合物が析出して、本発明の電池の電池特性を悪化させる可能性がある。なお、含水酸基有機化合物の融点の下限に制限は無いが、通常−100℃以上である。   The melting point of the hydroxyl-containing organic compound is usually 30 ° C. or lower, preferably 25 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or lower. If the melting point of the hydroxyl group-containing organic compound is too high, the hydroxyl group-containing organic compound precipitates when the coating film is dried after the positive electrode slurry of the present invention is applied to the current collector, and the battery characteristics of the battery of the present invention are improved. May be exacerbated. In addition, although there is no restriction | limiting in the minimum of melting | fusing point of a hydroxyl-containing organic compound, Usually, it is -100 degreeC or more.

含水酸基有機化合物の20℃での蒸気圧は、通常10Pa未満、好ましくは5Pa以下、より好ましくは2Pa以下、特に好ましくは1Pa以下である。含水酸基有機化合物の20℃での蒸気圧が高すぎると、本発明の正極用スラリーを集電体に塗布した後で塗膜を乾燥させる際に発泡が生じ、本発明の電池の出力が低下するおそれがある。なお、含水酸基有機化合物の20℃での蒸気圧の下限に制限は無く、ゼロより高い値となる。   The vapor pressure of the hydroxyl-containing organic compound at 20 ° C. is usually less than 10 Pa, preferably 5 Pa or less, more preferably 2 Pa or less, and particularly preferably 1 Pa or less. If the vapor pressure of the hydroxyl-containing organic compound at 20 ° C. is too high, foaming occurs when the coating film is dried after applying the positive electrode slurry of the present invention to the current collector, and the output of the battery of the present invention is reduced. There is a risk. In addition, there is no restriction | limiting in the minimum of the vapor pressure in 20 degreeC of a hydroxyl-containing organic compound, and becomes a value higher than zero.

含水酸基有機化合物の例を挙げると、例えば、グリコール(アルカンジオール)類及びこれらの縮合物、アルカントリオール類及びこれらの縮合物、糖アルコール類などが挙げられる。   Examples of hydroxyl-containing organic compounds include glycols (alkanediols) and their condensates, alkanetriols and their condensates, and sugar alcohols.

グリコール(アルカンジオール)類及びこれらの縮合物の例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ジブタンジオール、トリブタンジオールなどが挙げられる。   Examples of glycols (alkanediols) and condensates thereof include ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, hexanediol, heptanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, dibutane Examples thereof include diol and tributanediol.

アルカントリオール類及びこれらの縮合物の例としては、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、ブタントリオール、ペンタントリオール、ヘキサントリオール、ヘプタントリオール、トリメチロールメタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、トリメチロールペンタン、トリメチロールヘキサンなどが挙げあられる。   Examples of alkanetriols and condensates thereof include glycerin, diglycerin, triglycerin, butanetriol, pentanetriol, hexanetriol, heptanetriol, trimethylolmethane, trimethylolethane, trimethylolpropane, trimethylolbutane, trimethylol. Examples include methylol pentane and trimethylol hexane.

糖アルコール類の例としては、エリスリトール、ラクチトール、マルチトール、マンニトール、ソルビトール、キシリトールなどが挙げられる。
なお、含水酸基有機化合物は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
Examples of sugar alcohols include erythritol, lactitol, maltitol, mannitol, sorbitol, xylitol and the like.
In addition, a hydroxyl-containing organic compound may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

正極活物質、アクリレート系重合体、水溶性セルロース類、含水酸基有機化合物及びキレート剤の合計量100重量部に対して、含水酸基有機化合物の量は、好ましくは0.5重量部以上、より好ましくは2重量部以上、特に好ましくは5重量部以上であり、好ましくは20重量部以下である。含水酸基有機化合物の量を、前記範囲の下限値以上とすることによって正極活物質層が割れることを防止し、本発明の正極の出力特性を向上させることができ、前記範囲の上限値以下とすることによって相対的に正極活物質の量を多くして放電容量を大きくできる。   The amount of the hydroxyl-containing organic compound is preferably 0.5 parts by weight or more, more preferably 100 parts by weight based on the total amount of the positive electrode active material, the acrylate polymer, the water-soluble cellulose, the hydroxyl-containing organic compound and the chelating agent. Is 2 parts by weight or more, particularly preferably 5 parts by weight or more, and preferably 20 parts by weight or less. By making the amount of the hydroxyl-containing organic compound not less than the lower limit value of the above range, the positive electrode active material layer can be prevented from cracking, and the output characteristics of the positive electrode of the present invention can be improved. Thus, the discharge capacity can be increased by relatively increasing the amount of the positive electrode active material.

〔1−5.キレート剤〕
キレート剤は、金属イオンと結合してキレート化合物を形成する配位子(通常は、多座配位子)を含む化合物である。キレート剤を含まない場合、正極用スラリーにおいては固形分(溶媒以外の成分)が沈降し易いが、キレート剤を含むことにより、前記のような固形分の沈降を防止して、本発明の正極用スラリーの安定性を向上させることができる。このように本発明の正極用スラリーの安定性を向上させることができる理由は定かではないが、以下のように推察される。
前記のような正極用スラリーにおける固形分の沈降は、正極活物質に含まれていたマンガン、ニッケル又は鉄が金属イオンとして溶媒中に遊離し、この金属イオンが触媒となって、アクリレート系重合体及び水溶性セルロース類の重合反応又は架橋反応が進行したために生じていたものと考えられる。これに対し、キレート剤は金属イオンに配位子を提供して安定化させるので、前記の遊離した金属イオンが触媒となることを防止できる。したがって、遊離した金属イオンを触媒とした重合反応及び架橋反応等は進行し難くなるので、アクリレート系重合体及び水溶性セルロース類のゲル化及び凝集を防止して、本発明の正極用スラリーの増粘及び固形分の沈降を抑制できると推察される。また、キレート剤は、正極活物質に対して分散剤として機能するため、正極活物質自体の分散性を向上させることもでき、これによっても、本発明の正極用スラリーの安定性を向上させることができていると推察される。
[1-5. (Chelating agent)
A chelating agent is a compound containing a ligand (usually a multidentate ligand) that binds to a metal ion to form a chelate compound. When the chelating agent is not included, the solid content (components other than the solvent) easily settles in the positive electrode slurry. However, by including the chelating agent, the solid content is prevented from being settled as described above, and the positive electrode of the present invention. The stability of the slurry can be improved. Thus, although the reason which can improve the stability of the slurry for positive electrodes of this invention is not certain, it estimates as follows.
Precipitation of the solid content in the positive electrode slurry as described above causes manganese, nickel, or iron contained in the positive electrode active material to be released into the solvent as metal ions, and the metal ions serve as a catalyst to produce an acrylate polymer. It is thought that this was caused by the progress of the polymerization reaction or the crosslinking reaction of the water-soluble celluloses. On the other hand, since the chelating agent provides a metal ion with a ligand to stabilize it, the released metal ion can be prevented from becoming a catalyst. Therefore, polymerization reaction and crosslinking reaction using free metal ions as a catalyst are difficult to proceed. Therefore, gelation and aggregation of the acrylate polymer and water-soluble cellulose are prevented, and the positive electrode slurry of the present invention is increased. It is assumed that sedimentation of viscosity and solid content can be suppressed. In addition, since the chelating agent functions as a dispersant for the positive electrode active material, the dispersibility of the positive electrode active material itself can also be improved, thereby improving the stability of the positive electrode slurry of the present invention. It is inferred that

キレート剤のうち好適なものの例を挙げると、アミノカルボン酸系キレート化合物、ホスホン酸系キレート化合物、グルコン酸、グルコン酸アルカリ塩、クエン酸、クエン酸アルカリ塩、リンゴ酸、リンゴ酸アルカリ塩、酒石酸、及び酒石酸アルカリ塩などが挙げられる。   Examples of suitable chelating agents include aminocarboxylic acid chelating compounds, phosphonic acid chelating compounds, gluconic acid, gluconic acid alkali salts, citric acid, citric acid alkali salts, malic acid, malic acid alkali salts, tartaric acid. , And alkali tartaric acid salts.

アミノカルボン酸系キレート化合物としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸、トランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン四酢酸、ジエチレン−トリアミン五酢酸、ビス−(アミノエチル)グリコールエーテル−N,N,N’,N’−四酢酸、N−(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン−N,N’,N’−三酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン等が挙げられる。
ホスホン酸系キレート化合物としては、例えば、1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸、ニトロトリスメチレンホスホン酸、N,N,N’,N’−エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸等が挙げられる。
グルコン酸アルカリ塩、クエン酸アルカリ塩、リンゴ酸アルカリ塩、及び酒石酸アルカリ塩の例としては、前記のグルコン酸、クエン酸、リンゴ酸又は酒石酸とアルカリ金属との塩などが挙げられる。ここで、アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム等が挙げられるが、ナトリウムが好ましい。
Examples of aminocarboxylic acid-based chelate compounds include ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, trans-1,2-diaminocyclohexanetetraacetic acid, diethylene-triaminepentaacetic acid, bis- (aminoethyl) glycol ether-N, N, N. Examples include ', N'-tetraacetic acid, N- (2-hydroxyethyl) ethylenediamine-N, N', N'-triacetic acid, and dihydroxyethylglycine.
Examples of the phosphonic acid-based chelate compound include 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, nitrotrismethylenephosphonic acid, N, N, N ′, N′-ethylenediaminetetrakis (methylenephosphonic acid), 2-phosphonobutane- 1,2,4-tricarboxylic acid and the like.
Examples of the alkali salt of gluconic acid, alkali salt of citric acid, alkali salt of malate, and alkali salt of tartaric acid include the aforementioned salts of gluconic acid, citric acid, malic acid or tartaric acid and an alkali metal. Here, examples of the alkali metal include sodium and potassium, and sodium is preferable.

これらのなかでも、キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸、クエン酸、クエン酸ナトリウム、酒石酸、酒石酸ナトリウム、ニトロトリスメチレンホスホン酸がより好ましい。また、キレート剤の価数は、3価以上が好ましい。キレート効果に優れ、本発明の正極組成物の増粘及び固形分の沈降を安定して防止できるからである。
なお、キレート剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
Among these, ethylenediaminetetraacetic acid, citric acid, sodium citrate, tartaric acid, sodium tartrate, and nitrotrismethylenephosphonic acid are more preferable as the chelating agent. The valence of the chelating agent is preferably 3 or more. This is because the chelating effect is excellent, and the thickening of the positive electrode composition of the present invention and the solid content can be stably prevented.
In addition, a chelating agent may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

正極活物質、アクリレート系重合体、水溶性セルロース類、含水酸基有機化合物及びキレート剤の合計量100重量部に対して、キレート剤の量は、好ましくは0.005重量部以上であり、好ましくは3重量部以下、より好ましくは1重量部以下、特に好ましくは0.1重量部以下である。キレート剤の量を、前記範囲の下限値以上とすることによって本発明の正極用スラリーを効果的に安定化させることができ、前記範囲の上限以下とすることによって相対的に正極活物質の量を多くして放電容量を大きくできる。また、キレート剤の量を前記の範囲とすれば、正極活物質層におけるキレート剤の結晶生成を抑制できる。   The amount of the chelating agent is preferably 0.005 parts by weight or more with respect to the total amount of 100 parts by weight of the positive electrode active material, acrylate polymer, water-soluble cellulose, hydroxyl group-containing organic compound and chelating agent, preferably It is 3 parts by weight or less, more preferably 1 part by weight or less, and particularly preferably 0.1 part by weight or less. By making the amount of the chelating agent not less than the lower limit of the above range, the positive electrode slurry of the present invention can be effectively stabilized, and by making it not more than the upper limit of the above range, the amount of the positive electrode active material can be relatively increased. To increase the discharge capacity. In addition, when the amount of the chelating agent is within the above range, crystal formation of the chelating agent in the positive electrode active material layer can be suppressed.

〔1−6.溶媒〕
前述のように、本発明の正極を製造する際、本発明の正極組成物は溶媒を含む流体状の正極用スラリーとして用意されることが多い。この際、本発明の正極用スラリーが含む溶媒は、アクリレート系重合体及び水溶性セルロース類を溶解または粒子状に分散するものであればよい。アクリレート系重合体及び水溶性セルロース類を溶解する溶媒を用いると、アクリレート系重合体及び水溶性セルロース類が表面に吸着することにより、正極活物質の分散が安定化する。溶媒は乾燥速度や環境上の観点から具体的な種類を選択することが好ましい。
[1-6. solvent〕
As described above, when the positive electrode of the present invention is produced, the positive electrode composition of the present invention is often prepared as a fluid positive electrode slurry containing a solvent. Under the present circumstances, the solvent which the slurry for positive electrodes of this invention contains should just melt | dissolve or disperse | distribute an acrylate polymer and water-soluble cellulose. When a solvent that dissolves the acrylate polymer and water-soluble cellulose is used, the dispersion of the positive electrode active material is stabilized by the adsorption of the acrylate polymer and the water-soluble cellulose to the surface. It is preferable to select a specific type of solvent from the viewpoint of drying speed and environment.

溶媒としては、水及び有機溶媒のいずれを使用してもよい。有機溶媒としては、例えば、シクロペンタン、シクロヘキサン等の環状脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;エチルメチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトン等のエステル類;アセトニトリル、プロピオニトリル等のアシロニトリル類;テトラヒドロフラン、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類:メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類;N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;などが挙げられるが、中でもN−メチルピロリドン(NMP)が好ましい。なお、溶媒は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。中でも、溶媒としては水を用いることが好ましい。   As the solvent, either water or an organic solvent may be used. Examples of the organic solvent include cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ketones such as ethyl methyl ketone and cyclohexanone; ethyl acetate, butyl acetate, and γ-butyrolactone Esters such as ε-caprolactone; Acylonitriles such as acetonitrile and propionitrile; Ethers such as tetrahydrofuran and ethylene glycol diethyl ether: Alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, and ethylene glycol monomethyl ether; N Amides such as -methylpyrrolidone and N, N-dimethylformamide; among them, N-methylpyrrolidone (NMP) is preferred. In addition, a solvent may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios. Of these, water is preferably used as the solvent.

溶媒の量は、本発明の正極用スラリーの粘度が塗工に好適な粘度になるように調整すればよい。具体的には、本発明の正極用スラリーの固形分の濃度が、好ましくは30重量%以上、より好ましくは40重量%以上であり、好ましくは90重量%以下、より好ましくは80重量%以下となる量に調整して用いられる。   The amount of the solvent may be adjusted so that the viscosity of the positive electrode slurry of the present invention is suitable for coating. Specifically, the solid content concentration of the positive electrode slurry of the present invention is preferably 30% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, preferably 90% by weight or less, more preferably 80% by weight or less. The amount is adjusted to be used.

〔1−7.その他の成分〕
本発明の正極組成物は、本発明の効果を著しく損なわない限り、正極活物質、アクリレート系重合体、水溶性セルロース類、含水酸基有機化合物、キレート剤及び溶媒以外に他の成分を含んでいてもよい。また、本発明の正極組成物は、他の成分を1種類だけ含んでいてもよく、2種類以上を含んでいてもよい。
[1-7. Other ingredients
The positive electrode composition of the present invention contains other components in addition to the positive electrode active material, the acrylate polymer, the water-soluble cellulose, the hydroxyl group-containing organic compound, the chelating agent, and the solvent unless the effects of the present invention are significantly impaired. Also good. Moreover, the positive electrode composition of this invention may contain only one type of other components, and may contain two or more types.

例えば、本発明の正極組成物は、導電剤(導電性付与材ともいう。)を含んでいてもよい。導電剤としては、例えば、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、カーボンナノチューブ等の導電性カーボン;黒鉛などの炭素粉末;各種金属のファイバー及び箔;などが挙げられる。導電剤を用いることにより、正極活物質同士の電気的接触を向上させることができ、放電レート特性を改善できる。   For example, the positive electrode composition of the present invention may contain a conductive agent (also referred to as a conductivity imparting material). Examples of the conductive agent include conductive carbon such as acetylene black, ketjen black, carbon black, graphite, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotube; carbon powder such as graphite; fiber and foil of various metals; . By using the conductive agent, the electrical contact between the positive electrode active materials can be improved, and the discharge rate characteristics can be improved.

例えば、本発明の正極組成物は、補強材を含んでいてもよい。補強材としては、例えば、各種の無機および有機の球状、板状、棒状または繊維状のフィラーなどが挙げられる。
導電剤及び補強剤の使用量は、正極活物質100重量部に対して、それぞれ、通常0重量部以上、好ましくは1重量部以上であり、通常20重量部以下、好ましくは10重量部以下である。
For example, the positive electrode composition of the present invention may contain a reinforcing material. Examples of the reinforcing material include various inorganic and organic spherical, plate-like, rod-like, or fibrous fillers.
The amount of the conductive agent and reinforcing agent used is usually 0 part by weight or more, preferably 1 part by weight or more, and usually 20 parts by weight or less, preferably 10 parts by weight or less, with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material. is there.

さらに、本発明の正極組成物には、上記成分の他に、本発明の電池の安定性及び寿命を高めるため、例えば、トリフルオロプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、カテコールカーボネート、1,6−ジオキサスピロ[4,4]ノナン−2,7−ジオン、12−クラウン−4−エーテル等を含ませてもよい。   In addition to the above components, the positive electrode composition of the present invention includes, for example, trifluoropropylene carbonate, vinylene carbonate, catechol carbonate, 1,6-dioxaspiro [4] in order to increase the stability and life of the battery of the present invention. , 4] nonane-2,7-dione, 12-crown-4-ether and the like.

〔1−8.リチウムイオン二次電池用正極組成物の製造方法〕
本発明の正極用組成物は、例えば、正極活物質と、アクリレート系重合体と、水溶性セルロース類と、含水酸基有機化合物と、キレート剤と、必要に応じて溶媒及び他の成分とを混合して得られる。混合する順番は特に制限されず、例えば前記の各成分を一括して混合機に供給し、同時に混合してもよい。しかし、本発明の正極用組成物が導電剤を含む場合には、導電剤と水溶性セルロース類を溶媒中で混合して導電剤を微粒子状に分散させ、その後で、これを残りの成分と混合することが、得られる本発明の正極用組成物の分散性が向上するため、好ましい。
[1-8. Method for producing positive electrode composition for lithium ion secondary battery]
The positive electrode composition of the present invention is, for example, a mixture of a positive electrode active material, an acrylate polymer, a water-soluble cellulose, a hydroxyl group-containing organic compound, a chelating agent, and a solvent and other components as necessary. Is obtained. The order of mixing is not particularly limited, and for example, the above-described components may be supplied to the mixer all at once and mixed at the same time. However, when the positive electrode composition of the present invention contains a conductive agent, the conductive agent and water-soluble celluloses are mixed in a solvent to disperse the conductive agent in the form of fine particles, and then this is combined with the remaining components. Mixing is preferable because the dispersibility of the resulting positive electrode composition of the present invention is improved.

混合機としては、例えば、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、ホバートミキサーなどが挙げられる。   Examples of the mixer include a ball mill, a sand mill, a pigment disperser, a pulverizer, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, and a Hobart mixer.

〔2.リチウムイオン二次電池用正極〕
本発明のリチウムイオン二次電池用正極(すなわち、本発明の正極)は、集電体と、前記集電体の表面に設けられた正極活物質層とを備える。正極活物質層は、集電体の少なくとも片面に設けられていればよいが、両面に設けられていることが好ましい。
[2. (Positive electrode for lithium ion secondary battery)
The positive electrode for lithium ion secondary batteries of the present invention (that is, the positive electrode of the present invention) includes a current collector and a positive electrode active material layer provided on the surface of the current collector. The positive electrode active material layer only needs to be provided on at least one side of the current collector, but is preferably provided on both sides.

〔2−1.集電体〕
集電体の材料は、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、耐熱性を有するとの観点から、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、白金等の金属材料が好ましい。中でも、正極用の集電体の材料としてはアルミニウムが特に好ましい。
[2-1. Current collector
The material of the current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity and is electrochemically durable, but from the viewpoint of having heat resistance, for example, iron, copper, aluminum, nickel Metal materials such as stainless steel, titanium, tantalum, gold and platinum are preferred. Among these, aluminum is particularly preferable as a material for the current collector for the positive electrode.

集電体の形状は特に制限されず、例えば、フィルム状、シート状、ネット状、パンチングメタル状、ラス体状、多孔質体状、および発泡体状などが挙げられるが、中でもシート状であることが好ましい。
また、集電体の厚みは、0.001mm〜0.5mmが好ましい。
The shape of the current collector is not particularly limited, and examples thereof include a film shape, a sheet shape, a net shape, a punching metal shape, a lath shape, a porous shape, and a foam shape. It is preferable.
The thickness of the current collector is preferably 0.001 mm to 0.5 mm.

集電体は、正極活物質層との接着強度を高めるため、表面を予め粗面化処理して使用してもよい。粗面化方法としては、例えば、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、正極活物質層の接着強度や導電性を高めるために、集電体の表面に中間層を形成してもよい。
The current collector may be used after the surface is previously roughened in order to increase the adhesive strength with the positive electrode active material layer. 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 positive electrode active material layer.

〔2−2.正極活物質層〕
正極活物質層は、本発明の正極組成物を含む層である。したがって、正極活物質層は、正極活物質、アクリレート系重合体、水溶性セルロース類、含水酸基有機化合物およびキレート剤を含む。このような正極活物質層は、流体状の正極組成物である本発明の正極用スラリーを集電体の表面に塗布し、必要に応じて乾燥させることにより形成できる。
[2-2. Positive electrode active material layer]
The positive electrode active material layer is a layer containing the positive electrode composition of the present invention. Therefore, the positive electrode active material layer includes a positive electrode active material, an acrylate polymer, water-soluble celluloses, a hydroxyl group-containing organic compound, and a chelating agent. Such a positive electrode active material layer can be formed by applying the positive electrode slurry of the present invention, which is a fluid positive electrode composition, to the surface of the current collector and drying it as necessary.

本発明の正極用スラリーの集電体への塗布方法は特に制限されない。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、ハケ塗り法などの方法が挙げられる。本発明の正極用スラリーを塗布することにより、集電体の表面に本発明の正極用スラリーの固形分(正極活物質、アクリレート系重合体、水溶性セルロース類、含水酸基有機化合物及びキレート剤等)が層状に付着する。   The method for applying the positive electrode slurry of the present invention 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, and a brush coating method. By applying the positive electrode slurry of the present invention to the surface of the current collector, the solid content of the positive electrode slurry of the present invention (positive electrode active material, acrylate polymer, water-soluble cellulose, hydroxyl group-containing organic compound, chelating agent, etc. ) Adheres in layers.

本発明の正極用用スラリーを塗布した後で、層状に付着した本発明の正極用スラリーを乾燥させて、溶媒を除去する。乾燥方法としては、例えば、温風、熱風、低湿風等による乾燥;真空乾燥;赤外線、遠赤外線、電子線等の照射による乾燥;などの方法が挙げられる。これにより、集電体の表面に、本発明の正極組成物を含む正極活物質層が形成される。   After applying the positive electrode slurry of the present invention, the positive electrode slurry of the present invention adhering to a layer is dried to remove the solvent. Examples of the drying method include methods such as drying with warm air, hot air, low-humidity air, etc .; vacuum drying; Thereby, the positive electrode active material layer containing the positive electrode composition of the present invention is formed on the surface of the current collector.

また、必要に応じて、本発明の正極用スラリーを塗布した後で加熱処理を行ってもよい。加熱処理は、通常、120℃以上の温度で、1時間以上行う。   Moreover, you may heat-process, after apply | coating the slurry for positive electrodes of this invention as needed. The heat treatment is usually performed at a temperature of 120 ° C. or higher for 1 hour or longer.

その後、例えば金型プレス及びロールプレスなどを用い、正極活物質層に加圧処理を施すことが好ましい。加圧処理を施すことにより、正極活物質層の空隙率を低くすることができる。空隙率は、好ましくは5%以上、より好ましくは7%以上であり、好ましくは15%以下、より好ましくは13%以下である。空隙率が低すぎると、体積容量が大きくなり難くなったり、正極活物質層が剥がれ易くなって不良を発生し易くなったりする可能性がある。また、空隙率が高すぎると、充電効率及び放電効率が低くなる可能性がある。   Thereafter, the positive electrode active material layer is preferably subjected to pressure treatment using, for example, a mold press or a roll press. By performing the pressure treatment, the porosity of the positive electrode active material layer can be lowered. The porosity is preferably 5% or more, more preferably 7% or more, preferably 15% or less, more preferably 13% or less. If the porosity is too low, the volume capacity may be difficult to increase, or the positive electrode active material layer may be easily peeled off and defects may be easily generated. Moreover, when the porosity is too high, the charging efficiency and the discharging efficiency may be lowered.

正極活物質層の重量は、集電体の表面の単位面積当たり、好ましくは10mg/cm以上、より好ましくは15mg/cm以上、特に好ましくは18mg/cm以上である。正極活物質層を厚く形成して前記のように大きな重量にすることにより、本発明の電池の放電容量を大きくできる。また、前記のように大きな重量を有する程度にまで正極活物質層を厚くしても、本発明の正極組成物を用いた正極活物質層は割れ難い。なお、前記の正極活物質層の重量範囲の上限に特に制限は無いが、通常は70mg/cm以下である。 The weight of the positive electrode active material layer is preferably 10 mg / cm 2 or more, more preferably 15 mg / cm 2 or more, and particularly preferably 18 mg / cm 2 or more per unit area of the surface of the current collector. The discharge capacity of the battery of the present invention can be increased by forming the positive electrode active material layer thick and increasing the weight as described above. Moreover, even if the positive electrode active material layer is thickened to such an extent that it has a large weight as described above, the positive electrode active material layer using the positive electrode composition of the present invention is hardly broken. The upper limit of the weight range of the positive electrode active material layer is not particularly limited, but is usually 70 mg / cm 2 or less.

〔3.リチウムイオン二次電池〕
本発明のリチウムイオン二次電池(すなわち、本発明の電池)は、本発明の正極を備える。本発明の正極は、マンガン、ニッケル又は鉄を含む正極活物質を用いていながら、厚みを厚くできるので、本発明の電池は、マンガン、ニッケル又は鉄を含む正極活物質を用いた従来のリチウムイオン二次電池よりも放電容量を大きくできる。
本発明の電池は、通常、正極と、負極と、電解液とを備え、また、必要に応じてセパレーターを備える。正極としては、本発明の正極を用いる。
[3. Lithium ion secondary battery)
The lithium ion secondary battery of the present invention (that is, the battery of the present invention) includes the positive electrode of the present invention. Since the positive electrode of the present invention can be thickened while using a positive electrode active material containing manganese, nickel or iron, the battery of the present invention is a conventional lithium ion using a positive electrode active material containing manganese, nickel or iron. The discharge capacity can be made larger than that of the secondary battery.
The battery of the present invention usually includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution, and a separator as necessary. As the positive electrode, the positive electrode of the present invention is used.

〔3−1.負極〕
負極としては、例えば、集電体と、集電体の表面に設けられた負極活物質層とを備えるものが挙げられる。集電体としては、例えば、正極の集電体と同様のものが挙げられるが、中でも銅からなる集電体が好ましい。また、負極活物質層は、通常、負極活物質と結着剤とを含む層である。
[3-1. Negative electrode)
Examples of the negative electrode include those including a current collector and a negative electrode active material layer provided on the surface of the current collector. Examples of the current collector include those similar to the positive electrode current collector, and among them, a current collector made of copper is preferable. The negative electrode active material layer is usually a layer containing a negative electrode active material and a binder.

負極活物質としては、例えば、アモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、メゾカーボンマイクロビーズ、ピッチ系炭素繊維等の炭素質材料;ポリアセン等の導電性高分子化合物;などが挙げられる。また、ケイ素、錫、亜鉛、マンガン、鉄およびニッケル等の金属並びにこれらの合金;前記金属又は合金の酸化物;前記金属又は合金の硫酸塩;なども挙げられる。また、金属リチウム;Li−Al、Li−Bi−Cd、Li−Sn−Cd等のリチウム合金;リチウム遷移金属窒化物なども挙げられる。さらに、負極活物質としては、機械的改質法により表面に導電剤を付着させたものを使用してもよい。なお、負極活物質は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。   Examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials such as amorphous carbon, graphite, natural graphite, mesocarbon microbeads, pitch-based carbon fibers, and conductive polymer compounds such as polyacene. Further, metals such as silicon, tin, zinc, manganese, iron and nickel, and alloys thereof; oxides of the metals or alloys; sulfates of the metals or alloys; Moreover, metallic lithium; lithium alloys, such as Li-Al, Li-Bi-Cd, Li-Sn-Cd; lithium transition metal nitride, etc. are mentioned. Furthermore, as the negative electrode active material, a material obtained by attaching a conductive agent to the surface by a mechanical modification method may be used. In addition, a negative electrode active material may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

負極活物質層の結着剤としては、耐還元性に優れ、強い結着力が得られため、ジエン系重合体が好ましい。ジエン系重合体は、ブタジエン、イソプレン等の共役ジエンを重合してなる単量体単位を含む重合体である。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。ジエン系重合体の例を挙げると、ポリブタジエン、ポリイソプレン等の共役ジエンの単独重合体;異なる種類の共益ジエン同士の共重合体;共役ジエンと、これに共重合可能な単量体との共重合体;などが挙げられる。前記の共重合可能な単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のα,β−不飽和ニトリル化合物;アクリル酸、メタクリル酸等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;などが挙げられる。なお、共役ジエン及び共重合可能な単量体は、それぞれ、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。また、負極活物質層の結着剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。   As the binder for the negative electrode active material layer, a diene polymer is preferable because of excellent reduction resistance and a strong binding force. The diene polymer is a polymer including monomer units formed by polymerizing conjugated dienes such as butadiene and isoprene. The proportion of the monomer unit 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 diene polymers include homopolymers of conjugated dienes such as polybutadiene and polyisoprene; copolymers of different types of common diene; copolymers of conjugated dienes and monomers copolymerizable therewith. Polymer; and the like. Examples of the copolymerizable monomer include α, β-unsaturated nitrile compounds such as acrylonitrile and methacrylonitrile; unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid; styrene, chlorostyrene, vinyltoluene, styrene monomers such as 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; vinyl chloride And halogen atom-containing monomers such as 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 biether; methyl vinyl ketone and ethyl Niruketon, butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone, such as isopropenyl vinyl ketone; N- vinylpyrrolidone, vinylpyridine, heterocycle-containing vinyl compounds such as vinyl imidazole; and the like. In addition, as for the conjugated diene and the copolymerizable monomer, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination at any ratio. Moreover, the binder of a negative electrode active material layer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

結着剤の量は、負極活物質100重量部に対して、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.2重量部以上、特に好ましくは0.5重量部以上であり、好ましくは5重量部以下、より好ましくは4重量部以下、特に好ましくは3重量部以下である。結着剤の量が前記範囲であることにより、電池反応を阻害せずに、負極から負極活物質が脱落することを安定して防ぐことができる。   The amount of the binder is preferably 0.1 parts by weight or more, more preferably 0.2 parts by weight or more, particularly preferably 0.5 parts by weight or more, preferably 100 parts by weight or less of the negative electrode active material. 5 parts by weight or less, more preferably 4 parts by weight or less, and particularly preferably 3 parts by weight or less. When the amount of the binder is within the above range, it is possible to stably prevent the negative electrode active material from dropping from the negative electrode without inhibiting the battery reaction.

負極活物質層には、負極活物質及び結着剤以外にも、その他の成分が含まれていてもよい。その例を挙げると、導電剤、補強材などが挙げられる。なお、その他の成分は、1種類が単独で含まれていてもよく、2種類以上が任意の比率で組み合わせて含まれていてもよい。   The negative electrode active material layer may contain other components in addition to the negative electrode active material and the binder. Examples thereof include a conductive agent and a reinforcing material. In addition, the other component may be contained individually by 1 type, and may be contained combining two or more types by arbitrary ratios.

〔3−2.電解液〕
電解液は、通常のリチウムイオン二次電池に用いられるものであれば、液状でもゲル状でもよい。通常、電解液としては、電解質と溶媒とを含むものを用いる。
[3-2. Electrolyte)
The electrolyte solution may be liquid or gel as long as it is used for a normal lithium ion secondary battery. Usually, an electrolytic solution containing an electrolyte and a solvent is used.

電解液としては、通常、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。支持電解質としては、例えば、リチウム塩が用いられる。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などが挙げられる。中でも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すので、LiPF、LiClO、CFSOLiが好ましい。なお、電解質は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。通常は、解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。 As the electrolytic solution, an organic electrolytic solution in which a supporting electrolyte is dissolved in an organic solvent is usually used. For example, a lithium salt is used as the supporting electrolyte. 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 the like. Among them, LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li are preferable because they are easily soluble in a solvent and exhibit a high degree of dissociation. In addition, electrolyte may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios. Usually, the lithium ion conductivity tends to increase as the supporting electrolyte having a higher degree of dissociation is used, so that the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of the supporting electrolyte.

電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えば、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)、メチルエチルカーボネート(MEC)等のカーボネート類;γ−ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類;1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物類;などが好適に用いられる。またこれらの溶媒の混合液を用いてもよい。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いのでカーボネート類が好ましい。通常、用いる溶媒の粘度が低いほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、溶媒の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。   The organic solvent used in the electrolytic solution is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte. For example, dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), Carbonates such as butylene carbonate (BC) and methyl ethyl carbonate (MEC); esters such as γ-butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; sulfur-containing compounds such as sulfolane and dimethyl sulfoxide Etc. are preferably used. Moreover, you may use the liquid mixture of these solvents. Among these, carbonates are preferable because they have a high dielectric constant and a wide stable potential region. Usually, the lower the viscosity of the solvent used, the higher the lithium ion conductivity tends to be, so the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of solvent.

電解液中における支持電解質の濃度は、通常1質量%以上、好ましくは5質量%以上であり、通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下である。また、支持電解質の種類に応じて、通常0.5モル/L〜2.5モル/Lの濃度で用いられる場合がある。支持電解質の濃度が低すぎても高すぎても、イオン導電度は低下する傾向にある。通常は電解液の濃度が低いほど結着剤等の重合体粒子の膨潤度が大きくなるので、電解液の濃度を調整することによりリチウムイオン伝導度を調節することができる。   The density | concentration of the supporting electrolyte in electrolyte solution is 1 mass% or more normally, Preferably it is 5 mass% or more, and is 30 mass% or less normally, Preferably it is 20 mass% or less. Further, depending on the type of the supporting electrolyte, it may be used usually at a concentration of 0.5 mol / L to 2.5 mol / L. Even if the concentration of the supporting electrolyte is too low or too high, the ionic conductivity tends to decrease. Usually, the lower the concentration of the electrolytic solution, the higher the degree of swelling of the polymer particles such as the binder, so that the lithium ion conductivity can be adjusted by adjusting the concentration of the electrolytic solution.

さらに、電解液には、必要に応じて、添加剤等を含ませてもよい。   Furthermore, you may include an additive etc. in electrolyte solution as needed.

〔3−3.セパレーター〕
セパレーターは、電極の短絡を防止するため正極と負極の間に設けられる部材である。このセパレーターとしては、通常、気孔部を有する多孔性基材が用いられる。セパレーターの例を挙げると、(a)気孔部を有する多孔性セパレーター、(b)片面または両面上に高分子コート層が形成された多孔性セパレーター、(c)無機フィラーや有機フィラーを含む多孔質のコート層が形成された多孔性セパレーター、などが挙げられる。
[3-3. separator〕
The separator is a member provided between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit of the electrode. As this separator, a porous substrate having a pore portion is usually used. Examples of separators include (a) a porous separator having pores, (b) a porous separator having a polymer coating layer formed on one or both sides, and (c) a porous material containing an inorganic filler or an organic filler. And a porous separator having a coating layer formed thereon.

(a)気孔部を有する多孔性セパレーターとしては、例えば、電子伝導性がなくイオン伝導性があり、有機溶媒の耐性が高い、孔径の微細な多孔質膜が用いられる。具体例としては、ポリオレフィン系重合体(例えば、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;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。   (A) As a porous separator having a pore portion, for example, a porous membrane having a fine pore diameter that has no electron conductivity and ion conductivity and high resistance to an organic solvent is used. Specific examples include microporous membranes made of polyolefin polymers (eg, polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride), and mixtures or copolymers thereof; polyethylene terephthalate, polycycloolefin, polyether sulfone. , Polyamide, polyimide, polyimide amide, polyaramid, polycycloolefin, nylon, polytetrafluoroethylene, etc .; microporous membrane; polyolefin fiber woven or non-woven fabric thereof; aggregate of insulating substance particles; Etc.

(b)片面または両面上に高分子コート層が形成された多孔性セパレーターとしては、例えば、ポリビニリデンフルオリド、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリル及びポリビニリデンフルオリドヘキサフルオロプロピレン共重合体等の固体高分子電解質用又はゲル状高分子電解質用の高分子フィルム;ゲル化高分子コート層が挙げられる。   (B) Examples of the porous separator having a polymer coat layer formed on one side or both sides include solid polymers such as polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, and polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene copolymer Examples include a polymer film for an electrolyte or a gel polymer electrolyte; a gelled polymer coat layer.

(c)無機フィラーや有機フィラーを含む多孔質のコート層が形成された多孔性セパレーターとしては、例えば、無機フィラー若しくは有機フィラーと前記フィラー用分散剤とからなる多孔膜層がコートされたセパレーター;などが挙げられる。
これらの中でも、無機フィラー若しくは有機フィラーと前記フィラー用分散剤とからなる多孔膜層がコートされたセパレーターが、セパレーター全体の膜厚を薄くし電池内の活物質比率を上げて体積あたりの容量を上げることができるために好ましい。
(C) As a porous separator in which a porous coat layer containing an inorganic filler or an organic filler is formed, for example, a separator coated with a porous film layer composed of an inorganic filler or an organic filler and the filler dispersant; Etc.
Among these, a separator coated with a porous membrane layer composed of an inorganic filler or an organic filler and the dispersant for the filler reduces the overall thickness of the separator and increases the active material ratio in the battery to increase the capacity per volume. It is preferable because it can be raised.

セパレーターの厚さは、通常0.5μm以上、好ましくは1μm以上であり、通常40μm以下、好ましくは30μm以下、より好ましくは10μm以下である。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、電池の製造時の作業性に優れる。   The thickness of the separator is usually 0.5 μm or more, preferably 1 μm or more, and is usually 40 μm or less, preferably 30 μm or less, more preferably 10 μm or less. Within this range, the resistance due to the separator in the battery is reduced, and the workability during battery production is excellent.

〔3−4.リチウムイオン二次電池の製造方法〕
本発明の電池の製造方法は、特に限定されない。例えば、負極と正極とをセパレーター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ればよい。さらに、必要に応じてエキスパンドメタル、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子;リード板などを設け、電池内部の圧力上昇及び過充放電を防止してもよい。電池の形状は、ラミネートセル型、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。
[3-4. Method for producing lithium ion secondary battery]
The method for producing the battery of the present invention is not particularly limited. For example, a negative electrode and a positive electrode may be overlapped via a separator, and this may be wound or folded according to the shape of the battery and placed in the battery container, and the electrolytic solution may be injected into the battery container and sealed. Furthermore, if necessary, an overcurrent prevention element such as an expanded metal, a fuse, or a PTC element; a lead plate or the like may be provided to prevent an increase in pressure inside the battery and overcharge / discharge. The shape of the battery may be any of a laminated cell type, a coin type, a button type, a sheet type, a cylindrical type, a square shape, a flat type, and the like.

以下、実施例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施してもよい。また、以下の説明において、量を表す「部」及び「%」は、特に断らない限り重量基準である。さらに、以下の説明において温度及び圧力について特に断らない限り、操作は常温常圧の環境において行った。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples shown below, and may be arbitrarily changed without departing from the gist of the present invention and its equivalent scope. May be implemented. In the following description, “parts” and “%” representing amounts are based on weight unless otherwise specified. Further, in the following description, the operation was performed in an environment of normal temperature and pressure unless otherwise specified regarding temperature and pressure.

[評価方法]
〔正極用スラリーの安定性の評価方法〕
作製した正極用スラリーを10mmφの試験管に液量10cm以上入れる。試験管を一日および三日静置した後、正極用スラリーの状態を目視にて観察し、試験管底部における沈降物の有無を確認した。正極用スラリーの経時安定性が低い場合には、試験管の底部に沈降物が観察される。沈降物の有無を、以下の基準に従って判定した。
A:一日静置後および三日静置後の両方ともに沈降物無し。
B:一日静置後には沈降物が無いが、三日静置後に沈降物有り。
C:一日静置後に沈降物有り。
[Evaluation method]
[Method for evaluating stability of positive electrode slurry]
The prepared slurry for positive electrode is put into a 10 mmφ test tube with a liquid volume of 10 cm 3 or more. After allowing the test tube to stand for one day and three days, the state of the positive electrode slurry was visually observed to confirm the presence or absence of sediment at the bottom of the test tube. When the stability of the positive electrode slurry is low, sediment is observed at the bottom of the test tube. The presence or absence of sediment was determined according to the following criteria.
A: There was no sediment after both standing for one day and standing for three days.
B: There is no sediment after standing for one day, but there is sediment after standing for three days.
C: There is a sediment after standing for one day.

〔正極の割れの評価方法〕
作製した正極原反をロールプレスで圧延する前に、正極原反の割れ及びヒビの有無を評価した。含水酸化化合物による水溶性セルロース類の可塑効果が小さい場合には、正極原反において割れ及びひびが観察される。正極原反の割れ及びひびの状態は、JISK5600−8−4の評価基準に基づき、以下のように評価した。
0:10倍に拡大しても視感できない。
1:2倍に拡大すれば視感できる。
2:正常に補正された視力でやっと認識できる。
3:正常に補正された視力で明らかに認識できる。
4:一般的に幅1mmに達する大きな割れ。
5:一般的に幅1mmを超える非常に大きな割れ。
[Method for evaluating cracking of positive electrode]
Before rolling the produced positive electrode fabric with a roll press, the presence or absence of cracks and cracks in the positive electrode fabric was evaluated. When the plastic effect of water-soluble celluloses by the hydrous compound is small, cracks and cracks are observed in the positive electrode raw material. Based on the evaluation criteria of JISK5600-8-4, the state of cracks and cracks in the positive electrode fabric was evaluated as follows.
0: Cannot be seen even if it is magnified 10 times.
1: You can see it by magnifying it twice.
2: Recognizable at last with normal corrected vision.
3: Recognized clearly with normally corrected visual acuity.
4: Large crack generally reaching 1 mm wide.
5: Very large crack generally exceeding 1 mm in width.

〔電池特性(出力特性)の評価方法〕
作製した電池を0.1Cの定電流法によって4.3Vまで充電し、その後、0.1Cにて3.0Vまで放電し、0.1C放電容量aを求める。
その後、0.1Cにて4.3Vまで充電し、その後、10Cにて3.0Vまで放電し、10C放電容量bを求める。
10セルの平均値を測定値とし、10C放電容量bと0.1C放電容量aとの放電容量の比(b/a(%))で表される容量保持率を求め、これを出力特性の評価基準とし、以下の基準で評価する。前記の容量保持率が高いほど、出力特性に優れている。
A:70%以上
B:60%以上70%未満
C:40%以上60%未満
D:40%未満
[Method for evaluating battery characteristics (output characteristics)]
The produced battery is charged to 4.3 V by a constant current method of 0.1 C, and then discharged to 3.0 V at 0.1 C to obtain a 0.1 C discharge capacity a.
Thereafter, the battery is charged to 4.3 V at 0.1 C, and then discharged to 3.0 V at 10 C to obtain a 10 C discharge capacity b.
Using the average value of 10 cells as a measured value, a capacity retention represented by the ratio of discharge capacity between 10C discharge capacity b and 0.1C discharge capacity a (b / a (%)) was obtained, and this was determined as the output characteristic. Use the following criteria for evaluation. The higher the capacity retention rate, the better the output characteristics.
A: 70% or more B: 60% or more and less than 70% C: 40% or more and less than 60% D: Less than 40%

[実施例1]
〔バインダー組成物の製造〕
撹拌機を備えた反応器に、イオン交換水70部およびドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.3部をそれぞれ供給し、十分攪拌混合し、気相部を窒素ガスで置換し、70℃に昇温した。
一方、別の容器で、イオン交換水50部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5部、並びに、重合性モノマーとして、2−エチルヘキシルアクリレート78部、アクリロニトリル20部、メタクリル酸1.8部、およびアリルメタクリレート0.2部を混合して、モノマー混合物を得た。このモノマー混合物を4時間かけて前記反応器に連続的に添加して、重合を行った。反応開始は、モノマー混合物を添加開始する際に、過硫酸カリウム0.5部を3%過硫酸カリウム水溶液として、前記反応器に添加することによって行った。また、モノマー混合物の添加中は、60℃で反応を行った。モノマー混合物の添加終了後、さらに80℃で3時間撹拌して反応を終了し、アクリレート系重合体を含む水系分散液(バインダー組成物)を得た。重合転化率は98.5%であった。
[Example 1]
(Production of binder composition)
70 parts of ion-exchanged water and 0.3 part of sodium dodecylbenzenesulfonate were respectively supplied to a reactor equipped with a stirrer and mixed sufficiently, and the gas phase part was replaced with nitrogen gas, and the temperature was raised to 70 ° C. .
On the other hand, in a separate container, 50 parts of ion-exchanged water, 0.5 part of sodium dodecylbenzenesulfonate, and 78 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 20 parts of acrylonitrile, 1.8 parts of methacrylic acid, and allyl as polymerizable monomers A monomer mixture was obtained by mixing 0.2 parts of methacrylate. This monomer mixture was continuously added to the reactor over 4 hours to conduct polymerization. The reaction was started by adding 0.5 part of potassium persulfate as a 3% aqueous solution of potassium persulfate to the reactor when the addition of the monomer mixture was started. Moreover, reaction was performed at 60 degreeC during addition of a monomer mixture. After the addition of the monomer mixture was completed, the reaction was further terminated by stirring at 80 ° C. for 3 hours to obtain an aqueous dispersion (binder composition) containing an acrylate polymer. The polymerization conversion rate was 98.5%.

〔正極用スラリーの製造〕
正極活物質としてスピネルマンガン(LiMn;Mn含有量60%)93部と、導電剤としてアセチレンブラック(HS−100:電気化学工業)3.5部と、前記のバインダー組成物2.5部(固形分濃度40%)と、増粘剤としてのエーテル化度が0.8であるカルボキシメチルセルロースを含む水溶液40部(固形分濃度2%)と、含水酸基有機化合物としてトリエチレングリコール10部と、キレート剤としてクエン酸ナトリウム0.01部と、適量の水とを、プラネタリーミキサーにて攪拌し、流体状のリチウムイオン二次電池用正極組成物として正極用スラリーを製造した。トリエチレングリコールは、融点が−7.2℃であり、20℃での蒸気圧が0.02Paである。製造した正極用スラリーの一部を採り、その安定性を評価した。結果を表1に示す。
[Production of slurry for positive electrode]
93 parts of spinel manganese (LiMn 2 O 4 ; Mn content 60%) as a positive electrode active material, 3.5 parts of acetylene black (HS-100: Electrochemical Industry) as a conductive agent, and the binder composition 2.5 Part (solid content concentration 40%), 40 parts aqueous solution containing carboxymethylcellulose having a degree of etherification of 0.8 as a thickener (solid content concentration 2%), and 10 parts triethylene glycol as the hydroxyl-containing organic compound Then, 0.01 part of sodium citrate as a chelating agent and an appropriate amount of water were stirred with a planetary mixer to produce a positive electrode slurry as a fluid positive electrode composition for a lithium ion secondary battery. Triethylene glycol has a melting point of −7.2 ° C. and a vapor pressure at 20 ° C. of 0.02 Pa. A part of the produced positive electrode slurry was taken and its stability was evaluated. The results are shown in Table 1.

〔正極の製造〕
上記の正極用スラリーをコンマコーターで、厚さ20μmのアルミ箔上に、乾燥後の正極活物質層の重量が20mg/cmになるように塗布した。60℃で20分間乾燥させた後、150℃で2時間加熱処理して、電極原反を得た。得られた電極原反について割れの評価を行った。結果を表1に示す。また、この電極原反をロールプレスで圧延し、リチウムイオン二次電池用正極として正極極板を製造した。
[Production of positive electrode]
The positive electrode slurry was applied on a 20 μm thick aluminum foil with a comma coater so that the weight of the positive electrode active material layer after drying was 20 mg / cm 2 . After drying at 60 ° C. for 20 minutes, heat treatment was performed at 150 ° C. for 2 hours to obtain an electrode raw material. The obtained electrode fabric was evaluated for cracks. The results are shown in Table 1. Moreover, this electrode raw fabric was rolled by the roll press, and the positive electrode plate was manufactured as a positive electrode for lithium ion secondary batteries.

〔電池の作製〕
前記の正極極板を直径16mmの円盤状に切り抜いて正極を用意した。この正極の正極活物質層面側に直径18mm、厚さ25μmの円盤状のポリプロピレン製多孔膜からなるセパレーターと、負極として用いる金属リチウムと、エキスパンドメタルとを順に積層し、これをポリプロピレン製パッキンが設置されたステンレス鋼製のコイン型外装容器(直径20mm、高さ1.8mm、ステンレス鋼厚さ0.25mm)中に収納した。この容器中に、電解液を空気が残らないように注入した。その後、ポリプロピレン製パッキンを介して、外装容器に、厚さ0.2mmのステンレス鋼のキャップをかぶせて固定し、電池缶を封止した。これにより、直径20mm、厚さ約2mmのリチウムイオン二次電池としてコイン電池を作製した。
[Production of battery]
The positive electrode plate was cut into a disk shape with a diameter of 16 mm to prepare a positive electrode. A separator made of a disk-shaped polypropylene porous film having a diameter of 18 mm and a thickness of 25 μm, a lithium metal used as a negative electrode, and an expanded metal are sequentially laminated on the positive electrode active material layer surface side of this positive electrode, and this is installed with a polypropylene packing. It was stored in a stainless steel coin-type outer container (diameter 20 mm, height 1.8 mm, stainless steel thickness 0.25 mm). The electrolyte was poured into the container so that no air remained. After that, a stainless steel cap having a thickness of 0.2 mm was put on and fixed to the exterior container through a polypropylene packing, and the battery can was sealed. This produced a coin battery as a lithium ion secondary battery having a diameter of 20 mm and a thickness of about 2 mm.

なお、電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とをEC:DEC=1:2(20℃での容積比)で混合してなる混合溶媒に、電解質としてLiPFを1モル/リットルの濃度で溶解させた溶液を用いた。
こうして得られたコイン電池を用いて、出力特性を評価した。結果を表1に示す。
In addition, as an electrolyte, LiPF 6 is used as an electrolyte in a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) at EC: DEC = 1: 2 (volume ratio at 20 ° C.). A solution dissolved at a concentration of mol / liter was used.
The output characteristics were evaluated using the coin battery thus obtained. The results are shown in Table 1.

[実施例2]
トリエチレングリコールの量を15部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表1に示す。
[Example 2]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the amount of triethylene glycol was changed to 15 parts. Table 1 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics.

[実施例3]
トリエチレングリコールの量を6部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表1に示す。
[Example 3]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the amount of triethylene glycol was changed to 6 parts. Table 1 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics.

[実施例4]
トリエチレングリコールの量を1部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表1に示す。
[Example 4]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the amount of triethylene glycol was changed to 1 part. Table 1 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics.

[実施例5]
クエン酸ナトリウムの量を2部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表1に示す。
[Example 5]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the amount of sodium citrate was changed to 2 parts. Table 1 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics.

[実施例6]
キレート剤として、クエン酸ナトリウムの代わりにエチレンジアミン四酢酸を用いたこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表1に示す。
[Example 6]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that ethylenediaminetetraacetic acid was used instead of sodium citrate as the chelating agent. Table 1 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics.

[実施例7]
増粘剤として、カルボキシメチルセルロースの代わりにヒドロキシエチルセルロースを用いたこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表2に示す。
[Example 7]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that hydroxyethyl cellulose was used instead of carboxymethyl cellulose as a thickener. Table 2 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics.

[実施例8]
正極活物質として、LiMnの代わりにLiFePOを用いたこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表2に示す。
[Example 8]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that LiFePO 4 was used instead of LiMn 2 O 4 as the positive electrode active material. Table 2 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics.

[実施例9]
含水酸基有機化合物として、トリエチレングリコールの代わりにグリセリンを用いたこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表2に示す。なお、グリセリンは、融点が18℃であり、50℃での蒸気圧は0.3Paであり、25℃での蒸気圧は0.01Paである。グリセリンについて20℃での蒸気圧は測定していないものの、25℃での蒸気圧が0.01Paであることから、20℃での蒸気圧が0.01Pa以下になることは明らかである。
[Example 9]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that glycerin was used instead of triethylene glycol as the hydroxyl-containing organic compound. Table 2 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics. Glycerin has a melting point of 18 ° C., a vapor pressure at 50 ° C. of 0.3 Pa, and a vapor pressure at 25 ° C. of 0.01 Pa. Although the vapor pressure at 20 ° C. was not measured for glycerin, the vapor pressure at 25 ° C. is 0.01 Pa, so it is clear that the vapor pressure at 20 ° C. is 0.01 Pa or less.

[実施例10]
含水酸基有機化合物として、トリエチレングリコールの代わりにヘキサントリオールを用いたこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表2に示す。なお、ヘキサントリオールは、融点が30℃であり、20℃での蒸気圧が1.3Paである。
[Example 10]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that hexanetriol was used in place of triethylene glycol as the hydroxyl-containing organic compound. Table 2 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics. In addition, hexanetriol has a melting point of 30 ° C. and a vapor pressure at 20 ° C. of 1.3 Pa.

[実施例11]
含水酸基有機化合物として、トリエチレングリコールの代わりにトリプロピレングリコールを用いたこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表2に示す。なお、トリプロピレングリコールは、融点が−54℃であり、20℃での蒸気圧が0.67Paである。
[Example 11]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that tripropylene glycol was used instead of triethylene glycol as the hydroxyl-containing organic compound. Table 2 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics. Tripropylene glycol has a melting point of −54 ° C. and a vapor pressure at 20 ° C. of 0.67 Pa.

[実施例12]
キレート剤として、クエン酸ナトリウムの代わりに酒石酸を用いたこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表2に示す。
[Example 12]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that tartaric acid was used instead of sodium citrate as the chelating agent. Table 2 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics.

[比較例1]
正極用スラリーを製造する際、トリエチレングリコールを用いなかったこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表3に示す。
[Comparative Example 1]
When producing the positive electrode slurry, a coin battery was produced in the same manner as in Example 1 except that triethylene glycol was not used. Table 3 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics.

[比較例2]
正極用スラリーを製造する際、クエン酸ナトリウムを用いなかったこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表3に示す。
[Comparative Example 2]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that sodium citrate was not used when manufacturing the positive electrode slurry. Table 3 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics.

[比較例3]
トリエチレングリコールの代わりにブタンジオールを用いたこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表3に示す。なお、ブタンジオールは、融点が20℃であり、20℃での蒸気圧が10Paである。
[Comparative Example 3]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that butanediol was used instead of triethylene glycol. Table 3 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics. Butanediol has a melting point of 20 ° C. and a vapor pressure at 20 ° C. of 10 Pa.

[比較例4]
カルボキシメチルセルロースの代わりにポリビニルアルコールを用いたこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表3に示す。
[Comparative Example 4]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that polyvinyl alcohol was used instead of carboxymethylcellulose. Table 3 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics.

[比較例5]
トリエチレングリコールの代わりにイソソルバイドを用いたこと以外は実施例1と同様にして、コイン電池を製造した。正極用スラリーの安定性、正極の割れ、及び電池特性それぞれの評価結果を表3に示す。なお、イソソルバイドは、融点が60℃であり、気化する前に分解するため蒸気圧は測定できなかった。
[Comparative Example 5]
A coin battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that isosorbide was used instead of triethylene glycol. Table 3 shows the evaluation results of the stability of the positive electrode slurry, the positive electrode cracking, and the battery characteristics. Note that isosorbide had a melting point of 60 ° C. and decomposed before vaporization, so the vapor pressure could not be measured.

Figure 0005707847
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[検討]
実施例においては、正極用スラリーはいずれも沈降物が無いか生じ難く、安定であった。また、実施例においては、正極の割れ及びひびは生じていないか、生じていたとしても非常に小さいものしか生じていなかった。さらに、実施例においては出力特性が高く、放電容量に優れていた。したがって、本発明によれば、正極活物質としてマンガン、ニッケル又は鉄を含むものを用いながら、正極用スラリーの安定性と、大きい放電容量とを両立できることが確認された。
それに対し、含水酸基有機化合物を含有していないもの(比較例1)、キレート剤を含有していないもの(比較例2)、20℃での蒸気圧が10Pa以上である含水酸基有機化合物を含有しているもの(比較例3)、水溶性セルロース類を含有していないもの(比較例4)、融点が30℃を超える含水酸基有機化合物を含有しているもの(比較例5)は、スラリーの安定性に劣っていたり、正極の割れおよびひびが生じていたり、出力特性に劣っていた。
[Consideration]
In the examples, all the positive electrode slurries were stable with little or no sediment. Further, in the examples, cracks and cracks of the positive electrode were not generated, or even if they were generated, only very small ones were generated. Furthermore, in the examples, the output characteristics were high and the discharge capacity was excellent. Therefore, according to the present invention, it was confirmed that both the stability of the positive electrode slurry and the large discharge capacity can be achieved while using the positive electrode active material containing manganese, nickel, or iron.
On the other hand, those containing no hydroxyl-containing organic compound (Comparative Example 1), those containing no chelating agent (Comparative Example 2), and containing a hydroxyl-containing organic compound having a vapor pressure of 10 Pa or higher at 20 ° C. (Comparative Example 3), those containing no water-soluble cellulose (Comparative Example 4), those containing a hydroxyl-containing organic compound having a melting point exceeding 30 ° C. (Comparative Example 5) are slurries. The stability of the battery was inferior, the positive electrode was cracked or cracked, and the output characteristics were inferior.

本発明は、リチウムイオン二次電池に用いて好適である。また、本発明のリチウムイオン二次電池は、例えば、例えば、携帯電話、ノートパソコン等の電気機器、電気自動車等の車両用の電源として使用できる。   The present invention is suitable for use in a lithium ion secondary battery. Moreover, the lithium ion secondary battery of the present invention can be used, for example, as a power source for electric devices such as mobile phones and notebook computers, and vehicles such as electric vehicles.

Claims (5)

マンガン、ニッケル及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも一種類の金属を含む正極活物質と、
アクリレート系重合体と、
水溶性セルロース類と、
融点30℃以下であり、かつ、20℃での蒸気圧が10Pa未満である含水酸基有機化合物と、
キレート剤とを含み、
前記含水酸基有機化合物が、グリコール類又はアルカントリオール類であり、
前記アクリレート系重合体を、結着剤として含む、リチウムイオン二次電池用正極組成物。
A positive electrode active material containing at least one metal selected from the group consisting of manganese, nickel and iron;
An acrylate polymer;
Water-soluble celluloses;
A hydroxyl-containing organic compound having a melting point of 30 ° C. or lower and a vapor pressure at 20 ° C. of less than 10 Pa;
Only contains a chelating agent,
The hydroxyl-containing organic compound is a glycol or an alkanetriol;
The acrylate-based polymer, including a positive electrode composition for a lithium ion secondary battery as a binder.
前記正極活物質、前記アクリレート系重合体、前記水溶性セルロース類、前記含水酸基有機化合物及び前記キレート剤の合計量100重量部に対して、前記含水酸基有機化合物を0.5重量部以上20重量部以下含む、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極組成物。   0.5 parts by weight or more and 20 parts by weight of the hydroxyl group-containing organic compound with respect to 100 parts by weight of the total amount of the positive electrode active material, the acrylate polymer, the water-soluble cellulose, the hydroxyl group-containing organic compound, and the chelating agent. The positive electrode composition for a lithium ion secondary battery according to claim 1, comprising at most parts. 前記キレート剤が、アミノカルボン酸系キレート化合物、ホスホン酸系キレート化合物、グルコン酸、グルコン酸アルカリ塩、クエン酸、クエン酸アルカリ塩、リンゴ酸、リンゴ酸アルカリ塩、酒石酸、及び酒石酸アルカリ塩からなる群より選択される化合物であり、
前記正極活物質、前記アクリレート系重合体、前記水溶性セルロース類、前記含水酸基有機化合物及び前記キレート剤の合計量100重量部に対して、前記キレート剤を0.005重量部以上3重量部以下含む、請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用正極組成物。
The chelating agent comprises an aminocarboxylic acid chelate compound, a phosphonic acid chelate compound, gluconic acid, alkali gluconate, citric acid, alkali citrate, malic acid, alkali malate, tartaric acid, and alkali tartaric acid. A compound selected from the group,
0.005 part by weight or more and 3 parts by weight or less of the chelating agent with respect to 100 parts by weight of the total amount of the positive electrode active material, the acrylate polymer, the water-soluble cellulose, the hydroxyl group-containing organic compound, and the chelating agent. The positive electrode composition for lithium ion secondary batteries according to claim 1 or 2, further comprising:
集電体と、前記集電体の表面に設けられた正極活物質層とを備え、
前記正極活物質層が、請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用正極組成物を含み、
前記正極活物質層の重量が、前記集電体の表面の単位面積当たり、10mg/cm以上である、リチウムイオン二次電池用正極。
A current collector, and a positive electrode active material layer provided on the surface of the current collector,
The positive electrode active material layer includes the positive electrode composition for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3,
The positive electrode for lithium ion secondary batteries whose weight of the said positive electrode active material layer is 10 mg / cm < 2 > or more per unit area of the surface of the said collector.
請求項4に記載のリチウムイオン二次電池用正極を備える、リチウムイオン二次電池。   A lithium ion secondary battery comprising the positive electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 4.
JP2010236572A 2010-10-21 2010-10-21 Positive electrode composition for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery Active JP5707847B2 (en)

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