JP5999399B2 - リチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物、リチウムイオン二次電池電極用スラリー、リチウムイオン二次電池電極、およびリチウムイオン二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電デバイス電極用バインダー組成物、該バインダー組成物と活物質とを含む蓄電デバイス電極用スラリー、該スラリーを集電体に塗布および乾燥して作製された蓄電デバイス電極、ならびに該電極を備えた蓄電デバイスに関する。

近年、電子機器の駆動用電源として、高電圧かつ高エネルギー密度を有する蓄電デバイスが要求されている。このような蓄電デバイスとしては、リチウムイオン電池やリチウムイオンキャパシタなどが期待されている。

このような蓄電デバイスに使用される電極は、通常、活物質と、バインダーとして機能する重合体と、を含有する組成物（電極用スラリー）を集電体表面へ塗布・乾燥することにより製造される。バインダーとして使用される重合体に要求される特性としては、活物質同士の結合能力および活物質と集電体との密着能力、電極を巻き取る工程における耐擦性、その後の裁断などによっても、塗布・乾燥された組成物塗膜（以下、「活物質層」ともいう。）から活物質の微粉などが脱落しない粉落ち耐性などを挙げることができる。

なお、上記の活物質同士の結合能力および活物質と集電体との密着能力、ならびに粉落ち耐性については、性能の良否がほぼ比例関係にあることが経験上明らかになっている。従って本明細書では、以下、これらを包括して「密着性」という用語を用いて表す場合がある。

ところで最近になって、蓄電デバイスの高出力化および高エネルギー密度化の要求を達成する観点から、リチウム吸蔵量の大きい材料を利用する検討が進められている。例えば、特許文献１に開示されているようにリチウムの理論吸蔵量が最大で約４，２００ｍＡｈ／ｇであるケイ素材料を活物質として活用する手法が有望視されている。

しかしながら、このようなリチウム吸蔵量の大きい材料を利用した活物質は、リチウムの吸蔵・放出により大きな体積変化を伴う。このため、従来使用されている電極用バインダーを、このようなリチウム吸蔵量の大きい材料に適用すると、密着性を維持することができずに活物質が剥離するなどし、充放電に伴って顕著な容量低下が発生する。

電極用バインダーの密着性を改良するための技術としては、粒子状のバインダー粒子の表面酸量を制御する技術（特許文献２および３参照）や、エポキシ基やヒドロキシル基を有するバインダーを用いて上記特性を向上させる技術（特許文献４および５参照）などが提案されている。また、ポリイミドの剛直な分子構造で活物質を束縛し、活物質の体積変化を押さえ込もうとする技術（特許文献６参照）が提案されている。

その一方で、安全性の高い正極活物質として、オリビン構造を有するリチウム含有リン酸化合物（オリビン型リチウム含有リン酸化合物）が注目されている。オリビン型リチウム含有リン酸化合物では、リンと酸素とが共有結合しているため熱的安定性が高く、高温下でも酸素を放出しない。

オリビン型リチウム含有リン酸化合物は、Ｌｉイオンの吸蔵・放出電圧が３．４Ｖ付近であるため、出力電圧が低い。その欠点を補うために、電極バインダーや電解液等の周辺材料の特性を改良する試みがなされている（特許文献７〜９参照）。

特開２００４−１８５８１０号公報 国際公開第２０１１／０９６４６３号 国際公開第２０１３／１９１０８０号 特開２０１０−２０５７２２号公報 特開２０１０−３７０３号公報 特開２０１１−２０４５９２号公報 特開２００７−２９４３２３号公報 国際公開第２０１０／１１３９４０号 特開２０１２−２１６３２２号公報

しかしながら、上記特許文献１〜６に開示されているような電極用バインダーは、リチウム吸蔵量が大きく、しかもリチウムの吸蔵・放出に伴う体積変化が大きいケイ素材料に代表される新たな活物質を実用化するにあたり密着性が十分とは言えなかった。このような電極用バインダーを使用すると、充放電を繰り返すことにより活物質が脱落するなどして電極が劣化するため、実用化に必要な耐久性が十分に得られないという課題があった。

また、上記特許文献７〜９に開示されているような電極バインダーや電解液等の周辺材料の特性を改良する技術では、オリビン型リチウム含有リン酸化合物を正極活物質とする正極を備えた蓄電デバイスの充放電耐久特性を十分に向上させることは困難であった。

そこで、本発明に係る幾つかの態様は、密着性に優れると共に、良好な充放電耐久特性を示す蓄電デバイス電極を製造可能な蓄電デバイス電極用バインダー組成物を提供するものである。

本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。

［適用例１］
本発明に係る蓄電デバイス電極用バインダー組成物の一態様は、
重合体（Ａ）と、液状媒体（Ｂ）と、を含有し、
前記重合体（Ａ）が重合体粒子であり、
前記重合体粒子の動的光散乱法により測定された平均粒子径（ＤＡ）と、前記重合体粒子のＴＥＭ観察により測定された平均粒子径（ＤＢ）と、の比（ＤＡ／ＤＢ）の値が２〜１０であることを特徴とする。

［適用例２］
適用例１の蓄電デバイス電極用バインダー組成物において、
前記重合体粒子の動的光散乱法により測定された平均粒子径（ＤＡ）が２５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることができる。

［適用例３］
適用例１または適用例２の蓄電デバイス電極用バインダー組成物において、
前記重合体（Ａ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量部としたときに、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位（Ａ１）を１０質量部以上７０質量部以下含有することができる。

［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか一例の蓄電デバイス電極用バインダー組成物において、
前記重合体（Ａ）の電解液に対する膨潤率が１３０％以下であることができる。

［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれか一例の蓄電デバイス電極用バインダー組成物において、
ｐＨが３以上６以下であることができる。

［適用例６］
本発明に係る蓄電デバイス電極用スラリーの一態様は、
適用例１ないし適用例５のいずれか一例の蓄電デバイス電極用バインダー組成物と、活物質と、を含有することを特徴とする。

［適用例７］
適用例６の蓄電デバイス電極用スラリーにおいて、
前記活物質としてケイ素材料を含有することができる。

［適用例８］
本発明に係る蓄電デバイス電極の一態様は、
集電体と、前記集電体の表面上に適用例６または適用例７の蓄電デバイス電極用スラリーが塗布および乾燥されて形成された活物質層と、を備えることを特徴とする。

［適用例９］
適用例８の蓄電デバイス電極において、
前記活物質層１００質量部中にシリコン元素を２質量部以上３０質量部以下含有することができる。

［適用例１０］
適用例６の蓄電デバイス電極用スラリーにおいて、
前記活物質としてオリビン型リチウム含有リン酸化合物を含有することができる。

［適用例１１］
本発明に係る蓄電デバイス電極の一態様は、
集電体と、前記集電体の表面上に適用例１０の蓄電デバイス電極用スラリーが塗布および乾燥されて形成された活物質層と、を備えることを特徴とする。

［適用例１２］
本発明に係る蓄電デバイスの一態様は、
適用例８または適用例９の蓄電デバイス電極を備えることを特徴とする。

［適用例１３］
本発明に係る蓄電デバイスの一態様は、
適用例１１の蓄電デバイス電極を備えることを特徴とする。

本発明に係る蓄電デバイス電極用バインダー組成物によれば、密着性に優れているため、良好な充放電耐久特性を示す蓄電デバイス電極を製造することができる。本発明に係る蓄電デバイス電極用バインダー組成物は、蓄電デバイス電極が活物質としてリチウム吸蔵量の大きい活物質、例えばグラファイトのような炭素材料やケイ素材料を含有する場合に特に上記の効果を発揮する。また、活物質としてオリビン型リチウム含有リン酸化合物を用いる場合にも特に上記の効果を発揮する。

以下、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、下記に記載された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含むものとして理解されるべきである。なお、本明細書における「（メタ）アクリル酸〜」とは、「アクリル酸〜」および「メタクリル酸〜」の双方を包括する概念である。また、「〜（メタ）アクリレート」とは、「〜アクリレート」および「〜メタクリレート」の双方を包括する概念である。

１．蓄電デバイス電極用バインダー組成物
本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用バインダー組成物（以下、単に「バインダー組成物」ともいう。）は、蓄電デバイスに使用される電極を作製するためのバインダー組成物であって、重合体（Ａ）と、液状媒体（Ｂ）と、を含有する。以下、本実施の形態に係るバインダー組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。

１．１．重合体（Ａ）
１．１．１．重合体粒子の平均粒子径
本実施の形態に係るバインダー組成物に含まれる重合体（Ａ）は、液状媒体（Ｂ）中に粒子として分散されたラテックス、すなわち重合体粒子である。重合体（Ａ）が粒子であると、活物質と混合して作製される蓄電デバイス電極用スラリー（以下、単に「スラリー」ともいう。）の安定性が良好となり、またスラリーの集電体への塗布性が良好となる。

本実施の形態に係るバインダー組成物に含まれる重合体粒子の動的光散乱法により測定された平均粒子径（ＤＡ）と、ＴＥＭ観察により測定された平均粒子径（ＤＢ）と、の比（ＤＡ／ＤＢ）の値が２〜１０であり、２．５〜８であることが好ましく、２．５〜６．５であることがより好ましい。重合体粒子のＤＡ／ＤＢの値が前記範囲であると、充放電に伴う体積変化が大きい活物質同士を好適に結着させることができ、しかも活物質層と集電体の密着性を良好に維持し続けることができる。その結果、充放電を繰り返し、活物質の体積の膨張と収縮の繰り返しにも関わらず、活物質の剥離を抑制し、良好な充放電特性を維持し続けることのできる蓄電デバイスが得られる。

一方、ＤＡ／ＤＢの値が前記範囲にない重合体粒子を用いて作製されたスラリーでは、充放電の繰り返しに抗い、活物質同士を結着することが困難となり、活物質層から徐々に活物質が剥離する。その結果、充放電を繰り返すことにより急速に容量が低下し、充放電特性が劣化してしまうため好ましくない。

本実施の形態に係るバインダー組成物に含まれる重合体粒子のＤＡ／ＤＢの値が前記範囲である場合に、活物質同士の結着性や、活物質層と集電体の密着性を向上させて活物質の剥離を抑制できる機構は明らかでないが、後述するような活物質、特に負極活物質として使用される炭素材料やケイ素材料または正極活物質として使用されるオリビン型リチウム含有リン酸化合物の粒子表面を、バインダーが広範囲に包み込むことができるためと考えられる。

動的光散乱法による粒子径測定は、液状媒体（Ｂ）中に分散された重合体粒子、すなわちバインダー組成物を評価するものである。すなわち、動的光散乱法により測定される重合体粒子は、液状媒体（Ｂ）を吸収することにより、膨潤したような状態になっていると考えられる。一方、ＴＥＭ観察による粒子径測定は、乾燥させた重合体粒子をＴＥＭにより観察するので、乾燥状態の粒子径を測定するものである。したがって、重合体粒子のＤＡ／ＤＢの値は、重合体粒子の膨潤性の指標となるものと考えられる。

ＤＡ／ＤＢの値が２〜１０となるような膨潤性を有する重合体粒子を用いて電極用スラリーを作製することにより、活物質表面を網のように広範囲に包み込むことができると考えられる。このような状態で液状媒体（Ｂ）を除去する等、乾燥して活物質層を作製することにより、活物質表面を広範囲にわたり、網目のように重合体（Ａ）に覆われた状態のまま維持することができる。これにより、活物質を結着する機能が高まり、良好な充放電耐久特性を示す蓄電デバイスを製造できると推測される。

なお、重合体粒子の膨潤性は、重合体（Ａ）を構成する単量体組成に影響を受けることを否定しないが、単量体組成のみで定まるものではないことを付言しておく。すなわち、一般的に同じ単量体組成であっても重合条件等で重合体粒子の膨潤性が変化することが知られており、本願実施例ではその一例を示しているに過ぎない。

例えば、同じ単量体組成であっても、重合反応液に最初から不飽和カルボン酸を全て仕込み、その後他の単量体を順次添加して加える場合と、不飽和カルボン酸以外の単量体を重合反応液へ仕込み、最後に不飽和カルボン酸を添加する場合とでは、得られる重合体粒子の表面に露出する不飽和カルボン酸に由来するカルボン酸の量は異なる。このように重合方法で単量体を加える順番を変更するだけでも、重合体粒子の膨潤性は大きく異なると考えられる。

かかる重合体粒子の動的光散乱法により測定された平均粒子径（ＤＡ）は、２５０〜１０００ｎｍの範囲にあることが好ましく、３００〜８００ｎｍの範囲にあることがより好ましい。重合体粒子の動的光散乱法により測定された平均粒子径（ＤＡ）が前記範囲内にあることにより、活物質表面への重合体粒子の吸着が効果的になされるため、活物質の移動に伴って重合体粒子も追随して移動しやすくなる。その結果、両者の粒子のうちのどちらかのみが単独でマイグレートすることを抑制できるので、電極の電気的特性の劣化を抑制することができる。

動的光散乱法により測定された平均粒子径（ＤＡ）は、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置を用いて粒度分布を測定し、光の散乱強度を粒子径の小さい粒子から粒子径の大きい粒子に順に累積したときの散乱強度の累積度数が５０％となる粒子径（Ｄ５０）の値である。このような粒度分布測定装置としては、例えばＨＯＲＩＢＡ ＬＢ−５５０、ＳＺ−１００シリーズ（以上、株式会社堀場製作所製）、ＦＰＡＲ−１０００（大塚電子株式会社製）などを挙げることができる。これらの粒度分布測定装置は、重合体の一次粒子だけを評価対象とするものではなく、一次粒子が凝集して形成された二次粒子をも評価対象とすることができる。従って、これらの粒度分布測定装置によって測定された粒度分布は、バインダー組成物中に含有される重合体の分散状態の指標とすることができる。なお、重合体粒子の平均粒子径は、後述するスラリーを遠心分離して活物質を沈降させた後、その上澄み液を上記の粒度分布測定装置によって測定する方法によっても測定することができる。

かかる重合体粒子のＴＥＭ観察により測定された平均粒子径（ＤＢ）は、５０〜４００ｎｍの範囲にあることが好ましく、７０〜２００ｍの範囲にあることがより好ましい。

ＴＥＭ観察により測定された平均粒子径（ＤＢ）は、透過型電子顕微鏡により観察した粒子の画像より得られる粒子径５０個の平均値より算出することができる。透過型電子顕微鏡としては、例えば株式会社日立ハイテクノロジーズ製の「Ｈ−７６５０」などが挙げられる。

１．１．２．重合体（Ａ）の組成
重合体（Ａ）の組成としては、重合体（Ａ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量部としたときに、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位（Ａ１）を１０〜７０質量部含有することが好ましい。これにより、重合体粒子表面にカルボキシル基等の酸性官能基が存在するようになる。また、重合体（Ａ）の組成としては、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位（Ａ２）と、芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位（Ａ３）と、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位（Ａ４）と、α，β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位（Ａ５）と、を有する組成であることが好ましい。以下、重合体（Ａ）を構成する各繰り返し単位について詳細に説明する。

１．１．２．１．不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位（Ａ１）
重合体（Ａ）が不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位（Ａ１）（以下、「繰り返し単位（Ａ１）」ともいう。）を有することにより、後述するスラリーを作製する際に、活物質を凝集させることなく、活物質が良好に分散したスラリーを作製することができる。これにより、スラリーを塗布・乾燥して作製された活物質層が均一に近い分布となるので、結着欠陥が非常に少ない蓄電デバイス電極を作製することができる。すなわち、活物質同士の結着能力および活物質層と集電体との密着能力を飛躍的に向上できる。また、活物質の分散安定性が良好となるため、スラリーの貯蔵安定性も向上する。

不飽和カルボン酸の具体例としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のモノまたはジカルボン酸を挙げることができ、これらから選択される一種以上であることができる。なお、重合体（Ａ）は、上記例示した不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位（Ａ１）を二種類以上有することが好ましく、アクリル酸、メタクリル酸等のモノカルボン酸の一種以上と、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸の一種以上と、を併用することがより好ましい。モノカルボン酸はケイ素材料を含有する活物質同士の結合能力を向上させる効果を高め、ジカルボン酸は活物質層と集電体との密着能力を向上させる効果を高めることができる。そのため、モノカルボン酸とジカルボン酸とを併用することで、重合体（Ａ）の密着性を飛躍的に高めることができる。

不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位（Ａ１）の含有割合は、重合体（Ａ）中の繰り返し単位の合計を１００質量部とした場合に１０〜７０質量部であることが好ましく、１５〜６０質量部であることがより好ましく、２０〜５５質量部であることが特に好ましい。繰り返し単位（Ａ１）の含有割合が前記範囲内にあると、重合体（Ａ）は、ケイ素材料を含有する活物質などのように極性官能基を表面に有する活物質同士の結着能力および、活物質層と集電体との密着能力の両方が良好となる。また、スラリー調製時において、活物質の分散安定性が良好となるため、凝集物が生じにくく、経時的なスラリー粘度の上昇も抑えることができる。

一方、繰り返し単位（Ａ１）の含有割合が前記範囲未満の場合、得られる重合体（Ａ）を含有するバインダー組成物による、活物質同士の結着能力、および活物質層と集電体との密着能力が不十分となり、活物質の体積収縮や体積膨張等の変化に追従することが困難となる。そのため、充放電を繰り返すことで活物質が剥落したり、活物質層に亀裂が発生するなど電極の劣化が発生する。また、得られる重合体粒子が容易に凝集するため、貯蔵安定性の悪いバインダー組成物となってしまう。逆に、繰り返し単位（Ａ１）の含有割合が前記範囲を超える場合、バインダー組成物の粘度が大幅に上昇してしまう。その結果、このバインダー組成物を使用して得られたスラリーの粘度も大幅に上昇するため、活物質層を均質に形成することが困難となる。そうすると、活物質層の不均一な箇所に過剰電位が印加されるなどして活物質層の劣化が進行してしまうため、充放電特性が悪化してしまう。

１．１．２．２．共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位（Ａ２）
重合体（Ａ）が共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位（Ａ２）（以下、「繰り返し単位（Ａ２）」ともいう。）を有する場合には、粘弾性および強度に優れた重合体を製造することが容易となる。すなわち、重合体（Ａ）が共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位を有すると、得られる重合体に強い結着力を付与することができる。共役ジエン化合物に由来するゴム弾性が重合体に付与されるため、グラファイトのような炭素材料やケイ素材料を含有する活物質の体積収縮や体積膨張等の変化に追従することが可能となる。これにより、さらに密着性を向上させて、さらには長期に亘り充放電耐久特性を向上できると考えられる。

共役ジエン化合物としては、例えば１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、２−クロル−１，３−ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換および側鎖共役ヘキサジエン類などを挙げることができ、これらのうちから選択される一種以上であることができる。共役ジエン化合物としては、上記のうち１，３−ブタジエンであることが特に好ましい。

共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位（Ａ２）の含有割合は、重合体（Ａ）中の繰り返し単位の合計を１００質量部とした場合に１５〜５０質量部であることが好ましく、２０〜５０質量部であることがより好ましく、２０〜４５質量部であることが特に好ましい。繰り返し単位（Ａ２）の含有割合が前記範囲内にあると、粘弾性および強度に優れた重合体を容易に製造することができる。

なお、重合体（Ａ）中の、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位（Ａ２）の質量をＷ_Ａ２、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位（Ａ１）の質量をＷ_Ａ１としたときに、質量比Ｗ_Ａ１／Ｗ_Ａ２が０．１〜３．５の範囲内にあることが好ましく、０．２〜３の範囲にあることがより好ましく、０．３〜２．７の範囲にあることが特に好ましい。Ｗ_Ａ１／Ｗ_Ａ２が前記範囲内にあると、重合体（Ａ）は、グラファイトのような炭素材料やケイ素材料を含有する活物質などのように極性官能基を表面に有する活物質同士の結合能力、および、活物質層と集電体との密着能力のバランスがより良好となる。

１．１．２．３．芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位（Ａ３）
重合体（Ａ）が芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位（Ａ３）（以下、「繰り返し単位（Ａ３）」ともいう。）を有する場合には、重合体（Ａ）のガラス転移温度（Ｔｇ）が好適となるため、得られる活物質層の柔軟性が適度となり、集電体と活物質層との密着能力が良好となる。

芳香族ビニル化合物の具体例としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロルスチレン、ジビニルベンゼンなどを挙げることができ、これらのうちから選択される一種以上であることができる。芳香族ビニル化合物としては、上記のうちスチレンであることが特に好ましい。

芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位（Ａ３）の含有割合は、重合体（Ａ）中の繰り返し単位の合計を１００質量部とした場合に１０〜６０質量部であることが好ましく、１５〜５５質量部であることがより好ましく、２０〜５０質量部であることが特に好ましい。繰り返し単位（Ａ３）の含有割合が前記範囲内にあると、得られる重合体のＴｇが好適となる。その結果、グラファイトのような炭素材料やケイ素材料を含有する活物質同士の結合能力を高めることができる。また、得られる活物質層は、柔軟性や集電体に対する密着能力がより良好なものとなる。

なお、重合体（Ａ）中の、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位（Ａ２）の質量をＷ_Ａ２、芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位（Ａ３）の質量をＷ_Ａ３としたときに、質量比Ｗ_Ａ３／Ｗ_Ａ２が０．３〜１．５の範囲内にあることが好ましく、０．４５〜１．４５の範囲にあることがより好ましく、０．６〜１．４の範囲にあることが特に好ましい。Ｗ_Ａ３／Ｗ_Ａ２が前記範囲内にあると、重合体（Ａ）中の疎水成分において適度な熱可塑性を持たせることができ、電極を加熱乾燥する際の重合体の融着により、特にグラファイトのような炭素材料を活物質として使用する場合、得られる活物質層の密着性がより良好となるため好ましい。

１．１．２．４．不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位（Ａ４）
重合体（Ａ）が不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位（Ａ４）（以下、「繰り返し単位（Ａ４）」ともいう。）を有する場合には、電解液との親和性が良好となり、蓄電デバイス中で重合体（Ａ）が電気抵抗成分となることによる内部抵抗の上昇を抑制すると共に、電解液を過大に吸収することによる密着性の低下を防ぐことができる。

重合体（Ａ）がα，β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位（Ａ５）（以下、「繰り返し単位（Ａ５）」ともいう。）を含有する場合、電解液に対する膨潤度が大きくなり電極抵抗が低下する反面、活物質同士および活物質層と集電体との密着性が低下して電極構造を十分に保持できず充放電特性が劣化する場合がある。しかしながら、重合体（Ａ）が繰り返し単位（Ａ４）と繰り返し単位（Ａ５）とを併有することで、それらの相乗効果により電解液に対する膨潤度が大きくなり電極抵抗を低下させると共に、活物質同士および活物質層と集電体との密着性を高めて電極構造をより良好に保持することが可能となる。

不飽和カルボン酸エステルとしては、（メタ）アクリレートが好ましい。（メタ）アクリレートの具体例としては、例えばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−ブチル（メタ）アクリレート、ｎ−アミル（メタ）アクリレート、ｉ−アミル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ノニル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレート、エチレンジ（メタ）アクリレートなどを挙げることができ、これらのうちから選択される１種以上であることができる。

また、（メタ）アクリレートとしては、下記一般式（１）で示される化合物を挙げることができる。

上記一般式（１）中、Ｒ^１は水素原子または一価の炭化水素基である。Ｒ^１は一価の炭化水素基であることが好ましく、炭素数が１〜６の置換もしくは非置換のアルキル基であることがより好ましく、メチル基であることが特に好ましい。また、Ｒ^２は二価の炭化水素基であるが、メチレン基または炭素数が２〜６の置換もしくは非置換のアルキレン基であることが好ましい。上記一般式（１）で示される化合物の具体例としては、ヒドロキシメチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシペンチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート等が挙げられる。

上記例示した（メタ）アクリレートの中でも、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ヒドロキシメチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートであることが好ましく、メチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシメチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートであることが特に好ましい。なお、これら（メタ）アクリレート化合物は、一種単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。

不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位（Ａ４）の含有割合は、重合体（Ａ）中の繰り返し単位の合計を１００質量部とした場合に１〜１０質量部であることが好ましく、２〜１０質量部であることがより好ましく、５〜１０質量部であることが特に好ましい。繰り返し単位（Ａ４）の含有割合が前記範囲内にあると、得られる重合体（Ａ）は電解液との親和性がより良好となり、蓄電デバイス中で重合体（Ａ）が電気抵抗成分となることによる内部抵抗の上昇を抑制すると共に、電解液を過大に吸収することによる密着性の低下を防ぐことができる。

１．１．２．５．α，β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位（Ａ５）
重合体（Ａ）がα，β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位（Ａ５）を有する場合には、重合体（Ａ）は後述する電解液によって適度に膨潤することができる。すなわち、ニトリル基の存在によって重合体鎖からなる網目構造に電解液が侵入し、網目間隔が広がるため、溶媒和したリチウムイオンがこの網目構造をすり抜けて移動し易くなる。その結果、リチウムイオンの拡散性が向上すると考えられる。これにより、電極抵抗を低減させることができるので、電極のより良好な充放電特性が実現される。

α，β−不飽和ニトリル化合物の具体例としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリル、シアン化ビニリデンなどを挙げることができ、これらから選択される一種以上であることができる。これらのうち、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルから選択される一種以上であることが好ましく、アクリロニトリルであることがより好ましい。

α，β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位（Ａ５）の含有割合は、重合体（Ａ）中の繰り返し単位の合計を１００質量部とした場合に、１〜１０質量部であることが好ましく、２〜１０質量部であることがより好ましく、５〜１０質量部であることが特に好ましい。α，β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位の含有割合が前記範囲にあると、使用する電解液との親和性により優れ、密着性および強度にもより優れ、かつ機械的特性と電気的特性とのバランスにより優れたバインダー組成物を製造することができる。

１．１．２．６．その他の繰り返し単位
本実施の形態に係るバインダー組成物に含まれる重合体（Ａ）は、上記繰り返し単位以外に、これらと共重合可能な単量体に由来する繰り返し単位を含有することができる。

共重合可能な単量体としては、例えばフッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレン等のエチレン性不飽和結合を有する含フッ素化合物；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド等のエチレン性不飽和カルボン酸のアルキルアミド；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル；エチレン性不飽和ジカルボン酸の酸無水物；アミノエチルアクリルアミド、ジメチルアミノメチルメタクリルアミド、メチルアミノプロピルメタクリルアミド等のエチレン性不飽和カルボン酸のアミノアルキルアミド等を挙げることができ、これらのうちから選択される一種以上であることができる。

１．１．３．重合体（Ａ）の合成方法
重合体（Ａ）の合成方法については特に限定されないが、例えば公知の乳化剤（界面活性剤）、連鎖移動剤、重合開始剤などの存在下で行う乳化重合法によることができる。

乳化剤の具体例としては、例えば高級アルコールの硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、脂肪族スルホン酸塩、脂肪族カルボン酸塩、デヒドロアビエチン酸塩、ナフタレンスルホン酸・ホルマリン縮合物、非イオン性界面活性剤の硫酸エステル塩などのアニオン性界面活性剤；ポリエチレングリコールのアルキルエステル、ポリエチレングリコールのアルキルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールのアルキルエーテルなどのノニオン性界面活性剤；パーフルオロブチルスルホン酸塩、パーフルオロアルキル基含有リン酸エステル、パーフルオロアルキル基含有カルボン酸塩、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物などのフッ素系界面活性剤などを挙げることができ、これらのうちから選択される一種以上を使用することができる。

連鎖移動剤の具体例としては、例えばｎ−ヘキシルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ｔ−オクチルメルカプタン、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカプタン、ｎ−ステアリルメルカプタンなどのアルキルメルカプタン；ジメチルキサントゲンジサルファイド、ジイソプロピルキサントゲンジサルファイドなどのキサントゲン化合物；ターピノレン、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィドなどのチウラム化合物；２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、スチレン化フェノールなどのフェノール化合物；アリルアルコールなどのアリル化合物；ジクロルメタン、ジブロモメタン、四臭化炭素などのハロゲン化炭化水素化合物；α−ベンジルオキシスチレン、α−ベンジルオキシアクリロニトリル、α−ベンジルオキシアクリルアミドなどのビニルエーテル化合物などのほか、トリフェニルエタン、ペンタフェニルエタン、アクロレイン、メタアクロレイン、チオグリコール酸、チオリンゴ酸、２−エチルヘキシルチオグリコレート、α−メチルスチレンダイマーなどを挙げることができ、これらのうちから選択される一種以上を使用することができる。

重合開始剤の具体例としては、例えば過硫酸リチウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどの水溶性重合開始剤；クメンハイドロパーオキサイド、過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル、１，１’−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）などの油溶性重合開始剤などを適宜選択して用いることができる。これらのうち、特に過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、クメンハイドロパーオキサイドまたはｔ−ブチルハイドロパーオキサイドを使用することが好ましい。また、上記過硫酸塩と重亜硫酸ナトリウムなどの、酸化剤と還元剤を組み合わせたレドックス開始剤を使用することも好ましい。重合開始剤の使用割合は特に制限されないが、単量体組成、重合反応系のｐＨ、他の添加剤などの組み合わせなどを考慮して適宜設定される。

重合体（Ａ）を合成するための乳化重合法は、一段重合によって行ってもよく、二段重合以上の多段重合によって行ってもよいが、ＤＡ／ＤＢの値が２〜１０となるような膨潤性を有する重合体粒子を得るためには、二段以上の多段重合を行うことが好ましい。

重合体（Ａ）の合成を一段重合によって行う場合、上記の単量体の混合物を、適当な乳化剤、連鎖移動剤、重合開始剤などの存在下で、好ましくは４０〜８０℃において、好ましくは４〜１８時間の乳化重合によることができる。

重合体（Ａ）の合成を二段重合によって行う場合、各段階の重合は、以下のように設定することが好ましい。

一段目重合に使用する単量体の使用割合は、単量体の全質量（一段目重合に使用する単量体の質量と二段目重合に使用する単量体の質量との合計）に対して、４０〜９５質量％の範囲とすることが好ましく、４５〜９０質量％の範囲とすることが好ましい。一段目重合をこのような量の単量体で行うことにより、分散安定性に優れ、凝集物が生じ難い重合体（Ａ）の粒子を得ることができると共に、バインダー組成物の経時的な粘度上昇も抑制されることとなり好ましい。

一段目重合に使用する単量体の種類およびその使用割合と、二段目重合に使用する単量体の種類およびその使用割合とは、同じであってよく、異なっていてもよい。しかしながら、単量体として、α，β−不飽和ニトリル化合物のようなジエン系単量体との反応性の高い単量体を使用する場合、急激に重合反応が進むために反応熱が一度に発生し、重合の温度制御が困難となる場合がある。このため、重合の温度制御をより安定化させるために、これらの単量体のうち、好ましくは１０〜６０質量％、より好ましくは１５〜５０質量％、二段目重合に供することが好ましい。

また、ＤＡ／ＤＢの値が２〜１０となるような膨潤性を有する重合体粒子を合成する観点から、二段目重合に使用する単量体には、不飽和カルボン酸を含有する単量体混合物を使用することが好ましい。この二段目重合に使用する単量体混合物中の不飽和カルボン酸の含有割合は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは７５質量％以上、特に好ましくは１００質量％である。このようにすることで、重合体粒子の表面酸が多くなり、ＤＡ／ＤＢの値が２〜１０となるような膨潤性を有する重合体粒子が合成しやすくなる。

各段階の重合条件は、得られる重合体の分散性の観点から、以下のようにすることが好ましい。
・一段目重合；好ましくは４０〜８０℃の温度；好ましくは２〜２４時間の重合時間；好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６０質量％以上の重合転化率。
・二段目重合；好ましくは４０〜８０℃の温度；好ましくは２〜６時間の重合時間。

乳化重合における全固形分濃度を５０質量％以下とすることにより、得られる重合体の分散安定性が良好な状態で重合反応を進行させることができる。この全固形分濃度は、好ましくは４５質量％以下であり、より好ましくは４０質量％以下である。

重合体（Ａ）の合成を一段重合として行う場合であっても、二段重合法による場合であっても、乳化重合終了後には重合混合物に中和剤を添加することにより、ｐＨを３〜６程度、好ましくは３．５〜５．５、より好ましくは４〜５に調整することが好ましい。ここで使用する中和剤としては、特に限定されるものではないが、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの金属水酸化物；アンモニアなどを挙げることができる。上記のｐＨ範囲に設定することにより、重合体（Ａ）の安定性が良好となる。中和処理を行った後に、重合混合物を濃縮することにより、重合体（Ａ）の良好な安定性を維持しながら固形分濃度を高くすることができる。

１．１．４．重合体（Ａ）の物性
１．１．４．１．テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）不溶分
重合体（Ａ）のＴＨＦ不溶分は、７５質量％以上であることが好ましく、８０質量％以上であることがより好ましい。このＴＨＦ不溶分は、蓄電デバイスにおいて使用される電解液に対する不溶分量とほぼ比例することが経験的に確認されている。このため、ＴＨＦ不溶分が前記範囲である重合体（Ａ）を用いて蓄電デバイスを製造すれば、長期間にわたって充放電を繰り返した場合でも電解液への重合体（Ａ）の溶出を抑制できるため好ましい。

１．１．４．２．ガラス転移温度（Ｔｇ）
重合体（Ａ）は、ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠する示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって測定したときに、−４０〜＋３０℃の温度範囲において吸熱ピークを１つしか有さないものであることが好ましい。この吸熱ピークの温度（すなわちガラス転移温度（Ｔｇ））は、−３０〜＋２５℃の範囲にあることがより好ましく、−２５〜＋２０℃であることがより好ましい。ＤＳＣ分析における重合体（Ａ）の吸熱ピークが１つのみであり、かつ該ピーク温度が上記範囲にある場合、該重合体は良好な密着性を示すとともに、活物質層に対してより良好な柔軟性と粘着性とを付与することができ好ましい。

１．２．液状媒体（Ｂ）
本実施の形態に係るバインダー組成物は、液状媒体（Ｂ）を含有する。液状媒体（Ｂ）としては、水を含有する水系媒体であることが好ましい。上記水系媒体には、水以外の非水系媒体を含有させることができる。この非水系媒体としては、例えばアミド化合物、炭化水素、アルコール、ケトン、エステル、アミン化合物、ラクトン、スルホキシド、スルホン化合物などを挙げることができ、これらのうちから選択される一種以上を使用することができる。本実施の形態に係るバインダー組成物は、液状媒体（Ｂ）として水系媒体を使用することにより、環境に対して悪影響を及ぼす程度が低くなり、取扱作業者に対する安全性も高くなる。

水系媒体中に含まれる非水系媒体の含有割合は、水系媒体１００質量部中、１０質量部以下であることが好ましく、５質量部以下であることがより好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。ここで、「実質的に含有しない」とは、液状媒体として非水系媒体を意図的に添加しないという程度の意味であり、バインダー組成物を作製する際に不可避的に混入する非水系媒体を含んでもよい。

１．３．その他の添加剤
本実施の形態に係るバインダー組成物は、必要に応じて前述した重合体（Ａ）、液状媒体（Ｂ）以外の添加剤を含有することができる。このような添加剤としては、例えば重合体（Ａ）以外の重合体、防腐剤、増粘剤等が挙げられる。

＜重合体（Ａ）以外の重合体＞
重合体（Ａ）以外の重合体は、スラリー中に含まれる活物質の種類に応じて、該活物質との密着性を向上させる目的などで選択することができ、例えばポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリビニルピロリドン、アクリルエマルジョン、スチレンブタジエン共重合ラテックス等が挙げられる。本実施の形態に係るバインダー組成物に重合体（Ａ）以外の重合体を添加する場合、重合体（Ａ）以外の重合体の含有割合は、質量基準で、重合体（Ａ）：重合体（Ａ）以外の重合体＝１：９９〜８０：２０とすることが好ましい。

＜防腐剤＞
本実施の形態に係るバインダー組成物は、防腐剤を含有することにより、バインダー組成物を貯蔵した際に、細菌や黴などが増殖して異物が発生することを抑制することができる。

このような防腐剤としては、公知のものを使用することができるが、例えば１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン、２−メチル−４，５−トリメチレン−４−イソチアゾリン−３−オン、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、Ｎ−ｎ−ブチル−１，２−ベンズイソチアゾリン−３−オン、２−ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、４，５−ジクロロ−２−ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。これらの中でも、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、２−ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンが好ましい。

本実施の形態に係るバインダー組成物が防腐剤を含有する場合、防腐剤の含有割合は、バインダー組成物の全固形分量１００質量部に対して、５０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満であることが好ましく、５０ｐｐｍ以上１５０ｐｐｍ以下であることがより好ましい。

＜増粘剤＞
本実施の形態に係るバインダー組成物は、増粘剤を含有することにより、その塗布性や得られる蓄電デバイスの充放電特性等をさらに向上させることができる。

このような増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース化合物；上記セルロース化合物のアンモニウム塩またはアルカリ金属塩；ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体などのポリビニルアルコール系（共）重合体；（メタ）アクリル酸、マレイン酸およびフマル酸などの不飽和カルボン酸とビニルエステルとの共重合体の鹸化物などの水溶性ポリマーなどを挙げることができる。これらの中でも特に好ましい増粘剤としては、カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩、ポリ（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩などである。

これら増粘剤の市販品としては、例えばＣＭＣ１１２０、ＣＭＣ１１５０、ＣＭＣ２２００、ＣＭＣ２２８０、ＣＭＣ２４５０（以上、株式会社ダイセル製）等のカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩を挙げることができる。

本実施の形態に係るバインダー組成物が増粘剤を含有する場合、増粘剤の含有割合は、バインダー組成物の全固形分量１００質量部に対して、５質量部以下であることが好ましく、０．１〜３質量部であることがより好ましい。

１．４．バインダー組成物の物性
１．４．１．ｐＨ
本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用バインダー組成物のｐＨは、３〜６であることが好ましく、３．５〜５．５であることがより好ましく、３．５〜５であることが特に好ましい。ｐＨが前記範囲内にあれば、レベリング性不足や液ダレ等の問題の発生を抑制することができ、良好な電気的特性と密着性とを両立させた電極を製造することが容易となる。

本明細書における「ｐＨ」とは、以下のようにして測定される物性をいう。２５℃で、調整ｐＨの標準液に中性リン酸塩標準液およびほう酸塩標準液で校正したガラス電極を用いたｐＨ計で、ＪＩＳ Ｚ８８０２：２０１１に準拠して測定した値である。このようなｐＨ計としては、例えば東亜ディーケーケー株式会社製「ＨＭ−７Ｊ」や株式会社堀場製作所製「Ｄ−５１」等が挙げられる。

ｐＨが前記範囲である蓄電デバイス電極用バインダー組成物を用いて作製されたスラリーでは、ｐＨが低いことにより活物質表面を、充放電特性を劣化させない程度に腐食し、大気中に暴露されて汚染が付着した活物質表面をクリーニングすることができる。その結果、得られる活物質層において活物質と電解液との間でリチウムイオンの吸蔵と放出の障害を抑制することができ、良好な充放電特性を発現させることが可能となると考えられる。

なお、蓄電デバイス電極用バインダー組成物のｐＨは、重合体（Ａ）を構成する単量体組成に影響を受けることを否定しないが、単量体組成のみで定まるものではないことを付言しておく。すなわち、一般的に同じ単量体組成であっても重合条件等で蓄電デバイス電極用バインダー組成物のｐＨが変化することが知られており、本願実施例ではその一例を示しているに過ぎない。

例えば、同じ単量体組成であっても、重合反応液に最初から不飽和カルボン酸を全て仕込み、その後他の単量体を順次添加して加える場合と、不飽和カルボン酸以外の単量体を重合反応液へ仕込み、最後に不飽和カルボン酸を添加する場合とでは、得られる蓄電デバイス電極用バインダー組成物の表面に露出する不飽和カルボン酸に由来するカルボン酸の量は異なる。このように重合方法で単量体を加える順番を変更するだけでも、蓄電デバイス電極用バインダー組成物のｐＨは大きく異なると考えられる。

１．４．２．電解液膨潤率
本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用バインダー組成物の電解液膨潤率は、１００〜１３０％であることが好ましく、１０５〜１２５％であることがより好ましく、１１０〜１２０％であることが特に好ましい。電解液膨潤率が前記範囲内にあると、重合体粒子は電解液に対して適度に膨潤することができる。その結果、溶媒和したリチウムイオンが容易に活物質へ到達することができ、効果的に電極抵抗を低下させて、より良好な充放電特性を実現できる。また、前記範囲内の電解液膨潤率であれば、大きな体積変化が発生しないため結着性にも優れる。

本実施の形態に係るバインダー組成物の電解液膨潤率は、以下の手順により算出することができる。

まず、バインダー組成物を所定の枠内に流し込み、常温にて乾燥させて乾燥フィルムを得る。その後、乾燥フィルムを枠から取り出し、さらに１６０℃×０．５時間で加熱乾燥させて試験用フィルムを得る。次に、得られた試験用フィルム（Ｗ０（ｇ））を標準電解液に浸漬して７０℃加温を１日間行い膨潤させる。その後、試験用フィルムを標準電解液から取り出し、フィルム表面に付着した電解液を拭き取った後に試験後の浸漬後質量（Ｗ１（ｇ））を測定する。電解液膨潤率（％）は、上記で得られた値から、下記式（２）に従い算出することができる。
電解液膨潤率（％）＝（Ｗ１／Ｗ０）×１００ ・・・・・（２）

なお、上記の電解液膨潤率の測定における「標準電解液」とは、プロピレンカーボネート（ＰＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを体積比にして５：５に混合した混合溶媒に対して電解質としてＬｉＰＦ_６を１Ｍの濃度となるように溶解させた電解液をいう。

２．蓄電デバイス電極用スラリー
本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、上記で説明したバインダー組成物を用いることにより作製することができる。「蓄電デバイス電極用スラリー」とは、集電体の表面上に活物質層を形成するために用いられる分散液のことをいう。本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、上述のバインダー組成物と、活物質と、を含有する。以下、本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーに含まれる各材料について説明するが、バインダー組成物については上述の通りであるので説明を省略する。

２．１．活物質
本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーに使用される活物質としては、例えば炭素材料、ケイ素材料、リチウム原子を含む酸化物、鉛化合物、錫化合物、砒素化合物、アンチモン化合物、アルミニウム化合物などを挙げることができる。

上記炭素材料としては、例えばアモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、ピッチ系炭素繊維などが挙げられる。

上記ケイ素材料としては、例えばケイ素単体、ケイ素酸化物、ケイ素合金などを挙げることができるほか、例えばＳｉＣ、ＳｉＯ_ｘＣ_ｙ（０＜ｘ≦３、０＜ｙ≦５）、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｓｉ_２Ｎ_２Ｏ、ＳｉＯ_ｘ（０＜ｘ≦２）で表記されるＳｉ酸化物複合体（例えば特開２００４−１８５８１０号公報や特開２００５−２５９６９７号公報に記載されている材料など）、特開２００４−１８５８１０号公報に記載されたケイ素材料を使用することができる。上記ケイ素酸化物としては、組成式ＳｉＯ_ｘ（０＜ｘ＜２、好ましくは０．１≦ｘ≦１）で表されるケイ素酸化物が好ましい。上記ケイ素合金としては、ケイ素と、チタン、ジルコニウム、ニッケル、銅、鉄およびモリブデンよりなる群から選ばれる少なくとも１種の遷移金属との合金が好ましい。これらの遷移金属のケイ素合金は、高い電子伝導度を有し、かつ高い強度を有することから好ましく用いられる。また、活物質がこれらの遷移金属を含むことにより、活物質の表面に存在する遷移金属が酸化されて表面に水酸基を有する酸化物となるから、バインダーとの結着力がより良好になる点でも好ましい。ケイ素合金としては、ケイ素−ニッケル合金またはケイ素−チタン合金を使用することがより好ましく、ケイ素−チタン合金を使用することが特に好ましい。ケイ素合金におけるケイ素の含有割合は、該合金中の金属元素の全部に対して１０モル％以上とすることが好ましく、２０〜７０モル％とすることがより好ましい。なお、ケイ素材料は、単結晶、多結晶および非晶質のいずれであってもよい。

上記リチウム原子を含む酸化物としては、例えば、下記一般式（３）で表され、かつオリビン型結晶構造を有するリチウム原子含有酸化物（オリビン型リチウム含有リン酸化合物）から選択される１種以上が挙げられる。

Ｌｉ_１−ｘＭ_ｘ（ＡＯ_４） ・・・・・（３）
（式（３）中、Ｍは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ及びＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の金属のイオンであり、Ａは、Ｓｉ、Ｓ、Ｐ及びＶよりなる群から選択される少なくとも１種であり、ｘは、０＜ｘ＜１の関係を満たす数である。）
なお、前記一般式（３）におけるｘの値は、Ｍ及びＡの価数に応じて、前記一般式（３）全体の価数が０価となるように選択される。

オリビン型リチウム含有リン酸化合物としては、例えばコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、三元系ニッケルコバルトマンガン酸リチウム、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、Ｌｉ_０．９０Ｔｉ_０．０５Ｎｂ_０．０５Ｆｅ_０．３０Ｃｏ_０．３０Ｍｎ_０．３０ＰＯ_４などが挙げられる。これらのうち、特にＬｉＦｅＰＯ_４（リン酸鉄リチウム）は、原料となる鉄化合物の入手が容易であるとともに安価であるため好ましい。

オリビン型リチウム含有リン酸化合物の平均粒子径は、１〜３０μｍの範囲にあることが好ましく、１〜２５μｍの範囲にあることがより好ましく、１〜２０μｍの範囲にあることが特に好ましい。

また、活物質層中には、以下に例示する活物質を含んでもよい。例えばポリアセン等の導電性高分子；Ａ_ＸＢ_ＹＯ_Ｚ（但し、Ａはアルカリ金属または遷移金属、Ｂはコバルト、ニッケル、アルミニウム、スズ、マンガン等の遷移金属から選択される少なくとも１種、Ｏは酸素原子を表し、Ｘ、ＹおよびＺはそれぞれ１．１０＞Ｘ＞０．０５、４．００＞Ｙ＞０．８５、５．００＞Ｚ＞１．５の範囲の数である。）で表される複合金属酸化物や、その他の金属酸化物等が挙げられる。

本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、正極および負極のいずれの蓄電デバイス電極を作製する際にも使用することができ、正極および負極の両方に使用することが更に好ましい。

正極を作製する場合には、上記例示した活物質の中でもリチウム原子を含む酸化物を使用することが好ましく、オリビン型リチウム含有リン酸化合物がより好ましく、リン酸鉄リチウム（ＬｉＰＯ_４）が特に好ましい。リン酸鉄リチウムは、原料となる鉄化合物の入手が容易であるとともに安価であるため好ましい。

正極活物質としてリン酸鉄リチウムを使用する場合、充放電特性が十分でなく密着性が劣るという課題があった。リン酸鉄リチウムは微細な一次粒径を有し、その二次凝集体であることが知られており、充放電を繰り返す際に活物質層中で凝集が崩壊し活物質同士の乖離を引き起こし、集電体からの剥離や、活物質層内部の導電ネットワークが寸断されやすいことが要因の一つであると考えられる。

しかしながら、本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーを用いて作製された蓄電デバイス電極では、リン酸鉄リチウムを使用した場合でも上述のような問題が発生することなく、良好な電気的特性を示すことができる。これは、重合体（Ａ）がリン酸鉄リチウムを強固に結着させることができると同時に、充放電中においてもリン酸鉄リチウムを強固に結着させた状態を維持することができるからであると考えられる。

負極を作製する場合には、上記例示した活物質の中でもケイ素材料を含有するものであることが好ましい。ケイ素材料は単位重量当たりのリチウムの吸蔵量がその他の活物質と比較して大きいことから、活物質がケイ素材料を含有することにより、得られる蓄電デバイスの蓄電容量を高めることができ、その結果、蓄電デバイスの出力およびエネルギー密度を高くすることができる。

また、負極用活物質としては、ケイ素材料と炭素材料との混合物であることがより好ましい。炭素材料は、充放電に伴う体積変化が小さいから、負極用活物質としてケイ素材料と炭素材料との混合物を使用することにより、ケイ素材料の体積変化の影響を緩和することができ、活物質層と集電体との密着能力をより向上させることができる。かかる混合物としては、ケイ素材料の表面に炭素材料の被膜が形成された炭素被膜ケイ素材料を用いることもできる。炭素被膜ケイ素材料を用いることで、ケイ素材料の充放電に伴う体積変化の影響を表面に存在する炭素材料によって効果的に緩和することができるようになるため、活物質層と集電体との密着能力を向上させることが容易となる。

シリコン（Ｓｉ）を活物質として使用する場合、シリコンは５原子あたり最大２２個のリチウムを吸蔵することができる（５Ｓｉ＋２２Ｌｉ→Ｌｉ_２２Ｓｉ_５）。この結果、シリコン理論容量は４２００ｍＡｈ／ｇにも達する。しかしながら、シリコンはリチウムを吸蔵する際に大きな体積変化を生じる。具体的には、炭素材料はリチウムを吸蔵することにより最大１．２倍程度に体積膨張するのに対して、ケイ素材料はリチウムを吸蔵することにより最大４．４倍程度に体積膨張する。このため、ケイ素材料は膨張と収縮の繰り返しによって微粉化、集電体からの剥離や、活物質同士の乖離を引き起こし、活物質層内部の導電ネットワークが寸断されやすいという性質がある。これにより、短時間でサイクル特性が極端に劣化してしまうのである。

しかしながら、本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーを用いて作製された蓄電デバイス電極では、ケイ素材料を使用した場合でも上述のような問題が発生することなく、良好な電気的特性を示すことができる。これは、重合体（Ａ）がケイ素材料を強固に結着させることができると同時に、リチウムを吸蔵することによりケイ素材料が体積膨張しても重合体（Ａ）が伸び縮みしてケイ素材料を強固に結着させた状態を維持することができるからであると考えられる。

活物質１００質量％中に占めるケイ素材料の割合は、蓄電デバイスの出力およびエネルギー密度の向上と充放電耐久特性とのバランスの観点から、１質量％以上とすることが好ましく、１〜５０質量％とすることがより好ましく、５〜４５質量％とすることがさらに好ましく、１０〜４０質量％とすることが特に好ましい。

活物質としてケイ素材料と炭素材料とを併用する場合、ケイ素材料の使用量は、十分な密着性を維持する観点から、活物質の全質量を１００質量部としたときに４〜４０質量部であること好ましく、５〜３５質量部であることがより好ましく、５〜３０質量部であることが特に好ましい。ケイ素材料の使用量が前記範囲内であると、リチウムの吸蔵に伴うケイ素材料の体積膨張に対する炭素材料の体積膨張が小さいため、これらの活物質を含有する活物質層の充放電に伴う体積変化を低減させることができ、集電体と活物質層との密着性をより向上させることができる。

活物質の形状としては、粒状であることが好ましい。活物質の平均粒子径としては、０．１〜１００μｍであることが好ましく、１〜２０μｍであることがより好ましい。

ここで、活物質の平均粒子径とは、レーザー回折法を測定原理とする粒度分布測定装置を用いて粒度分布を測定し、その粒度分布から算出される体積平均粒子径である。このようなレーザー回折式粒度分布測定装置としては、例えばＨＯＲＩＢＡ ＬＡ−３００シリーズ、ＨＯＲＩＢＡ ＬＡ−９２０シリーズ（以上、株式会社堀場製作所製）などを挙げることができる。この粒度分布測定装置は、活物質の一次粒子だけを評価対象とするものではなく、一次粒子が凝集して形成された二次粒子をも評価対象とする。従って、この粒度分布測定装置によって得られた平均粒子径は、蓄電デバイス電極用スラリー中に含まれる活物質の分散状態の指標とすることができる。なお、活物質の平均粒子径は、スラリーを遠心分離して活物質を沈降させた後、その上澄み液を除去し、沈降した活物質を上記の方法により測定することによっても測定することができる。

活物質の使用割合は、活物質１００質量部に対する重合体（Ａ）の含有割合が、０．１〜２５質量部となるような割合で使用することが好ましく、０．５〜１５質量部となるような割合で使用することがより好ましい。このような使用割合とすることにより、密着性により優れ、しかも電極抵抗が小さく充放電特性により優れた電極を製造することができることとなる。

２．２．その他の添加剤
本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーには、前述した成分以外に、必要に応じてその他の成分を添加してもよい。このような成分としては、例えば導電付与剤、増粘剤、液状媒体（ただし、バインダー組成物からの持ち込み分を除く。）などが挙げられる。

２．２．１．導電付与剤
導電付与剤の具体例としては、リチウムイオン二次電池においてはカーボンなどを挙げることができる。カーボンとしては、活性炭、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、黒鉛、炭素繊維、フラーレンなどを挙げることができる。これらの中でも、アセチレンブラック、ファーネスブラックを好ましく使用することができる。導電付与剤の使用割合は、活物質１００質量部に対して、２０質量部以下であることが好ましく、１〜１５質量部であることがより好ましく、２〜１０質量部であることが特に好ましい。

２．２．２．増粘剤
蓄電デバイス電極用スラリーの塗工性を改善する観点から、増粘剤を添加してもよい。増粘剤の具体例としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロースなどのセルロース誘導体；上記セルロース誘導体のアンモニウム塩またはアルカリ金属塩；ポリ（メタ）アクリル酸、変性ポリ（メタ）アクリル酸などのポリカルボン酸；上記ポリカルボン酸のアルカリ金属塩；ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体などのポリビニルアルコール系（共）重合体；（メタ）アクリル酸、マレイン酸およびフマル酸などの不飽和カルボン酸とビニルエステルとの共重合体の鹸化物などの水溶性ポリマーなどが挙げられる。増粘剤の使用割合は、活物質１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であることが好ましく、０．５〜５質量部であることがより好ましい。

２．２．３．液状媒体
本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、上述のバインダー組成物を含有するから、バインダー組成物に含まれていた液状媒体（Ｂ）を含有することとなる。本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーには、バインダー組成物から持ち込まれた液状媒体（Ｂ）に加えて、必要に応じてさらに液状媒体（Ｂ）以外の液状媒体を添加してもよい。

本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーに追加で添加し得る液状媒体は、バインダー組成物に含まれていた液状媒体（Ｂ）と同種であってもよく、異なっていてもよいが、バインダー組成物における液状媒体（Ｂ）について説明した液状媒体の中から選択して使用されることが好ましい。

本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーにおける液状媒体（バインダー組成物からの持ち込み分を含む。）の使用割合は、スラリー中の固形分濃度（スラリー中の液状媒体以外の成分の合計質量がスラリーの全質量に占める割合をいう。以下同じ。）が、３０〜７０質量％となる割合とすることが好ましく、４０〜６０質量％となる割合とすることがより好ましい。

２．３．蓄電デバイス電極用スラリーの調製方法
本実施の形態に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、上述のバインダー組成物と活物質とを含有するものである限り、どのような方法によって製造されたものであってもよい。

しかしながら、より良好な分散性および安定性を有するスラリーを、より効率的且つ安価に製造するとの観点から、上述のバインダー組成物に、活物質および必要に応じて用いられる任意的添加成分を加え、これらを混合することにより製造することが好ましい。バインダー組成物とそれ以外の成分とを混合するためには、公知の手法による攪拌によって行うことができる。

蓄電デバイス電極用スラリーを製造するための混合撹拌手段としては、スラリー中に活物質粒子の凝集体が残らない程度に撹拌し得る混合機と、必要にして十分な分散条件とを選択する必要がある。分散の程度は粒ゲージにより測定可能であるが、少なくとも１００μｍより大きい凝集物がなくなるように混合分散することが好ましい。このような条件に適合する混合機としては、例えばボールミル、ビーズミル、サンドミル、脱泡機、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、ホバートミキサーなどを例示することができる。

蓄電デバイス電極用スラリーの調製（各成分の混合操作）は、少なくともその工程の一部を減圧下で行うことが好ましい。これにより、得られる活物質層内に気泡が生じることを防止することができる。減圧の程度としては、絶対圧として、５．０×１０^３〜５．０×１０^５Ｐａ程度とすることが好ましい。

３．蓄電デバイス電極
本実施の形態に係る蓄電デバイス電極は、集電体と、前記集電体の表面上に上述の蓄電デバイス電極用スラリーが塗布および乾燥されて形成された層と、を備えるものである。かかる蓄電デバイス電極は、金属箔などの集電体の表面に、上述の蓄電デバイス電極用スラリーを塗布して塗膜を形成し、次いで該塗膜を乾燥して活物質層を形成することにより製造することができる。このようにして製造された蓄電デバイス電極は、集電体上に、上述の重合体（Ａ）および活物質、さらに必要に応じて添加した任意成分を含有する活物質層が結着されてなるものである。かかる蓄電デバイス電極は、密着性に優れると共に、良好な充放電耐久特性を示す。

集電体は、導電性材料からなるものであれば特に制限されない。リチウムイオン二次電池においては、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレスなどの金属製の集電体が使用されるが、特に正極にアルミニウムを、負極に銅を用いた場合、上述のバインダー組成物を用いて製造された蓄電デバイス電極用スラリーの効果が最もよく現れる。ニッケル水素二次電池における集電体としては、パンチングメタル、エキスパンドメタル、金網、発泡金属、網状金属繊維焼結体、金属メッキ樹脂板などが使用される。集電体の形状および厚さは特に制限されないが、厚さ０．００１〜０．５ｍｍ程度のシート状のものとすることが好ましい。

蓄電デバイス電極用スラリーの集電体への塗布方法についても特に制限はない。塗布は、例えばドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、浸漬法、ハケ塗り法などの適宜の方法によることができる。蓄電デバイス電極用スラリーの塗布量も特に制限されないが、液状媒体を除去した後に形成される活物質層の厚さが、０．００５〜５ｍｍとなる量とすることが好ましく、０．０１〜２ｍｍとなる量とすることがより好ましい。活物質層の厚さが上記範囲内にあることによって、活物質層に効果的に電解液を染み込ませることができる。その結果、活物質層中の活物質と電解液との充放電に伴う金属イオンの授受が容易に行われるため、電極抵抗をより低下させることができるため好ましい。また、活物質層の厚さが上記範囲内にあることで、電極を折り畳んだり、捲回するなどして加工する場合においても、活物質層が集電体から剥離することなく密着性が良好で、柔軟性に富む蓄電デバイス電極が得られやすい点でも好ましい。

塗布後の塗膜からの液状媒体を乾燥除去する方法（水および任意的に使用される非水系媒体の除去方法）についても特に制限されず、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥；真空乾燥；（遠）赤外線、電子線などの照射による乾燥などによることができる。乾燥速度としては、応力集中によって活物質層に亀裂が入ったり、活物質層が集電体から剥離したりしない程度の速度範囲の中で、できるだけ速く液状媒体が除去できるように適宜に設定することができる。

さらに、液状媒体を除去した後にさらに塗膜をプレスするなどして、活物質層の密度を高めることが好ましい。プレス方法としては、金型プレス、ロールプレスなどの方法が挙げられる。プレスの条件は、使用するプレス機器の種類および活物質層の密度の所望値によって適宜に設定されるべきである。この条件は、当業者による少しの予備実験により、容易に設定することができるが、例えばロールプレスの場合、ロールプレス機の線圧力は０．１〜１０ｔ／ｃｍ、好ましくは０．５〜５ｔ／ｃｍの圧力において、例えばロール温度が２０〜１００℃において、液状媒体除去後の塗膜の送り速度（ロールの回転速度）が１〜８０ｍ／分、好ましくは５〜５０ｍ／分で行うことができる。

プレス後の活物質層の密度は、電極を正極として使用する場合には、１．５〜４．０ｇ／ｃｍ^３とすることが好ましく、１．７〜３．８ｇ／ｃｍ^３とすることがより好ましく；電極を負極として使用する場合には、１．２〜１．９ｇ／ｃｍ^３とすることが好ましく、１．３〜１．８ｇ／ｃｍ^３とすることがより好ましい。

プレス後の塗膜は、さらに、減圧下で加熱して液状媒体を完全に除去することが好ましい。この場合の減圧の程度としては、絶対圧として５０〜２００Ｐａとすることが好ましく、７５〜１５０Ｐａとすることがより好ましい。加熱温度としては、１００〜２００℃とすることが好ましく、１２０〜１８０℃とすることがより好ましい。加熱時間は、２〜１２時間とすることが好ましく、４〜８時間とすることがより好ましい。

このようにして製造された蓄電デバイス電極は、密着性に優れると共に、良好な充放電耐久特性を示す。

本実施の形態に係る蓄電デバイス電極において、活物質としてケイ素材料を用いる場合、活物質層１００質量部中のシリコン元素の含有割合が２〜３０質量部であることが好ましく、２〜２０質量部であることがより好ましく、３〜１０質量部であることが特に好ましい。活物質層中のシリコン元素の含有量が前記範囲内であると、それを用いて作製される蓄電デバイスの蓄電容量が向上することに加え、シリコン元素の分布が均一な活物質層が得られる。活物質層中のシリコン元素の含有量が前記範囲未満であると、蓄電デバイスの蓄電容量が低下するため好ましくない。活物質層中のシリコン元素の含有量が前記範囲を超えると、蓄電デバイスの蓄電容量は増大するものの、充放電の繰り返しに伴って電極より活物質層が剥離しやすくなり電極劣化が発生する。しかも、シリコン元素含有量が多いと、シリコン元素含有成分同士の凝集が発生しやすく、活物質層内のシリコン元素の分布が不均一となるため、活物質層全体としての結着性に劣り、粉落ち性も不十分となるため好ましくない。

本発明において活物質層中のシリコン元素の含有量は、以下の手順により測定することができる。すなわち、
（１）蛍光Ｘ線分析装置（スペクトリス社製、製品名「パナリティカルＭａｇｉｘＰＲＯ」）にて、あらかじめ準備しておいたシリコン元素の含有量既知のサンプルを複数点測定し、検量線を作成する。
（２）蓄電デバイス電極から活物質層の全体（深さ方向の一部のみを採取しないようにする）をスパチュラなどで３ｇ掻き取り、全体が均一になるように乳鉢などで混合した後に直径３ｃｍの円盤状のプレートにプレスする。活物質層単独では成形できない場合は、元素組成既知の凝着剤を適宜使用してもよい。このような凝着剤としては、例えばスチレン・マレイン酸樹脂、ホウ酸粉末、セルロース粉などを使用できる。また、シリコン含有量が高く検量線のリニアリティが確保できない場合も、上記凝着剤を用いてサンプルを希釈して測定することができる。なお、上記凝着剤を使用する際は、マトリックス効果による検量線のズレを回避するため、検量線作成サンプルも同様に凝着剤を使用することが好ましい。
（３）得られたプレートを蛍光Ｘ線分析装置にセットして分析し、上記検量線からシリコン元素含有量を算出する。上記凝着剤を使用した場合は、凝着剤の重量を差し引いた上でシリコン元素含有量を算出する。

４．蓄電デバイス
本実施の形態に係る蓄電デバイスは、上述の蓄電デバイス電極を備えるものであり、さらに電解液を含有し、セパレーターなどの部品を用いて、常法に従って製造することができる。具体的な製造方法としては、例えば、負極と正極とをセパレーターを介して重ね合わせ、これを電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に収納し、該電池容器に電解液を注入して封口する方法などを挙げることができる。電池の形状は、コイン型、円筒型、角形、ラミネート型など、適宜の形状であることができる。

電解液は、液状でもゲル状でもよく、活物質の種類に応じて、蓄電デバイスに用いられる公知の電解液の中から電池としての機能を効果的に発現するものを選択すればよい。電解液は、電解質を適当な溶媒に溶解した溶液であることができる。

上記電解質としては、リチウムイオン二次電池では、従来から公知のリチウム塩のいずれをも使用することができ、その具体例としては、例えばＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＣＯ_２、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＢ_１０Ｃｌ_１０、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＢ（Ｃ_２Ｈ_５）_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣＨ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、低級脂肪酸カルボン酸リチウムなどを例示することができる。ニッケル水素二次電池では、例えば従来公知の濃度が５モル／リットル以上の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。

上記電解質を溶解するための溶媒は、特に制限されるものではないが、その具体例として、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどのカーボネート化合物；γ−ブチルラクトンなどのラクトン化合物；トリメトキシメタン、１，２−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、２−エトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル化合物；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド化合物などを挙げることができ、これらのうちから選択される一種以上を使用することができる。電解液中の電解質の濃度としては、好ましくは０．５〜３．０モル／Ｌであり、より好ましくは０．７〜２．０モル／Ｌである。

５．実施例
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例、比較例中の「部」および「％」は、特に断らない限り質量基準である。

５．１．実施例１
５．１．１．バインダー組成物の調製および評価
（１）バインダー組成物の調製
以下に示すような二段重合により、重合体（Ａ）の粒子を含有するバインダー組成物を得た。一段目の重合では、反応器に水２１１質量部と、１，３−ブタジエン３２質量部、スチレン４２質量部、メタクリル酸２質量部およびアクリル酸３質量部からなる単量体混合物７９質量部と、連鎖移動剤としてｔ−ドデシルメルカプタン０．１質量部と、乳化剤としてアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム１質量部と、重合開始剤として過硫酸カリウム０．２質量部とを仕込み、攪拌しながら６０℃で１８時間重合し、重合転化率９６％で反応を終了した。続いて、二段目の重合では、この反応器に水１８９質量部と、メタクリル酸２１質量部と、重合開始剤として過硫酸カリウム０．０５質量部と、炭酸ナトリウム０．１質量部とを添加して８０℃にて２時間重合反応を継続した後、反応を終了させた。このときの重合転化率は９８％であった。得られた重合体（Ａ）のラテックス（重合体（Ａ）の粒子分散液）から未反応単量体を除去し、濃縮後１０％水酸化ナトリウム水溶液および水を添加して、重合体（Ａ）の粒子分散液の固形分濃度およびｐＨを調整し、重合体（Ａ）の粒子を２０％含有するｐＨ４．４のバインダー組成物を得た。

（２）動的光散乱法による平均粒子径（ＤＡ）の測定
動的光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置（大塚電子株式会社製、型式「ＦＰＡＲ−１０００」）を用いて、上記で得られたバインダー組成物の粒度分布を測定し、その粒度分布から平均粒子径Ｄ５０（ＤＡ）を求めたところ５００ｎｍであった。

上記動的光散乱の測定条件は以下の通りである。
・分散媒：水
・測定温度：２５℃
・希釈倍数：０．１ｗｔ％
・散乱角度：１６０°
・光源レーザー波長：６３２．８ｎｍ

（３）ＴＥＭ観察による平均粒子径（ＤＢ）の測定
上記で得られたバインダー組成物をコロジオン支持膜に０．１ｗｔ％に希釈したラテックスをピペットで１滴滴下し、さらに０．０２ｗｔ％の四酸化オスミウム溶液をピペットで１滴滴下し、１２時間風乾させ試料を準備した。このようにして準備した試料を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式Ｈ−７６５０）を用いて、倍率を１０Ｋ（倍率）で観察し、ＨＩＴＡＣＨ ＥＭＩＰのプログラムにより画像解析を実施し、ランダムに選択した５０個の粒子の平均粒子径（ＤＢ）を算出したところ１２０ｎｍであった。

（４）電解液膨潤率の測定
上記で得られたバインダー組成物を直径８ｃｍのペトリ皿に得られた分散液を固形分換算で５ｇ流しこみ、４０℃にて１日間乾燥させて乾燥フィルムを得た。その後、乾燥フィルムをペトリ皿から取り出し、さらに１６０℃で０．５時間乾燥させて試験用フィルムを得た。次に、得られた試験用フィルムを２ｃｍ×２ｃｍの大きさに複数枚切り出し、初期質量（Ｗ０（ｇ））を測定した。その後、標準電解液が入ったスクリュー瓶に試験用フィルムを７０℃にて２４時間浸漬した。その後、試験用フィルムを標準電解液から取り出し、フィルム表面に付着した電解液を拭き取った後に試験後の浸漬後質量（Ｗ１（ｇ））を測定した。得られた初期質量（Ｗ０（ｇ））および浸漬後質量（Ｗ１（ｇ））から、下記式（２）に従い電解液膨潤率を算出した。
電解液膨潤率（％）＝（Ｗ１／Ｗ０）×１００ ・・・・・（２）

（５）ｐＨの測定
上記で得られたバインダー組成物について、ｐＨメーター（株式会社堀場製作所製）を用いて２５℃におけるｐＨを測定したところ、４．４であった。

（６）粘度の測定
上記で得られたバインダー組成物について、Ｂ型粘度計を用いて粘度を測定したところ、３０ｍＰａ・ｓ（６０ｒｐｍ、２５．０℃）であった。

（７）Ｔｇの測定
上記で得られたバインダー組成物について、ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠する示差走査熱量計（ＮＥＴＺＳＣＨ社製、ＤＳＣ２０４Ｆ１ Ｐｈｏｅｎｉｘ）を用いて測定したところ、重合体（Ａ）の吸熱ピークが５℃に１つ観測された。

５．１．２．蓄電デバイス電極用スラリーの調製および評価
（１）ケイ素材料（活物質）の合成
粉砕した二酸化ケイ素粉末（平均粒子径１０μｍ）と炭素粉末（平均粒子径３５μｍ）との混合物を、温度を１１００〜１６００℃の範囲に調整した電気炉中で、窒素気流下（０．５ＮＬ／分）、１０時間の加熱処理を行い、組成式ＳｉＯｘ（ｘ＝０．５〜１．１）で表される酸化ケイ素の粉末（平均粒子径８μｍ）を得た。この酸化ケイ素の粉末３００ｇをバッチ式加熱炉内に仕込み、真空ポンプにより絶対圧１００Ｐａの減圧を維持しながら、３００℃／ｈの昇温速度にて室温（２５℃）から１１００℃まで昇温した。次いで、加熱炉内の圧力を２０００Ｐａに維持しつつ、メタンガスを０．５ＮＬ／分の流速にて導入しながら、１１００℃、５時間の加熱処理（黒鉛被膜処理）を行った。黒鉛被膜処理終了後、５０℃／ｈの降温速度で室温まで冷却することにより、黒鉛被膜酸化ケイ素の粉末約３３０ｇを得た。この黒鉛被膜酸化ケイ素は、酸化ケイ素の表面が黒鉛で被覆された導電性の粉末（活物質）であり、その平均粒子径は１０．５μｍであり、得られた黒鉛被膜酸化ケイ素の全体を１００質量％とした場合の黒鉛被膜の割合は２質量％であった。

（２）蓄電デバイス電極用スラリーの調製
二軸型プラネタリーミキサー（プライミクス株式会社製、商品名「ＴＫハイビスミックス ２Ｐ−０３」）に増粘剤（商品名「ＣＭＣ２２００」、株式会社ダイセル製）を１質量部（固形分換算値、濃度２質量％の水溶液として添加）、負極活物質として結晶性の高いグラファイトである人造黒鉛（日立化成工業株式会社製、商品名「ＭＡＧ」）９４質量部（固形分換算値）、上記で得られた黒鉛被覆膜酸化ケイ素の粉末を６質量部（固形分換算値）、および水６８質量部を投入し、６０ｒｐｍで１時間攪拌を行った。その後、上記で得られたバインダー組成物を、これに含有される重合体（Ａ）２質量部に相当する量だけ加え、さらに１時間攪拌しペーストを得た。得られたペーストに水を投入し、固形分濃度を５０質量％に調整した後、攪拌脱泡機（株式会社シンキー製、商品名「泡とり練太郎」）を使用して、２００ｒｐｍで２分間、１８００ｒｐｍで５分間、さらに減圧下（約２．５×１０４Ｐａ）において１８００ｒｐｍで１．５分間攪拌混合することにより、負極活物質中にＳｉを５質量％含有する蓄電デバイス電極用スラリー（Ｃ／Ｓｉ（５％））を調製した。

また、人造黒鉛と黒鉛被覆膜酸化ケイ素の粉末の使用量を調整した以外は蓄電デバイス電極用スラリー（Ｃ／Ｓｉ（５％））と同様にして、負極活物質中にＳｉを含有しない蓄電デバイス電極用スラリー（Ｃ）と、負極活物質中にＳｉを１０質量％含有する蓄電デバイス電極用スラリー（Ｃ／Ｓｉ（１０％））と、負極活物質中にＳｉを２０質量％含有する蓄電デバイス電極用スラリー（Ｃ／Ｓｉ（２０％））とをそれぞれ調製した。

５．１．３．蓄電デバイスの製造および評価
（１）蓄電デバイス電極（負極）の製造
厚み２０μｍの銅箔よりなる集電体の表面に、上記で得られた蓄電デバイス電極用スラリー（Ｃ／Ｓｉ（５％））を、乾燥後の膜厚が８０μｍとなるようにドクターブレード法によって均一に塗布し、６０℃で１０分乾燥し、次いで１２０℃で１０分間乾燥処理した。その後、活物質層の密度が表１に記載の値になるようにロールプレス機によりプレス加工することにより、蓄電デバイス電極（負極）を得た。

また、塗布する蓄電デバイス電極用スラリーの種類を、上記で得た負極活物質中にＳｉを含有しない蓄電デバイス電極用スラリー（Ｃ）、蓄電デバイス電極用スラリー（Ｃ／Ｓｉ（１０％））または蓄電デバイス電極用スラリー（Ｃ／Ｓｉ（２０％））に変更した以外は、上記の蓄電デバイス電極の製造方法と同様にして、それぞれの活物質を活物質層に含有する蓄電デバイス電極（負極）を得た。

（２）対極（正極）の製造
二軸型プラネタリーミキサー（プライミクス株式会社製、商品名「ＴＫハイビスミックス ２Ｐ−０３」）に、電気化学デバイス電極用バインダー（株式会社クレハ製、商品名「ＫＦポリマー＃１１２０」、以下「ＰＶＤＦ」と略す。）４．０質量部（固形分換算値）、導電助剤（電気化学工業株式会社製、商品名「デンカブラック５０％プレス品」）３．０質量部、正極活物質として平均粒子径５μｍのＬｉＣｏＯ_２（ハヤシ化成株式会社製）１００質量部（固形分換算値）およびＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）３６質量部を投入し、６０ｒｐｍで２時間攪拌を行った。得られたペーストにＮＭＰを追加し、固形分濃度を６５質量％に調製した後、攪拌脱泡機（株式会社シンキー製、商品名「泡とり練太郎」）を使用して、２００ｒｐｍで２分間、１，８００ｒｐｍで５分間、さらに減圧下（約２．５×１０^４Ｐａ）において１，８００ｒｐｍで１．５分間攪拌混合することにより、正極用スラリーを調製した。アルミニウム箔よりなる集電体の表面に、この正極用スラリーを、溶媒除去後の膜厚が８０μｍとなるようにドクターブレード法によって均一に塗布し、１２０℃で２０分間加熱して溶媒を除去した。その後、活物質層の密度が３．０ｇ／ｃｍ^３となるようにロールプレス機によりプレス加工することにより、対極（正極）を得た。

（３）リチウムイオン電池セルの組立て
露点が−８０℃以下となるようＡｒ置換されたグローブボックス内で、上記で製造した負極を直径１５．９５ｍｍに打ち抜き成形したものを、２極式コインセル（宝泉株式会社製、商品名「ＨＳフラットセル」）上に載置した。次いで、直径２４ｍｍに打ち抜いたポリプロピレン製多孔膜からなるセパレーター（セルガード株式会社製、商品名「セルガード＃２４００」）を載置し、さらに、空気が入らないように電解液を５００μＬ注入した後、上記で製造した正極を直径１６．１６ｍｍに打ち抜き成形したものを載置し、前記２極式コインセルの外装ボディーをネジで閉めて封止することにより、リチウムイオン電池セル（蓄電デバイス）を組み立てた。ここで使用した電解液は、エチレンカーボネート／エチルメチルカーボネート＝１／１（質量比）の溶媒に、ＬｉＰＦ_６を１モル／Ｌの濃度で溶解した溶液である。

（４）充放電サイクル特性の評価
上記で製造した蓄電デバイスにつき、２５℃に調温された恒温槽にて、定電流（１．０Ｃ）にて充電を開始し、電圧が４．２Ｖになった時点で引き続き定電圧（４．２Ｖ）にて充電を続行し、電流値が０．０１Ｃとなった時点を充電完了（カットオフ）とした。その後、定電流（１．０Ｃ）にて放電を開始し、電圧が３．０Ｖになった時点を放電完了（カットオフ）とし、１サイクル目の放電容量を算出した。このようにして１００回充放電を繰り返し、１００サイクル目の放電容量を算出した。このようにして測定した１００サイクル目の放電容量を、１サイクル目の放電容量で割った値を１００サイクル放電維持率（％）とした。全ての活物質に対して１００サイクル目の放電容量維持率が８０％以上である場合、充放電サイクルで起こる電極の劣化が抑制されており良好と判断できる。

なお、測定条件において「１Ｃ」とは、ある一定の電気容量を有するセルを定電流放電して１時間で放電終了となる電流値のことを示す。例えば「０．１Ｃ」とは、１０時間かけて放電終了となる電流値のことであり、１０Ｃとは０．１時間かけて放電完了となる電流値のことをいう。

５．２．実施例２〜１７、比較例１〜４
上記実施例１の「５．１．１．バインダー組成物の調製および評価」において、各単量体の種類および量を、それぞれ表１または表２に記載の通りとした以外は同様にして重合体成分を２０％含有するバインダー組成物を得た。

さらに、上記で調製したバインダー組成物を用いた以外は実施例１と同様にして、蓄電デバイス電極用スラリーをそれぞれ調製し、蓄電デバイス電極および蓄電デバイスをそれぞれ作製し、上記実施例１と同様に評価した。

５．３．評価結果
下表１及び下表２に、実施例１〜１７および比較例１〜４で使用した重合体組成、各物性および各種評価結果をまとめた。

５．４．実施例１８
５．４．１．蓄電デバイスの製造および評価
（１）正極用スラリーの調製と蓄電デバイス正極の作製
二軸型プラネタリーミキサー（プライミクス株式会社製、商品名「ＴＫハイビスミックス ２Ｐ−０３」）に、増粘剤（商品名「ＣＭＣ１１２０」、株式会社ダイセル製）１質量部（固形分換算）、宝泉株式会社製リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）１００質量部、アセチレンブラック５質量部、及び水６８質量部を投入し、６０ｒｐｍで１時間攪拌を行った。前記リン酸鉄リチウムは、めのう乳鉢で粉砕し、ふるいを用いて分級することで、平均粒子径（Ｄ５０値）を１０μｍとしたものである。また、前記リン酸鉄リチウムは、正極活物質の一例である。

次に、実施例１で調製したバインダー組成物と、防腐剤である５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンとを投入した。実施例１で調製したバインダー組成物の投入量は、（Ａ）重合体を１質量部含む量とした。また、防腐剤の投入量は、正極用スラリー全量おける防腐剤の濃度が１００ｐｐｍになる量とした。

その後、１時間攪拌してペーストを得た。得られたペーストに水を加えて固形分濃度を５０％に調整した後、攪拌脱泡機（株式会社シンキー製、商品名「あわとり練太郎」）を使用して、２００ｒｐｍで２分間、１，８００ｒｐｍで５分間、さらに真空下（約５．０×１０^３Ｐａ）において１，８００ｒｐｍで１．５分間攪拌混合することにより、正極用スラリーを調製した。アルミニウム箔よりなる集電体の表面に、この正極用スラリーを、溶媒除去後の膜厚が８０μｍとなるようにドクターブレード法によって均一に塗布し、１２０℃で２０分間加熱して溶媒を除去した。その後、活物質層の密度が３．０ｇ／ｃｍ^３となるようにロールプレス機によりプレス加工することにより、正極を得た。

（２）対極（負極）の製造
実施例１で作製した負極のうち、負極活物質中にＳｉを１０質量％含有する蓄電デバイス電極用スラリー（Ｃ／Ｓｉ（１０％））を使用して作製したものを用いた。

（３）リチウムイオン電池セルの組立て
上記で作製した蓄電デバイス電極を用いた以外は実施例１と同様にして、蓄電デバイスを作製した。上記実施例１と同様に評価した。

（４）充放電サイクル特性の評価
上記で作製した蓄電デバイスにつき、実施例１と同様にして、１００サイクル放電維持率（％）を算出した。加えて、２００サイクル、３００サイクル、５００サイクルと充放電を繰り返し、それぞれのサイクル数での放電維持率を算出した。１００サイクル時の放電維持率と５００サイクル時の放電維持率の差が１６％以下である場合、充放電を繰り返した際の劣化が抑制されており良好と判断することができる。

５．５．実施例１９〜３０、比較例５〜７
上記実施例１８において、使用したバインダー組成物をそれぞれ表３に記載の通りとした以外は実施例１８と同様にして、蓄電デバイス電極用スラリーをそれぞれ調製し、蓄電デバイス電極および蓄電デバイスをそれぞれ作製し、上記実施例１８と同様に評価した。

５．６．評価結果
下表３及び下表４に、実施例１８〜３０および比較例５〜７で使用した重合体組成、各物性および各種評価結果をまとめた。

上表１〜上表４における単量体の略称は、それぞれ以下の意味である。
・ＢＤ：１，３−ブタジエン
・ＳＴ：スチレン
・ＭＭＡ：メタクリル酸メチル
・ＨＥＭＡ：メタクリル酸２−ヒドロキシエチル
・ＡＡ：アクリル酸
・ＭＡＡ：メタクリル酸
・ＴＡ：イタコン酸
・ＡＮ：アクリロニトリル
・ＰＶＤＦ：電気化学デバイス電極用バインダー（株式会社クレハ製、商品名「ＫＦポリマー＃１１２０」）

上表１及び上表２から明らかなように、実施例１〜１７に示した本発明に係るバインダー組成物を用いて調製されたスラリーは、比較例１〜４の場合と比較して、充放電に伴う体積変化が大きい活物質同士を好適に結着させることができ、しかも活物質層と集電体の密着性を良好に維持し続けることが判明した。その結果、充放電を繰り返して、活物質が体積の膨張と収縮を繰り返したにも関わらず、活物質層の剥離を抑制し、良好な充放電特性を維持し続けることのできる蓄電デバイス電極が得られた。また、これらの蓄電デバイス電極を備える蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）は、充放電レート特性も良好となることが判明した。また、表１に示す実施例１〜１７に係る電極は、比較例１〜４の場合と比較して、充電による活物質層の膜厚変化を低減できていることから、活物質層内に活物質を強固に保持でき、活物質の剥落が抑制できると推測される。

上記表３及び上表４から明らかなように、実施例１８〜３０に示した本発明に係るバインダー組成物を用いて調製されたスラリーは、比較例５〜７の場合と比較して、充放電を繰り返した際の放電容量維持率の劣化を抑制し、良好な充放電特性を維持し続けることが判明した。これは、活物質の凝集の崩壊を抑制でき、活物質層内部の導電ネットワークを維持できるためと推測される。

また、本実施例における評価結果より、正極よりも負極を作製する際に本願発明のバインダー組成物を用いる方が、良好な充放電特性を維持し続ける効果が高いことが判明した。そして、正極を作製する際には、ＰＶＤＦを用いるよりもＳＢＲ共重合体を含有するバインダー組成物を用いる方が、容量保持率が良好となる傾向が認められた。この理由としては、正極にＰＶＤＦを用いるよりもＳＢＲ共重合体を使用した方が結着力が向上するためであると推測される。さらに、ＳＢＲ共重合体の中でも、粒子の表面に不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位を有する本願実施例に記載の共重合体の方がより結着力が向上する傾向が認められ、容量保持率はさらに向上することが判明した。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

Claims (12)

1. リチウムイオン二次電池に使用される電極を作製するためのバインダー組成物であって、
   重合体（Ａ）と、水系媒体（Ｂ）と、を含有し、
   前記重合体（Ａ）が重合体粒子であり、
   前記重合体（Ａ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量部としたときに、アクリル酸、メタクリル酸及びイタコン酸よりなる群から選択される少なくとも１種の不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位（Ａ１）を１０質量部以上７０質量部以下含有し、１，３−ブタジエンに由来する繰り返し単位（Ａ２）を１５質量部以上５０質量部以下含有し、スチレンに由来する繰り返し単位（Ａ３）を１０質量部以上６０質量部以下含有し、
   前記重合体粒子の動的光散乱法により測定された平均粒子径（ＤＡ）と、前記重合体粒子のＴＥＭ観察により測定された平均粒子径（ＤＢ）と、の比（ＤＡ／ＤＢ）の値が２〜１０である、リチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物。
2. 前記重合体粒子の動的光散乱法により測定された平均粒子径（ＤＡ）が２５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物。
3. 前記重合体（Ａ）の電解液に対する膨潤率が１３０％以下である、請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物。
4. ｐＨが３以上６以下である、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物と、活物質と、を含有する、リチウムイオン二次電池電極用スラリー。
6. 前記活物質としてケイ素材料を含有する、請求項５に記載のリチウムイオン二次電池電極用スラリー。
7. 集電体と、前記集電体の表面上に請求項５または請求項６に記載のリチウムイオン二次電池電極用スラリーを用いて作成された活物質層と、を備えるリチウムイオン二次電池電極。
8. 前記活物質層１００質量部中にシリコン元素を２質量部以上３０質量部以下含有する、請求項７に記載のリチウムイオン二次電池電極。
9. 前記活物質としてオリビン型リチウム含有リン酸化合物を含有する、請求項５に記載のリチウムイオン二次電池電極用スラリー。
10. 集電体と、前記集電体の表面上に請求項９に記載のリチウムイオン二次電池電極用スラリーを用いて作成された活物質層と、を備えるリチウムイオン二次電池電極。
11. 請求項７または請求項８に記載のリチウムイオン二次電池電極を備えるリチウムイオン二次電池。
12. 請求項１０に記載のリチウムイオン二次電池電極を備えるリチウムイオン二次電池。