JP6111895B2 - Slurry composition for negative electrode of lithium ion secondary battery, negative electrode for secondary battery and secondary battery - Google Patents

Slurry composition for negative electrode of lithium ion secondary battery, negative electrode for secondary battery and secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物に関し、また、本発明は、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を用いて形成した負極および該負極を備えた二次電池に関する。   The present invention relates to a slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, and the present invention relates to a negative electrode formed using the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery and a secondary battery including the negative electrode.

近年、ノート型パソコン、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)などの携帯端末の普及が著しい。これら携帯端末の電源に用いられている二次電池には、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池などが多用されている。携帯端末は、より快適な携帯性が求められて小型化、薄型化、軽量化、高性能化が急速に進み、その結果、携帯端末は様々な場で利用されるようになっている。また、電池に対しても、携帯端末に対するのと同様に、小型化、薄型化、軽量化、高性能化が要求されている。   In recent years, portable terminals such as notebook computers, mobile phones, and PDAs (Personal Digital Assistants) have been widely used. As a secondary battery used for the power source of these portable terminals, a nickel hydrogen secondary battery, a lithium ion secondary battery, and the like are frequently used. Mobile terminals are required to have more comfortable portability, and are rapidly becoming smaller, thinner, lighter, and higher in performance. As a result, mobile terminals are used in various places. In addition, the battery is required to be smaller, thinner, lighter, and higher in performance as in the case of the portable terminal.

リチウムイオン二次電池では、電極活物質層の保形および集電体への接着のために、バインダーとして高分子(以下において「ポリマーバインダー」と記載することがある。)が利用されている。   In the lithium ion secondary battery, a polymer (hereinafter sometimes referred to as “polymer binder”) is used as a binder for shape retention of the electrode active material layer and adhesion to the current collector.

このポリマーバインダーには、電極活物質との接着性、電解液として使用される極性溶媒に対する耐性、電気化学的な環境下での安定性が求められる。このような要求特性からポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系のポリマーが利用されている。しかし、フッ素系ポリマーは、電極活物質層を形成した際にイオン伝導性を阻害したり、集電体と電極活物質層間の接着強度が不足するなどの問題点がある。さらに、フッ素系ポリマーを還元条件となる負極に用いた場合は、安定性が十分ではなく、二次電池のサイクル特性が低下するなどの問題点もある。   This polymer binder is required to have adhesiveness with an electrode active material, resistance to a polar solvent used as an electrolytic solution, and stability in an electrochemical environment. From such required characteristics, fluorine-based polymers such as polyvinylidene fluoride are used. However, the fluorine-based polymer has problems such as inhibiting ion conductivity when an electrode active material layer is formed and insufficient adhesion strength between the current collector and the electrode active material layer. Furthermore, when a fluorine-based polymer is used for the negative electrode which is a reducing condition, there are problems that the stability is not sufficient and the cycle characteristics of the secondary battery are deteriorated.

電極活物質層を形成するためには、活物質、バインダーおよび必要に応じ、導電助剤、分散剤、増粘剤等の混合物を適当な溶媒または分散媒でスラリー化し、この電極用スラリーを集電体に塗工・乾燥して電極活物質層を形成している。バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF)などのフッ素系ポリマーを用いる場合には、バインダーが非水溶性であるため、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP)などの有機溶剤が使用されている。しかし、NMPを使用した場合であっても、PVdFの溶解濃度は高くなく、一般に10%以下の濃度で用いられており、固形分濃度の増加が困難である。また、作業環境衛生上、有機溶剤系から水系への転換が求められている。さらに、電極用スラリーの粘度を、塗工に適した範囲に制御するため、カルボキシメチルセルロース(CMC)などの増粘剤が添加されることが多い。しかし、CMCを含有するスラリーは経時的増粘が起ることが多く、スラリーの均一塗工が難しく、品質の均一化が困難になる。   In order to form an electrode active material layer, a mixture of an active material, a binder and, if necessary, a conductive additive, a dispersant, a thickener, etc., is slurried with an appropriate solvent or dispersion medium, and this electrode slurry is collected. The electrode active material layer is formed by coating and drying the electric body. When a fluorine-based polymer such as polyvinylidene fluoride (PVdF) is used as a binder, an organic solvent such as N-methylpyrrolidone (NMP) is used as a solvent because the binder is insoluble in water. However, even when NMP is used, the dissolved concentration of PVdF is not high and is generally used at a concentration of 10% or less, and it is difficult to increase the solid content concentration. In addition, from the viewpoint of work environment sanitation, there is a demand for switching from organic solvent systems to water systems. Furthermore, in order to control the viscosity of the electrode slurry within a range suitable for coating, a thickener such as carboxymethyl cellulose (CMC) is often added. However, a slurry containing CMC often increases with time, and it is difficult to uniformly apply the slurry, making it difficult to make the quality uniform.

水系の電極用スラリーに使用するバインダーとして、特許文献1(特開2011−119192号公報)には、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体単位と、アクリル酸などのエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位とを含む重合体が提案されている。   As a binder used in an aqueous electrode slurry, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-119192) discloses an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer unit and an ethylenically unsaturated carboxylic acid such as acrylic acid. Polymers containing monomeric units have been proposed.

特開2011−119192号公報JP 2011-119192 A

特許文献1の記載によれば、該バインダーに用いることで、電極膜の強度が向上するとされている。しかし、二次電池には、常に高機能化、長寿命化が求められ続けている。具体的には、サイクル特性、出力特性などの向上であり、また充放電後の集電体と電極活物質層との間の密着性の向上も求められている。   According to the description in Patent Document 1, the strength of the electrode film is improved by using the binder. However, secondary batteries are constantly required to have higher functionality and longer life. Specifically, it is required to improve cycle characteristics, output characteristics, etc., and to improve adhesion between the current collector after charging and discharging and the electrode active material layer.

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を続けたところ、負極活物質層に用いるポリマーバインダーとして、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体単位と、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位とに加え、さらにフッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む特定の高分子を用いることで、スラリーの経時的増粘が抑制され、塗工性が向上し、また得られる電極においては、充放電後の集電体と電極活物質層との間の密着性、およびイオン伝導性が向上し、この結果、特にサイクル特性、出力特性が改善された二次電池が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a polymer binder used for the negative electrode active material layer, the present inventors have continued intensive studies to solve the above problems, and as an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer unit and an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. In addition to the unit, the use of a specific polymer containing a fluorine-containing (meth) acrylate monomer unit further suppresses thickening of the slurry over time, improves coatability, and provides an electrode. In, the adhesion between the current collector after charging and discharging and the electrode active material layer and the ion conductivity are improved, and as a result, a secondary battery with improved cycle characteristics and output characteristics can be obtained. As a result, the present invention has been completed.

すなわち、上記課題の解決を目的とした本発明の要旨は以下のとおりである。
(1)負極活物質、水溶性高分子および水を含むリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物であって、
前記水溶性高分子が、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位20〜50質量%、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位0.1〜30質量%および不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体単位1〜20質量%を含む重合体である、
リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物。
That is, the gist of the present invention aimed at solving the above problems is as follows.
(1) A slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery comprising a negative electrode active material, a water-soluble polymer and water,
The water-soluble polymer is composed of an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit 20 to 50% by mass, a fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer unit 0.1 to 30% by mass, and an unsaturated polyalkylene glycol ether type. It is a polymer containing 1 to 20% by mass of monomer units.
A slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery.

(2)前記水溶性高分子の1%水溶液粘度が10〜10000mPa・sである、(1)に記載のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物。 (2) The slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery according to (1), wherein the 1% aqueous solution viscosity of the water-soluble polymer is 10 to 10,000 mPa · s.

(3)前記水溶性高分子のエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位が、エチレン性不飽和モノカルボン酸単量体単位である(1)または(2)に記載のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物。 (3) The lithium ion secondary battery negative electrode according to (1) or (2), wherein the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit of the water-soluble polymer is an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid monomer unit. Slurry composition.

(4)前記水溶性高分子の含有割合が、負極活物質100質量部に対して0.1〜20質量部である(1)〜(3)のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物。 (4) The lithium ion secondary battery negative electrode according to any one of (1) to (3), wherein a content ratio of the water-soluble polymer is 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. Slurry composition.

(5)さらに粒子状バインダーを含む(1)〜(4)のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物。 (5) The slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode according to any one of (1) to (4), further comprising a particulate binder.

(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を、集電体上に塗布し、乾燥してなるリチウムイオン二次電池用負極。 (6) A negative electrode for a lithium ion secondary battery obtained by applying the slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode according to any one of (1) to (5) above on a current collector and drying.

(7)上記(6)に記載のリチウムイオン二次電池用負極、正極、電解液およびセパレータからなるリチウムイオン二次電池。 (7) A lithium ion secondary battery comprising the negative electrode for a lithium ion secondary battery according to (6) above, a positive electrode, an electrolytic solution, and a separator.

本発明においては、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物におけるバインダーに代えて、特定の水溶性高分子を用いることで、水系で電極スラリーを得ることができ、しかもスラリーの経時的増粘が抑制され、塗工性が向上する。該高分子は、バインダーとしての機能に加え、増粘剤としての機能も有すると考えられ、本発明のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物においては、CMCなどの増粘剤を用いなくとも、スラリー粘度を適当な範囲に調整できる。この結果、増粘剤に起因する経時的増粘が起り難くなり、上記した効果が発現すると考えられる。   In the present invention, an electrode slurry can be obtained in an aqueous system by using a specific water-soluble polymer instead of the binder in the slurry composition for the negative electrode of a lithium ion secondary battery, and the viscosity of the slurry over time can be increased. It is suppressed and coatability is improved. The polymer is considered to have a function as a thickener in addition to a function as a binder. In the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery of the present invention, a thickener such as CMC is not used. The slurry viscosity can be adjusted to an appropriate range. As a result, it is considered that thickening with time due to the thickener hardly occurs, and the above-described effect is exhibited.

さらに、該スラリーを用いて得られる電極においては、充放電時の電極の膨らみが抑制されるため、充放電を繰り返した後であっても集電体と電極活物質層との間の高い密着性が維持される。また、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含むことで、電極活物質層のイオン伝導性が向上する。この結果、特にサイクル特性、出力特性が改善
された二次電池が得られる。
Further, in the electrode obtained using the slurry, since the swelling of the electrode during charging and discharging is suppressed, high adhesion between the current collector and the electrode active material layer even after repeated charging and discharging Sex is maintained. Moreover, the ion conductivity of an electrode active material layer improves by including a fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer unit. As a result, a secondary battery with improved cycle characteristics and output characteristics can be obtained.

以下において、(1)リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物、(2)リチウムイオン二次電池用負極、及び(3)リチウムイオン二次電池の順に説明する。   Hereinafter, (1) a slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode, (2) a lithium ion secondary battery negative electrode, and (3) a lithium ion secondary battery will be described in this order.

(1)リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物
本発明のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物(以下、単に「スラリー」または「スラリー組成物」と記載することがある)は、負極活物質、水溶性高分子および水を含み、粒子状バインダー、導電助剤等を必要に応じ含む。
(1) Slurry composition for negative electrode of lithium ion secondary battery The slurry composition for negative electrode of lithium ion secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “slurry” or “slurry composition”) It contains substances, water-soluble polymers, and water, and includes a particulate binder, a conductive aid, and the like as necessary.

(水溶性高分子)
水溶性高分子は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位および不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体単位を含む重合体であり、さらに必要に応じ、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、架橋性単量体単位が含まれていてもよく、また反応性界面活性剤単量体などの機能性を有する単量体から導かれる構成単位や、その他の共重合可能な単量体から導かれる構成単位が含まれていてもよい。
(Water-soluble polymer)
The water-soluble polymer is a polymer containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit, a fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer unit, and an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer unit, and further necessary (Meth) acrylic acid ester monomer unit, a crosslinkable monomer unit may be included, and a structure derived from a functional monomer such as a reactive surfactant monomer A structural unit derived from a unit or another copolymerizable monomer may be contained.

エチレン性不飽和カルボン酸単量体
エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体が重合して形成される構造単位である。エチレン性不飽和カルボン酸単量体の例としては、エチレン性不飽和モノカルボン酸及びその誘導体、エチレン性不飽和ジカルボン酸及びその酸無水物並びにそれらの誘導体が挙げられる。エチレン性不飽和モノカルボン酸の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、及びクロトン酸が挙げられる。エチレン性不飽和モノカルボン酸の誘導体の例としては、2−エチルアクリル酸、イソクロトン酸、α−アセトキシアクリル酸、β−trans−アリールオキシアクリル酸、α−クロロ−β−E−メトキシアクリル酸、及びβ−ジアミノアクリル酸が挙げられる。エチレン性不飽和ジカルボン酸の例としては、マレイン酸、フマル酸、及びイタコン酸が挙げられる。エチレン性不飽和ジカルボン酸の酸無水物の例としては、無水マレイン酸、アクリル酸無水物、メチル無水マレイン酸、及びジメチル無水マレイン酸が挙げられる。エチレン性不飽和ジカルボン酸の誘導体の例としては、メチルマレイン酸、ジメチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸等のマレイン酸メチルアリル;並びにマレイン酸ジフェニル、マレイン酸ノニル、マレイン酸デシル、マレイン酸ドデシル、マレイン酸オクタデシル、マレイン酸フルオロアルキル等のマレイン酸エステルが挙げられる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸等のエチレン性不飽和モノカルボン酸が好ましい。得られる水溶性高分子の水に対する分散性がより高めることができるからである。また、エチレン性不飽和カルボン酸単量体は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。したがって、水溶性高分子は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を、1種類だけ含んでいてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて含んでいてもよい。
Ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer The ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is a structural unit formed by polymerization of an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and derivatives thereof, ethylenically unsaturated dicarboxylic acid and acid anhydrides thereof, and derivatives thereof. Examples of ethylenically unsaturated monocarboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid. Examples of ethylenically unsaturated monocarboxylic acid derivatives include 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, α-acetoxyacrylic acid, β-trans-aryloxyacrylic acid, α-chloro-β-E-methoxyacrylic acid, And β-diaminoacrylic acid. Examples of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids include maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid. Examples of acid anhydrides of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids include maleic anhydride, acrylic anhydride, methyl maleic anhydride, and dimethyl maleic anhydride. Examples of derivatives of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids include methyl maleate such as methylmaleic acid, dimethylmaleic acid, phenylmaleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, fluoromaleic acid; and diphenyl maleate, nonyl maleate And maleate esters such as decyl maleate, dodecyl maleate, octadecyl maleate and fluoroalkyl maleate. Among these, ethylenically unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid are preferable. This is because the dispersibility of the obtained water-soluble polymer in water can be further improved. Further, one type of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer may be used alone, or two or more types may be used in combination at any ratio. Therefore, the water-soluble polymer may contain only one type of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit, or may contain two or more types in combination at any ratio.

水溶性高分子におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の比率は、水溶性高分子100質量%中、20〜50質量%、好ましくは25〜45質量%、さらに好ましくは30〜40質量%である。エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を前記範囲で含有することで、水溶性高分子は、電極活物質や集電体に対し、優れた密着性を示し、また水に対する溶解性が向上する。エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の比率が過少であると、密着性や水に対する溶解性が低下することがあり、スラリーの塗工性が損なわれたり、充放電時の電極の膨らみにより電極活物質が脱落し、出力特性が損なわれることがある。またエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の比率が過大であると、耐久性が損なわれ、特に高温サイクル特性、高温保持特性が低下することがある。   The ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in the water-soluble polymer is 20 to 50% by mass, preferably 25 to 45% by mass, more preferably 30 to 40% by mass in 100% by mass of the water-soluble polymer. It is. By containing the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in the above range, the water-soluble polymer exhibits excellent adhesion to the electrode active material and the current collector, and the solubility in water is improved. . If the ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is too small, adhesion and water solubility may be reduced, and the coating property of the slurry may be impaired, or the swelling of the electrode during charge / discharge The electrode active material may fall off and the output characteristics may be impaired. Further, if the ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is excessive, the durability is impaired, and in particular, the high temperature cycle characteristics and the high temperature holding characteristics may be deteriorated.

フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体
フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位は、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体が重合して形成される構造単位である。
フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば、下記の式(I)で表される単量体が挙げられる。なお、本明細書では、(メタ)アクリルはアクリルおよびメタアクリルの両者を包含する。
Fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer The fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer unit is a structural unit formed by polymerizing a fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer.
Examples of the fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer include monomers represented by the following formula (I). In the present specification, (meth) acryl includes both acrylic and methacryl.

Figure 0006111895
Figure 0006111895

前記の式(I)において、Rは、水素原子またはメチル基を表す。 前記の式(I)において、Rは、フッ素原子を含有する炭化水素基を表す。炭化水素基の炭素数は、通常1以上であり、通常18以下である。また、Rが含有するフッ素原子の数は、1個でもよく、2個以上でもよい。 In the above formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. In the above formula (I), R 2 represents a hydrocarbon group containing a fluorine atom. The carbon number of the hydrocarbon group is usually 1 or more and usually 18 or less. Moreover, the number of fluorine atoms contained in R 2 may be one or two or more.

式(I)で表されるフッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体の例としては、(メタ)アクリル酸フッ化アルキル、(メタ)アクリル酸フッ化アリール、及び(メタ)アクリル酸フッ化アラルキルが挙げられる。なかでも(メタ)アクリル酸フッ化アルキルが好ましい。このような単量体の具体例としては、(メタ)アクリル酸−2,2,2−トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸−β−(パーフルオロオクチル)エチル、(メタ)アクリル酸−2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、(メタ)アクリル酸−2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブチル、(メタ)アクリル酸−1H,1H,9H−パーフルオロ−1−ノニル、(メタ)アクリル酸−1H,1H,11H−パーフルオロウンデシル、(メタ)アクリル酸パーフルオロオクチル、(メタ)アクリル酸−3−[4−〔1−トリフルオロメチル−2、2−ビス〔ビス(トリフルオロメチル)フルオロメチル〕エチニルオキシ〕ベンゾオキシ] −2−ヒドロキシプロピル等の(メタ)アクリル酸パーフルオロアルキルエステルが挙げられる。中でも(メタ)アクリル酸−2,2,2−トリフルオロエチルは、電解液との濡れ性が高く低温特性が向上するため特に好ましい。   Examples of fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomers represented by formula (I) include (meth) acrylic acid alkyl fluoride, (meth) acrylic acid fluoride aryl, and (meth) acrylic acid fluoride. Aralkyl is mentioned. Of these, alkyl fluoride (meth) acrylate is preferable. Specific examples of such a monomer include (meth) acrylic acid-2,2,2-trifluoroethyl, (meth) acrylic acid-β- (perfluorooctyl) ethyl, (meth) acrylic acid-2. , 2,3,3-tetrafluoropropyl, (meth) acrylic acid-2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyl, (meth) acrylic acid-1H, 1H, 9H-perfluoro-1- Nonyl, (meth) acrylic acid-1H, 1H, 11H-perfluoroundecyl, perfluorooctyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid-3- [4- [1-trifluoromethyl-2,2- And (meth) acrylic acid perfluoroalkyl esters such as bis [bis (trifluoromethyl) fluoromethyl] ethynyloxy] benzooxy] -2-hydroxypropyl. Among them, (meth) acrylic acid-2,2,2-trifluoroethyl is particularly preferable because it has high wettability with an electrolytic solution and improves low-temperature characteristics.

フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。したがって、水溶性高分子は、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を、1種類だけ含んでいてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて含んでいてもよい。   One type of fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer may be used alone, or two or more types may be used in combination at any ratio. Therefore, the water-soluble polymer may contain only one type of fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer unit, or may contain two or more types in combination at any ratio.

水溶性高分子におけるフッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の比率は、0.1〜30質量%、好ましくは0.2〜25質量%、さらに好ましくは0.5〜20質量%である。フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を前記範囲で含有することで、水溶性高分子は、水に対する分散安定性が向上する。また、電極活物質間の密着性を向上し、電極活物質層と集電体との間の密着性を向上し、特に高温サイクル特性、高温保持特性に優れる。さらに、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含有することで、イオン伝導性が向上し、出力特性にも優れる。フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の比率が過少であると、イオン伝導性が低下し、出力特性が劣化することがある。またフッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の比率が過大であると、水に対する溶解性が低下し、スラリーの均一塗工が困難になることがある。   The ratio of the fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer unit in the water-soluble polymer is 0.1 to 30% by mass, preferably 0.2 to 25% by mass, more preferably 0.5 to 20% by mass. is there. By containing the fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer unit in the above range, the water-soluble polymer is improved in dispersion stability with respect to water. In addition, the adhesion between the electrode active materials is improved, the adhesion between the electrode active material layer and the current collector is improved, and particularly high temperature cycle characteristics and high temperature holding characteristics are excellent. Furthermore, by including a fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer unit, ion conductivity is improved and output characteristics are also excellent. When the ratio of the fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer unit is too small, the ionic conductivity may be lowered and the output characteristics may be deteriorated. On the other hand, if the ratio of the fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer unit is excessive, the solubility in water is lowered, and uniform coating of the slurry may be difficult.

さらに、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含むことによって、電極活物質層には耐アルカリ性が付与される。電極形成用のスラリーにはアルカリ性物質が含まれることがあり、また素子の作動による酸化還元によりアルカリ性物質が発生することがある。このようなアルカリ性物質は、集電体を腐食し、素子寿命を損なうが、電極活物質層が耐アルカリ性を有することで、アルカリ性物質による集電体の腐食が抑制される。   Furthermore, alkali resistance is provided to the electrode active material layer by including the fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer unit. The electrode forming slurry may contain an alkaline substance, and the alkaline substance may be generated by oxidation-reduction due to the operation of the element. Such an alkaline substance corrodes the current collector and impairs the device life. However, the electrode active material layer has alkali resistance, so that corrosion of the current collector due to the alkaline substance is suppressed.

不飽和ポリアルキレングリコールエーテル単量体
不飽和ポリアルキレングリコールエーテル単量体単位は、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル単量体が重合して形成される構造単位である。
不飽和ポリアルキレングリコールエーテル単量体は、重合性エチレン基とポリアルキレングリコール鎖とを有するものであれば特に制限されないが、下記一般式(II);
Unsaturated polyalkylene glycol ether monomer An unsaturated polyalkylene glycol ether monomer unit is a structural unit formed by polymerization of an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer.
The unsaturated polyalkylene glycol ether monomer is not particularly limited as long as it has a polymerizable ethylene group and a polyalkylene glycol chain, but the following general formula (II);

Figure 0006111895
Figure 0006111895

(式中、R、R及びRは、同一若しくは異なって、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表す。Rは、水素原子又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基を表す。Rは、同一若しくは異なって、炭素数2〜10のアルキレン基を表す。Xは、炭素数1〜5の2価のアルキレン基、又は、直接結合を表す。mは、ROで表されるオキシアルキレン基の平均付加モル数を表わし、2〜200の整数である。)で表されるものであることが好ましい。 (Wherein, R 1, R 2 and R 3 are the same or different, .R 4 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydrogen atom or a straight, Represents a branched or cyclic hydrocarbon group, R a is the same or different and represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, X is a divalent alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, or a direct bond M represents the average added mole number of the oxyalkylene group represented by R a O, and is preferably an integer of 2 to 200.

上記R、R及びRは、同一若しくは異なって、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基であるが、アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のいずれのものであってもよい。アルキル基としては、炭素数1〜8のものが好ましい。より好ましくは、炭素数1〜6のアルキル基であり、更に好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基である。また、上記不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体は、炭素数2〜10のアルケニル基を有するものであることが好ましい。より好ましくは、炭素数3〜8のアルケニル基を有するものであり、更に好ましくは、炭素数3〜6のアルケニル基を有するものである。上記R、R及びRは、このような好ましい構造のものとなるように適宜設定されることが好ましい。 R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and the alkyl group is any of linear, branched or cyclic. Also good. As an alkyl group, a C1-C8 thing is preferable. More preferably, it is a C1-C6 alkyl group, More preferably, it is a C1-C4 alkyl group. Moreover, it is preferable that the said unsaturated polyalkylene glycol ether-type monomer is a C2-C10 alkenyl group. More preferably, it has a C3-C8 alkenyl group, More preferably, it has a C3-C6 alkenyl group. R 1 , R 2 and R 3 are preferably set appropriately so as to have such a preferable structure.

上記一般式(II)中、Rが炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基である場合、Rとしては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロへキシル等の、炭素数1〜20の脂肪族又は脂環式アルキル基;フェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリル等の、炭素数6〜20のアリール基;o−,m−若しくはp−トリル、2,3−若しくは2,4−キシリル、メシチル等の、アルキル基で置換されたアリール基;ビフェニリル等の、(アルキル)フェニル基で置換されたアリール基;ベンジル、フェネチル、ベンズヒドリル、トリチル等の、アリール基で置換されたアルキル基等が挙げられる。これらのうち、Rとしては、炭素数10以下の炭化水素基又は水素原子が好ましく、より好ましくは、炭素数3以下の炭化水素基又は水素原子であり、更に好ましくは、炭素数2以下の飽和アルキル基又は不飽和アルキル基又は水素原子である。Rとしては、水素原子、メチル、エチル、ビニルが特に好ましく、水素原子及びメチルが最も好ましい。 In the above general formula (II), when R 4 is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, R 4 may be methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n- C 1-20 aliphatic or alicyclic alkyl groups such as butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, etc .; phenyl, naphthyl, anthryl, phenanthryl, etc. An aryl group having 6 to 20 carbon atoms; an aryl group substituted with an alkyl group such as o-, m- or p-tolyl, 2,3- or 2,4-xylyl, and mesityl; an (alkyl) such as biphenylyl Aryl groups substituted with phenyl groups; alkyl groups substituted with aryl groups such as benzyl, phenethyl, benzhydryl, trityl, etc. The Among these, R 4 is preferably a hydrocarbon group or hydrogen atom having 10 or less carbon atoms, more preferably a hydrocarbon group or hydrogen atom having 3 or less carbon atoms, and still more preferably 2 or less carbon atoms. A saturated alkyl group, an unsaturated alkyl group, or a hydrogen atom. R 4 is particularly preferably a hydrogen atom, methyl, ethyl, or vinyl, and most preferably a hydrogen atom or methyl.

上記一般式(II)中、Rは、炭素数2〜10のアルキレン基を表わす。アルキレン基は、直鎖状であってもあるいは分岐鎖であってもよい。ROで表されるオキシアルキレン基は、それぞれ、同一であっても異なるものであってもよい。これらの中でも、炭素数2〜5のアルキレン基が好ましい。より好ましくは、炭素数2〜3のアルキレン基である。 In the general formula (II), R a represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms. The alkylene group may be linear or branched. The oxyalkylene groups represented by R a O may be the same or different. Among these, an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms is preferable. More preferably, it is a C2-C3 alkylene group.

上記Rの具体例としては、エチレン(−CHCH−)、トリメチレン(−CHCHCH−)、テトラメチレン(−CHCHCHCH−)、ペンタメチレン、へキサメチレン等の、直鎖のアルキレン基;エチリデン[−CH(CH)−]、プロピレン[−CH(CH)CH−]、プロピリデン[−CH(CHCH)−]、イソプロピリデン[−C(CH−]、等の分岐鎖のアルキレン基等が挙げられる。これらの中でも、エチレン、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、エチリデン、プロピレン、イソプロピリデン等の炭素数2〜5のものが好ましく、より好ましくは、エチレン、プロピレンであり、最も好ましくはエチレンである。すなわち、ROで表されるオキシアルキレン基としては、このような好ましいRから構成されるものが好ましい。 Specific examples of the Ra include ethylene (—CH 2 CH 2 —), trimethylene (—CH 2 CH 2 CH 2 —), tetramethylene (—CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 —), pentamethylene, A linear alkylene group such as xamethylene; ethylidene [—CH (CH 3 ) —], propylene [—CH (CH 3 ) CH 2 —], propylidene [—CH (CH 3 CH 2 ) —], isopropylidene [ Branched chain alkylene groups such as —C (CH 3 ) 2 —] and the like. Among these, those having 2 to 5 carbon atoms such as ethylene, trimethylene, tetramethylene, pentamethylene, ethylidene, propylene, and isopropylidene are preferable, ethylene and propylene are more preferable, and ethylene is most preferable. That is, as the oxyalkylene group represented by R a O, those composed of such preferable R a are preferable.

上記不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体は、一般式(II)中、ROで表されるオキシアルキレン基が、1種類のオキシアルキレン基のみから構成されるものであっても、2種類以上の異なるオキシアルキレン基から構成されるものであってもよいが、オキシアルキレン基全体のうち、50〜100モル%が上記好ましいオキシアルキレン基によって構成されていることが好ましい。オキシアルキレン基がこのようなものであると、水への溶解性を確保し、且つ可とう性付与に寄与するものとなる。オキシアルキレン基全体のうち、上記好ましいオキシアルキレン基の割合は、より好ましくは、70〜100モル%以上であり、更に好ましくは、80〜100モル%である。 In the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer, the oxyalkylene group represented by R a O in the general formula (II) is composed of only one kind of oxyalkylene group. Although it may be composed of two or more different oxyalkylene groups, it is preferable that 50 to 100 mol% of the total oxyalkylene groups are composed of the above preferred oxyalkylene groups. If the oxyalkylene group is such, it will ensure solubility in water and contribute to flexibility. The ratio of the preferable oxyalkylene group in the entire oxyalkylene group is more preferably 70 to 100 mol%, and still more preferably 80 to 100 mol%.

上記一般式(II)中、Xが炭素数1〜5の2価のアルキレン基である場合、Xの例としては、メチレン(−CH−)、エチレン(−CHCH−)、トリメチレン(−CHCHCH−)、テトラメチレン(−CHCHCHCH−)、プロピレン[−CH(CH)CH−]等が挙げられる。これらのうち、Xは、メチレン、エチレンが好ましく、特にエチレンであることが好ましい。 In the general formula (II), when X is a divalent alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, examples of X include methylene (—CH 2 —), ethylene (—CH 2 CH 2 —), trimethylene. (-CH 2 CH 2 CH 2 - ), tetramethylene (-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -), propylene [-CH (CH 3) CH 2 -] , and the like. Among these, X is preferably methylene or ethylene, and particularly preferably ethylene.

上記一般式(II)において、mは、ROで表されるオキシアルキレン基の平均付加モル数を表わし、2〜200の数である。なお、ROで表されるオキシアルキレン基が2種類以上の異なるオキシアルキレン基を有する場合、オキシアルキレン基の付加は、ランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれの付加形態であってもよい。なお、平均付加モル数とは、単量体1モル中において付加しているオキシアルキレン基のモル数の平均値を意味する。 In the said general formula (II), m represents the average addition mole number of the oxyalkylene group represented by R <a> O, and is the number of 2-200. When the oxyalkylene group represented by R a O has two or more different oxyalkylene groups, the addition of the oxyalkylene group may be any addition form such as random addition, block addition, and alternate addition. Good. The average number of moles added means the average number of moles of oxyalkylene groups added in 1 mole of monomer.

上記mが200を超えると、単量体の重合性が低下することになる。また、mが2未満であると、得られる重合体が充分な柔軟性を有しないものとなり、バインダーとしての使用に適したものではなくなるおそれがある。mの範囲としては、2〜150が好ましく、10〜100がより好ましい。   When the above m exceeds 200, the polymerizability of the monomer is lowered. On the other hand, if m is less than 2, the resulting polymer does not have sufficient flexibility and may not be suitable for use as a binder. As a range of m, 2-150 are preferable and 10-100 are more preferable.

不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。したがって、水溶性高分子は、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体を、1種類だけ含んでいてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて含んでいてもよい。   One type of unsaturated polyalkylene glycol ether monomer may be used alone, or two or more types may be used in combination at any ratio. Therefore, the water-soluble polymer may contain only one type of unsaturated polyalkylene glycol ether monomer, or may contain two or more types in combination at any ratio.

不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体は、アルケニル基とポリアルキレングリコール鎖とを有するものであることが好ましく、アルケニル基を有する不飽和アルコールポリアルキレングリコール付加物が好適である。上記単量体としては、アルケニル基を有する不飽和アルコールにポリアルキレングリコール鎖が付加した構造を有する化合物であればよく、炭素数が2〜10、好ましくは炭素数が3〜8のアルケニル基を有するとともに、炭素数が2〜10のオキシアルキレン基の平均付加モル数が2〜200であることが好ましい。具体的には、ビニルアルコールアルキレンオキシド付加物、(メタ)アリルアルコールアルキレンオキシド付加物、3−ブテン−1−オールアルキレンオキシド付加物、イソプレノール(3−メチル−3−ブテン−1−オール)アルキレンオキシド付加物、3−メチル−2−ブテン−1−オールアルキレンオキシド付加物、2−メチル−3−ブテン−2−オールアルキレンオキシド付加物、2−メチル−2−ブテン−1−オールアルキレンオキシド付加物、2−メチル−3−ブテン−1−オールアルキレンオキシド付加物が好適であり、より好ましくは3−メチル−3−ブテン−1−オールにアルキレンオキシドを付加させたイソプレノール(3−メチル−3−ブテン−1−オール)アルキレンオキシド付加物、特に好ましくは3−メチル−3−ブテン−1−オール1モルにアルキレンオキシドを平均2〜200モル付加させたイソプレノール(3−メチル−3−ブテン−1−オール)アルキレンオキシド付加物である。   The unsaturated polyalkylene glycol ether monomer is preferably one having an alkenyl group and a polyalkylene glycol chain, and an unsaturated alcohol polyalkylene glycol adduct having an alkenyl group is preferred. The monomer may be a compound having a structure in which a polyalkylene glycol chain is added to an unsaturated alcohol having an alkenyl group, and an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, preferably 3 to 8 carbon atoms. In addition, the average added mole number of the oxyalkylene group having 2 to 10 carbon atoms is preferably 2 to 200. Specifically, vinyl alcohol alkylene oxide adduct, (meth) allyl alcohol alkylene oxide adduct, 3-buten-1-ol alkylene oxide adduct, isoprenol (3-methyl-3-buten-1-ol) alkylene oxide Adduct, 3-methyl-2-buten-1-ol alkylene oxide adduct, 2-methyl-3-buten-2-ol alkylene oxide adduct, 2-methyl-2-buten-1-ol alkylene oxide adduct 2-methyl-3-buten-1-ol alkylene oxide adduct is more preferable, more preferably isoprenol (3-methyl-3-butene-1-ol obtained by adding alkylene oxide to 3-methyl-3-buten-1-ol. Buten-1-ol) alkylene oxide adduct, particularly preferably 3-methyl- - butene-1-ol 1 mol and the alkylene oxide is an average 2 to 200 mols isoprenol (3-methyl-3-buten-1-ol) alkylene oxide adducts.

水溶性高分子における不飽和ポリアルキレングリコールエーテル単量体単位の比率は、1〜20質量%、好ましくは1.5〜18質量%、さらに好ましくは2〜15質量%である。不飽和ポリアルキレングリコールエーテル単量体単位を前記範囲で含有することで、水溶性高分子は、水に対する分散安定性が向上する。また、電極活物質間の密着性及び、電極活物質層と集電体との間の密着性を向上し、特に高温サイクル特性、高温保持特性に優れる。不飽和ポリアルキレングリコールエーテル単量体単位の比率が過少であると、水に対する溶解性が低下し、スラリーの均一塗工が困難になることがある。また不飽和ポリアルキレングリコールエーテル単量体単位の比率が過大であると、水に対する分散安定性が低下することがあり、また、充放電時の電極の膨らみにより電極活物質が脱落し、出力特性が損なわれることがある。   The ratio of the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer unit in the water-soluble polymer is 1 to 20% by mass, preferably 1.5 to 18% by mass, and more preferably 2 to 15% by mass. By containing the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer unit in the above range, the water-soluble polymer has improved water dispersion stability. Further, the adhesion between the electrode active materials and the adhesion between the electrode active material layer and the current collector are improved, and in particular, the high temperature cycle characteristics and the high temperature holding characteristics are excellent. When the ratio of the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer unit is too small, the solubility in water is lowered, and uniform application of the slurry may be difficult. If the ratio of unsaturated polyalkylene glycol ether monomer units is excessive, the dispersion stability in water may decrease, and the electrode active material may fall off due to swelling of the electrode during charge and discharge, resulting in output characteristics. May be damaged.

水溶性高分子は、さらに必要に応じ、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、架橋性単量体単位が含まれていてもよく、また反応性界面活性剤単量体などの機能性を有する単量体から導かれる構成単位や、その他の共重合可能な単量体から導かれる構成単位が含まれていてもよい。   The water-soluble polymer may further contain a (meth) acrylic acid ester monomer unit or a crosslinkable monomer unit, if necessary, and has functionality such as a reactive surfactant monomer. The structural unit derived from the monomer which it has, and the structural unit derived from the other copolymerizable monomer may be contained.

(メタ)アクリル酸エステル単量体
(メタ)アクリル酸エステル単量体単位は、(メタ)アクリル酸エステル単量体を重合して得られる構造単位である。ただし、(メタ)アクリル酸エステル単量体の中でもフッ素を含有するものは、前記したフッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体として(メタ)アクリル酸エステル単量体とは区別する。
A (meth) acrylic acid ester monomer (meth) acrylic acid ester monomer unit is a structural unit obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid ester monomer. However, among the (meth) acrylate monomers, those containing fluorine are distinguished from the (meth) acrylate monomers as the above-described fluorine-containing (meth) acrylate monomers.

(メタ)アクリル酸エステル単量体の例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、n−テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレート等のアクリル酸アルキルエステル;並びにメチルメタアクリレート、エチルメタアクリレート、n−プロピルメタアクリレート、イソプロピルメタアクリレート、n−ブチルメタアクリレート、t−ブチルメタアクリレート、ペンチルメタアクリレート、ヘキシルメタアクリレート、ヘプチルメタアクリレート、オクチルメタアクリレート、2−エチルヘキシルメタアクリレート、ノニルメタアクリレート、デシルメタアクリレート、ラウリルメタアクリレート、n−テトラデシルメタアクリレート、ステアリルメタアクリレート等のメタクリル酸アルキルエステルが挙げられる。中でもエチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートが好ましい。   Examples of (meth) acrylic acid ester monomers include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, pentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, Acrylic acid alkyl esters such as 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, n-tetradecyl acrylate, stearyl acrylate; and methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n- Butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate Over DOO, heptyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, nonyl methacrylate, decyl methacrylate, lauryl methacrylate, n- tetradecyl methacrylate, methacrylic acid alkyl esters such as stearyl methacrylate. Of these, ethyl acrylate, butyl acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate are preferable.

(メタ)アクリル酸エステル単量体は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。したがって、水溶性高分子は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を、1種類だけ含んでいてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて含んでいてもよい。   One (meth) acrylate monomer may be used alone, or two or more may be used in combination at any ratio. Therefore, the water-soluble polymer may contain only one type of (meth) acrylic acid ester monomer unit, or may contain two or more types in combination at any ratio.

水溶性高分子において、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含有する場合、その比率は、好ましくは30〜70質量%、より好ましくは35〜65質量%、特に好ましくは40〜60質量%である。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含有することで、水溶性高分子を含む電極活物質層の集電体への密着性を高くすることができ、また電極活物質層の柔軟性を高めることができる。   In the water-soluble polymer, when the (meth) acrylic acid ester monomer unit is contained, the ratio is preferably 30 to 70% by mass, more preferably 35 to 65% by mass, and particularly preferably 40 to 60% by mass. It is. By containing the (meth) acrylic acid ester monomer unit, the adhesion of the electrode active material layer containing the water-soluble polymer to the current collector can be increased, and the flexibility of the electrode active material layer can be increased. Can be increased.

架橋性単量体
水溶性高分子は、上記各構成単位に加え、さらに架橋性単量体単位を含んでいてもよい。架橋性単量体単位は、架橋性単量体を加熱又はエネルギー照射により、重合中又は重合後に架橋構造を形成しうる構造単位である。架橋性単量体の例としては、通常は、熱架橋性を有する単量体を挙げることができる。より具体的には、熱架橋性の架橋性基及び1分子あたり1つのオレフィン性二重結合を有する単官能性単量体、及び1分子あたり2つ以上のオレフィン性二重結合を有する多官能性単量体が挙げられる。
The crosslinkable monomer water-soluble polymer may further contain a crosslinkable monomer unit in addition to the above structural units. The crosslinkable monomer unit is a structural unit capable of forming a crosslinked structure during or after polymerization by heating or energy irradiation of the crosslinkable monomer. As an example of the crosslinkable monomer, a monomer having thermal crosslinkability can be usually mentioned. More specifically, a monofunctional monomer having a heat-crosslinkable crosslinkable group and one olefinic double bond per molecule, and a polyfunctional having two or more olefinic double bonds per molecule. Ionic monomers.

単官能性単量体に含まれる熱架橋性の架橋性基の例としては、エポキシ基、N−メチロールアミド基、オキセタニル基、オキサゾリン基、及びこれらの組み合わせが挙げられる。これらの中でも、エポキシ基が、架橋及び架橋密度の調節が容易な点でより好ましい。   Examples of thermally crosslinkable groups contained in the monofunctional monomer include epoxy groups, N-methylolamide groups, oxetanyl groups, oxazoline groups, and combinations thereof. Among these, an epoxy group is more preferable in terms of easy adjustment of crosslinking and crosslinking density.

熱架橋性の架橋性基としてエポキシ基を有し、且つオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、o−アリルフェニルグリシジルエーテルなどの不飽和グリシジルエーテル;ブタジエンモノエポキシド、クロロプレンモノエポキシド、4,5−エポキシ−2−ペンテン、3,4−エポキシ−1−ビニルシクロヘキセン、1,2−エポキシ−5,9−シクロドデカジエンなどのジエンまたはポリエンのモノエポキシド;3,4−エポキシ−1−ブテン、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−9−デセンなどのアルケニルエポキシド;並びにグリシジルアクリレート、グリシジルメタアクリレート、グリシジルクロトネート、グリシジル−4−ヘプテノエート、グリシジルソルベート、グリシジルリノレート、グリシジル−4−メチル−3−ペンテノエート、3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、4−メチル−3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステルなどの不飽和カルボン酸のグリシジルエステル類が挙げられる。   Examples of the crosslinkable monomer having an epoxy group as a thermally crosslinkable group and having an olefinic double bond include vinyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, butenyl glycidyl ether, o-allylphenyl glycidyl. Unsaturated glycidyl ethers such as ether; butadiene monoepoxide, chloroprene monoepoxide, 4,5-epoxy-2-pentene, 3,4-epoxy-1-vinylcyclohexene, 1,2-epoxy-5,9-cyclododecadiene Monoepoxides of dienes or polyenes such as; alkenyl epoxides such as 3,4-epoxy-1-butene, 1,2-epoxy-5-hexene, 1,2-epoxy-9-decene; and glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate Glycidyl crotonate, Unsaturated carboxylic acids such as glycidyl-4-heptenoate, glycidyl sorbate, glycidyl linoleate, glycidyl-4-methyl-3-pentenoate, glycidyl ester of 3-cyclohexene carboxylic acid, glycidyl ester of 4-methyl-3-cyclohexene carboxylic acid Examples include glycidyl esters of acids.

熱架橋性の架橋性基としてN−メチロールアミド基を有し、且つオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、N−メチロール(メタ)アクリルアミドなどのメチロール基を有する(メタ)アクリルアミド類が挙げられる。   Examples of the crosslinkable monomer having an N-methylolamide group as a thermally crosslinkable group and having an olefinic double bond have a methylol group such as N-methylol (meth) acrylamide (meta ) Acrylamides.

熱架橋性の架橋性基としてオキセタニル基を有し、且つオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、2−((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、及び2−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−4−トリフロロメチルオキセタンが挙げられる。   Examples of the crosslinkable monomer having an oxetanyl group as a heat crosslinkable group and having an olefinic double bond include 3-((meth) acryloyloxymethyl) oxetane, 3-((meth) Acryloyloxymethyl) -2-trifluoromethyloxetane, 3-((meth) acryloyloxymethyl) -2-phenyloxetane, 2-((meth) acryloyloxymethyl) oxetane, and 2-((meth) acryloyloxymethyl ) -4-trifluoromethyloxetane.

熱架橋性の架橋性基としてオキサゾリン基を有し、且つオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−メチル−2−オキサゾリン、及び2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリンが挙げられる。   Examples of the crosslinkable monomer having an oxazoline group as a thermally crosslinkable group and having an olefinic double bond include 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2- Oxazoline, 2-vinyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-methyl-2-oxazoline, and 2-isopropenyl-5-ethyl-2-oxazoline is mentioned.

2つ以上のオレフィン性二重結合を有する多官能性単量体の例としては、アリル(メタ)アクリレート、エチレンジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン−トリ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジアリルエーテル、ポリグリコールジアリルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ヒドロキノンジアリルエーテル、テトラアリルオキシエタン、トリメチロールプロパン−ジアリルエーテル、前記以外の多官能性アルコールのアリルまたはビニルエーテル、トリアリルアミン、メチレンビスアクリルアミド、及びジビニルベンゼンが挙げられる。   Examples of multifunctional monomers having two or more olefinic double bonds include allyl (meth) acrylate, ethylene di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, Tetraethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane-tri (meth) acrylate, dipropylene glycol diallyl ether, polyglycol diallyl ether, triethylene glycol divinyl ether, hydroquinone diallyl ether, tetraallyloxyethane, trimethylolpropane-diallyl Ethers, allyl or vinyl ethers of polyfunctional alcohols other than those mentioned above, triallylamine, methylene bisacrylamide, and divinylbenzene.

架橋性単量体としては、特に、エチレンジメタアクリレート、アリルグリシジルエーテル、及びグリシジルメタアクリレートを好ましく用いることができる。   As the crosslinkable monomer, ethylene dimethacrylate, allyl glycidyl ether, and glycidyl methacrylate can be preferably used.

水溶性高分子に架橋性単量体単位が含まれる場合、その比率は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、特に好ましくは0.5質量%以上であり、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、特に好ましくは2質量%以下である。架橋性単量体単位の比率を前記範囲の下限値以上とすることにより、水溶性高分子の分子量を高め、膨潤度が過度に上昇することを防止しうる。一方、架橋性単量体単位の比率を前記範囲の上限値以下とすることにより、水溶性高分子の水に対する可溶性を高め、分散性を良好にすることができる。したがって、架橋性単量体単位の比率を前記範囲内とすることにより、膨潤度及び分散性の両方を良好なものとすることができる。   When the water-soluble polymer contains a crosslinkable monomer unit, the ratio is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and particularly preferably 0.5% by mass or more. , Preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or less. By setting the ratio of the crosslinkable monomer unit to the lower limit value or more of the above range, it is possible to increase the molecular weight of the water-soluble polymer and prevent the degree of swelling from excessively increasing. On the other hand, by setting the ratio of the crosslinkable monomer unit to be equal to or less than the upper limit of the above range, the solubility of the water-soluble polymer in water can be enhanced and the dispersibility can be improved. Therefore, by setting the ratio of the crosslinkable monomer unit within the above range, both the degree of swelling and dispersibility can be improved.

他の単量体単位
水溶性高分子には、上記各単量体単位に加え、反応性界面活性剤単量体などの機能性を有する単量体から導かれる構造単位や、その他の共重合可能な単量体から導かれる構造単位が含まれていてもよい。
Other monomer units Water-soluble polymers include structural units derived from functional monomers such as reactive surfactant monomers and other copolymers in addition to the above monomer units. Structural units derived from possible monomers may be included.

反応性界面活性剤単量体は、他の単量体と共重合しうる重合性の基を有し、且つ、界面活性基(親水性基及び疎水性基)を有する単量体である。反応性界面活性剤単量体を重合することにより得られる反応性界面活性剤単位は、水溶性高分子の分子の一部を構成し、且つ界面活性剤として機能しうる構成単位である。   The reactive surfactant monomer is a monomer having a polymerizable group that can be copolymerized with another monomer and having a surface active group (hydrophilic group and hydrophobic group). The reactive surfactant unit obtained by polymerizing the reactive surfactant monomer constitutes a part of the molecule of the water-soluble polymer and is a structural unit that can function as a surfactant.

通常、反応性界面活性剤単量体は重合性不飽和基を有し、この基が重合後に疎水性基としても作用する。反応性界面活性剤単量体が有する重合性不飽和基の例としては、ビニル基、アリル基、ビニリデン基、プロペニル基、イソプロペニル基、及びイソブチリデン基が挙げられる。かかる重合性不飽和基の種類は、1種類でもよく、2種類以上でもよい。   Usually, the reactive surfactant monomer has a polymerizable unsaturated group, and this group also acts as a hydrophobic group after polymerization. Examples of the polymerizable unsaturated group that the reactive surfactant monomer has include a vinyl group, an allyl group, a vinylidene group, a propenyl group, an isopropenyl group, and an isobutylidene group. The type of the polymerizable unsaturated group may be one type or two or more types.

また、反応性界面活性剤単量体は、親水性を発現する部分として、通常は親水性基を有する。反応性界面活性剤単量体は、親水性基の種類により、アニオン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤に分類される。   Further, the reactive surfactant monomer usually has a hydrophilic group as a portion that exhibits hydrophilicity. Reactive surfactant monomers are classified into anionic, cationic and nonionic surfactants depending on the type of hydrophilic group.

アニオン系の親水性基の例としては、−SOM、−COOM、及び−PO(OH)が挙げられる。ここでMは、水素原子又はカチオンを示す。カチオンの例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属イオン;カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属イオン;アンモニウムイオン;モノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、トリエチルアミン等のアルキルアミンのアンモニウムイオン;並びに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等のアルカノールアミンのアンモニウムイオンが挙げられる。 Examples of the anionic hydrophilic group include —SO 3 M, —COOM, and —PO (OH) 2 . Here, M represents a hydrogen atom or a cation. Examples of cations include alkali metal ions such as lithium, sodium and potassium; alkaline earth metal ions such as calcium and magnesium; ammonium ions; ammonium ions of alkylamines such as monomethylamine, dimethylamine, monoethylamine and triethylamine; and Examples include ammonium ions of alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine.

カチオン系の親水基の例としては、−Cl、−Br、−I、及び−SOORXが挙げられる。ここでRXは、アルキル基を示す。RXの例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、及びイソプロピル基が挙げられる。 Examples of the hydrophilic group of cationic, -Cl, -Br, -I, and -SO 3 ORX the like. Here, RX represents an alkyl group. Examples of RX include methyl group, ethyl group, propyl group, and isopropyl group.

ノニオン系の親水基の例としては、−OHが挙げられる。   -OH is mentioned as an example of a nonionic hydrophilic group.

好適な反応性界面活性剤単量体の例としては、下記の式(III)で表される化合物が挙げられる。   Examples of suitable reactive surfactant monomers include compounds represented by the following formula (III).

Figure 0006111895
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式(III)において、Rは2価の結合基を表す。Rの例としては、−Si−O−基、メチレン基及びフェニレン基が挙げられる。式(III)において、Rは親水性基を表す。Rの例としては、−SONHが挙げられる。式(III)において、nは1以上100以下の整数である。反応性界面活性剤単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 In the formula (III), R represents a divalent linking group. Examples of R include -Si-O- group, methylene group and phenylene group. In the formula (III), R 3 represents a hydrophilic group. An example of R 3 includes —SO 3 NH 4 . In the formula (III), n is an integer of 1 or more and 100 or less. A reactive surfactant monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

水溶性高分子が反応性界面活性剤単位を含む場合、その比率は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上であり、通常15質量%以下、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。反応性界面活性剤単位の比率を前記範囲の下限値以上とすることにより、負極用スラリー組成物の分散性を向上させることができる。一方、反応性界面活性剤単位の比率を前記範囲の上限値以下とすることにより、負極活物質層の耐久性を向上させることができる。   When the water-soluble polymer contains a reactive surfactant unit, the ratio is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and usually 15%. It is at most 10% by mass, preferably at most 10% by mass, more preferably at most 5% by mass. The dispersibility of the negative electrode slurry composition can be improved by setting the ratio of the reactive surfactant unit to the lower limit value or more of the above range. On the other hand, the durability of the negative electrode active material layer can be improved by setting the ratio of the reactive surfactant unit to the upper limit of the above range.

水溶性高分子が有しうる任意の単位のさらなる例としては、下記の単量体を重合して得られる単位が挙げられる。即ち、スチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、ビニル安息香酸、ビニル安息香酸メチル、ビニルナフタレン、クロロメチルスチレン、ヒドロキシメチルスチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系単量体;アクリルアミド、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等のアミド系単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のα,β−不飽和ニトリル化合物単量体;エチレン、プロピレン等のオレフィン類単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類単量体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類単量体;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン類単量体;並びにN−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物単量体の1以上を重合して得られる単位が挙げられる。水溶性高分子におけるこれらの単位の割合は、好ましくは0質量%〜10質量%、より好ましくは0質量%〜5質量%である。   Further examples of arbitrary units that the water-soluble polymer may have include units obtained by polymerizing the following monomers. That is, styrene monomers such as styrene, chlorostyrene, vinyl toluene, t-butyl styrene, vinyl benzoic acid, methyl vinyl benzoate, vinyl naphthalene, chloromethyl styrene, hydroxymethyl styrene, α-methyl styrene, and divinyl benzene; Amide monomers such as acrylamide and acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid; α, β-unsaturated nitrile compound monomers such as acrylonitrile and methacrylonitrile; Olefin monomers such as ethylene and propylene; Vinyl chloride , Halogen atom-containing monomers such as vinylidene chloride; vinyl ester monomers such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate and vinyl benzoate; vinyl ether monomers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether and butyl vinyl ether; Methyl Vinyl ketone monomers such as nil ketone, ethyl vinyl ketone, butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone and isopropenyl vinyl ketone; and one or more of heterocyclic compound-containing vinyl compound monomers such as N-vinyl pyrrolidone, vinyl pyridine and vinyl imidazole The unit obtained by polymerizing is mentioned. The proportion of these units in the water-soluble polymer is preferably 0% by mass to 10% by mass, more preferably 0% by mass to 5% by mass.

水溶性高分子の1%水溶液粘度は、10〜10000mPa・sであることが好ましい。ここで、水溶性高分子の1%水溶液粘度は、23℃、pH8において測定される粘度をいう。   The 1% aqueous solution viscosity of the water-soluble polymer is preferably 10 to 10,000 mPa · s. Here, the 1% aqueous solution viscosity of the water-soluble polymer refers to a viscosity measured at 23 ° C. and pH 8.

また、水溶性高分子の、pH8における、1%水溶液を調整した際の溶液粘度は、さらに好ましくは10〜10,000mPa・s、より好ましくは20〜8,000mPa・s、特に好ましくは30〜5,000mPa・sの範囲にある。溶液粘度が高すぎると、負極活物質層の集電体に対する密着性が低下することがあり、また低すぎると負極活物質層の柔軟性が低下することがある。   Moreover, the solution viscosity when adjusting a 1% aqueous solution of a water-soluble polymer at pH 8 is more preferably 10 to 10,000 mPa · s, more preferably 20 to 8,000 mPa · s, and particularly preferably 30 to. It is in the range of 5,000 mPa · s. If the solution viscosity is too high, the adhesion of the negative electrode active material layer to the current collector may be reduced, and if it is too low, the flexibility of the negative electrode active material layer may be reduced.

水溶性高分子の重量平均分子量は、好ましくは100以上、より好ましくは500以上、特に好ましくは1000以上であり、好ましくは500000以下、より好ましくは250000以下、特に好ましくは100000以下である。水溶性高分子の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって、ジメチルホルムアミドの10体積%水溶液に0.85g/mlの硝酸ナトリウムを溶解させた溶液を展開溶媒としたポリスチレン換算の値として求めればよい。   The weight average molecular weight of the water-soluble polymer is preferably 100 or more, more preferably 500 or more, particularly preferably 1000 or more, preferably 500,000 or less, more preferably 250,000 or less, and particularly preferably 100,000 or less. The weight average molecular weight of the water-soluble polymer is a value in terms of polystyrene using a solution obtained by dissolving 0.85 g / ml sodium nitrate in a 10% by volume aqueous solution of dimethylformamide by gel permeation chromatography (GPC). As long as you ask.

さらに、水溶性高分子のガラス転移温度は、通常0℃以上、好ましくは5℃以上であり、通常100℃以下、好ましくは50℃以下である。水溶性高分子のガラス転移温度は、様々な単量体を組み合わせることによって調整可能である。   Furthermore, the glass transition temperature of the water-soluble polymer is usually 0 ° C. or higher, preferably 5 ° C. or higher, and is usually 100 ° C. or lower, preferably 50 ° C. or lower. The glass transition temperature of the water-soluble polymer can be adjusted by combining various monomers.

水溶性高分子の製造
水溶性高分子を製造する方法としては、水溶性高分子を構成する前記単量体を所定の比率で含む単量体混合物を、水系溶媒中で重合してポリマーを得、pH7〜13にアルカリ化する方法が挙げられる。
Production of water-soluble polymer As a method for producing a water-soluble polymer, a monomer mixture containing the monomers constituting the water-soluble polymer in a predetermined ratio is polymerized in an aqueous solvent to obtain a polymer. The method of alkalizing to pH 7-13 is mentioned.

水系溶媒としては、単量体混合物および得られる水溶性高分子の溶解ないし分散が可能なものであれば格別限定されることはなく、通常、水などの常圧における沸点が80〜350℃、好ましくは100〜300℃の分散媒から選ばれる。なお、下記例示の分散媒名の後の( )内の数字は常圧での沸点(単位℃)であり、小数点以下は四捨五入または切り捨てられた値である。例えば、ケトン類としては、ダイアセトンアルコール(169)、γ−ブチロラクトン(204);アルコール類としては、エチルアルコール(78)、イソプロピルアルコール(82)、ノルマルプロピルアルコール(97);グリコール類として、エチレングリコール(193)、プロピレングリコール(188)、ジエチレングリコール(244);グリコールエーテル類としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル(120)、メチルセロソルブ(124)、エチルセロソルブ(136)、エチレングリコールターシャリーブチルエーテル(152)、ブチルセロソルブ(171)、3−メトキシー3メチル−1−ブタノール(174)、エチレングリコールモノプロピルエーテル(150)、ジエチレングリコールモノブチルピルエーテル(230)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(271)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(188);エーテル類としては、1,3−ジオキソラン(75)、1,4−ジオキソラン(101)、テトラヒドロフラン(66)が挙げられる。中でも、水は可燃性がなく、また水溶性高分子の製造後、溶媒置換することなく、重合体含有水溶液をスラリーの製造に使用できるため、最も好ましい。なお、主溶媒として水を使用して、水溶性高分子の溶解状態が確保可能な範囲において上記記載の水以外の水系溶媒を混合して用いて良い。   The aqueous solvent is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the monomer mixture and the resulting water-soluble polymer, and usually has a boiling point of 80 to 350 ° C. at normal pressure such as water. Preferably, it is selected from a dispersion medium at 100 to 300 ° C. In addition, the number in parentheses after the name of the following exemplified dispersion medium is the boiling point (unit: ° C) at normal pressure, and the value after the decimal point is rounded off or rounded down. For example, diacetone alcohol (169), γ-butyrolactone (204) as ketones; ethyl alcohol (78), isopropyl alcohol (82), normal propyl alcohol (97) as alcohols; ethylene as glycols Glycol (193), propylene glycol (188), diethylene glycol (244); glycol ethers include propylene glycol monomethyl ether (120), methyl cellosolve (124), ethyl cellosolve (136), ethylene glycol tertiary butyl ether (152) , Butyl cellosolve (171), 3-methoxy-3-methyl-1-butanol (174), ethylene glycol monopropyl ether (150), diethylene glycol monobutyl pyrute (230), triethylene glycol monobutyl ether (271), dipropylene glycol monomethyl ether (188); ethers include 1,3-dioxolane (75), 1,4-dioxolane (101), and tetrahydrofuran (66) Can be mentioned. Among these, water is most preferable because it is not flammable and the polymer-containing aqueous solution can be used for slurry production without solvent substitution after the production of the water-soluble polymer. In addition, water may be used as the main solvent, and an aqueous solvent other than the above-described water may be mixed and used within a range in which the dissolved state of the water-soluble polymer can be ensured.

重合方法は、乳化重合法であり、重合反応としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などが挙げられる。乳化重合法は、たとえば攪拌機および加熱装置付きの密閉容器に水、分散剤や乳化剤などの添加剤、開始剤および単量体を所定の組成になるように加え、攪拌しながら温度を上昇させて重合を開始する方法である。   The polymerization method is an emulsion polymerization method, and examples of the polymerization reaction include ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization. In the emulsion polymerization method, for example, water, an additive such as a dispersant and an emulsifier, an initiator and a monomer are added to a sealed container equipped with a stirrer and a heating device so as to have a predetermined composition, and the temperature is increased while stirring. This is a method for initiating polymerization.

乳化剤や分散剤、重合開始剤などは、これらの重合法において一般的に用いられるものであり、その使用量も一般に使用される量でよい。   An emulsifier, a dispersant, a polymerization initiator, and the like are generally used in these polymerization methods, and the amount used may be a generally used amount.

重合温度および重合時間は、重合法や使用する重合開始剤の種類などにより任意に選択できるが、通常、重合温度は約30℃以上、重合時間は0.5〜30時間程度である。アミン類などの添加剤を重合助剤として用いることもできる。さらにこれらの方法によって得られる重合体の溶液に、アルカリ金属(Li、Na、K、Rb、Cs)水酸化物、アンモニア、無機アンモニウム化合物(NHClなど)、有機アミン化合物(エタノールアミン、ジエチルアミンなど)などが溶解している塩基性水溶液を加えてpH5〜10、好ましくは5〜9の範囲になるように調整することができる。アルカリ金属水酸化物によるpH調整は、水溶性高分子による、集電体及び活物質との結着性(ピール強度)を向上させるため好ましい。 The polymerization temperature and polymerization time can be arbitrarily selected depending on the polymerization method and the type of polymerization initiator used, but the polymerization temperature is usually about 30 ° C. or higher and the polymerization time is about 0.5 to 30 hours. Additives such as amines can also be used as polymerization aids. Further, the polymer solution obtained by these methods is added to alkali metal (Li, Na, K, Rb, Cs) hydroxide, ammonia, inorganic ammonium compound (NH 4 Cl, etc.), organic amine compound (ethanolamine, diethylamine). Etc.) can be adjusted by adding a basic aqueous solution in which pH is 5 to 10, preferably 5 to 9. The pH adjustment with the alkali metal hydroxide is preferable because the binding property (peel strength) between the current collector and the active material is improved by the water-soluble polymer.

上述した水溶性高分子は、2種以上の高分子からなる混合物であってもよい。高分子混合物は、少なくとも1種のモノマー成分を常法により重合し、引き続き、他の少なくとも1種のモノマー成分を添加し、常法により重合させる方法(二段重合法)などによっても得ることができる。   The water-soluble polymer described above may be a mixture of two or more types of polymers. The polymer mixture can also be obtained by a method (two-stage polymerization method) in which at least one monomer component is polymerized by a conventional method, and then at least one other monomer component is added and polymerized by a conventional method. it can.

重合に用いる重合開始剤としては、たとえば過酸化ラウロイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシピバレート、3,3,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイドなどの有機過酸化物、α,α’−アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、または過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどが挙げられる。   Examples of the polymerization initiator used for polymerization include lauroyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxypivalate, 3,3,5-trimethylhexanoyl peroxide, and the like. Organic peroxides, azo compounds such as α, α′-azobisisobutyronitrile, ammonium persulfate, potassium persulfate, and the like.

また、前記重合において、連鎖移動剤を加えてもよい。連鎖移動剤としては、アルキルメルカプタンが好ましく、具体的には、n−ブチルメルカプタン、t−ブチルメルカプタン、n−ヘキシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、t−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−ステアリルメルカプタンが挙げられる。中でも、n−オクチルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタンが、重合安定性が良好であるという観点から好ましい。   In the polymerization, a chain transfer agent may be added. The chain transfer agent is preferably an alkyl mercaptan, specifically, n-butyl mercaptan, t-butyl mercaptan, n-hexyl mercaptan, n-octyl mercaptan, t-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan. , N-stearyl mercaptan. Among these, n-octyl mercaptan and t-dodecyl mercaptan are preferable from the viewpoint of good polymerization stability.

また、上記アルキルメルカプタンと共に他の連鎖移動剤を併用してもよい。併用してもよい連鎖移動剤としては、ターピノーレン、アリルアルコール、アリルアミン、アリルスルフォン酸ソーダ(カリウム)、メタアリルスルフォン酸ソーダ(カリウム)等が挙げられる。上記の連鎖移動剤の使用量は、本願発明の効果を妨げない範囲で特に限定されない。   In addition, other chain transfer agents may be used in combination with the alkyl mercaptan. Examples of chain transfer agents that may be used in combination include terpinolene, allyl alcohol, allylamine, sodium allyl sulfonate (potassium), and sodium methallyl sulfonate (potassium). The amount of the chain transfer agent used is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not hindered.

pH7〜13にアルカリ化する方法としては、特に限定されないが、水酸化リチウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ金属水溶液、水酸化カルシウム水溶液、水酸化マグネシウム水溶液などのアルカリ土類金属水溶液や、アンモニア水溶液などのアルカリ水溶液を添加する方法が挙げられる。   The method for alkalinizing to pH 7 to 13 is not particularly limited, and alkaline earth solutions such as lithium hydroxide aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution and other alkali metal aqueous solutions, calcium hydroxide aqueous solution and magnesium hydroxide aqueous solution. Examples include a method of adding an aqueous metal solution or an aqueous alkali solution such as an aqueous ammonia solution.

水溶性高分子の含有量
本発明のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物における水溶性高分子の含有割合は、特に限定はされないが、後述する負極活物質100質量部に対して好ましくは0.1〜20質量部、さらに好ましくは0.5〜15質量部、特に好ましくは1〜10質量部の範囲ある。水溶性高分子の比率が過少であると、集電体と負極活物質層との密着性が低下し、充放電時の負極活物質層の膨張、収縮により負極活物質が脱落し、出力特性が損なわれることがある。また水溶性高分子の比率が過大であると、相対的に負極活物質層における負極活物質量が減少し、出力特性が低下することがある。
Content of water-soluble polymer The content of the water-soluble polymer in the slurry composition for a negative electrode of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0 with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material described later. 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 15 parts by mass, and particularly preferably 1 to 10 parts by mass. If the ratio of the water-soluble polymer is too small, the adhesion between the current collector and the negative electrode active material layer will be reduced, and the negative electrode active material will fall off due to expansion and contraction of the negative electrode active material layer during charge and discharge, resulting in output characteristics. May be damaged. On the other hand, when the ratio of the water-soluble polymer is excessive, the amount of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is relatively decreased, and the output characteristics may be deteriorated.

(負極活物質)
本発明のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物は、上記水溶性高分子、および溶媒ないし分散媒としての水に加え、負極活物質を含有してなる。負極活物質は、二次電池用負極内で電子の受け渡しをする物質である。負極活物質としては、炭素材料系活物質や合金系活物質が挙げられる。
(Negative electrode active material)
The slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery of the present invention comprises a negative electrode active material in addition to the water-soluble polymer and water as a solvent or a dispersion medium. The negative electrode active material is a material that transfers electrons in the negative electrode for a secondary battery. Examples of the negative electrode active material include a carbon material-based active material and an alloy-based active material.

炭素材料系活物質とは、リチウムが挿入可能な炭素を主骨格とする活物質をいい、具体的には、炭素質材料と黒鉛質材料が挙げられる。炭素質材料とは一般的に炭素前駆体を2000℃以下で熱処理(炭素化)された黒鉛化の低い(結晶性の低い)炭素材料を示し、黒鉛質材料とは易黒鉛性炭素を2000℃以上で熱処理することによって得られた黒鉛に近い高い結晶性を有する黒鉛質材料を示す。   The carbon material-based active material refers to an active material having carbon as a main skeleton into which lithium can be inserted, and specifically includes a carbonaceous material and a graphite material. The carbonaceous material generally indicates a carbon material having a low graphitization (low crystallinity) obtained by heat-treating (carbonizing) a carbon precursor at 2000 ° C. or less, and the graphitic material is a graphitizable carbon at 2000 ° C. A graphitic material having high crystallinity close to that of the graphite obtained by heat treatment as described above will be shown.

炭素質材料としては、熱処理温度によって炭素の構造を容易に変える易黒鉛性炭素や、ガラス状炭素に代表される非晶質構造に近い構造を持つ難黒鉛性炭素が挙げられる。   Examples of the carbonaceous material include graphitizable carbon that easily changes the carbon structure depending on the heat treatment temperature, and non-graphitic carbon having a structure close to an amorphous structure typified by glassy carbon.

易黒鉛性炭素としては石油や石炭から得られるタールピッチを原料とした炭素材料が挙げられ、例えば、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソフェーズピッチ系炭素繊維、熱分解気相成長炭素繊維などが挙げられる。MCMBとはピッチ類を400℃前後で加熱する過程で生成したメソフェーズ小球体を分離抽出した炭素微粒子であり、メソフェーズピッチ系炭素繊維とは、前記メソフェーズ小球体が成長、合体して得られるメソフェーズピッチを原料とする炭素繊維である。   Examples of graphitizable carbon include carbon materials made from tar pitch obtained from petroleum and coal, such as coke, mesocarbon microbeads (MCMB), mesophase pitch-based carbon fibers, pyrolytic vapor-grown carbon fibers, etc. Is mentioned. MCMB is a carbon fine particle obtained by separating and extracting mesophase spherules produced in the process of heating pitches at around 400 ° C., and mesophase pitch-based carbon fiber is a mesophase pitch obtained by growing and coalescing the mesophase spherules. Is a carbon fiber made from a raw material.

難黒鉛性炭素としては、フェノール樹脂焼成体、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、擬等方性炭素、フルフリルアルコール樹脂焼成体(PFA)などが挙げられる。   Examples of the non-graphitizable carbon include phenol resin fired bodies, polyacrylonitrile-based carbon fibers, pseudo-isotropic carbon, and furfuryl alcohol resin fired bodies (PFA).

黒鉛質材料としては天然黒鉛、人造黒鉛があげられる。人造黒鉛としては、主に2800℃以上で熱処理した人造黒鉛、MCMBを2000℃以上で熱処理した黒鉛化MCMB、メソフェーズピッチ系炭素繊維を2000℃以上で熱処理した黒鉛化メソフェーズピッチ系炭素繊維などがあげられる。
これら炭素系活物質の中でも黒鉛質材料が好ましい。
Examples of the graphite material include natural graphite and artificial graphite. Examples of artificial graphite include artificial graphite heat-treated at 2800 ° C. or higher, graphitized MCMB heat-treated MCMB at 2000 ° C. or higher, and graphitized mesophase pitch carbon fiber heat-treated at 2000 ° C. or higher. It is done.
Among these carbon-based active materials, a graphite material is preferable.

合金系活物質とは、リチウムの挿入可能な元素を構造に含み、リチウムが挿入した場合の質量あたりの理論電気容量が500mAh/g以上である活物質をいい、具体的には、リチウム金属、リチウム合金を形成する単体金属およびその合金、及びそれらの酸化物や硫化物、窒化物、珪化物、炭化物、燐化物等が用いられる。   The alloy-based active material refers to an active material that contains an element into which lithium can be inserted and has a theoretical electric capacity per mass of 500 mAh / g or more when lithium is inserted. A single metal forming a lithium alloy and an alloy thereof, and oxides, sulfides, nitrides, silicides, carbides, phosphides, and the like thereof are used.

リチウム合金を形成する単体金属及び合金としては、Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn等の金属を含有する化合物が挙げられる。それらの中でもケイ素(Si)、スズ(Sn)または鉛(Pb)の単体金属若しくはこれら原子を含む合金、または、それらの金属の化合物が用いられる。   Examples of single metals and alloys forming lithium alloys include compounds containing metals such as Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, and Zn. Is mentioned. Among these, silicon (Si), tin (Sn) or lead (Pb) simple metals, alloys containing these atoms, or compounds of these metals are used.

合金系活物質は、さらに、一つ以上の非金属元素を含有していてもよい。具体的には、例えばSiC、SiO(以下、「Si−O−C」と呼ぶ)(0<x≦3、0<y≦5)、Si、SiO、SiO(0<x≦2)、SnO(0<x≦2)、LiSiO、LiSnO等が挙げられ、中でも低電位でリチウムの挿入脱離が可能なSiOが好ましい。例えば、SiOは、ケイ素を含む高分子材料を焼成して得ることができる。SiOの中でも、容量とサイクル特性の兼ね合いから、0.8≦x≦3、2≦y≦4の範囲が好ましく用いられる。 The alloy-based active material may further contain one or more nonmetallic elements. Specifically, for example, SiC, SiO x C y (hereinafter referred to as “Si—O—C”) (0 <x ≦ 3, 0 <y ≦ 5), Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, Examples thereof include SiO x (0 <x ≦ 2), SnO x (0 <x ≦ 2), LiSiO, LiSnO, etc. Among them, SiO x C y capable of inserting and releasing lithium at a low potential is preferable. For example, SiO x C y can be obtained by firing a polymer material containing silicon. Among SiO x C y , the range of 0.8 ≦ x ≦ 3 and 2 ≦ y ≦ 4 is preferably used in view of the balance between capacity and cycle characteristics.

酸化物や硫化物、窒化物、珪化物、炭化物、燐化物としては、リチウムの挿入可能な元素の酸化物や硫化物、窒化物、珪化物、炭化物、燐化物等が挙げられ、その中で酸化物が特に好ましい。具体的には酸化スズ、酸化マンガン、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化バナジウム等の酸化物、Si、Sn、PbおよびTi原子よりなる群から選ばれる金属元素を含むリチウム含有金属複合酸化物材料が用いられている。ケイ素の酸化物としてはシリコンカーバイド(Si−O−C)のような材料も挙げられる。   Examples of oxides, sulfides, nitrides, silicides, carbides, and phosphides include oxides, sulfides, nitrides, silicides, carbides, and phosphides of elements into which lithium can be inserted. Oxides are particularly preferred. Specifically, an oxide such as tin oxide, manganese oxide, titanium oxide, niobium oxide, vanadium oxide, or a lithium-containing metal composite oxide material containing a metal element selected from the group consisting of Si, Sn, Pb, and Ti atoms is used. It has been. Examples of the silicon oxide include materials such as silicon carbide (Si—O—C).

リチウム含有金属複合酸化物としては、更にLiTiで示されるリチウムチタン複合酸化物(0.7≦x≦1.5、1.5≦y≦2.3、0≦z≦1.6、Mは、Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、ZnおよびNb)が挙げられ、中でもLi4/3Ti5/3、Li1Ti、Li4/5Ti11/5が用いられる。 As the lithium-containing metal composite oxide, a lithium titanium composite oxide represented by Li x Ti y M z O 4 (0.7 ≦ x ≦ 1.5, 1.5 ≦ y ≦ 2.3, 0 ≦ z ≦ 1.6, M includes Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, and Nb), among which Li 4/3 Ti 5/3 O 4 , Li1Ti 2 O 4 and Li 4/5 Ti 11/5 O 4 are used.

これらの中でもケイ素を含む材料が好ましく、中でもSiC、SiO(0<x≦2)、Si−O−Cがさらに好ましい。この化合物では高電位でSi(ケイ素)、低電位ではC(炭素)へのLiの挿入脱離が起こると推測され、他の合金系活物質よりも膨張・収縮が抑制される。 Among these, a material containing silicon is preferable, and SiC, SiO x (0 <x ≦ 2), and Si—O—C are more preferable. In this compound, it is presumed that insertion / extraction of Li to / from Si (silicon) occurs at a high potential and C (carbon) at a low potential, and expansion / contraction is suppressed as compared with other alloy-based active materials.

本発明においては、炭素材料やケイ素含有材料が好ましく、特に黒鉛質材料や、Si−O−Cが好ましい。なお、負極活物質は、1種単独で用いても良く、2種以上を併用してもよい。負極活物質の形状は、粒状に整粒されたものが好ましい。粒子の形状が球形であると、電極成形時により高密度な電極が形成できる。   In the present invention, carbon materials and silicon-containing materials are preferable, and graphite materials and Si—O—C are particularly preferable. In addition, a negative electrode active material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. The shape of the negative electrode active material is preferably a granulated particle. When the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed during electrode molding.

なお、負極活物質は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。併用する場合には、黒鉛質材料とケイ素含有材料との併用が好ましい。その配合比率(黒鉛質材料/ケイ素含有材料)は、重量比で、99/1〜40/60が好ましく、95/5〜45/55がより好ましい。負極活物質の形状は、粒状に整粒されたものが好ましい。粒子の形状が球形であると、電極成形時により高密度な電極が形成できる。   In addition, a negative electrode active material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When used in combination, a combination of a graphite material and a silicon-containing material is preferred. The blending ratio (graphitic material / silicon-containing material) is preferably 99/1 to 40/60, more preferably 95/5 to 45/55, by weight. The shape of the negative electrode active material is preferably a granulated particle. When the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed during electrode molding.

負極活物質の体積平均粒子径は、電池の他の構成要件との兼ね合いで適宜選択されるが通常0.1〜100μm、好ましくは1〜50μm、より好ましくは5〜40μmである。また、負極活物質の50%体積累積径は、初期効率、負荷特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点から、通常1〜50μm、好ましくは15〜30μmである。体積平均粒子径は、レーザー回折で粒度分布を測定することにより求められる。50%体積累積径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(SALD−3100;島津製作所製)にて測定し、算出される50%体積平均粒子径である。   The volume average particle diameter of the negative electrode active material is appropriately selected in consideration of other constituent requirements of the battery, but is usually 0.1 to 100 μm, preferably 1 to 50 μm, more preferably 5 to 40 μm. Further, the 50% volume cumulative diameter of the negative electrode active material is usually 1 to 50 μm, preferably 15 to 30 μm, from the viewpoint of improving battery characteristics such as initial efficiency, load characteristics, and cycle characteristics. The volume average particle diameter is determined by measuring the particle size distribution by laser diffraction. The 50% volume cumulative diameter is a 50% volume average particle diameter calculated by measuring with a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-3100; manufactured by Shimadzu Corporation).

負極活物質のタップ密度は、特に制限されないが、0.6g/cm以上のものが好適に用いられる。 The tap density of the negative electrode active material is not particularly limited, but 0.6 g / cm 3 or more is preferably used.

負極活物質のBET比表面積は、好ましくは3〜20m/g、より好ましくは3〜15m/g、特に好ましくは3〜10m/gである。負極活物質のBET比表面積が上記範囲にあることで、負極活物質表面の活性点が増えるため、二次電池の低温出力特性に優れる。 The BET specific surface area of the negative electrode active material is preferably 3 to 20 m 2 / g, more preferably 3 to 15 m 2 / g, and particularly preferably 3 to 10 m 2 / g. When the BET specific surface area of the negative electrode active material is in the above range, the active points on the surface of the negative electrode active material are increased, so that the low-temperature output characteristics of the secondary battery are excellent.

(分散媒)
本発明では、スラリーの分散媒として水を用いる。また、本発明においては、スラリー組成物の分散安定性を損なわず、作業環境衛生に悪影響を与えない範囲であれば、分散媒として水に、親水性の溶媒を混合してもよい。親水性の溶媒としては、メタノール、エタノール、N−メチルピロリドンなどがあげられ、水に対して5質量%以下であることが好ましい。
(Dispersion medium)
In the present invention, water is used as a dispersion medium for the slurry. In the present invention, a hydrophilic solvent may be mixed with water as a dispersion medium as long as the dispersion stability of the slurry composition is not impaired and the working environment hygiene is not adversely affected. Examples of the hydrophilic solvent include methanol, ethanol, N-methylpyrrolidone and the like, and the amount is preferably 5% by mass or less based on water.

本発明のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物には、上記成分に加え、本発明の目的を損なわない範囲で、バインダー、導電材、増粘剤、その他の添加剤が含まれていてもよい。   The slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode of the present invention may contain a binder, a conductive material, a thickener, and other additives in addition to the above components as long as the object of the present invention is not impaired. Good.

(バインダー)
バインダーは、負極活物質を相互に結着させることができ、集電体に対する密着性を有する化合物であれば特に制限はないが、粒子状バインダーであることが好ましい。バインダーは、負極活物質層において負極活物質同士を結着させたり、負極活物質と集電体とを結着させたりする性質をもつが、中でも、粒子状バインダーを用いることにより、負極活物質を強固に保持しうるので、集電体に対する負極活物質層の密着性を高めることができる。また、粒子状バインダーを用いることにより、負極活物質層に含まれる負極活物質以外の粒子をも結着し、負極活物質層の強度を維持する役割も果たすことができる。
(binder)
The binder is not particularly limited as long as it is a compound that can bind the negative electrode active materials to each other and has adhesion to the current collector, but is preferably a particulate binder. The binder has the property of binding the negative electrode active materials to each other in the negative electrode active material layer, or binding the negative electrode active material and the current collector. Among them, the negative electrode active material can be obtained by using a particulate binder. Thus, the adhesion of the negative electrode active material layer to the current collector can be enhanced. Further, by using the particulate binder, particles other than the negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer can be bound, and the role of maintaining the strength of the negative electrode active material layer can also be achieved.

粒子状バインダーは、スラリー中で粒子形状を保持した状態で存在するものであればよいが、負極活物質層においても粒子形状を保持した状態で存在できるものが好ましい。本発明において、「粒子状態を保持した状態」とは、完全に粒子形状を保持した状態である必要はなく、その粒子形状をある程度保持した状態であればよい。   The particulate binder is not particularly limited as long as it is present in a state in which the particle shape is maintained in the slurry, but the negative electrode active material layer is preferably one that can be present in a state in which the particle shape is retained. In the present invention, the “state in which the particle state is maintained” does not have to be a state in which the particle shape is completely maintained, and may be in a state in which the particle shape is maintained to some extent.

通常、粒子状バインダーを形成する重合体は、非水溶性である。したがって、通常、粒子状バインダーは、電極を製造するためのスラリー組成物において粒子状となっており、その粒子形状を維持したまま二次電池用電極に含まれる。   Usually, the polymer forming the particulate binder is water-insoluble. Therefore, the particulate binder is usually in the form of particles in the slurry composition for producing the electrode, and is contained in the secondary battery electrode while maintaining the particle shape.

粒子状バインダーとしては、例えば、ラテックスのごときバインダーの重合体粒子が水に分散した状態のものや、このような分散液を乾燥して得られる粉末状のものがあげられる。   Examples of the particulate binder include those in which polymer particles of the binder such as latex are dispersed in water, and powders obtained by drying such a dispersion.

粒子状バインダーとしては、非水溶性である、即ち、水系溶媒中で溶解せずに粒子状で分散していることが好ましい。非水溶性であるとは、具体的には、25℃において、そのバインダー0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が90質量%以上となることをいう。   The particulate binder is preferably water-insoluble, that is, dispersed in a particulate form without being dissolved in an aqueous solvent. Specifically, being water-insoluble means that when 0.5 g of the binder is dissolved in 100 g of water at 25 ° C., the insoluble content becomes 90% by mass or more.

バインダーを構成する重合体としては、フッ素重合体、ジエン系重合体、アクリレート重合体、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタン重合体等の高分子化合物が挙げられ、フッ素重合体、ジエン重合体又はアクリレート重合体が好ましく、ジエン重合体又はアクリレート重合体がより好ましい。   Examples of the polymer constituting the binder include polymer compounds such as fluoropolymers, diene polymers, acrylate polymers, polyimides, polyamides, polyurethane polymers, and fluorine polymers, diene polymers, or acrylate polymers. A diene polymer or an acrylate polymer is more preferable.

ジエン重合体は、共役ジエン単量体を重合して得られる構造単位(以下、「共役ジエン単量体単位」と記すことがある。)を含む重合体であり、具体的には共役ジエンの単独重合体もしくは共役ジエン単量体を含む単量体混合物を重合して得られる共重合体、またはそれらの水素添加物である。   The diene polymer is a polymer containing a structural unit obtained by polymerizing a conjugated diene monomer (hereinafter sometimes referred to as “conjugated diene monomer unit”). A homopolymer or a copolymer obtained by polymerizing a monomer mixture containing a conjugated diene monomer, or a hydrogenated product thereof.

共役ジエン単量体としては、1,3−ブタジエン、イソプレン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエンなどが挙げられる。これら共役ジエンは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。ジエン重合体における共役ジエン単量体単位の割合は、好ましくは20質量%以上60質量%以下、好ましくは30質量%以上55質量%以下である。   Examples of the conjugated diene monomer include 1,3-butadiene, isoprene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene and the like. . These conjugated dienes can be used alone or in combination of two or more. The ratio of the conjugated diene monomer unit in the diene polymer is preferably 20% by mass to 60% by mass, and preferably 30% by mass to 55% by mass.

ジエン重合体は、共役ジエン単量体と共重合可能な他の単量体単位を含んでいてもよい。   The diene polymer may contain other monomer units copolymerizable with the conjugated diene monomer.

他の単量体単位を構成する他の単量体としては、エチレン性不飽和カルボン酸単量体、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体、不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体、不飽和カルボン酸アミド単量体などが挙げられる。これらの他の単量体は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのなかでも、エチレン性不飽和カルボン酸単量体、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体が好ましい。   Other monomers constituting other monomer units include ethylenically unsaturated carboxylic acid monomers, aromatic vinyl monomers, vinyl cyanide monomers, unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers And unsaturated monomers containing a hydroxyalkyl group, unsaturated carboxylic acid amide monomers, and the like. These other monomers can be used alone or in combination of two or more. Among these, an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, an aromatic vinyl monomer, and a vinyl cyanide monomer are preferable.

エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のエチレン性不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のエチレン性不飽和ジカルボン酸及びその無水物;などが挙げられる。中でも、エチレン性不飽和ジカルボン酸単量体が好ましく、イタコン酸が特に好ましい。
ジエン重合体における、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは2質量%以上、特に好ましくは3質量%以上であり、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7.5質量%以下、特に好ましくは5.0質量%以下である。
Examples of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomers include ethylenically unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid; ethylenically unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid, and anhydrides thereof. And so on. Among these, an ethylenically unsaturated dicarboxylic acid monomer is preferable, and itaconic acid is particularly preferable.
The content ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in the diene polymer is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, particularly preferably 3% by mass or more, preferably 10%. It is not more than mass%, more preferably not more than 7.5 mass%, particularly preferably not more than 5.0 mass%.

芳香族ビニル単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、及びジビニルベンゼンが挙げられる。中でも、スチレンが好ましい。   Examples of the aromatic vinyl monomer include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, and divinylbenzene. Of these, styrene is preferred.

シアン化ビニル単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、及びα−エチルアクリロニトリルが挙げられる。   Examples of the vinyl cyanide monomer include acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, and α-ethylacrylonitrile.

不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体としては、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、ジメチルマレエート、ジエチルマレエート、ジメチルイタコネート、モノメチルフマレート、モノエチルフマレート、及び2−エチルヘキシルアクリレートが挙げられる。   Examples of unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, glycidyl methacrylate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dimethyl maleate, diethyl maleate, dimethyl itaconate, Examples include monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, and 2-ethylhexyl acrylate.

不飽和カルボン酸アミド単量体としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、及びN,N−ジメチルアクリルアミドが挙げられる。   Examples of the unsaturated carboxylic acid amide monomer include acrylamide, methacrylamide, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, and N, N-dimethylacrylamide.

ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート等のヒロドキシアルキルアクリレートなどが挙げられる。   Examples of the unsaturated monomer containing a hydroxyalkyl group include hydroxyalkyl acrylates such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxy methacrylate, and 2-hydroxypropyl acrylate.

ジエン重合体における共重合可能な他の単量体の含有割合の合計は、好ましくは40質量%以上80質量%以下、好ましくは45質量%以上70質量%以下である。   The total content of other copolymerizable monomers in the diene polymer is preferably 40% by mass to 80% by mass, and preferably 45% by mass to 70% by mass.

アクリレート重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体を重合して得られる構造単位(以下、「(メタ)アクリル酸エステル単量体単位」と記すことがある。)を含む重合体である。具体的には、(メタ)アクリル酸エステル単量体の単独重合体または(メタ)アクリル酸エステル単量体を含む単量体混合物を重合して得られる共重合体である。本発明において、(メタ)アクリル酸エステルは、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルをさす。   The acrylate polymer is a polymer containing a structural unit obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid ester monomer (hereinafter sometimes referred to as “(meth) acrylic acid ester monomer unit”). . Specifically, it is a copolymer obtained by polymerizing a homopolymer of a (meth) acrylate monomer or a monomer mixture containing a (meth) acrylate monomer. In the present invention, (meth) acrylic acid ester refers to acrylic acid ester and / or methacrylic acid ester.

アクリル酸エステル単量体としては、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸n−アミル、アクリル酸イソアミル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸ノニル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリルなどが挙げられる。メタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−アミル、メタクリル酸イソアミル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸イソデシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリルなどが挙げられる。これらの中でも、アクリル酸エステルが好ましく、アクリル酸n−ブチルおよびアクリル酸2−エチルヘキシルが、得られる電極の強度を向上できる点で、特に好ましい。アクリレート重合体中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上であり、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下である。アクリレート重合体における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合が前記範囲であると、耐熱性が高く、かつ得られる電極の内部抵抗を小さくできる。   Examples of acrylic acid ester monomers include ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, n-amyl acrylate, isoamyl acrylate, and n-acrylate. -Hexyl, 2-ethylhexyl acrylate, hexyl acrylate, nonyl acrylate, lauryl acrylate, stearyl acrylate and the like. Examples of methacrylic acid esters include ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate, n-amyl methacrylate, isoamyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, Examples include 2-ethylhexyl methacrylate, octyl methacrylate, isodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate, stearyl methacrylate, and the like. Among these, acrylic acid esters are preferable, and n-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate are particularly preferable in that the strength of the obtained electrode can be improved. The content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the acrylate polymer is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass. It is as follows. When the content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the acrylate polymer is in the above range, the heat resistance is high, and the internal resistance of the obtained electrode can be reduced.

アクリレート重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体と共重合可能な他の単量体単位を含んでいてもよい。
他の単量体単位を構成する他の単量体としては、エチレン性不飽和カルボン酸単量体、シアン化ビニル単量体などが挙げられる。
The acrylate polymer may contain other monomer units copolymerizable with the (meth) acrylic acid ester monomer.
Examples of other monomers constituting other monomer units include ethylenically unsaturated carboxylic acid monomers and vinyl cyanide monomers.

エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のエチレン性不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のエチレン性不飽和ジカルボン酸及びその無水物;などが挙げられる。中でも、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸が特に好ましい。   Examples of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomers include ethylenically unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid; ethylenically unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid, and anhydrides thereof. And so on. Of these, acrylic acid, methacrylic acid, and itaconic acid are particularly preferable.

アクリレート重合体における、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、特に好ましくは1質量%以上であり、好ましくは50質量%以下、より好ましくは20質量%以下、特に好ましくは10質量%以下である。アクリレート重合体におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の割合がこの範囲であると、結着性を高めて電極強度を向上させることができる。   The content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in the acrylate polymer is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and particularly preferably 1% by mass or more. Is 50% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and particularly preferably 10% by mass or less. When the ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in the acrylate polymer is within this range, the binding property can be improved and the electrode strength can be improved.

シアン化ビニル単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、及びα−エチルアクリロニトリルが挙げられる。
アクリレート重合体における、シアン化ビニル単量体単位の含有割合は、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。
Examples of the vinyl cyanide monomer include acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, and α-ethylacrylonitrile.
The content ratio of the vinyl cyanide monomer unit in the acrylate polymer is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less.

さらに、アクリレート重合体は、上述したもの以外に、任意の構造単位を含んでいてもよい。これらの任意の構造単位は、上述した単量体と共重合可能な単量体が重合して得られる構造単位である。上述した単量体と共重合可能な単量体としては、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートなどの2つ以上の炭素−炭素二重結合を有するカルボン酸エステル類;スチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、ビニル安息香酸、ビニル安息香酸メチル、ビニルナフタレン、クロロメチルスチレン、ヒドロキシメチルスチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル単量体;アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などの不飽和カルボン酸アミド単量体;エチレン、プロピレン等のオレフィン類;ブタジエン、イソプレン等のジエン系単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビエルエーテル等のビニルエーテル類;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン類;N−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物;などが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。   Furthermore, the acrylate polymer may contain an arbitrary structural unit other than those described above. These arbitrary structural units are structural units obtained by polymerizing a monomer copolymerizable with the above-described monomer. Monomers copolymerizable with the above-mentioned monomers include carboxylic acid esters having two or more carbon-carbon double bonds such as ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, and trimethylolpropane triacrylate; styrene Aromatic vinyl monomers such as chlorostyrene, vinyl toluene, t-butyl styrene, vinyl benzoic acid, methyl vinyl benzoate, vinyl naphthalene, chloromethyl styrene, hydroxymethyl styrene, α-methyl styrene, divinyl benzene; Unsaturated carboxylic acid amide monomers such as N-methylolacrylamide and acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid; olefins such as ethylene and propylene; diene monomers such as butadiene and isoprene; vinyl chloride and salts Monomers containing halogen atoms such as vinylidene; vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate and vinyl benzoate; vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether and butyl biether; methyl vinyl ketone and ethyl vinyl ketone , Vinyl ketones such as butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone, and isopropenyl vinyl ketone; heterocyclic ring-containing vinyl compounds such as N-vinyl pyrrolidone, vinyl pyridine, and vinyl imidazole. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in combination at any ratio.

アクリレート重合体における前記の任意の構造単位の量は、アクリレート重合体中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の量が、通常50質量%以上、好ましくは60質量%以上となる範囲に抑えることが望ましい。   The amount of the arbitrary structural unit in the acrylate polymer is limited to a range in which the amount of the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the acrylate polymer is usually 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more. It is desirable.

バインダーのガラス転移温度(Tg)は、好ましくは50℃以下、さらに好ましくは−40〜0℃である。バインダーのガラス転移温度(Tg)がこの範囲にあると、少量の使用量で結着性に優れ、集電体と負極活物質層との結着性に優れ、電極強度が強く、柔軟性に富み、電極形成時のプレス工程により電極密度を容易に高めることができる。   The glass transition temperature (Tg) of the binder is preferably 50 ° C. or lower, more preferably −40 to 0 ° C. When the glass transition temperature (Tg) of the binder is within this range, the binding property is excellent with a small amount of use, the binding property between the current collector and the negative electrode active material layer is excellent, the electrode strength is strong, and the flexibility is achieved. It is rich, and the electrode density can be easily increased by a pressing process during electrode formation.

バインダーが、粒子状である場合における、その数平均粒子径は、格別な限定はないが、通常は0.01〜1μm、好ましくは0.03〜0.8μm、より好ましくは0.05〜0.5μmである。バインダーが粒子状である場合における、その数平均粒子径がこの範囲であるときは、少量の使用でも優れた結着力を、負極活物質層に与えることができる。ここで、数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡写真で無作為に選んだバインダー粒子100個の径を測定し、その算術平均値として算出される個数平均粒子径である。粒子の形状は球形、異形、どちらでもかまわない。これらのバインダーは単独でまたは二種類以上を組み合わせて用いることができる。   When the binder is in the form of particles, the number average particle diameter is not particularly limited, but is usually 0.01 to 1 μm, preferably 0.03 to 0.8 μm, more preferably 0.05 to 0. .5 μm. When the number average particle diameter is in this range when the binder is in the form of particles, an excellent binding force can be imparted to the negative electrode active material layer even with a small amount of use. Here, the number average particle diameter is a number average particle diameter calculated as an arithmetic average value obtained by measuring the diameter of 100 binder particles randomly selected in a transmission electron micrograph. The shape of the particles can be either spherical or irregular. These binders can be used alone or in combination of two or more.

バインダーは、その製法は特に限定はされないが、各共重合体を構成する単量体を含む単量体混合物を、それぞれ乳化重合して得ることができる。乳化重合の方法としては、特に限定されず、従来公知の乳化重合法を採用すればよい。   The production method of the binder is not particularly limited, but can be obtained by emulsion polymerization of monomer mixtures containing monomers constituting each copolymer. The method for emulsion polymerization is not particularly limited, and a conventionally known emulsion polymerization method may be employed.

乳化重合に使用する分散媒、重合開始剤、連鎖移動剤、界面活性剤、乳化剤等は、これらの重合法において一般的に用いられるものであり、その使用量も一般に使用される量でよい。   The dispersion medium, the polymerization initiator, the chain transfer agent, the surfactant, the emulsifier, and the like used for the emulsion polymerization are generally used in these polymerization methods, and the amount used may be a generally used amount.

リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物にバインダーを添加する場合、その含有割合は、特に限定はされないが、負極活物質100質量部に対して好ましくは0.1〜10質量部、さらに好ましくは0.2〜8質量部、特に好ましくは0.5〜5質量部の範囲ある。バインダーの配合量が過剰であると、結着性は向上するものの、相対的に水溶性高分子の比率が減少し、本発明の効果が損なわれることがある。   When a binder is added to the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, the content ratio is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of the negative electrode active material. The range is 0.2 to 8 parts by mass, particularly preferably 0.5 to 5 parts by mass. When the blending amount of the binder is excessive, the binding property is improved, but the ratio of the water-soluble polymer is relatively decreased, and the effect of the present invention may be impaired.

本発明の二次電池負極用スラリー組成物における、負極活物質、水溶性高分子、および必要に応じて使用されるバインダーの合計含有量は、スラリー組成物100質量部に対して、好ましくは10〜90質量部であり、さらに好ましくは30〜80質量部である。また負極活物質の総量に対する水溶性高分子およびバインダーの含有量(固形分相当量)は、負極活物質の総量100質量部に対して、好ましくは0.1〜20質量部であり、さらに好ましくは0.5〜15質量部である。スラリー組成物における負極活物質、水溶性高分子、およびバインダーの含有量が上記範囲であると、得られる二次電池負極用スラリー組成物の粘度が適正化され、塗工を円滑に行えるようになり、また得られた負極に関して抵抗が高くなることなく、十分な密着強度が得られる。その結果、極板プレス工程における集電体からの負極活物質層の剥がれを抑制することができる。   In the slurry composition for secondary battery negative electrode of the present invention, the total content of the negative electrode active material, the water-soluble polymer, and the binder used as necessary is preferably 10 with respect to 100 parts by mass of the slurry composition. It is -90 mass parts, More preferably, it is 30-80 mass parts. Further, the content of the water-soluble polymer and the binder (solid content equivalent amount) relative to the total amount of the negative electrode active material is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 100 parts by mass of the total amount of the negative electrode active material. Is 0.5 to 15 parts by mass. When the content of the negative electrode active material, the water-soluble polymer, and the binder in the slurry composition is within the above range, the viscosity of the obtained secondary battery negative electrode slurry composition is optimized so that the coating can be performed smoothly. In addition, sufficient adhesion strength can be obtained without increasing the resistance of the obtained negative electrode. As a result, peeling of the negative electrode active material layer from the current collector in the electrode plate pressing step can be suppressed.

(その他の成分)
(導電材)
本発明のスラリー組成物においては、導電材を含有することが好ましい。導電材としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラック、グラファイト、気相成長カーボン繊維、およびカーボンナノチューブ等の導電性カーボンを使用することができる。導電材を含有することにより、負極活物質同士の電気的接触を向上させることができ、二次電池に用いる場合に放電レート特性を改善することができる。導電材を配合する場合、スラリー組成物における導電材の含有量は、負極活物質100質量部に対して、好ましくは1〜20質量部、より好ましくは1〜10質量部である。
(Other ingredients)
(Conductive material)
The slurry composition of the present invention preferably contains a conductive material. As the conductive material, conductive carbon such as acetylene black, ketjen black, carbon black, graphite, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotube can be used. By containing a conductive material, electrical contact between the negative electrode active materials can be improved, and when used in a secondary battery, the discharge rate characteristics can be improved. When mix | blending a electrically conductive material, content of the electrically conductive material in a slurry composition becomes like this. Preferably it is 1-20 mass parts with respect to 100 mass parts of negative electrode active materials, More preferably, it is 1-10 mass parts.

(増粘剤)
本発明の二次電池負極用スラリー組成物においては、上記水溶性高分子とは別に、増粘剤を配合し、スラリー粘度を調整してもよい。増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース系ポリマーおよびこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩;
(変性)ポリ(メタ)アクリル酸およびこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩;
(変性)ポリビニルアルコール、アクリル酸又はアクリル酸塩とビニルアルコールとの共重合体、無水マレイン酸又はマレイン酸もしくはフマル酸とビニルアルコールとの共重合体などのポリビニルアルコール類;
ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、変性ポリアクリル酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプンなどが挙げられる。
(Thickener)
In the slurry composition for a secondary battery negative electrode of the present invention, a viscosity of the slurry may be adjusted by blending a thickener separately from the water-soluble polymer. Examples of thickeners include cellulose polymers such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, and ammonium salts and alkali metal salts thereof;
(Modified) poly (meth) acrylic acid and ammonium salts and alkali metal salts thereof;
(Modified) Polyvinyl alcohols such as polyvinyl alcohol, a copolymer of acrylic acid or acrylate and vinyl alcohol, maleic anhydride or a copolymer of maleic acid or fumaric acid and vinyl alcohol;
Examples include polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, modified polyacrylic acid, oxidized starch, phosphate starch, casein, and various modified starches.

増粘剤を使用する場合、その配合量は、負極活物質100質量部に対して、0.5〜1.5質量部が好ましい。増粘剤の配合量が上記範囲であると、塗工性、集電体との密着性が良好である。なお、本明細書において、「(変性)ポリ」は「未変性ポリ」又は「変性ポリ」を意味する。   When using a thickener, the compounding quantity has preferable 0.5-1.5 mass parts with respect to 100 mass parts of negative electrode active materials. When the blending amount of the thickener is within the above range, the coating property and the adhesion with the current collector are good. In the present specification, “(modified) poly” means “unmodified poly” or “modified poly”.

二次電池負極用スラリー組成物には、上記成分のほかに、さらに補強材、レベリング剤、電解液分解抑制等の機能を有する電解液添加剤等の他の成分が含まれていてもよく、後述の二次電池用負極中に含まれていてもよい。これらは電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られない。   In addition to the above components, the slurry composition for secondary battery negative electrode may further contain other components such as a reinforcing material, a leveling agent, and an electrolyte additive having a function of inhibiting electrolyte decomposition, It may be contained in a negative electrode for a secondary battery described later. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.

補強材としては、各種の無機および有機の球状、板状、棒状または繊維状のフィラーが使用できる。補強材を用いることにより強靭で柔軟な負極を得ることができ、優れた長期サイクル特性を示すことができる。スラリー組成物における補強材の含有量は、負極活物質100質量部に対して通常0.01〜20質量部、好ましくは1〜10質量部である。上記範囲に含まれることにより、高い容量と高い負荷特性を示す。   As the reinforcing material, various inorganic and organic spherical, plate-like, rod-like or fibrous fillers can be used. By using a reinforcing material, a tough and flexible negative electrode can be obtained, and excellent long-term cycle characteristics can be exhibited. Content of the reinforcing material in a slurry composition is 0.01-20 mass parts normally with respect to 100 mass parts of negative electrode active materials, Preferably it is 1-10 mass parts. By being included in the above range, high capacity and high load characteristics are exhibited.

レベリング剤としては、アルキル系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、金属系界面活性剤などの界面活性剤が挙げられる。レベリング剤を混合することにより、塗工時に発生するはじきを防止したり、負極の平滑性を向上させることができる。スラリー組成物中のレベリング剤の含有量は、負極活物質100質量部に対して、好ましくは0.01〜10質量部である。レベリング剤が上記範囲であることにより負極作製時の生産性、平滑性及び電池特性に優れる。界面活性剤を含有させることによりスラリー組成物中の負極活物質等の分散性を向上することができ、また負極の平滑性を向上できる。   Examples of the leveling agent include surfactants such as alkyl surfactants, silicone surfactants, fluorine surfactants, and metal surfactants. By mixing the leveling agent, the repelling that occurs during coating can be prevented and the smoothness of the negative electrode can be improved. The content of the leveling agent in the slurry composition is preferably 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. When the leveling agent is in the above range, the productivity, smoothness, and battery characteristics during the production of the negative electrode are excellent. By containing the surfactant, the dispersibility of the negative electrode active material and the like in the slurry composition can be improved, and the smoothness of the negative electrode can be improved.

スラリー組成物中及び電解液中に使用される電解液添加剤としては、ビニレンカーボネートなどを用いることができる。スラリー組成物中の電解液添加剤の含有量は、負極活物質100質量部に対して、好ましくは0.01〜10質量部である。電解液添加剤が、上記範囲であることによりサイクル特性及び高温特性に優れる。その他には、フュームドシリカやフュームドアルミナなどのナノ微粒子が挙げられる。ナノ微粒子を混合することによりスラリー組成物のチキソ性をコントロールすることができ、また負極のレベリング性を向上できる。スラリー組成物中のナノ微粒子の含有量は、負極活物質100質量部に対して、好ましくは0.01〜10質量部である。ナノ微粒子が上記範囲であることによりスラリー安定性、生産性に優れ、高い電池特性を示す。   As the electrolytic solution additive used in the slurry composition and the electrolytic solution, vinylene carbonate or the like can be used. The content of the electrolytic solution additive in the slurry composition is preferably 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. When the electrolytic solution additive is in the above range, the cycle characteristics and the high temperature characteristics are excellent. Other examples include nanoparticles such as fumed silica and fumed alumina. By mixing the nanoparticles, the thixotropy of the slurry composition can be controlled, and the leveling property of the negative electrode can be improved. The content of the nanoparticles in the slurry composition is preferably 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. When the nanoparticles are in the above range, the slurry stability and productivity are excellent, and high battery characteristics are exhibited.

さらに、スラリー組成物には、老化防止剤、防腐剤などの添加剤が含まれていてもよい。老化防止剤としては、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、キノン系酸化防止剤、有機リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、フェノチアジン系酸化防止剤等が挙げられる。防腐剤としては、イソチアゾリン系化合物、ピリチオン系化合物が挙げられる。スラリー組成物が、これらの成分を含む場合、組成物におけるこれら成分の固形分濃度は特に限定はされないが、0.001〜1質量%程度が適当である。さらに、スラリー組成物には、水溶性高分子やバインダー調製時に使用した各種の分散剤等が含まれていても良い。   Furthermore, the slurry composition may contain additives such as anti-aging agents and preservatives. Examples of the antioxidant include amine-based antioxidants, phenol-based antioxidants, quinone-based antioxidants, organic phosphorus-based antioxidants, sulfur-based antioxidants, and phenothiazine-based antioxidants. Examples of the preservative include isothiazoline compounds and pyrithione compounds. When the slurry composition contains these components, the solid content concentration of these components in the composition is not particularly limited, but about 0.001 to 1% by mass is appropriate. Furthermore, the slurry composition may contain various dispersants used in preparing the water-soluble polymer and the binder.

(二次電池負極用スラリー組成物の製造)
二次電池負極用スラリー組成物は、上記水溶性高分子、溶媒ないし分散媒としての水、および負極活物質、ならびに必要に応じ用いられるバインダー等を所定の固形分比となるように混合して得られる。
(Production of slurry composition for secondary battery negative electrode)
The slurry composition for a secondary battery negative electrode is prepared by mixing the water-soluble polymer, water as a solvent or a dispersion medium, a negative electrode active material, and a binder used as necessary so as to have a predetermined solid content ratio. can get.

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

(2)二次電池用負極
本発明の二次電池用負極は、上記の負極活物質および水溶性高分子、ならびに必要に応じ用いられるバインダー等を含んでなり、具体的には、本発明の二次電池負極用スラリー組成物を集電体上に塗布、乾燥して得られる。
(2) Negative electrode for secondary battery The negative electrode for a secondary battery of the present invention comprises the above-described negative electrode active material, a water-soluble polymer, a binder used as necessary, and the like. The slurry composition for secondary battery negative electrode is obtained by applying and drying on a current collector.

(二次電池用負極の製造方法)
本発明の二次電池用負極の製造方法は、特に限定されないが、例えば、上記スラリー組成物を集電体の少なくとも片面に塗布、乾燥し、負極活物質層を形成する方法が挙げられる。
(Method for producing secondary battery negative electrode)
Although the manufacturing method of the negative electrode for secondary batteries of this invention is not specifically limited, For example, the method of apply | coating and drying the said slurry composition to at least one surface of a collector, and forming a negative electrode active material layer is mentioned.

スラリー組成物を集電体上に塗布する方法は特に限定されない。例えば、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、およびハケ塗り法などの方法が挙げられる。   The method for applying the slurry composition onto the current collector is not particularly limited. Examples of the method include a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, and a brush coating method.

乾燥方法としては、例えば、温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。乾燥時間は通常5〜50分であり、乾燥温度は通常40〜180℃である。   Examples of the drying method include drying by warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, and drying by irradiation with (far) infrared rays or electron beams. The drying time is usually 5 to 50 minutes, and the drying temperature is usually 40 to 180 ° C.

本発明の二次電池用負極を製造するに際して、集電体上に上記スラリー組成物を塗布乾燥後、金型プレスやロールプレスなどを用い、加圧処理により負極活物質層の空隙率を低くする工程を有することが好ましい。空隙率の好ましい範囲は5〜30%、より好ましくは7〜20%である。空隙率が高すぎると充電効率や放電効率が悪化する。空隙率が低すぎる場合は、高い体積容量が得難く、負極活物質層が集電体から剥がれ易く不良を発生し易いといった問題を生じる。   In producing the negative electrode for secondary battery of the present invention, the porosity of the negative electrode active material layer is lowered by pressure treatment using a die press or a roll press after applying and drying the slurry composition on the current collector. It is preferable to have the process to do. The preferable range of the porosity is 5 to 30%, more preferably 7 to 20%. If the porosity is too high, charging efficiency and discharging efficiency are deteriorated. When the porosity is too low, it is difficult to obtain a high volume capacity, and the negative electrode active material layer is liable to be peeled off from the current collector, resulting in a defect.

二次電池用負極における負極活物質層の厚みは、通常5〜300μmであり、好ましくは30〜250μmである。負極活物質層の厚みが上記範囲にあることにより、負荷特性及びサイクル特性共に高い特性を示す。   The thickness of the negative electrode active material layer in the negative electrode for secondary battery is usually 5 to 300 μm, preferably 30 to 250 μm. When the thickness of the negative electrode active material layer is in the above range, both load characteristics and cycle characteristics are high.

負極活物質層における負極活物質の含有割合は、好ましくは85〜99質量%、より好ましくは88〜97質量%である。負極活物質の含有割合を、上記範囲とすることにより、高い容量を示しながらも柔軟性、結着性を示すことができる。   The content ratio of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is preferably 85 to 99% by mass, more preferably 88 to 97% by mass. By making the content rate of a negative electrode active material into the said range, a softness | flexibility and a binding property can be shown, showing a high capacity | capacitance.

二次電池用負極の負極活物質層の密度は、好ましくは1.6〜1.9g/cmであり、より好ましくは1.65〜1.85g/cmである。負極活物質層の密度が上記範囲にあることにより、高容量の電池を得ることができる。 The density of the negative electrode active material layer of the negative electrode for a secondary battery is preferably 1.6 to 1.9 g / cm 3 , more preferably 1.65 to 1.85 g / cm 3 . When the density of the negative electrode active material layer is in the above range, a high-capacity battery can be obtained.

(集電体)
本発明で用いる集電体は、電気導電性を有しかつ電気化学的に耐久性のある材料であれば特に制限されないが、耐熱性を有するため金属材料が好ましく、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などが挙げられる。中でも、二次電池用負極に用いる集電体としては銅が特に好ましい。集電体の形状は特に制限されないが、厚さ0.001〜0.5mm程度のシート状のものが好ましい。集電体は、負極活物質層との接着強度を高めるため、予め粗面化処理して使用するのが好ましい。粗面化方法としては、機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法などが挙げられる。機械的研磨法においては、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシ等が使用される。また、負極活物質層との接着強度や導電性を高めるために、集電体表面に中間層を形成してもよい。
(Current collector)
The current collector used in the present invention is not particularly limited as long as it is an electrically conductive and electrochemically durable material. However, a metal material is preferable because it has heat resistance. For example, iron, copper, aluminum Nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, platinum and the like. Among these, copper is particularly preferable as the current collector used for the negative electrode for the secondary battery. The shape of the current collector is not particularly limited, but a sheet shape having a thickness of about 0.001 to 0.5 mm is preferable. In order to increase the adhesive strength with the negative electrode active material layer, the current collector is preferably used after roughening in advance. Examples of the roughening method include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method. In the mechanical polishing method, an abrasive cloth paper with a fixed abrasive particle, a grindstone, an emery buff, a wire brush provided with a steel wire or the like is used. Further, an intermediate layer may be formed on the current collector surface in order to increase the adhesive strength and conductivity with the negative electrode active material layer.

(3)二次電池
本発明の二次電池は、正極、負極、セパレータ及び電解液を備えてなる二次電池であって、負極が、上記二次電池用負極である。
(3) Secondary battery The secondary battery of the present invention is a secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolytic solution, and the negative electrode is the negative electrode for a secondary battery.

(正極)
正極は、正極活物質及び二次電池正極用バインダー組成物を含む正極活物質層が、集電体上に積層されてなる。
(Positive electrode)
The positive electrode is formed by laminating a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a secondary battery positive electrode binder composition on a current collector.

(正極活物質)
正極活物質は、リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な活物質が用いられ、無機化合物からなるものと有機化合物からなるものとに大別される。
(Positive electrode active material)
As the positive electrode active material, an active material that can be doped and dedoped with lithium ions is used, and the positive electrode active material is roughly classified into an inorganic compound and an organic compound.

無機化合物からなる正極活物質としては、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、リチウムと遷移金属とのリチウム含有複合金属酸化物などが挙げられる。上記の遷移金属としては、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo等が使用される。   Examples of the positive electrode active material made of an inorganic compound include transition metal oxides, transition metal sulfides, lithium-containing composite metal oxides of lithium and transition metals, and the like. Examples of the transition metal include Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and Mo.

遷移金属酸化物としては、MnO、MnO、V、V13、TiO、Cu、非晶質VO−P、MoO、V、V13等が挙げられ、
中でもサイクル安定性と容量からMnO、V、V13、TiOが好ましい。遷移金属硫化物としては、TiS、TiS、非晶質MoS、FeS等が挙げられる。リチウム含有複合金属酸化物としては、層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物、スピネル構造を有するリチウム含有複合金属酸化物、オリビン型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物などが挙げられる。
Examples of transition metal oxides include MnO, MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O—P 2 O 5 , MoO 3 , V 2 O. 5 , V 6 O 13 and the like,
Among these, MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 , and TiO 2 are preferable from the viewpoint of cycle stability and capacity. The transition metal sulfide, TiS 2, TiS 3, amorphous MoS 2, FeS, and the like. Examples of the lithium-containing composite metal oxide include a lithium-containing composite metal oxide having a layered structure, a lithium-containing composite metal oxide having a spinel structure, and a lithium-containing composite metal oxide having an olivine structure.

層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としてはリチウム含有コバルト酸化物(LiCoO)、リチウム含有ニッケル酸化物(LiNiO)、Co−Ni−Mnのリチウム複合酸化物、Ni−Mn−Alのリチウム複合酸化物、Ni−Co−Alのリチウム複合酸化物等が挙げられる。スピネル構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としてはマンガン酸リチウム(LiMn)やMnの一部を他の遷移金属で置換したLi[Mn3/21/2]O(ここでMは、Cr、Fe、Co、Ni、Cu等)等が挙げられる。オリビン型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としてはLiMPO(式中、Mは、Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Mg,Zn,V,Ca,Sr,Ba,Ti,Al,Si,B及びMoから選ばれる少なくとも1種、0≦X≦2)であらわされるオリビン型燐酸リチウム化合物が挙げられる。 Examples of the lithium-containing composite metal oxide having a layered structure include lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ), Co—Ni—Mn lithium composite oxide, and Ni—Mn—Al lithium. Examples thereof include composite oxides and lithium composite oxides of Ni—Co—Al. Examples of the lithium-containing composite metal oxide having a spinel structure include lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) and Li [Mn 3/2 M 1/2 ] O 4 in which a part of Mn is substituted with another transition metal (wherein M may be Cr, Fe, Co, Ni, Cu or the like. Li X MPO 4 (wherein, M is Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Li X MPO 4 as the lithium-containing composite metal oxide having an olivine structure) An olivine type lithium phosphate compound represented by at least one selected from Si, B, and Mo, 0 ≦ X ≦ 2) may be mentioned.

有機化合物としては、例えば、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレンなどの導電性高分子を用いることもできる。電気伝導性に乏しい、鉄系酸化物は、還元焼成時に炭素源物質を存在させることで、炭素材料で覆われた電極活物質として用いてもよい。また、これら化合物は、部分的に元素置換したものであってもよい。二次電池用の正極活物質は、上記の無機化合物と有機化合物の混合物であってもよい。   As the organic compound, for example, a conductive polymer such as polyacetylene or poly-p-phenylene can be used. An iron-based oxide having poor electrical conductivity may be used as an electrode active material covered with a carbon material by allowing a carbon source material to be present during reduction firing. These compounds may be partially element-substituted. The positive electrode active material for the secondary battery may be a mixture of the above inorganic compound and organic compound.

正極活物質の体積平均粒子径は、通常0.01〜50μm、好ましくは0.05〜30μmである。体積平均粒子径が上記範囲にあることにより、後述する正極用スラリー組成物を調製する際の正極用バインダー組成物の量を少なくすることができ、電池の容量の低下を抑制できると共に、正極用スラリー組成物を、塗布するのに適正な粘度に調製することが容易になり、均一な電極を得ることができる。   The volume average particle diameter of the positive electrode active material is usually 0.01 to 50 μm, preferably 0.05 to 30 μm. When the volume average particle diameter is in the above range, the amount of the binder composition for the positive electrode when preparing the slurry composition for the positive electrode described later can be reduced, the decrease in the capacity of the battery can be suppressed, and for the positive electrode It becomes easy to prepare the slurry composition to have a viscosity suitable for application, and a uniform electrode can be obtained.

正極活物質層における正極活物質の含有割合は、好ましくは90〜99.9質量%、より好ましくは95〜99質量%である。正極中の正極活物質の含有量を、上記範囲とすることにより、高い容量を示しながらも柔軟性、結着性を示すことができる。   The content ratio of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 90 to 99.9% by mass, more preferably 95 to 99% by mass. By setting the content of the positive electrode active material in the positive electrode within the above range, flexibility and binding properties can be exhibited while exhibiting high capacity.

(二次電池正極用バインダー組成物)
リチウム二次電池正極用バインダー組成物としては、特に制限されず公知のものを用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリアクリル酸誘導体、ポリアクリロニトリル誘導体などの樹脂や、二次電池負極用スラリー組成物で粒子状バインダーとして好適に用いられる、アクリル重合体、ジエン重合体等の重合体を用いることができる。これらは単独で使用しても、これらを2種以上併用してもよい。
(Binder composition for secondary battery positive electrode)
The binder composition for a lithium secondary battery positive electrode is not particularly limited and a known one can be used. For example, resins such as polyethylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polyacrylic acid derivatives, polyacrylonitrile derivatives, secondary battery negative electrodes A polymer such as an acrylic polymer or a diene polymer, which is preferably used as a particulate binder in the slurry composition for use, can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

正極には、上記成分のほかに、さらに前述の電解液分解抑制等の機能を有する電解液添加剤等の他の成分が含まれていてもよい。これらは電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られない。   In addition to the above components, the positive electrode may further contain other components such as an electrolyte additive having a function of suppressing the decomposition of the electrolyte described above. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.

集電体は、前述の二次電池用負極に使用される集電体を用いることができ、電気導電性を有しかつ電気化学的に耐久性のある材料であれば特に制限されないが、二次電池正極用としてはアルミニウムが特に好ましい。   As the current collector, the current collector used in the above-described negative electrode for a secondary battery can be used, and there is no particular limitation as long as the material has electrical conductivity and is electrochemically durable. Aluminum is particularly preferred for the secondary battery positive electrode.

正極活物質層の厚みは、通常5〜300μmであり、好ましくは10〜250μmである。正極活物質層の厚みが上記範囲にあることにより、負荷特性及びエネルギー密度共に高い特性を示す。
正極は、前述の二次電池用負極と同様に製造することができる。
The thickness of the positive electrode active material layer is usually 5 to 300 μm, preferably 10 to 250 μm. When the thickness of the positive electrode active material layer is in the above range, both load characteristics and energy density are high.
The positive electrode can be produced in the same manner as the above-described negative electrode for secondary battery.

(セパレータ)
セパレータは気孔部を有する多孔性基材であって、使用可能なセパレータとしては、(a)気孔部を有する多孔性セパレータ、(b)片面または両面に高分子コート層が形成された多孔性セパレータ、または(c)無機セラミック粉末を含む多孔質の樹脂コート層が形成された多孔性セパレータが挙げられる。これらの非制限的な例としては、ポリプロピレン系、ポリエチレン系、ポリオレフィン系、またはアラミド系多孔性セパレータ、ポリビニリデンフルオリド、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリルまたはポリビニリデンフルオリドヘキサフルオロプロピレン共重合体などの高分子フィルム、さらにコート層を有するセパレータ、または無機フィラー、無機フィラー用分散剤からなる多孔膜層がコートされたセパレータなどがある。
(Separator)
The separator is a porous substrate having pores, and usable separators include (a) a porous separator having pores, and (b) a porous separator having a polymer coating layer formed on one or both sides. Or (c) a porous separator in which a porous resin coat layer containing an inorganic ceramic powder is formed. These non-limiting examples include polypropylene, polyethylene, polyolefin or aramid porous separators, polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyacrylonitrile or polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene copolymers. Examples include a separator having a molecular film and a coat layer, or a separator coated with a porous film layer made of an inorganic filler or a dispersant for inorganic filler.

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

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

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

(二次電池の製造方法)
本発明の二次電池の製造方法は、特に限定されない。例えば、上述した負極と正極とをセパレータを介して重ね合わせ、これを電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口する。さらに必要に応じてエキスパンドメタルや、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、リード板などを入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防止をすることもできる。電池の形状は、ラミネートセル型、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型などいずれであってもよい。
(Method for manufacturing secondary battery)
The manufacturing method of the secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, the above-described negative electrode and positive electrode are overlapped via a separator, and this is wound or folded according to the shape of the battery and placed in the battery container, and the electrolyte is injected into the battery container and sealed. Further, if necessary, an expanded metal, an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element, a lead plate and the like can be inserted to prevent an increase in pressure inside the battery and overcharge / discharge. The shape of the battery may be any of a laminated cell type, a coin type, a button type, a sheet type, a cylindrical type, a square type, a flat type, and the like.

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本実施例における部および%は、特記しない限り質量基準である。実施例および比較例において、各種物性は以下のように評価した。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, unless otherwise indicated, the part and% in a present Example are a mass reference | standard. In the examples and comparative examples, various physical properties were evaluated as follows.

(1)水溶性高分子の1%水溶液粘度の測定方法
実施例および比較例で製造した水溶性高分子を、10%水酸化ナトリウム水溶液およびイオン交換水により、水溶性高分子の1%水溶液(pH8)を調製した。B型粘度計により、25℃、60rpmにおけるこの水溶液の粘度を測定した。
(1) Method for Measuring Viscosity of 1% Aqueous Solution of Water-Soluble Polymer A water-soluble polymer produced in Examples and Comparative Examples was prepared by using a 10% sodium hydroxide aqueous solution and ion-exchanged water, pH 8) was prepared. The viscosity of this aqueous solution at 25 ° C. and 60 rpm was measured with a B-type viscometer.

(2)密着性
実施例および比較例で製造した負極を、長さ100mm、幅10mmの長方形に切り出して試験片とした。この試験片を、負極活物質層の表面を下にして、負極活物質層の表面にセロハンテープを貼り付けた。この際、セロハンテープとしてはJIS Z1522に規定されるものを用いた。また、セロハンテープは試験台に固定しておいた。その後、集電体の一端を鉛直上方に引張り速度50mm/分で引っ張って剥がしたときの応力を測定した。この測定を3回行い、その平均値を求めて、当該平均値をピール強度(N/m)とした。ピール強度が大きいほど、負極活物質層の集電体への結着力が大きいこと、すなわち、密着強度が大きいことを示す。
(2) Adhesiveness Negative electrodes manufactured in Examples and Comparative Examples were cut into rectangles having a length of 100 mm and a width of 10 mm to obtain test pieces. A cellophane tape was affixed on the surface of the negative electrode active material layer of the test piece with the surface of the negative electrode active material layer facing down. At this time, a cellophane tape defined in JIS Z1522 was used. Moreover, the cellophane tape was fixed to the test bench. Then, the stress when one end of the current collector was pulled vertically upward at a pulling speed of 50 mm / min and peeled was measured. This measurement was performed 3 times, the average value was calculated | required, and the said average value was made into peel strength (N / m). The higher the peel strength, the greater the binding force of the negative electrode active material layer to the current collector, that is, the higher the adhesion strength.

(3)分散安定性
実施例および比較例で製造した負極用スラリー組成物を、B型粘度計により室温(25℃)にて、60rpmの粘度η0を測定し、そのスラリー組成物を室温(25℃)、72時間で保管し、保管後の60rpmの粘度η1を室温(25℃)にて測定した。Δη(%)=η1/η0×100を算出し、この値が小さいほど分散安定性に優れることを示す。
(3) Dispersion stability The slurry compositions for negative electrodes produced in Examples and Comparative Examples were measured for a viscosity η0 of 60 rpm at room temperature (25 ° C) using a B-type viscometer, and the slurry composition was measured at room temperature (25 C.) for 72 hours, and the viscosity η1 at 60 rpm after storage was measured at room temperature (25 ° C.). Δη (%) = η1 / η0 × 100 is calculated, and the smaller this value, the better the dispersion stability.

(4)塗工性
実施例および比較例で製造した負極用スラリー組成物を、集電体である厚さ20μmの銅箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、銅箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して負極を得た。得られた負極を100cm×100cmの寸法で切り出し、目視にて直径0.1mm以上のピンホールの個数を測定した。ピンホールの個数が小さいほど、塗工性に優れることを示す。
(4) Coatability The negative electrode slurry composition produced in Examples and Comparative Examples was applied on a 20 μm thick copper foil as a current collector so that the film thickness after drying was about 150 μm. , Dried. This drying was performed by conveying the copper foil in an oven at 60 ° C. at a speed of 0.5 m / min for 2 minutes. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a negative electrode. The obtained negative electrode was cut out with a size of 100 cm × 100 cm, and the number of pinholes having a diameter of 0.1 mm or more was visually measured. The smaller the number of pinholes, the better the coatability.

(5)高温サイクル特性
実施例および比較例において作製したラミネート型セルのリチウムイオン二次電池を、25℃の環境下で24時間静置させた後に、25℃の環境下で、4.2V、1Cの充電レート、3.0V、1Cの放電レートにて充放電の操作を行い、初期容量C0を測定した。さらに、60℃環境下で、上記条件にて充電から放電するまでを1サイクルとして充放電を繰り返し、1000サイクル後の容量C2を測定した。高温サイクル特性は、ΔC=C2/C0×100(%)で示す容量維持率にて評価し、この値が高いほど高温サイクル特性に優れることを示す。
(5) High-temperature cycle characteristics The lithium ion secondary batteries of the laminate type cells produced in the examples and comparative examples were allowed to stand for 24 hours in an environment at 25 ° C, and then 4.2 V in an environment at 25 ° C. The charge / discharge operation was performed at a charge rate of 1 C, a discharge rate of 3.0 V, and 1 C, and the initial capacity C0 was measured. Furthermore, in a 60 ° C. environment, charging and discharging were repeated with one cycle from charging to discharging under the above conditions, and the capacity C2 after 1000 cycles was measured. The high temperature cycle characteristics are evaluated by a capacity retention ratio represented by ΔC = C2 / C0 × 100 (%), and the higher this value, the better the high temperature cycle characteristics.

(6)高温保存特性
実施例および比較例において作製したラミネート型セルのリチウムイオン二次電池を、25℃の環境下で24時間静置させた後に、25℃の環境下で、4.2V、0.1Cの充電レート、3.0V、0.1Cの放電レートにて充放電の操作を行い、初期容量C0を測定した。さらに、25℃の環境下で4.2Vに充電し、60℃の環境下に30日間保存した後、25℃の環境下で3.0V、0.1Cの放電レートにて充放電の操作を行い、高温保存後の容量C1を測定した。高温保存特性は、ΔC=C1/C0×100(%)で示す容量維持率にて評価し、この値が高いほど高温保存特性に優れることを示す。
(6) High-temperature storage characteristics After the lithium-ion secondary battery of the laminate type cell produced in the examples and comparative examples was allowed to stand for 24 hours in an environment at 25 ° C, 4.2V under an environment at 25 ° C, The charge / discharge operation was performed at a charge rate of 0.1 C, a discharge rate of 3.0 V, and 0.1 C, and the initial capacity C0 was measured. Furthermore, after charging to 4.2V in a 25 ° C. environment and storing it in a 60 ° C. environment for 30 days, the charge / discharge operation was performed at a discharge rate of 3.0V and 0.1C in a 25 ° C. environment. The capacity C1 after high temperature storage was measured. The high temperature storage characteristics are evaluated by a capacity retention ratio represented by ΔC = C1 / C0 × 100 (%), and the higher this value, the better the high temperature storage characteristics.

(7)出力特性
実施例および比較例において作製したラミネート型セルのリチウムイオン二次電池を、25℃の環境下で24時間静置させた後に、25℃の環境下で、4.2V、1Cの充電レートにて充電の操作を行った。その後、−10℃環境下で、1Cの放電レートにて放電の操作を行い、放電開始15秒後の電圧Vを測定した。出力特性は、ΔV=4.2V−Vで示す電圧変化にて評価し、この値が小さいほど出力特性に優れることを示す。
(7) Output characteristics After the lithium ion secondary battery of the laminate type cell produced in the Example and the comparative example was allowed to stand for 24 hours in an environment of 25 ° C, 4.2V, 1C in an environment of 25 ° C The charging operation was performed at a charging rate of. Thereafter, a discharge operation was performed at a discharge rate of 1 C in an environment of −10 ° C., and the voltage V 15 seconds after the start of discharge was measured. The output characteristic is evaluated by a voltage change represented by ΔV = 4.2 V−V, and the smaller this value is, the better the output characteristic is.

(実施例1)
(1−1.水溶性高分子の製造)
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、メタクリル酸(エチレン性不飽和カルボン酸単量体)35部、エチレンジメタクリレート(架橋性単量体)0.8部、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート(フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体)10部、3−メチル−3−ブテン−1−オールにエチレンオキサイドを平均50モル付加した不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体10部、エチルアクリレート(その他の単量体)45部、界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6部、t−ドデシルメルカプタン0.6部、イオン交換水150部、及び過硫酸カリウム(重合開始剤)0.5部を入れ、十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、水溶性高分子を含む混合物を得た。上記水溶性高分子を含む混合物に、10%アンモニア水を添加して、pH8に調整し、所望の水溶性高分子を含む水溶液を得た。得られた水溶性高分子を含む水溶液に、10%水酸化ナトリウム水溶液およびイオン交換水により、水溶性高分子の1%水溶液(pH8)を調製し、粘度を測定した。結果を表1に示す。
Example 1
(1-1. Production of water-soluble polymer)
In a 5 MPa pressure vessel with a stirrer, 35 parts of methacrylic acid (ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer), 0.8 part of ethylene dimethacrylate (crosslinkable monomer), 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (fluorine) Containing (meth) acrylic acid ester monomer) 10 parts, 10 parts of an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer obtained by adding an average of 50 moles of ethylene oxide to 3-methyl-3-buten-1-ol, ethyl acrylate ( 45 parts of other monomers), 0.6 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate as a surfactant, 0.6 parts of t-dodecyl mercaptan, 150 parts of ion-exchanged water, and 0.5 parts of potassium persulfate (polymerization initiator) A portion was added and stirred sufficiently, and then heated to 60 ° C. to initiate polymerization. When the polymerization conversion rate reached 96%, the reaction was stopped by cooling to obtain a mixture containing a water-soluble polymer. 10% aqueous ammonia was added to the mixture containing the water-soluble polymer to adjust the pH to 8 to obtain an aqueous solution containing the desired water-soluble polymer. A 1% aqueous solution (pH 8) of the water-soluble polymer was prepared from the obtained aqueous solution containing the water-soluble polymer using a 10% aqueous sodium hydroxide solution and ion-exchanged water, and the viscosity was measured. The results are shown in Table 1.

(1−2.粒子状バインダーの製造)
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、1,3−ブタジエン33.5部、イタコン酸3.5部、スチレン63部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム4部、イオン交換水150部及び重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、50℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、粒子状バインダー(SBR)を含む混合物を得た。上記粒子状バインダーを含む混合物に、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pH8に調整後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った後、30℃以下まで冷却し、所望の粒子状バインダーを含む水分散液を得た。
(1-2. Production of particulate binder)
In a 5 MPa pressure vessel with a stirrer, 33.5 parts of 1,3-butadiene, 3.5 parts of itaconic acid, 63 parts of styrene, 4 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, 150 parts of ion-exchanged water and persulfuric acid as a polymerization initiator After adding 0.5 part of potassium and stirring sufficiently, it heated to 50 degreeC and superposition | polymerization was started. When the polymerization conversion rate reached 96%, the reaction was stopped by cooling to obtain a mixture containing a particulate binder (SBR). After adding 5% aqueous sodium hydroxide solution to the mixture containing the particulate binder and adjusting the pH to 8, the unreacted monomer is removed by heating under reduced pressure, and then cooled to 30 ° C. or lower to obtain a desired content. An aqueous dispersion containing a particulate binder was obtained.

(1−3.負極用スラリー組成物の製造)
ディスパー付きのプラネタリーミキサーに、負極活物質として比表面積5.5m/gの人造黒鉛(平均粒子径:24.5μm)100部、上記(1−1)で製造した水溶性高分子の1%水溶液を固形分相当で3部加え、イオン交換水で固形分濃度65%に調整した後、25℃で60分間混合した。次に、イオン交換水で固形分濃度60%に調整した後、さらに25℃で15分間混合し混合液を得た。
(1-3. Production of slurry composition for negative electrode)
100 parts of artificial graphite (average particle size: 24.5 μm) having a specific surface area of 5.5 m 2 / g as a negative electrode active material in a planetary mixer with a disper, 1 of the water-soluble polymer produced in (1-1) above 3 parts of an aqueous solution corresponding to a solid content was added, and the solid content concentration was adjusted to 65% with ion-exchanged water, followed by mixing at 25 ° C. for 60 minutes. Next, after adjusting to 60% of solid content concentration with ion-exchange water, it mixed for 15 minutes at 25 degreeC, and the liquid mixture was obtained.

上記混合液に、上記(1−2)で得られた粒子状バインダーを含む水分散液を固形分相当量で1.0部、及びイオン交換水を入れ、最終固形分濃度56%となるように調整し、さらに10分間混合した。これを減圧下で脱泡処理して流動性の良い負極用スラリー組成物を得た。得られた負極用スラリーの分散安定性、塗工性を評価した。結果を表1に示す。   To the above mixed liquid, 1.0 part of the aqueous dispersion containing the particulate binder obtained in (1-2) above in an amount corresponding to the solid content and ion-exchanged water are added so that the final solid content concentration becomes 56%. And mixed for another 10 minutes. This was defoamed under reduced pressure to obtain a slurry composition for negative electrode having good fluidity. The dispersion stability and coating property of the obtained negative electrode slurry were evaluated. The results are shown in Table 1.

(1−4.負極の製造)
上記(1−3)で得られた負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmの銅箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、銅箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して負極原反を得た。この負極原反をロールプレスで圧延して、負極活物質層の厚みが80μmの負極を得た。
得られた負極について、密着強度を測定した。結果を表1に示す。
(1-4. Production of negative electrode)
The slurry composition for negative electrode obtained in (1-3) above was applied on a copper foil having a thickness of 20 μm, which is a current collector, with a comma coater so that the film thickness after drying was about 150 μm. , Dried. This drying was performed by conveying the copper foil in an oven at 60 ° C. at a speed of 0.5 m / min for 2 minutes. Then, the negative electrode original fabric was obtained by heat-processing at 120 degreeC for 2 minute (s). This negative electrode original fabric was rolled with a roll press to obtain a negative electrode having a negative electrode active material layer thickness of 80 μm.
The adhesion strength of the obtained negative electrode was measured. The results are shown in Table 1.

(1−5.正極の製造)
正極用のバインダーとして、ガラス転移温度Tgが−40℃で、数平均粒子径が0.20μmのアクリレート重合体の40%水分散体を用意した。前記のアクリレート重合体は、アクリル酸2−エチルヘキシル78質量%、アクリロニトリル20質量%、及びメタクリル酸2質量%を含む単量体混合物を乳化重合して得られた共重合体である。
(1-5. Production of positive electrode)
As a binder for the positive electrode, a 40% aqueous dispersion of an acrylate polymer having a glass transition temperature Tg of −40 ° C. and a number average particle size of 0.20 μm was prepared. The acrylate polymer is a copolymer obtained by emulsion polymerization of a monomer mixture containing 78% by mass of 2-ethylhexyl acrylate, 20% by mass of acrylonitrile, and 2% by mass of methacrylic acid.

正極活物質として体積平均粒子径12μmのLiCoOを100部と、導電材として、カーボンブラック(電気化学工業株式会社製「HS−100」)を2部、分散剤としてカルボキシメチルセルロースの1%水溶液(第一工業製薬株式会社製「BSH−12」)を固形分相当で1部と、バインダーとして上記のアクリレート重合体の40%水分散体を固形分相当で5部と、イオン交換水とを混合した。イオン交換水の量は、全固形分濃度が40%となる量とした。これらをプラネタリーミキサーにより混合し、正極用スラリー組成物を調製した。 100 parts of LiCoO 2 having a volume average particle diameter of 12 μm as a positive electrode active material, 2 parts of carbon black (“HS-100” manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive material, and 1% aqueous solution of carboxymethyl cellulose as a dispersant ( Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. “BSH-12”) mixed with 1 part of solid content, 5 parts of 40% aqueous dispersion of the above acrylate polymer as a binder, and ion-exchanged water did. The amount of ion-exchanged water was such that the total solid concentration was 40%. These were mixed by a planetary mixer to prepare a positive electrode slurry composition.

上記の正極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の上に、乾燥後の膜厚が200μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、銅箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、正極原反を得た。この正極原反をロールプレスで圧延して、正極活物質層の厚みが90μmの正極を得た。   The above slurry composition for positive electrode was applied with a comma coater onto an aluminum foil having a thickness of 20 μm as a current collector so that the film thickness after drying was about 200 μm and dried. This drying was performed by conveying the copper foil in an oven at 60 ° C. at a speed of 0.5 m / min for 2 minutes. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a positive electrode raw material. This positive electrode raw material was rolled with a roll press to obtain a positive electrode having a positive electrode active material layer thickness of 90 μm.

(1−6.セパレータの用意)
単層のポリプロピレン製セパレータ(セルガード2500、セルガード社製)を、5×5cmの正方形に切り抜いた。
(1-6. Preparation of separator)
A single-layer polypropylene separator (Celgard 2500, manufactured by Celgard) was cut into a 5 × 5 cm 2 square.

(1−7.リチウムイオン二次電池)
電池の外装として、アルミ包材外装を用意した。上記(1−5)で得られた正極を、4×4cmの正方形に切り出し、集電体側の表面がアルミ包材外装に接するように配置した。正極の正極活物質層の面上に、上記(1−6)で得られた正方形のセパレータを配置した。さらに、上記(1−4)で得られた負極を、4.2×4.2cmの正方形に切り出し、これをセパレータ上に、負極活物質層側の表面がセパレータに向かい合うよう配置した。電解液(溶媒:EC/DEC/VC=68.5/30/1.5体積比、電解質:濃度1MのLiPF6)を空気が残らないように注入し、さらに、アルミ包材の開口を密封するために、150℃のヒートシールをしてアルミ外装を閉口し、リチウムイオン二次電池を製造した。得られたリチウムイオン二次電池を用いて、高温サイクル特性、高温保存特性、出力特性を評価した。結果を表1に示す。
(1-7. Lithium ion secondary battery)
An aluminum packaging exterior was prepared as the battery exterior. The positive electrode obtained in the above (1-5) was cut into a square of 4 × 4 cm 2 and arranged so that the current collector-side surface was in contact with the aluminum packaging exterior. The square separator obtained in (1-6) above was placed on the surface of the positive electrode active material layer of the positive electrode. Furthermore, the negative electrode obtained in the above (1-4) was cut into a square of 4.2 × 4.2 cm 2 and arranged on the separator so that the surface on the negative electrode active material layer side faces the separator. An electrolyte solution (solvent: EC / DEC / VC = 68.5 / 30 / 1.5 volume ratio, electrolyte: LiPF6 at a concentration of 1 M) is injected so that no air remains, and the opening of the aluminum packaging material is sealed. For this purpose, heat sealing at 150 ° C. was performed to close the aluminum exterior, and a lithium ion secondary battery was manufactured. Using the obtained lithium ion secondary battery, high-temperature cycle characteristics, high-temperature storage characteristics, and output characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例2〜5および9、10)
実施例1の(1−1.水溶性高分子の製造)において、エチレン性不飽和カルボン酸単量体、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体およびエチルアクリレートの配合量を表1のように変更した以外は、実施例1と同様とした。結果を表1に示す。
(Examples 2 to 5 and 9, 10)
In Example 1-1 (1-1. Production of water-soluble polymer), ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer, unsaturated polyalkylene glycol ether monomer The same procedure as in Example 1 was conducted except that the blending amount of ethyl acrylate was changed as shown in Table 1. The results are shown in Table 1.

(実施例6)
実施例1の(1−1.水溶性高分子の製造)において、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレートに代えて、パーフルオロオクチルメタクリレートを用いた以外は、実施例1と同様とした。結果を表1に示す。
(Example 6)
Example 1 (1-1. Production of water-soluble polymer) was the same as Example 1 except that perfluorooctyl methacrylate was used instead of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate. The results are shown in Table 1.

(実施例7)
実施例1の(1−1.水溶性高分子の製造)において、3−メチル−3−ブテン−1−オールにエチレンオキサイドを平均50モル付加した不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体に代えて、3−メチル−3−ブテン−1−オールにエチレンオキサイドを平均25モル付加した不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体を用いた以外は、実施例1と同様とした。結果を表1に示す。
(Example 7)
In Example 1-1 (1-1. Production of water-soluble polymer), instead of an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer obtained by adding an average of 50 moles of ethylene oxide to 3-methyl-3-buten-1-ol. Then, the same procedure as in Example 1 was conducted except that an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer obtained by adding an average of 25 moles of ethylene oxide to 3-methyl-3-buten-1-ol was used. The results are shown in Table 1.

(実施例8)
実施例1の(1−1.水溶性高分子の製造)において、3−メチル−3−ブテン−1−オールにエチレンオキサイドを平均50モル付加した不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体に代えて、3−メチル−3−ブテン−1−オールにエチレンオキサイドを平均75モル付加した不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体を用いた以外は、実施例1と同様とした。結果を表1に示す。
(Example 8)
In Example 1-1 (1-1. Production of water-soluble polymer), instead of an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer obtained by adding an average of 50 moles of ethylene oxide to 3-methyl-3-buten-1-ol. The same procedure as in Example 1 was conducted, except that an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer obtained by adding an average of 75 moles of ethylene oxide to 3-methyl-3-buten-1-ol was used. The results are shown in Table 1.

(実施例11、12)
実施例1の(1−3.負極用スラリー組成物の製造)において、水溶性高分子を固形分相当で0.3部または18部加えた以外は、実施例1と同様とした。結果を表1に示す。
(Examples 11 and 12)
In Example 1 (1-3. Production of slurry composition for negative electrode), the same procedure as in Example 1 was conducted, except that 0.3 part or 18 parts of water-soluble polymer was added corresponding to the solid content. The results are shown in Table 1.

(実施例13)
負極活物質としてBET比表面積5.5m/gの天然黒鉛(平均粒子径:24.5μm)を90部およびBET比表面積6.5m/gのSiOC(平均粒子径:10μm)を10部用いた以外は、実施例1と同様とした。結果を表1に示す。
(Example 13)
90 parts of natural graphite (average particle diameter: 24.5 μm) having a BET specific surface area of 5.5 m 2 / g and 10 parts of SiOC (average particle diameter: 10 μm) having a BET specific surface area of 6.5 m 2 / g as the negative electrode active material The procedure was the same as in Example 1 except that it was used. The results are shown in Table 1.

(実施例14)
実施例1において、粒子状バインダーを用いなかった以外は、実施例1と同様とした。結果を表1に示す。
(Example 14)
Example 1 was the same as Example 1 except that the particulate binder was not used. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
(負極用スラリー組成物の製造)
ディスパー付きのプラネタリーミキサーに、負極活物質として比表面積5.5m/gの人造黒鉛(平均粒子径:24.5μm)100部、カルボキシメチルセルロース(日本製紙ケミカル社製、MAC350HC)1%水溶液を固形分相当量で1部を加え、イオン交換水で固形分濃度65%に調整した後、25℃で60分間混合した。次に、イオン交換水で固形分濃度60%に調整した後、さらに25℃で15分間混合し混合液を得た。
(Comparative Example 1)
(Production of slurry composition for negative electrode)
In a planetary mixer with a disper, 100 parts of artificial graphite (average particle size: 24.5 μm) having a specific surface area of 5.5 m 2 / g as a negative electrode active material, 1% aqueous solution of carboxymethyl cellulose (manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd., MAC350HC) One part was added in an amount corresponding to the solid content, and the solid content concentration was adjusted to 65% with ion-exchanged water, and then mixed at 25 ° C. for 60 minutes. Next, after adjusting to 60% of solid content concentration with ion-exchange water, it mixed for 15 minutes at 25 degreeC, and the liquid mixture was obtained.

上記混合液に、上記(1−2)で得られた粒子状バインダーを含む水分散液を固形分相当量で1.0部、及びイオン交換水を入れ、最終固形分濃度56%となるように調整し、さらに10分間混合した。これを減圧下で脱泡処理して負極用スラリー組成物を得た。   To the above mixed liquid, 1.0 part of the aqueous dispersion containing the particulate binder obtained in (1-2) above in an amount corresponding to the solid content and ion-exchanged water are added so that the final solid content concentration becomes 56%. And mixed for another 10 minutes. This was defoamed under reduced pressure to obtain a negative electrode slurry composition.

上記の負極用スラリー組成物を用いた以外は、実施例1と同様とした。結果を表1に示す。   The procedure was the same as Example 1 except that the above negative electrode slurry composition was used. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
実施例1の(1−1.水溶性高分子の製造)において、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体を用いずに、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体およびエチルアクリレートの配合量を表1のように変更して水溶性高分子を得た。
(Comparative Example 2)
In Example 1-1 (Production of water-soluble polymer), blending amount of unsaturated polyalkylene glycol ether monomer and ethyl acrylate without using fluorine-containing (meth) acrylate monomer Were changed as shown in Table 1 to obtain a water-soluble polymer.

上記で得られた水溶性高分子を用い、粒子状バインダーを用いなかった以外は、実施例1と同様とした。結果を表1に示す。   The procedure was the same as Example 1 except that the water-soluble polymer obtained above was used and no particulate binder was used. The results are shown in Table 1.

(比較例3)
水溶性高分子として、比較例2で得た水溶性高分子を用いた以外は、実施例1と同様とした。結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the water-soluble polymer obtained in Comparative Example 2 was used as the water-soluble polymer. The results are shown in Table 1.

(比較例4)
実施例1の(1−1.水溶性高分子の製造)において、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体を用いずに不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体およびエチルアクリレートの配合量を表1のように変更して水溶性高分子を得た。
(Comparative Example 4)
In Example 1-1 (1-1. Production of water-soluble polymer), the blending amounts of the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer and ethyl acrylate were changed without using the fluorine-containing (meth) acrylate monomer. The water-soluble polymer was obtained by changing as shown in Table 1.

上記で得られた水溶性高分子を用い以外は、実施例1と同様とした。結果を表1に示す。   The procedure was the same as Example 1 except that the water-soluble polymer obtained above was used. The results are shown in Table 1.

(比較例5)
実施例1の(1−1.水溶性高分子の製造)において、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体およびエチルアクリレートの配合量を表1のように変更して水溶性高分子を得た。
(Comparative Example 5)
In Example 1-1 (1-1. Production of water-soluble polymer), the blending amounts of the fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer and ethyl acrylate were changed as shown in Table 1 to obtain a water-soluble polymer. It was.

上記で得られた水溶性高分子を用い以外は、実施例1と同様とした。結果を表1に示す。   The procedure was the same as Example 1 except that the water-soluble polymer obtained above was used. The results are shown in Table 1.

Figure 0006111895
Figure 0006111895

表1から分かるように、実施例によれば、比較例よりも分散安定性に優れるスラリーを得ることができ、それにより、該スラリーを用いて得られる電極は、塗工性に優れ、集電体と電極活物質層との高い密着性が維持されている。さらに、該電極を用いた二次電池は、耐久性及び出力特性に優れることが確認された。   As can be seen from Table 1, according to the examples, it is possible to obtain a slurry having superior dispersion stability as compared with the comparative example, whereby the electrode obtained using the slurry is excellent in coatability and current collection. High adhesion between the body and the electrode active material layer is maintained. Furthermore, it was confirmed that the secondary battery using the electrode is excellent in durability and output characteristics.

Claims (7)

負極活物質、水溶性高分子および水を含むリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物であって、
前記水溶性高分子が、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位20〜50質量%、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位0.1〜30質量%および不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体単位1〜20質量%を含む重合体である、
リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物。
A slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery comprising a negative electrode active material, a water-soluble polymer and water,
The water-soluble polymer is composed of an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit 20 to 50% by mass, a fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer unit 0.1 to 30% by mass, and an unsaturated polyalkylene glycol ether type. It is a polymer containing 1 to 20% by mass of monomer units.
A slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery.
前記水溶性高分子の1%水溶液粘度が10〜10000mPa・sである、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物。   The slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes of Claim 1 whose 1-% aqueous solution viscosity of the said water-soluble polymer is 10-10000 mPa * s. 前記水溶性高分子のエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位が、エチレン性不飽和モノカルボン酸単量体単位である請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物。   The slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode according to claim 1 or 2, wherein the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit of the water-soluble polymer is an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid monomer unit. 前記水溶性高分子の含有割合が、負極活物質100質量部に対して0.1〜20質量部である請求項1〜3のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物。   The slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein a content ratio of the water-soluble polymer is 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. さらに粒子状バインダーを含む請求項1〜4のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物。   Furthermore, the slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes in any one of Claims 1-4 containing a particulate-form binder. 請求項1〜5のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を、集電体上に塗布し、乾燥してなるリチウムイオン二次電池用負極。   The negative electrode for lithium ion secondary batteries formed by apply | coating the slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes in any one of Claims 1-5 on a collector, and drying. 請求項6に記載のリチウムイオン二次電池用負極、正極、電解液およびセパレータからなるリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery which consists of a negative electrode for lithium ion secondary batteries of Claim 6, a positive electrode, electrolyte solution, and a separator.
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