JP5854867B2 - Method for producing electrode composition - Google Patents

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Description

本発明は、電極組成物の製造方法に関する。より詳しくは、二次電池等に用いられる電極を形成する組成物として好適に用いることができる電極組成物を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an electrode composition. More specifically, the present invention relates to a method for producing an electrode composition that can be suitably used as a composition for forming an electrode used in a secondary battery or the like.

二次電池は、繰り返し充放電を行うことができる電池であり、近年の環境問題への関心の高まりを背景に、携帯電話やノートパソコン等の電子機器だけでなく、自動車や航空機等の分野においても使用が進んでいる。このような二次電池への需要の高まりを受けて、研究も活発に行われており、特に、二次電池の中でも軽量、小型かつ高エネルギー密度のリチウムイオン電池は、各産業界から注目されており、開発が盛んに行われている。 Secondary batteries are rechargeable batteries that can be repeatedly charged and discharged. In recent years, due to the growing interest in environmental problems, not only electronic devices such as mobile phones and laptop computers, but also automobiles and airplanes. Is also being used. In response to the growing demand for secondary batteries, research is actively conducted. In particular, lithium-ion batteries that are light, small, and high in energy density are attracting attention from various industries. Development is actively underway.

リチウムイオン電池は、主に正極、電解質、負極及びセパレータから構成され、この中で電極は、電極組成物を集電体の上に塗布したものが用いられている。電極組成物のうち、正極の形成に用いられる正極組成物は、主に正極活物質、導電助剤、バインダー及び溶媒からなっており、また、負極の形成に用いられる負極組成物は、主に負極活物質、バインダー及び溶媒からなっている。これら電極組成物においては、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)、溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)が一般的に用いられる。
これは、PVDFが化学的、電気的に安定であり、NMPがPVDFを溶解する経時安定性のある溶媒であることに拠っている。
A lithium ion battery is mainly composed of a positive electrode, an electrolyte, a negative electrode, and a separator, and an electrode in which an electrode composition is applied on a current collector is used. Among the electrode compositions, the positive electrode composition used for forming the positive electrode mainly consists of a positive electrode active material, a conductive additive, a binder and a solvent, and the negative electrode composition used for forming the negative electrode is mainly composed of It consists of a negative electrode active material, a binder, and a solvent. In these electrode compositions, polyvinylidene fluoride (PVDF) is generally used as a binder and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is generally used as a solvent.
This is because PVDF is chemically and electrically stable and NMP is a time-stable solvent that dissolves PVDF.

しかしながら、PVDFは溶解濃度が高くなく、一般に10%以下の濃度で用いられており、PVDFを用いると固形分濃度を上げるのが難しい。また、NMPは、沸点が高いため、NMPを溶媒として用いると電極を形成する際に溶媒の揮発に多くのエネルギーが必要となるといった問題もある。それに加えて、近年は環境問題への関心の高まりを背景に、電極組成物にも有機溶媒を使用しない水系の電極組成物が求められてきている。
なお、特に負極組成物において見られるように、水系の組成物には、溶剤系の組成物に比べてバインダーの使用量を抑えることができるというメリットがある。
However, PVDF does not have a high dissolution concentration, and is generally used at a concentration of 10% or less. When PVDF is used, it is difficult to increase the solid content concentration. In addition, since NMP has a high boiling point, when NMP is used as a solvent, there is a problem that much energy is required for volatilization of the solvent when forming an electrode. In addition, in recent years, an aqueous electrode composition that does not use an organic solvent for the electrode composition has been demanded against the background of increasing interest in environmental problems.
In particular, as seen in the negative electrode composition, the water-based composition has an advantage that the amount of the binder used can be suppressed as compared with the solvent-based composition.

水系の電極組成物に用いられるバインダーとしては、水溶性ポリマー及びエマルション(ポリマー粒子の水分散体)の2つの成分を併用する形態が多く検討されている。水溶性ポリマーは分散性能及び粘度調整機能(増粘機能)を有している。また、エマルションは電極活物質同士を結着させる性質(結着性、なお、結着性を有するものはその性能から「結着剤」とも呼ばれている。)を有し、更に、電極に柔軟性や可とう性を付与する役割を担っている。このように水溶性ポリマーとエマルションは、バインダーに必要とされる機能を分担して担っている。水溶性ポリマーとしては、代表的にはカルボキシメチルセルロース(CMC)が挙げられる。CMCは、負極組成物の水溶性ポリマーとして一般的に用いられており、正極組成物においても、水溶性ポリマーの候補としてCMCが検討の中心となっている。また、エマルション、特に負極組成物のエマルション、としては、スチレンブタジエンゴム(SBR)が一般的に用いられている。 As a binder used in an aqueous electrode composition, a form in which two components of a water-soluble polymer and an emulsion (an aqueous dispersion of polymer particles) are used in combination has been studied. The water-soluble polymer has a dispersion performance and a viscosity adjusting function (thickening function). In addition, the emulsion has a property of binding electrode active materials to each other (binding property, a material having binding property is also referred to as a “binding agent” because of its performance). It plays the role of giving flexibility and flexibility. Thus, the water-soluble polymer and the emulsion share the functions required for the binder. A typical example of the water-soluble polymer is carboxymethylcellulose (CMC). CMC is generally used as a water-soluble polymer of the negative electrode composition, and CMC is the center of investigation as a candidate for the water-soluble polymer in the positive electrode composition. Further, styrene butadiene rubber (SBR) is generally used as an emulsion, particularly an emulsion of a negative electrode composition.

水溶性ポリマーを単独に用いる水系の電極組成物又はそれから形成される電極としては、集電体と、ポリアクリル酸塩である結着剤及び負極活物質を含み、集電体の表面に形成される負極活物質層とを有する電池用負極が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。また、(1)酸性モノマーを用いて重合されたポリマーを含み、(2)pHが4〜10であるラテックスを含有する電池用バインダー組成物が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。 A water-based electrode composition using a water-soluble polymer alone or an electrode formed therefrom includes a current collector, a binder that is a polyacrylate, and a negative electrode active material, and is formed on the surface of the current collector. A negative electrode for a battery having a negative electrode active material layer is disclosed (for example, see Patent Document 1). Moreover, the binder composition for batteries containing (1) the polymer polymerized using the acidic monomer and (2) the latex whose pH is 4-10 is disclosed (for example, refer patent document 2). .

特開2009−80971号公報(第1−2頁)JP 2009-80971 A (page 1-2) 特開平11−149929号公報(第1−2頁)JP-A-11-149929 (page 1-2)

上述のものを一例として、水系の電極組成物について様々な検討が行われているが、中でも、水系の電極組成物に用いるバインダーとして充分な性能を有するものが未だ開発されておらず、水系の電極組成物に好適に用いることができるバインダーが求められているところであった。
特許文献1においては、バインダーとして水溶性ポリマーであるポリアクリル酸塩が用いられているが、エマルションとは併用せずにポリアクリル酸塩単独でバインダーを構成し用いている。しかしながら、エマルションと併用していないために、バインダーとしては、結着性、電極の柔軟性や可とう性において充分とは言えないものであった。
一方、特許文献2においては、水溶性ポリマーであるCMCとエマルションであるラテックスとを併用したバインダーを用いた形態が開示されている。エマルションは、一般的に分散性が充分でなく粘度が低いために、単独でバインダーとして用いることは難しくCMCと併用して用いられている。
通常、水系の電極組成物を構成する場合、水溶性ポリマーを用いて電極活物質及び必要に応じて導電助剤等を分散させ、そこへエマルションを添加して製造する方法が一般的である。ここで、一般的には水溶性ポリマーとしては、固体のものを水やアルカリ水を用いて水溶性化したものが用いられるが、固体のポリマーは水溶液にする際に塊状になったりして溶解し難く、ポリマー水溶液の作製に時間がかかってしまい、結果として電極組成物の調製に時間がかかるという課題を有している。
このように、水系の電極組成物において用いられるバインダーについて開発が進められているが、工業的な生産を視野に入れると、バインダーとしての性能と共に、電極組成物の製造の簡便さということも重要であり、これらの要求をともに満たす電極組成物の製造方法が求められていた。
Various studies have been made on aqueous electrode compositions, taking the above as an example, but among them, a binder having sufficient performance as an aqueous electrode composition has not yet been developed. There has been a demand for a binder that can be suitably used for an electrode composition.
In Patent Document 1, polyacrylate, which is a water-soluble polymer, is used as a binder, but the binder is composed of polyacrylate alone without being used together with an emulsion. However, since it is not used in combination with an emulsion, it cannot be said that the binder is sufficient in terms of binding properties, electrode flexibility and flexibility.
On the other hand, in patent document 2, the form using the binder which used together the CMC which is a water-soluble polymer, and the latex which is an emulsion is disclosed. Emulsions are generally used in combination with CMC because they are generally not sufficiently dispersible and have a low viscosity, making them difficult to use alone as binders.
In general, when a water-based electrode composition is formed, a method is generally used in which a water-soluble polymer is used to disperse an electrode active material and, if necessary, a conductive additive, and an emulsion is added thereto. Here, as a water-soluble polymer, a solid polymer that is water-solubilized with water or alkaline water is generally used, but the solid polymer dissolves in a lump when it is made into an aqueous solution. However, it takes time to prepare the aqueous polymer solution, and as a result, it takes time to prepare the electrode composition.
Thus, the development of binders used in water-based electrode compositions is underway. From the viewpoint of industrial production, it is important not only to provide binders but also to simplify the production of electrode compositions. Therefore, a method for producing an electrode composition that satisfies both of these requirements has been demanded.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、得られる電極が優れた電池性能を発揮するものとなる電極組成物を簡便に作製することができる電極組成物の製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said present condition, and provides the manufacturing method of the electrode composition which can produce simply the electrode composition from which the obtained electrode exhibits the outstanding battery performance. With the goal.

本発明者は、水系の電極組成物の製造方法について種々検討を行い、エチレン性不飽和カルボン酸の金属塩単量体由来の構造単位10〜60質量%を含む水溶性高分子をバインダー(結合剤)として用いることに想到した。このような水溶性高分子はアルカリ可溶性樹脂にアルカリ水溶液を加えていくことで簡単に製造することができることから、このような水溶性高分子を結合剤として用いることによって、水系の電極組成物を簡便に製造することが可能となることを見出した。このようにして得られる水溶性高分子は分散性や増粘性に優れるためバインダーとして優れた性能を発揮し、この水溶性高分子をバインダーとして用いることで、電池性能に優れた電極の材料として好適な水系の電極組成物とすることができることも見出し、上記課題を見事に解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。 The present inventor has made various studies on a method for producing a water-based electrode composition, and a water-soluble polymer containing 10 to 60% by mass of a structural unit derived from a metal salt monomer of an ethylenically unsaturated carboxylic acid as a binder (bonded). To use it as an agent. Since such a water-soluble polymer can be easily produced by adding an alkaline aqueous solution to an alkali-soluble resin, an aqueous electrode composition can be obtained by using such a water-soluble polymer as a binder. It has been found that it can be easily produced. The water-soluble polymer thus obtained exhibits excellent performance as a binder because of its excellent dispersibility and thickening properties. By using this water-soluble polymer as a binder, it is suitable as an electrode material with excellent battery performance. It has also been found that a water-based electrode composition can be obtained, and has arrived at the present invention by conceiving that the above problems can be solved brilliantly.

すなわち本発明は、電極活物質、結合剤、及び、水を含む電極組成物の製造方法であって、上記製造方法は、電極活物質、結合剤、及び、水を混練する工程を含み、上記結合剤は、エチレン性不飽和カルボン酸の金属塩単量体由来の構造単位10〜60質量%を含む水溶性高分子を含み、上記水溶性高分子は、2質量%水溶液の全光線透過率が90〜100%であることを特徴とする電極組成物の製造方法である。
以下に本発明を詳述する。
That is, the present invention is a method for producing an electrode composition comprising an electrode active material, a binder, and water, wherein the production method includes a step of kneading the electrode active material, the binder, and water, The binder includes a water-soluble polymer containing 10 to 60% by mass of a structural unit derived from a metal salt monomer of an ethylenically unsaturated carboxylic acid, and the water-soluble polymer is a total light transmittance of a 2% by mass aqueous solution. Is 90 to 100%, a method for producing an electrode composition.
The present invention is described in detail below.

本発明の電極組成物の製造方法は、電極活物質、結合剤、及び、水を含む電極組成物を製造するものであるが、電極組成物としては、電極活物質、結合剤、及び、水を含む限り、後述する水分散樹脂(エマルション)、分散剤、導電助剤等のその他の成分を含んでいてもよい。また、これらの各成分は、1種を含んでいても2種以上を含んでいてもよい。
本発明の電極組成物の製造方法は、電極活物質、結合剤、及び、水を混練する工程を含むものであるが、この工程を含む限り、その他の工程を含んでいてもよい。
The method for producing an electrode composition of the present invention is to produce an electrode composition containing an electrode active material, a binder, and water. The electrode composition includes an electrode active material, a binder, and water. As long as it contains, other components, such as the water-dispersed resin (emulsion) mentioned later, a dispersing agent, and a conductive support agent, may be included. Moreover, each of these components may contain 1 type, or may contain 2 or more types.
The method for producing the electrode composition of the present invention includes a step of kneading the electrode active material, the binder, and water, but may include other steps as long as this step is included.

本発明における混練工程は、電極活物質、結合剤、及び、水を混練する工程であるが、このように混練することによって水中に結合剤及び電極活物質が均一に分散されることとなる。混練工程としては、結合剤に水及び電極活物質を加えて、混練する工程が好ましい。
上記混練工程においては、ビーズ、ボールミル、攪拌型混合機、2軸遊星方式の混合混練装置(例えば、TKハイビスミックス(登録商標)(プライミクス社製)等が挙げられる。)等を用いて混練することができる。
なお上記混練工程としては、結合剤、水及び電極活物質を加える限り、その他の成分を加えてもよく、混練工程としては、溶媒である水に溶解した水溶性高分子を含む結合剤に、場合により分散剤を添加し、更に必要に応じて導電助剤を混合して混練することで分散させ、その溶液に電極活物質を加えて更に混練することで分散させる工程もまた、本発明の好適な実施形態の一つである。
The kneading step in the present invention is a step of kneading the electrode active material, the binder, and water. By kneading in this way, the binder and the electrode active material are uniformly dispersed in water. As the kneading step, a step of adding water and an electrode active material to the binder and kneading is preferable.
In the kneading step, kneading is performed using beads, a ball mill, a stirring mixer, a biaxial planetary mixing and kneading apparatus (for example, TK Hibismix (registered trademark) (manufactured by Primix)), and the like. be able to.
As the kneading step, other components may be added as long as the binder, water and the electrode active material are added. As the kneading step, a binder containing a water-soluble polymer dissolved in water as a solvent, The step of adding a dispersing agent in some cases, further dispersing by mixing and kneading the conductive assistant as necessary, adding the electrode active material to the solution and dispersing by further kneading is also a process of the present invention. This is one of the preferred embodiments.

本発明の電極組成物の製造方法は、上記混練工程後、更に、水分散樹脂を加える工程を含むことが好ましい。このような手順で電極組成物を調製すると、電極活物質を簡便かつ充分に均一分散させることが可能となる。好適な水分散樹脂、及び、配合割合は後述する。 The method for producing an electrode composition of the present invention preferably further includes a step of adding a water-dispersed resin after the kneading step. When the electrode composition is prepared by such a procedure, the electrode active material can be easily and sufficiently uniformly dispersed. Suitable water-dispersed resins and blending ratios will be described later.

上記電極組成物は、電極活物質、結合剤、及び、水を含むものであるが、電極組成物における電極活物質の含有量としては、電極組成物の全量100質量%に対して、85〜99質量%であることが好ましい。より好ましくは、90〜98質量%である。
また、上記結合剤の含有量としては、電極活物質100質量%に対して、0.1〜6質量%であることが好ましい。結合剤の含有量がこの範囲であると、分散性、粘度調整機能を充分に発揮し、電極活物質や後述する導電助剤等のフィラーを結合し、かつ、電極中のバインダー使用量を抑えることができる。より好ましくは、0.2〜3質量%である。
上記水の含有量としては、電極活物質100質量%に対して、50〜300質量%であることが好ましい。水の含有量がこの範囲であると、適当な粘度のスラリーを作製することができる。より好ましくは、70〜200質量%である。
Although the said electrode composition contains an electrode active material, a binder, and water, as content of the electrode active material in an electrode composition, it is 85-99 mass with respect to 100 mass% of whole quantity of an electrode composition. % Is preferred. More preferably, it is 90-98 mass%.
Moreover, as content of the said binder, it is preferable that it is 0.1-6 mass% with respect to 100 mass% of electrode active materials. When the content of the binder is within this range, the dispersibility and the viscosity adjusting function are sufficiently exhibited, the electrode active material and a filler such as a conductive auxiliary agent described later are bonded, and the amount of binder used in the electrode is suppressed. be able to. More preferably, it is 0.2-3 mass%.
As content of the said water, it is preferable that it is 50-300 mass% with respect to 100 mass% of electrode active materials. When the water content is within this range, a slurry having an appropriate viscosity can be produced. More preferably, it is 70-200 mass%.

上記水溶性高分子は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位を含むアルカリ可溶性樹脂を金属塩で中和して得られるものであることが好ましい。ここで、中和して得られるとは、アルカリ可溶性樹脂が含む酸基が全て金属塩で中和されていることのみを意味するものではなく、アルカリ可溶性樹脂が含む酸基の少なくとも一部が中和されていれば、中和されていない酸基が残っているものも中和して得られるものに含まれる。また、アルカリ可溶性樹脂が含む酸基に対して金属塩を過剰に加えて中和し、アルカリ可溶性樹脂が含む酸基が全て金属塩で中和された上、更に過剰の金属塩が残存する形態についても、当該中和して得られる形態に含まれる。中和の好ましい形態については後述する。
上記金属塩としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の塩が好ましい。より好ましくは、リチウム塩である。これら金属塩としては、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
The water-soluble polymer is preferably obtained by neutralizing an alkali-soluble resin containing a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer with a metal salt. Here, “obtained by neutralization” does not mean that the acid groups contained in the alkali-soluble resin are all neutralized with metal salts, but at least a part of the acid groups contained in the alkali-soluble resin. If it is neutralized, what remains the acid group which is not neutralized is also included in what is obtained by neutralization. In addition, the metal salt is excessively added to the acid group contained in the alkali-soluble resin for neutralization, and all the acid groups contained in the alkali-soluble resin are neutralized with the metal salt, and the excess metal salt remains. Is also included in the form obtained by neutralization. A preferred form of neutralization will be described later.
The metal salt is preferably an alkali metal salt such as lithium, sodium, or potassium. More preferably, it is a lithium salt. As these metal salts, 1 type may be used and 2 or more types may be used.

上記金属塩でアルカリ可溶性樹脂を中和する方法としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物;炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属の炭酸水素塩などの水溶液を用いて、上記アルカリ可溶性樹脂と中和反応させる方法が挙げられる。これら金属塩で上記アルカリ可溶性樹脂を中和することにより、均一な水溶液となり、外観として透明溶液となる。
ここで、透明溶液とは、2質量%水溶液の全光線透過率が90〜100%であるものを意味する。すなわち、上記水溶性高分子は、2質量%水溶液の全光線透過率が90〜100%であるものである。全光線透過率として好ましくは、95%以上であり、より好ましくは、97%以上である。
また、上記水溶性高分子は、2質量%水溶液のヘイズが10以下であることが好ましく、より好ましくは、3以下である。
上記全光線透過率及びヘイズは、ヘイズメーター(製品名「NDH5000」、日本電色工業社製)を用いて、測定することができる。
Examples of the method for neutralizing the alkali-soluble resin with the above metal salt include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide; alkali metals such as lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate. And a method of neutralizing the alkali-soluble resin with an aqueous solution such as hydrogen carbonate. By neutralizing the alkali-soluble resin with these metal salts, a uniform aqueous solution is obtained and a transparent solution is obtained as an appearance.
Here, the transparent solution means that the total light transmittance of the 2% by mass aqueous solution is 90 to 100%. That is, the water-soluble polymer has a total light transmittance of 90 to 100% in a 2% by mass aqueous solution. The total light transmittance is preferably 95% or more, and more preferably 97% or more.
The water-soluble polymer preferably has a 2% by weight aqueous solution having a haze of 10 or less, more preferably 3 or less.
The total light transmittance and haze can be measured using a haze meter (product name “NDH5000”, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.).

上記中和反応としては、上記アルカリ可溶性樹脂におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位が有するカルボン酸を金属塩で60〜150%中和することが好ましい。上記中和率としてより好ましくは、70〜110%であり、更に好ましくは、80〜100%である。
このように、本発明における水溶性高分子が、アルカリ可溶性樹脂におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位が有するカルボン酸を金属塩で60〜150%中和して得られるものであることもまた、本発明の好適な実施形態の一つである。
なお、中和率は、中和反応に供されるアルカリ可溶性樹脂におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位が有するカルボン酸量に対する、中和反応に供される金属塩の仕込み量の比で規定される。したがって、上記カルボン酸量よりも多く、過剰に金属塩を仕込む場合には、上記中和率は100%を超えることとなる。
As said neutralization reaction, it is preferable to neutralize 60-150% of carboxylic acid which the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the said alkali-soluble resin has with a metal salt. The neutralization rate is more preferably 70 to 110%, and still more preferably 80 to 100%.
Thus, the water-soluble polymer in the present invention is obtained by neutralizing 60 to 150% of a carboxylic acid having a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in an alkali-soluble resin with a metal salt. It is also one of the preferred embodiments of the present invention.
The neutralization rate is the amount of metal salt charged for neutralization reaction relative to the amount of carboxylic acid in the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the alkali-soluble resin subjected to neutralization reaction. It is defined by the ratio of Therefore, when the amount of carboxylic acid is more than the amount of carboxylic acid and the metal salt is charged excessively, the neutralization rate exceeds 100%.

上記中和反応においては、中和後の水溶性高分子を含む水溶液のpHとしては、6以上であることが好ましい。より好ましくは、7以上である。また、pHの上限としては、9を超えないことが好ましい。
pH測定は、ガラス電極式水素イオン度計F−21(製品名、堀場製作所社製)を用いて、25℃での値を測定することにより行うことができる。
In the neutralization reaction, the pH of the aqueous solution containing the water-soluble polymer after neutralization is preferably 6 or more. More preferably, it is 7 or more. Moreover, as an upper limit of pH, it is preferable not to exceed 9.
The pH can be measured by measuring a value at 25 ° C. using a glass electrode type hydrogen ion meter F-21 (product name, manufactured by HORIBA, Ltd.).

上記水溶性高分子は、重量平均分子量が、50万〜300万であることが好ましい。重量平均分子量が50万未満である場合、水溶性高分子に求められる分散性は発現できるが、粘度調整機能が充分でない場合があり、粒子間の結着性を向上させる上では充分でないおそれがある。重量平均分子量としてより好ましくは、70万〜200万である。
上記重量平均分子量は、ポリスチレン換算によるゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC装置、展開溶媒;テトラヒドロフラン)によって以下の装置、及び、測定条件で測定することができる。
GPC装置:HLC−8120(製品名、東ソー社製)
カラム:TSK−gel GMHXL(製品名、東ソー社製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
検量線用標準物質:ポリスチレン
溶離液流量:1ml/min
カラム温度:40℃
測定方法:中和前のアルカリ可溶性樹脂を溶離液に測定対象物の固形分が0.1質量%となるように溶解し、フィルターを用いてろ過したものを測定サンプルとする。
The water-soluble polymer preferably has a weight average molecular weight of 500,000 to 3,000,000. When the weight average molecular weight is less than 500,000, the dispersibility required for the water-soluble polymer can be expressed, but the viscosity adjustment function may not be sufficient, and may not be sufficient for improving the binding property between particles. is there. The weight average molecular weight is more preferably 700,000 to 2,000,000.
The weight average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC apparatus, developing solvent; tetrahydrofuran) in terms of polystyrene under the following apparatus and measurement conditions.
GPC device: HLC-8120 (product name, manufactured by Tosoh Corporation)
Column: TSK-gel GMHXL (product name, manufactured by Tosoh Corporation)
Eluent: Tetrahydrofuran (THF)
Standard material for calibration curve: Polystyrene eluent flow rate: 1 ml / min
Column temperature: 40 ° C
Measuring method: The alkali-soluble resin before neutralization is dissolved in the eluent so that the solid content of the measurement target is 0.1% by mass, and filtered using a filter to obtain a measurement sample.

上記水溶性高分子は、2質量%水溶液の粘度が50〜20,000mPa・sであることが好ましい。アルカリ可溶性樹脂として、中和後にこのような粘度範囲を持つ水溶性高分子となるものを用いることにより、電極組成物の粘度を調整する機能を充分に発揮することができる。中でも、アルカリ可溶性樹脂におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位が有するカルボン酸を100%金属塩で中和して得られる水溶性高分子の2質量%水溶液の粘度が50〜20,000mPa・sであることがより好ましい。更に好ましくは、100〜10,000mPa・sであり、特に好ましくは、120〜3,000mPa・sである。
上記粘度は、B型粘度計(東京計器社製)を用いて、25±1℃、30rpmの条件で測定することができる。
The water-soluble polymer preferably has a 2% by weight aqueous solution having a viscosity of 50 to 20,000 mPa · s. By using the alkali-soluble resin that becomes a water-soluble polymer having such a viscosity range after neutralization, the function of adjusting the viscosity of the electrode composition can be sufficiently exerted. Among them, the viscosity of a 2% by weight aqueous solution of a water-soluble polymer obtained by neutralizing a carboxylic acid having a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in an alkali-soluble resin with a 100% metal salt is 50 to 20 More preferably, it is 1,000 mPa · s. More preferably, it is 100-10,000 mPa * s, Most preferably, it is 120-3,000 mPa * s.
The viscosity can be measured using a B-type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.) at 25 ± 1 ° C. and 30 rpm.

上記アルカリ可溶性樹脂は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位を含むものであるが、アルカリ可溶性樹脂の有する構造単位の全量100質量%に対して、エチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位を10〜60質量%、及び、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位を10〜90質量%必須として含むものであることが好ましい。アルカリ可溶性樹脂としてこのようなものを用いることによって、中和して得られる水溶性高分子を含む結合剤を、分散性や粘度調整機能を損ねずに、密着性や可とう性、電極形成性にもより優れたものとすることができる。 The alkali-soluble resin contains a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, but is derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer with respect to 100% by mass of the total amount of structural units of the alkali-soluble resin. It is preferable that 10 to 60% by mass of the structural unit and 10 to 90% by mass of the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer are essential. By using such a material as an alkali-soluble resin, a binder containing a water-soluble polymer obtained by neutralization can be adhered, flexible, and electrode-forming without impairing the dispersibility and viscosity adjusting function. Even better.

上記エチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位とは、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の炭素−炭素二重結合が単結合になった構造を表している。
上記エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸等のエチレン性不飽和モノカルボン酸単量体;イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸等のエチレン性不飽和ジカルボン酸単量体及びそれらの酸無水物などが挙げられる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸等のエチレン性不飽和モノカルボン酸単量体が好ましく、アクリル酸、メタクリル酸がより好ましい。これらエチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
The structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer represents a structure in which the carbon-carbon double bond of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is a single bond.
Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include ethylenically unsaturated monocarboxylic acid monomers such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, and isocrotonic acid; itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, Examples thereof include ethylenically unsaturated dicarboxylic acid monomers such as mesaconic acid and glutaconic acid, and acid anhydrides thereof. Among these, ethylenically unsaturated monocarboxylic acid monomers such as acrylic acid and methacrylic acid are preferable, and acrylic acid and methacrylic acid are more preferable. As these ethylenically unsaturated carboxylic acid monomers, 1 type may be used and 2 or more types may be used.

上記エチレン性不飽和カルボン酸単量体の有するカルボン酸は、後述する重合方法によりアルカリ可溶性樹脂を合成することができる限り、その一部が金属塩の形態であってもよい。上記エチレン性不飽和カルボン酸単量体の有するカルボン酸の一部が金属塩となっている形態の場合には、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の有するカルボン酸のうち、金属塩の形態となっているものが50モル%以下であることが好ましい。より好ましくは、30モル%以下であり、更に好ましくは、10モル%以下である。
上記カルボン酸の金属塩としては、カルボン酸のリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩が挙げられる。
A part of the carboxylic acid contained in the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer may be in the form of a metal salt as long as an alkali-soluble resin can be synthesized by a polymerization method described later. In the case where a part of the carboxylic acid possessed by the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is a metal salt, among the carboxylic acids possessed by the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, the form of the metal salt It is preferable that it is 50 mol% or less. More preferably, it is 30 mol% or less, More preferably, it is 10 mol% or less.
Examples of the metal salt of the carboxylic acid include alkali metal salts of carboxylic acid such as lithium, sodium, and potassium.

上記エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位とは、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体の炭素−炭素二重結合が単結合になった構造を表している。
上記エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のエステルが挙げられ、好ましくは、例えば、一般式(1);
CH=CR−C(=O)−OR’ (1)
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。R’は、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数1〜10のヒドロキシアルキル基、又は、ポリアルキレングリコール基を含む基を表す。)で表される化合物である。
The structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer represents a structure in which the carbon-carbon double bond of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer is a single bond.
Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer include esters such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid. Preferably, for example, the general formula (1);
CH 2 = CR-C (= O) -OR '(1)
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group. R ′ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or Represents a group containing a polyalkylene glycol group.).

上記一般式(1)におけるR’としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基等の炭素数1〜10のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜10のシクロアルキル基;ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブチル基等の炭素数1〜10のヒドロキシアルキル基;(メタ)アクリル酸等にポリエチレングリコール基等が付加した構造を有するポリアルキレングリコール基を含む基;などが挙げられる。
これらの中でも、後述する乳化重合時の安定性等の観点からは、疎水性の高いものが好ましく、すなわち、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基が好ましい。より好ましくは、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基であり、更に好ましくは、炭素数1〜6のアルキル基である。上記一般式(1)におけるR’がアルキル基であると、得られる水溶性高分子のガラス転移温度(Tg)が低くなるため好ましい。R’として特に好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基であり、最も好ましくは、炭素数1〜3のアルキル基である。これらエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としては、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
Examples of R ′ in the general formula (1) include alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an octyl group, and a 2-ethylhexyl group; a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and the like. A cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms; a hydroxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms such as hydroxyethyl group, hydroxypropyl group and hydroxybutyl group; a structure in which a polyethylene glycol group or the like is added to (meth) acrylic acid or the like. And a group containing a polyalkylene glycol group.
Among these, from the viewpoint of stability at the time of emulsion polymerization described later, those having high hydrophobicity are preferable, that is, alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms and cycloalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms are preferable. More preferably, they are a C1-C8 alkyl group and a C3-C8 cycloalkyl group, More preferably, they are a C1-C6 alkyl group. When R ′ in the general formula (1) is an alkyl group, the glass transition temperature (Tg) of the resulting water-soluble polymer is preferably reduced. R ′ is particularly preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and most preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. As these ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomers, one type may be used, or two or more types may be used.

上記アルカリ可溶性樹脂におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位の含有割合は、アルカリ可溶性樹脂の有する構造単位の全量100質量%に対して、10〜60質量%であることが好ましいものである。エチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位の含有量をこのような範囲とすることによって、得られるアルカリ可溶性樹脂は、水への溶解度が充分なものとなり均一な水溶液を得ることができ、また、重合反応を後述する乳化重合法により行う場合に、容易に製造可能となる。アルカリ可溶性樹脂におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位の含有量としてより好ましくは、15〜50質量%であり、更に好ましくは、20〜45質量%である。 The content ratio of the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the alkali-soluble resin is preferably 10 to 60% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of structural units of the alkali-soluble resin. It is. By setting the content of the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in such a range, the obtained alkali-soluble resin has sufficient solubility in water, and a uniform aqueous solution can be obtained. Further, when the polymerization reaction is carried out by an emulsion polymerization method described later, it can be easily produced. More preferably, it is 15-50 mass% as a content of the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in alkali-soluble resin, More preferably, it is 20-45 mass%.

上記アルカリ可溶性樹脂におけるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位の含有割合は、アルカリ可溶性樹脂の有する構造単位の全量100質量%に対して、10〜90質量%であることが好ましいものである。エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体は、カルボキシル基を有する単量体であり、疎水性単量体であるが極性基を含有しているものであるため、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位の含有量をこのような範囲とすることによって、得られるアルカリ可溶性樹脂は、水への溶解度が充分なものとなり均一な水溶液を得ることができ、また、重合反応を後述する乳化重合法により行う場合に、乳化滴の核になり易くなるために、乳化重合により容易に製造することが可能となる。アルカリ可溶性樹脂におけるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位の含有量としてより好ましくは、30〜80質量%であり、更に好ましくは、40〜75質量%である。 The content ratio of the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer in the alkali-soluble resin is preferably 10 to 90% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the structural units of the alkali-soluble resin. Is. An ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer is a monomer having a carboxyl group and is a hydrophobic monomer but contains a polar group. By setting the content of the structural unit derived from the monomer in such a range, the obtained alkali-soluble resin has sufficient solubility in water and can obtain a uniform aqueous solution, and the polymerization reaction will be described later. When it is carried out by the emulsion polymerization method, it becomes easy to become the core of the emulsion droplets, so that it can be easily produced by emulsion polymerization. The content of the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer in the alkali-soluble resin is more preferably 30 to 80% by mass, and still more preferably 40 to 75% by mass.

上記アルカリ可溶性樹脂としては、エチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位、及び、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位を含む限り、その他の重合可能な単量体由来の構造単位を含んでいてもよい。 As the alkali-soluble resin, as long as it contains a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer and a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer, it is derived from other polymerizable monomers. The structural unit may be included.

上記その他の重合可能な単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、エチルビニルベンゼン等のスチレン系単量体;(メタ)アクリル酸アミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド系単量体;酢酸ビニル、フタル酸ジアリル等の多官能アリル系単量体;ブタジエン、イソブレン系等の共役ジエン系モノマー;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどが挙げられる。
また、末端にハロゲン化していてもよい炭素数5〜30のアルキル基等の疎水基を有するポリアルキレンオキサイド基を有する(メタ)アクリルエステルやビニル化合物を用いることもできる。その場合、アルキレンオキサイド末端に疎水基を有することで、疎水基が会合することにより電極組成物の粘性を変えることができる。
上記アルキレンオキサイド末端の疎水基として好ましくは炭素数5〜30のアルキル基であり、より好ましくは炭素数10〜20のアルキル基である。これらその他の重合可能な単量体としては、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
Examples of the other polymerizable monomers include styrene monomers such as styrene, α-methylstyrene, and ethyl vinylbenzene; (meth) acrylic acid amide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, and the like. (Meth) acrylamide monomers; polyfunctional allyl monomers such as vinyl acetate and diallyl phthalate; conjugated diene monomers such as butadiene and isobrene; acrylonitrile and methacrylonitrile.
Moreover, the (meth) acrylic ester and vinyl compound which have polyalkylene oxide group which has hydrophobic groups, such as a C5-C30 alkyl group which may be halogenated at the terminal, can also be used. In that case, by having a hydrophobic group at the end of the alkylene oxide, the viscosity of the electrode composition can be changed by the association of the hydrophobic group.
The alkylene oxide terminal hydrophobic group is preferably an alkyl group having 5 to 30 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 10 to 20 carbon atoms. As these other polymerizable monomers, one type may be used, or two or more types may be used.

上記アルカリ可溶性樹脂がその他の重合可能な単量体由来の構造単位を含む場合、その含有割合としては、アルカリ可溶性樹脂の有する構造単位の全量100質量%に対して、30質量%以下であることが好ましい。より好ましくは、10質量%以下であり、更に好ましくは、5質量%以下である。 When the alkali-soluble resin contains structural units derived from other polymerizable monomers, the content is 30% by mass or less with respect to 100% by mass of the total amount of structural units of the alkali-soluble resin. Is preferred. More preferably, it is 10 mass% or less, More preferably, it is 5 mass% or less.

すなわち、上記アルカリ可溶性樹脂における構造単位の比率としては、アルカリ可溶性樹脂の有する構造単位の全量を100質量%とした時に、(エチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位)/(エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位)/(その他の重合可能な単量体由来の構造単位)=10〜60質量%/10〜90質量%/0〜30質量%となるものである。 That is, as the ratio of the structural units in the alkali-soluble resin, when the total amount of the structural units of the alkali-soluble resin is 100% by mass, (the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer) / (ethylenic) Structural unit derived from unsaturated carboxylic acid ester monomer) / (Structural unit derived from other polymerizable monomer) = 10-60 mass% / 10-90 mass% / 0-30 mass% is there.

上記アルカリ可溶性樹脂は、上述したアルカリ可溶性樹脂が含む構造単位の由来となる各単量体成分を上述した含有割合で含むように重合することにより製造することができる。単量体成分を重合する方法としては、特に限定されず、例えば、乳化重合、逆相懸濁重合、懸濁重合、溶液重合、水溶液重合、塊状重合等の方法が挙げられる。これらの重合方法の中でも、乳化重合法が好ましい。
乳化重合法は、高分子量の共重合体を高濃度で容易に重合することが可能で、重合溶液の粘度も低い方法である。重量平均分子量が50万以上の水溶性高分子は、乳化重合法により水分散体としてアルカリ可溶性樹脂を作製し、金属塩で中和し可溶化(均一化)することにより、簡便に製造することができるため、アルカリ可溶性樹脂の製造方法として乳化重合法を選択することは生産コストの上でもメリットがある。
The said alkali-soluble resin can be manufactured by superposing | polymerizing so that each monomer component used as the origin of the structural unit which the alkali-soluble resin mentioned above contains may be contained in the content rate mentioned above. The method for polymerizing the monomer component is not particularly limited, and examples thereof include emulsion polymerization, reverse phase suspension polymerization, suspension polymerization, solution polymerization, aqueous solution polymerization, and bulk polymerization. Among these polymerization methods, the emulsion polymerization method is preferable.
The emulsion polymerization method is a method in which a high molecular weight copolymer can be easily polymerized at a high concentration, and the viscosity of the polymerization solution is low. A water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 500,000 or more can be easily produced by preparing an alkali-soluble resin as an aqueous dispersion by an emulsion polymerization method and neutralizing and solubilizing (homogenizing) with a metal salt. Therefore, selecting an emulsion polymerization method as a method for producing an alkali-soluble resin is advantageous in terms of production cost.

上記乳化重合は、乳化剤を用いて行うことができる。乳化剤としては特に限定されないが、例えば、アニオン系界面活性剤、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、高分子界面活性剤や、これらの界面活性剤の構造中にラジカル重合性の不飽和基を有するものである反応性界面活性剤等が挙げられる。これら乳化剤は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用して用いてもよい。 The emulsion polymerization can be performed using an emulsifier. The emulsifier is not particularly limited. For example, anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, polymer surfactants, and radically polymerizable in the structure of these surfactants. And reactive surfactants having an unsaturated group. These emulsifiers may be used alone or in combination of two or more.

上記反応性界面活性剤としては、例えば、ラテムルPD(花王社製)、アデカリアソープSR(アデカ社製)、アクアロンHS(第一工業製薬社製)、アクアロンKH(第一工業製薬社製)、エレミノールRS(三洋化成社製)等が挙げられる。 Examples of the reactive surfactant include Latemul PD (manufactured by Kao Corporation), Adekaria Soap SR (manufactured by Adeka Company), Aqualon HS (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Aqualon KH (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) Elminol RS (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.) and the like.

上記重合反応は、重合開始剤を用いて行うことができる。重合開始剤としては通常重合開始剤として用いられているものを使用することができ、特に制限されず、熱によってラジカル分子を発生させることができるものであればよい。重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩類;2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)等の水溶性アゾ化合物;過酸化水素等の熱分解系開始剤;過酸化水素とアスコルビン酸、t−ブチルヒドロパーオキサイドとロンガリット、過硫酸カリウムと金属塩、過硫酸アンモニウムと亜硫酸水素ナトリウム等のレドックス系開始剤等が挙げられる。これら重合開始剤は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用して用いてもよい。
なお、重合方法として特に乳化重合を行う場合には、これら重合開始剤の中でも水溶性の開始剤が好ましく使用される。
The polymerization reaction can be performed using a polymerization initiator. As the polymerization initiator, those usually used as a polymerization initiator can be used, and are not particularly limited as long as they can generate radical molecules by heat. Examples of the polymerization initiator include persulfates such as potassium persulfate, ammonium persulfate, and sodium persulfate; 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 4,4′-azobis (4-cyano). Water-soluble azo compounds such as pentanoic acid; thermal decomposition initiators such as hydrogen peroxide; hydrogen peroxide and ascorbic acid, t-butyl hydroperoxide and rongalite, potassium persulfate and metal salts, ammonium persulfate and sodium bisulfite And redox initiators. These polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
In addition, when performing emulsion polymerization especially as a polymerization method, a water-soluble initiator is preferably used among these polymerization initiators.

上記重合反応は、分子量の調整を目的として連鎖移動剤を用いて行ってもよい。連鎖移動剤としては、特に制限されないが、例えば、ハロゲン化置換アルカン、アルキルメルカプタン、チオエステル類、アルコール類等が挙げられる。これら連鎖移動剤は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用して用いてもよい。
上記連鎖移動剤の使用量としては、重合反応に供する単量体成分の総量100重量部に対して、0.1〜1重量部であることが好ましい。より好ましくは、0.1〜0.5重量部である。
The polymerization reaction may be performed using a chain transfer agent for the purpose of adjusting the molecular weight. The chain transfer agent is not particularly limited, and examples thereof include halogenated substituted alkanes, alkyl mercaptans, thioesters, and alcohols. These chain transfer agents may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the chain transfer agent used is preferably 0.1 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of monomer components used for the polymerization reaction. More preferably, it is 0.1-0.5 weight part.

上記重合反応を乳化重合により行う場合の重合温度としては、特に限定されないが、例えば、20〜100℃が好ましく、より好ましくは、50〜90℃である。重合時間についても特に限定されないが、生産性を考慮すると、1〜10時間が好ましい。
また、乳化重合を行う際、得られる共重合体(アルカリ可溶性樹脂)に悪影響を及ぼさない範囲で、親水性溶媒や添加剤等を加えることができる。
Although it does not specifically limit as polymerization temperature in the case of performing the said polymerization reaction by emulsion polymerization, For example, 20-100 degreeC is preferable, More preferably, it is 50-90 degreeC. The polymerization time is not particularly limited, but 1 to 10 hours is preferable in consideration of productivity.
Moreover, when performing emulsion polymerization, a hydrophilic solvent, an additive, etc. can be added in the range which does not have a bad influence on the copolymer (alkali-soluble resin) obtained.

上記重合反応を乳化重合により行う場合の、各単量体成分の反応系への添加方法としては、特に制限されず、反応様式としては、一括重合法、単量体成分滴下法、プレエマルション法、パワーフィード法、シード法、多段添加法等を用いることができる。これらの中でも、プレエマルション法が好ましい。 When the polymerization reaction is carried out by emulsion polymerization, the method for adding each monomer component to the reaction system is not particularly limited, and the reaction mode is a batch polymerization method, a monomer component dropping method, a pre-emulsion method. A power feed method, a seed method, a multistage addition method, or the like can be used. Among these, the pre-emulsion method is preferable.

上記乳化重合反応後に得られるエマルション(アルカリ可溶性樹脂)の不揮発分としては、20〜60%であることが好ましい。不揮発分が20〜60%の範囲であることにより、得られるエマルションの流動性や分散安定性を保つことが容易となる。また、目的とする重合体の生産効率の点からも好ましい。
上記エマルションの平均粒子径としては、特に限定されないが、好ましくは10nm〜1μmであり、より好ましくは30〜500nmである。エマルションの粒子径がこの範囲であることにより、粘度が高くなりすぎたり、分散安定性が保てず凝集したりする可能性を低くすることができる。
The nonvolatile content of the emulsion (alkali-soluble resin) obtained after the emulsion polymerization reaction is preferably 20 to 60%. When the nonvolatile content is in the range of 20 to 60%, it becomes easy to maintain the fluidity and dispersion stability of the obtained emulsion. Moreover, it is preferable also from the point of the production efficiency of the target polymer.
Although it does not specifically limit as an average particle diameter of the said emulsion, Preferably it is 10 nm-1 micrometer, More preferably, it is 30-500 nm. When the particle diameter of the emulsion is within this range, it is possible to reduce the possibility that the viscosity becomes too high, or the dispersion stability cannot be maintained and aggregation occurs.

本発明における電極活物質としては、正極活物質及び負極活物質のいずれもが挙げられる。すなわち、本発明における電極組成物は、正極活物質を含む正極組成物であってもよいし、負極活物質を含む負極組成物であってもよいもので、本発明の電極組成物の製造方法は、正極組成物の製造方法としても、負極組成物の製造方法としても好ましいものである。 As an electrode active material in this invention, both a positive electrode active material and a negative electrode active material are mentioned. That is, the electrode composition in the present invention may be a positive electrode composition containing a positive electrode active material or a negative electrode composition containing a negative electrode active material, and the method for producing the electrode composition of the present invention Is preferable both as a method for producing a positive electrode composition and a method for producing a negative electrode composition.

上記正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵、放出できる化合物であることが好ましい。このような正極活物質を用いることで、リチウムイオン電池の正極として好適に用いることができるものとなる。リチウムイオンを吸蔵、放出できる化合物としては、リチウム含有の金属酸化物が挙げられ、そのような金属酸化物としては、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウムやオリビン構造を有する化合物、リン酸マンガンリチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、LiNi1−x−yCoMnやLiNi1−x−yCoAl(0≦x≦1、0≦y≦1)で表される三元系酸化物等の遷移金属酸化物、遷移金属を複数取り入れた固溶材料(電気化学的に不活性な層状のLiMnOと、電気化学的に活性な層状のLiMO(M=Co、Ni等の遷移金属)との固溶体)等が挙げられる。
これら正極活物質としては、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
The positive electrode active material is preferably a compound that can occlude and release lithium ions. By using such a positive electrode active material, it can be suitably used as a positive electrode of a lithium ion battery. Examples of the compound that can occlude and release lithium ions include lithium-containing metal oxides. Examples of such metal oxides include lithium cobaltate, lithium iron phosphate, a compound having an olivine structure, lithium manganese phosphate, Lithium manganate, lithium nickelate, LiNi 1-xy Co x Mn y O 2 and LiNi 1-xy Co x Al y O 2 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) Transition metal oxides such as ternary oxides, solid solution materials incorporating a plurality of transition metals (electrochemically inactive layered Li 2 MnO 3 and electrochemically active layered LiMO (M = Co , Solid solutions) with transition metals such as Ni) and the like.
As these positive electrode active materials, 1 type may be used and 2 or more types may be used.

上記正極活物質としては、オリビン構造を有する化合物を含むものであることが好ましい。すなわち、正極活物質が、オリビン構造を有する化合物を含む正極活物質であることは、本発明の好適な実施形態の1つである。 The positive electrode active material preferably contains a compound having an olivine structure. That is, it is one of the preferred embodiments of the present invention that the positive electrode active material is a positive electrode active material containing a compound having an olivine structure.

上記オリビン構造を有する化合物としては、下記一般式(2);
LixAyDzPO (2)
(式中、Aは、Cr、Mn、Fe、Co、Ni及びCuからなる群より選択される少なくとも1種を表す。Dは、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sc、Y及び希土類元素の群から選ばれる少なくとも1種を表す。x、y及びzは、0<x<2、0<y<1.5、0≦z<1.5を満たす数である。)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。このような化合物では、構造内の酸素原子がリンと結合することで(PO3−ポリアニオンを形成しており、酸素が結晶構造中に固定化されるために原理的に燃焼反応が起こらない。そのため、一般式(2)で表される構造を有する化合物を含む電極活物質は安全性に優れたものとなることから、特に中大型電源への用途に好適に用いることができるものとなる。
As the compound having the olivine structure, the following general formula (2);
LixAyDzPO 4 (2)
(In the formula, A represents at least one selected from the group consisting of Cr, Mn, Fe, Co, Ni and Cu. D represents Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zn, B, Al, It represents at least one selected from the group consisting of Ga, In, Si, Ge, Sc, Y and rare earth elements, where x, y and z are 0 <x <2, 0 <y <1.5, 0 ≦ z <. It is preferably a compound having a structure represented by 1.5). In such a compound, an oxygen atom in the structure is bonded to phosphorus to form a (PO 4 ) 3- polyanion, and since oxygen is immobilized in the crystal structure, a combustion reaction occurs in principle. Absent. Therefore, since the electrode active material containing the compound having the structure represented by the general formula (2) is excellent in safety, it can be suitably used particularly for applications to medium and large power supplies.

上記一般式(2)におけるAとしては、Fe、Mn、Niが好ましく、より好ましくはFeである。
また、上記一般式(2)におけるDとしては、Mg、Ca、Ti、Alが好ましい。
As A in the said General formula (2), Fe, Mn, and Ni are preferable, More preferably, it is Fe.
Moreover, as D in the said General formula (2), Mg, Ca, Ti, and Al are preferable.

上記オリビン構造を有する化合物としては、リン酸鉄リチウム、リン酸マンガンリチウムが好ましい。より好ましくはリン酸鉄リチウムである。また、正極活物質としては、導電性を補うためにカーボンで一部又は全てを表面被覆しているものを用いることが好ましい。正極活物質を被覆する炭素の含有量としては、正極活物質100重量部に対して、0.5〜20重量部が好ましく、0.8〜5重量部がより好ましい。 As the compound having the olivine structure, lithium iron phosphate and lithium manganese phosphate are preferable. More preferably, it is lithium iron phosphate. Further, as the positive electrode active material, it is preferable to use a material whose surface is partially or entirely coated with carbon in order to supplement conductivity. As content of carbon which coat | covers a positive electrode active material, 0.5-20 weight part is preferable with respect to 100 weight part of positive electrode active materials, and 0.8-5 weight part is more preferable.

上記正極活物質は、リン酸鉄リチウムを主成分として含む正極活物質であることが好ましい。上記オリビン構造を有する化合物の中でもリン酸鉄リチウムがより好ましく、正極活物質の主成分であることが好ましい。リン酸鉄リチウムは、過充電に対する安定性が高く、また、鉄、リン酸などの豊富な資源を用いるものであることから、安価であり、製造コストの面でも好ましい。
なお、上記「リン酸鉄リチウムを主成分として含む」とは、正極活物質全体100質量%に対するリン酸鉄リチウムの含有量が50質量%以上であることを意味するが、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。最も好ましくは、リン酸鉄リチウムのみからなることである。
The positive electrode active material is preferably a positive electrode active material containing lithium iron phosphate as a main component. Among the compounds having the olivine structure, lithium iron phosphate is more preferable, and the main component of the positive electrode active material is preferable. Lithium iron phosphate has high stability against overcharge and uses abundant resources such as iron and phosphoric acid, so that it is inexpensive and preferable in terms of manufacturing cost.
The above-mentioned “containing lithium iron phosphate as a main component” means that the content of lithium iron phosphate is 50% by mass or more with respect to 100% by mass of the whole positive electrode active material, but 80% by mass or more. It is preferable that it is 90% by mass or more. Most preferably, it consists only of lithium iron phosphate.

上記負極活物質としては、例えば、グラファイト、天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材料、ポリアセン系導電性高分子、チタン酸リチウム等の複合金属酸化物、リチウム合金などが挙げられる。これらの中でも、炭素材料が好ましい。
これら負極活物質としては、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as graphite, natural graphite, and artificial graphite, polyacene conductive polymers, composite metal oxides such as lithium titanate, and lithium alloys. Among these, a carbon material is preferable.
As these negative electrode active materials, 1 type may be used and 2 or more types may be used.

上述したように、本発明における電極組成物は、水分散樹脂(エマルション)を含むことが好ましい。水分散樹脂としては、特に制限されないが、例えば、アクリル系ポリマー、ニトリル系ポリマー、ジエン系ポリマー等の非フッ素系ポリマー;PVDF、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、(メタ)アクリル変性フッ素系ポリマー等のフッ素系ポリマー;などが挙げられる。これらの中でも、水分散樹脂としては粒子間の結着性や柔軟性(膜の可とう性)に優れるものが好ましいことから、アクリル系ポリマー、ニトリル系ポリマー、(メタ)アクリル変性フッ素系ポリマーが好ましい。 As described above, the electrode composition in the present invention preferably contains a water-dispersed resin (emulsion). Although it does not restrict | limit especially as water dispersion resin, For example, non-fluorine-type polymers, such as an acrylic polymer, a nitrile polymer, a diene polymer; PVDF, polytetrafluoroethylene (PTFE), (meth) acryl modified fluorine-type polymer, etc. And the like. Among these, as the water-dispersed resin, those having excellent binding property between particles and flexibility (film flexibility) are preferable. Therefore, acrylic polymers, nitrile polymers, and (meth) acryl-modified fluoropolymers are used. preferable.

特に電極活物質として正極活物質を用いる、本発明における電極組成物が正極組成物である場合には、フッ素含有重合体を(メタ)アクリル変性した構造を有する重合体のエマルションが、フッ素含有重合体が持つ化学的、電気的に安定な性質を有しつつ、フッ素含有重合体の欠点である低い結着性や得られる塗膜の密着性の低さ、塗膜の硬脆さをアクリルで変性することにより改善されているので、好ましい。
また、PVDFやPTFEを(メタ)アクリル変性した構造を有するエマルションも、PVDFやPTFE自体は結晶性を有するポリマーであるが、それらフッ素系ポリマーにアクリルが入り込んだ「IPN構造」を有するような粒子とすることにより結晶性が低下し、エマルションの造膜温度も低くなっているため、好ましい。そのような(メタ)アクリル変性したフッ素含有重合体のエマルションは、例えば、PVDFやPTFEの水分散粒子存在下に、(メタ)アクリル酸エステル、又は、カルボン酸やスルホン酸等官能基を有する不飽和単量体等を乳化重合することにより得ることができる。
In particular, when a positive electrode active material is used as the electrode active material and the electrode composition in the present invention is a positive electrode composition, an emulsion of a polymer having a structure in which a fluorine-containing polymer is (meth) acryl-modified is used. While having the chemically and electrically stable properties of the coalesced polymer, the low binding properties, low adhesion of the resulting coating film, and the brittleness of the coating film, which are the disadvantages of fluorine-containing polymers, are made of acrylic. This is preferable because it is improved by modification.
In addition, an emulsion having a structure in which PVDF or PTFE is (meth) acryl-modified is also a particle having an “IPN structure” in which PVDF or PTFE itself is a polymer having crystallinity, but acrylic is included in the fluoropolymer. Is preferable because the crystallinity is lowered and the film forming temperature of the emulsion is also lowered. Such an emulsion of a (meth) acryl-modified fluorine-containing polymer is, for example, in the presence of water-dispersed particles of PVDF or PTFE, an emulsion having a functional group such as (meth) acrylic acid ester or carboxylic acid or sulfonic acid. It can be obtained by emulsion polymerization of a saturated monomer or the like.

上記水分散樹脂を用いる場合の、電極組成物中の水分散樹脂の含有量としては、電極活物質100質量%に対して、0.5〜7質量%であることが好ましい。水分散樹脂の含有量がこの範囲であると、結着性、膜の柔軟性や可とう性を更に優れたものとすることができる。より好ましくは、1〜5質量%である。 When the water-dispersed resin is used, the content of the water-dispersed resin in the electrode composition is preferably 0.5 to 7% by mass with respect to 100% by mass of the electrode active material. When the content of the water-dispersed resin is within this range, the binding property, the flexibility of the film and the flexibility can be further improved. More preferably, it is 1-5 mass%.

本発明における電極組成物は、特に電極組成物が正極組成物である場合には、更に導電助剤を含むことが好ましい。導電助剤はリチウムイオン電池を高出力化するために用いられるものであり、主に導電性カーボンが用いられる。導電性カーボンとしては、カーボンブラック、ファイバー状カーボン、黒鉛等が挙げられる。これらの中でもケッチェンブラック、アセチレンブラックが好ましい。
ケッチェンブラックは中空シェル構造を持ち、導電性ネットワークを形成しやすい。そのため、従来のカーボンブラックに比べると半分程度の添加量で同等性能を発現することができるため、好ましい。また、アセチレンブラックは高純度のアセチレンガスを用いることで生成されるものであり、カーボンブラックの不純物が非常に少なく、表面の結晶子が発達しているため、好ましい。
The electrode composition in the present invention preferably further contains a conductive additive, particularly when the electrode composition is a positive electrode composition. The conductive assistant is used to increase the output of the lithium ion battery, and conductive carbon is mainly used. Examples of the conductive carbon include carbon black, fiber-like carbon, and graphite. Among these, ketjen black and acetylene black are preferable.
Ketjen Black has a hollow shell structure and is easy to form a conductive network. For this reason, it is preferable because equivalent performance can be achieved with an addition amount of about half that of conventional carbon black. Acetylene black is preferable because it is produced by using a high-purity acetylene gas, and the carbon black has very few impurities and the surface crystallites are developed.

上記導電助剤を用いる場合の、電極組成物中の導電助剤の含有量としては、電極活物質100質量%に対して、0.5〜10質量%であることが好ましい。導電助剤の含有量がこの範囲であると、電極抵抗を充分に低減し導電助剤としての効果を発揮することができる。より好ましくは、1〜6質量%である。 When using the said conductive support agent, it is preferable that it is 0.5-10 mass% with respect to 100 mass% of electrode active materials as content of the conductive support agent in an electrode composition. When the content of the conductive auxiliary is within this range, the electrode resistance can be sufficiently reduced and the effect as the conductive auxiliary can be exhibited. More preferably, it is 1-6 mass%.

本発明における電極組成物は、特に導電助剤を含む場合、更に必要に応じて分散剤を含むことができる。分散剤を用いることにより電極活物質や導電助剤の分散性を更に高め電極組成物の粘度を低減することが可能となり、電極組成物の固形分の濃度を高く設定することが可能となる。
上記分散剤としては、特に制限されず、アニオン性、ノニオン性若しくはカチオン性の界面活性剤、又は、スチレンとマレイン酸との共重合体等の高分子分散剤などの種々の分散剤を用いることができる。分散剤を用いる場合の分散剤の使用量としては、導電助剤100質量%に対して1〜20質量%含有させることが好ましい。分散剤の含有量がこのような範囲であると、電極活物質や導電助剤を混合した場合の分散性を充分に確保することが可能となる。分散剤の使用量としてより好ましくは、3〜15質量%である。
このように分散剤を併用して、電極組成物における電極活物質及び導電助剤の均一分散安定性を向上させることで、電極活物質粒子間の接触抵抗を低減することができ、良好な電極膜の電導度を達成することが可能となる。
The electrode composition in the present invention can further contain a dispersant as required, particularly when it contains a conductive additive. By using the dispersant, it is possible to further increase the dispersibility of the electrode active material and the conductive auxiliary agent and reduce the viscosity of the electrode composition, and to set the concentration of the solid content of the electrode composition high.
The dispersant is not particularly limited, and various dispersants such as anionic, nonionic or cationic surfactants or polymer dispersants such as a copolymer of styrene and maleic acid are used. Can do. When the dispersant is used, the dispersant is preferably used in an amount of 1 to 20% by mass with respect to 100% by mass of the conductive additive. When the content of the dispersing agent is within such a range, it is possible to sufficiently secure dispersibility when the electrode active material and the conductive auxiliary agent are mixed. The amount of the dispersant used is more preferably 3 to 15% by mass.
Thus, by using a dispersing agent together and improving the uniform dispersion stability of the electrode active material and the conductive additive in the electrode composition, the contact resistance between the electrode active material particles can be reduced, and a good electrode It becomes possible to achieve the conductivity of the membrane.

上記電極組成物が正極組成物である場合の、組成物中に含まれる構成成分の含有割合の一例としては、固形分における水溶性高分子、正極活物質、導電助剤、エマルション、及び、これらの成分以外のその他の成分の比が、水溶性高分子/正極活物質/導電助剤/エマルション/その他の成分=0.2〜3.0/70〜95/2〜20/1〜10/0〜5であることが好ましい。正極組成物がこのような含有割合で構成成分を含むものであると、正極組成物から形成される電極を電池の正極として用いた場合の出力特性や電気特性を優れたものとすることが可能となる。より好ましくは、0.3〜2.0/80〜93/3〜10/2〜5/0〜3である。
なお、ここでいうその他の成分は、上述の水溶性高分子、正極活物質、導電助剤、エマルション以外の成分を指し、分散剤や他の増粘剤等が含まれる。
Examples of the content ratio of the components contained in the composition when the electrode composition is a positive electrode composition include a water-soluble polymer, a positive electrode active material, a conductive additive, an emulsion, and these in a solid content The ratio of other components other than the above components is water-soluble polymer / positive electrode active material / conductive aid / emulsion / other components = 0.2 to 3.0 / 70 to 95/2 to 20/1 to 10 / It is preferable that it is 0-5. When the positive electrode composition contains a constituent component in such a content ratio, it is possible to improve output characteristics and electrical characteristics when an electrode formed from the positive electrode composition is used as a positive electrode of a battery. . More preferably, it is 0.3-2.0 / 80-93 / 3-10 / 2-5 / 5-0.
In addition, other components here refer to components other than the above-mentioned water-soluble polymer, positive electrode active material, conductive additive, and emulsion, and include dispersants and other thickeners.

また、上記電極組成物が負極組成物である場合の、組成物中に含まれる構成成分の含有割合の一例としては、固形分における水溶性高分子、負極活物質、導電助剤、エマルション、及び、これらの成分以外のその他の成分の比が、水溶性高分子/負極活物質/導電助剤/エマルション/その他の成分=0.2〜2/85〜99/0〜10/0.5〜9/0〜5であることが好ましい。負極組成物がこのような含有割合で構成成分を含むものであると、負極組成物から形成される電極を電池の負極として用いた場合の出力特性や電気特性を優れたものとすることが可能となる。より好ましくは、0.5〜1.5/90〜99/0〜5/0.8〜2/0〜3である。
なお、ここでいうその他の成分は、上述の水溶性高分子、負極活物質、導電助剤、エマルション以外の成分を表し、分散剤や他の増粘剤等が含まれる。
Moreover, as an example of the content rate of the structural component contained in the composition in the case where the electrode composition is a negative electrode composition, a water-soluble polymer in a solid content, a negative electrode active material, a conductive auxiliary agent, an emulsion, and The ratio of other components other than these components is water-soluble polymer / negative electrode active material / conductive aid / emulsion / other components = 0.2-2 / 85-99 / 0-10 / 0.5- It is preferably 9/0 to 5. When the negative electrode composition contains a constituent component in such a content ratio, it is possible to improve output characteristics and electrical characteristics when an electrode formed from the negative electrode composition is used as a negative electrode of a battery. . More preferably, it is 0.5-1.5 / 90-99 / 0-5 / 0.8-2 / 0-3.
In addition, the other component here represents components other than the above-mentioned water-soluble polymer, negative electrode active material, conductive additive, and emulsion, and includes a dispersant and other thickeners.

本発明における電極組成物は、粘度が1〜20Pa・sであることが好ましい。電極組成物の粘度がこのような範囲にあると、塗工する際の適当な流動性を確保でき、作業性の面で好ましい。より好ましくは2〜12Pa・sであり、更に好ましくは、2〜10Pa・sである。 The electrode composition in the present invention preferably has a viscosity of 1 to 20 Pa · s. When the viscosity of the electrode composition is in such a range, it is possible to ensure appropriate fluidity during coating, which is preferable in terms of workability. More preferably, it is 2-12 Pa.s, More preferably, it is 2-10 Pa.s.

また、上記電極組成物は、チクソ値が2.5〜8であることが好ましい。2.5以下の場合は塗工液が流れてハジキ易くなり、8以上の場合は塗工液の流動性が無く塗工し難い。より好ましくは3〜6である。
電極組成物の粘度は、B型粘度計(東京計器社製)を用いて、25±1℃、30rpmの条件で測定することができる。また、電極組成物のチクソ値は、B型粘度計(東京計器社製)を用いて、25±1℃、6rpmと60rpmの粘度を測定し、6rpmの粘度を60rpmの粘度で除した値として求めることができる。
The electrode composition preferably has a thixo value of 2.5-8. When it is 2.5 or less, the coating liquid flows and becomes easy to repel, and when it is 8 or more, the coating liquid does not have fluidity and is difficult to apply. More preferably, it is 3-6.
The viscosity of the electrode composition can be measured using a B-type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.) at 25 ± 1 ° C. and 30 rpm. The thixo value of the electrode composition is a value obtained by measuring the viscosity at 25 ± 1 ° C., 6 rpm and 60 rpm using a B-type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.) and dividing the viscosity at 6 rpm by the viscosity at 60 rpm. Can be sought.

上記電極組成物は、25℃でのpHが6〜10であることが好ましい。pHがこのような範囲にあることで集電体の腐食を起こしにくくなり、材料の持つ電池性能を充分に発現することができる。
pH測定は、ガラス電極式水素イオン度計F−21(製品名、堀場製作所社製)を用いて、25℃での値を測定することにより行うことができる。
The electrode composition preferably has a pH of 6 to 10 at 25 ° C. When the pH is in such a range, the current collector is hardly corroded, and the battery performance of the material can be fully exhibited.
The pH can be measured by measuring a value at 25 ° C. using a glass electrode type hydrogen ion meter F-21 (product name, manufactured by HORIBA, Ltd.).

上記電極組成物は、本発明の電極組成物の製造方法によって得られるものであって、上述した水溶性高分子を含む結合剤、電極活物質、及び、水を含有するものであり、これにより電極活物質の分散安定性、粘度調整機能を確保し、更に、塗膜の形成能、基材との密着性や可とう性に優れたものとなっている。そして、このような電極組成物を集電体上に塗工して得られる電極は、二次電池用の電極として充分な性能を発揮することができるものである。 The electrode composition is obtained by the method for producing an electrode composition of the present invention, and contains the above-described binder containing a water-soluble polymer, an electrode active material, and water. The dispersion stability and viscosity adjusting function of the electrode active material are ensured, and the coating film forming ability, adhesion to the substrate and flexibility are excellent. An electrode obtained by coating such an electrode composition on a current collector can exhibit sufficient performance as an electrode for a secondary battery.

このような本発明の電極組成物の製造方法によって得られる電極組成物を集電体上に塗工して得られる電極もまた、本発明の一つである。そして更に、このような電極を用いて作製される二次電池もまた、本発明の一つである。
上記集電体としては、特に制限されないが、例えば、アルミ集電体、銅箔等が挙げられる。
An electrode obtained by coating an electrode composition obtained by the method for producing an electrode composition of the present invention on a current collector is also one aspect of the present invention. Further, a secondary battery manufactured using such an electrode is also one aspect of the present invention.
The current collector is not particularly limited, and examples thereof include an aluminum current collector and a copper foil.

また、本発明の二次電池は、充放電を100回繰り返した100サイクル後の電気容量維持率(単に、「100サイクル維持率」ともいう。)が85%以上であることが好ましい。より好ましくは90%以上であり、更に好ましくは95%以上である。
二次電池の電気容量は後述する実施例において行われるような充放電測定装置を用いた評価により測定することができる。
In addition, the secondary battery of the present invention preferably has an electric capacity maintenance rate (simply referred to as “100 cycle maintenance rate”) after 100 cycles of charging / discharging 100 times of 85% or more. More preferably, it is 90% or more, More preferably, it is 95% or more.
The electric capacity of the secondary battery can be measured by evaluation using a charge / discharge measuring apparatus as performed in Examples described later.

本発明の電極組成物の製造方法は、上述の構成よりなり、得られる電極が電池性能に優れる電極組成物を簡便に作製することができるために、電極組成物の製造方法として好適に用いることができるものである。 The method for producing an electrode composition of the present invention has the above-described configuration, and an electrode composition in which the obtained electrode is excellent in battery performance can be easily produced. Therefore, the electrode composition is preferably used as a method for producing an electrode composition. It is something that can be done.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “mass%”.

(合成例1;アルカリ可溶性樹脂(1)の合成)
攪拌機、温度計、冷却器、窒素導入管、滴下ロートを備えた四つ口セパラブルフラスコに、イオン交換水(115部)、ポリオキシエチレンドデシルエーテルのスルホン酸アンモニウム塩(1.5部)を投入した。内温68℃で攪拌しながら、緩やかに窒素を流し、反応容器内を完全に窒素置換した。
次に、ポリオキシエチレンドデシルエーテルのスルホン酸塩(1.5部)をイオン交換水(92部)に溶解した。ここに、重合体の単量体として、アクリル酸エチル(65部)とメタクリル酸(35部)との混合物を投入し、プレエマルションを作製した。単量体を含む前記プレエマルションの5%を反応容器に投入して攪拌後、亜硫酸水素ナトリウム(0.017部)を投入した。別途、過硫酸アンモニウム(0.23部)をイオン交換水(23部)に溶解し、重合開始剤水溶液を作製した。この重合開始剤水溶液5%を、前記反応容器に投入し20分間初期重合を行った。反応容器内の温度を72℃に保ち、残りのプレエマルション及び開始剤水溶液を2時間にわたって均一に滴下した。滴下終了後、イオン交換水(8部)で滴下槽を洗浄後、反応容器に投入した。内温を72℃に保ち、更に1時間攪拌を続けた後、冷却して反応を完了し、固形分30%のエマルション(アルカリ可溶性樹脂(1))を得た。
(Synthesis Example 1; synthesis of alkali-soluble resin (1))
In a four-necked separable flask equipped with a stirrer, thermometer, cooler, nitrogen inlet tube, and dropping funnel, ion-exchanged water (115 parts), polyoxyethylene dodecyl ether sulfonate ammonium salt (1.5 parts) I put it in. While stirring at an internal temperature of 68 ° C., nitrogen was gently flowed to completely replace the inside of the reaction vessel with nitrogen.
Next, polyoxyethylene dodecyl ether sulfonate (1.5 parts) was dissolved in ion-exchanged water (92 parts). As a polymer monomer, a mixture of ethyl acrylate (65 parts) and methacrylic acid (35 parts) was added to prepare a pre-emulsion. 5% of the pre-emulsion containing the monomer was put into a reaction vessel and stirred, and then sodium bisulfite (0.017 part) was added. Separately, ammonium persulfate (0.23 parts) was dissolved in ion-exchanged water (23 parts) to prepare a polymerization initiator aqueous solution. 5% of this polymerization initiator aqueous solution was put into the reaction vessel, and initial polymerization was performed for 20 minutes. The temperature in the reaction vessel was kept at 72 ° C., and the remaining pre-emulsion and initiator aqueous solution were uniformly added dropwise over 2 hours. After completion of dropping, the dropping tank was washed with ion-exchanged water (8 parts) and then charged into the reaction vessel. The internal temperature was kept at 72 ° C. and stirring was further continued for 1 hour, followed by cooling to complete the reaction to obtain an emulsion (alkali-soluble resin (1)) having a solid content of 30%.

(合成例2;アルカリ可溶性樹脂(2)の合成)
重合体の単量体としてアクリル酸エチル(59.8部)、メタクリル酸(40部)、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(0.2部)を用いた以外は、合成例1と同様にして、固形分30%のエマルション(アルカリ可溶性樹脂(2))を得た。
(Synthesis Example 2: Synthesis of alkali-soluble resin (2))
As in Synthesis Example 1, except that ethyl acrylate (59.8 parts), methacrylic acid (40 parts), and 1,6-hexanediol diacrylate (0.2 parts) were used as the monomers for the polymer. Thus, an emulsion (alkali-soluble resin (2)) having a solid content of 30% was obtained.

(合成例3;アルカリ可溶性樹脂(3)の合成)
重合体の単量体としてアクリル酸エチル(59.9部)、メタクリル酸(40部)、ジアリルフタレート(0.1部)に変更した以外は、合成例1と同様にして、固形分30%のエマルション(アルカリ可溶性樹脂(3))を得た。
(Synthesis Example 3; synthesis of alkali-soluble resin (3))
30% solid content in the same manner as in Synthesis Example 1 except that ethyl acrylate (59.9 parts), methacrylic acid (40 parts), and diallyl phthalate (0.1 parts) were used as the monomer of the polymer. Emulsion (alkali-soluble resin (3)) was obtained.

(比較合成例1;アクリルエマルションの合成)
重合体の単量体としてアクリル酸エチル(95部)、メタクリル酸(5部)に変更した以外は、合成例1と同様にして、固形分30%のエマルションを得た。
(Comparative Synthesis Example 1; Synthesis of acrylic emulsion)
An emulsion having a solid content of 30% was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that ethyl acrylate (95 parts) and methacrylic acid (5 parts) were used as the polymer monomers.

(調製例1;ポリマー水溶液(1)の調製)
合成例1で得られたアルカリ可溶性樹脂(1)(4.00部/固形分1.2部)に5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(4.01部)とイオン交換水(53.42部)を加えて、自公転式攪拌装置(ARE−310 シンキー社製)を用いて5分攪拌し、ポリマー水溶液(1)を得た。
得られたポリマー水溶液(1)の固形分、全光線透過率、粘度、pHを次のようにして測定、評価した。測定、評価結果は表1に示した。
(Preparation Example 1; Preparation of aqueous polymer solution (1))
To the alkali-soluble resin (1) obtained in Synthesis Example 1 (4.00 parts / solid content 1.2 parts), 5% lithium hydroxide / monohydrate aqueous solution (4.01 parts) and ion-exchanged water (53 .42 parts) was added and stirred for 5 minutes using a self-revolving stirrer (ARE-310 manufactured by Sinky Corporation) to obtain an aqueous polymer solution (1).
The solid content, total light transmittance, viscosity, and pH of the obtained polymer aqueous solution (1) were measured and evaluated as follows. The measurement and evaluation results are shown in Table 1.

<ポリマー水溶液の固形分>
ポリマー水溶液を110℃で1時間乾燥し、乾燥前重量と乾燥後重量から固形分を計算した。
<ポリマー水溶液の全光線透過率>
ヘイズメーター(NDH5000、日本電色工業社製)を用いて、セルに溶液を入れて全光線透過率を求めた。なお、水の全光線透過率を100%とした。
<ポリマー水溶液の粘度>
B型粘度計(東京計器社製)を用いて、25±1℃、30rpmの粘度を測定した。
<ポリマー水溶液のpH>
ガラス電極式水素イオン度計F−21(製品名、堀場製作所社製)を用いて、25℃での値を測定した。
<Solid content of aqueous polymer solution>
The aqueous polymer solution was dried at 110 ° C. for 1 hour, and the solid content was calculated from the weight before drying and the weight after drying.
<Total light transmittance of aqueous polymer solution>
Using a haze meter (NDH5000, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.), the solution was put into the cell and the total light transmittance was determined. The total light transmittance of water was 100%.
<Viscosity of aqueous polymer solution>
Using a B-type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.), the viscosity at 25 ± 1 ° C. and 30 rpm was measured.
<PH of aqueous polymer solution>
The value at 25 ° C. was measured using a glass electrode type hydrogen ion meter F-21 (product name, manufactured by HORIBA, Ltd.).

(調製例2;ポリマー水溶液(2)の調製)
合成例1で得られたアルカリ可溶性樹脂(1)(3.00部/固形分0.9部)に5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(3.01部)とイオン交換水(50.73部)を加えて、自公転式攪拌装置(ARE−310 シンキー社製)を用いて5分攪拌した。更にスチレン−マレイン酸系コポリマー(有効成分27%)(0.85部)を加えて、自公転式攪拌装置で3分攪拌し、ポリマー水溶液(2)を得た。
得られたポリマー水溶液(2)の固形分、全光線透過率、粘度、pHを調製例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表1に示した。
(Preparation Example 2; Preparation of aqueous polymer solution (2))
To the alkali-soluble resin (1) obtained in Synthesis Example 1 (3.00 parts / solid content 0.9 parts), 5% lithium hydroxide / monohydrate aqueous solution (3.01 parts) and ion-exchanged water (50 .73 parts) was added, and the mixture was stirred for 5 minutes using a self-revolving stirrer (ARE-310, manufactured by Sinky Corporation). Further, a styrene-maleic acid copolymer (active ingredient 27%) (0.85 parts) was added and stirred for 3 minutes with a self-revolving stirrer to obtain an aqueous polymer solution (2).
The solid content, total light transmittance, viscosity, and pH of the obtained aqueous polymer solution (2) were measured and evaluated in the same manner as in Preparation Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 1.

(調製例3;ポリマー水溶液(3)の調製)
合成例2で得られたアルカリ可溶性樹脂(2)(3.00部/固形分0.9部)に5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(3.44部)とイオン交換水(50.49部)を加えて、自公転式攪拌装置(ARE−310 シンキー社製)を用いて5分攪拌した。更にスチレン−マレイン酸系コポリマー(有効成分27%)(0.85部)を加えて、自公転式攪拌装置で3分攪拌し、ポリマー水溶液(3)を得た。
得られたポリマー水溶液(3)の固形分、全光線透過率、粘度、pHを調製例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表1に示した。
(Preparation Example 3; Preparation of aqueous polymer solution (3))
To the alkali-soluble resin (2) obtained in Synthesis Example 2 (3.00 parts / solid content 0.9 parts), a 5% lithium hydroxide monohydrate aqueous solution (3.44 parts) and ion-exchanged water (50 .49 parts) was added, and the mixture was stirred for 5 minutes using a self-revolving stirrer (ARE-310, manufactured by Sinky Corporation). Further, a styrene-maleic acid copolymer (active ingredient 27%) (0.85 parts) was added, and the mixture was stirred with a self-revolving stirrer for 3 minutes to obtain an aqueous polymer solution (3).
The solid content, total light transmittance, viscosity and pH of the obtained aqueous polymer solution (3) were measured and evaluated in the same manner as in Preparation Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 1.

(調製例4;ポリマー水溶液(4)の調製)
合成例1で得られたアルカリ可溶性樹脂(1)(4.00部/固形分1.2部)に5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(2.81部)とイオン交換水(54.19部)を加えて、自公転式攪拌装置(ARE−310 シンキー社製)を用いて5分攪拌し、ポリマー水溶液(4)を得た。
得られたポリマー水溶液(4)の固形分、全光線透過率、粘度、pHを調製例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表1に示した。
(Preparation Example 4; Preparation of aqueous polymer solution (4))
To the alkali-soluble resin (1) obtained in Synthesis Example 1 (4.00 parts / solid content 1.2 parts), 5% lithium hydroxide / monohydrate aqueous solution (2.81 parts) and ion-exchanged water (54 .19 parts) was added and stirred for 5 minutes using a self-revolving stirrer (ARE-310 manufactured by Sinky Corporation) to obtain an aqueous polymer solution (4).
The solid content, total light transmittance, viscosity, and pH of the obtained aqueous polymer solution (4) were measured and evaluated in the same manner as in Preparation Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 1.

(調製例5;ポリマー水溶液(5)の調製)
合成例3で得られたアルカリ可溶性樹脂(3)(3.00部/固形分0.9部)に5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(2.73部)とイオン交換水(50.87部)を加えて、自公転式攪拌装置(ARE−310 シンキー社製)を用いて5分攪拌した。更にスチレン−マレイン酸系コポリマー(有効成分27%)(0.85部)加えて、自公転式攪拌装置で3分攪拌し、ポリマー水溶液(5)を得た。
得られたポリマー水溶液(5)の固形分、全光線透過率、粘度、pHを調製例1と同様に測定し、評価した。測定、評価結果は表1に示した。
(Preparation Example 5; Preparation of aqueous polymer solution (5))
To the alkali-soluble resin (3) obtained in Synthesis Example 3 (3.00 parts / solid content 0.9 parts), 5% lithium hydroxide / monohydrate aqueous solution (2.73 parts) and ion-exchanged water (50 .87 parts) was added and stirred for 5 minutes using a self-revolving stirrer (ARE-310, manufactured by Sinky Corporation). Further, a styrene-maleic acid copolymer (active ingredient 27%) (0.85 parts) was added, and the mixture was stirred for 3 minutes with a self-revolving stirrer to obtain an aqueous polymer solution (5).
The solid content, total light transmittance, viscosity, and pH of the obtained aqueous polymer solution (5) were measured and evaluated in the same manner as in Preparation Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 1.

(比較調製例1;ポリアクリル酸リチウム水溶液の調製)
ポリアクリル酸(商品名「AS58」、日本触媒製)(1.00部)に5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(11.66部)とイオン交換水(41.51部)を加えて、自公転式攪拌装置(ARE−310 シンキー社製)を用いて5分攪拌した。更に5分の攪拌を2回行い、ポリアクリル酸リチウム水溶液を得た。
得られたポリアクリル酸リチウム水溶液の固形分、全光線透過率、粘度、pHを調製例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表1に示した。
(Comparative Preparation Example 1; Preparation of aqueous lithium polyacrylate)
5% lithium hydroxide monohydrate aqueous solution (11.66 parts) and ion-exchanged water (41.51 parts) were added to polyacrylic acid (trade name “AS58”, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) (1.00 part). The mixture was stirred for 5 minutes using a self-revolving stirrer (ARE-310, manufactured by Sinky Corporation). Furthermore, stirring for 5 minutes was performed twice to obtain a lithium polyacrylate aqueous solution.
The solid content, total light transmittance, viscosity, and pH of the obtained lithium polyacrylate aqueous solution were measured and evaluated in the same manner as in Preparation Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 1.

(比較調製例2;CMC水溶液の調製)
カルボキシメチルセルロース(CMC1380 ダイセル化学工業社製)(1.00部)にイオン交換水(99.00部)を加えて、自公転式攪拌装置(ARE−310 シンキー社製)を用いて10分攪拌した。塊状のものが残っており、更に10分の攪拌を2回行い、1%カルボキシメチルセルロース水溶液(CMC水溶液)を得た。一般的にカルボキシメチルセルロースは溶解時に塊になりやすく(外側が半溶解)、この状態になると完全に溶解する為に時間を要する。
得られたCMC水溶液の固形分、全光線透過率、粘度、pHを調製例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表1に示した。
(Comparative Preparation Example 2; Preparation of CMC aqueous solution)
Ion-exchanged water (99.00 parts) was added to carboxymethylcellulose (CMC1380, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) (1.00 part), and the mixture was stirred for 10 minutes using a self-revolving stirrer (ARE-310 manufactured by Sinky Corporation). . A lump was left, and stirring was further performed twice for 10 minutes to obtain a 1% carboxymethylcellulose aqueous solution (CMC aqueous solution). In general, carboxymethyl cellulose tends to be agglomerated when dissolved (the outside is semi-dissolved), and it takes time to completely dissolve in this state.
The solid content, total light transmittance, viscosity, and pH of the obtained CMC aqueous solution were measured and evaluated in the same manner as in Preparation Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 1.

(比較調製例3;VDF系−アクリル変性エマルション水溶液の調製)
VDF系−アクリル変性エマルション(アルケマ社製;VDF:アクリル=70:30)(1.00部)にイオン交換水(49.00部)を加えて攪拌し、VDF系−アクリル変性エマルション水溶液を得た。
得られたVDF系−アクリル変性エマルション水溶液の固形分、全光線透過率、粘度を調製例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表1に示した。
(Comparative Preparation Example 3; Preparation of VDF-Acrylic Modified Emulsion Aqueous Solution)
Ion exchange water (49.00 parts) was added to VDF-acrylic modified emulsion (manufactured by Arkema; VDF: acrylic = 70: 30) (1.00 part) and stirred to obtain a VDF-acrylic modified emulsion aqueous solution. It was.
The solid content, total light transmittance, and viscosity of the obtained VDF-acrylic modified emulsion aqueous solution were measured and evaluated in the same manner as in Preparation Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 1.

(比較調製例4;SBRエマルション水溶液の調製)
SBRエマルション(JSR社製)(1.00部)にイオン交換水(49.00部)を加えて攪拌し、SBRエマルション水溶液を得た。
得られたSBRエマルション水溶液の固形分、全光線透過率、粘度を調製例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表1に示した。
なお、表1中、各成分の配合量の単位は「部」である。
(Comparative Preparation Example 4; Preparation of SBR emulsion aqueous solution)
Ion-exchanged water (49.00 parts) was added to SBR emulsion (manufactured by JSR) (1.00 part) and stirred to obtain an aqueous SBR emulsion solution.
The solid content, total light transmittance, and viscosity of the obtained aqueous SBR emulsion solution were measured and evaluated in the same manner as in Preparation Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 1.
In Table 1, the unit of the amount of each component is “parts”.

(比較調製例5;アクリルエマルション水溶液の調製)
比較合成例1で合成したアクリルエマルション(4.00部)に5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(0.57部)とイオン交換水(55.63部)を加えて、自公転式攪拌装置(ARE−310 シンキー社製)を用いて5分攪拌した。更に5分の攪拌を2回行い、アクリルエマルション水溶液を得た。
得られたアクリルエマルション水溶液の固形分、全光線透過率、粘度、pHを調製例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表1に示した。
なお、表1中、各成分の配合量の単位は「部」である。
(Comparative Preparation Example 5; Preparation of acrylic emulsion aqueous solution)
A 5% lithium hydroxide / monohydrate aqueous solution (0.57 parts) and ion-exchanged water (55.63 parts) were added to the acrylic emulsion (4.00 parts) synthesized in Comparative Synthesis Example 1, and the revolution type The mixture was stirred for 5 minutes using a stirrer (ARE-310, manufactured by Sinky Corporation). Furthermore, stirring for 5 minutes was performed twice to obtain an acrylic emulsion aqueous solution.
The solid content, total light transmittance, viscosity, and pH of the obtained acrylic emulsion aqueous solution were measured and evaluated in the same manner as in Preparation Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 1.
In Table 1, the unit of the amount of each component is “parts”.

Figure 0005854867
Figure 0005854867

(実施例1)
水(1)(13.045部)、アルカリ可溶性樹脂(1)(0.976部)に5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(0.979部)を加えて攪拌し、ポリマー水溶液を作製した。作製したポリマー水溶液に水(2)(18.9部)、アセチレンブラック HS−100(デンカ社製)(1.80部)、リン酸鉄リチウム(中国品)(27.0部)を加えて混練した。混練後、更にアクリル変性フッ化ビニリデン系エマルション(VDF系−アクリル変性エマルション)(1.87部)を加えて混合分散し、正極組成物(1)を得た。
得られた正極組成物(1)の粘度、チクソ値、pH、電極形成性、電気特性を次のようにして測定、評価した。測定、評価結果は表2に示した。
Example 1
5% lithium hydroxide / monohydrate aqueous solution (0.979 parts) was added to water (1) (13.045 parts) and alkali-soluble resin (1) (0.976 parts) and stirred to obtain an aqueous polymer solution. Produced. Water (2) (18.9 parts), acetylene black HS-100 (manufactured by Denka) (1.80 parts), lithium iron phosphate (Chinese product) (27.0 parts) were added to the prepared polymer aqueous solution. Kneaded. After kneading, an acrylic modified vinylidene fluoride emulsion (VDF-acryl modified emulsion) (1.87 parts) was further added and mixed to obtain a positive electrode composition (1).
The viscosity, thixo value, pH, electrode formability, and electrical characteristics of the obtained positive electrode composition (1) were measured and evaluated as follows. The measurement and evaluation results are shown in Table 2.

<正極組成物の粘度>
B型粘度計(東京計器社製)を用いて25±1℃、30rpmの粘度を測定した。
<正極組成物のチクソ値>
B型粘度計(東京計器社製)を用いて25±1℃、6rpm及び60rpmの粘度を測定し、6rpmの粘度を60rpmの粘度で除した値を求め、チクソ値とした。
<正極組成物のpH>
ガラス電極式水素イオン度計F−21(製品名、堀場製作所社製)を用いて、25℃での値を測定した。
<Viscosity of positive electrode composition>
Using a B-type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.), the viscosity at 25 ± 1 ° C. and 30 rpm was measured.
<Thixotropic value of positive electrode composition>
Using a B-type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.), the viscosity at 25 ± 1 ° C., 6 rpm and 60 rpm was measured, and the value obtained by dividing the viscosity at 6 rpm by the viscosity at 60 rpm was determined.
<PH of positive electrode composition>
The value at 25 ° C. was measured using a glass electrode type hydrogen ion meter F-21 (product name, manufactured by HORIBA, Ltd.).

<電極形成性>
可変式アプリケーターを用いて、所定の膜厚になるように調整して正極組成物を塗工し、100℃で10分乾燥し正極を作製した。
作製した正極を、φ10mmで曲げ試験を行い、下記評価基準に従い、評価した。
評価基準:
○・・・問題なし。
△・・・製膜時の体積収縮クラックはないが、電極を曲げるとクラックが生じた。
×・・・製膜時に体積収縮クラックが起こった。
<Electrode formability>
Using a variable applicator, the positive electrode composition was applied so as to have a predetermined film thickness, and dried at 100 ° C. for 10 minutes to produce a positive electrode.
The produced positive electrode was subjected to a bending test at φ10 mm and evaluated according to the following evaluation criteria.
Evaluation criteria:
○ ・ ・ ・ No problem.
Δ: There was no volume shrinkage crack during film formation, but cracking occurred when the electrode was bent.
X: Volume shrinkage cracks occurred during film formation.

<電気特性(充放電評価)>
アプリケーターを用いて、正極組成物を塗工し、100℃で10分乾燥し、室温で5分プレスをして、80℃で減圧乾燥し電極シートを作製した。作製した電極シートを用いて、下記のようにコインセル(CR2032)を作製し、充放電測定装置ACD−001(製品名、アスカ電子社製)を用いて下記条件により電池評価を行った。
コインセル
正極 :表2の正極組成物
負極 :Li箔
電解液 :1mol%/L LiPF EC/EMC=1/1(キシダ化学社製)
電池評価条件(リン酸鉄リチウムの場合)
充電条件:0.5C CC−CV Cut−off 4.0V
放電条件:0.5C CC Cut−off 2.5V
電池評価条件(コバルト酸リチウム、ニッケルマンガンコバルト酸リチウムの場合)
充電条件:0.2C CC Cut−off 4.3V
放電条件:0.5C CC Cut−off 2.8V
<Electrical characteristics (charge / discharge evaluation)>
Using an applicator, the positive electrode composition was applied, dried at 100 ° C. for 10 minutes, pressed at room temperature for 5 minutes, and dried under reduced pressure at 80 ° C. to prepare an electrode sheet. Using the produced electrode sheet, a coin cell (CR2032) was produced as described below, and battery evaluation was performed under the following conditions using a charge / discharge measuring apparatus ACD-001 (product name, manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.).
Coin cell positive electrode: positive electrode composition negative electrode of Table 2: Li foil electrolyte solution: 1 mol% / L LiPF 6 EC / EMC = 1/1 (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)
Battery evaluation conditions (for lithium iron phosphate)
Charging condition: 0.5C CC-CV Cut-off 4.0V
Discharge condition: 0.5C CC Cut-off 2.5V
Battery evaluation conditions (for lithium cobaltate and nickel manganese lithium cobaltate)
Charging condition: 0.2C CC Cut-off 4.3V
Discharge condition: 0.5C CC Cut-off 2.8V

(実施例2)
水(1)(13.212部)、アルカリ可溶性樹脂(1)(0.782部)に5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(0.784部)を加えて攪拌し、更にスチレン−マレイン酸系コポリマー(0.222部)を加えて攪拌し、ポリマー水溶液を作製した。作製したポリマー水溶液に水(2)(18.8部)、アセチレンブラック HS−100(1.80部)、リン酸鉄リチウム(中国品)(27.0部)を加えて混練した。混練後、更にアクリル変性フッ化ビニリデン系エマルション(1.87部)を加えて混合分散し、正極組成物(2)を得た。
得られた正極組成物(2)の粘度、チクソ値、pH、電極形成性、電気特性を実施例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表2に示した。
(Example 2)
5% lithium hydroxide / monohydrate aqueous solution (0.784 parts) was added to water (1) (13.212 parts) and alkali-soluble resin (1) (0.782 parts), and the mixture was further stirred. A maleic acid copolymer (0.222 parts) was added and stirred to prepare an aqueous polymer solution. Water (2) (18.8 parts), acetylene black HS-100 (1.80 parts) and lithium iron phosphate (Chinese product) (27.0 parts) were added to the prepared polymer aqueous solution and kneaded. After kneading, an acrylic-modified vinylidene fluoride emulsion (1.87 parts) was further added and mixed and dispersed to obtain a positive electrode composition (2).
The viscosity, thixo value, pH, electrode formability, and electrical characteristics of the obtained positive electrode composition (2) were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 2.

(実施例3)
水(1)(6.552部)、アルカリ可溶性樹脂(2)(0.390部)に5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(0.447部)を加えて攪拌し、更にスチレン−マレイン酸系コポリマー(0.111部)を加えて攪拌し、ポリマー水溶液を作製した。作製したポリマー水溶液に水(2)(26.2部)、アセチレンブラック HS−100(1.95部)、リン酸鉄リチウム(中国品)(27.0部)を加えて混練した。混練後、更にアクリル変性フッ化ビニリデン系エマルション(1.87部)を加えて混合分散し、正極組成物(3)を得た。
得られた正極組成物(3)の粘度、チクソ値、pH、電極形成性、電気特性を実施例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表2に示した。
(Example 3)
5% lithium hydroxide monohydrate aqueous solution (0.447 parts) was added to water (1) (6.552 parts) and alkali-soluble resin (2) (0.390 parts), and the mixture was further stirred. A maleic acid copolymer (0.111 parts) was added and stirred to prepare an aqueous polymer solution. Water (2) (26.2 parts), acetylene black HS-100 (1.95 parts) and lithium iron phosphate (Chinese product) (27.0 parts) were added to the prepared polymer aqueous solution and kneaded. After kneading, an acrylic-modified vinylidene fluoride emulsion (1.87 parts) was further added and mixed and dispersed to obtain a positive electrode composition (3).
The viscosity, thixo value, pH, electrode formability, and electrical characteristics of the obtained positive electrode composition (3) were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 2.

(実施例4)
水(1)(26.427部)、アルカリ可溶性樹脂(1)(1.562部)に5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(1.567部)を加えて攪拌し、更にスチレン−マレイン酸系コポリマー(0.444部)を加えて攪拌し、ポリマー水溶液を作製した。作製したポリマー水溶液に水(2)(7.3部)、アセチレンブラック HS−100(1.80部)、リン酸鉄リチウム(中国品)(27.6部)を加えて混練し、正極組成物(4)を得た。
得られた正極組成物(4)の粘度、チクソ値、pH、電極形成性、電気特性を実施例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表2に示した。
Example 4
5% lithium hydroxide monohydrate aqueous solution (1.567 parts) was added to water (1) (26.427 parts) and alkali-soluble resin (1) (1.562 parts), and the mixture was further stirred. A maleic acid copolymer (0.444 parts) was added and stirred to prepare an aqueous polymer solution. Water (2) (7.3 parts), acetylene black HS-100 (1.80 parts), lithium iron phosphate (Chinese product) (27.6 parts) are added to the prepared polymer aqueous solution and kneaded to form a positive electrode composition. A product (4) was obtained.
The viscosity, thixo value, pH, electrode formability, and electrical characteristics of the obtained positive electrode composition (4) were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 2.

(実施例5)
水(1)(8.736部)、アルカリ可溶性樹脂(2)(0.520部)に5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(0.596部)を加えて攪拌し、更にスチレン−マレイン酸系コポリマー(0.148部)を加えて攪拌し、ポリマー水溶液を作製した。作製したポリマー水溶液に水(2)(11.8部)、アセチレンブラック HS−100(2.60部)、セルシードC−10N(商品名、日本化学工業社製;コバルト酸リチウム)(36.4部)を加えて混練した。混練後、更にアクリル変性フッ化ビニリデン系エマルション(1.67部)を加えて混合分散し、正極組成物(5)を得た。
得られた正極組成物(5)の粘度、チクソ値、pH、電極形成性、電気特性を実施例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表2に示した。
(Example 5)
5% lithium hydroxide monohydrate aqueous solution (0.596 parts) was added to water (1) (8.736 parts) and alkali-soluble resin (2) (0.520 parts), and the mixture was further stirred. A maleic acid copolymer (0.148 parts) was added and stirred to prepare an aqueous polymer solution. Water (2) (11.8 parts), acetylene black HS-100 (2.60 parts), Cellseed C-10N (trade name, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd .; lithium cobaltate) (36.4) Part) was added and kneaded. After kneading, an acrylic-modified vinylidene fluoride emulsion (1.67 parts) was further added and mixed and dispersed to obtain a positive electrode composition (5).
The viscosity, thixo value, pH, electrode formability, and electrical characteristics of the obtained positive electrode composition (5) were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 2.

(実施例6)
水(1)(13.44部)、アルカリ可溶性樹脂(1)(0.786部)に5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(0.552部)を加えて攪拌し、更にスチレン−マレイン酸系コポリマー(0.222部)を加えて攪拌し、ポリマー水溶液を作製した。作製したポリマー水溶液に水(2)(18.8部)、アセチレンブラック HS−100(1.80部)、リン酸鉄リチウム(中国品)(27.0部)を加えて混練した。混練後、更にアクリル変性フッ化ビニリデン系エマルション(1.87部)を加えて混合分散し、正極組成物(6)を得た。
得られた正極組成物(6)の粘度、チクソ値、pH、電極形成性、電気特性を実施例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表2に示した。
(Example 6)
5% lithium hydroxide / monohydrate aqueous solution (0.552 parts) was added to water (1) (13.44 parts) and alkali-soluble resin (1) (0.786 parts), and the mixture was further stirred. A maleic acid copolymer (0.222 parts) was added and stirred to prepare an aqueous polymer solution. Water (2) (18.8 parts), acetylene black HS-100 (1.80 parts) and lithium iron phosphate (Chinese product) (27.0 parts) were added to the prepared polymer aqueous solution and kneaded. After kneading, an acrylic-modified vinylidene fluoride emulsion (1.87 parts) was further added and mixed and dispersed to obtain a positive electrode composition (6).
The viscosity, thixo value, pH, electrode formability, and electrical characteristics of the positive electrode composition (6) obtained were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 2.

(実施例7)
水(1)(9.83部)、合成例3の樹脂(0.520部)に5%LiOH・HO水溶液(0.472部)を加えて攪拌し、更にスチレン−マレイン酸系コポリマー(0.148部)を加えて攪拌し、ポリマー水溶液を作製した。作製したポリマー水溶液に水(2)(11.02部)、アセチレンブラック HS−100(2.40部)、セルシードNMC111(商品名、日本化学工業社製;ニッケルマンガンコバルト酸リチウム Ni:Co:Mn=1:1:1)(36.8部)を加えて混錬した。混錬後、更にアクリル変性フッ化ビニリデン系エマルション(1.25部)を加えて混合分散し、正極組成物(7)を得た。
得られた正極組成物(7)の粘度、チクソ値、pH、電極形成性、電気特性を実施例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表2に示した。
(Example 7)
5% LiOH / H 2 O aqueous solution (0.472 parts) is added to water (1) (9.83 parts) and the resin of Synthesis Example 3 (0.520 parts), and the mixture is stirred, and further a styrene-maleic acid copolymer. (0.148 parts) was added and stirred to prepare an aqueous polymer solution. Water (2) (11.02 parts), acetylene black HS-100 (2.40 parts), cell seed NMC111 (trade name, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd .; lithium nickel manganese cobaltate Ni: Co: Mn = 1: 1: 1) (36.8 parts) was added and kneaded. After kneading, an acrylic modified vinylidene fluoride emulsion (1.25 parts) was further added and mixed and dispersed to obtain a positive electrode composition (7).
The viscosity, thixo value, pH, electrode formability, and electrical characteristics of the obtained positive electrode composition (7) were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 2.

(比較例1)
水(12.9部)、2%ポリアクリル酸リチウム水溶液(24.0部)を加えて攪拌し、更にスチレン−マレイン酸系コポリマー(0.44部)を加えて攪拌し、ポリマー水溶液を作製した。作製したポリマー水溶液にアセチレンブラック HS−100(1.80部)、リン酸鉄リチウム(中国品)(27.6部)を加えて混練し、比較正極組成物(1)を得た。
得られた比較正極組成物(1)の粘度、チクソ値、pH、電極形成性、電気特性を実施例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表2に示した。
なお、表2中、各成分の配合組成の欄は、「加えた部数/固形分量(部)」という表記となっている。5%LiOH・HO(5%水酸化リチウム・一水和物水溶液)の固形分については、リチウムのみを換算した値が記載されている。
(Comparative Example 1)
Add water (12.9 parts), 2% lithium polyacrylate aqueous solution (24.0 parts) and stir, and then add styrene-maleic acid copolymer (0.44 parts) and stir to prepare an aqueous polymer solution. did. Acetylene black HS-100 (1.80 parts) and lithium iron phosphate (Chinese product) (27.6 parts) were added to the prepared polymer aqueous solution and kneaded to obtain a comparative positive electrode composition (1).
The viscosity, thixo value, pH, electrode formability, and electrical characteristics of the obtained comparative positive electrode composition (1) were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 2.
In Table 2, the column of the composition of each component is represented as “number of parts added / solid content (parts)”. For the solid content of 5% LiOH.H 2 O (5% lithium hydroxide monohydrate aqueous solution), a value obtained by converting only lithium is described.

(参考例1)
NMP(57.4部)にカイナーHSV900(商品名、アルケマ社製;フッ化ビニリデンポリマー)(1.20部)を加えて溶解し、アセチレンブラック HS−100(2.40部)、リン酸鉄リチウム(中国品)(36.4部)を加えて混錬し、参考正極組成物(1)を得た。
得られた参考正極組成物(1)の粘度、チクソ値、pH、電極形成性、電気特性を実施例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表2に示した。
(Reference Example 1)
NMP (57.4 parts) was dissolved by adding Kyner HSV900 (trade name, manufactured by Arkema; vinylidene fluoride polymer) (1.20 parts), acetylene black HS-100 (2.40 parts), iron phosphate Lithium (Chinese product) (36.4 parts) was added and kneaded to obtain a reference positive electrode composition (1).
The viscosity, thixo value, pH, electrode formability, and electrical characteristics of the obtained reference positive electrode composition (1) were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 2.

(参考例2)
NMP(27.8部)にカイナーHSV900(商品名、アルケマ社製;フッ化ビニリデンポリマー)(1.20部)を加えて溶解し、アセチレンブラック HS−100(2.00部)、セルシードNMC111(商品名、日本化学工業社製;ニッケルマンガンコバルト酸リチウム Ni:Co:Mn=1:1:1)(36.8部)を加えて混錬し、参考正極組成物(2)を得た。
得られた参考正極組成物(2)の粘度、チクソ値、pH、電極形成性、電気特性を実施例1同様に測定、評価した。測定、評価結果は表2に示した。
(Reference Example 2)
NMP (27.8 parts) was dissolved by adding Kyner HSV900 (trade name, manufactured by Arkema; vinylidene fluoride polymer) (1.20 parts), acetylene black HS-100 (2.00 parts), cell seed NMC111 ( Product name, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd .; lithium nickel manganese cobaltate Ni: Co: Mn = 1: 1: 1) (36.8 parts) was added and kneaded to obtain a reference positive electrode composition (2).
The viscosity, thixo value, pH, electrode formability, and electrical characteristics of the obtained reference positive electrode composition (2) were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The measurement and evaluation results are shown in Table 2.

Figure 0005854867
Figure 0005854867

実施例及び比較例の結果から、以下のことが分かった。
調製例1〜5の結果から、本発明におけるアルカリ可溶性樹脂は、アルカリ水溶液と混合することにより容易に粘稠ではあるが流動性があり取扱が容易な水溶液となることが分かった。このことは、本発明におけるアルカリ可溶性樹脂を用いると、容易にポリマー水溶液を調製することが可能となるため、電極組成物を簡便に作製することができるようになることを意味している。これに対して、比較調製例1、2の結果から、ポリアクリル酸やCMCを本発明におけるアルカリ可溶性樹脂の代わりに用いてポリマー水溶液を調製しようとすると、攪拌に時間がかかってしまい、容易にポリマー水溶液を調製することができないことが分かる。そして更に、使用する量が大量になると塊が大きくなる為、溶解時間に顕著な差が生じることとなる。また、比較調製例3、4からVDF系−アクリル変性エマルションやSBRエマルションを用いた場合、及び比較調製例5から不飽和カルボン酸の金属塩単量体由来の構造単位の含有量が低い場合、全光線透過率が低く、水分散体の状態であることがわかった。
また、実施例4、比較例1の結果から、本発明におけるアルカリ可溶性樹脂から調製された水溶性高分子を含む結合剤を用いた場合には、結合剤としてポリアクリル酸リチウムを用いた場合に比較して、特に固脆さが解消し、電極形成性が改良されることが実証された。そして、本発明におけるアルカリ可溶性樹脂から調製された水溶性高分子単独でも、粘度調整機能、分散機能を損なわずに、電極形成性を有し、電極組成物中において結合剤として機能することができるものであることが実証された。
更に実施例1〜7において得られた正極組成物を用いて作成した電極を用いた電池においては、溶剤(NMP)を用いて作成した電池(参考例1、2)と比較して、初期放電容量、サイクル維持率において遜色ない結果を示しており、電池特性の観点からも充分な性能を示すことが判明した。
なお、上記実施例においては、電極活物質、アルカリ可溶性樹脂、中和剤として用いられる金属塩として特定のものが用いられ、また、導電助剤、エマルション、添加剤としても特定のものが用いられているが、結合剤として本発明における水溶性高分子を含むものを用いることによって、得られる電極が電池性能に優れるような電極組成物を、簡便に作製することができるようになる機構は、本発明における水溶性高分子を用いた場合には全て同様である。
従って、上記実施例の結果から、本発明の技術的範囲全般において、また、本明細書において開示した種々の形態において本発明が適用でき、有利な作用効果を発揮することができると言える。
From the results of Examples and Comparative Examples, the following was found.
From the results of Preparation Examples 1 to 5, it was found that the alkali-soluble resin in the present invention becomes an aqueous solution that is easily viscous but fluid and easy to handle by mixing with an aqueous alkali solution. This means that, when the alkali-soluble resin in the present invention is used, an aqueous polymer solution can be easily prepared, so that an electrode composition can be easily produced. On the other hand, from the results of Comparative Preparation Examples 1 and 2, when polyacrylic acid or CMC was used instead of the alkali-soluble resin in the present invention to prepare a polymer aqueous solution, it took time to stir and easily It can be seen that an aqueous polymer solution cannot be prepared. Furthermore, when the amount used is large, the lump becomes large, so that a significant difference occurs in the dissolution time. Moreover, when the content of the structural unit derived from the metal salt monomer of unsaturated carboxylic acid is low from the comparative preparation examples 3 and 4, when using the VDF-based acrylic modified emulsion or SBR emulsion, and the comparative preparation example 5, It was found that the total light transmittance was low and it was in the state of an aqueous dispersion.
From the results of Example 4 and Comparative Example 1, when a binder containing a water-soluble polymer prepared from an alkali-soluble resin in the present invention was used, when lithium polyacrylate was used as the binder, In comparison, it was proved that solid brittleness was particularly eliminated and electrode formation was improved. And even the water-soluble polymer alone prepared from the alkali-soluble resin in the present invention has electrode forming properties without impairing the viscosity adjusting function and the dispersing function, and can function as a binder in the electrode composition. Proved to be.
Furthermore, in the battery using the electrode prepared using the positive electrode composition obtained in Examples 1 to 7, the initial discharge was compared with the battery (Reference Examples 1 and 2) prepared using the solvent (NMP). The results are inferior in terms of capacity and cycle retention rate, and it has been found that sufficient performance is exhibited from the viewpoint of battery characteristics.
In the above examples, specific materials are used as electrode active materials, alkali-soluble resins, metal salts used as neutralizing agents, and specific materials are used as conductive aids, emulsions, and additives. However, by using a binder containing the water-soluble polymer in the present invention as a binder, an electrode composition in which the obtained electrode is excellent in battery performance can be easily produced. The same applies to the case of using the water-soluble polymer in the present invention.
Therefore, it can be said from the results of the above-described embodiments that the present invention can be applied in the entire technical scope of the present invention and in various forms disclosed in this specification, and can exhibit advantageous effects.

Claims (5)

電極活物質、結合剤、及び、水を含む電極組成物の製造方法であって、
該製造方法は、電極活物質、結合剤、及び、水を混練する工程と、
該混練工程後、更に、アクリル系ポリマー、ニトリル系ポリマー、(メタ)アクリル変性フッ素系ポリマーのいずれかの水分散樹脂を加える工程とを含み、
該結合剤は、構造単位の全量100質量%に対して、エチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位を10〜60質量%、及び、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位を10〜90質量%必須として含むアルカリ可溶性樹脂を金属塩で中和して得られる水溶性高分子を含み、
該水溶性高分子は、2質量%水溶液の全光線透過率が90〜100%であることを特徴とする電極組成物の製造方法。
A method for producing an electrode composition comprising an electrode active material, a binder, and water,
The production method includes a step of kneading an electrode active material, a binder, and water ;
A step of adding an aqueous dispersion resin of any one of an acrylic polymer, a nitrile polymer, and a (meth) acryl-modified fluoropolymer after the kneading step,
The binder is derived from 10 to 60% by mass of a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer and 100% by mass of the total amount of structural units, and derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer. Including a water-soluble polymer obtained by neutralizing an alkali-soluble resin containing 10 to 90% by mass of a structural unit with a metal salt,
The method for producing an electrode composition, wherein the water-soluble polymer has a total light transmittance of 90 to 100% in a 2% by mass aqueous solution.
前記水溶性高分子は、アルカリ可溶性樹脂におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体由来の構造単位が有するカルボン酸を金属塩で60〜150%中和して得られることを特徴とする請求項1に記載の電極組成物の製造方法。 The water-soluble polymer is obtained by neutralizing 60 to 150% of a carboxylic acid having a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in an alkali-soluble resin with a metal salt. The manufacturing method of the electrode composition as described in any one of. 前記水溶性高分子は、2質量%水溶液の粘度が50〜20,000mPa・sであることを特徴とする請求項1又は2に記載の電極組成物の製造方法。 3. The method for producing an electrode composition according to claim 1, wherein the water-soluble polymer has a 2 mass% aqueous solution having a viscosity of 50 to 20,000 mPa · s. 請求項1〜のいずれかに記載の電極組成物の製造方法により電極組成物を製造する工程と、その工程によって製造された電極組成物を集電体上に塗工する工程とを含むことを特徴とする電極の製造方法。 The process of manufacturing an electrode composition by the manufacturing method of the electrode composition in any one of Claims 1-3 , and the process of coating the electrode composition manufactured by the process on a collector is included. An electrode manufacturing method characterized by the above. 請求項に記載の電極の製造方法により製造された電極を用いて二次電池を作製する工程を含むことを特徴とする二次電池の製造方法。 A method for producing a secondary battery, comprising a step of producing a secondary battery using the electrode produced by the method for producing an electrode according to claim 4 .
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