JP6061563B2 - Aqueous electrode binder for secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池用水系電極バインダーに関する。 The present invention relates to an aqueous electrode binder for a secondary battery.

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る。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いる。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。
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る。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。
A secondary battery is a battery that can be repeatedly charged and discharged. With the recent increase in interest in environmental problems, the use is progressing not only in electronic devices such as mobile phones and laptop computers, but also in fields such as automobiles and airplanes. In response to the increasing demand for such secondary batteries, research is being actively conducted. In particular, light-weight, small, and high-energy density lithium ion batteries among secondary batteries are attracting attention from various industries, and are actively developed.
A lithium ion battery is mainly composed of a positive electrode, an electrolyte, a negative electrode, and a separator. Among these electrodes, an electrode in which an electrode composition is applied on a current collector is used.

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いる。そのバインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)が一般に用いられている。
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、及び、正極活物質として一般に用いられているコバルト酸リチウムが水中では加水分解をおこすと言われており、有機溶媒を使用する必要があること、が理由である。
しかしながら、PVDFの低分子量品は密着性が不十分であり、高分子量化すると溶解濃度が高くなく、高分子量のPVDFを用いると固形分濃度を上げ難い。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を必要とするといった問題がある。それに加え、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ものが求められてきている。
Among the electrode compositions, the positive electrode composition used for forming the positive electrode mainly comprises a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, and a solvent. Polyvinylidene fluoride (PVDF) is generally used as the binder, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is generally used as the solvent.
This is because PVDF is chemically and electrically stable, NMP is a solvent that is stable over time in which PVDF is dissolved, and lithium cobaltate that is commonly used as a positive electrode active material is hydrolyzed in water. This is because it is necessary to use an organic solvent.
However, the low molecular weight product of PVDF has insufficient adhesion, and the dissolution concentration is not high when the molecular weight is increased, and when the high molecular weight PVDF is used, it is difficult to increase the solid content concentration. Moreover, since NMP has a high boiling point, when NMP is used as a solvent, there is a problem that a large amount of energy is required for volatilization of the solvent when an electrode is formed. In addition, in recent years, an aqueous composition that does not use an organic solvent has been demanded for the electrode composition against the background of increasing interest in environmental problems.

一方、電極組成物のうち、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。そのバインダーとしては、溶媒系ではポリフッ化ビニリデン(PVDF)(溶媒はN−メチル−2−ピロリドン(NMP))を用い、水系ではカルボキシメチルセルロース(CMC)とスチレンブタジエンゴム(SBR)とを併用することが一般的である。
負極組成物についても、上述のような背景から、溶媒系のものから水系のものが検討されるようになっている。通常水系では、バインダーとしては、CMCに代表される分散性と粘度調整機能を担う水溶性高分子と、SBRに代表される電極の柔軟性や活物質粒子同士を結着させる結着剤としてエマルション(ポリマー粒子の水分散体)を併用する。
二次電池の負極用バインダーとしての水溶性高分子としては、セルロース類、ポリカルボン酸系化合物等が主に検討され、例示されている。
On the other hand, among the electrode compositions, the negative electrode composition used for forming the negative electrode mainly comprises a negative electrode active material, a binder, and a solvent. As the binder, polyvinylidene fluoride (PVDF) (the solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)) is used in the solvent system, and carboxymethyl cellulose (CMC) and styrene butadiene rubber (SBR) are used in the water system. Is common.
Regarding the negative electrode composition, from the background described above, a solvent-based one and a water-based one have been studied. In normal aqueous systems, the binder is a water-soluble polymer that is responsible for dispersibility and viscosity adjustment functions typified by CMC, and the flexibility of the electrode typified by SBR and an emulsion as a binder that binds active material particles to each other. (Polymer particle aqueous dispersion) is used in combination.
As the water-soluble polymer as the binder for the negative electrode of the secondary battery, celluloses, polycarboxylic acid compounds and the like are mainly studied and exemplified.

このような状況下、電極組成物や、電極組成物に用いることができるバインダーについて、様々な研究、開発がなされている。
二次電池用バインダーとして、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、エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体由来の構造単位を特定量含み、特定の重量平均分子量を有する水溶性高分子を含有するものが開示されている(特許文献1参照)。
また、二次電池負極用組成物として、(メタ)アクリル酸ポリオキシアルキレンエーテル化合物及びエチレン性不飽和カルボン酸を共重合して得られる共重合体からなるリチウムイオン二次電池負極用増粘剤が開示されている(特許文献2参照)。
Under such circumstances, various researches and developments have been made on electrode compositions and binders that can be used in electrode compositions.
As a secondary battery binder, an aqueous solution containing a specific amount of a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer and a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylate monomer, and having a specific weight average molecular weight The thing containing a functional polymer is disclosed (refer patent document 1).
Moreover, the thickener for lithium ion secondary batteries negative electrode which consists of a copolymer obtained by copolymerizing a (meth) acrylic-acid polyoxyalkylene ether compound and ethylenically unsaturated carboxylic acid as a composition for secondary battery negative electrodes Is disclosed (see Patent Document 2).

国際公開第2012/008539号International Publication No. 2012/008539 特開2002−203561号公報JP 2002-203561 A

しかしながら、従来の二次電池用バインダーは、吸湿特性が充分ではないことに起因する、保水のし易さによる極板の工程管理の煩雑さや、密着性が充分ではないことに起因する、電極を曲げた際の剥がれが問題となっている。
また、上記各特許文献に記載の発明においても、吸湿特性及び密着性を充分にするための工夫の余地があった。
However, conventional binders for secondary batteries are not suitable for electrodes due to inadequate moisture absorption characteristics, complicated process management of electrode plates due to the ease of water retention, and insufficient adhesion. Peeling when bent is a problem.
In addition, in the inventions described in each of the above patent documents, there is room for improvement in order to ensure sufficient moisture absorption characteristics and adhesion.

本発明は、上記状況を鑑みてなされたものであり、優れた吸湿特性及び密着性を有し、かつ、二次電池用電極を形成する組成物に含有させる水溶性バインダーとして好適に用いることができる、二次電池用水系電極バインダーを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has excellent moisture absorption characteristics and adhesiveness, and is suitably used as a water-soluble binder to be contained in a composition for forming a secondary battery electrode. An object of the present invention is to provide an aqueous electrode binder for a secondary battery.

本発明者らは、水系電極組成物の吸湿特性及び密着性を向上させることができる水系電極バインダーについて種々検討を行った。そして、エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体由来の構造単位を特定割合で含み、界面活性能を有する化合物由来の成分の含有量が特定量以下であり、かつ、重量平均分子量が50万以上である水溶性高分子を含有する水系電極バインダーを用いると、水系電極組成物の吸湿特性及び密着性を向上させることができることを見出した。また、このような水溶性高分子は、界面活性能を有する低分子量の化合物由来の成分の含有量が特定量以下であるので、当該水溶性高分子の密着性が向上し、更に、界面活性能を有する化合物由来のアルキレンオキサイド鎖が存在しないため、当該水溶性高分子の吸湿特性が向上することを見出し、本発明に到達したものである。
なお、電極バインダーとしては吸湿性が低い(水を吸いにくい)方が工程管理がし易くなるので、本明細書において、吸湿特性が向上するとは吸湿性が低くなることを意味し、吸湿特性に優れるとは吸湿性が低いことを意味する。
The present inventors have conducted various studies on water-based electrode binders that can improve the moisture absorption characteristics and adhesion of the water-based electrode composition. And the content of the component derived from the compound having a specific proportion of the structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylate monomer is less than the specific amount, and the weight average molecular weight is 500,000 or more It has been found that the use of a water-based electrode binder containing a water-soluble polymer can improve the hygroscopic properties and adhesion of the water-based electrode composition. In addition, since the content of the component derived from the low molecular weight compound having surface activity is less than a specific amount, the water-soluble polymer improves the adhesion of the water-soluble polymer, and further has a surface activity. As a result, the present inventors have found that the water absorption property of the water-soluble polymer is improved because there is no alkylene oxide chain derived from a compound having a function.
In addition, as the electrode binder has a lower hygroscopic property (more difficult to absorb water), it becomes easier to manage the process. Therefore, in this specification, the improvement of the hygroscopic property means that the hygroscopic property is lowered, and the hygroscopic property is improved. Excellent means low hygroscopicity.

すなわち、本発明は、水溶性高分子を含む二次電池用水系電極バインダーであって、該水溶性高分子は、水溶性高分子が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塩単量体由来の構造単位を5〜95質量%含み、界面活性能を有する重量平均分子量10万以下の化合物由来の成分の含有量が0.5質量%以下であり、かつ、重量平均分子量が50万以上であることを特徴とする二次電池用水系電極バインダーである。 That is, the present invention is an aqueous electrode binder for a secondary battery containing a water-soluble polymer, and the water-soluble polymer is an ethylenic resin based on 100% by mass of the total amount of structural units of the water-soluble polymer. The content of a component derived from a compound having a weight average molecular weight of 100,000 or less having a surfactant activity is 5 to 95% by mass, containing a structural unit derived from a saturated carboxylate monomer, and 0.5% by mass or less, and A water-based electrode binder for a secondary battery having a weight average molecular weight of 500,000 or more.

以下、本発明を詳述する。
なお、以下において記載される本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせた形態もまた、本発明の好ましい形態である。
The present invention is described in detail below.
In addition, the form which combined two or more each preferable form of this invention described below is also a preferable form of this invention.

本発明の二次電池用水系電極バインダー(以下、「水系電極バインダー」とも言う)は、水溶性高分子が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塩単量体由来の構造単位を5〜95質量%含み、界面活性能を有する重量平均分子量10万以下の化合物由来の成分の含有量が0.5質量%以下であり、かつ、重量平均分子量が50万以上である水溶性高分子(以下、「本発明における水溶性高分子」又は単に「水溶性高分子」とも言う)を含有するものである。 The aqueous electrode binder for secondary batteries of the present invention (hereinafter also referred to as “aqueous electrode binder”) is an ethylenically unsaturated carboxylate monomer based on 100% by mass of the total amount of structural units of the water-soluble polymer. The content of a component derived from a compound having a weight-average molecular weight of 100,000 or less, containing 5 to 95% by mass of a derived structural unit, and having a surfactant activity is 0.5% by mass or less, and the weight-average molecular weight is 500,000 or more And a water-soluble polymer (hereinafter also referred to as “water-soluble polymer in the present invention” or simply “water-soluble polymer”).

本発明の水系電極バインダーは、このような水溶性高分子を含む限り、その他の成分や、その他の水溶性高分子を含んでいてもよい。
なお、本発明の水系電極バインダーは、密着性の点から、当該水系電極バインダー全量100質量%に対して、本発明における水溶性高分子を10〜100質量%含むことが好ましく、より好ましくは50〜100質量%である。
また、本発明の水系電極バインダーは、本発明における水溶性高分子を1種含むものであってもよいし、2種以上含むものであってもよい。
The water-based electrode binder of the present invention may contain other components and other water-soluble polymers as long as such water-soluble polymers are contained.
In addition, it is preferable that the aqueous electrode binder of this invention contains 10-100 mass% of water-soluble polymers in this invention with respect to the said aqueous electrode binder whole quantity 100 mass% from an adhesive point, More preferably, it is 50. ˜100 mass%.
Moreover, the water-based electrode binder of the present invention may contain one type of the water-soluble polymer in the present invention, or may contain two or more types.

本発明における水溶性高分子が必須として含む、エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体由来の構造単位(以下、「構造単位(a)」とも言う)とは、エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体の炭素−炭素二重結合が単結合になった構造を表すものである。
エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等の炭素数3〜10のエチレン性不飽和モノカルボン酸塩単量体;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、グルタコン酸等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等の炭素数4〜10のエチレン性不飽和ジカルボン酸塩単量体等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸等の炭素数3〜6のエチレン性不飽和モノカルボン酸の塩が好ましい。
上記アルカリ金属塩を形成するアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
上記アンモニウム塩を形成する化合物としては、アンモニア等が挙げられる。
有機アミン塩を形成する化合物としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、シクロヘキシルアミン、ヒドロキシルアミン等が挙げられる。上記塩類のうち、好ましくはリチウム塩である。
このように、エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体を用いることで、特にはエチレン性不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩にすることにより、本発明における水溶性高分子が電解液に対して膨潤するのを抑制することができる。これらエチレン性不飽和カルボン酸塩単量体としては、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 an ethylenically unsaturated carboxylate monomer (hereinafter also referred to as “structural unit (a)”), which is essential for the water-soluble polymer in the present invention, is an ethylenically unsaturated carboxylate single unit. This represents a structure in which the carbon-carbon double bond of the monomer is a single bond.
Examples of the ethylenically unsaturated carboxylate monomer include ethylenically unsaturated groups having 3 to 10 carbon atoms such as alkali metal salts such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, and isocrotonic acid, ammonium salts, and organic amine salts. Monocarboxylic acid salt monomer; ethylenically unsaturated dicarboxylic acid having 4 to 10 carbon atoms such as alkali metal salts such as itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid and glutaconic acid, ammonium salts and organic amine salts And acid salt monomers. Among these, salts of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid having 3 to 6 carbon atoms such as acrylic acid and methacrylic acid are preferable.
Examples of the alkali metal that forms the alkali metal salt include lithium, sodium, and potassium.
Ammonia etc. are mentioned as a compound which forms the said ammonium salt.
Examples of the compound that forms an organic amine salt include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, cyclohexylamine, and hydroxylamine. Of the above salts, lithium salts are preferred.
Thus, by using an ethylenically unsaturated carboxylate monomer, in particular, an alkali metal salt, an ammonium salt, or an organic amine salt of an ethylenically unsaturated carboxylic acid, the water-soluble polymer in the present invention. Can be prevented from swelling with respect to the electrolytic solution. As these ethylenically unsaturated carboxylate monomers, one type may be used, or two or more types may be used.

上記エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体の有するカルボン酸塩は、後述する重合方法により水溶性高分子を合成することができる限り、その一部がカルボン酸(−COOH)の形態であってもよい。エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体の有するカルボン酸塩の一部がカルボン酸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塩単量体の有するカルボン酸塩のうち、水への溶解性の点から、カルボン酸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40モル%以下であり、更に好ましくは30モル%以下である。 A part of the carboxylate having the ethylenically unsaturated carboxylate monomer is in the form of carboxylic acid (—COOH) as long as a water-soluble polymer can be synthesized by a polymerization method described later. Also good. In the case where a part of the carboxylate salt of the ethylenically unsaturated carboxylate monomer is a carboxylic acid, among the carboxylate salts of the ethylenically unsaturated carboxylate monomer, water From the viewpoint of solubility in water, the amount of carboxylic acid is preferably 50 mol% or less. More preferably, it is 40 mol% or less, More preferably, it is 30 mol% or less.

本発明における水溶性高分子は、上記構造単位(a)以外に、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ことが好ましい。
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(以下、「構造単位(b)」とも言う)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すものである。
エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、クロトン酸エステル等が挙げられる。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又は炭素数1〜10のヒドロキシアルキル基を表す。)
で表される化合物である。
The water-soluble polymer in the present invention preferably contains a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer in addition to the structural unit (a).
The structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer (hereinafter also referred to as “structural unit (b)”) is a single carbon-carbon double bond of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer. It represents a bonded structure.
Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer include acrylic acid ester, methacrylic acid ester, and crotonic acid ester. Preferably, for example, the general formula (1);
CH 2 = CR-C (= O) -OR '(1)
(In formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group. R 'represents a C1-C10 alkyl group, a C3-C10 cycloalkyl group, or a C1-C10 hydroxyalkyl group. )
It is a compound represented by these.

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等が挙げられる。
これらの中でも、後述するソープフリー乳化重合時の安定性等の面からは、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1〜2のアルキル基である。炭素数が1〜4のアルキル基であると、エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体との共重合物の水への溶解がし易くなる。
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, and a hydroxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, and a hydroxybutyl group.
Among these, from the viewpoint of stability at the time of soap-free 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 2 carbon atoms. When the alkyl group has 1 to 4 carbon atoms, the copolymer with the ethylenically unsaturated carboxylate monomer is easily dissolved in water.
As these ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomers, one type may be used, or two or more types may be used.

本発明における水溶性高分子は、上記構造単位(a)及び構造単位(b)以外に、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。
上記その他の重合可能な単量体由来の構造単位(以下、「構造単位(c)」とも言う)とは、その他の重合可能な単量体の炭素−炭素二重結合が単結合になった構造を表すものである。
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;1,6−ヘキサンジオールジアクリレート等の多官能アクリレート;末端が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等が挙げられる。
その他の重合可能な単量体としては、これらの中でも、スチレン系単量体、(メタ)アクリルアミド系単量体、多官能アリル系単量体、多官能アクリレートであることが好ましい。
これらの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。
The water-soluble polymer in the present invention may contain a structural unit derived from another polymerizable monomer in addition to the structural unit (a) and the structural unit (b).
The structural unit derived from the other polymerizable monomer (hereinafter also referred to as “structural unit (c)”) is a single bond of the carbon-carbon double bond of the other polymerizable monomer. It represents the structure.
Other polymerizable monomers include, for example, 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; polyfunctional acrylates such as 1,6-hexanediol diacrylate; Examples thereof include (meth) acrylic esters having a polyalkylene oxide group and vinyl compounds having a hydrophobic group such as 30 alkyl groups.
Among these, other polymerizable monomers are preferably styrene monomers, (meth) acrylamide monomers, polyfunctional allyl monomers, and polyfunctional acrylates.
As these other polymerizable monomers, one type may be used, or two or more types may be used.

本発明における水溶性高分子での構造単位(a)の含有割合は、水溶性高分子が有する構造単位の全量100質量%に対して、5〜95質量%である。構造単位(a)がこの範囲内にあることにより、本発明における水溶性高分子をソープフリー乳化重合により容易に製造することが可能となると共に、製造される高分子の水への溶解性(水溶性)を発現することが可能となる。一方、構造単位(a)が5質量%未満の場合、水への溶解度が不足して均一溶液とならないおそれがあり、また、95質量%を超える場合、ソープフリー乳化重合による製造が困難になるおそれがある。本発明における水溶性高分子での構造単位(a)の含有割合としては、好ましくは20〜80質量%であり、より好ましくは30 〜60質量%である。 The content ratio of the structural unit (a) in the water-soluble polymer in the present invention is 5 to 95% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the structural units of the water-soluble polymer. When the structural unit (a) is within this range, the water-soluble polymer in the present invention can be easily produced by soap-free emulsion polymerization, and the solubility of the produced polymer in water ( It is possible to express water solubility. On the other hand, if the structural unit (a) is less than 5% by mass, the solubility in water may be insufficient and a uniform solution may not be obtained. If it exceeds 95% by mass, production by soap-free emulsion polymerization becomes difficult. There is a fear. As a content rate of the structural unit (a) in the water-soluble polymer in this invention, Preferably it is 20-80 mass%, More preferably, it is 30-60 mass%.

本発明における水溶性高分子での構造単位(b)の含有割合は、水溶性高分子が有する構造単位の全量100質量%に対して、5〜95質量%であることが好ましい。構造単位(b)がこの範囲内にあると、本発明における水溶性高分子をソープフリー乳化重合により容易に製造することができる。一方、構造単位(b)が95質量%を超える場合、水への溶解度が不足して均一溶液とならないおそれがあり、また、5質量%未満の場合、ソープフリー乳化重合による製造が困難になるおそれがある。本発明における水溶性高分子での構造単位(b)の含有割合としては、好ましくは20〜80質量%であり、より好ましくは40〜70質量%である。
なお、構造単位(b)が、特に一般式(1)で表されるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体に由来する構造単位である場合、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体は、エステル構造部分、すなわち一般式(1)において−C(=O)−OR’で表される構造部分、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。このため、ソープフリー乳化重合時には、乳化滴の核になり易い一方で、高分子化後にアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等を用いて中和する際には、水中に均一に溶解しやすくなると考えられる。そのため、水溶性高分子は、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(構造単位(b))を5〜95質量%含むことが好ましい。
The content ratio of the structural unit (b) in the water-soluble polymer in the present invention is preferably 5 to 95% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the structural units of the water-soluble polymer. When the structural unit (b) is within this range, the water-soluble polymer in the present invention can be easily produced by soap-free emulsion polymerization. On the other hand, when the structural unit (b) exceeds 95% by mass, the solubility in water may be insufficient and a uniform solution may not be obtained. When the structural unit (b) is less than 5% by mass, production by soap-free emulsion polymerization becomes difficult. There is a fear. As a content rate of the structural unit (b) in the water-soluble polymer in this invention, Preferably it is 20-80 mass%, More preferably, it is 40-70 mass%.
In the case where the structural unit (b) is a structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer represented by the general formula (1), the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer is A monomer having an ester structure portion, that is, a structure portion represented by —C (═O) —OR ′ in the general formula (1), which is a hydrophobic monomer but contains a polar group . For this reason, at the time of soap-free emulsion polymerization, it tends to be the core of emulsion droplets, but when it is neutralized with an alkali metal salt, ammonium salt, organic amine salt, etc. after polymerization, it dissolves uniformly in water. It will be easier. Therefore, the water-soluble polymer preferably contains 5 to 95% by mass of a structural unit (structural unit (b)) derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer.

本発明における水溶性高分子が構造単位(c)を含む場合、その含有割合としては、水溶性高分子が有する構造単位の全量100質量%に対して、20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 water-soluble polymer in the present invention contains the structural unit (c), the content is preferably 20% by mass or less with respect to 100% by mass of the total amount of the structural units of the water-soluble polymer. More preferably, it is 10 mass% or less, More preferably, it is 5 mass% or less.

すなわち、本発明における水溶性高分子での各構造単位の比率としては、水溶性高分子が有する構造単位の全量を100質量%とした時に、((a)エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体由来の構造単位)/((b)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)/((c)その他の重合可能な単量体由来の構造単位)=5〜95質量%/5〜95質量%/0〜20質量%となることが好ましい。 That is, as the ratio of each structural unit in the water-soluble polymer in the present invention, when the total amount of the structural units of the water-soluble polymer is 100% by mass, ((a) ethylenically unsaturated carboxylate monomer Body-derived structural unit) / ((b) structural unit derived from ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer) / ((c) structural unit derived from other polymerizable monomer) = 5 to 95% by mass / 5 to 95% by mass / 0 to 20% by mass is preferable.

本発明における水溶性高分子は、上記のように、疎水性部と極性部とがバランスよく含有されているため、正極活物質や導電助剤等の分散安定性に優れており、正極活物質や導電助剤等を分散した二次電池用正極水系組成物を作成するためのバインダーとして好適に用いることができる。 Since the water-soluble polymer in the present invention contains the hydrophobic part and the polar part in a balanced manner as described above, the water-soluble polymer is excellent in dispersion stability of the positive electrode active material, the conductive auxiliary agent, etc. And a binder for preparing a positive electrode aqueous composition for a secondary battery in which a conductive auxiliary agent and the like are dispersed.

上記水溶性高分子の重量平均分子量は、50万以上であることが必要である。重量平均分子量が50万未満の場合、水溶性高分子に求められる分散性や粘度調整能は発現できるが、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。エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体の使用による可とう性の向上と、重量平均分子量50万以上とする高分子量化による強度の向上とにより、分散性及び粘度調整機能に加え、更に結着性をも向上させることができる。好ましくは70万〜200万であり、より好ましくは90万〜180万である。
重量平均分子量は、後述する実施例に記載のゲルパーミエーションクロマトグラフィ法(GPC法)により測定することができる。
The water-soluble polymer needs to have a weight average molecular weight of 500,000 or more. When the weight average molecular weight is less than 500,000, the dispersibility and viscosity adjusting ability required for a water-soluble polymer can be expressed, but there is a possibility that it is not sufficient for improving the binding property between particles. In addition to dispersibility and viscosity adjustment function, further binding by improving flexibility by using ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer and improving strength by increasing the molecular weight to a weight average molecular weight of 500,000 or more Can also be improved. Preferably it is 700,000-2 million, More preferably, it is 900,000-1,800,000.
A weight average molecular weight can be measured by the gel permeation chromatography method (GPC method) as described in the Example mentioned later.

上記水溶性高分子は、JIS K 7117−1で測定した、25℃、pH7、不揮発分2質量%水溶液での粘度が100mPa・s以上であることが、粘度調整能の点から好ましい。より好ましくは500〜20,000mPa・s、更に好ましくは1000〜10,000mPa・sである。 The water-soluble polymer preferably has a viscosity of 100 mPa · s or more at 25 ° C., pH 7, and a non-volatile content of 2% by mass as measured in accordance with JIS K 7117-1, from the viewpoint of viscosity adjusting ability. More preferably, it is 500-20,000 mPa * s, More preferably, it is 1000-10,000 mPa * s.

上記水溶性高分子は、不揮発分2質量%水溶液での全光線透過率が90%以上であることが、均一性及び透明性の点から好ましい。より好ましくは95〜100%、更に好ましくは97〜100%である。
上記全光線透過率は、ヘイズメーター(製品名「NDH5000」、日本電色工業社製)等を用いて、測定することができる。
The water-soluble polymer preferably has a total light transmittance of 90% or more in a 2% by mass non-volatile solution from the viewpoint of uniformity and transparency. More preferably, it is 95-100%, More preferably, it is 97-100%.
The total light transmittance can be measured using a haze meter (product name “NDH5000”, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.).

また、上記水溶性高分子は、不揮発分2質量%に調整した水溶液のヘイズが3%以下であることが好ましく、より好ましくは1%以下である。
上記ヘイズは、ヘイズメーター(製品名「NDH5000」、日本電色工業社製)等を用いて、測定することができる。
In addition, the water-soluble polymer preferably has a haze of an aqueous solution adjusted to 2% by mass of nonvolatile content of 3% or less, more preferably 1% or less.
The haze can be measured using a haze meter (product name “NDH5000”, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.).

上記水溶性高分子においては、界面活性能を有する重量平均分子量10万以下の化合物由来の成分の含有量が、水溶性高分子が有する構造単位の全量100質量%に対して、0.5質量%以下である。密着性及び吸湿特性の点から、好ましくは0.3質量%以下であり、より好ましくは0.1質量%以下であり、特に好ましくは0質量%である。
なお、「界面活性能を有する重量平均分子量10万以下の化合物」とは、親水部と疎水部を併せ持つ化合物であって、かつ、重量平均分子量10万以下である化合物を意味し、後述の界面活性能を有する化合物のうち、重量平均分子量10万以下である化合物が挙げられる。
なお、重量平均分子量は、上述したのと同じ方法により測定することができる。
In the water-soluble polymer, the content of a component derived from a compound having a surface active ability and a weight average molecular weight of 100,000 or less is 0.5 mass based on 100 mass% of the total amount of structural units of the water-soluble polymer. % Or less. From the viewpoint of adhesion and moisture absorption properties, it is preferably 0.3% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less, and particularly preferably 0% by mass.
In addition, “a compound having a surface active ability and a weight average molecular weight of 100,000 or less” means a compound having both a hydrophilic part and a hydrophobic part and having a weight average molecular weight of 100,000 or less. Among the compounds having active ability, compounds having a weight average molecular weight of 100,000 or less can be mentioned.
The weight average molecular weight can be measured by the same method as described above.

上記界面活性能を有する化合物としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。
上記アニオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンカルボン酸エステル硫酸エステル塩、アルキルアリルポリエーテル硫酸塩等の硫酸エステル塩、スルホン酸塩及びリン酸エステル塩等が挙げられる。
上記ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、グリセロールのモノラウレート等の脂肪酸モノグリセライド類、ポリオキシエチレンオキシプロピレン共重合体、エチレンオキサイドと脂肪酸アミン、アミド又は酸との縮合生成物等が挙げられる。
上記カチオン性界面活性剤としては、アルキルピリジニルクロライド、アルキルアンモニクムクロライド等が挙げられる。
上記両性界面活性剤としては、ラウリルペタイン、ステアリルペタイン、ラウリルジメチルアミンオキサイド等が挙げられる。
Examples of the compound having surface activity include anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants.
Examples of the anionic surfactant include polyoxyalkylene alkyl ether sulfate, polyoxyalkyl ether sulfate, polyoxyalkylene alkyl phenyl ether sulfate, polyoxyalkylene carboxylic ester sulfate, alkyl allyl polyether Examples thereof include sulfate ester salts such as sulfate, sulfonate and phosphate ester salts.
Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl aryl ether, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, fatty acid monoglycerides such as glycerol monolaurate, and polyoxyethyleneoxypropylene Examples thereof include polymers, condensation products of ethylene oxide and fatty acid amines, amides or acids.
Examples of the cationic surfactant include alkyl pyridinyl chloride and alkyl ammonium chloride.
Examples of the amphoteric surfactant include lauryl petaine, stearyl petaine, lauryl dimethylamine oxide and the like.

また、「界面活性能を有する化合物由来の成分」として、水溶性高分子を作製する過程で使用した、上記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反応性界面活性剤も含まれる。反応性界面活性剤は、その重合性不飽和基により界面活性剤をポリマーの構造中に組み込むことができ、水溶液にした場合に水溶液中に遊離して存在する界面活性剤成分を減少させることができるが、反応性の高くはない反応性界面活性剤の遊離成分を完全に無くすことは困難であり、また一般的な反応性界面活性剤に含有されるアルキレンオキサイド鎖により吸湿特性が低下するおそれがある。
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。
0.5質量%以下の範囲でこれら界面活性能を有する化合物を使用する場合は、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
In addition, a reactive surfactant having a radically polymerizable unsaturated group in the structure of the surfactant used in the process of producing the water-soluble polymer as a “component derived from a compound having surface active ability” is also used. included. Reactive surfactants can incorporate surfactants into the polymer structure by virtue of their polymerizable unsaturated groups and, when made into aqueous solutions, reduce the surfactant components that are free and present in the aqueous solution. Although it is difficult to completely eliminate the free component of the reactive surfactant which is not highly reactive, the hygroscopic property may be lowered by the alkylene oxide chain contained in the general reactive surfactant. There is.
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.
When using these compounds having surface active ability in the range of 0.5 mass% or less, one type may be used, or two or more types may be used.

「界面活性能を有する化合物由来の成分」は、界面活性能を有する化合物が非反応性界面活性剤の場合は、水溶性高分子自体に組み込まれるのではなく、水溶性高分子中に存在するため、密着性に悪影響を及ぼすおそれがある。また、界面活性能を有する化合物が反応性界面活性剤の場合も遊離する成分を完全に無くすことは容易ではなく、遊離した成分により密着性に悪影響を及ぼすおそれがあり、また水溶性高分子に組み込んだ場合も、含有するアルキレンオキサイド鎖により吸湿特性が低下するおそれがある。 The “component derived from a compound having surface active ability” is not incorporated in the water soluble polymer itself but present in the water soluble polymer when the compound having surface active ability is a non-reactive surfactant. Therefore, there is a possibility of adversely affecting the adhesion. In addition, even when the compound having surface active ability is a reactive surfactant, it is not easy to completely eliminate the free component, and the free component may adversely affect the adhesion, and the water-soluble polymer Even when incorporated, there is a possibility that the hygroscopic property may be lowered by the alkylene oxide chain contained.

本発明における水溶性高分子は、連鎖移動剤の含有量が、水溶性高分子が有する構造単位の全量100質量%に対して、0.1質量%未満であることが好ましい。連鎖移動剤の含有量が0.1質量%以上であると、低分子量化合物が多量に生成し、密着性が不足するおそれがある。より好ましくは0.01質量%以下であり、特に好ましくは0質量%である。
上記連鎖移動剤としては、通常用いる連鎖移動剤であれば特に限定されないが、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。これら連鎖移動剤を用いる場合は、1種でも、2種以上でも用いることができる。
In the water-soluble polymer in the present invention, the content of the chain transfer agent is preferably less than 0.1% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of structural units of the water-soluble polymer. When the content of the chain transfer agent is 0.1% by mass or more, a large amount of a low molecular weight compound is generated, and the adhesion may be insufficient. More preferably, it is 0.01 mass% or less, Most preferably, it is 0 mass%.
The chain transfer agent is not particularly limited as long as it is a commonly used chain transfer agent, and examples thereof include halogenated substituted alkanes, alkyl mercaptans, thioesters, and alcohols. When these chain transfer agents are used, one kind or two or more kinds can be used.

本発明における水溶性高分子は、上述した構造単位の由来となる各単量体成分を重合することにより製造することができる。
単量体成分の重合方法としては、特に限定されず、例えば、ソープフリー乳化重合、逆相懸濁重合、懸濁重合、溶液重合、水溶液重合、塊状重合等の方法を挙げることができる。これらの重合方法の中でも、ソープフリー乳化重合法が好ましい。
The water-soluble polymer in the present invention can be produced by polymerizing each monomer component derived from the above-described structural unit.
The polymerization method of the monomer component is not particularly limited, and examples thereof include soap-free emulsion polymerization, reverse phase suspension polymerization, suspension polymerization, solution polymerization, aqueous solution polymerization, and bulk polymerization. Among these polymerization methods, the soap-free emulsion polymerization method is preferable.

上記ソープフリー乳化重合法においては、単量体及び重合開始剤を溶媒(水等)中に添加し、これらが接触することにより、ラジカルと重合開始剤末端が有するイオン性基とを有するオリゴマーラジカルが生成して粒子核を形成し、その粒子核中に単量体が入り込んで重合反応が進行し、粒子が成長して樹脂粒子(重合体粒子)となると考えられている。そのため、上記ソープフリー乳化重合法は、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。また、疎水性の単量体を用いると、オリゴマーラジカルが水に不溶化しやすくなるため粒子核がよりできやすく、好ましい。更に、重量平均分子量50万以上の水溶性高分子は、ソープフリー乳化重合法により樹脂粒子分散体として作製し、後述のようにアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等で中和し、可溶化(均一化)する工程をとることにより、製造を簡便に行うことができ、生産コストの点でメリットがある。 In the soap-free emulsion polymerization method, an oligomer radical having a radical and an ionic group at the end of the polymerization initiator is obtained by adding a monomer and a polymerization initiator into a solvent (water or the like) and contacting them. Is formed to form particle nuclei, a monomer enters the particle nuclei, a polymerization reaction proceeds, and the particles grow to become resin particles (polymer particles). Therefore, the soap-free 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. In addition, it is preferable to use a hydrophobic monomer because the oligomer radicals are easily insolubilized in water. Further, a water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 500,000 or more can be prepared as a resin particle dispersion by a soap-free emulsion polymerization method, and neutralized with an alkali metal salt, ammonium salt, organic amine salt or the like as described later. By taking the step of solubilization (homogenization), the production can be carried out easily, which is advantageous in terms of production cost.

また、このようなソープフリー乳化重合においては、生成した樹脂粒子は、重合開始剤末端が有するイオン性基により、分散安定化する。そのため、上記ソープフリー乳化重合では、界面活性能を有する化合物を用いない、又は、界面活性能を有する化合物を極微量用いるだけで行うことができる。上述したように、本発明における水溶性高分子では、界面活性能を有する重量平均分子量10万以下の化合物由来の成分の含有量を0.5質量%以下とすることが必要であるので、ソープフリー乳化重合は、界面活性能を有する化合物を用いないで行うことが好ましい。
このように、ソープフリー乳化重合における界面活性能を有する化合物の使用量は、重合反応に供する単量体成分の総量100質量%に対して、好ましくは0〜0.3質量%、より好ましくは0〜0.1質量%、特に好ましくは0質量%である。
Further, in such soap-free emulsion polymerization, the generated resin particles are dispersed and stabilized by the ionic group at the end of the polymerization initiator. For this reason, the soap-free emulsion polymerization can be carried out without using a compound having surface activity or using a very small amount of a compound having surface activity. As described above, in the water-soluble polymer of the present invention, the content of a component derived from a compound having a surface active ability and a weight average molecular weight of 100,000 or less is required to be 0.5% by mass or less. The free emulsion polymerization is preferably performed without using a compound having surface activity.
As described above, the amount of the compound having surface activity in soap-free emulsion polymerization is preferably 0 to 0.3% by mass, more preferably 100% by mass, more preferably 100% by mass of the total amount of monomer components to be subjected to the polymerization reaction. It is 0-0.1 mass%, Most preferably, it is 0 mass%.

また、シード粒子を利用してソープフリー乳化重合を行うこともできる。この場合、シード粒子が、重合反応に供した単量体を吸収し、樹脂粒子が成長する。そのため、水溶液中で単量体が反応することが殆どないので、低分子量物ができにくく、密着性の点から好ましい。
上記シード粒子としては、公知の樹脂粒子を用いることができる。上記シード粒子の組成(成分)としては、上述したように、シード粒子が単量体を吸収して樹脂粒子が成長するため、作製しようとする水溶性高分子と類似組成を有するものが好ましい。
Also, soap-free emulsion polymerization can be performed using seed particles. In this case, the seed particles absorb the monomer subjected to the polymerization reaction, and the resin particles grow. Therefore, since the monomer hardly reacts in the aqueous solution, it is difficult to form a low molecular weight product, which is preferable from the viewpoint of adhesion.
As the seed particles, known resin particles can be used. As the composition (component) of the seed particles, as described above, since the seed particles absorb the monomer and the resin particles grow, those having a similar composition to the water-soluble polymer to be produced are preferable.

上記各単量体成分の重合には、重合開始剤を用いることができる。重合開始剤としては、通常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ものであればよい。重合方法としてソープフリー乳化重合を行う場合は、水溶性の開始剤が好ましく使用される。
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を挙げることができる。これら重合開始剤は、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
上記重合開始剤の使用量としては、密着性の点から、重合反応に供する単量体成分の総量100質量部に対して、0.05〜2質量部であることが好ましい。より好ましくは0.1〜1質量部である。
A polymerization initiator can be used for the polymerization of the monomer components. As the polymerization initiator, those usually used can be used, and are not particularly limited as long as they generate radical molecules by heat. When performing soap-free emulsion polymerization as a polymerization method, a water-soluble initiator is preferably used.
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 the like, and the like. These polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
As the usage-amount of the said polymerization initiator, it is preferable from an adhesive point that it is 0.05-2 mass parts with respect to 100 mass parts of total amounts of the monomer component with which it uses for a polymerization reaction. More preferably, it is 0.1-1 mass part.

上記ソープフリー乳化重合時においては、分子量を調整するために連鎖移動剤を用いてもよい。ただし、重量平均分子量が50万以上になるように使用する必要がある。
連鎖移動剤の種類としては上述のとおりである。
上記連鎖移動剤の使用量としては、密着性の点から、重合反応に供する単量体成分の総量100質量%に対して、0〜1質量%であることが好ましい。より好ましくは0〜0.5質量%である。
In the soap-free emulsion polymerization, a chain transfer agent may be used to adjust the molecular weight. However, it is necessary to use it so that a weight average molecular weight may be 500,000 or more.
The type of chain transfer agent is as described above.
The amount of the chain transfer agent used is preferably 0 to 1% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of monomer components used for the polymerization reaction from the viewpoint of adhesion. More preferably, it is 0-0.5 mass%.

また、ソープフリー乳化重合する際に、得られる共重合体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。
上記親水性溶媒としては、例えば、アルコール類、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン、アセトン等が挙げられる。
上記添加剤としては、例えば有機塩、無機塩、pH緩衝剤等が挙げられる。
In addition, when performing soap-free emulsion polymerization, a hydrophilic solvent, an additive, or the like can be added within a range that does not adversely affect the resulting copolymer.
Examples of the hydrophilic solvent include alcohols, tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone, acetone and the like.
Examples of the additive include organic salts, inorganic salts, pH buffering agents, and the like.

上記ソープフリー乳化重合における重合温度については、特に限定されないが、好ましくは20〜100℃、より好ましくは50〜90℃である。
ソープフリー乳化重合におけ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、好ましくは1〜10時間、より好ましくは1.5〜8時間である。
Although it does not specifically limit about the polymerization temperature in the said soap free emulsion polymerization, Preferably it is 20-100 degreeC, More preferably, it is 50-90 degreeC.
The polymerization time in the soap-free emulsion polymerization is not particularly limited, but is preferably 1 to 10 hours, more preferably 1.5 to 8 hours in consideration of productivity.

各単量体成分をソープフリー乳化重合の反応系に添加する方法としては、特に限定はなく、一括重合法、単量体成分滴下法、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。 The method of adding each monomer component to the soap-free emulsion polymerization reaction system is not particularly limited, and a batch polymerization method, a monomer component dropping method, a power feed method, a seed method, a multistage addition method, or the like is used. Can do.

上記ソープフリー乳化重合反応後に得られる樹脂粒子分散体の不揮発分は、5〜60%であることが好ましい。不揮発分が上記範囲内であると、得られる樹脂粒子分散体の流動性や分散安定性を保つことが容易になり、また、目的とする重合体の生産効率の点からも好ましい。一方、不揮発分が60%を超えると、樹脂粒子分散体の粘度が高すぎるため、分散安定性を保てず、凝集が生じるおそれがある。不揮発分が5%未満の場合、重合系の濃度が低く、反応に時間を要する可能性があり、また、目的とする重合体の生産量の点から生産効率が悪くなるおそれがある。
なお、本明細書においては、樹脂粒子分散体を形成する重合体のことを、樹脂粒子ともいう。
The nonvolatile content of the resin particle dispersion obtained after the soap-free emulsion polymerization reaction is preferably 5 to 60%. When the non-volatile content is within the above range, it is easy to maintain the fluidity and dispersion stability of the obtained resin particle dispersion, and it is also preferable from the viewpoint of the production efficiency of the target polymer. On the other hand, if the nonvolatile content exceeds 60%, the viscosity of the resin particle dispersion is too high, so that the dispersion stability cannot be maintained and aggregation may occur. If the non-volatile content is less than 5%, the concentration of the polymerization system is low, the reaction may take time, and the production efficiency may deteriorate from the viewpoint of the production amount of the target polymer.
In the present specification, the polymer forming the resin particle dispersion is also referred to as resin particles.

上記樹脂粒子は、JIS K 7117−1で測定した、25℃、不揮発分2質量%水溶液とした場合の粘度が0.01〜100mPa・sであることが、作業性の点から好ましい。より好ましくは0.01〜50mPa・s、更に好ましくは0.01〜10mPa・sである。 It is preferable from the viewpoint of workability that the resin particles have a viscosity of 0.01 to 100 mPa · s measured at 25 ° C. and a 2% by weight non-volatile solution, measured according to JIS K7117-1. More preferably, it is 0.01-50 mPa * s, More preferably, it is 0.01-10 mPa * s.

上記樹脂粒子の平均粒子径は、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。樹脂粒子の粒子径が上記範囲内であると、粘度が高くなりすぎたり、分散安定性が保てず凝集する可能性を下げることができる。一方、樹脂粒子の粒子径が10nm未満の場合、樹脂粒子分散体の粘度が高くなりすぎたり、分散安定性を保てず凝集するおそれがあり、また、1μmを超えると、樹脂粒子の分散安定性を保つことが難しくなるおそれがある。
上記樹脂粒子の平均粒子径は、動的光散乱式の粒子径測定装置により測定することができる。
The average particle diameter of the resin particles is not particularly limited, but is preferably 10 nm to 1 μm, and more preferably 30 to 500 nm. When the particle diameter of the resin particles is within the above range, the viscosity becomes too high, or the possibility that the dispersion stability cannot be maintained and agglomeration can be reduced. On the other hand, if the particle diameter of the resin particles is less than 10 nm, the viscosity of the resin particle dispersion may be too high, or the dispersion stability may not be maintained, and aggregation may occur. If the particle diameter exceeds 1 μm, the dispersion stability of the resin particles may be increased. It may be difficult to maintain sex.
The average particle size of the resin particles can be measured by a dynamic light scattering type particle size measuring device.

本発明における水溶性高分子は、上記のような方法で得られた樹脂粒子を、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等で中和して得ることが好ましい。
アルカリ金属塩としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等の塩が挙げられる。これらの金属塩で中和する為には、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、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、炭酸リチウム等の水溶液を用いることができ、好ましくは、水酸化リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸リチウムである。
アンモニウム塩で中和する為には、アンモニア等の水溶液を用いることができる。
有機アミン塩で中和する為には、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、シクロヘキシルアミン、ヒドロキシルアミン等の水溶液を用いることができ、好ましくは、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンである。
上記塩類のうち特に好ましくは、アルカリ金属塩、その中でも更に好ましくは水酸化リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸リチウムである。
これらの金属塩で中和することにより、均一な水溶液となり、透明溶液となる。
The water-soluble polymer in the present invention is preferably obtained by neutralizing the resin particles obtained by the above method with an alkali metal salt, ammonium salt, organic amine salt or the like.
Examples of the alkali metal salt include salts of lithium, sodium, potassium and the like. In order to neutralize with these metal salts, an aqueous solution of lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, lithium carbonate or the like can be used, preferably Lithium hydroxide, lithium hydrogen carbonate, lithium carbonate.
In order to neutralize with an ammonium salt, an aqueous solution of ammonia or the like can be used.
In order to neutralize with an organic amine salt, an aqueous solution of monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, cyclohexylamine, hydroxylamine or the like can be used, preferably monoethanolamine, diethanolamine, or triethanolamine.
Of the above salts, an alkali metal salt is particularly preferable, and among them, lithium hydroxide, lithium hydrogen carbonate, and lithium carbonate are more preferable.
By neutralizing with these metal salts, it becomes a uniform aqueous solution and becomes a transparent solution.

中和は、理論カルボン酸量の50%以上であることが好ましく、より好ましくは65%以上である。中和後のpHは、6以上が好ましく、より好ましくは6.2以上である。また、pHが9以下が好ましい。
上記pH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℃での値として測定することができる。
Neutralization is preferably 50% or more of the theoretical carboxylic acid content, more preferably 65% or more. The pH after neutralization is preferably 6 or more, more preferably 6.2 or more. The pH is preferably 9 or less.
The pH can be measured as a value at 25 ° C. using a glass electrode type hydrogen ion meter F-21 (product name, manufactured by HORIBA, Ltd.).

上述したソープフリー乳化重合では、上述した界面活性能を有する化合物を使用しないか、使用する場合でも使用量が通常の乳化重合に比べて微量であるため、ソープフリー乳化重合で得られた樹脂粒子をアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等で中和して得られる水溶性高分子は、フリーの乳化剤(重合体の構造内に組み込まれていない乳化剤)のような低分子量成分の含有量が極めて少ないものとなる。
このように、水溶性高分子が、ソープフリー乳化重合によって合成した樹脂粒子を、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等で中和することにより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1つである。
具体的には、前記水溶性高分子は、界面活性能を有する化合物の含有量が全単量体成分100質量%に対して0.5質量%以下である条件下で、水溶液中でエチレン性不飽和カルボン酸系単量体を重合することにより得られる樹脂粒子分散体を、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩からなる群より選ばれる少なくとも1種で中和することにより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1つである。
ここで、「エチレン性不飽和カルボン酸系単量体」とは、上述のエチレン性不飽和カルボン酸塩単量体及びエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体の両方を含むものを意味する。
In the soap-free emulsion polymerization described above, the compound having the surface-active ability described above is not used, or even when it is used, the amount used is a small amount compared to ordinary emulsion polymerization, so the resin particles obtained by soap-free emulsion polymerization Water-soluble polymer obtained by neutralizing with alkali metal salt, ammonium salt, organic amine salt, etc. contains low molecular weight components such as free emulsifiers (emulsifiers not incorporated into the polymer structure) Is extremely small.
Thus, it is also possible that the water-soluble polymer is obtained by neutralizing resin particles synthesized by soap-free emulsion polymerization with an alkali metal salt, ammonium salt, organic amine salt, or the like. This is one of the preferred embodiments.
Specifically, the water-soluble polymer is ethylenic in an aqueous solution under the condition that the content of a compound having a surface activity is 0.5% by mass or less with respect to 100% by mass of all monomer components. It is obtained by neutralizing a resin particle dispersion obtained by polymerizing an unsaturated carboxylic acid monomer with at least one selected from the group consisting of alkali metal salts, ammonium salts, and organic amine salts. It is also one of the preferred embodiments of the present invention.
Here, the “ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer” means one containing both the above-mentioned ethylenically unsaturated carboxylate monomer and ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer.

次に、本発明の導電性付与剤について説明する。
本発明の導電性付与剤は、上述した水溶性高分子を含有する本発明の二次電池用水系電極バインダー、導電助剤、及び、水を必須成分として含むことを特徴とする。本発明の導電性付与剤は、これらの必須成分をそれぞれ1種含むものであってもよく、2種以上含んでいてもよい。
Next, the conductivity imparting agent of the present invention will be described.
The conductivity-imparting agent of the present invention is characterized by containing the above-described water-based polymer binder for secondary batteries of the present invention, a conductive assistant, and water as essential components. The conductivity-imparting agent of the present invention may contain one of these essential components, or two or more of them.

上記導電助剤は、リチウムイオン電池を高出力化するために用いられ、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等のカーボ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 conductive auxiliary agent 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, carbon black such as ketjen black and acetylene black is preferable. Ketjen Black has a hollow shell structure and is easy to form a conductive network. Therefore, compared with conventional carbon black, it is preferable because the equivalent performance is exhibited with an addition amount of about half. In addition, acetylene black is preferable by using a high-purity acetylene gas because the generated carbon black has very few impurities and crystallites on the surface are developed.

上記導電助剤は、平均粒子径が1μm以下のものであることが好ましい。平均粒子径が1μm以下の導電助剤を用いることにより、本発明の導電性付与剤を用いて作製される正極水系組成物から正極を形成し、形成された正極を電池の正極として用いた場合に、出力特性等の電気特性を優れた正極とすることが可能となる。平均粒子径は、より好ましくは0.01〜0.8μmであり、更に好ましくは0.03〜0.5μmである。
導電助剤の平均粒子径は、動的光散乱の粒度分布計(導電助剤屈折率を2.0とする)により測定することができる。
The conductive auxiliary agent preferably has an average particle size of 1 μm or less. When a positive electrode is formed from a positive electrode aqueous composition prepared using the conductivity-imparting agent of the present invention by using a conductive additive having an average particle diameter of 1 μm or less, and the formed positive electrode is used as a positive electrode of a battery In addition, a positive electrode having excellent electrical characteristics such as output characteristics can be obtained. The average particle diameter is more preferably 0.01 to 0.8 μm, and further preferably 0.03 to 0.5 μm.
The average particle diameter of the conductive assistant can be measured by a dynamic light scattering particle size distribution meter (conducting assistant refractive index is set to 2.0).

本発明の導電性付与剤には、更に必要に応じて分散剤を用いることができる。分散剤を用いることにより、粘度を低減することが可能となり、正極活物質等と混合した正極水系組成物とした場合の固形分を高く設定することができる。
分散剤としては、特に制限されず、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤;スチレンとマレイン酸との共重合体(ハーフエステルコポリマー−アンモニウム塩を含む)等の高分子分散剤;等の種々の分散剤を用いることができる。
If necessary, a dispersant can be further used for the conductivity imparting agent of the present invention. By using a dispersant, the viscosity can be reduced, and the solid content in the case of a positive electrode aqueous composition mixed with a positive electrode active material or the like can be set high.
There are no particular restrictions on the dispersant, and anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants; copolymers of styrene and maleic acid (including half ester copolymers-ammonium salts) and the like Various dispersing agents such as a molecular dispersing agent can be used.

本発明における水溶性高分子に更に分散剤を併用して、導電助剤の均一分散安定性を向上させることにより、正極活物質等と混合した正極水系組成物とした場合に、正極活物質粒子間の接触抵抗を低減でき、良好な正極膜の電導度を達成することができる。 When a positive electrode active material particle mixed with a positive electrode active material or the like is obtained by further using a dispersant in combination with the water-soluble polymer in the present invention to improve the uniform dispersion stability of the conductive additive, the positive electrode active material particles The contact resistance between them can be reduced, and good conductivity of the positive electrode film can be achieved.

本発明は、更に、上述した水溶性高分子を含有する本発明の二次電池用水系電極バインダー、正極活物質、及び、水を必須成分として含む二次電池用正極水系組成物である。これらの必須成分は、それぞれ1種含むものであってもよく、2種以上含んでいてもよい。さらに、本発明の二次電池用正極水系組成物は、導電助剤を含んでいてもよい。 The present invention further relates to a secondary battery positive electrode aqueous composition containing the above-mentioned water-soluble polymer, the secondary battery aqueous electrode binder of the present invention, a positive electrode active material, and water as essential components. One of these essential components may be included, or two or more thereof may be included. Furthermore, the positive electrode aqueous composition for secondary battery of the present invention may contain a conductive additive.

本発明の二次電池用正極水系組成物において、水溶性高分子及び導電助剤は、上述したものを用いることができる。
本発明の二次電池用電極水系組成物において用いる正極活物質は、リチウムイオンを吸蔵、放出できる正極活物質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により、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、当該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、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、オリビン構造を有する化合物、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。
In the positive electrode aqueous composition for a secondary battery of the present invention, the water-soluble polymer and the conductive auxiliary agent described above can be used.
The positive electrode active material used in the aqueous electrode composition for secondary batteries of the present invention is preferably a positive electrode active material capable of occluding and releasing 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 the metal oxides include lithium cobaltate, lithium iron phosphate, lithium manganese phosphate, lithium manganate, lithium nickelate, A ternary compound represented by a compound having an olivine structure, LiNi 1-xy Co x Mn y O 2 or LiNi 1-xy Co x Al y O 2 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) Transition metal oxides such as system oxides, solid solution materials incorporating a plurality of transition metals (electrochemically inactive layered Li 2 MnO 3 and electrochemically active layered LiMO (M = Co, Ni Solid solution) with transition metals such as
As these positive electrode active materials, 1 type may be used and 2 or more types may be used.

本発明の二次電池用電極水系組成物に用いる正極活物質は、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 used in the aqueous electrode composition for secondary batteries of the present invention 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.

オリビン構造を有する化合物とは、下記式;
LixAyDzPO
(但し、Aは、Cr、Mn、Fe、Co、Ni及びCuからなる群より選ばれる1種以上を表す。Dは、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sc、Y及び希土類元素からなる群より選ばれる1種以上を表す。x、y及びzは、0<x<2、0<y<1.5、0≦z<1.5を満たす数を表す。)
で表される構造を有する化合物である。
この化合物は、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。このため、この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。
上記A成分としては、好ましくはFe、Mn、Niであり、特に好ましくはFeである。上記D成分としては、好ましくはMg、Ca、Ti、Alである。
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。
The compound having an olivine structure is represented by the following formula:
LixAyDzPO 4
(However, A represents one or more selected from the group consisting of Cr, Mn, Fe, Co, Ni and Cu. D represents Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zn, B, Al, Ga, It represents one or more selected from the group consisting of In, Si, Ge, Sc, Y and rare earth elements, where x, y and z are 0 <x <2, 0 <y <1.5, 0 ≦ z <1. Represents a number satisfying .5.)
It is a compound which has a structure represented by these.
This compound forms a (PO 4 ) 3- polyanion by bonding an oxygen atom in the structure to phosphorus, and since oxygen is immobilized in the crystal structure, no combustion reaction takes place in principle. . For this reason, since the electrode active material containing this compound will be excellent in safety | security, it can be used suitably especially for the use to a medium sized power supply.
The component A is preferably Fe, Mn, or Ni, and particularly preferably Fe. The D component is preferably Mg, Ca, Ti, or Al.
As the compound having the olivine structure, lithium iron phosphate and lithium manganese phosphate are preferable. More preferably, it is lithium iron phosphate.

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。カーボンの表面被覆により、水系での劣化を抑制することが可能となる。
正極活物質を被覆するカーボンの含有量は、正極活物質100質量部に対して、20質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましい。
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. The surface coating with carbon can suppress deterioration in an aqueous system.
20 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of positive electrode active materials, and, as for content of the carbon which coat | covers a positive electrode active material, 10 mass parts or less are more preferable.

本発明の正極水系組成物においては、正極活物質全体100質量部に対して、オリビン構造を有する化合物の含有量が70質量部以上であることが好ましい。より好ましくは90質量部以上であり、最も好ましくは、正極活物質がオリビン構造を有する化合物のみからなることである。 In the positive electrode aqueous composition of the present invention, the content of the compound having an olivine structure is preferably 70 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the entire positive electrode active material. More preferably, it is 90 parts by mass or more, and most preferably, the positive electrode active material consists only of a compound having an olivine structure.

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、又、鉄、リン酸等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。また、リン酸鉄リチウムは高電圧系でなく、バインダーへの負荷が少ない。
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、正極活物質がリン酸鉄リチウム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 production cost. Further, lithium iron phosphate is not a high voltage system and has a low load on the binder.
“Containing lithium iron phosphate as a main component” means that the content of lithium iron phosphate with respect to 100% by mass of the whole positive electrode active material is 50% by mass or more, preferably 80% by mass or more. 90% by mass or more is more preferable. Most preferably, the positive electrode active material is made of lithium iron phosphate.

本発明の二次電池用正極水系組成物において、正極活物質や導電助剤等の結着剤として、エマルションを用いてもよい。
上記エマルションとしては、特に限定されないが、(メタ)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、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、(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(フッ素含有重合体);等が挙げられる。水溶性高分子と異なり、エマルションは、粒子間の結着性と柔軟性(膜の可とう性)に優れるものが好ましい。このことから、(メタ)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。
In the positive electrode aqueous composition for secondary batteries of the present invention, an emulsion may be used as a binder such as a positive electrode active material and a conductive additive.
Although it does not specifically limit as said emulsion, Non-fluorine-type polymers, such as a (meth) acrylic-type polymer, a nitrile-type polymer, and a diene polymer; PVDF, PTFE (polytetrafluoroethylene), (meth) acryl-modified fluorine-type polymer, etc. Fluorinated polymer (fluorine-containing polymer); Unlike a water-soluble polymer, the emulsion is preferably excellent in binding properties and flexibility (film flexibility) between particles. For this reason, (meth) acrylic polymers, nitrile polymers, and (meth) acryl-modified fluoropolymers are preferred.

特に正極においては、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は、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することができるので、好ましい。また、PVDF等のフッ化ビニリデン系ポリマーやPTFE等のフッ素含有重合体は、結晶性を有するポリマーであるが、フッ素含有重合体に(メタ)アクリル系ポリマーが入り込んだIPN構造を有するような粒子にすることにより、結晶性が低下し、エマルションの造膜温度を下げる効果もある。
上記エマルションは、(メタ)アクリル変性したフッ素含有重合体を、エマルションの全量100質量%に対して、60〜100質量%含むことが好ましい。より好ましくは80〜100質量%であり、更に好ましくは90〜100質量%である。最も好ましくは100質量%、すなわち、エマルションが(メタ)アクリル変性したフッ素含有重合体からなることである。
Particularly in the positive electrode, the emulsion of a polymer having a structure in which a fluorine-containing polymer is (meth) acryl-modified is a chemically and electrically stable property possessed by the fluorine-containing polymer. Since the low binding property which is a fault, the low adhesiveness of the obtained coating film, and the hard brittleness of the coating film can be improved by modifying with acrylic, it is preferable. In addition, vinylidene fluoride polymers such as PVDF and fluorine-containing polymers such as PTFE are polymers having crystallinity, but particles having an IPN structure in which a (meth) acrylic polymer is contained in the fluorine-containing polymer. By making it, crystallinity is lowered, and there is an effect of lowering the film forming temperature of the emulsion.
The emulsion preferably contains 60 to 100% by mass of the (meth) acryl-modified fluorine-containing polymer with respect to 100% by mass of the total amount of the emulsion. More preferably, it is 80-100 mass%, More preferably, it is 90-100 mass%. Most preferably, it is 100% by mass, that is, the emulsion is made of a (meth) acryl-modified fluorine-containing polymer.

上記(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における、フッ素含有重合体部分と(メタ)アクリル系ポリマー部分との割合としては、フッ素含有重合体/(メタ)アクリル系ポリマー(質量比)が、50/50〜95/5であることが好ましい。より好ましくは60/40〜90/10である。 The ratio of the fluorine-containing polymer portion to the (meth) acrylic polymer portion in the (meth) acryl-modified fluorine-containing polymer emulsion is fluorine-containing polymer / (meth) acrylic polymer (mass ratio). 50/50 to 95/5 is preferable. More preferably, it is 60 / 40-90 / 10.

上記フッ素含有重合体は、フッ化ビニリデン系重合体であることが好ましい。フッ化ビニリデン系重合体は、結晶性を有する重合体であるが、これを(メタ)アクリル変性することにより結晶性を低下させることができ、樹脂の結着性や可とう性の向上、及び、造膜温度の低下の点で大きな効果を得ることができる。したがって、フッ化ビニリデン系重合体を(メタ)アクリル変性したものを用いることにより、二次電池用結着剤としてフッ素含有重合体が有する化学的・電気的な安定性と、(メタ)アクリル変性したことにより得られる優れた結着性や可とう性、造膜温度を低下させる効果を、より充分に発揮することができる。フッ化ビニリデン系重合体は、フッ化ビニリデンのみを原料として製造されたものであってもよく、フッ化ビニリデンと他の単量体との共重合によって得られたものであってもよいが、フッ化ビニリデンと他の単量体との共重合によって得られたものであることが好ましい。他の単量体と共重合することにより、フッ化ビニリデン系重合体の結晶性を低下させ、アクリル変性を行い易くすることができる。 The fluorine-containing polymer is preferably a vinylidene fluoride polymer. The vinylidene fluoride-based polymer is a polymer having crystallinity, but it can be reduced in crystallinity by modifying it with (meth) acryl, improving the binding property and flexibility of the resin, and A great effect can be obtained in terms of lowering the film forming temperature. Therefore, by using a (meth) acrylic modified vinylidene fluoride polymer, the chemical and electrical stability of the fluorine-containing polymer as a binder for secondary batteries, and (meth) acrylic modification As a result, the excellent binding property and flexibility, and the effect of lowering the film-forming temperature can be exhibited more sufficiently. The vinylidene fluoride polymer may be produced using only vinylidene fluoride as a raw material, or may be obtained by copolymerization of vinylidene fluoride and other monomers, It is preferably obtained by copolymerization of vinylidene fluoride and another monomer. By copolymerizing with other monomers, the crystallinity of the vinylidene fluoride-based polymer can be lowered and acrylic modification can be facilitated.

上記フッ化ビニリデン(VDF)と共重合させる他の単量体としては、特に限定されないが、例えば、テトラフルオロエチレン(TFE);ヘキサフルオロプロピレン(HFP);パーフルオロプロピルビニルエーテル等のパーフルオロビニルエーテル類;クロロトリフルオロエチレン(CTFE);等が挙げられる。これらの1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、パーフルオロアルキルビニルエーテル類が好ましい。 Other monomers to be copolymerized with the vinylidene fluoride (VDF) are not particularly limited. For example, perfluorovinyl ethers such as tetrafluoroethylene (TFE); hexafluoropropylene (HFP); perfluoropropyl vinyl ether, and the like. Chlorotrifluoroethylene (CTFE); and the like. These 1 type (s) or 2 or more types can be used. Among these, hexafluoropropylene (HFP) and perfluoroalkyl vinyl ethers are preferable.

上記(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、フッ素含有重合体の水分散粒子存在下に、(メタ)アクリル酸及び/又は(メタ)アクリル酸エステル、並びに、必要に応じてカルボン酸、スルホン酸等の官能基を有する不飽和単量体を含む単量体成分を、溶液重合、懸濁重合、塊状重合、乳化重合等の一般的な重合方法により得ることができる。 The emulsion of the (meth) acryl-modified fluorine-containing polymer is, for example, (meth) acrylic acid and / or (meth) acrylic acid ester in the presence of water-dispersed particles of the fluorine-containing polymer, and as necessary. A monomer component containing an unsaturated monomer having a functional group such as carboxylic acid or sulfonic acid can be obtained by a general polymerization method such as solution polymerization, suspension polymerization, bulk polymerization, or emulsion polymerization.

本発明の二次電池用正極水系組成物において、正極水系組成物の固形分における水溶性高分子の含有割合(質量%)は、正極水系組成物の固形分100%に対して、0.2〜5.0%であることが好ましい。より好ましくは0.3〜3.0%である。このような含有割合であると、正極水系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。
本発明の二次電池用正極水系組成物において、正極水系組成物の固形分における正極活物質の含有割合(質量%)は、正極水系組成物の固形分100%に対して、70〜98.8%であることが好ましい。より好ましくは80〜98.7%である。このような含有割合であると、正極水系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。
本発明の二次電池用正極水系組成物において、正極水系組成物の固形分における導電助剤の含有割合(質量%)は、正極水系組成物の固形分100%に対して、1〜20%であることが好ましい。より好ましくは2〜10%である。このような含有割合であると、正極水系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。
本発明の二次電池用正極水系組成物において、正極水系組成物の固形分におけるエマルションの含有割合(質量%)は、正極水系組成物の固形分100%に対して、0〜10%であることが好ましい。より好ましくは0〜6.0%である。このような含有割合であると、正極水系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。
本発明の二次電池用正極水系組成物は、その他の成分を含んでいてもよい。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、分散剤等が含まれる。
In the positive electrode aqueous composition for secondary battery of the present invention, the content (% by mass) of the water-soluble polymer in the solid content of the positive electrode aqueous composition is 0.2% with respect to 100% of the solid content of the positive electrode aqueous composition. It is preferable to be -5.0%. More preferably, it is 0.3 to 3.0%. With such a content ratio, it is possible to make the output characteristics and electrical characteristics excellent when the electrode formed from the positive electrode aqueous composition is used as the positive electrode of the battery.
In the positive electrode aqueous composition for secondary battery of the present invention, the content (mass%) of the positive electrode active material in the solid content of the positive electrode aqueous composition is 70-98. 8% is preferable. More preferably, it is 80 to 98.7%. With such a content ratio, it is possible to make the output characteristics and electrical characteristics excellent when the electrode formed from the positive electrode aqueous composition is used as the positive electrode of the battery.
In the positive electrode aqueous composition for secondary batteries of the present invention, the content (% by mass) of the conductive additive in the solid content of the positive electrode aqueous composition is 1 to 20% with respect to 100% of the solid content of the positive electrode aqueous composition. It is preferable that More preferably, it is 2 to 10%. With such a content ratio, it is possible to make the output characteristics and electrical characteristics excellent when the electrode formed from the positive electrode aqueous composition is used as the positive electrode of the battery.
In the positive electrode aqueous composition for secondary batteries of the present invention, the content (mass%) of the emulsion in the solid content of the positive electrode aqueous composition is 0 to 10% with respect to 100% of the solid content of the positive electrode aqueous composition. It is preferable. More preferably, it is 0 to 6.0%. With such a content ratio, it is possible to make the output characteristics and electrical characteristics excellent when the electrode formed from the positive electrode aqueous composition is used as the positive electrode of the battery.
The positive electrode aqueous composition for a secondary battery of the present invention may contain other components. The other components here refer to components other than the above-described water-soluble polymer, positive electrode active material, conductive additive, and emulsion, and include a dispersant and the like.

本発明の二次電池用正極水系組成物は、粘度が1〜20Pa・sであることが好ましい。二次電池用正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、3〜10Pa・sであり、特に好ましくは4〜7Pa・sである。
二次電池用電極水系組成物の粘度は、B型粘度計(東機産業社製)、30rpmにより測定することができる。
The positive electrode aqueous composition for secondary batteries of the present invention preferably has a viscosity of 1 to 20 Pa · s. When the viscosity of the positive electrode composition for a secondary battery 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 3-10 Pa.s, Most preferably, it is 4-7 Pa.s.
The viscosity of the aqueous electrode composition for secondary batteries can be measured with a B-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) and 30 rpm.

また、本発明の二次電池用正極水系組成物は、チクソ値が2.5〜8であることが好ましい。2.5未満の場合は塗工液が流れてハジキ易くなり、8を超える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3〜7.5、特に好ましくは3.5〜7である。
当該チクソ値は、B型粘度計(東機産業社製)により、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得ることができる。
Moreover, it is preferable that the positive electrode aqueous composition for secondary batteries of this invention has a thixo value of 2.5-8. When it is less than 2.5, the coating liquid flows and becomes easy to repel, and when it exceeds 8, the coating liquid does not have fluidity and is difficult to apply. More preferably, it is 3-7.5, Most preferably, it is 3.5-7.
The thixo value can be obtained by measuring the viscosity at 25 ± 1 ° C., 6 rpm and 60 rpm with a B-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) and dividing the viscosity at 6 rpm by the viscosity at 60 rpm.

本発明の二次電池用正極水系組成物は、25℃でのpHが6〜11であることが好ましい。pHがこのような範囲にあると、集電体(例えばアルミ等)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温度計F−21(堀場製作所社製)を用いて、25℃の値を測定することができる。
The positive electrode aqueous composition for secondary batteries of the present invention preferably has a pH of 6 to 11 at 25 ° C. When the pH is in such a range, the current collector (eg, aluminum) is hardly corroded, and the battery performance of the material can be fully expressed.
pH measurement can measure the value of 25 degreeC using the glass electrode type hydrogen ion thermometer F-21 (made by Horiba Ltd.).

本発明の二次電池用正極水系組成物が、上述の水溶性高分子、正極活物質、導電助剤、エマルションと水とを含むものである場合、正極水系組成物の作製方法としては、正極活物質と導電助剤とが均一に分散される限り特に制限されない。例えば、溶媒である水に溶解した水溶性高分子に、場合により分散剤を添加し、更に導電助剤を混合して、ビーズ、ボールミル、攪拌型混合機等を用いて分散させて、導電性付与剤を調整し、その溶液に正極活物質を加えて同様の分散処理を行い、更にエマルションを混合して二次電池用正極組成物を得ることが好ましい。このような手順で組成物を調製すると、正極活物質と導電助剤とを十分に均一に分散させやすく好ましい。 When the positive electrode aqueous composition for secondary batteries of the present invention contains the above-mentioned water-soluble polymer, positive electrode active material, conductive additive, emulsion and water, the method for producing the positive electrode aqueous composition is as follows. As long as the conductive aid is uniformly dispersed, there is no particular limitation. For example, a water-soluble polymer dissolved in water as a solvent may optionally be added with a dispersant, further mixed with a conductive aid, and dispersed using beads, a ball mill, a stirring mixer, etc. It is preferable to adjust the imparting agent, add a positive electrode active material to the solution, perform the same dispersion treatment, and further mix the emulsion to obtain a positive electrode composition for a secondary battery. When the composition is prepared by such a procedure, it is preferable that the positive electrode active material and the conductive additive are sufficiently uniformly dispersed.

本発明の二次電池用正極水系組成物は、水溶性高分子が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塩単量体由来の構造単位を5〜95質量%含み、界面活性能を有する重量平均分子量10万以下の化合物由来の成分の含有量が0.5質量%以下であり、かつ、重量平均分子量が50万以上である水溶性高分子を用いたものであって、更には正極活物質、導電助剤を含有するものであることが好ましい。
これにより、正極活物質や導電助剤等のフィラー成分の分散安定性を確保し、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る。そして、このような正極水系組成物から形成される正極は、二次電池用の正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 positive electrode water-based composition for secondary batteries of the present invention has a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylate monomer in an amount of 5 to 95% by mass based on 100% by mass of the total amount of structural units of the water-soluble polymer. Including a water-soluble polymer having a surface active ability of a component derived from a compound having a weight average molecular weight of 100,000 or less and having a weight average molecular weight of 500,000 or more and a weight average molecular weight of 0.5% or less Furthermore, it is preferable that the material further contains a positive electrode active material and a conductive assistant.
Thereby, the dispersion stability of filler components, such as a positive electrode active material and a conductive support agent, is ensured, and also it becomes excellent in the formation capability of a coating film, adhesiveness with a base material, and flexibility. And the positive electrode formed from such a positive electrode aqueous composition can exhibit sufficient performance as a positive electrode for secondary batteries.

このような本発明の二次電池用正極水系組成物を用いて形成される二次電池用正極もまた、本発明の1つである。更に、このような二次電池用正極を用いて構成される二次電池もまた、本発明に含まれる。
また、上述した水溶性高分子を含有する本発明の二次電池用水系電極バインダー、及び、正極活物質を含む二次電池用正極、並びに、本発明の導電性付与剤を用いて形成される二次電池用正極もまた、本発明の1つである。そして、それら二次電池用正極を用いて構成される二次電池もまた、本発明に含まれる。
A positive electrode for a secondary battery formed using such a positive electrode aqueous composition for a secondary battery of the present invention is also one aspect of the present invention. Furthermore, the secondary battery comprised using such a positive electrode for secondary batteries is also contained in this invention.
Moreover, it forms using the water-system electrode binder for secondary batteries of this invention containing the water-soluble polymer mentioned above, the positive electrode for secondary batteries containing a positive electrode active material, and the electroconductivity imparting agent of this invention. A positive electrode for a secondary battery is also one aspect of the present invention. And the secondary battery comprised using these positive electrodes for secondary batteries is also contained in this invention.

本発明は、更に、上述した水溶性高分子を含有する本発明の二次電池用水系電極バインダー、負極活物質、及び、水を必須成分として含む二次電池用負極水系組成物である。本発明の二次電池用負極水系組成物は、これらの必須成分をそれぞれ1種含むものであってもよく、2種以上含んでいてもよい。更に、上述した水溶性高分子を含有する本発明の二次電池用水系電極バインダー、及び、負極活物質を含む二次電池用負極、並びに、このような二次電池用負極を用いて構成される二次電池も本発明に含まれる。 The present invention further provides a secondary battery negative electrode aqueous composition containing the above-described water-soluble polymer, the secondary battery aqueous electrode binder of the present invention, a negative electrode active material, and water as essential components. The negative electrode aqueous composition for secondary batteries of the present invention may contain one of these essential components, or two or more of them. Furthermore, the secondary battery aqueous electrode binder of the present invention containing the water-soluble polymer described above, a negative electrode for a secondary battery containing a negative electrode active material, and such a negative electrode for a secondary battery. Such secondary batteries are also included in the present invention.

本発明の二次電池用負極水系組成物において、水溶性高分子は上述したものを用いることができる。本発明の二次電池用負極水系組成物において用いる負極活物質としては、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;リチウム合金等が例示される。好ましくは炭素材料である。
なお、「負極活物質が、炭素系負極材料を主成分として含む」とは、負極活物質の全量100質量%に対して、炭素系負極材料を50質量%以上含むことを表している。負極活物質中の炭素系負極材料の含有割合としては、好ましくは70〜100質量%であり、より好ましくは80〜100質量%である。特に好ましくは、負極活物質が炭素系負極材料からなる形態である。
In the negative electrode aqueous composition for secondary battery of the present invention, the above-mentioned water-soluble polymer can be used. Examples of the negative electrode active material used in the negative electrode aqueous composition for secondary batteries of the present invention include carbon materials such as graphite, natural graphite, and artificial graphite; polyacene conductive polymers; complex metal oxides such as lithium titanate; lithium alloys Etc. are exemplified. A carbon material is preferable.
Note that “the negative electrode active material contains a carbon-based negative electrode material as a main component” means that the carbon-based negative electrode material is included by 50% by mass or more with respect to 100% by mass of the total amount of the negative electrode active material. As a content rate of the carbon type negative electrode material in a negative electrode active material, Preferably it is 70-100 mass%, More preferably, it is 80-100 mass%. Particularly preferably, the negative electrode active material is made of a carbon-based negative electrode material.

本発明の二次電池用負極水系組成物において、必要に応じて、エマルション、導電助剤、分散剤、増粘剤等を含むことができる。中でも、更なるバインダー成分として柔軟性を付与できるエマルションを用いることが好ましい。使用するエマルションは、特に限定されないが、上述した本発明の二次電池用正極水系組成物に含まれるエマルションと同様のものや、ジエン系ポリマー等を用いることができる。 The negative electrode aqueous composition for a secondary battery of the present invention may contain an emulsion, a conductive additive, a dispersant, a thickener, and the like as necessary. Especially, it is preferable to use the emulsion which can provide a softness | flexibility as a further binder component. Although the emulsion to be used is not particularly limited, the same emulsion as that contained in the positive electrode aqueous composition for secondary battery of the present invention described above, a diene polymer, or the like can be used.

負極活物質としての炭素系負極材料、上述の水溶性高分子を含有する本発明の二次電池用水系電極バインダー、及び、水を含む負極組成物が、本発明の最も好適な実施形態である。 A carbon-based negative electrode material as a negative electrode active material, a water-based electrode binder for a secondary battery of the present invention containing the water-soluble polymer described above, and a negative electrode composition containing water are the most preferred embodiments of the present invention. .

本発明の二次電池用負極水系組成物を、負極を形成する材料として用いる場合、組成物の固形分における水溶性高分子の含有比率(質量%)は、組成物中の固形分100%に対して0.3〜2%であることが好ましい。このような含有割合であると、負極水系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%である。
本発明の二次電池用負極水系組成物を、負極を形成する材料として用いる場合、組成物の固形分100%における負極活物質の含有比率(質量%)は、85〜99.7%であることが好ましい。このような含有割合であると、負極水系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90〜99.5%である。
また、二次電池用負極水系組成物中の組成物の固形分100%における導電助剤の含有比率(質量%)は、0〜10%であることが好ましい。より好ましくは0〜5%である。
二次電池用負極水系組成物中の組成物の固形分100%におけるエマルションの含有比率(質量%)は、0〜9%であることが好ましい。より好ましくは0〜3%である。
本発明の二次電池用負極水系組成物には、その他の成分を含んでいても良い。ここでいう「その他の成分」は、負極活物質、導電助剤、水溶性高分子、エマルションのようなバインダー以外の成分を意味し、分散剤や増粘剤等が含まれる。
When using the negative electrode aqueous composition for secondary batteries of the present invention as a material for forming a negative electrode, the content (% by mass) of the water-soluble polymer in the solid content of the composition is 100% of the solid content in the composition. It is preferable that it is 0.3 to 2%. With such a content ratio, it is possible to improve output characteristics and electrical characteristics when an electrode formed from the negative electrode aqueous composition is used as a negative electrode of a battery. More preferably, it is 0.5 to 1.5%.
When using the negative electrode aqueous composition for secondary batteries of the present invention as a material for forming a negative electrode, the content ratio (% by mass) of the negative electrode active material in the solid content of 100% is 85 to 99.7%. It is preferable. With such a content ratio, it is possible to improve output characteristics and electrical characteristics when an electrode formed from the negative electrode aqueous composition is used as a negative electrode of a battery. More preferably, it is 90 to 99.5%.
Moreover, it is preferable that the content rate (mass%) of the conductive support agent in 100% of solid content of the composition in the negative electrode aqueous composition for secondary batteries is 0-10%. More preferably, it is 0 to 5%.
It is preferable that the content rate (mass%) of the emulsion in the solid content 100% of the composition in the negative electrode aqueous composition for secondary batteries is 0 to 9%. More preferably, it is 0 to 3%.
The negative electrode aqueous composition for secondary batteries of the present invention may contain other components. The “other components” referred to here mean components other than the binder, such as a negative electrode active material, a conductive aid, a water-soluble polymer, and an emulsion, and include a dispersant, a thickener, and the like.

本発明の二次電池用負極水系組成物の粘度、チクソ値、pHとしてはそれぞれ、上述した本発明の二次電池用正極水系組成物における粘度、チクソ値、pHと同様であることが好ましい。 The viscosity, thixo value and pH of the negative electrode aqueous composition for secondary battery of the present invention are preferably the same as the viscosity, thixo value and pH of the above-described positive electrode aqueous composition for secondary battery of the present invention, respectively.

本発明の二次電池用負極水系組成物は、上述の水溶性高分子を含有する本発明の二次電池用水系電極バインダー、負極活物質、エマルション、及び、水を含むものである場合、負極水系組成物の作製方法としては、負極活物質が均一に分散されることになる限り特に制限されないが、溶媒である水に溶解した水溶性樹脂と、場合により分散剤を添加して均一な水溶液とし、更に必要に応じて導電助剤を混合して、ビーズ、ボールミル、攪拌型混合機等を用いて分散させ、そこにエマルションを混合して、二次電池用負極組成物を得ることが好ましい。このような手順で組成物を調製すると、負極活物質が均一に分散させやすく好ましい。 When the negative electrode aqueous composition for secondary battery of the present invention comprises the above-mentioned water-soluble polymer aqueous electrode binder for secondary battery, negative electrode active material, emulsion, and water, the negative electrode aqueous composition The method for producing the product is not particularly limited as long as the negative electrode active material is uniformly dispersed, but a water-soluble resin dissolved in water as a solvent, and optionally a dispersant to obtain a uniform aqueous solution, Furthermore, it is preferable to mix a conductive additive as necessary and disperse using a bead, a ball mill, a stirring type mixer, or the like, and mix an emulsion therein to obtain a negative electrode composition for a secondary battery. It is preferable to prepare the composition by such a procedure because the negative electrode active material is easily dispersed uniformly.

本発明の二次電池用負極水系組成物は、上述した水溶性高分子が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塩単量体由来の構造単位を5〜95質量%含み、界面活性能を有する重量平均分子量10万以下の化合物由来の成分の含有量が0.5質量%以下であり、かつ、重量平均分子量が50万以上である水溶性高分子を用いたものであって、更に負極活物質を含有するものである。
これにより、負極活物質の分散安定性を確保し、更に、形成された塗膜の形成能、基材との密着性や可とう性に優れたものとなる。そして、このような負極水系組成物から形成される負極は、二次電池用の負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 negative electrode aqueous composition for a secondary battery of the present invention contains 5 to 95 structural units derived from an ethylenically unsaturated carboxylate monomer with respect to 100% by mass of the total amount of structural units of the water-soluble polymer. A water-soluble polymer containing a mass%, having a surface active ability and having a component derived from a compound having a weight average molecular weight of 100,000 or less and having a weight average molecular weight of 0.5 million or less and a weight average molecular weight of 500,000 or more is used. And further containing a negative electrode active material.
Thereby, the dispersion stability of the negative electrode active material is ensured, and further, the formed coating film can be formed, and the adhesion with the base material and the flexibility are excellent. And the negative electrode formed from such a negative electrode aqueous composition can exhibit sufficient performance as a negative electrode for secondary batteries.

このような本発明の二次電池用負極水系組成物から得られる二次電池用負極もまた、本発明の1つである。更に、このような二次電池用負極を用いて構成される二次電池もまた、本発明の1つである。 The negative electrode for a secondary battery obtained from such a negative electrode aqueous composition for a secondary battery of the present invention is also one aspect of the present invention. Furthermore, a secondary battery constructed using such a negative electrode for a secondary battery is also one aspect of the present invention.

本発明の二次電池用正極を用いて構成される二次電池は、正極活物質がLiFePOの場合、電池性能の点から、初期放電容量が120mAh/g以上であることが好ましい。より好ましくは130mAh/g以上である。正極活物質がニッケルコバルトマンガン酸リチウムの三元系である場合、初期放電容量が130mAh/g以上であることが好ましい。より好ましくは140mAh/g以上である。
なお、上記初期放電容量は、例えば、後述の実施例に記載の方法等により測定することができる。
When the positive electrode active material is LiFePO 4 , the secondary battery configured using the positive electrode for the secondary battery of the present invention preferably has an initial discharge capacity of 120 mAh / g or more from the viewpoint of battery performance. More preferably, it is 130 mAh / g or more. When the positive electrode active material is a ternary system of nickel cobalt lithium manganate, the initial discharge capacity is preferably 130 mAh / g or more. More preferably, it is 140 mAh / g or more.
In addition, the said initial stage discharge capacity can be measured by the method etc. which are described in the below-mentioned Example, for example.

本発明の二次電池用正極を用いて構成される二次電池は、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」とも言う。)が85%以上であることが好ましい。より好ましくは90%以上である。100サイクルの維持率を確認することで、結着剤として問題ないことが確認できる。二次電池の電気容量は充放電評価装置により測定できる。 A secondary battery configured using the positive electrode for a secondary battery according to the present invention has an electric capacity retention rate of 100 cycles after 100 cycles of charging and discharging (also simply referred to as “100 cycle maintenance rate”). The above is preferable. More preferably, it is 90% or more. By confirming the maintenance rate of 100 cycles, it can be confirmed that there is no problem as a binder. The electric capacity of the secondary battery can be measured by a charge / discharge evaluation apparatus.

本発明の二次電池用水系電極バインダーは、上述の構成よりなる水溶性高分子を含有するので、優れた吸湿特性及び密着性を有する。このような二次電池用水系電極バインダーを用いた二次電池用正極水系組成物及び二次電池用負極水系組成物は、均一な電極形成を可能にするので、二次電池用正極及び二次電池用負極を形成する組成物として好適に用いることができる。 Since the water-based electrode binder for secondary batteries of the present invention contains a water-soluble polymer having the above-described configuration, it has excellent moisture absorption characteristics and adhesion. Since the positive electrode aqueous composition for the secondary battery and the negative electrode aqueous composition for the secondary battery using such an aqueous electrode binder for the secondary battery enable uniform electrode formation, the positive electrode for the secondary battery and the secondary battery It can be suitably used as a composition for forming a negative electrode for a battery.

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「質量部」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 mass” and “%” means “% by mass”.

以下の実施例、比較例において、樹脂粒子分散体、水溶性高分子又はその水溶液及び電極バインダーの物性評価は、下記の測定方法により行った。
<不揮発分測定>
樹脂粒子分散体をアルミ皿に約1g秤量し、150℃の熱風乾燥機中で20分間乾燥し、乾燥前後の質量から下記式により求めた。
不揮発分(%)=(乾燥後の質量)/(乾燥前の質量)×100
また、樹脂粒子分散体の代わりに水溶性高分子の水溶液を用いた以外は上記と同様にして、その不揮発分を求めた。
In the following examples and comparative examples, the physical properties of the resin particle dispersion, the water-soluble polymer or its aqueous solution, and the electrode binder were evaluated by the following measuring methods.
<Nonvolatile content measurement>
About 1 g of the resin particle dispersion was weighed in an aluminum dish, dried in a hot air dryer at 150 ° C. for 20 minutes, and obtained from the mass before and after drying by the following formula.
Nonvolatile content (%) = (mass after drying) / (mass before drying) × 100
The nonvolatile content was determined in the same manner as above except that an aqueous solution of a water-soluble polymer was used instead of the resin particle dispersion.

<粘度測定>
樹脂粒子分散体の粘度は、樹脂粒子分散体を不揮発分2%に調整後、TVB−10(東機産業社製)を用い、JIS K 7117−1に準拠して25℃で測定した。
また、水溶性高分子水溶液の粘度はpH7、不揮発分2%の水溶性高分子水溶液を、TVB−10(東機産業社製)を用い、JIS K 7117−1に準拠して25℃で測定した。
<重量平均分子量測定>
水溶性高分子を、測定対象物の不揮発分が0.2質量%となるように、溶離液に溶解し、フィルターにてろ過したものを以下の条件で測定した。
測定機器:東ソー社製GPC(型番:HLC−8120)
分子量カラム:TSKgel GMHXL(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
<Viscosity measurement>
The viscosity of the resin particle dispersion was measured at 25 ° C. according to JIS K 7117-1 using TVB-10 (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) after adjusting the resin particle dispersion to 2% nonvolatile content.
The viscosity of the water-soluble polymer aqueous solution was measured at 25 ° C. using a TVB-10 (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) at 25 ° C. using a TVB-10 (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). did.
<Weight average molecular weight measurement>
A water-soluble polymer was dissolved in an eluent so that the non-volatile content of the measurement object was 0.2% by mass, and filtered through a filter, and measured under the following conditions.
Measuring equipment: GPC manufactured by Tosoh Corporation (model number: HLC-8120)
Molecular weight column: TSKgel GMHXL (manufactured by Tosoh Corporation)
Eluent: Tetrahydrofuran (THF)
Standard material for calibration curve: Polystyrene

<全光線透過率測定>
日本電色社製のヘイズメーター(型番;NDH5000)を用いて、奥行10mmの石英セル中に、不揮発分2質量%の水溶性高分子水溶液を入れ、全光線透過率を測定した。
<吸湿率測定>
水溶性高分子をアルミ皿に約50g秤量し、100℃の熱風乾燥機で2時間乾燥させた後、粉砕機で微粉化させた。その後、減圧乾燥器により80℃で一晩乾燥させた後、ドライ条件下でアルミ皿に粉体を約1g秤量し、初期重量とした。その後、23℃、65%RH条件下で4時間放置した後、秤量し、下記式により吸湿率を求めた。
吸湿率(%)=((4時間後の質量)−(初期質量))/(初期質量)
<Total light transmittance measurement>
Using a haze meter (model number; NDH5000) manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd., a water-soluble polymer aqueous solution having a nonvolatile content of 2% by mass was placed in a quartz cell having a depth of 10 mm, and the total light transmittance was measured.
<Moisture absorption measurement>
About 50 g of the water-soluble polymer was weighed in an aluminum dish, dried with a hot air dryer at 100 ° C. for 2 hours, and then pulverized with a pulverizer. Then, after drying overnight at 80 ° C. with a vacuum dryer, about 1 g of powder was weighed on an aluminum dish under dry conditions to obtain an initial weight. Thereafter, the sample was allowed to stand at 23 ° C. and 65% RH for 4 hours, then weighed, and the moisture absorption rate was determined by the following formula.
Moisture absorption (%) = ((mass after 4 hours) − (initial mass)) / (initial mass)

<密着性評価>
アルミ箔にdry膜厚50μmで正極水系組成物を塗工したサンプルを、幅25mm、長さ100mmに切り出し、電極面を両面テープでアルミ板に張り付け、23℃、65%RHの条件下で、引張試験機(テスター産業社製)により剥離方向180°、剥離速度5mm/分における剥離強度を測定した。
<初期容量評価>
充放電測定装置ACD−001(アスカ電子社製)を用いて、コインセル(CR2032)を作製して電池評価を行った。その他の測定条件は下記の通りである。
正極:下記実施例及び比較例で得られた正極水系組成物
負極:Li箔
電解液:1mol/L LiPF EC/EMC=3/7(キシダ化学社製)
充電条件:0.2C CC−CV Cut−off 4.3V
放電条件:0.2C CC Cut−off 2.7V
<Adhesion evaluation>
A sample obtained by coating a positive electrode aqueous composition with a dry film thickness of 50 μm on an aluminum foil was cut out to a width of 25 mm and a length of 100 mm, and the electrode surface was attached to an aluminum plate with a double-sided tape, under conditions of 23 ° C. and 65% RH, The peel strength at a peel direction of 180 ° and a peel speed of 5 mm / min was measured with a tensile tester (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.).
<Initial capacity evaluation>
Using a charge / discharge measuring apparatus ACD-001 (manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.), a coin cell (CR2032) was produced and battery evaluation was performed. Other measurement conditions are as follows.
Positive electrode: Positive electrode aqueous composition obtained in the following Examples and Comparative Examples Negative electrode: Li foil electrolyte: 1 mol / L LiPF 6 EC / EMC = 3/7 (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)
Charging conditions: 0.2C CC-CV Cut-off 4.3V
Discharge condition: 0.2C CC Cut-off 2.7V

(実施例1)
攪拌機、温度計、冷却器、窒素導入管、滴下ロートを備えた四ツロセパラブルフラスコに、イオン交換水871.75質量部を投入した。内温90℃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、過硫酸カリウム0.55部を、イオン交換水10.45質量部に混合した開始剤水溶液を投入し、5分攪拌後、メタクリル酸77質量部、アクリル酸エチル98.3質量部、アクリル酸メチル44質量部、1,6−ヘキサンジアクリレート0.66質量部の混合溶液を2時間にわたって均一に滴下した。滴下終了後、内温を85℃に保ち、1時間攪拌を続けた。次いで、冷却して反応を終了させ、不揮発分19.5%、不揮発分2%での粘度10mPa・s以下の樹脂粒子分散体aを得た。得られた樹脂粒子分散体a(15.4部/不揮発分3部)に、5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(10.2部)とイオン交換水(127.8部)を加えて攪拌し、pH7、不揮発分2%の水溶性高分子(1)水溶液を得た。得られた水溶性高分子(1)は、重量平均分子量100万、粘度2600mPa・s、全光線透過率96%、吸湿率12.8%であった。
次に、イオン交換水28.68部と水溶性高分子(1)水溶液12.5部を混合して均一溶液とし、アセチレンブラックHS−100(デンカ社製)1.5部を加えて混合分散した。さらに、セルシードNMC(日本化学工業社製)23.0部を加えて混合分散し、更にフッ化ビニリデン系ポリマーのアクリル変性エマルション(VDF系−アクリル変性エマルション)(アルケマ社製)0.52部を加えて混合分散し、正極水系組成物(1)を得た。この正極水系組成物(1)をアプリケーターを用いてアルミ泊に塗工し、100℃×10分、150℃×60分乾燥を行った。得られた正極は、密着性20N/m、初期容量144mAh/gであった。
Example 1
Into a four-separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, a cooler, a nitrogen introduction tube, and a dropping funnel, 871.75 parts by mass of ion-exchanged water was added. While stirring at an internal temperature of 90 ° C., nitrogen was gently flowed to completely replace the inside of the reaction vessel with nitrogen. Next, an initiator aqueous solution obtained by mixing 0.55 parts of potassium persulfate with 10.45 parts by mass of ion-exchanged water was added, and after stirring for 5 minutes, 77 parts by mass of methacrylic acid, 98.3 parts by mass of ethyl acrylate, A mixed solution of 44 parts by mass of methyl acrylate and 0.66 parts by mass of 1,6-hexanediacrylate was uniformly added dropwise over 2 hours. After completion of the dropping, the internal temperature was kept at 85 ° C. and stirring was continued for 1 hour. Next, the reaction was terminated by cooling to obtain a resin particle dispersion a having a nonvolatile content of 19.5% and a nonvolatile content of 2% and a viscosity of 10 mPa · s or less. 5% lithium hydroxide / monohydrate aqueous solution (10.2 parts) and ion-exchanged water (127.8 parts) were added to the obtained resin particle dispersion a (15.4 parts / nonvolatile content 3 parts). To obtain a water-soluble polymer (1) aqueous solution having a pH of 7 and a nonvolatile content of 2%. The obtained water-soluble polymer (1) had a weight average molecular weight of 1,000,000, a viscosity of 2600 mPa · s, a total light transmittance of 96%, and a moisture absorption of 12.8%.
Next, 28.68 parts of ion-exchanged water and 12.5 parts of the water-soluble polymer (1) aqueous solution are mixed to obtain a homogeneous solution, and 1.5 parts of acetylene black HS-100 (manufactured by Denka) is added and mixed and dispersed. did. Furthermore, 23.0 parts of Cellseed NMC (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) were added and mixed and dispersed. Furthermore, 0.52 part of acrylic modified emulsion of vinylidene fluoride polymer (VDF-acrylic modified emulsion) (manufactured by Arkema) was added. In addition, it was mixed and dispersed to obtain a positive electrode aqueous composition (1). This positive electrode aqueous composition (1) was applied to an aluminum stay using an applicator and dried at 100 ° C. for 10 minutes and 150 ° C. for 60 minutes. The obtained positive electrode had an adhesion of 20 N / m and an initial capacity of 144 mAh / g.

(実施例2)
重合性単量体として、メタクリル酸77質量部、アクリル酸エチル98.3質量部、アクリル酸メチル44質量部、1,6−ヘキサンジアクリレート0.66質量部の代わりに、メタクリル酸99質量部、アクリル酸エチル120.3質量部、1,6−ヘキサンジアクリレート0.66質量部を用いた以外は、実施例1と同様の手法で重合し、不揮発分19.5%、不揮発分2%での粘度10mPa・s以下の樹脂粒子分散体bを得た。得られた樹脂粒子分散体b(15.4部/不揮発分3部)に、5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(10.2部)とイオン交換水(127.8部)を加えて攪拌し、pH7、不揮発分2%の水溶性高分子(2)水溶液を得た。得られた水溶性高分子(2)は、重量平均分子量90万、粘度2400mPa・s、全光線透過率98%、吸湿性13.6%であった。
次に、イオン交換水28.68部と水溶性高分子(2)水溶液12.5部を混合して均一溶液とし、アセチレンブラックHS−100(デンカ社製)1.5部を加えて混合分散した。さらに、セルシードNMC(日本化学工業社製)23.0部を加えて混合分散し、更にフッ化ビニリデン系ポリマーのアクリル変性エマルション(VDF系−アクリル変性エマルション)(アルケマ社製)0.52部を加えて混合分散し、正極水系組成物(2)を得た。この正極水系組成物(2)をアプリケーターを用いてアルミ泊に塗工し、100℃×10分、150℃×60分乾燥を行った。得られた正極は、密着性15N/m、初期容量141mAh/gであった。
(Example 2)
As a polymerizable monomer, instead of 77 parts by weight of methacrylic acid, 98.3 parts by weight of ethyl acrylate, 44 parts by weight of methyl acrylate, and 0.66 parts by weight of 1,6-hexanediacrylate, 99 parts by weight of methacrylic acid Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that 120.3 parts by mass of ethyl acrylate and 0.66 parts by mass of 1,6-hexanediacrylate were used, and the nonvolatile content was 19.5% and the nonvolatile content was 2%. Resin particle dispersion b having a viscosity of 10 mPa · s or less was obtained. 5% lithium hydroxide / monohydrate aqueous solution (10.2 parts) and ion-exchanged water (127.8 parts) were added to the obtained resin particle dispersion b (15.4 parts / nonvolatile content 3 parts). To obtain a water-soluble polymer (2) aqueous solution having a pH of 7 and a non-volatile content of 2%. The obtained water-soluble polymer (2) had a weight average molecular weight of 900,000, a viscosity of 2400 mPa · s, a total light transmittance of 98%, and a hygroscopicity of 13.6%.
Next, 28.68 parts of ion-exchanged water and 12.5 parts of water-soluble polymer (2) aqueous solution are mixed to obtain a homogeneous solution, and 1.5 parts of acetylene black HS-100 (manufactured by Denka) is added and mixed and dispersed. did. Furthermore, 23.0 parts of Cellseed NMC (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) were added and mixed and dispersed. Furthermore, 0.52 part of acrylic modified emulsion of vinylidene fluoride polymer (VDF-acrylic modified emulsion) (manufactured by Arkema) was added. In addition, it was mixed and dispersed to obtain a positive electrode aqueous composition (2). This positive electrode aqueous composition (2) was applied to an aluminum stay using an applicator and dried at 100 ° C. for 10 minutes and 150 ° C. for 60 minutes. The obtained positive electrode had an adhesion of 15 N / m and an initial capacity of 141 mAh / g.

(実施例3)
攪拌機、温度計、冷却器、窒素導入管、滴下ロートを備えた四ツロセパラブルフラスコに、シード粒子として実施例1で作製した樹脂粒子分散体aを33.1質量部と、イオン交換水868.15質量部を投入した。それ以降は実施例2と同様の手法で重合し、不揮発分19.5%、不揮発分2%での粘度10mPa・s以下の樹脂粒子分散体cを得た。得られた樹脂粒子分散体c(15.4部/不揮発分3部)に、5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(10.2部)とイオン交換水(127.8部)を加えて攪拌し、pH7、不揮発分2%の水溶性高分子(3)水溶液を得た。得られた水溶性高分子(3)は、重量平均分子量110万、粘度2700mPa・s、全光線透過率98%、吸湿性13.3%であった。
次に、イオン交換水28.68部と水溶性高分子(3)水溶液12.5部を混合して均一溶液とし、アセチレンブラックHS−100(デンカ社製)1.5部を加えて混合分散した。さらに、セルシードNMC(日本化学工業社製)23.0部を加えて混合分散し、更にフッ化ビニリデン系ポリマーのアクリル変性エマルション(VDF系−アクリル変性エマルション)(アルケマ社製)0.52部を加えて混合分散し、正極水系組成物(3)を得た。この正極水系組成物(3)をアプリケーターを用いてアルミ泊に塗工し、100℃×10分、150℃×60分乾燥を行った。得られた正極は、密着性23N/m、初期容量151mAh/gであった。
(Example 3)
In a four-separable flask equipped with a stirrer, thermometer, cooler, nitrogen inlet tube, and dropping funnel, 33.1 parts by mass of the resin particle dispersion a prepared in Example 1 as seed particles and ion-exchanged water 868 are used. .15 parts by mass were charged. Thereafter, polymerization was performed in the same manner as in Example 2 to obtain a resin particle dispersion c having a non-volatile content of 19.5% and a non-volatile content of 2% and a viscosity of 10 mPa · s or less. 5% lithium hydroxide / monohydrate aqueous solution (10.2 parts) and ion-exchanged water (127.8 parts) were added to the obtained resin particle dispersion c (15.4 parts / nonvolatile content 3 parts). To obtain a water-soluble polymer (3) aqueous solution having a pH of 7 and a nonvolatile content of 2%. The obtained water-soluble polymer (3) had a weight average molecular weight of 1.1 million, a viscosity of 2700 mPa · s, a total light transmittance of 98%, and a hygroscopicity of 13.3%.
Next, 28.68 parts of ion-exchanged water and 12.5 parts of water-soluble polymer (3) aqueous solution are mixed to obtain a homogeneous solution, and 1.5 parts of acetylene black HS-100 (manufactured by Denka) is added and mixed and dispersed. did. Furthermore, 23.0 parts of Cellseed NMC (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) were added and mixed and dispersed. Furthermore, 0.52 part of acrylic modified emulsion of vinylidene fluoride polymer (VDF-acrylic modified emulsion) (manufactured by Arkema) was added. In addition, it was mixed and dispersed to obtain a positive electrode aqueous composition (3). This positive electrode aqueous composition (3) was applied to an aluminum stay using an applicator and dried at 100 ° C. for 10 minutes and 150 ° C. for 60 minutes. The obtained positive electrode had an adhesion of 23 N / m and an initial capacity of 151 mAh / g.

(実施例4)
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レスコに、イオン交換水115質量部、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質量部を投入した。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質量部をイオン交換水92質量部に溶解した。ここに、重合体の単量体成分として、メタクリル酸50質量部、アクリル酸エチル30質量部、アクリル酸メチル20質量部の混合物を投入し、プレエマルションを作製した。別途、過硫酸アンモニウム0.23質量部をイオン交換水23質量部に溶解し、重合開始剤水溶液を作製した。反応容器内の温度を72℃に保ち、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質量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、不揮発分30%のアルカリ可溶性樹脂粒子S−1を作製した。次いで、別途攪拌機、温度計、冷却器、窒素導入管、滴下ロートを備えた四ツロセパラブルフラスコに、シード粒子としてS−1を21.5質量部と、イオン交換水879.75質量部を投入した。それ以降は実施例2と同様の手法で重合し、不揮発分19.5%、不揮発分2%での粘度10mPa・s以下の樹脂粒子分散体dを得た。得られた樹脂粒子分散体d(15.4部/不揮発分3部)に、5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(10.2部)とイオン交換水(127.8部)を加えて攪拌し、pH7、不揮発分2%の水溶性高分子(4)水溶液を得た。得られた水溶性高分子(4)は、重量平均分子量110万、粘度2600mPa・s、全光線透過率98%、吸湿性13.6%であった。
次に、イオン交換水28.68部と水溶性高分子(4)水溶液12.5部を混合して均一溶液とし、アセチレンブラックHS−100(デンカ社製)1.5部を加えて混合分散した。さらに、セルシードNMC(日本化学工業社製)23.0部を加えて混合分散し、更にフッ化ビニリデン系ポリマーのアクリル変性エマルション(VDF系−アクリル変性エマルション)(アルケマ社製)0.52部を加えて混合分散し、正極水系組成物(4)を得た。この正極水系組成物(4)をアプリケーターを用いてアルミ泊に塗工し、100℃×10分、150℃×60分乾燥を行った。得られた正極は、密着性18N/m、初期容量143mAh/gであった。
Example 4
Into a four-neck separable fresco equipped with a stirrer, a thermometer, a cooler, a nitrogen introducing tube, and a dropping funnel, 115 parts by mass of ion-exchanged water and 1.5 parts by mass of polyoxyethylene dodecyl ether sulfonate ammonium salt were added. . 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, 1.5 parts by mass of sulfonate of polyoxyethylene dodecyl ether was dissolved in 92 parts by mass of ion-exchanged water. As a monomer component of the polymer, a mixture of 50 parts by mass of methacrylic acid, 30 parts by mass of ethyl acrylate, and 20 parts by mass of methyl acrylate was added to prepare a pre-emulsion. Separately, 0.23 parts by mass of ammonium persulfate was dissolved in 23 parts by mass of ion-exchanged water to prepare an aqueous polymerization initiator solution. The temperature in the reaction vessel was kept at 72 ° C., and the pre-emulsion and the aqueous initiator solution were uniformly added dropwise over 2 hours. After completion of the dropping, the dropping tank was washed with 8 parts by mass of ion-exchanged water 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, thereby producing alkali-soluble resin particles S-1 having a nonvolatile content of 30%. Subsequently, 21.5 parts by mass of S-1 and 879.75 parts by mass of ion-exchanged water as seed particles were added to a four-separable flask equipped with a separate stirrer, thermometer, cooler, nitrogen inlet tube, and dropping funnel. I put it in. Thereafter, polymerization was performed in the same manner as in Example 2 to obtain a resin particle dispersion d having a non-volatile content of 19.5% and a non-volatile content of 2% and a viscosity of 10 mPa · s or less. 5% lithium hydroxide / monohydrate aqueous solution (10.2 parts) and ion-exchanged water (127.8 parts) were added to the obtained resin particle dispersion d (15.4 parts / nonvolatile content 3 parts). To obtain a water-soluble polymer (4) aqueous solution having a pH of 7 and a non-volatile content of 2%. The obtained water-soluble polymer (4) had a weight average molecular weight of 1.1 million, a viscosity of 2600 mPa · s, a total light transmittance of 98%, and a hygroscopicity of 13.6%.
Next, 28.68 parts of ion-exchanged water and 12.5 parts of a water-soluble polymer (4) aqueous solution are mixed to obtain a uniform solution, and 1.5 parts of acetylene black HS-100 (manufactured by Denka) is added and mixed and dispersed. did. Furthermore, 23.0 parts of Cellseed NMC (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) were added and mixed and dispersed. Furthermore, 0.52 part of acrylic modified emulsion of vinylidene fluoride polymer (VDF-acrylic modified emulsion) (manufactured by Arkema) was added. In addition, it was mixed and dispersed to obtain a positive electrode aqueous composition (4). This positive electrode aqueous composition (4) was applied to an aluminum stay using an applicator and dried at 100 ° C. for 10 minutes and 150 ° C. for 60 minutes. The obtained positive electrode had an adhesion of 18 N / m and an initial capacity of 143 mAh / g.

(比較例1)
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レスコに、イオン交換水115質量部、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質量部を投入した。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質量部をイオン交換水92質量部に溶解した。ここに、重合体の単量体成分として、メタクリル酸35質量部、アクリル酸エチル65質量部、t−ドデシルメルカプタン0.3質量部の混合物を投入し、プレエマルションを作製した。別途、過硫酸アンモニウム0.23質量部をイオン交換水23質量部に溶解し、重合開始剤水溶液を作製した。反応容器内の温度を72℃に保ち、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質量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、不揮発分30%、不揮発分2%での粘度10mPa・s以下の樹脂粒子分散体eを得た。
得られた樹脂粒子分散体e(10部/不揮発分3部)に、5%水酸化リチウム・一水和物水溶液(10.2部)とイオン交換水(133.2部)を加えて攪拌し、pH7、不揮発分2%の水溶性高分子(5)水溶液を得た。得られた水溶性高分子(5)は、重量平均分子量30万、粘度80mPa・s、全光線透過率99%、吸湿性16.8%であった。
次に、イオン交換水28.68部と水溶性高分子(5)水溶液12.5部を混合して均一溶液とし、アセチレンブラックHS−100(デンカ社製)1.5部を加えて混合分散した。さらに、セルシードNMC(日本化学工業社製)23.0部を加えて混合分散し、更にフッ化ビニリデン系ポリマーのアクリル変性エマルション(VDF系−アクリル変性エマルション)(アルケマ社製)0.52部を加えて混合分散し、正極水系組成物(5)を得た。この正極水系組成物(5)をアプリケーターを用いてアルミ泊に塗工し、100℃×10分、150℃×60分乾燥を行った。得られた正極は、密着性5N/m、初期容量138mAh/gであった。
(Comparative Example 1)
Into a four-neck separable fresco equipped with a stirrer, a thermometer, a cooler, a nitrogen introducing tube, and a dropping funnel, 115 parts by mass of ion-exchanged water and 1.5 parts by mass of polyoxyethylene dodecyl ether sulfonate ammonium salt were added. . 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, 1.5 parts by mass of sulfonate of polyoxyethylene dodecyl ether was dissolved in 92 parts by mass of ion-exchanged water. As a monomer component of the polymer, a mixture of 35 parts by mass of methacrylic acid, 65 parts by mass of ethyl acrylate, and 0.3 parts by mass of t-dodecyl mercaptan was added to prepare a pre-emulsion. Separately, 0.23 parts by mass of ammonium persulfate was dissolved in 23 parts by mass of ion-exchanged water to prepare an aqueous polymerization initiator solution. The temperature in the reaction vessel was kept at 72 ° C., and the pre-emulsion and the aqueous initiator solution were uniformly added dropwise over 2 hours. After completion of the dropping, the dropping tank was washed with 8 parts by mass of ion-exchanged water and then charged into the reaction vessel. After maintaining the internal temperature at 72 ° C. and further stirring for 1 hour, the reaction was completed by cooling to obtain a resin particle dispersion e having a viscosity of 10 mPa · s or less at a nonvolatile content of 30% and a nonvolatile content of 2%. .
5% lithium hydroxide / monohydrate aqueous solution (10.2 parts) and ion-exchanged water (133.2 parts) were added to the obtained resin particle dispersion e (10 parts / nonvolatile content 3 parts) and stirred. As a result, a water-soluble polymer (5) aqueous solution having a pH of 7 and a nonvolatile content of 2% was obtained. The obtained water-soluble polymer (5) had a weight average molecular weight of 300,000, a viscosity of 80 mPa · s, a total light transmittance of 99%, and a hygroscopicity of 16.8%.
Next, 28.68 parts of ion-exchanged water and 12.5 parts of water-soluble polymer (5) aqueous solution are mixed to obtain a homogeneous solution, and 1.5 parts of acetylene black HS-100 (manufactured by Denka) is added and mixed and dispersed. did. Furthermore, 23.0 parts of Cellseed NMC (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) were added and mixed and dispersed. Furthermore, 0.52 part of acrylic modified emulsion of vinylidene fluoride polymer (VDF-acrylic modified emulsion) (manufactured by Arkema) was added. In addition, it was mixed and dispersed to obtain a positive electrode aqueous composition (5). This positive electrode aqueous composition (5) was applied to an aluminum stay using an applicator and dried at 100 ° C. for 10 minutes and 150 ° C. for 60 minutes. The obtained positive electrode had an adhesion of 5 N / m and an initial capacity of 138 mAh / g.

上記実施例の結果から、本発明における水溶性高分子を含む二次電池用水系電極バインダーは吸湿特性に優れ、また、当該バインダーを用いた二次電池用正極水系組成物及び二次電池用正極は密着性にも優れ、更に当該正極を用いた二次電池は初期容量も大きいことがわかる。また、本発明における水溶性高分子を含む二次電池用水系電極バインダーを、二次電池用負極水系組成物及び二次電池用負極に用いた場合にも、上記二次電池用正極水系組成物及び二次電池用正極に用いた場合と、同様の結果が得られるものである。
上記実施例において、上記水溶性高分子を含む二次電池用水系電極バインダーを用いることによって、上述した吸湿特性及び密着性に優れるという効果が発現する作用機序はすべて同様であるものと考えられる。
したがって、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いえる。
From the results of the above examples, the secondary battery aqueous electrode binder containing the water-soluble polymer in the present invention is excellent in hygroscopic properties, and the positive battery aqueous composition and secondary battery positive electrode using the binder. Is excellent in adhesion, and it can be seen that a secondary battery using the positive electrode has a large initial capacity. Further, when the aqueous electrode binder for secondary batteries containing the water-soluble polymer in the present invention is used for the negative electrode aqueous composition for secondary batteries and the negative electrode for secondary batteries, the positive electrode aqueous composition for secondary batteries is also used. The same results as those obtained when used for the positive electrode for the secondary battery are obtained.
In the above-described examples, it is considered that the mechanism of action in which the effects of excellent moisture absorption characteristics and adhesion described above are expressed by using the water-based electrode binder for secondary batteries containing the water-soluble polymer is the same. .
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 the present specification, and can exhibit advantageous effects.

Claims (7)

水溶性高分子を含む二次電池用水系電極バインダーであって、
該水溶性高分子は、水溶性高分子が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塩単量体由来の構造単位を30〜95質量%、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5〜70質量%含み、界面活性能を有する重量平均分子量10万以下の化合物由来の成分の含有量が0.5質量%以下であり、かつ、重量平均分子量が50万以上であって、JIS K 7117−1で測定した、25℃、pH7、不揮発分2質量%水溶液での粘度が100mPa・s以上であり、不揮発分2質量%水溶液での全光線透過率が90%以上であることを特徴とする二次電池用水系電極バインダー。
A water-based electrode binder for a secondary battery containing a water-soluble polymer,
The water-soluble polymer contains 30 to 95% by weight of a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylate monomer with respect to 100% by weight of the total amount of structural units of the water-soluble polymer. The content of a component derived from a compound having a weight average molecular weight of 100,000 or less, which contains 5 to 70% by mass of a structural unit derived from an acid ester monomer and has a surface activity, is 0.5% by mass or less, and a weight average What der molecular weight of 500,000 or more was measured with JIS K 7117-1, 25 ℃, pH7 , the viscosity at a nonvolatile content 2% by weight aqueous solution is at 100 mPa · s or more, all of the non-volatiles 2% by weight aqueous solution secondary battery aqueous electrode binder light transmittance wherein der Rukoto 90%.
水溶性高分子を含む二次電池用水系電極バインダーの製造方法であって、
該製造方法は、界面活性能を有する化合物の含有量が全単量体成分100質量%に対して0.5質量%以下である条件下で、水溶液中で全単量体成分100質量%に対して30〜95質量%のエチレン性不飽和カルボン酸塩単量体を含む単量体成分を重合することにより樹脂粒子分散体を得る工程と、
該樹脂粒子分散体を、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩からなる群より選ばれる少なくとも1種で中和して水溶性高分子を得る工程とを含むことを特徴とする二次電池用水系電極バインダーの製造方法。
A method for producing a water-based electrode binder for a secondary battery containing a water-soluble polymer,
The production method is carried out under the condition that the content of the compound having surface active ability is 0.5% by mass or less with respect to 100% by mass of the total monomer components, to 100% by mass of all the monomer components in the aqueous solution. A step of obtaining a resin particle dispersion by polymerizing a monomer component containing 30 to 95% by mass of an ethylenically unsaturated carboxylate monomer,
And a step of neutralizing the resin particle dispersion with at least one selected from the group consisting of alkali metal salts, ammonium salts, and organic amine salts to obtain a water-soluble polymer. A method for producing a system electrode binder.
請求項1に記載の二次電池用水系電極バインダー、導電助剤、及び、水を必須成分として含むことを特徴とする導電性付与剤。 The electroconductivity imparting agent characterized by including the water-system electrode binder for secondary batteries of Claim 1 , a conductive support agent, and water as an essential component. 請求項1に記載の二次電池用水系電極バインダー、正極活物質、及び、水を必須成分として含むことを特徴とする二次電池用正極水系組成物。 A positive electrode aqueous composition for a secondary battery comprising the aqueous electrode binder for a secondary battery according to claim 1 , a positive electrode active material, and water as essential components. 請求項1に記載の二次電池用水系電極バインダー、及び、正極活物質を含有することを特徴とする二次電池用正極。 A positive electrode for a secondary battery comprising the aqueous electrode binder for a secondary battery according to claim 1 and a positive electrode active material. 請求項に記載の導電性付与剤、又は、請求項に記載の二次電池用正極水系組成物を用いて形成されることを特徴とする二次電池用正極。 Conductivity imparting agent according to claim 3, or a positive electrode for a secondary battery characterized by being formed by using a secondary battery positive electrode aqueous composition according to claim 4. 請求項5又は6に記載の二次電池用正極を用いて構成されることを特徴とする二次電池。 A secondary battery comprising the positive electrode for a secondary battery according to claim 5 .
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