JP6488592B2 - Slurry composition for negative electrode of lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery - Google Patents

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

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そのため、近年では、リチウムイオン二次電池の更なる高性能化を目的として、電極などの電池部材の改良が検討されている。   Lithium ion secondary batteries are small and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged, and are used in a wide range of applications. Therefore, in recent years, improvement of battery members such as electrodes has been studied for the purpose of further improving the performance of lithium ion secondary batteries.

ここで、リチウムイオン二次電池用の電極は、通常、集電体と、集電体上に形成された電極合材層とを備えている。そして、電極合材層は、例えば、電極活物質およびバインダー(結着材)と、必要に応じて配合される導電材などとを分散媒に分散させてなるスラリー組成物を集電体上に塗布し、乾燥させることにより形成される。そこで、近年では、リチウムイオン二次電池の更なる性能向上を達成すべく、電極合材層の形成に用いられるスラリー組成物に配合する各種材料の改良が試みられている。   Here, the electrode for lithium ion secondary batteries is normally provided with the electrical power collector and the electrode compound-material layer formed on the electrical power collector. For example, the electrode mixture layer is formed on a current collector with a slurry composition obtained by dispersing an electrode active material and a binder (binder) and a conductive material blended as necessary in a dispersion medium. It is formed by applying and drying. Therefore, in recent years, attempts have been made to improve various materials blended in the slurry composition used for forming the electrode mixture layer in order to achieve further performance improvement of the lithium ion secondary battery.

そして、例えば、リチウムイオン二次電池用の負極の形成に用いられる負極用スラリー組成物について、配合を改良することによりリチウムイオン二次電池の性能を向上させることが提案されてきた。具体的には、炭素材活物質と、特定性状の水分散エマルジョン樹脂および水溶性高分子から構成される結着材とを配合した負極用スラリー組成物を用いることで、スラリー組成物を集電体に塗布した際の造膜性を向上させ、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上させることが提案されてきた(例えば、特許文献1参照)。また、特定性状のセルロース系高分子などの半合成水溶性高分子と、特定性状の重合体粒子とを含有する負極用スラリー組成物を用いることで、スラリー組成物の塗布性を向上させてリチウムイオン二次電池の製造性を向上させることが提案されてきた(例えば、特許文献2参照)。   For example, it has been proposed to improve the performance of a lithium ion secondary battery by improving the formulation of the slurry composition for a negative electrode used for forming a negative electrode for a lithium ion secondary battery. Specifically, the slurry composition is collected by using a slurry composition for a negative electrode containing a carbon material active material and a binder composed of a water-dispersed emulsion resin having a specific property and a water-soluble polymer. It has been proposed to improve the film-forming property when applied to a body and to improve the cycle characteristics of a lithium ion secondary battery (see, for example, Patent Document 1). In addition, by using a slurry composition for negative electrode containing a semi-synthetic water-soluble polymer such as cellulose polymer having specific properties and polymer particles having specific properties, the coating property of the slurry composition is improved and lithium is added. It has been proposed to improve the manufacturability of ion secondary batteries (see, for example, Patent Document 2).

特開2003−308841号公報JP 2003-308441 A 特開2011−34962号公報JP 2011-34962 A

ところで、近年では、リチウムイオン二次電池用負極について、リチウムイオン二次電池の容量を高める観点から、負極活物質としてシリコン系負極活物質を採用することが提案されている。しかし、シリコン系負極活物質を含む負極活物質は、充放電に伴って膨張および収縮し易い。そのため、シリコン系負極活物質を含む負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池用負極は、充放電を繰り返した際に初期から負極の膨らみが生じ易く、当該負極を用いたリチウムイオン二次電池は、サイクル特性などの電気的特性が低下し易い。
そこで、リチウムイオン二次電池においては、シリコン系負極活物質を含む負極活物質を用いた場合であっても、充放電に伴う負極の膨れを抑制して、サイクル特性などの電気的特性を向上することが求められている。
Incidentally, in recent years, it has been proposed to employ a silicon-based negative electrode active material as a negative electrode active material from the viewpoint of increasing the capacity of a lithium ion secondary battery for a negative electrode for a lithium ion secondary battery. However, a negative electrode active material including a silicon-based negative electrode active material is likely to expand and contract with charge / discharge. Therefore, a negative electrode for a lithium ion secondary battery using a negative electrode active material containing a silicon-based negative electrode active material is prone to swelling of the negative electrode from the beginning when charging and discharging are repeated, and the lithium ion secondary battery using the negative electrode However, electrical characteristics such as cycle characteristics are likely to deteriorate.
Therefore, in the lithium ion secondary battery, even when a negative electrode active material containing a silicon-based negative electrode active material is used, the swelling of the negative electrode accompanying charge / discharge is suppressed, and the electrical characteristics such as cycle characteristics are improved. It is requested to do.

しかし、上記従来の負極用スラリー組成物において負極活物質をシリコン系負極活物質を含む負極活物質へと変更した場合、形成される負極では、充放電に伴う負極の膨れを十分に抑制することができず、サイクル特性などの電気的特性を向上させることができなかった。   However, when the negative electrode active material is changed to a negative electrode active material containing a silicon-based negative electrode active material in the conventional negative electrode slurry composition, the negative electrode formed sufficiently suppresses the swelling of the negative electrode accompanying charge / discharge. It was not possible to improve electrical characteristics such as cycle characteristics.

そこで、本発明は、シリコン系負極活物質を含む負極活物質を用いて電池容量を高めた場合であっても充放電に伴う膨れを抑制することができると共に、リチウムイオン二次電池のサイクル特性などの電気的特性を向上させることができるリチウムイオン二次電池用負極を提供することを目的とする。また、本発明は、当該リチウムイオン二次電池用負極を形成することができるリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を提供することを目的とする。
更に、本発明は、負極の膨れを抑制することができると共に、サイクル特性などの電気的特性に優れるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention can suppress swelling due to charging / discharging even when the battery capacity is increased by using a negative electrode active material containing a silicon-based negative electrode active material, and also provides cycle characteristics of a lithium ion secondary battery. It aims at providing the negative electrode for lithium ion secondary batteries which can improve electrical characteristics, such as. Moreover, an object of this invention is to provide the slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes which can form the said negative electrode for lithium ion secondary batteries.
Furthermore, an object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery that can suppress swelling of the negative electrode and is excellent in electrical characteristics such as cycle characteristics.

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。そして、本発明者は、Siを含有する負極活物質(以下、「シリコン系負極活物質」と称することもある。)と、粒子状重合体と、所定割合のアルギン酸塩とを含むスラリー組成物を用いることにより、シリコン系負極活物質を含む負極活物質を用いた場合であっても充放電に伴う負極の膨れを抑制することができると共に、リチウムイオン二次電池の電気的特性を向上させることができることを新たに見出し、本発明を完成させた。   The inventor has intensively studied to achieve the above object. Then, the inventor of the present invention has a slurry composition containing a negative electrode active material containing Si (hereinafter sometimes referred to as “silicon-based negative electrode active material”), a particulate polymer, and a predetermined amount of alginate. Can suppress swelling of the negative electrode accompanying charge / discharge even when a negative electrode active material containing a silicon-based negative electrode active material is used, and improve the electrical characteristics of the lithium ion secondary battery The present invention has been completed by newly discovering that it is possible.

即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、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、Siを含有する負極活物質と、粒子状重合体と、アルギン酸塩と、水とを含み、前記粒子状重合体100質量部当たり、前記アルギン酸塩を5質量部以上含有することを特徴とする。このように、Siを含有する負極活物質と、粒子状重合体と、所定割合のアルギン酸塩とを含むスラリー組成物を用いることで、充放電に伴う膨れを抑制することができると共に、リチウムイオン二次電池の電気的特性を向上させることができるリチウムイオン二次電池用負極を形成することができる。   That is, this invention aims to solve the above-mentioned problem advantageously, and the slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode of the present invention comprises a negative electrode active material containing Si and a particulate polymer. And alginate and water, and 5 parts by mass or more of the alginate per 100 parts by mass of the particulate polymer. Thus, by using the slurry composition containing the negative electrode active material containing Si, the particulate polymer, and the alginate in a predetermined ratio, it is possible to suppress swelling associated with charge / discharge and lithium ion A negative electrode for a lithium ion secondary battery that can improve the electrical characteristics of the secondary battery can be formed.

ここで、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、前記Siを含有する負極活物質がSiOx(0<x<2)で表されるケイ素酸化物を含むことが好ましい。かかる負極活物質を使用することで、スラリー組成物を用いて製造したリチウムイオン二次電池を一層高容量化させることができるからである。 Here, in the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery of the present invention, the negative electrode active material containing Si preferably contains a silicon oxide represented by SiO x (0 <x <2). This is because the use of such a negative electrode active material can further increase the capacity of the lithium ion secondary battery produced using the slurry composition.

また、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、前記粒子状重合体の表面酸量が0.25mmol/g以上3.0mmol/g以下であることが好ましい。粒子状重合体の表面酸量が上記範囲内であれば、スラリー組成物を用いて形成した負極の膨れを十分に抑制するとともに、かかる負極を有するリチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上させることができるからである。   In the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery of the present invention, the surface acid amount of the particulate polymer is preferably 0.25 mmol / g or more and 3.0 mmol / g or less. If the surface acid amount of the particulate polymer is within the above range, the swelling of the negative electrode formed using the slurry composition is sufficiently suppressed and the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery having such a negative electrode are improved. Because you can.

更に、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、前記粒子状重合体のTHFゲル含有量が80質量%以上98質量%以下であることが好ましい。粒子状重合体のTHFゲル含有量が上記範囲内であれば、スラリー組成物を用いて形成した負極の膨れを一層抑制するとともに、かかる負極を有するリチウムイオン二次電池のサイクル特性を一層向上させることができるからである。   Furthermore, in the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery of the present invention, the THF gel content of the particulate polymer is preferably 80% by mass or more and 98% by mass or less. If the THF gel content of the particulate polymer is within the above range, the swelling of the negative electrode formed using the slurry composition is further suppressed, and the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery having such a negative electrode are further improved. Because it can.

そして、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、前記アルギン酸塩は、10質量%水溶液の粘度が5mPa・s以上1000mPa・s以下であることが好ましい。アルギン酸塩の10質量%水溶液の粘度を上記範囲内とすることによって、スラリー組成物を用いて形成した負極の膨れを一層抑制するとともに、かかる負極を有するリチウムイオン二次電池のサイクル特性を一層向上させることができるからである。また、スラリー組成物の安定性が低下するのを抑制することができるからである。   And the slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes of this invention WHEREIN: As for the said alginate, it is preferable that the viscosity of 10 mass% aqueous solution is 5 mPa * s or more and 1000 mPa * s or less. By controlling the viscosity of a 10% by mass aqueous solution of alginate within the above range, the swelling of the negative electrode formed using the slurry composition is further suppressed, and the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery having such a negative electrode are further improved. It is because it can be made. Moreover, it is because it can suppress that stability of a slurry composition falls.

また、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、さらに、1質量%水溶液の粘度が1000mPa・s以上5000mPa・s以下の水溶性重合体を含むことが好ましい。1質量%水溶液の粘度が上記範囲内の水溶性重合体を含むことによって、リチウムイオン二次電池の内部抵抗の増加を抑制しつつ、スラリー組成物を用いて形成した負極の膨れを一層抑制することができるからである。   Moreover, it is preferable that the slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes of this invention contains the water-soluble polymer whose viscosity of 1 mass% aqueous solution is 1000 mPa * s or more and 5000 mPa * s or less further. By including a water-soluble polymer having a viscosity of 1% by mass in the above range, the swelling of the negative electrode formed using the slurry composition is further suppressed while suppressing an increase in the internal resistance of the lithium ion secondary battery. Because it can.

また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のリチウムイオン二次電池用負極は、上述したリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の何れかを集電体上に塗布し、前記集電体上に塗布された前記リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を乾燥して集電体上に負極合材層を形成してなることを特徴とする。このように、上述した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負極合材層を形成すれば、充放電に伴う負極の膨れを抑制することができると共に、当該負極を使用したリチウムイオン二次電池の電気的特性を向上させることができる。   Moreover, this invention aims at solving the said subject advantageously, The negative electrode for lithium ion secondary batteries of this invention is either of the slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes mentioned above. A negative electrode mixture layer is formed on the current collector by coating the current collector and drying the lithium ion secondary battery negative electrode slurry composition coated on the current collector. To do. Thus, if the negative electrode mixture layer is formed using the above-described slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, swelling of the negative electrode accompanying charge / discharge can be suppressed, and lithium ion using the negative electrode can be used. The electrical characteristics of the secondary battery can be improved.

そして、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のリチウムイオン二次電池は、上述したリチウムイオン二次電池用負極と、正極と、電解液と、セパレータとを備えることを特徴とする。上述したリチウムイオン二次電池用負極を使用すれば、充放電の繰り返しに伴う負極の膨れを抑制することができると共に、優れた電気的特性が得られる。   And this invention aims at solving the said subject advantageously, The lithium ion secondary battery of this invention is the negative electrode for lithium ion secondary batteries mentioned above, a positive electrode, electrolyte solution, And a separator. If the negative electrode for lithium ion secondary batteries described above is used, the swelling of the negative electrode accompanying repeated charge / discharge can be suppressed, and excellent electrical characteristics can be obtained.

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よれば、シリコン系負極活物質を含む負極活物質を用いて電池容量を高めた場合であっても、充放電に伴う膨れを抑制することができると共に、リチウムイオン二次電池のサイクル特性などの電気的特性を向上させることができるリチウムイオン二次電池用負極を形成することができる。
また、本発明のリチウムイオン二次電池用負極によれば、シリコン系負極活物質を含む負極活物質を用いて電池容量を高めた場合であっても、充放電の繰り返しに伴う膨れを抑制することができると共に、リチウムイオン二次電池のサイクル特性などの電気的特性を向上させることができる。
そして、本発明のリチウムイオン二次電池によれば、シリコン系負極活物質を含む負極活物質を用いて電池容量を高めた場合であっても、充放電の繰り返しに伴う負極の膨れを抑制することができると共に、優れた電気的特性が得られる。
According to the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery of the present invention, even if the battery capacity is increased by using a negative electrode active material containing a silicon-based negative electrode active material, the swelling associated with charge / discharge is suppressed. In addition, it is possible to form a negative electrode for a lithium ion secondary battery that can improve electrical characteristics such as cycle characteristics of the lithium ion secondary battery.
Moreover, according to the negative electrode for lithium ion secondary batteries of this invention, even if it is a case where battery capacity is increased using the negative electrode active material containing a silicon type negative electrode active material, the swelling accompanying the repetition of charging / discharging is suppressed. In addition, the electrical characteristics such as the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be improved.
And according to the lithium ion secondary battery of this invention, even if it is a case where battery capacity is increased using the negative electrode active material containing a silicon type negative electrode active material, the swelling of the negative electrode accompanying the repetition of charging / discharging is suppressed. And excellent electrical characteristics can be obtained.

粒子状重合体の表面酸量の算出にあたり、添加した塩酸の累計量(mmol)に対して電気伝導度(mS)をプロットしたグラフである。When calculating the surface acid amount of a particulate polymer, it is the graph which plotted the electric conductivity (mS) with respect to the cumulative amount (mmol) of the added hydrochloric acid.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、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、リチウムイオン二次電池の負極を形成する際に用いられる。そして、本発明のリチウムイオン二次電池用負極は、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を用いて製造することができる。また、本発明のリチウムイオン二次電池は、本発明のリチウムイオン二次電池用負極を用いたことを特徴とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Here, the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery of the present invention is used when forming a negative electrode of a lithium ion secondary battery. And the negative electrode for lithium ion secondary batteries of this invention can be manufactured using the slurry composition for lithium ion secondary batteries negative electrode of this invention. The lithium ion secondary battery of the present invention is characterized by using the negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention.

(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は、Siを含有する負極活物質、粒子状重合体、アルギン酸塩、および水を含み、任意に、水溶性重合体を更に含む。そして、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、粒子状重合体100質量部当たり、アルギン酸塩を5質量部以上含有することを特徴とする。
(Slurry composition for negative electrode of lithium ion secondary battery)
The slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery of the present invention includes a negative electrode active material containing Si, a particulate polymer, an alginate, and water, and optionally further includes a water-soluble polymer. And the slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes of this invention is characterized by containing 5 mass parts or more of alginates per 100 mass parts of particulate polymers.

<負極活物質>
負極活物質は、負極用の電極活物質であり、リチウムイオン二次電池の負極において電子の受け渡しをする物質である。
本発明のスラリー組成物は、負極活物質として、ケイ素(Si)を含有する負極活物質を少なくとも含む。Siを含有する負極活物質を用いることにより、リチウムイオン二次電池を高容量化することができる。
<Negative electrode active material>
The negative electrode active material is an electrode active material for a negative electrode, and is a material that transfers electrons in the negative electrode of a lithium ion secondary battery.
The slurry composition of the present invention includes at least a negative electrode active material containing silicon (Si) as a negative electrode active material. By using the negative electrode active material containing Si, the capacity of the lithium ion secondary battery can be increased.

Siを含有する負極活物質としては、例えば、ケイ素、ケイ素とコバルト、ニッケル、鉄などとの合金、およびSiOxなどのSiを含有する材料(以下、「Si含有材料」とも称する)や、かかるSi含有材料を導電性カーボンで被覆または複合化してなるSi含有材料と導電性カーボンとの複合化物などが挙げられる。なかでも、本発明のスラリー組成物は、Siを含有する負極活物質がSiOx(0<x<2)で表されるケイ素酸化物であることが好ましい。本発明のスラリー組成物を用いて製造したリチウムイオン二次電池を高容量化できるからである。 Examples of the negative electrode active material containing Si include silicon, an alloy of silicon and cobalt, nickel, iron, and the like, and a material containing Si such as SiO x (hereinafter, also referred to as “Si-containing material”). Examples thereof include composites of Si-containing material and conductive carbon obtained by coating or compounding Si-containing material with conductive carbon. Among them, the slurry composition of the present invention is preferably a negative electrode active material containing Si is silicon oxide represented by SiO x (0 <x <2 ). This is because the capacity of the lithium ion secondary battery produced using the slurry composition of the present invention can be increased.

ここで、SiOxは、例えば、一酸化ケイ素(SiO)の不均化反応を利用して形成することができる。具体的には、SiOxは、SiOを、任意にポリビニルアルコールなどのポリマーの存在下で熱処理し、ケイ素と二酸化ケイ素とを生成させることにより、調製することができる。なお、熱処理は、SiOと、任意にポリマーとを粉砕混合した後、不活性ガス雰囲気下で行うことができる。 Here, SiO x can be formed using, for example, a disproportionation reaction of silicon monoxide (SiO). Specifically, SiO x can be prepared by heat-treating SiO, optionally in the presence of a polymer such as polyvinyl alcohol, to produce silicon and silicon dioxide. The heat treatment can be performed in an inert gas atmosphere after grinding and mixing SiO and optionally a polymer.

Si含有材料と導電性カーボンとの複合化物としては、例えば、SiOと、ポリビニルアルコールなどのポリマーと、任意に炭素材料との粉砕混合物を、例えば不活性ガス雰囲気下で熱処理してなる化合物を挙げることができる。ここで、粉砕混合物を熱処理する際の温度が高い(例えば、900℃以上である)場合には、炭化したポリマーや任意成分として配合した炭素材料よりなる導電性カーボンのマトリックス中にSiOの不均化反応により生成したSiOxが分散した複合化物(Si−SiOx−C複合体)が生成する。また、粉砕混合物を熱処理する際の温度が比較的低い場合には、SiO中のSiの一部が導電性カーボンで置換された複合化物(SiO−C)が生成する。 Examples of the composite of the Si-containing material and the conductive carbon include a compound obtained by heat-treating, for example, a ground mixture of SiO, a polymer such as polyvinyl alcohol, and an optional carbon material in an inert gas atmosphere. be able to. Here, when the temperature at which the pulverized mixture is heat-treated is high (for example, 900 ° C. or higher), SiO disproportionate in a matrix of conductive carbon made of carbonized polymer or a carbon material blended as an optional component. A composite (Si—SiO x —C composite) in which SiO x produced by the chemical reaction is dispersed is produced. Moreover, when the temperature at which the pulverized mixture is heat-treated is relatively low, a composite (SiO-C) in which a part of Si in SiO is replaced with conductive carbon is generated.

ここで、Siを含有する負極活物質を用いた場合、Siを含有する負極活物質は充放電に伴って大幅に膨張および収縮する。そのため、Siを含有する負極活物質を用いて製造した負極は、その極板構造が崩れやすく、リチウムイオン二次電池の使用開始初期の段階で導電パスが途切れてしまう虞がある。従って、通常、Siを含有する負極活物質を用いてリチウムイオン二次電池を製造した場合、得られたリチウムイオン二次電池についてサイクル試験をした際に、試験開始初期から急激な容量劣化が起こるという問題があった。しかし、本発明のスラリー組成物を用いて形成した負極では、Siを含有する負極活物質、粒子状重合体、および所定量以上のアルギン酸塩を併用するため、リチウムイオン二次電池における使用開始初期の急激な容量劣化を抑制して、リチウムイオン二次電池の電池特性を十分に向上させることができる。   Here, when the negative electrode active material containing Si is used, the negative electrode active material containing Si greatly expands and contracts with charge and discharge. Therefore, the negative electrode manufactured using the negative electrode active material containing Si is likely to lose its electrode plate structure, and there is a possibility that the conductive path may be interrupted at the initial stage of use of the lithium ion secondary battery. Therefore, normally, when a lithium ion secondary battery is manufactured using a negative electrode active material containing Si, when the obtained lithium ion secondary battery is subjected to a cycle test, rapid capacity deterioration occurs from the beginning of the test. There was a problem. However, in the negative electrode formed using the slurry composition of the present invention, since the negative electrode active material containing Si, the particulate polymer, and a predetermined amount or more of the alginate are used in combination, the initial use in the lithium ion secondary battery is started. The battery characteristics of the lithium ion secondary battery can be sufficiently improved by suppressing the rapid capacity deterioration.

なお、本発明のスラリー組成物は、上述したSiを含有する負極活物質に加えて、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出し得る他の負極活物質を含有しても良い。そのような他の負極活物質としては、例えば、炭素系負極活物質や、Si以外の金属系負極活物質、およびこれらを組み合わせた負極活物質などが挙げられる。   In addition to the negative electrode active material containing Si described above, the slurry composition of the present invention may contain another negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium as the negative electrode active material. Examples of such other negative electrode active materials include carbon-based negative electrode active materials, metal-based negative electrode active materials other than Si, and negative electrode active materials obtained by combining these.

Siを含有する負極活物質と炭素系負極活物質との混合物としては、上述したSiを含有する負極活物質と、炭素質材料や黒鉛質材料などの炭素系負極活物質として使用し得る材料とを、任意にポリビニルアルコールなどのポリマーの存在下で粉砕混合したものが挙げられる。ここで、炭素系負極活物質とは、リチウムを挿入(「ドープ」ともいう。)可能な、炭素を主骨格とする活物質をいう。   As a mixture of a negative electrode active material containing Si and a carbon-based negative electrode active material, the negative electrode active material containing Si described above, and a material that can be used as a carbon-based negative electrode active material such as a carbonaceous material or a graphite material, Are optionally pulverized and mixed in the presence of a polymer such as polyvinyl alcohol. Here, the carbon-based negative electrode active material refers to an active material having carbon as a main skeleton, into which lithium can be inserted (also referred to as “dope”).

炭素質材料は、炭素前駆体を2000℃以下で熱処理して炭素化させることによって得られる、黒鉛化度の低い(即ち、結晶性の低い)材料である。なお、炭素化させる際の熱処理温度の下限は特に限定されないが、例えば500℃以上とすることができる。
そして、炭素質材料としては、例えば、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などが挙げられる。
ここで、易黒鉛性炭素としては、例えば、石油または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る。具体例を挙げると、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。
また、難黒鉛性炭素としては、例えば、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)、ハードカーボンなどが挙げられる。
The carbonaceous material is a material having a low degree of graphitization (ie, low crystallinity) obtained by carbonizing a carbon precursor by heat treatment at 2000 ° C. or lower. In addition, although the minimum of the heat processing temperature at the time of carbonizing is not specifically limited, For example, it can be 500 degreeC or more.
Examples of the carbonaceous material include graphitizable carbon that easily changes the carbon structure depending on the heat treatment temperature, and non-graphitizable carbon having a structure close to an amorphous structure typified by glassy carbon. .
Here, as the graphitizable carbon, for example, a carbon material using tar pitch obtained from petroleum or coal as a raw material can be mentioned. Specific examples include coke, mesocarbon microbeads (MCMB), mesophase pitch carbon fibers, pyrolytic vapor grown carbon fibers, and the like.
In addition, examples of the non-graphitizable carbon include a phenol resin fired body, polyacrylonitrile-based carbon fiber, pseudo-isotropic carbon, furfuryl alcohol resin fired body (PFA), and hard carbon.

黒鉛質材料は、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る、黒鉛に近い高い結晶性を有する材料である。なお、熱処理温度の上限は、特に限定されないが、例えば5000℃以下とすることができる。
そして、黒鉛質材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛等が挙げられる。
ここで、人造黒鉛としては、例えば、易黒鉛性炭素を含んだ炭素を主に2500℃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挙げられる。
The graphite material is a material having high crystallinity close to that of graphite obtained by heat-treating graphitizable carbon at 2000 ° C. or higher. In addition, although the upper limit of heat processing temperature is not specifically limited, For example, it can be 5000 degrees C or less.
Examples of the graphite material include natural graphite and artificial graphite.
Here, as the artificial graphite, for example, artificial graphite obtained by heat-treating carbon containing graphitizable carbon mainly at 2500 ° C. or higher, graphitized MCMB heat-treated at 2000 ° C. or higher, and mesophase pitch-based carbon fiber at 2000 ° C. Examples thereof include graphitized mesophase pitch-based carbon fibers that have been heat-treated.

なお、炭素系負極活物質とSiを含有する負極活物質との混合物を負極活物質として用いる場合には、炭素系負極活物質としては、例えば人造黒鉛を使用することができる。   In addition, when using the mixture of a carbon-type negative electrode active material and the negative electrode active material containing Si as a negative electrode active material, artificial graphite can be used as a carbon-type negative electrode active material, for example.

さらに、炭素系負極活物質とSiを含有する負極活物質との混合物を負極活物質として用いる場合、リチウムイオン二次電池を高容量化しつつ、サイクル特性の劣化を十分に抑制する観点からは、負極活物質は、Siを含有する負極活物質と炭素系負極活物質の合計量を100質量部として、Siを含有する負極活物質を1質量部以上15質量部以下含むことが好ましく、3質量部以上10質量部以下含むことが特に好ましい。Siを含有する負極活物質を1質量部以上含有させることで、リチウムイオン二次電池を十分に高容量化することができるからである。また、Siを含有する負極活物質の含有量を15質量部以下とすれば、リチウムイオン二次電池のサイクル特性の劣化を十分に抑制することができるからである。   Furthermore, when a mixture of a carbon-based negative electrode active material and a negative electrode active material containing Si is used as the negative electrode active material, from the viewpoint of sufficiently suppressing deterioration of cycle characteristics while increasing the capacity of the lithium ion secondary battery, The negative electrode active material preferably includes 1 part by mass or more and 15 parts by mass or less of the negative electrode active material containing Si, with the total amount of the negative electrode active material containing Si and the carbon-based negative electrode active material being 100 parts by mass. It is particularly preferable to contain 10 parts by mass or more and 10 parts by mass or less. It is because the capacity of the lithium ion secondary battery can be sufficiently increased by containing 1 part by mass or more of the negative electrode active material containing Si. Moreover, if the content of the negative electrode active material containing Si is 15 parts by mass or less, deterioration of the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be sufficiently suppressed.

さらに、上述したSiを含有する負極活物質と併用しうる金属系負極活物質としては、例えば、特開2013−012357号公報に記載されたような、既知の金属系負極活物質が挙げられる。   Furthermore, examples of the metal-based negative electrode active material that can be used in combination with the Si-containing negative electrode active material described above include known metal-based negative electrode active materials as described in JP2013-012357A.

ここで、負極活物質の粒径や比表面積は、特に限定されることなく、従来使用されている負極活物質と同様とすることができる。   Here, the particle size and specific surface area of the negative electrode active material are not particularly limited, and can be the same as those of conventionally used negative electrode active materials.

<粒子状重合体>
粒子状重合体は、本発明のスラリー組成物を用いて集電体上に負極合材層を形成することにより製造した負極において、負極合材層に含まれる成分が負極合材層から脱離しないように保持しうる成分である。一般的に、負極合材層における粒子状重合体は、電解液に浸漬された際に、電解液を吸収して膨潤しながらも粒子状の形状を維持し、負極活物質同士を結着させ、負極活物質が集電体から脱落するのを防ぐ結着材として作用する。また、粒子状重合体は、負極合材層に含まれる負極活物質以外の粒子をも結着し、負極合材層の強度を維持する役割も果たしている。なお、粒子状重合体は、非水溶性である。ここで、粒子状重合体が「非水溶性」であるとは、25℃において、その化合物0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が90質量%以上となることをいう。
<Particulate polymer>
In the negative electrode produced by forming the negative electrode mixture layer on the current collector using the slurry composition of the present invention, the particulate polymer is separated from the negative electrode mixture layer in the components contained in the negative electrode mixture layer. It is a component that can be retained so as not to be present. In general, when the particulate polymer in the negative electrode mixture layer is immersed in the electrolytic solution, the particulate polymer maintains the particulate shape while absorbing and swelling the electrolytic solution, and binds the negative electrode active materials to each other. , Acts as a binder to prevent the negative electrode active material from falling off the current collector. The particulate polymer also binds particles other than the negative electrode active material contained in the negative electrode mixture layer, and also plays a role of maintaining the strength of the negative electrode mixture layer. The particulate polymer is insoluble in water. Here, the particulate polymer being “water-insoluble” means that when 0.5 g of the compound is dissolved in 100 g of water at 25 ° C., the insoluble content becomes 90% by mass or more.

[粒子状重合体の表面酸量]
ここで、本発明のスラリー組成物に使用する粒子状重合体は、表面酸量が0.25mmol/g以上であることが好ましく、0.5mmol/g以上であることがより好ましく、1.0mmol/g以上であることがさらに好ましく、3.0mmol/g以下であることが好ましく、2.8mmol/g以下であることがより好ましく、2.5mmol/g以下であることがさらに好ましい。
粒子状重合体の表面酸量が0.25mmol/g未満であると、本発明のスラリー組成物を用いて得た電極合材層を有する負極の強度が低下し、充放電に伴う負極の膨れを十分に抑制することができない虞がある。一方、粒子状重合体の表面酸量が3.0mmol/gを超えると、本発明のスラリー組成物を用いて得た負極合材層と集電体との密着性が低下し、かかる負極合材層および集電体を有するリチウムイオン二次電池のサイクル特性が劣化する虞がある。したがって、本発明のスラリー組成物における粒子状重合体の表面酸量を上述の範囲内とすることで、かかるスラリー組成物を用いて形成した負極の膨れを十分に抑制するとともに、かかる負極を有するリチウムイオン二次電池のサイクル特性を十分に向上させることができる。
なお、本発明において、粒子状重合体の「表面酸量」は、粒子状重合体の固形分1g当たりの表面酸量をいい、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
[Surface acid amount of particulate polymer]
Here, the particulate polymer used in the slurry composition of the present invention preferably has a surface acid amount of 0.25 mmol / g or more, more preferably 0.5 mmol / g or more, and 1.0 mmol. / G or more is more preferable, 3.0 mmol / g or less is preferable, 2.8 mmol / g or less is more preferable, and 2.5 mmol / g or less is more preferable.
When the surface acid amount of the particulate polymer is less than 0.25 mmol / g, the strength of the negative electrode having the electrode mixture layer obtained by using the slurry composition of the present invention is lowered, and the negative electrode swells due to charge and discharge. May not be sufficiently suppressed. On the other hand, when the surface acid amount of the particulate polymer exceeds 3.0 mmol / g, the adhesion between the negative electrode mixture layer obtained using the slurry composition of the present invention and the current collector is reduced, and the negative electrode composite is reduced. There is a possibility that the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery having the material layer and the current collector are deteriorated. Therefore, by setting the surface acid amount of the particulate polymer in the slurry composition of the present invention within the above-mentioned range, the negative electrode formed using the slurry composition is sufficiently suppressed and the negative electrode is provided. The cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be sufficiently improved.
In the present invention, the “surface acid amount” of the particulate polymer means the surface acid amount per 1 g of the solid content of the particulate polymer, and is measured using the measuring method described in the examples of the present specification. be able to.

[粒子状重合体のTHFゲル含有量]
さらに、本発明のスラリー組成物に使用する粒子状重合体は、テトラヒドロフラン(THF)ゲル含有量が80質量%以上であることが好ましく、88質量%以上であることがより好ましく、98質量%以下であることが好ましく、96質量%以下であることがより好ましい。粒子状重合体のTHFゲル含有量が80質量%未満であると、本発明のスラリー組成物を用いて得た負極合材層を有する負極の強度が低下し、充放電に伴う負極の膨れを十分に抑制することができない虞がある。一方、粒子状重合体のTHFゲル含有量が98質量%を超えると、本発明のスラリー組成物を用いて得た負極合材層と集電体との密着性が低下し、かかる負極合材層および集電体を有するリチウムイオン二次電池のサイクル特性が劣化する虞がある。したがって、本発明のスラリー組成物における粒子状重合体のTHFゲル含有量を上述の範囲内とすることで、かかるスラリー組成物を用いて形成した負極の膨れを十分に抑制するとともに、かかる負極を有するリチウムイオン二次電池のサイクル特性を十分に向上させることができる。
なお、本発明において、粒子状重合体の「THFゲル含有量」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
[THF gel content of particulate polymer]
Furthermore, the particulate polymer used in the slurry composition of the present invention preferably has a tetrahydrofuran (THF) gel content of 80% by mass or more, more preferably 88% by mass or more, and 98% by mass or less. It is preferable that it is 96 mass% or less. When the THF gel content of the particulate polymer is less than 80% by mass, the strength of the negative electrode having the negative electrode mixture layer obtained by using the slurry composition of the present invention decreases, and the negative electrode swells due to charge / discharge. There is a possibility that it cannot be sufficiently suppressed. On the other hand, when the THF gel content of the particulate polymer exceeds 98% by mass, the adhesion between the negative electrode mixture layer obtained using the slurry composition of the present invention and the current collector is reduced, and the negative electrode mixture The cycle characteristics of the lithium ion secondary battery having the layer and the current collector may be deteriorated. Therefore, by making the THF gel content of the particulate polymer in the slurry composition of the present invention within the above range, it is possible to sufficiently suppress swelling of the negative electrode formed using such a slurry composition and The cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be sufficiently improved.
In the present invention, the “THF gel content” of the particulate polymer can be measured using the measuring method described in the examples of the present specification.

ここで、本発明のスラリー組成物に使用する粒子状重合体としては、既知の重合体、例えば、ジエン重合体、アクリル重合体、シリコン重合体などが挙げられる。これらの重合体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
中でも、粒子状重合体としては、ジエン重合体、特に脂肪族共役ジエン単量体単位および芳香族ビニル単量体単位を有する共重合体、或いは、その水素添加物を用いることが好ましい。剛性が低くて柔軟な繰り返し単位であり、結着性を高めることが可能な脂肪族共役ジエン単量体単位と、重合体の電解液への溶解性を低下させて電解液中での粒子状重合体の安定性を高めることが可能な芳香族ビニル単量体単位とを有する共重合体は、結着材としての機能を良好に発揮し得るからである。
なお、本発明において「単量体単位を含む」とは、「その単量体を用いて得た重合体中に単量体由来の構造単位が含まれている」ことを意味する。
以下では、一例として、脂肪族共役ジエン単量体単位および芳香族ビニル単量体単位を有する共重合体を粒子状重合体として用いる場合について、粒子状重合体を構成する各単量体単位を説明する。なお、本発明で用いる粒子状重合体は、脂肪族共役ジエン単量体単位および芳香族ビニル単量体単位を有する共重合体に限定されるものではない。
Here, examples of the particulate polymer used in the slurry composition of the present invention include known polymers such as a diene polymer, an acrylic polymer, and a silicon polymer. These polymers may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
Among these, as the particulate polymer, it is preferable to use a diene polymer, particularly a copolymer having an aliphatic conjugated diene monomer unit and an aromatic vinyl monomer unit, or a hydrogenated product thereof. An aliphatic conjugated diene monomer unit that is a low-rigidity and flexible repeating unit that can enhance the binding property, and the solubility of the polymer in the electrolytic solution is reduced to form particles in the electrolytic solution. This is because a copolymer having an aromatic vinyl monomer unit capable of enhancing the stability of the polymer can satisfactorily function as a binder.
In the present invention, “comprising a monomer unit” means “a monomer-derived structural unit is contained in a polymer obtained using the monomer”.
In the following, as an example, for the case where a copolymer having an aliphatic conjugated diene monomer unit and an aromatic vinyl monomer unit is used as the particulate polymer, each monomer unit constituting the particulate polymer is explain. The particulate polymer used in the present invention is not limited to a copolymer having an aliphatic conjugated diene monomer unit and an aromatic vinyl monomer unit.

[芳香族ビニル単量体単位]
粒子状重合体の芳香族ビニル単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体としては、特に限定されることなく、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等が挙げられ、中でもスチレンが好ましい。なお、芳香族ビニル単量体は、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。
[Aromatic vinyl monomer unit]
The aromatic vinyl monomer that can form the aromatic vinyl monomer unit of the particulate polymer is not particularly limited, and examples thereof include styrene, α-methylstyrene, vinyl toluene, and divinylbenzene. Styrene is preferred. In addition, an aromatic vinyl monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

なお、粒子状重合体中における芳香族ビニル単量体単位の含有割合は、粒子状重合体に含有される全単量体単位を100質量%として、25質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、50質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましい。芳香族ビニル単量体単位の含有割合が上記範囲外となると、スラリー組成物を用いて形成される負極合材層の耐電解液性が不十分となる虞があり、また、負極合材層と集電体との密着性を確保することができず、サイクル特性が悪化する虞があるからである。   The content ratio of the aromatic vinyl monomer unit in the particulate polymer is preferably 25% by mass or more, based on 100% by mass of all monomer units contained in the particulate polymer. It is more preferably at least mass%, preferably at most 50 mass%, more preferably at most 45 mass%. If the content ratio of the aromatic vinyl monomer unit is out of the above range, the electrolyte solution resistance of the negative electrode mixture layer formed using the slurry composition may be insufficient, and the negative electrode mixture layer This is because the adhesiveness between the electrode and the current collector cannot be ensured, and the cycle characteristics may be deteriorated.

[脂肪族共役ジエン単量体単位]
粒子状重合体の脂肪族共役ジエン単量体単位を形成し得る脂肪族共役ジエン単量体としては、特に限定されることなく、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換および側鎖共役ヘキサジエン類などが挙げられ、中でも1,3−ブタジエンが好ましい。なお、脂肪族共役ジエン単量体は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。
[Aliphatic conjugated diene monomer unit]
The aliphatic conjugated diene monomer that can form the aliphatic conjugated diene monomer unit of the particulate polymer is not particularly limited, and 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, Examples include 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene, substituted linear conjugated pentadienes, substituted and side chain conjugated hexadienes, and among them, 1,3-butadiene is preferable. In addition, an aliphatic conjugated diene monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

また、粒子状重合体中における脂肪族共役ジエン単量体単位の含有割合は、粒子状重合体に含有される全単量体単位を100質量%として、35質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましく、60質量%以下であることが好ましく、56質量%以下であることがより好ましい。脂肪族共役ジエン単量体単位の含有割合が上記下限値未満となると、粒子状重合体の柔軟性が確保できず、サイクル特性が劣化する虞があり、上記上限値超えとなると、負極合材層と集電体との密着性を確保することができず、やはりサイクル特性が劣化する虞がある。   Further, the content ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit in the particulate polymer is preferably 35% by mass or more, based on 100% by mass of all monomer units contained in the particulate polymer, It is more preferably 40% by mass or more, preferably 60% by mass or less, and more preferably 56% by mass or less. When the content of the aliphatic conjugated diene monomer unit is less than the above lower limit value, the flexibility of the particulate polymer cannot be ensured, and cycle characteristics may be deteriorated. The adhesion between the layer and the current collector cannot be ensured, and the cycle characteristics may also deteriorate.

なお、粒子状重合体は、上述した脂肪族共役ジエン単量体単位および芳香族ビニル単量体単位以外の単量体単位を有していてもよい。   The particulate polymer may have a monomer unit other than the above-described aliphatic conjugated diene monomer unit and aromatic vinyl monomer unit.

具体的には、粒子状重合体は、脂肪族共役ジエン単量体単位および芳香族ビニル単量体単位に加え、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を含むことが好ましい。エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位は、負極活物質および集電体への吸着性を高めるカルボキシル基(−COOH基)を含み、強度が高い繰り返し単位である。従って、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を有する粒子状重合体は、負極合材層からの負極活物質の脱離を安定して防止でき、また、負極の強度を向上させることができる。   Specifically, the particulate polymer preferably contains an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in addition to the aliphatic conjugated diene monomer unit and the aromatic vinyl monomer unit. The ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit includes a carboxyl group (—COOH group) that enhances the adsorptivity to the negative electrode active material and the current collector, and is a repeating unit having high strength. Therefore, the particulate polymer having an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit can stably prevent the detachment of the negative electrode active material from the negative electrode mixture layer and can improve the strength of the negative electrode. .

エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を有する粒子状重合体の製造に使用し得る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、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのモノカルボン酸およびジカルボン酸、並びに、その無水物等が挙げられる。中でも、本発明のスラリー組成物の安定性の観点から、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、メタクリル酸およびイタコン酸が好ましい。
なお、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。
Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer that can be used for the production of the particulate polymer having an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and itacone. Examples thereof include monocarboxylic acids and dicarboxylic acids such as acids, and anhydrides thereof. Among these, acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid are preferable as the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer from the viewpoint of the stability of the slurry composition of the present invention.
In addition, an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

なお、粒子状重合体において、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は、粒子状重合体に含有される全単量体単位を100質量%として、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上、特に好ましくは10質量%以上であり、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、特に好ましくは25質量%以下である。エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合を上記下限値以上とすることによって、本発明のスラリー組成物の安定性を高めることができる。また、上記上限値以下とすることによって、本発明のスラリー組成物の粘度が過度に高くなることを防止して、スラリー組成物を取り扱い易くすることができる。   In the particulate polymer, the content ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is preferably 5% by mass or more, based on 100% by mass of all monomer units contained in the particulate polymer. Preferably it is 8 mass% or more, Especially preferably, it is 10 mass% or more, Preferably it is 40 mass% or less, More preferably, it is 30 mass% or less, Most preferably, it is 25 mass% or less. By making the content rate of an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit more than the said lower limit, stability of the slurry composition of this invention can be improved. Moreover, by setting it as the said upper limit or less, it can prevent that the viscosity of the slurry composition of this invention becomes high too much, and can make a slurry composition easy to handle.

そして、粒子状重合体は、芳香族ビニル単量体単位としてスチレン単位を含み、脂肪族共役ジエン単量体単位として1,3−ブタジエン単位を含むスチレン−ブタジエン系の共重合体であることが好ましい。   The particulate polymer is a styrene-butadiene copolymer containing a styrene unit as an aromatic vinyl monomer unit and a 1,3-butadiene unit as an aliphatic conjugated diene monomer unit. preferable.

また、粒子状重合体は、本発明の効果を著しく損なわない限り、上述した以外にも任意の繰り返し単位を含んでいてもよい。前記の任意の繰り返し単位に対応する単量体としては、例えば、シアン化ビニル系単量体、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等が挙げられる。なお、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。   Further, the particulate polymer may contain any repeating unit other than those described above as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Examples of the monomer corresponding to the arbitrary repeating unit include a vinyl cyanide monomer, an unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer, an unsaturated monomer containing a hydroxyalkyl group, and an unsaturated carboxylic acid. And acid amide monomers. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

シアン化ビニル系単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリルなどが挙げられる。中でも、アクリロニトリル、メタクリロニトリルが好ましい。なお、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。   Examples of the vinyl cyanide monomer include acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, α-ethylacrylonitrile and the like. Of these, acrylonitrile and methacrylonitrile are preferable. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体としては、例えば、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、2−エチルヘキシルアクリレート等が挙げられる。中でも、メチルメタクリレートが好ましい。なお、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。   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, and dimethyl itaco. Nate, monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, 2-ethylhexyl acrylate and the like. Of these, methyl methacrylate is preferable. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

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、例えば、β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジ−(エチレングリコール)マレエート、ジ−(エチレングリコール)イタコネート、2−ヒドロキシエチルマレエート、ビス(2−ヒドロキシエチル)マレエート、2−ヒドロキシエチルメチルフマレートなどが挙げられる。中でも、2−ヒドロキシエチルアクリレートが好ましい。なお、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。   Examples of the unsaturated monomer containing a hydroxyalkyl group include β-hydroxyethyl acrylate, β-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxybutyl methacrylate, 3-chloro-2- Examples include hydroxypropyl methacrylate, di- (ethylene glycol) maleate, di- (ethylene glycol) itaconate, 2-hydroxyethyl maleate, bis (2-hydroxyethyl) maleate, 2-hydroxyethyl methyl fumarate and the like. Among these, 2-hydroxyethyl acrylate is preferable. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

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、N,N−ジメチルアクリルアミド等が挙げられる。中でも、アクリルアミド、メタクリルアミドが好ましい。なお、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。   Examples of the unsaturated carboxylic acid amide monomer include acrylamide, methacrylamide, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide and the like. Of these, acrylamide and methacrylamide are preferable. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

さらに、粒子状重合体は、これら以外の任意の繰り返し単位を含んでいてもよい。例えば、粒子状重合体は、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン等の通常の乳化重合において使用される単量体を用いて製造してもよい。なお、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 particulate polymer may contain any repeating unit other than these. For example, the particulate polymer may be produced using a monomer used in usual emulsion polymerization such as ethylene, propylene, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl chloride, vinylidene chloride and the like. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

そして、粒子状重合体は、例えば、上述した単量体を含む単量体組成物を水系溶媒中で重合することにより製造される。
ここで、単量体組成物中の各単量体の含有割合は、通常、所望の粒子状重合体における繰り返し単位の含有割合と同様にする。
And a particulate polymer is manufactured by superposing | polymerizing the monomer composition containing the monomer mentioned above in an aqueous solvent, for example.
Here, the content ratio of each monomer in the monomer composition is usually the same as the content ratio of the repeating unit in the desired particulate polymer.

水系溶媒は、調製された粒子状重合体が粒子状態で分散可能なものであれば格別限定されることはなく、通常、常圧における沸点が通常80℃以上、好ましくは100℃以上であり、通常350℃以下、好ましくは300℃以下の水系溶媒から選ばれる。
具体的には、水系溶媒としては、例えば、水;ダイアセトンアルコール、γ−ブチロラクトン等のケトン類;エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール等のアルコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールターシャリーブチルエーテル、ブチルセロソルブ、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類;1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキソラン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;などが挙げられる。中でも水は可燃性がなく、粒子状重合体の粒子の分散体が容易に得られやすいという観点から特に好ましい。なお、主溶媒として水を使用して、粒子状重合体の粒子の分散状態が確保可能な範囲において上記の水以外の水系溶媒を混合して用いてもよい。
The aqueous solvent is not particularly limited as long as the prepared particulate polymer is dispersible in a particle state, and usually has a boiling point at normal pressure of usually 80 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher. It is usually selected from aqueous solvents at 350 ° C. or lower, preferably 300 ° C. or lower.
Specifically, examples of the aqueous solvent include water; ketones such as diacetone alcohol and γ-butyrolactone; alcohols such as ethyl alcohol, isopropyl alcohol, and normal propyl alcohol; propylene glycol monomethyl ether, methyl cellosolve, and ethyl cellosolve. Glycol ethers such as ethylene glycol tertiary butyl ether, butyl cellosolve, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, ethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether; And ethers such as 3-dioxolane, 1,4-dioxolane and tetrahydrofuran; Among these, water is particularly preferred from the viewpoint that it is not flammable and a dispersion of particulate polymer particles can be easily obtained. In addition, water may be used as the main solvent, and an aqueous solvent other than the above water may be mixed and used within a range in which the dispersed state of the particulate polymer particles can be ensured.

重合方法は、特に限定されず、例えば溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法も用いることができる。重合形式としては、例えばイオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などいずれの方法も用いることができる。なお、高分子量体が得やすいこと、並びに、重合物がそのまま水に分散した状態で得られるので再分散化の処理が不要であり、そのままスラリー組成物の製造に供することができることなど、製造効率の観点からは、乳化重合法が特に好ましい。なお、乳化重合は、常法に従い行うことができる。   The polymerization method is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method can be used. As the polymerization format, any method such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used. Production efficiency, such as being easy to obtain a high molecular weight, and being able to be used in the production of a slurry composition as it is, since the polymer is obtained in the state of being dispersed in water, so that redispersion treatment is unnecessary. From this viewpoint, the emulsion polymerization method is particularly preferable. The emulsion polymerization can be performed according to a conventional method.

そして、重合に使用される乳化剤、分散剤、重合開始剤、重合助剤、連鎖移動剤などは、一般に用いられるものを使用することができ、その使用量も、一般に使用される量とする。また重合に際しては、シード粒子を採用してシード重合を行ってもよいし、バッチ重合、セミバッチ重合を行ってもよい。反応系に単量体を連続的又は断続的に添加するセミバッチ重合を用いることが好ましい。セミバッチ重合を用いることで、バッチ重合を用いた場合に比較して、粒子状重合体のTHFゲル含有量を効果的に制御することが可能である。加えて、セミバッチ重合を用いることで、粒子状重合体の表面酸量を効果的に制御することができる。また、重合条件も、重合方法および重合開始剤の種類などにより任意に選択することができる。   And generally used emulsifiers, dispersants, polymerization initiators, polymerization aids, chain transfer agents and the like used for polymerization can be used, and the amount used is also generally used. In the polymerization, seed particles may be employed to perform seed polymerization, or batch polymerization or semi-batch polymerization may be performed. It is preferable to use semi-batch polymerization in which the monomer is continuously or intermittently added to the reaction system. By using semi-batch polymerization, it is possible to effectively control the THF gel content of the particulate polymer as compared to the case of using batch polymerization. In addition, by using semi-batch polymerization, the surface acid amount of the particulate polymer can be effectively controlled. The polymerization conditions can also be arbitrarily selected depending on the polymerization method and the type of polymerization initiator.

ここで、上述した重合方法によって得られる粒子状重合体の粒子の水系分散体は、例えばアルカリ金属(例えば、Li、Na、K、Rb、Cs)の水酸化物、アンモニア、無機アンモニウム化合物(例えばNH4Clなど)、有機アミン化合物(例えばエタノールアミン、ジエチルアミンなど)などを含む塩基性水溶液を用いて、pHが通常5〜10、好ましくは5〜9の範囲になるように調整してもよい。なかでも、アルカリ金属水酸化物によるpH調整は、集電体と負極活物質との結着性(ピール強度)を向上させるので、好ましい。 Here, the aqueous dispersion of particulate polymer particles obtained by the above-described polymerization method is, for example, alkali metal (for example, Li, Na, K, Rb, Cs) hydroxide, ammonia, inorganic ammonium compound (for example, NH 4 Cl and the like) and a basic aqueous solution containing an organic amine compound (eg ethanolamine, diethylamine and the like) may be adjusted so that the pH is usually in the range of 5 to 10, preferably 5 to 9. . Among these, pH adjustment with an alkali metal hydroxide is preferable because it improves the binding property (peel strength) between the current collector and the negative electrode active material.

なお、上述したTHFゲル含有量や表面酸量は、粒子状重合体の調製条件(例えば、使用する単量体、重合条件など)を変更することにより適宜調整することができる。
具体的には、粒子状重合体の表面酸量は、例えば、粒子状重合体を構成する単量体単位の種類およびその割合、そして重合方法の変更により制御しうる。より具体的には、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の種類およびその割合を調整することにより、表面酸量を効率的に制御することができる。通常は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体のうちでも他の単量体との反応性との違いが大きいもの(イタコン酸など)を用いると、エチレン性不飽和カルボン酸単量体が粒子状重合体の表面で共重合しやすくなるので、表面酸量が上昇し易い傾向がある。さらにまた、上述のセミバッチ重合を採用することで、粒子状重合体の表面酸量を効果的に制御することができる。
さらに、THFゲル含有量は、重合温度、重合開始剤の種類、反応停止時の転化率(モノマー消費量等を変更することによっても調整することができ、例えば、重合時に使用する連鎖移動剤であるtert-ドデシルメルカプタン(TDM)の配合量を少なくするとTHFゲル含有量を高めることができ、TDMの量を多くするとTHFゲル含有量を低下させることができる。さらに、上述のセミバッチ重合を採用することによっても、THFゲル含有量を効果的に制御することができる。
The above-mentioned THF gel content and surface acid amount can be appropriately adjusted by changing the preparation conditions of the particulate polymer (for example, the monomers used, the polymerization conditions, etc.).
Specifically, the surface acid amount of the particulate polymer can be controlled, for example, by changing the type and ratio of the monomer units constituting the particulate polymer and the polymerization method. More specifically, for example, the amount of surface acid can be efficiently controlled by adjusting the type and ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit. Normally, when ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer having a large difference in reactivity with other monomers (such as itaconic acid) is used, the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer Since the copolymerization on the surface of the polymer is easy, the surface acid amount tends to increase. Furthermore, by employing the semi-batch polymerization described above, the surface acid amount of the particulate polymer can be effectively controlled.
Furthermore, the THF gel content can be adjusted by changing the polymerization temperature, the type of polymerization initiator, the conversion rate when the reaction is stopped (monomer consumption, etc.), for example, the chain transfer agent used during polymerization Decreasing the amount of a certain tert-dodecyl mercaptan (TDM) can increase the THF gel content, and increasing the TDM amount can decrease the THF gel content. Also, the THF gel content can be effectively controlled.

そして、本発明のスラリー組成物では、上述したような性状および組成を有する粒子状重合体を、シリコン系負極活物質を含む負極活物質100質量部当たり、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは0.8質量部以上含み、好ましくは10質量部以下、より好ましくは3質量部以下含む。粒子状重合体の含有量を0.5質量部以上とすることにより、負極合材層と集電体との密着性を十分に確保することができる。また、粒子状重合体の含有量を10質量部以下とすることにより、スラリー組成物を用いて形成した負極を使用したリチウムイオン二次電池の内部抵抗が増加するのを抑制して、リチウムイオン二次電池の電気的特性を向上させることができる。   In the slurry composition of the present invention, the particulate polymer having the properties and composition as described above is preferably added in an amount of 0.5 parts by mass or more per 100 parts by mass of the negative electrode active material containing the silicon-based negative electrode active material. Preferably it contains 0.8 parts by mass or more, preferably 10 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or less. By setting the content of the particulate polymer to 0.5 parts by mass or more, sufficient adhesion between the negative electrode mixture layer and the current collector can be secured. Further, by controlling the content of the particulate polymer to 10 parts by mass or less, it is possible to suppress an increase in the internal resistance of the lithium ion secondary battery using the negative electrode formed using the slurry composition, The electrical characteristics of the secondary battery can be improved.

<アルギン酸塩>
アルギン酸塩は、本発明のスラリー組成物に配合されることで、かかるスラリー組成物を用いて製造した負極が膨れるのを抑制し、当該負極を用いたリチウムイオン二次電池における使用開始初期の急激な容量劣化を抑制すると共に、リチウムイオン二次電池のサイクル特性の低下を十分に抑制するように作用する。
そして、本発明のスラリー組成物では、アルギン酸塩の配合量は、上述した粒子状重合体100質量部あたり、5質量部以上である必要があり、7質量部以上が好ましく、15質量部以上がより好ましく、50質量部以下が好ましく、45質量部以下がより好ましく、30質量部以下が特に好ましい。本発明のスラリー組成物におけるアルギン酸塩の配合量が粒子状重合体100質量部あたり5質量部未満であると、かかるスラリー組成物を用いて製造したリチウムイオン二次電池における使用開始初期の急激な容量劣化およびサイクル特性の低下を十分に抑制することができない。また、本発明のスラリー組成物におけるアルギン酸塩の配合量が粒子状重合体100質量部あたり50質量部を超えると、かかるスラリー組成物を用いて製造したリチウムイオン二次電池の内部抵抗が高くなり、サイクル特性が劣化する虞がある。したがって、本発明のスラリー組成物におけるアルギン酸塩の配合量を粒子状重合体100質量部あたり5質量部以上、好ましくは50質量部以下とすることで、かかるスラリー組成物を用いて製造したリチウムイオン二次電池の使用開始初期の急激な容量劣化を十分に抑制すると共に、サイクル特性を十分に向上させることができる。
<Alginate>
The alginate is blended in the slurry composition of the present invention to suppress the swelling of the negative electrode produced using the slurry composition, and the rapid start of use in the lithium ion secondary battery using the negative electrode In addition to suppressing the capacity deterioration, it acts to sufficiently suppress the deterioration of the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery.
And in the slurry composition of this invention, the compounding quantity of alginate needs to be 5 mass parts or more per 100 mass parts of particulate polymers mentioned above, 7 mass parts or more are preferable, and 15 mass parts or more are preferable. More preferably, it is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 45 parts by mass or less, and particularly preferably 30 parts by mass or less. When the blending amount of the alginate in the slurry composition of the present invention is less than 5 parts by mass per 100 parts by mass of the particulate polymer, a rapid initial use in a lithium ion secondary battery produced using such a slurry composition is used. Capacitance deterioration and cycle characteristic deterioration cannot be sufficiently suppressed. Moreover, when the compounding amount of the alginate in the slurry composition of the present invention exceeds 50 parts by mass per 100 parts by mass of the particulate polymer, the internal resistance of the lithium ion secondary battery produced using the slurry composition increases. The cycle characteristics may be deteriorated. Therefore, the lithium ion manufactured using this slurry composition by making the compounding quantity of the alginate in the slurry composition of this invention into 5 mass parts or more per 100 mass parts of particulate polymers, Preferably it is 50 mass parts or less. It is possible to sufficiently suppress rapid capacity deterioration at the beginning of use of the secondary battery and to sufficiently improve cycle characteristics.

ここで、本発明のスラリー組成物の製造に用いるアルギン酸塩は、10質量%水溶液の粘度が5mPa・s以上であることが好ましく、10mPa・s以上であることがより好ましく、20mPa・s以上であることが特に好ましく、1000mPa・s以下であることが好ましく、900mPa・s以下であることがより好ましく、700mPa・s以下であることが特に好ましい。本発明のスラリー組成物の製造時に使用するアルギン酸塩の10質量%水溶液の粘度が5mPa・s未満であると、かかるスラリー組成物を用いて形成した負極の強度が不十分となり、充放電に伴う負極の膨れを十分に抑制することができない虞がある。また、本発明のスラリー組成物の製造時に使用するアルギン酸塩の10質量%水溶液の粘度が1000mPa・sを超えると、本発明のスラリー組成物に配合された粒子状重合体が凝集し、スラリー組成物が調製しにくくなる虞があると共に、リチウムイオン二次電池のサイクル特性が低下する虞がある。
なお、アルギン酸塩の「10質量%水溶液の粘度」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
Here, in the alginate used for the production of the slurry composition of the present invention, the viscosity of a 10% by mass aqueous solution is preferably 5 mPa · s or more, more preferably 10 mPa · s or more, and 20 mPa · s or more. It is particularly preferably, 1000 mPa · s or less is preferred, 900 mPa · s or less is more preferred, and 700 mPa · s or less is particularly preferred. When the viscosity of a 10% by mass aqueous solution of an alginate used in the production of the slurry composition of the present invention is less than 5 mPa · s, the strength of the negative electrode formed using the slurry composition becomes insufficient, and charging and discharging are accompanied. There is a possibility that swelling of the negative electrode cannot be sufficiently suppressed. Further, when the viscosity of a 10% by mass aqueous solution of an alginate used in the production of the slurry composition of the present invention exceeds 1000 mPa · s, the particulate polymer blended in the slurry composition of the present invention aggregates, and the slurry composition There is a risk that the product may be difficult to prepare, and the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery may be degraded.
The “viscosity of a 10% by mass aqueous solution” of alginate can be measured using the measurement method described in the examples of the present specification.

本発明のスラリー組成物にアルギン酸塩を配合するにあたり、使用可能なアルギン酸塩としては、特に限定はなく、アルギン酸のアンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、およびリチウム塩のような一般的なアルカリ塩が挙げられる。中でも、本発明のスラリー組成物を用いて製造したリチウムイオン二次電池の電気的特性を向上させる観点から、ナトリウム塩およびリチウム塩が特に好ましい。   There are no particular limitations on the alginates that can be used in blending the alginate with the slurry composition of the present invention, and common alkali salts such as ammonium, potassium, sodium, and lithium salts of alginic acid can be used. Can be mentioned. Among these, sodium salt and lithium salt are particularly preferable from the viewpoint of improving the electrical characteristics of the lithium ion secondary battery produced using the slurry composition of the present invention.

<水溶性重合体>
任意成分である水溶性重合体は、スラリー組成物を用いて負極を形成した際に、負極活物質の膨張または収縮に追従して弾性変形し、充放電に伴う負極の膨れを抑制する。さらに、水溶性重合体は、スラリー組成物の粘度を調整して集電体上へのスラリー組成物の塗布を容易にする粘度調整剤としても機能し得る。
ここで、重合体が水溶性であるとは、25℃において重合体0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が0.5質量%未満であることをいう。
<Water-soluble polymer>
The water-soluble polymer that is an optional component elastically deforms following the expansion or contraction of the negative electrode active material when the negative electrode is formed using the slurry composition, and suppresses the swelling of the negative electrode due to charge / discharge. Furthermore, the water-soluble polymer can also function as a viscosity modifier that adjusts the viscosity of the slurry composition to facilitate application of the slurry composition onto the current collector.
Here, the polymer being water-soluble means that the insoluble content is less than 0.5% by mass when 0.5 g of the polymer is dissolved in 100 g of water at 25 ° C.

ここで、本発明のスラリー組成物に配合する水溶性重合体は、1質量%水溶液の粘度が1000mPa・s以上であることが好ましく、1300mPa・s以上であることがより好ましく、5000mPa・s以下であることが好ましく、4000mPa・s以下であることがより好ましい。本発明のスラリー組成物に配合する水溶性重合体の1質量%水溶液の粘度が1000mPa・s未満であると、かかるスラリー組成物を用いて形成した負極の強度が不十分となり、充放電に伴う負極の膨れを十分に抑制することができない虞がある。また、本発明のスラリー組成物に配合する水溶性重合体の1質量%水溶液の粘度が5000mPa・sを超えると、かかるスラリー組成物を用いて製造したリチウムイオン二次電池の内部抵抗が高くなり、サイクル特性が劣化する虞がある。したがって、本発明のスラリー組成物に配合する水溶性重合体の1質量%水溶液の粘度を上述の範囲内とすることで、かかるスラリー組成物を用いて形成した負極の充放電に伴う膨れを十分に抑制するとともに、かかる負極を有するリチウムイオン二次電池のサイクル特性を十分に向上させることができる。
なお、水溶性重合体の「1質量%水溶液の粘度」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
Here, as for the water-soluble polymer mix | blended with the slurry composition of this invention, it is preferable that the viscosity of 1 mass% aqueous solution is 1000 mPa * s or more, It is more preferable that it is 1300 mPa * s or more, 5000 mPa * s or less. It is preferable that it is 4000 mPa · s or less. When the viscosity of the 1% by mass aqueous solution of the water-soluble polymer to be blended with the slurry composition of the present invention is less than 1000 mPa · s, the strength of the negative electrode formed using the slurry composition becomes insufficient, and charging and discharging are accompanied. There is a possibility that swelling of the negative electrode cannot be sufficiently suppressed. Moreover, when the viscosity of a 1% by mass aqueous solution of the water-soluble polymer to be blended with the slurry composition of the present invention exceeds 5000 mPa · s, the internal resistance of the lithium ion secondary battery produced using the slurry composition increases. The cycle characteristics may be deteriorated. Therefore, by setting the viscosity of the 1% by mass aqueous solution of the water-soluble polymer to be blended in the slurry composition of the present invention within the above range, the swelling associated with charging / discharging of the negative electrode formed using such a slurry composition is sufficient. And the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery having such a negative electrode can be sufficiently improved.
The “viscosity of a 1% by mass aqueous solution” of the water-soluble polymer can be measured using the measuring method described in the examples of the present specification.

ここで、上記水溶性重合体としては、特に限定されることなく、セルロース系ポリマー、酸性基含有単量体単位を有するポリマー、或いは、それらの混合物を挙げることができる。   Here, the water-soluble polymer is not particularly limited, and examples thereof include a cellulose polymer, a polymer having an acidic group-containing monomer unit, and a mixture thereof.

セルロース系ポリマーとしては、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどが挙げられる。これらの中でも、スラリー組成物の安定性を高める観点から、カルボキシメチルセルロースが好ましい。   Examples of the cellulose polymer include carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, and the like. Among these, carboxymethyl cellulose is preferable from the viewpoint of improving the stability of the slurry composition.

酸性基含有単量体単位を有するポリマーとしては、ポリスチレンスルホン酸などのスルホン酸系ポリマーや、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位と、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位とを含むポリマーなどが挙げられる。これらの単量体単位については、特に限定されず、本発明の効果を損なわない限りにおいて、既知のものを用いることができる。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸および/またはメタクリル酸を意味する。また、(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、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。
Polymers having acidic group-containing monomer units include sulfonic acid polymers such as polystyrene sulfonic acid, ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer units, (meth) acrylic acid ester monomer units, and fluorine-containing polymers. And a polymer containing a (meth) acrylic acid ester monomer unit. These monomer units are not particularly limited, and known ones can be used as long as the effects of the present invention are not impaired.
In the present specification, “(meth) acrylic acid” means acrylic acid and / or methacrylic acid. Among (meth) acrylic acid ester monomers, those containing fluorine are distinguished from (meth) acrylic acid ester monomers as fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomers.

そして、上述したような水溶性重合体は、スラリー組成物中に、シリコン系負極活物質を含む負極活物質100質量部当たり0.05質量部以上の割合で含まれていることが好ましく、0.08質量部以上の割合で含まれていることが更に好ましく、10質量部以下の割合で含まれていることが好ましく、3質量部以下の割合で含まれていることが更に好ましい。水溶性重合体の含有量が0.05質量部以上であれば、負極の膨れを十分に抑制しつつ、負極合材層と集電体との密着性を向上することができるからである。また、水溶性重合体の含有量が10質量部以下であれば、スラリー組成物を用いて形成した負極を使用したリチウムイオン二次電池の内部抵抗が増加するのを抑制して、リチウムイオン二次電池の電気的特性を向上させることができるからである。   The water-soluble polymer as described above is preferably contained in the slurry composition at a ratio of 0.05 parts by mass or more per 100 parts by mass of the negative electrode active material containing a silicon-based negative electrode active material. 0.08 parts by mass or more is more preferable, 10 parts by mass or less is preferable, and 3 parts by mass or less is more preferable. This is because if the content of the water-soluble polymer is 0.05 parts by mass or more, the adhesion between the negative electrode mixture layer and the current collector can be improved while sufficiently suppressing the swelling of the negative electrode. Further, if the content of the water-soluble polymer is 10 parts by mass or less, the increase in the internal resistance of the lithium ion secondary battery using the negative electrode formed using the slurry composition is suppressed, and the lithium ion secondary This is because the electrical characteristics of the secondary battery can be improved.

<その他の成分>
本発明のスラリー組成物は、上記成分の他に、導電剤、補強材、レベリング剤、電解液添加剤等の成分を含有していてもよい。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ず、公知のもの、例えば国際公開第2012/115096号に記載のものを使用することができる。また、これらの成分は、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。
<Other ingredients>
The slurry composition of this invention may contain components, such as a electrically conductive agent, a reinforcing material, a leveling agent, an electrolyte solution additive, other than the said component. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction, and known ones such as those described in International Publication No. 2012/115096 can be used. Moreover, these components may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

<スラリー組成物の調製>
本発明のスラリー組成物は、上記各成分を分散媒としての水系媒体中に分散させることにより調製することができる。具体的には、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどの混合機を用いて上記各成分と水系媒体とを混合することにより、スラリー組成物を調製することができる。なお、粒子状重合体は、水分散体の状態で添加することができる。
ここで、水系媒体としては、通常は水を用いるが、任意の化合物の水溶液や、少量の有機媒体と水との混合溶液などを用いてもよい。また、スラリー組成物の固形分濃度は、各成分を均一に分散させることができる濃度、例えば、30質量%以上90質量%以下であり、より好ましくは40質量%以上80質量%以下とすることができる。更に、上記各成分と水系媒体との混合は、通常、室温〜80℃の範囲で、10分〜数時間行うことができる。
<Preparation of slurry composition>
The slurry composition of the present invention can be prepared by dispersing each of the above components in an aqueous medium as a dispersion medium. Specifically, the above components and the aqueous medium are mixed using a mixer such as a ball mill, a sand mill, a bead mill, a pigment disperser, a grinder, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, or a fill mix. Thus, a slurry composition can be prepared. The particulate polymer can be added in the form of an aqueous dispersion.
Here, water is usually used as the aqueous medium, but an aqueous solution of an arbitrary compound or a mixed solution of a small amount of an organic medium and water may be used. The solid content concentration of the slurry composition is a concentration at which each component can be uniformly dispersed, for example, 30% by mass to 90% by mass, and more preferably 40% by mass to 80% by mass. Can do. Furthermore, mixing of each of the above-mentioned components and the aqueous medium can be usually carried out in the range of room temperature to 80 ° C for 10 minutes to several hours.

(リチウムイオン二次電池用負極)
本発明のリチウムイオン二次電池用負極は、本発明のスラリー組成物を使用して製造することができる。
そして、本発明のリチウムイオン二次電池用負極は、集電体と、集電体上に形成された負極合材層とを備え、負極合材層には、少なくとも、Siを含有する負極活物質と、粒子状重合体と、アルギン酸塩とが含まれている。なお、負極中に含まれている、Siを含有する負極活物質、粒子状重合体、およびアルギン酸塩は、本発明のスラリー組成物中に含まれていたものであり、それら各成分の好適な存在比は、本発明のスラリー組成物中の各成分の好適な存在比と同じである。
(Anode for lithium ion secondary battery)
The negative electrode for lithium ion secondary batteries of the present invention can be produced using the slurry composition of the present invention.
The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to the present invention includes a current collector and a negative electrode mixture layer formed on the current collector, and the negative electrode mixture layer includes at least a negative electrode active material containing Si. A substance, a particulate polymer, and an alginate are included. In addition, the negative electrode active material containing Si, the particulate polymer, and the alginate contained in the negative electrode were contained in the slurry composition of the present invention, and suitable for each of these components. The abundance ratio is the same as the preferred abundance ratio of each component in the slurry composition of the present invention.

そして、本発明のリチウムイオン二次電池用負極は、負極合材層が、Siを含有する負極活物質と、粒子状重合体と、アルギン酸塩とを含んでいるので、充放電の繰り返しに伴う膨れを抑制することができると共に、リチウムイオン二次電池の電気的特性を向上させることができる。   In the negative electrode for a lithium ion secondary battery according to the present invention, the negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material containing Si, a particulate polymer, and an alginate, so that charging and discharging are repeated. The swelling can be suppressed and the electrical characteristics of the lithium ion secondary battery can be improved.

なお、本発明のリチウムイオン二次電池用負極は、例えば、上述した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する工程(塗布工程)と、集電体上に塗布されたリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を乾燥して集電体上に負極合材層を形成する工程(乾燥工程)とを経て製造される。   The negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention is applied, for example, to a step of applying the above-described slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery on a current collector (application step), and a current collector. The lithium ion secondary battery negative electrode slurry composition is dried to form a negative electrode mixture layer on the current collector (drying step).

[塗布工程]
上記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する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などを用いることができる。この際、スラリー組成物を集電体の片面だけに塗布してもよいし、両面に塗布してもよい。塗布後乾燥前の集電体上のスラリー膜の厚みは、乾燥して得られる負極合材層の厚みに応じて適宜に設定しうる。
[Coating process]
A method for applying the slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, as a coating method, a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush coating method, or the like can be used. At this time, the slurry composition may be applied to only one side of the current collector or may be applied to both sides. The thickness of the slurry film on the current collector after coating and before drying can be appropriately set according to the thickness of the negative electrode mixture layer obtained by drying.

ここで、スラリー組成物を塗布する集電体としては、電気導電性を有し、かつ、電気化学的に耐久性のある材料が用いられる。具体的には、集電体としては、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、白金などからなる集電体を用い得る。中でも、負極に用いる集電体としては銅箔が特に好ましい。なお、前記の材料は、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。   Here, as the current collector to which the slurry composition is applied, an electrically conductive and electrochemically durable material is used. Specifically, as the current collector, for example, a current collector made of iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, platinum, or the like can be used. Among these, a copper foil is particularly preferable as the current collector used for the negative electrode. In addition, the said material may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

[乾燥工程]
集電体上のスラリー組成物を乾燥する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。このように集電体上のスラリー組成物を乾燥することで、集電体上に負極合材層を形成し、集電体と負極合材層とを備えるリチウムイオン二次電池用負極を得ることができる。
[Drying process]
A method for drying the slurry composition on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. For example, drying with warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, irradiation with infrared rays, electron beams, or the like. A drying method is mentioned. Thus, by drying the slurry composition on the current collector, a negative electrode mixture layer is formed on the current collector, and a negative electrode for a lithium ion secondary battery comprising the current collector and the negative electrode mixture layer is obtained. be able to.

なお、乾燥工程の後、金型プレスまたはロールプレスなどを用い、負極合材層に加圧処理を施してもよい。加圧処理により、負極合材層と集電体との密着性を向上させることができる。
さらに、負極合材層が硬化性の重合体を含む場合は、負極合材層の形成後に前記重合体を硬化させることが好ましい。
Note that after the drying step, the negative electrode mixture layer may be subjected to pressure treatment using a die press or a roll press. By the pressure treatment, the adhesion between the negative electrode mixture layer and the current collector can be improved.
Furthermore, when the negative electrode mixture layer contains a curable polymer, the polymer is preferably cured after the formation of the negative electrode mixture layer.

(リチウムイオン二次電池)
本発明のリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、電解液と、セパレータとを備え、負極として、本発明のリチウムイオン二次電池用負極を用いたものである。そして、本発明のリチウムイオン二次電池は、本発明のリチウムイオン二次電池用負極を用いているので、充放電の繰り返しに伴う負極の膨れを抑制することができると共に、優れた電気的特性(特に、サイクル特性)が得られる。
(Lithium ion secondary battery)
The lithium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator, and the negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention is used as the negative electrode. And since the lithium ion secondary battery of this invention uses the negative electrode for lithium ion secondary batteries of this invention, while being able to suppress the swelling of the negative electrode accompanying the repetition of charging / discharging, it was excellent in the electrical property. (In particular, cycle characteristics) can be obtained.

<正極>
リチウムイオン二次電池の正極としては、リチウムイオン二次電池用正極として用いられる既知の正極を用いることができる。具体的には、正極としては、例えば、正極合材層を集電体上に形成してなる正極を用いることができる。
なお、集電体としては、アルミニウム等の金属材料からなるものを用いることができる。また、正極合材層としては、既知の正極活物質と、導電材と、バインダーとを含む層を用いることができる。
<Positive electrode>
As a positive electrode of a lithium ion secondary battery, a known positive electrode used as a positive electrode for a lithium ion secondary battery can be used. Specifically, as the positive electrode, for example, a positive electrode formed by forming a positive electrode mixture layer on a current collector can be used.
As the current collector, one made of a metal material such as aluminum can be used. Moreover, as a positive electrode compound material layer, the layer containing a known positive electrode active material, a electrically conductive material, and a binder can be used.

<電解液>
電解液としては、溶媒に電解質を溶解した電解液を用いることができる。
ここで、溶媒としては、電解質を溶解可能な有機溶媒を用いることができる。具体的には、溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等のアルキルカーボネート系溶媒に、2,5−ジメチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、酢酸メチル、ジメトキシエタン、ジオキソラン、プロピオン酸メチル、ギ酸メチル等の粘度調整溶媒を添加したものを用いることができる。
電解質としては、リチウム塩を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、特開2012−204303号公報に記載のものを用いることができる。これらのリチウム塩の中でも、有機溶媒に溶解しやすく、高い解離度を示すという点より、電解質としてはLiPF6、LiClO4、CF3SO3Liが好ましい。
<Electrolyte>
As the electrolytic solution, an electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in a solvent can be used.
Here, as the solvent, an organic solvent capable of dissolving the electrolyte can be used. Specifically, examples of the solvent include alkyl carbonate solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and γ-butyrolactone, 2,5-dimethyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl acetate, and dimethoxyethane. , Dioxolane, methyl propionate, methyl formate and the like can be used.
A lithium salt can be used as the electrolyte. As lithium salt, the thing as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-204303 can be used, for example. Among these lithium salts, LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li are preferable as the electrolyte because they are easily dissolved in an organic solvent and exhibit a high degree of dissociation.

<セパレータ>
セパレータとしては、例えば、特開2012−204303号公報に記載のものを用いることができる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、二次電池内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという点より、ポリオレフィン系の樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)からなる微多孔膜が好ましい。
<Separator>
As a separator, the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-204303 can be used, for example. Among these, it is possible to reduce the thickness of the entire separator, thereby increasing the ratio of the electrode active material in the secondary battery and increasing the capacity per volume. A microporous film made of a resin (polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride) is preferred.

<リチウムイオン二次電池の製造方法>
本発明のリチウムイオン二次電池は、例えば、正極と、負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、これを必要に応じて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ことにより製造することができる。リチウムイオン二次電池の内部の圧力上昇、過充放電等の発生を防止するために、必要に応じて、ヒューズ、PTC素子等の過電流防止素子、エキスパンドメタル、リード板などを設けてもよい。二次電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。
<Method for producing lithium ion secondary battery>
In the lithium ion secondary battery of the present invention, for example, a positive electrode and a negative electrode are overlapped via a separator, and this is wound into a battery container according to the battery shape as necessary, and placed in the battery container. It can manufacture by inject | pouring electrolyte solution into and sealing. In order to prevent an increase in pressure inside the lithium ion secondary battery, overcharge / discharge, etc., an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element, an expanded metal, a lead plate, etc. may be provided as necessary. . The shape of the secondary battery may be any of, for example, a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a square shape, and a flat shape.

以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」および「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
実施例および比較例において、粒子状重合体の表面酸量およびTHFゲル含有量、アルギン酸塩の10質量%水溶液の粘度、水溶性重合体の1質量%水溶液の粘度、並びに、リチウムイオン二次電池の初期膨らみ、初期サイクル特性、サイクル特性、およびサイクル後膨らみは、それぞれ以下の方法を使用して評価した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. In the following description, “%” and “part” representing amounts are based on mass unless otherwise specified.
In Examples and Comparative Examples, the surface acid amount and THF gel content of a particulate polymer, the viscosity of a 10% by weight aqueous solution of alginate, the viscosity of a 1% by weight aqueous solution of a water-soluble polymer, and a lithium ion secondary battery The initial swelling, initial cycle characteristics, cycle characteristics, and post-cycle swelling were evaluated using the following methods.

<表面酸量>
粒子状重合体の表面酸量は、粒子状重合体1g当りの酸基量で示す。
まず、粒子状重合体を含む水分散液(固形分濃度2%)を調製する。蒸留水で洗浄した容量150mlのガラス容器に、前記粒子状重合体を含む水分散液を50g入れ、溶液電導率計(京都電子工業社製:CM−117、使用セルタイプ:K−121)にセットして攪拌する。なお、攪拌は、後述する塩酸の添加が終了するまで継続する。
次に、粒子状重合体を含む水分散液の電気伝導度が2.5〜3.0mSになるように、0.1規定の水酸化ナトリウム水溶液(和光純薬社製:試薬特級)を、粒子状重合体を含む水分散液に添加する。その後、6分経過してから、電気伝導度を測定する。この値を測定開始時の電気伝導度とする。
さらに、この粒子状重合体を含む水分散液に0.1規定の塩酸を0.5ml添加して、30秒後に電気伝導度を測定する。その後、再び0.1規定の塩酸を0.5ml添加して、30秒後に電気伝導度を測定する。この操作を、30秒間隔で、粒子状重合体を含む水分散液の電気伝導度が測定開始時の電気伝導度以上になるまで繰り返し行う。
得られた電気伝導度データを、電気伝導度(単位「mS」)を縦軸(Y座標軸)、添加した塩酸の累計量(単位「mmol」)を横軸(X座標軸)としたグラフ上にプロットする。これにより、図1のように3つの変曲点を有する塩酸量−電気伝導度曲線が得られる。3つの変曲点のX座標を、値が小さい方から順にそれぞれP1、P2、およびP3とする。X座標が、零から座標P1まで、座標P1から座標P2まで、および、座標P2から座標P3まで、の3つの区分内のデータについて、それぞれ、最小二乗法により近似直線L1、L2、およびL3を求める。近似直線L1と近似直線L2との交点のX座標をA1(mmol)、近似直線L2と近似直線L3との交点のX座標をA2(mmol)とする。
粒子状重合体1g当たりの表面酸量は、下記の式(a)から、塩酸換算した値(mmol/g)として与えられる。
(a) 粒子状重合体1g当たりの表面酸量=(A2−A1)
<Surface acid amount>
The surface acid amount of the particulate polymer is indicated by the amount of acid groups per gram of the particulate polymer.
First, an aqueous dispersion containing a particulate polymer (solid concentration 2%) is prepared. In a glass container having a capacity of 150 ml washed with distilled water, 50 g of the aqueous dispersion containing the particulate polymer is put into a solution conductivity meter (manufactured by Kyoto Electronics Co., Ltd .: CM-117, used cell type: K-121). Set and stir. Stirring is continued until addition of hydrochloric acid described later is completed.
Next, an aqueous 0.1 N sodium hydroxide solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: reagent grade) is used so that the electrical conductivity of the aqueous dispersion containing the particulate polymer is 2.5 to 3.0 mS. Add to aqueous dispersion containing particulate polymer. Thereafter, after 6 minutes, the electrical conductivity is measured. This value is the electrical conductivity at the start of measurement.
Further, 0.5 ml of 0.1 N hydrochloric acid is added to the aqueous dispersion containing the particulate polymer, and the electrical conductivity is measured after 30 seconds. Thereafter, 0.5 ml of 0.1 N hydrochloric acid is added again, and the electrical conductivity is measured after 30 seconds. This operation is repeated at intervals of 30 seconds until the electrical conductivity of the aqueous dispersion containing the particulate polymer becomes equal to or higher than the electrical conductivity at the start of measurement.
The obtained electric conductivity data is plotted on a graph with the electric conductivity (unit “mS”) on the vertical axis (Y coordinate axis) and the cumulative amount of added hydrochloric acid (unit “mmol”) on the horizontal axis (X coordinate axis). Plot. As a result, a hydrochloric acid amount-electric conductivity curve having three inflection points as shown in FIG. 1 is obtained. The X coordinates of the three inflection points are P1, P2, and P3 in order from the smallest value. Approximation lines L1, L2, and L3 are obtained by the least square method for the data in the three sections of the X coordinate from zero to coordinate P1, from coordinate P1 to coordinate P2, and from coordinate P2 to coordinate P3, respectively. Ask. The X coordinate of the intersection of the approximate straight line L1 and the approximate straight line L2 is A1 (mmol), and the X coordinate of the intersection of the approximate straight line L2 and the approximate straight line L3 is A2 (mmol).
The surface acid amount per 1 g of the particulate polymer is given as a value (mmol / g) in terms of hydrochloric acid from the following formula (a).
(A) Amount of surface acid per gram of particulate polymer = (A2-A1)

<THFゲル含有量>
粒子状重合体を含む水分散体を用意し、この水分散体を50%湿度、23〜25℃の環境下で乾燥させて、厚み3±0.3mmに成膜した。成膜したフィルムを1mm角に裁断し、約1gを精秤した。
裁断により得られたフィルム片の質量をw0とする。このフィルム片を、100gのテトラヒドロフラン(THF)に24時間、25℃にて浸漬した。その後、THFから引き揚げたフィルム片を105℃で3時間真空乾燥して、不溶分の質量w1を計測した。
そして、下記式にしたがってTHFゲル含有量(質量%)を算出した。
THFゲル含有量(質量%)=(w1/w0)×100
<THF gel content>
An aqueous dispersion containing a particulate polymer was prepared, and the aqueous dispersion was dried in an environment of 50% humidity and 23 to 25 ° C. to form a film having a thickness of 3 ± 0.3 mm. The film formed was cut into 1 mm square, and about 1 g was precisely weighed.
The mass of the film piece obtained by cutting is defined as w0. This piece of film was immersed in 100 g of tetrahydrofuran (THF) for 24 hours at 25 ° C. Then, the film piece pulled up from THF was vacuum-dried at 105 degreeC for 3 hours, and the mass w1 of insoluble matter was measured.
And THF gel content (mass%) was computed according to the following formula.
THF gel content (mass%) = (w1 / w0) × 100

<アルギン酸塩の10質量%水溶液の粘度>
アルギン酸塩の10質量%水溶液の粘度は、アルギン酸塩の10質量%水溶液を調製し、かかる水溶液について、B型粘度計を用いて25℃、回転数60rpmで測定することができる。
<水溶性重合体の1質量%水溶液の粘度>
水溶性重合体の1質量%水溶液の粘度は、後述する調整方法にて水溶性重合体の1質量%水溶液を調製し、かかる水溶液について、B型粘度計を用いて25℃、回転数60rpmで測定することができる。
<Viscosity of 10 mass% aqueous solution of alginate>
The viscosity of a 10% by mass aqueous solution of an alginate can be measured by preparing a 10% by mass aqueous solution of an alginate and using the B-type viscometer for the aqueous solution at 25 ° C. and a rotation speed of 60 rpm.
<Viscosity of 1% by weight aqueous solution of water-soluble polymer>
The viscosity of the 1% by weight aqueous solution of the water-soluble polymer is prepared by adjusting the water-soluble polymer by the adjusting method described later. Can be measured.

<初期膨らみ>
作製したラミネートセル型のリチウムイオン二次電池を、25℃環境下で5時間静置させた後、25℃環境下で、4.2V、0.5Cのレートで充電を行った。
その後、充電状態のセルを解体して負極を取り出し、負極合材層の厚み(d1)を測定した。そして、リチウムイオン二次電池の作製前の負極(集電体の厚みを除く)の厚み(d0)に対する変化率(初期膨らみ特性={(d1−d0)/d0}×100(%))を求め、以下の基準により判定した。初期膨らみ特性が小さいほど、初期の負極の膨らみが小さいことを示す。
A:初期膨らみ特性が30%未満
B:初期膨らみ特性が30%以上35%未満
C:初期膨らみ特性が35%以上40%未満
D:初期膨らみ特性が40%以上
<Initial bulge>
The produced laminate cell type lithium ion secondary battery was allowed to stand in a 25 ° C. environment for 5 hours, and then charged at a rate of 4.2 V and 0.5 C in a 25 ° C. environment.
Thereafter, the charged cell was disassembled, the negative electrode was taken out, and the thickness (d1) of the negative electrode mixture layer was measured. Then, the change rate (initial bulging property = {(d1−d0) / d0} × 100 (%)) with respect to the thickness (d0) of the negative electrode (excluding the thickness of the current collector) before the production of the lithium ion secondary battery. And determined according to the following criteria. The smaller the initial bulge characteristic, the smaller the initial bulge of the negative electrode.
A: Initial swell characteristic is less than 30% B: Initial swell characteristic is 30% or more and less than 35% C: Initial swell characteristic is 35% or more and less than 40% D: Initial swell characteristic is 40% or more

<初期サイクル特性>
作製したラミネートセル型のリチウムイオン二次電池を25℃の環境下で5時間静置させた後、25℃の環境下で、4.2V、0.5Cの充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、45℃の環境下で同様の充放電を繰り返し、50サイクル後の容量C2を測定した。
初期サイクル特性は、ΔCC=(C2/C0)×100(%)で示す容量変化率ΔCCを算出し、以下の基準で評価した。この容量変化率ΔCCの値が高いほど、初期サイクル特性に優れることを示す。
A:ΔCCが93%以上
B:ΔCCが88%以上93%未満
C:ΔCCが83%以上88%未満
D:ΔCCが83%未満
<Initial cycle characteristics>
The prepared laminate cell type lithium ion secondary battery was allowed to stand for 5 hours in an environment of 25 ° C., and then charged and discharged at a charge / discharge rate of 4.2 V and 0.5 C in an environment of 25 ° C. The initial capacity C0 was measured. Furthermore, the same charge / discharge was repeated under an environment of 45 ° C., and the capacity C2 after 50 cycles was measured.
For the initial cycle characteristics, a capacity change rate ΔCC represented by ΔCC = (C2 / C0) × 100 (%) was calculated and evaluated according to the following criteria. The higher the capacity change rate ΔCC, the better the initial cycle characteristics.
A: ΔCC is 93% or more B: ΔCC is 88% or more and less than 93% C: ΔCC is 83% or more and less than 88% D: ΔCC is less than 83%

<サイクル特性>
作製したラミネートセル型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、25℃の環境下で、4.2V、0.5Cの充放電レートにて充放電の操作を行い、初期容量C3を測定し、さらに、45℃の環境下で充放電を繰り返し、200サイクル後の容量C4を測定した。
サイクル特性は、ΔC=(C4/C3)×100(%)で示す容量変化率ΔCを算出し、以下の基準で評価した。この容量変化率ΔCの値が高いほど、サイクル特性に優れることを示す。
A:ΔCが86%以上
B:ΔCが80%以上86%未満
C:ΔCが75%以上80%未満
D:ΔCが75%未満
<Cycle characteristics>
The prepared laminate cell type lithium ion secondary battery was allowed to stand for 24 hours in an environment of 25 ° C., and then charged and discharged at a charge / discharge rate of 4.2 V and 0.5 C in an environment of 25 ° C. The initial capacity C3 was measured, and charging and discharging were repeated in an environment of 45 ° C., and the capacity C4 after 200 cycles was measured.
For the cycle characteristics, a capacity change rate ΔC represented by ΔC = (C4 / C3) × 100 (%) was calculated and evaluated according to the following criteria. It shows that it is excellent in cycle characteristics, so that the value of this capacity | capacitance change rate (DELTA) C is high.
A: ΔC is 86% or more B: ΔC is 80% or more and less than 86% C: ΔC is 75% or more and less than 80% D: ΔC is less than 75%

<サイクル後膨らみ>
上述のようにしてサイクル特性を評価した後のリチウムイオン二次電池について、25℃環境下で、0.5Cにて充電を行い、充電状態のセルを解体して負極を取り出し、負極合材層の厚み(d2)を測定した。そして、リチウムイオン二次電池の作製前の負極(集電体の厚みを除く)の厚み(d0)に対する変化率(サイクル後膨らみ特性={(d2−d0)/d0}×100(%))を求め、以下の基準により判定した。サイクル後膨らみ特性が小さいほど、サイクル後の負極の膨らみが小さいことを示す。
A:サイクル後膨らみ特性が35%未満
B:サイクル後膨らみ特性が35%以上40%未満
C:サイクル後膨らみ特性が40%以上45%未満
D:サイクル後膨らみ特性が45%以上
<Bulge after cycle>
The lithium ion secondary battery after the cycle characteristics were evaluated as described above was charged at 0.5 C in a 25 ° C. environment, the charged cell was disassembled, the negative electrode was taken out, and the negative electrode mixture layer The thickness (d2) of was measured. And the rate of change with respect to the thickness (d0) of the negative electrode (excluding the thickness of the current collector) before the production of the lithium ion secondary battery (post-cycle swelling characteristics = {(d2−d0) / d0} × 100 (%)) Was determined according to the following criteria. The smaller the bulge characteristic after cycling, the smaller the bulge of the negative electrode after cycling.
A: Swelling characteristic after cycle is less than 35% B: Swelling characteristic after cycle is 35% or more and less than 40% C: Swelling characteristic after cycle is 40% or more and less than 45% D: Swelling characteristic after cycle is 45% or more

(実施例1)
<粒子状重合体の調製>
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、芳香族ビニル単量体としてスチレン33部、脂肪族共役ジエン単量体として1,3−ブタジエン46部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてアクリル酸20部、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体として2−ヒドロキシエチルアクリレート1部、連鎖移動剤としてt-ドデシルメルカプタン(TDM)0.3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5部、イオン交換水150部、および重合開始剤として過硫酸カリウム1部を入れ、十分に攪拌した後、55℃に加温して重合を開始した。モノマー消費量が95.0%になった時点で冷却し反応を停止した。該重合体を含んだ水分散体に、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pH8に調整した。その後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った。さらにその後、30℃以下まで冷却し、粒子状重合体の水分散体を得た。
Example 1
<Preparation of particulate polymer>
In a 5 MPa pressure vessel with a stirrer, 33 parts of styrene as an aromatic vinyl monomer, 46 parts of 1,3-butadiene as an aliphatic conjugated diene monomer, 20 parts of acrylic acid as an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, hydroxy 1 part 2-hydroxyethyl acrylate as an unsaturated monomer containing an alkyl group, 0.3 part t-dodecyl mercaptan (TDM) as a chain transfer agent, 5 parts sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, 150 parts ion-exchanged water And 1 part of potassium persulfate was added as a polymerization initiator, and after sufficiently stirring, the mixture was heated to 55 ° C. to initiate polymerization. The reaction was stopped by cooling when the monomer consumption reached 95.0%. The aqueous dispersion containing the polymer was adjusted to pH 8 by adding a 5% aqueous sodium hydroxide solution. Then, the unreacted monomer was removed by heating under reduced pressure. Furthermore, it cooled to 30 degrees C or less after that, and obtained the aqueous dispersion of the particulate polymer.

<リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製>
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、人造黒鉛(日立化成株式会社製「MAG−E」、比表面積:4m2/g、体積平均粒子径:24.5μm)95部、および、Siを含有する負極活物質(導電性カーボンで被覆されたSiOx(x=1.1、体積平均粒子径:5μm)5部、水溶性重合体としてカルボキシメチルセルロース(日本製紙ケミカル株式会社製「MAC200HC」)の1質量%水溶液(1質量%水溶液の粘度:2000mPa・s)を固形分相当で1部を加えた。これらの混合物をイオン交換水で固形分濃度60%に調整した後、25℃で60分混合した。次に、イオン交換水で固形分濃度52%に調整した後、さらに25℃で15分混合し混合液を得た。次いで、上記の混合液に、上述のようにして得られた粒子状重合体の水分散液を固形分相当で1.20部、アルギン酸ナトリウム水溶液(株式会社キミカ製「ULV−L3」、10質量%水溶液の粘度:50mPa・s)を固形分相当で0.30部添加し、最終固形分濃度が50%となるようにイオン交換水を加え、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。
<Preparation of slurry composition for negative electrode of lithium ion secondary battery>
In a planetary mixer with a disper, 95 parts of artificial graphite (“MAG-E” manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., specific surface area: 4 m 2 / g, volume average particle diameter: 24.5 μm) as negative electrode active material, and Si Negative electrode active material containing 5 parts of SiO x (x = 1.1, volume average particle diameter: 5 μm) coated with conductive carbon, carboxymethyl cellulose (“MAC200HC” manufactured by Nippon Paper Chemical Co., Ltd.) as a water-soluble polymer 1 part of a 1% by weight aqueous solution (viscosity of 1% by weight aqueous solution: 2000 mPa · s) was added in an amount corresponding to the solid content. Next, after adjusting to a solid content concentration of 52% with ion-exchanged water, the mixture was further mixed for 15 minutes at 25 ° C. Next, the above mixture was mixed as described above. 1.20 parts of the aqueous dispersion of the particulate polymer obtained in a solid content equivalent, solid solution of sodium alginate ("ULV-L3" manufactured by Kimika Co., Ltd., viscosity of 10% by mass aqueous solution: 50 mPa · s) Add 0.30 parts in a substantial amount, add ion-exchanged water so that the final solid content concentration is 50%, and mix for another 10 minutes, defoaming under reduced pressure to obtain a negative electrode slurry composition. It was.

<リチウムイオン二次電池用負極の作製>
調製した負極用スラリー組成物をコンマコーターで、厚さ15μmの銅箔の上に塗付量が9〜10mg/cm2となるように塗布し、乾燥させた。なお、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。
得られた負極原反をロールプレス機にて密度が1.6〜1.7g/cm3となるようプレスし、負極とした。
<リチウムイオン二次電池用正極の作製>
プラネタリーミキサーに、正極活物質としてLiCoO2100部、導電材としてアセチレンブラック2部(電気化学工業(株)製HS−100)、結着材としてPVDF(ポリフッ化ビニリデン、(株)クレハ化学製KF−1100)2部を投入し、さらに全固形分濃度が67%となるように2−メチルピリロドンを加えて混合して、正極用スラリー組成物を得た。そして、得られた正極スラリー組成物を厚さ20μmのアルミ箔(集電体)の上にコンマコーターで塗布し、乾燥させた。なお、この乾燥は、60℃のオーブン内でアルミ箔を0.5m/分の速度で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。
得られた正極原反を、ロールプレス機にてプレス後の密度が3.45〜3.54g/cm3になるようにプレスし、正極を得た。
<リチウムイオン二次電池の作製>
単層のポリプロピレン製セパレータ(ポリポア株式会社製「Celgard#2500」、幅65mm、長さ500mm、厚さ25μm;乾式法により製造;気孔率55%)を用意し、5cm×5cmの正方形に切り抜いた。また、電池の外装として、アルミ包材外装を用意した。
そして、作製した正極を、4cm×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。次に、正極の正極合材層側の表面上に、正方形のセパレータを配置した。更に、作製した負極を、4.2cm×4.2cmの正方形に切り出し、セパレータ上に、負極合材層側の表面がセパレータに向かい合うよう配置した。その後、電解液として濃度1.0MのLiPF6溶液(溶媒はエチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=3/7(体積比)の混合溶媒に対して、かかる混合溶媒を100質量%として、添加剤としてビニレンカーボネート2質量%を添加したもの)を充填した。更に、アルミ包材外装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包材外装を閉口し、ラミネートセル型のリチウムイオン二次電池を製造した。
作製したリチウムイオン二次電池について、初期膨らみ、初期サイクル特性、サイクル特性、およびサイクル後膨らみを評価した。結果を表1に示す。
<Preparation of negative electrode for lithium ion secondary battery>
The prepared negative electrode slurry composition was applied on a copper foil having a thickness of 15 μm by a comma coater so that the applied amount was 9 to 10 mg / cm 2 and dried. This drying was performed by transporting 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).
The obtained negative electrode original fabric was pressed with a roll press machine so that the density was 1.6 to 1.7 g / cm 3 , thereby obtaining a negative electrode.
<Preparation of positive electrode for lithium ion secondary battery>
In a planetary mixer, 100 parts of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 2 parts of acetylene black as a conductive material (HS-100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), PVDF (polyvinylidene fluoride, manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) as a binder 2 parts of KF-1100) was added, and further, 2-methylpyrrhodone was added and mixed so that the total solid content concentration was 67% to obtain a positive electrode slurry composition. And the obtained positive electrode slurry composition was apply | coated with the comma coater on the 20-micrometer-thick aluminum foil (current collector), and was dried. In addition, this drying was performed by conveying aluminum foil over 2 minutes at a speed | rate of 0.5 m / min in 60 degreeC oven. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a positive electrode raw material.
The obtained positive electrode original fabric was pressed with a roll press machine so that the density after pressing was 3.45 to 3.54 g / cm 3 to obtain a positive electrode.
<Production of lithium ion secondary battery>
A single-layer polypropylene separator (“Celgard # 2500” manufactured by Polypore Corporation, width 65 mm, length 500 mm, thickness 25 μm; manufactured by dry method; porosity 55%) was prepared and cut into a square of 5 cm × 5 cm. . Moreover, the aluminum packaging material exterior was prepared as a battery exterior.
And the produced positive electrode was cut out into a 4 cm x 4 cm square, and it has arrange | positioned so that the surface at the side of a collector may contact | connect the aluminum packaging material exterior. Next, a square separator was disposed on the surface of the positive electrode mixture layer side of the positive electrode. Further, the produced negative electrode was cut into a square of 4.2 cm × 4.2 cm, and arranged on the separator so that the surface on the negative electrode mixture layer side faced the separator. Thereafter, a LiPF 6 solution having a concentration of 1.0 M as an electrolytic solution (the solvent is ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate = 3/7 (volume ratio) mixed solvent is 100% by mass, and vinylene is used as an additive. To which 2% by mass of carbonate was added). Further, in order to seal the opening of the aluminum packaging material exterior, heat sealing at 150 ° C. was performed to close the aluminum packaging material exterior, and a laminated cell type lithium ion secondary battery was manufactured.
The manufactured lithium ion secondary battery was evaluated for initial bulge, initial cycle characteristics, cycle characteristics, and post-cycle bulge. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製にあたり、粒子状重合体の水分散液を固形分相当で1.27部、アルギン酸ナトリウム水溶液(株式会社キミカ製「ULV−L3」、10質量%水溶液の粘度:50mPa・s)を固形分相当で0.23部配合した(粒子状重合体を100部あたり、アルギン酸ナトリウムを18部)。それ以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(Example 2)
In preparing a slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, 1.27 parts of an aqueous dispersion of a particulate polymer in an amount corresponding to a solid content, a sodium alginate aqueous solution (“ULV-L3” manufactured by Kimika Co., Ltd., 10% by mass aqueous solution) The viscosity was 50 mPa · s) in an amount corresponding to a solid content of 0.23 parts (particulate polymer per 100 parts, sodium alginate 18 parts). Other than that was carried out similarly to Example 1, and manufactured the negative electrode for lithium ion secondary batteries, the positive electrode for lithium ion secondary batteries, and the lithium ion secondary battery. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製にあたり、粒子状重合体の水分散液を固形分相当で1.36部、アルギン酸ナトリウム水溶液(株式会社キミカ製「ULV−L3」、10質量%水溶液の粘度:50mPa・s)を固形分相当で0.14部配合した(粒子状重合体を100部あたり、アルギン酸ナトリウムを10部)。それ以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(Example 3)
In preparing the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, the aqueous dispersion of the particulate polymer was 1.36 parts in terms of solid content, an aqueous sodium alginate solution ("ULV-L3" manufactured by Kimika Co., Ltd., 10% by mass aqueous solution). The viscosity was 50 mPa · s) in an amount of 0.14 parts corresponding to the solid content (per 100 parts of the particulate polymer and 10 parts of sodium alginate). Other than that was carried out similarly to Example 1, and manufactured the negative electrode for lithium ion secondary batteries, the positive electrode for lithium ion secondary batteries, and the lithium ion secondary battery. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製にあたり、粒子状重合体の水分散液を固形分相当で1.09部、アルギン酸ナトリウム水溶液(株式会社キミカ製「ULV−L3」、10質量%水溶液の粘度:50mPa・s)を固形分相当で0.41部配合した(粒子状重合体を100部あたり、アルギン酸ナトリウムを37部)。それ以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
Example 4
In preparing the slurry composition for the negative electrode of a lithium ion secondary battery, the aqueous dispersion of the particulate polymer was 1.09 parts in terms of solid content, a sodium alginate aqueous solution ("ULV-L3" manufactured by Kimika Co., Ltd., 10% by mass aqueous solution). The viscosity was 50 mPa · s) in an amount of 0.41 part corresponding to the solid content (per 100 parts of the particulate polymer and 37 parts of sodium alginate). Other than that was carried out similarly to Example 1, and manufactured the negative electrode for lithium ion secondary batteries, the positive electrode for lithium ion secondary batteries, and the lithium ion secondary battery. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例5)
リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製にあたり、粒子状重合体の水分散液を固形分相当で1.17部、アルギン酸ナトリウム水溶液(株式会社キミカ製「ULV−L3」、10質量%水溶液の粘度:50mPa・s)を固形分相当で0.33部配合した(粒子状重合体を100部あたり、アルギン酸ナトリウムを28部)。それ以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(Example 5)
In preparing the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, the aqueous dispersion of the particulate polymer was 1.17 parts in terms of solid content, a sodium alginate aqueous solution ("ULV-L3" manufactured by Kimika Co., Ltd., 10% by mass aqueous solution). The viscosity was 50 mPa · s) in an amount of 0.33 parts corresponding to the solid content (per 100 parts of the particulate polymer and 28 parts of sodium alginate). Other than that was carried out similarly to Example 1, and manufactured the negative electrode for lithium ion secondary batteries, the positive electrode for lithium ion secondary batteries, and the lithium ion secondary battery. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例6)
リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製にあたり、粒子状重合体の水分散液を固形分相当で1.06部、アルギン酸ナトリウム水溶液(株式会社キミカ製「ULV−L3」、10質量%水溶液の粘度:50mPa・s)を固形分相当で0.44部配合した(粒子状重合体を100部あたり、アルギン酸ナトリウムを42部)。それ以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(Example 6)
In preparing a slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, 1.06 parts of an aqueous dispersion of a particulate polymer in an amount corresponding to a solid content, a sodium alginate aqueous solution (“ULV-L3” manufactured by Kimika Co., Ltd., 10% by mass aqueous solution) The viscosity was 50 mPa · s) in an amount of 0.44 parts corresponding to the solid content (100 parts of the particulate polymer and 42 parts of sodium alginate). Other than that was carried out similarly to Example 1, and manufactured the negative electrode for lithium ion secondary batteries, the positive electrode for lithium ion secondary batteries, and the lithium ion secondary battery. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例7〜8)
粒子状重合体の調製にあたり、各単量体単位の配合割合を表1に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(Examples 7 to 8)
In preparing the particulate polymer, a slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode, a lithium ion secondary battery, and the like, except that the blending ratio of each monomer unit was changed as shown in Table 1. A negative electrode for a secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例9)
粒子状重合体の調製にあたり、t-ドデシルメルカプタン(TDM)の配合量を0.7部とした以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
Example 9
In preparing the particulate polymer, a slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode, a lithium ion secondary battery, and the like, except that the blending amount of t-dodecyl mercaptan (TDM) was 0.7 parts. A negative electrode for a secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例10)
リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製にあたり、配合するアルギン酸ナトリウム水溶液を10質量%水溶液の粘度が600mPa・sのアルギン酸ナトリウム水溶液(株式会社キミカ製「ULV−5」)に変更した以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(Example 10)
In preparing the slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode, the sodium alginate aqueous solution to be blended was changed to a sodium alginate aqueous solution ("ULV-5" manufactured by Kimika Co., Ltd.) having a viscosity of 600 mPa · s of a 10 mass% aqueous solution. In the same manner as in Example 1, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例11)
リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製にあたり、配合するアルギン酸ナトリウム水溶液を10質量%水溶液の粘度が2000mPa・sのアルギン酸ナトリウム水溶液(株式会社キミカアルギン社製「ULV−20」)に変更した以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(Example 11)
In preparing the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, the sodium alginate aqueous solution to be blended was changed to a sodium alginate aqueous solution ("ULV-20" manufactured by Kimika Argin Co., Ltd.) having a viscosity of 2000 mPa · s of a 10% by mass aqueous solution. Produced a negative electrode for a lithium ion secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery in the same manner as in Example 1. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例12)
リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製にあたり、配合するアルギン酸ナトリウム水溶液を10質量%水溶液の粘度が950mPa・sのアルギン酸ナトリウム水溶液に変更した以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(Example 12)
In preparing the slurry composition for the negative electrode of the lithium ion secondary battery, the lithium ion secondary solution was changed in the same manner as in Example 1 except that the aqueous sodium alginate solution was changed to a sodium alginate aqueous solution having a viscosity of 950 mPa · s. A negative electrode for a secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例13〜14)
リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製にあたり、配合する水溶性重合体としてのカルボキシメチルセルロースの1質量%水溶液の粘度を変更した。具体的には、実施例13では、水溶性重合体として1質量%水溶液の粘度が1200mPa・sのカルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム株式会社製「Daicel1380」)を配合し、実施例14では、水溶性重合体として1質量%水溶液の粘度が4500mPa・sのカルボキシメチルセルロース(日本製紙ケミカル株式会社製「MAC350HC」)を配合した。これ以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(Examples 13 to 14)
In preparing the slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode, the viscosity of a 1% by mass aqueous solution of carboxymethyl cellulose as a water-soluble polymer to be blended was changed. Specifically, in Example 13, carboxymethyl cellulose (“Daicel 1380” manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd.) having a viscosity of 1200 mPa · s as a water-soluble polymer was blended as a water-soluble polymer. Carboxymethylcellulose (“MAC350HC” manufactured by Nippon Paper Chemical Co., Ltd.) having a viscosity of 4500 mPa · s in a 1% by mass aqueous solution was blended as a combination. Except this, it carried out similarly to Example 1, and manufactured the negative electrode for lithium ion secondary batteries, the positive electrode for lithium ion secondary batteries, and the lithium ion secondary battery. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例15)
粒子状重合体の調製にあたり、各単量体単位の配合割合を表1に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(Example 15)
In preparing the particulate polymer, a slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode, a lithium ion secondary battery, and the like, except that the blending ratio of each monomer unit was changed as shown in Table 1. A negative electrode for a secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
<粒子状重合体の調製>
粒子状重合体の調製にあたり、脂肪族共役ジエン単量体である1,3−ブタジエンの配合量を62部に変更し、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてイタコン酸4部を配合した以外は、実施例1と同様にして粒子状重合体を調製した。
<リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製>
リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製にあたり、アルギン酸塩を配合せず、粒子状重合体を1.5部配合した以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を調製した。
(Comparative Example 1)
<Preparation of particulate polymer>
In preparing the particulate polymer, the amount of 1,3-butadiene, which is an aliphatic conjugated diene monomer, was changed to 62 parts, and 4 parts of itaconic acid was added as an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Prepared a particulate polymer in the same manner as in Example 1.
<Preparation of slurry composition for negative electrode of lithium ion secondary battery>
For the preparation of a slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode, a lithium ion secondary battery negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1.5 parts of a particulate polymer was blended without blending an alginate. A slurry composition was prepared.

このようにして得られたリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を用いた以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池用負極を作成し、さらに実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。   A negative electrode for a lithium ion secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery thus obtained was used. A positive electrode for an ion secondary battery and a lithium ion secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
粒子状重合体を調製せず、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製にあたり、粒子状重合体を配合せず、アルギン酸ナトリウム水溶液(株式会社キミカ製「ULV−L3」、10質量%水溶液の粘度:50mPa・s)を固形分相当で1.5部添加した。これ以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
In preparing a slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery without preparing a particulate polymer, an aqueous solution of sodium alginate ("ULV-L3" manufactured by Kimika Co., Ltd., 10% by mass aqueous solution) is not blended. Was added in an amount of 1.5 parts in terms of solid content. Except this, it carried out similarly to Example 1, and manufactured the negative electrode for lithium ion secondary batteries, the positive electrode for lithium ion secondary batteries, and the lithium ion secondary battery. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

なお、表1において、Si含有活物質はSiを含有する負極活物質を、STはスチレンを、BDは1,3−ブタジエンを、AAはアクリル酸を、IAはイタコン酸を、2−HEAは2−ヒドロキシエチルアクリレートを、TDMはt-ドデシルメルカプタンを、THFはテトラヒドロフランを、CMCはカルボキシメチルセルロースを、それぞれ表す。   In Table 1, the Si-containing active material is a negative electrode active material containing Si, ST is styrene, BD is 1,3-butadiene, AA is acrylic acid, IA is itaconic acid, and 2-HEA is 2-hydroxyethyl acrylate, TDM represents t-dodecyl mercaptan, THF represents tetrahydrofuran, and CMC represents carboxymethylcellulose.

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表1より、Siを含有する負極活物質と、粒子状重合体と、所定割合のアルギン酸塩とを含むスラリー組成物を用いた実施例1〜15では、初期およびサイクル後の両方において充放電に伴う負極の膨れを抑制することができると共に、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上させることができることが分かる。一方、粒子状重合体又は所定割合のアルギン酸塩を含有しないスラリー組成物を用いた比較例1〜2では、負極の膨れを抑制しつつリチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上することができないことが分かる。   From Table 1, in Examples 1-15 using the slurry composition containing the negative electrode active material containing Si, a particulate polymer, and the alginate of a predetermined ratio, it is charge / discharge in both the initial stage and after a cycle. It can be seen that the accompanying swelling of the negative electrode can be suppressed and the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be improved. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 using a slurry composition that does not contain a particulate polymer or a predetermined proportion of alginate, the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery cannot be improved while suppressing swelling of the negative electrode. I understand.

特に、表1の実施例1〜6より、スラリー組成物に配合するアルギン酸塩量を調整することにより、負極の膨れを十分に抑制しつつリチウムイオン二次電池のサイクル特性を十分に向上し得ることが分かる。
また、表1の実施例1、7〜8、15より、粒子状重合体の表面酸量を調整することにより、負極の膨れを十分に抑制しつつリチウムイオン二次電池のサイクル特性を十分に向上し得ることが分かる。
また、表1の実施例1、9より、粒子状重合体のTHFゲル含有量を調整することにより、負極の膨れを十分に抑制することができ、ひいては、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を十分に向上し得ることが分かる。
また、表1の実施例1、10〜12より、スラリー組成物に配合するアルギン酸塩水溶液の粘度を調整することにより、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を十分に向上し得ることが分かる。
また、表1の実施例1、13〜14より、スラリー組成物に配合する水溶性重合体の粘度を調整することにより、負極の膨れを十分に抑制しつつリチウムイオン二次電池のサイクル特性を十分に向上し得ることが分かる。
In particular, from Examples 1 to 6 in Table 1, by adjusting the amount of alginate blended in the slurry composition, the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be sufficiently improved while sufficiently suppressing the swelling of the negative electrode. I understand that.
Further, from Examples 1, 7 to 8 and 15 in Table 1, by adjusting the surface acid amount of the particulate polymer, the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery are sufficiently suppressed while sufficiently suppressing the swelling of the negative electrode. It can be seen that it can be improved.
Further, from Examples 1 and 9 in Table 1, by adjusting the THF gel content of the particulate polymer, it is possible to sufficiently suppress the swelling of the negative electrode, and thus the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery are improved. It turns out that it can fully improve.
Moreover, from Examples 1 and 10 to 12 in Table 1, it can be seen that the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be sufficiently improved by adjusting the viscosity of the aqueous alginate solution to be blended in the slurry composition.
Moreover, from Examples 1 and 13 to 14 in Table 1, by adjusting the viscosity of the water-soluble polymer to be blended in the slurry composition, the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be improved while sufficiently suppressing the swelling of the negative electrode. It turns out that it can fully improve.

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よれば、シリコン系負極活物質を含む負極活物質を用いて電池容量を高めた場合であっても、充放電に伴う膨れを抑制することができると共に、リチウムイオン二次電池のサイクル特性などの電気的特性を向上させることができるリチウムイオン二次電池用負極を形成することができる。
また、本発明のリチウムイオン二次電池用負極によれば、シリコン系負極活物質を含む負極活物質を用いて電池容量を高めた場合であっても、充放電に伴う膨れを抑制することができると共に、リチウムイオン二次電池のサイクル特性などの電気的特性を向上させることができる。
そして、本発明のリチウムイオン二次電池によれば、シリコン系負極活物質を含む負極活物質を用いて電池容量を高めた場合であっても、負極の膨れを抑制することができると共に、優れた電気的特性が得られる。
According to the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery of the present invention, even if the battery capacity is increased by using a negative electrode active material containing a silicon-based negative electrode active material, the swelling associated with charge / discharge is suppressed. In addition, it is possible to form a negative electrode for a lithium ion secondary battery that can improve electrical characteristics such as cycle characteristics of the lithium ion secondary battery.
In addition, according to the negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention, even when the battery capacity is increased by using a negative electrode active material containing a silicon-based negative electrode active material, it is possible to suppress swelling associated with charge / discharge. In addition, electrical characteristics such as cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be improved.
According to the lithium ion secondary battery of the present invention, it is possible to suppress the swelling of the negative electrode even when the battery capacity is increased by using the negative electrode active material containing the silicon-based negative electrode active material, and excellent Electrical characteristics can be obtained.

Claims (8)

Siを含有する負極活物質と、粒子状重合体と、アルギン酸塩以外の水溶性重合体と、アルギン酸塩と、水とを含み、
前記粒子状重合体は、粒子状結着材であり、
前記粒子状重合体の表面酸量が0.25mmol/g以上3.0mmol/g以下であり、
前記水溶性重合体の1質量%水溶液の回転数60rpmにおいての粘度が1000mPa・s以上5000mPa・s以下であり、さらに、
前記粒子状重合体100質量部当たり、前記アルギン酸塩を5質量部以上含有するリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物。
A negative electrode active material containing Si, a particulate polymer , a water-soluble polymer other than an alginate, an alginate, and water;
The particulate polymer is a particulate binder,
The surface acid amount of the particulate polymer is 0.25 mmol / g or more and 3.0 mmol / g or less,
The viscosity at a rotational speed of 60 rpm of a 1% by mass aqueous solution of the water-soluble polymer is 1000 mPa · s or more and 5000 mPa · s or less,
A slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, containing 5 parts by mass or more of the alginate per 100 parts by mass of the particulate polymer.
前記Siを含有する負極活物質がSiOx(0<x<2)で表されるケイ素酸化物を含む、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 a lithium ion secondary battery negative electrode according to claim 1, wherein the negative electrode active material containing Si contains a silicon oxide represented by SiO x (0 <x <2). 前記粒子状重合体のTHFゲル含有量が80質量%以上98質量%以下である、請求項1又は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 lithium ion secondary battery negative electrodes according to claim 1 or 2, wherein the particulate polymer has a THF gel content of 80 mass% or more and 98 mass% or less. 前記アルギン酸塩は、10質量%水溶液の回転数60rpmにおいての粘度が5mPa・s以上1000mPa・s以下である、請求項1〜3の何れか一項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 the alginate has a viscosity of 5 mPa · s to 1000 mPa · s at a rotation speed of 60 rpm of a 10 mass% aqueous solution. object. 前記水溶性重合体が、セルロース系ポリマー;スルホン酸系ポリマー;及び、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位と、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位とを含むポリマー、から選ばれる少なくとも1種のポリマーである、請求項1〜4の何れか一項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 water-soluble polymer is a cellulose polymer; a sulfonic acid polymer; an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit, a (meth) acrylic acid ester monomer unit, and a fluorine-containing (meth) acrylic acid ester. The slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes as described in any one of Claims 1-4 which is at least 1 sort (s) of polymer chosen from the polymer containing a monomer unit. 前記粒子状重合体が、該粒子状重合体に含有される全単量体単位を100質量%として、芳香族ビニル単量体単位を25質量%以上50質量%以下、脂肪族共役ジエン単量体単位を35質量%以上62質量%以下の割合で含有する、請求項1〜5の何れか一項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。In the particulate polymer, the total monomer unit contained in the particulate polymer is 100% by mass, the aromatic vinyl monomer unit is 25% by mass to 50% by mass, the aliphatic conjugated diene monomer The slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes as described in any one of Claims 1-5 which contains a body unit in the ratio of 35 mass% or more and 62 mass% or less. 請求項1〜の何れか一項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、
前記集電体上に塗布された前記リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を乾燥して集電体上に負極合材層を形成してなる、リチウムイオン二次電池用負極。
A slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode according to any one of claims 1 to 6 is applied on a current collector,
A negative electrode for a lithium ion secondary battery, which is obtained by drying the slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery coated on the current collector to form a negative electrode mixture layer on the current collector.
請求項に記載のリチウムイオン二次電池用負極と、正極と、電解液と、セパレータとを備える、リチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising the negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 7 , a positive electrode, an electrolytic solution, and a separator.
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