JP6572639B2 - Conductive material dispersion for electrochemical device, slurry for electrochemical device positive electrode, method for producing slurry for positive electrode of electrochemical device, positive electrode for electrochemical device and electrochemical device - Google Patents

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Description

本発明は、電気化学素子用導電材分散液、電気化学素子正極用スラリー、電気化学素子正極用スラリーの製造方法、電気化学素子用正極および電気化学素子に関するものである。   The present invention relates to a conductive material dispersion for an electrochemical element, a slurry for an electrochemical element positive electrode, a method for producing a slurry for an electrochemical element positive electrode, a positive electrode for an electrochemical element, and an electrochemical element.

リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなどの電気化学素子は、小型で軽量、且つ、エネルギー密度が高く、更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。   Electrochemical elements such as lithium ion secondary batteries and electric double layer capacitors are small and light, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged, and are used in a wide range of applications.

ここで、例えば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、例えば正極合材層は、通常、正極活物質に加え、導電性を向上させるための導電材、これらの成分を結着するための結着材を分散媒中に含んでなる正極用スラリーを集電体上に塗布し、乾燥させることにより形成されている。   Here, for example, an electrode for a lithium ion secondary battery usually includes a current collector and an electrode mixture layer formed on the current collector. In addition to the positive electrode active material, the electrode mixture layer, for example, the positive electrode mixture layer usually contains a conductive material for improving conductivity and a binder for binding these components in the dispersion medium. The positive electrode slurry is applied on a current collector and dried.

そして近年では、電気化学素子の電極の形成に用いられるスラリーに関し、環境負荷低減などの観点から、分散媒として水系溶媒を用いた水系スラリーへの関心が高まっている。
具体的には、例えば特許文献1では、所定の正極活物質と、導電材と、水分散エラストマーと、水溶性高分子と、分散剤と、水とを含有してなる正極用スラリーが開示されている。そして特許文献1によれば、この正極用スラリーから形成された正極は、リチウムイオン二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることができる。
In recent years, with regard to the slurry used for forming the electrode of the electrochemical element, interest in an aqueous slurry using an aqueous solvent as a dispersion medium has been increased from the viewpoint of reducing the environmental load.
Specifically, for example, Patent Document 1 discloses a positive electrode slurry comprising a predetermined positive electrode active material, a conductive material, a water-dispersed elastomer, a water-soluble polymer, a dispersant, and water. ing. According to Patent Document 1, the positive electrode formed from this positive electrode slurry can exhibit excellent rate characteristics and cycle characteristics in a lithium ion secondary battery.

特開2006−134777号公報JP 2006-134777 A

しかし、特許文献1に記載の電極用スラリー中では、導電材や電極活物質が凝集し易いため平滑な電極合材層を調製し難く、また、この電極合材層と集電体を強固に密着させることが困難であった。そして、このような電極合材層を備える電極を用いた電気化学素子は、高温状態で保存すると容量が低下してしまうという問題があった。すなわち、上記従来の電極用スラリーには、電極合材層の平滑性を高めつつ電極合材層と集電体を強固に密着させて、電気化学素子に優れた高温保存特性等の電池特性を発揮させるという点において改善の余地があった。   However, in the electrode slurry described in Patent Document 1, it is difficult to prepare a smooth electrode mixture layer because the conductive material and the electrode active material are easily aggregated, and the electrode mixture layer and the current collector are made strong. It was difficult to adhere. And the electrochemical element using the electrode provided with such an electrode compound-material layer had the problem that a capacity | capacitance will fall if it preserve | saves in a high temperature state. That is, the conventional electrode slurry enhances the smoothness of the electrode mixture layer while firmly adhering the electrode mixture layer and the current collector to provide battery characteristics such as high-temperature storage characteristics excellent in electrochemical devices. There was room for improvement in terms of display.

そこで、本発明は、上述した改善点を有利に解決する手段を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide means for advantageously solving the above-described improvements.

本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、まずニトリル基含有単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む粒子状重合体、導電材、並びに水溶性高分子を水系溶媒中に分散および/または溶解させて電気化学素子用導電材分散液を調製し、次いでこの導電材分散液と電極活物質を混合して水系の電極用スラリーを調製すれば、平滑性に優れかつ集電体と強固に密着し得る電極合材層を得ることができ、そしてこの電極合材層を備える電極が、電気化学素子に優れた高温保存特性等の電池特性を発揮させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The present inventor has intensively studied for the purpose of solving the above problems. Then, the present inventor first disperses and / or disperses a particulate polymer containing a nitrile group-containing monomer unit and a (meth) acrylate monomer unit, a conductive material, and a water-soluble polymer in an aqueous solvent. Dissolve to prepare a conductive material dispersion for an electrochemical device, and then mix this conductive material dispersion and an electrode active material to prepare a water-based electrode slurry. An electrode mixture layer capable of adhering to each other can be obtained, and an electrode provided with this electrode mixture layer can be found to exhibit battery characteristics such as excellent high-temperature storage characteristics for an electrochemical element, and the present invention is completed. I came to let you.

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、本発明の電気化学素子用導電材分散液は、導電材、ニトリル基含有単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む粒子状重合体、水溶性高分子、並びに水を含有することを特徴とする。このように、導電材、所定の粒子状重合体、水溶性高分子、および水を予混合して得られる導電材分散液に、電極活物質を添加して電極用スラリーを調製すれば、平滑性に優れかつ集電体と強固に密着し得る電極合材層を形成することができ、また電気化学素子に優れた高温保存特性を発揮させることができる。
なお、本発明において、重合体が「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。
そして、本発明において、「(メタ)アクリル」とは、アクリルおよび/またはメタクリルを意味する。
また、本発明において、ある物質が「水溶性」とは、25℃において当該物質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。
That is, this invention aims to solve the above-mentioned problem advantageously, and the conductive material dispersion for an electrochemical element of the present invention comprises a conductive material, a nitrile group-containing monomer unit and (meth) acrylic. It contains a particulate polymer containing an acid ester monomer unit, a water-soluble polymer, and water. In this way, if an electrode active material is added to a conductive material dispersion obtained by premixing a conductive material, a predetermined particulate polymer, a water-soluble polymer, and water, an electrode slurry is prepared. It is possible to form an electrode mixture layer that is excellent in properties and can be firmly adhered to a current collector, and can exhibit excellent high-temperature storage characteristics in an electrochemical element.
In the present invention, the polymer "contains a monomer unit" means "a monomer-derived structural unit is contained in a polymer obtained using the monomer". To do.
In the present invention, “(meth) acryl” means acryl and / or methacryl.
In the present invention, the term “water-soluble” means that a substance has an insoluble content of less than 0.5% by mass when 0.5 g of the substance is dissolved in 100 g of water at 25 ° C.

ここで、本発明の電気化学素子用導電材分散液は、前記粒子状重合体中の前記(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合に対する前記ニトリル基含有単量体単位の含有割合の比が、質量基準で、1/20以上1以下であることが好ましい。これらの単量体単位の含有割合の比が上述の範囲内であれば、電極用スラリー中での導電材および電極活物質の分散性が向上し、凝集による電極合材層の凹凸および電荷集中による劣化を抑制することができる。そして、電極合材層の平滑性をより高めつつ、電極合材層を集電体に一層強固に密着させて、電気化学素子の高温保存特性を更に高めることができるからである。   Here, the conductive material dispersion for an electrochemical element of the present invention is a content ratio of the nitrile group-containing monomer unit to a content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the particulate polymer. The ratio is preferably from 1/20 to 1 on a mass basis. If the ratio of the content ratio of these monomer units is within the above range, the dispersibility of the conductive material and the electrode active material in the electrode slurry is improved, and the unevenness and charge concentration of the electrode mixture layer due to aggregation. It is possible to suppress deterioration due to. This is because the high-temperature storage characteristics of the electrochemical device can be further enhanced by further firmly adhering the electrode mixture layer to the current collector while further improving the smoothness of the electrode mixture layer.

そして、本発明の電気化学素子用導電材分散液は、前記粒子状重合体中の前記ニトリル基含有単量体単位の含有割合および前記(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合の合計が50質量%以上であることが好ましい。これらの単量体単位の含有割合の合計が50質量%以上であれば、電極用スラリー中での導電材および電極活物質の分散性並びに得られる電極の柔軟性の双方を向上させることができるからである。   And the electrically conductive material dispersion for an electrochemical element of the present invention is the sum of the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit and the content ratio of the (meth) acrylate monomer unit in the particulate polymer. Is preferably 50% by mass or more. When the total content of these monomer units is 50% by mass or more, both the dispersibility of the conductive material and the electrode active material in the electrode slurry and the flexibility of the obtained electrode can be improved. Because.

また、本発明の電気化学素子用導電材分散液は、前記粒子状重合体が、更に架橋性単量体単位を含むことが好ましい。粒子状重合体が更に架橋性単量体単位を含めば、得られる電極の強度および柔軟性を向上させることができ、また粒子状重合体の電解液中への溶出を抑制して、電気化学素子の高温保存特性を一層高めることができるからである。   In the conductive material dispersion for an electrochemical element of the present invention, the particulate polymer preferably further contains a crosslinkable monomer unit. If the particulate polymer further contains a crosslinkable monomer unit, the strength and flexibility of the resulting electrode can be improved, and the dissolution of the particulate polymer into the electrolyte solution can be suppressed, and electrochemical This is because the high-temperature storage characteristics of the device can be further enhanced.

ここで、本発明の電気化学素子用導電材分散液は、前記架橋性単量体単位が、エポキシ基含有単量体単位、N−メチロールアミド基含有単量体単位、およびオキサゾリン基含有単量体単位からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。前記架橋性単量体単位が、エポキシ基含有単量体、N−メチロールアミド基含有単量体、およびオキサゾリン基含有単量体からなる群から選ばれる少なくとも1種の架橋性単量体由来であれば、得られる電極の強度および柔軟性をより向上させることができ、また粒子状重合体の電解液中への溶出を更に抑制して、電気化学素子の高温保存特性をより一層高めることができるからである。   Here, in the conductive material dispersion for an electrochemical element of the present invention, the crosslinkable monomer unit includes an epoxy group-containing monomer unit, an N-methylolamide group-containing monomer unit, and an oxazoline group-containing single amount. It is preferably at least one selected from the group consisting of body units. The crosslinkable monomer unit is derived from at least one crosslinkable monomer selected from the group consisting of an epoxy group-containing monomer, an N-methylolamide group-containing monomer, and an oxazoline group-containing monomer. If present, the strength and flexibility of the obtained electrode can be further improved, and further the elution of the particulate polymer into the electrolyte solution can be further suppressed to further enhance the high temperature storage characteristics of the electrochemical device. Because it can.

更に、本発明の電気化学素子用導電材分散液は、前記粒子状重合体が、更に親水性基含有単量体単位を含むことが好ましい。粒子状重合体が更に親水性基含有単量体単位を含めば、電極用スラリー中での電極活物質の分散性が向上し、電極合材層の平滑性および集電体への密着性をより高めて、電気化学素子の高温保存特性を一層向上させることができるからである。   Furthermore, in the conductive material dispersion for an electrochemical element of the present invention, it is preferable that the particulate polymer further contains a hydrophilic group-containing monomer unit. If the particulate polymer further contains a hydrophilic group-containing monomer unit, the dispersibility of the electrode active material in the electrode slurry is improved, and the smoothness of the electrode mixture layer and the adhesion to the current collector are improved. This is because the high temperature storage characteristics of the electrochemical device can be further improved.

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、本発明の電気化学素子正極用スラリーは、正極活物質と、上述した何れかの電気化学素子用導電材分散液とを含むことを特徴とする。上述した何れかの電気化学素子用導電材分散液を含む電気化学素子正極用スラリーを用いれば、平滑性に優れかつ集電体と強固に密着し得る正極合材層を形成することができ、電気化学素子に優れた高温保存特性を発揮させることができる。   Moreover, this invention aims at solving the said subject advantageously, The slurry for electrochemical element positive electrodes of this invention is a positive electrode active material, and electrically conductive material dispersion | distribution for one of the electrochemical elements mentioned above. Liquid. If the electrochemical element positive electrode slurry containing any of the above-described electrochemical element conductive material dispersions is used, a positive electrode mixture layer that is excellent in smoothness and can be firmly adhered to the current collector can be formed. The electrochemical element can exhibit excellent high-temperature storage characteristics.

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、本発明の電気化学素子正極用スラリーの製造方法は、正極活物質と、上述した何れかの電気化学素子用導電材分散液を混合する工程を含むことを特徴とする。正極活物質と、上述した何れかの電気化学素子用導電材分散液を混合して電気化学素子正極用スラリーを調製すれば、平滑性に優れかつ集電体と強固に密着し得る正極合材層を形成することができ、電気化学素子に優れた高温保存特性を発揮させることができる。   Moreover, this invention aims at solving the said subject advantageously, The manufacturing method of the slurry for electrochemical element positive electrodes of this invention is for positive electrode active materials and one of the electrochemical elements mentioned above. It includes a step of mixing the conductive material dispersion. If a positive electrode active material and any of the above-described electroconductive element conductive material dispersion liquids are mixed to prepare an electrochemical element positive electrode slurry, the positive electrode mixture is excellent in smoothness and can be firmly adhered to the current collector. A layer can be formed, and the high temperature storage characteristic excellent in the electrochemical element can be exhibited.

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、本発明の電気化学素子用正極は、上述した電気化学素子正極用スラリーを用いて調製した正極合材層を集電体上に備えることを特徴とする。上述した正極用スラリーから形成された正極合材層を備える正極は、電気化学素子に優れた高温保存特性を発揮させることができる。   Moreover, this invention aims at solving the said subject advantageously, The positive electrode for electrochemical elements of this invention is the positive mix layer prepared using the slurry for electrochemical element positive electrodes mentioned above. It is provided on a current collector. The positive electrode including the positive electrode mixture layer formed from the above-described positive electrode slurry can exhibit excellent high-temperature storage characteristics for an electrochemical element.

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、本発明の電気化学素子は、上述した電気化学素子用正極を備えることを特徴とする。上述の電気化学素子用正極を備える電気化学素子は、高温保存特性等の電池特性に優れる。   Moreover, this invention aims at solving the said subject advantageously, The electrochemical element of this invention is equipped with the positive electrode for electrochemical elements mentioned above, It is characterized by the above-mentioned. An electrochemical element provided with the above-described positive electrode for an electrochemical element is excellent in battery characteristics such as high-temperature storage characteristics.

本発明によれば、平滑性に優れ且つ集電体と強固に密着する電極合材層を形成可能であり、また電気化学素子に優れた高温保存特性を発揮させ得る電気化学素子用導電材分散液を提供することができる。
また、本発明によれば、平滑性に優れ且つ集電体と強固に密着する正極合材層を形成可能であり、また電気化学素子に優れた高温保存特性を発揮させ得る電気化学素子正極用スラリーおよびその製造方法を提供することができる。
更に、本発明によれば、電気化学素子に優れた高温保存特性を発揮させ得る電気化学素子用正極、および高温保存特性に優れる電気化学素子を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to form an electrode mixture layer that is excellent in smoothness and tightly adheres to a current collector, and that is capable of exhibiting excellent high-temperature storage characteristics for an electrochemical element. A liquid can be provided.
In addition, according to the present invention, it is possible to form a positive electrode mixture layer that is excellent in smoothness and tightly adheres to a current collector, and for an electrochemical element positive electrode that can exhibit excellent high-temperature storage characteristics for an electrochemical element. A slurry and a method for producing the slurry can be provided.
Furthermore, according to this invention, the electrochemical element which can exhibit the high temperature storage characteristic excellent in the electrochemical element, and the electrochemical element excellent in high temperature storage characteristic can be provided.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、本発明の電気化学素子用導電材分散液は、電気化学素子電極用スラリー、好ましくは電気化学素子正極用スラリーを製造する際の材料として用いられる。そして、本発明の電気化学素子正極用スラリーは、本発明の電気化学素子用導電材分散液を含んでなり、本発明の電気化学素子正極用スラリーの製造方法を用いて調製することができる。加えて、本発明の電気化学素子用正極は、本発明の電気化学素子正極用スラリーを用いて形成された正極合材層を備えることを特徴とする。また、本発明の電気化学素子は、本発明の電気化学素子用正極を備えることを特徴とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Here, the electroconductive element-use conductive material dispersion liquid of the present invention is used as a material for producing an electrochemical element electrode slurry, preferably an electrochemical element positive electrode slurry. And the slurry for electrochemical element positive electrodes of this invention comprises the electrically conductive material dispersion liquid for electrochemical elements of this invention, and can be prepared using the manufacturing method of the slurry for electrochemical element positive electrodes of this invention. In addition, the positive electrode for electrochemical devices of the present invention is characterized by including a positive electrode mixture layer formed using the slurry for positive electrodes of electrochemical devices of the present invention. Moreover, the electrochemical element of this invention is equipped with the positive electrode for electrochemical elements of this invention, It is characterized by the above-mentioned.

(電気化学素子用導電材分散液)
本発明の電気化学素子用導電材分散液は、水系溶媒中に、導電材に加え、ニトリル基含有単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む粒子状重合体、並びに水溶性高分子を含有することを特徴とする。
(Conductive material dispersion for electrochemical devices)
The conductive material dispersion for an electrochemical device of the present invention includes a particulate polymer containing a nitrile group-containing monomer unit and a (meth) acrylate monomer unit in addition to a conductive material in an aqueous solvent, and a water-soluble polymer. It is characterized by containing a functional polymer.

そして、本発明の導電材分散液によれば、電極活物質の添加に先んじて導電材、粒子状重合体、および水溶性高分子を水系溶媒中で混合しているため、導電材に粒子状重合体および水溶性高分子が適度かつ十分に吸着することで、電極用スラリーとした際に、通常凝集し易い導電材を良好に分散させることができる。また、本発明の導電材分散液は、ニトリル基含有単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む粒子状重合体を含有しており、電極用スラリーとした際に、導電材のみならず電極活物質をも良好に分散させることができる。加えてこのようにニトリル基含有単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の双方を含む粒子状重合体は耐電解液性に優れるため、電解液中への溶出が少ない。従って、本発明の電気化学素子用分散液を用いて得られる電気化学素子電極用スラリーを使用すれば、平滑であり且つ電解液中において集電体と長期期間に亘って良好に密着可能な電極合材層を形成することができるので、高温保存特性等に優れる電気化学素子を得ることができる。   According to the conductive material dispersion of the present invention, since the conductive material, the particulate polymer, and the water-soluble polymer are mixed in the aqueous solvent prior to the addition of the electrode active material, the conductive material is particulate. When the polymer and the water-soluble polymer are adsorbed appropriately and sufficiently, a conductive material that is usually easily aggregated can be well dispersed when an electrode slurry is obtained. In addition, the conductive material dispersion of the present invention contains a particulate polymer containing a nitrile group-containing monomer unit and a (meth) acrylate monomer unit. Not only the material but also the electrode active material can be well dispersed. In addition, since the particulate polymer containing both the nitrile group-containing monomer unit and the (meth) acrylic acid ester monomer unit is excellent in resistance to electrolytic solution, the elution into the electrolytic solution is small. Therefore, if the slurry for an electrochemical element electrode obtained by using the dispersion for an electrochemical element of the present invention is used, the electrode is smooth and can adhere well to the current collector in the electrolytic solution over a long period of time. Since the composite material layer can be formed, an electrochemical element having excellent high-temperature storage characteristics and the like can be obtained.

<導電材>
導電材は、電極活物質同士の電気的接触を確保するためのものである。そして、導電材としては、カーボンブラック(例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、ファーネスブラックなど)、単層または多層カーボンナノチューブ(多層カーボンナノチューブにはカップスタック型が含まれる)、カーボンナノホーン、気相成長炭素繊維、ポリマー繊維を焼成後に破砕して得られるミルドカーボン繊維、単層または多層グラフェン、ポリマー繊維からなる不織布を焼成して得られるカーボン不織布シートなどの導電性炭素材料、並びに各種金属のファイバー又は箔などを用いることができる。これらは一種単独で、または、二種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、化学的安定性に優れるという点で、導電性炭素材料が好ましい。また、近接する導電性炭素材料同士の接触頻度を高め、安定した導電パスを形成しつつ高効率での電子授受を達成して、優れた導電性を発現させる観点からは、カーボンブラックや、繊維状又はシート状である導電性炭素材料がより好ましい。
ここで、本発明において導電性炭素材料が「繊維状」であるとは、透過型電子顕微鏡(TEM)で測定した導電性炭素材料のアスペクト比が10以上であることをいい、繊維状導電性炭素材料としては、例えば、上述した単層または多層カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、気相成長炭素繊維、ミルドカーボン繊維などが挙げられる。
また、本発明において導電性炭素材料が「シート状」であるとは、導電性炭素材料が平面状に広がる構造を有することをいい、シート状導電性炭素材料としては、例えば、上述した単層または多層グラフェン、カーボン不織布シートなどが挙げられる。なお、平面状に広がる構造を有するシート状導電性炭素材料には、繊維状導電性炭素材料は含まれないものとする。
<Conductive material>
The conductive material is for ensuring electrical contact between the electrode active materials. As the conductive material, carbon black (for example, acetylene black, ketjen black (registered trademark), furnace black, etc.), single-walled or multi-walled carbon nanotubes (multi-walled carbon nanotubes include cup-stacked type), carbon nanohorns Conductive carbon materials such as vapor-grown carbon fibers, milled carbon fibers obtained by crushing polymer fibers after firing, single layer or multilayer graphene, carbon nonwoven fabric sheets obtained by firing nonwoven fabrics made of polymer fibers, and various Metal fibers or foils can be used. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Among these, a conductive carbon material is preferable because it is excellent in chemical stability. Also, from the viewpoint of increasing the contact frequency between adjacent conductive carbon materials, achieving highly efficient electron transfer while forming a stable conductive path, and exhibiting excellent conductivity, carbon black and fibers A conductive carbon material that is in the form of a sheet or a sheet is more preferable.
Here, in the present invention, that the conductive carbon material is “fibrous” means that the aspect ratio of the conductive carbon material measured by a transmission electron microscope (TEM) is 10 or more, and the fibrous conductivity. Examples of the carbon material include the single-walled or multi-walled carbon nanotubes, carbon nanohorns, vapor-grown carbon fibers, and milled carbon fibers described above.
Further, in the present invention, the conductive carbon material being “sheet-like” means that the conductive carbon material has a structure spreading in a plane, and the sheet-like conductive carbon material includes, for example, the single layer described above. Or a multilayer graphene, a carbon nonwoven fabric sheet, etc. are mentioned. The sheet-like conductive carbon material having a structure extending in a planar shape does not include a fibrous conductive carbon material.

ここで、カーボンブラックの平均粒子径は、好ましくは10nm以上、より好ましくは15nm以上、更に好ましくは20nm以上であり、好ましくは100nm以下、より好ましくは50nm以下、更に好ましくは40nm以下である。カーボンブラックの平均粒子径が上述の範囲内であれば、導電材であるカーボンブラックの分散性を確保しつつ電極合材層中において良好な導電パスを形成することができ、電極合材層の平滑性および電気化学素子の高温保存特性を更に向上させることができる。
なお、本発明において「カーボンブラックの平均粒子径」は、TEMを用いて無作為に選択されたカーボンブラック粒子100個の粒子径(個々の粒子の外縁上の2点を結ぶ線分の長さのうち、最大の長さ)を測定して求めることができる。
Here, the average particle diameter of carbon black is preferably 10 nm or more, more preferably 15 nm or more, still more preferably 20 nm or more, preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and further preferably 40 nm or less. If the average particle diameter of the carbon black is within the above range, a good conductive path can be formed in the electrode mixture layer while ensuring the dispersibility of the carbon black as the conductive material. The smoothness and high temperature storage characteristics of the electrochemical device can be further improved.
In the present invention, the “average particle diameter of carbon black” means the particle diameter of 100 carbon black particles randomly selected using TEM (the length of a line segment connecting two points on the outer edge of each particle). Can be obtained by measuring the maximum length).

導電材の比表面積は、好ましくは30m2/g以上、より好ましくは50m2/g以上であり、好ましくは1000m2/g以下、より好ましくは800m2/g以下、更に好ましくは500m2/g以下である。導電材の比表面積が上述の範囲内であれば、導電材の分散性を確保しつつ電極合材層中において良好な導電パスを形成することができ、電極合材層の平滑性および電気化学素子の高温保存特性を更に向上させることができる。
なお、本発明において「導電材の比表面積」とは、窒素吸着法によるBET比表面積のことであり、ASTM D3037−81に準拠して測定することができる。
The specific surface area of the conductive material is preferably 30 m 2 / g or more, more preferably 50 m 2 / g or more, preferably 1000 m 2 / g or less, more preferably 800 m 2 / g or less, and even more preferably 500 m 2 / g. It is as follows. If the specific surface area of the conductive material is within the above range, a good conductive path can be formed in the electrode composite layer while ensuring the dispersibility of the conductive material, and the smoothness and electrochemical properties of the electrode composite layer The high temperature storage characteristics of the device can be further improved.
In the present invention, the “specific surface area of the conductive material” is a BET specific surface area by a nitrogen adsorption method, and can be measured in accordance with ASTM D3037-81.

導電材の密度は、好ましくは0.01g/cm3以上、より好ましくは0.02g/cm3以上であり、好ましくは0.5g/cm3以下、より好ましくは0.3g/cm3以下、更に好ましくは0.2g/cm3以下である。導電材の密度が上述の範囲内であれば、導電材分散液調製時における導電材の飛散が抑制され、作業性を確保することができる。また分散性を確保しつつ電極合材層中において良好な導電パスを形成することができ、電極合材層の平滑性および電気化学素子の高温保存特性を更に向上させることができる。
なお、本発明において「導電材の密度」とは、かさ密度のことであり、JIS Z 8901に準拠して測定することができる。
The density of the conductive material is preferably 0.01 g / cm 3 or more, more preferably 0.02 g / cm 3 or more, preferably 0.5 g / cm 3 or less, more preferably 0.3 g / cm 3 or less, More preferably, it is 0.2 g / cm 3 or less. When the density of the conductive material is within the above range, scattering of the conductive material during preparation of the conductive material dispersion is suppressed, and workability can be ensured. Moreover, a favorable conductive path can be formed in the electrode mixture layer while ensuring dispersibility, and the smoothness of the electrode mixture layer and the high-temperature storage characteristics of the electrochemical device can be further improved.
In the present invention, the “density of the conductive material” is a bulk density and can be measured according to JIS Z 8901.

<粒子状重合体>
粒子状重合体は、本発明の導電材分散液と電極活物質とを含む電気化学素子電極用スラリーを用いて集電体上に電極合材層を形成することにより製造した電極において、電極合材層に含まれる成分が電極合材層から脱離しないように保持し得る、非水溶性の結着材である。
そして粒子状重合体は、ニトリル基含有単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む共重合体からなり、任意に、ニトリル基含有単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位以外のその他の単量体単位を含んでいてもよい。
なお、本発明において、ある物質が「非水溶性」とは、25℃において当該物質0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が90質量%以上であることをいう。
<Particulate polymer>
The particulate polymer is produced by forming an electrode mixture layer on a current collector using an electrochemical device electrode slurry containing the conductive material dispersion of the present invention and an electrode active material. It is a water-insoluble binder that can hold the components contained in the material layer so as not to be detached from the electrode mixture layer.
The particulate polymer comprises a copolymer containing a nitrile group-containing monomer unit and a (meth) acrylate monomer unit, and optionally, a nitrile group-containing monomer unit and a (meth) acrylate ester Other monomer units other than the monomer unit may be included.
In the present invention, that a substance is “water-insoluble” means that when 0.5 g of the substance is dissolved in 100 g of water at 25 ° C., the insoluble content is 90% by mass or more.

[ニトリル基含有単量体単位]
ニトリル基含有単量体単位は、ニトリル基含有単量体由来の繰り返し単位である。ここで、ニトリル基含有単量体単位を形成し得るニトリル基含有単量体としては、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体が挙げられる。具体的には、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体としては、ニトリル基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物であれば特に限定されないが、例えば、アクリロニトリル;α−クロロアクリロニトリル、α−ブロモアクリロニトリルなどのα−ハロゲノアクリロニトリル;メタクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリルなどのα−アルキルアクリロニトリル;などが挙げられる。これらの中でも、共重合体の結着力を高める観点からは、ニトリル基含有単量体としては、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリル(これら二つを総称して「(メタ)アクリロニトリル単量体」という。)が好ましく、アクリロニトリルがより好ましい。
これらは一種単独で、または、二種以上を組み合わせて用いることができる。
[Nitrile group-containing monomer unit]
The nitrile group-containing monomer unit is a repeating unit derived from a nitrile group-containing monomer. Here, examples of the nitrile group-containing monomer that can form a nitrile group-containing monomer unit include an α, β-ethylenically unsaturated nitrile monomer. Specifically, the α, β-ethylenically unsaturated nitrile monomer is not particularly limited as long as it is an α, β-ethylenically unsaturated compound having a nitrile group. For example, acrylonitrile; α-chloroacrylonitrile, α-halogenoacrylonitrile such as α-bromoacrylonitrile; α-alkylacrylonitrile such as methacrylonitrile and α-ethylacrylonitrile; and the like. Among these, from the viewpoint of increasing the cohesive strength of the copolymer, the nitrile group-containing monomer includes acrylonitrile and methacrylonitrile (these two are collectively referred to as “(meth) acrylonitrile monomer”). Is preferred, and acrylonitrile is more preferred.
These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

そして、粒子状重合体中のニトリル基含有単量体単位の含有割合は、粒子状重合体中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、3質量%以上であることが好ましく、4質量%以上であることがより好ましく、6質量%以上であることが更に好ましく、30質量%以下であることが好ましく、27質量%以下であることがより好ましく、25質量%以下であることが更に好ましい。ニトリル基含有単量体単位の含有割合を上述の範囲内とすれば、粒子状重合体の耐電解液性が高まるため、電解液中において粒子状重合体が優れた結着力をより長期間保持しうり、電極合材層と集電体を更に強固に密着させることが可能となる。そして結果として、電気化学素子の高温保存特性を一層向上させることができる。   The content ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the particulate polymer is preferably 3% by mass or more when the total repeating unit in the particulate polymer is 100% by mass, preferably 4% by mass. % Or more, more preferably 6% by weight or more, further preferably 30% by weight or less, more preferably 27% by weight or less, and further preferably 25% by weight or less. preferable. If the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit is within the above-mentioned range, the electrolytic resistance of the particulate polymer is increased, so that the excellent binding force of the particulate polymer in the electrolytic solution is maintained for a long period of time. As a result, the electrode mixture layer and the current collector can be more firmly adhered to each other. As a result, the high-temperature storage characteristics of the electrochemical device can be further improved.

[(メタ)アクリル酸エステル単量体単位]
(メタ)アクリル酸エステル単量体単位は、(メタ)アクリル酸エステル単量体由来の繰り返し単位である。ここで、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸パーフルオロアルキルエステルが挙げられる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n−ペンチルアクリレート、イソペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、n−テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレートなどのアクリル酸アルキルエステル;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、n−ペンチルメタクリレート、イソペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、n−テトラデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、グリシジルメタクリレートなどのメタクリル酸アルキルエステル;などが挙げられる。
(メタ)アクリル酸パーフルオロアルキルエステルとしては、アクリル酸2−(パーフルオロブチル)エチル、アクリル酸2−(パーフルオロペンチル)エチル、アクリル酸2−(パーフルオロヘキシル)エチル、アクリル酸2−(パーフルオロオクチル)エチル、アクリル酸2−(パーフルオロノニル)エチル、アクリル酸2−(パーフルオロデシル)エチル、アクリル酸2−(パーフルオロドデシル)エチル、アクリル酸2−(パーフルオロテトラデシル)エチル、アクリル酸2−(パーフルオロヘキサデシル)エチルなどのアクリル酸2−(パーフルオロアルキル)エチル;メタクリル酸2−(パーフルオロブチル)エチル、メタクリル酸2−(パーフルオロペンチル)エチル、メタクリル酸2−(パーフルオロヘキシル)エチル、メタクリル酸2−(パーフルオロオクチル)エチル、メタクリル酸2−(パーフルオロノニル)エチル、メタクリル酸2−(パーフルオロデシル)エチル、メタクリル酸2−(パーフルオロドデシル)エチル、メタクリル酸2−(パーフルオロテトラデシル)エチル、メタクリル酸2−(パーフルオロヘキサデシル)エチルなどのメタクリル酸2−(パーフルオロアルキル)エチル;などが挙げられる。
これらは一種単独で、または、二種以上を組み合わせて用いることができる。
ここで、粒子状重合体を電解液中で程よく膨潤させつつ、電気化学素子の高温保存特性を確保する観点から、(メタ)アクリル酸アルキルエステルまたは(メタ)アクリル酸パーフルオロアルキルエステルの非カルボニル性酸素原子に結合するアルキル基またはパーフルオロアルキル基の炭素数の数は好ましくは1以上、より好ましくは3以上であり、好ましくは14以下、より好ましくは10以下である。
[(Meth) acrylic acid ester monomer unit]
The (meth) acrylic acid ester monomer unit is a repeating unit derived from a (meth) acrylic acid ester monomer. Here, (meth) acrylic acid ester monomers that can form a (meth) acrylic acid ester monomer unit include (meth) acrylic acid alkyl esters and (meth) acrylic acid perfluoroalkyl esters.
As (meth) acrylic acid alkyl ester, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-pentyl acrylate, isopentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl Acrylic acid alkyl esters such as acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, n-tetradecyl acrylate, stearyl acrylate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n- Butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, isobuty Alkyl methacrylate such as methacrylate, n-pentyl methacrylate, isopentyl methacrylate, hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, nonyl methacrylate, decyl methacrylate, lauryl methacrylate, n-tetradecyl methacrylate, stearyl methacrylate, glycidyl methacrylate Ester; and the like.
(Meth) acrylic acid perfluoroalkyl esters include 2- (perfluorobutyl) ethyl acrylate, 2- (perfluoropentyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorohexyl) ethyl acrylate, 2- (acrylic acid 2- ( Perfluorooctyl) ethyl, 2- (perfluorononyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorodecyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorododecyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorotetradecyl) ethyl acrylate 2- (perfluoroalkyl) ethyl acrylate such as 2- (perfluorohexadecyl) ethyl acrylate; 2- (perfluorobutyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluoropentyl) ethyl methacrylate, methacrylic acid 2 -(Perfluorohexyl) ethyl, 2- (perfluorooctyl) ethyl acrylate, 2- (perfluorononyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluorodecyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluorododecyl) ethyl methacrylate, 2- (perfluorometh) methacrylate Fluorotetradecyl) ethyl, 2- (perfluoroalkyl) ethyl methacrylate such as 2- (perfluorohexadecyl) ethyl methacrylate; and the like.
These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Here, from the viewpoint of ensuring high temperature storage characteristics of the electrochemical element while swelling the particulate polymer moderately in the electrolyte, non-carbonyl of (meth) acrylic acid alkyl ester or (meth) acrylic acid perfluoroalkyl ester The number of carbon atoms of the alkyl group or perfluoroalkyl group bonded to the reactive oxygen atom is preferably 1 or more, more preferably 3 or more, preferably 14 or less, more preferably 10 or less.

そして、粒子状重合体中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は、粒子状重合体中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、40質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、65質量%以上であることが更に好ましく、97質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることが更に好ましい。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合を上述の範囲内とすれば、粒子状重合体の耐電解液性が高まるため、電解液中において粒子状重合体が優れた結着力をより長期間保持しうり、電極合材層と集電体を更に強固に密着させることが可能となる。そして結果として、電気化学素子の高温保存特性を一層向上させることができる。   The content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the particulate polymer is preferably 40% by mass or more when the total repeating unit in the particulate polymer is 100% by mass. 50% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, preferably 97% by mass or less, more preferably 95% by mass or less, and 90% by mass or less. More preferably. If the content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit is within the above-mentioned range, the electrolytic solution resistance of the particulate polymer is increased, so that the particulate polymer has more excellent binding force in the electrolytic solution. It can be held for a long time, and the electrode mixture layer and the current collector can be more firmly adhered to each other. As a result, the high-temperature storage characteristics of the electrochemical device can be further improved.

ここで、粒子状重合体中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合に対するニトリル基含有単量体単位の含有割合の比は、質量基準で、好ましくは1/20以上、より好ましくは3/17以上であり、好ましくは1以下、より好ましくは3/7以下、更に好ましくは1/3以下である。ニトリル基含有単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合の比が上述の範囲内であれば、電極用スラリー中での導電材および電極活物質の分散性が向上し、凝集による電極合材層の凹凸および電荷集中による劣化を抑制することができる。そして、電極合材層の平滑性をより高めつつ、電極合材層を集電体に一層強固に密着させて、電気化学素子の高温保存特性を更に高めることができる。   Here, the ratio of the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit to the content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the particulate polymer is preferably 1/20 or more, more preferably on a mass basis. Is 3/17 or more, preferably 1 or less, more preferably 3/7 or less, and still more preferably 1/3 or less. If the ratio of the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit and the (meth) acrylate monomer unit is within the above range, the dispersibility of the conductive material and the electrode active material in the electrode slurry is improved. The unevenness of the electrode mixture layer due to aggregation and the deterioration due to charge concentration can be suppressed. And the high temperature preservation | save characteristic of an electrochemical element can be further improved by making an electrode compound-material layer adhere | attach more firmly to a collector, improving the smoothness of an electrode compound-material layer more.

また、粒子状重合体中のニトリル基含有単量体単位の含有割合および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合の合計は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは65質量%以上である。ニトリル基含有単量体単位の含有割合および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合の合計が50質量%以上であれば、電極用スラリー中での導電材および電極活物質の分散性並びに得られる電極の柔軟性の双方を向上させることができる。なお、粒子状重合体中のニトリル基含有単量体単位の含有割合および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合の合計の上限は、100質量%以下であり、好ましくは95質量%以下である。   The total content of the nitrile group-containing monomer units and the content of the (meth) acrylate monomer units in the particulate polymer is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more. More preferably, it is 65% by mass or more. If the total content of the nitrile group-containing monomer units and the content of the (meth) acrylate monomer units is 50% by mass or more, the dispersibility of the conductive material and the electrode active material in the electrode slurry In addition, both the flexibility of the obtained electrode can be improved. The upper limit of the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit and the content ratio of the (meth) acrylate monomer unit in the particulate polymer is 100% by mass or less, preferably 95% by mass. It is as follows.

[その他の単量体単位]
ニトリル基含有単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位以外の単量体単位としては、特に限定されないが、例えば架橋性基含有単量体単位、親水性基含有単量体単位、および芳香族ビニル単量体単位が挙げられる。
[Other monomer units]
The monomer unit other than the nitrile group-containing monomer unit and the (meth) acrylate monomer unit is not particularly limited. For example, the crosslinkable group-containing monomer unit, the hydrophilic group-containing monomer unit. , And aromatic vinyl monomer units.

−架橋性単量体単位−
架橋性単量体単位は、架橋性単量体由来の繰り返し単位である。ここで架橋性単量体単位を形成し得る架橋性単量体としては、電極の強度および柔軟性を向上させ、また粒子状重合体の電解液中への溶出を抑制して、電気化学素子の高温保存特性を一層高める観点から、エポキシ基含有単量体、N−メチロールアミド基含有単量体、オキサゾリン基含有単量体などの、熱架橋性の官能基を有する単量体(熱架橋性単量体)が好ましい。
-Crosslinkable monomer unit-
The crosslinkable monomer unit is a repeating unit derived from a crosslinkable monomer. Here, as the crosslinkable monomer capable of forming a crosslinkable monomer unit, the strength and flexibility of the electrode are improved, and the elution of the particulate polymer into the electrolytic solution is suppressed. From the viewpoint of further improving the high-temperature storage characteristics of the above, a monomer having a thermally crosslinkable functional group (thermal crosslinking) such as an epoxy group-containing monomer, an N-methylolamide group-containing monomer, or an oxazoline group-containing monomer Monomer).

エポキシ基含有単量体としては、炭素−炭素二重結合およびエポキシ基を含有する単量体が挙げられる。   As an epoxy group containing monomer, the monomer containing a carbon-carbon double bond and an epoxy group is mentioned.

炭素−炭素二重結合およびエポキシ基を含有する単量体としては、たとえば、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、o−アリルフェニルグリシジルエーテルなどの不飽和グリシジルエーテル;ブタジエンモノエポキシド、クロロプレンモノエポキシド、4,5−エポキシ−2−ペンテン、3,4−エポキシ−1−ビニルシクロヘキセン、1,2−エポキシ−5,9−シクロドデカジエンなどのジエンまたはポリエンのモノエポキシド;3,4−エポキシ−1−ブテン、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−9−デセンなどのアルケニルエポキシド;グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルクロトネート、グリシジル−4−ヘプテノエート、グリシジルソルベート、グリシジルリノレート、グリシジル−4
−メチル−3−ペンテノエート、3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、4−メチル−3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、などの、不飽和カルボン酸のグリシジルエステル類;が挙げられる。
Examples of the monomer containing a carbon-carbon double bond and an epoxy group include unsaturated glycidyl ethers such as vinyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, butenyl glycidyl ether, o-allylphenyl glycidyl ether; butadiene monoepoxide, Diene or polyene monoepoxides such as chloroprene monoepoxide, 4,5-epoxy-2-pentene, 3,4-epoxy-1-vinylcyclohexene, 1,2-epoxy-5,9-cyclododecadiene; Alkenyl epoxides such as epoxy-1-butene, 1,2-epoxy-5-hexene, 1,2-epoxy-9-decene; glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl crotonate, glycidyl-4-heptenoate, glycy Rusorubeto, glycidyl linoleate, glycidyl -4
-Glycidyl esters of unsaturated carboxylic acids such as methyl-3-pentenoate, glycidyl ester of 3-cyclohexene carboxylic acid, glycidyl ester of 4-methyl-3-cyclohexene carboxylic acid, and the like.

N−メチロールアミド基含有単量体としては、N−メチロール(メタ)アクリルアミドなどのメチロール基を有する(メタ)アクリルアミド類が挙げられる。   Examples of the N-methylolamide group-containing monomer include (meth) acrylamides having a methylol group such as N-methylol (meth) acrylamide.

オキサゾリン基含有単量体としては、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリンなどが挙げられる。   Examples of the oxazoline group-containing monomer include 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-2-oxazoline, Examples include 2-isopropenyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-ethyl-2-oxazoline.

これらの架橋性単量体は、一種単独で、または、二種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、エポキシ基含有単量体が好ましい。
そして、粒子状重合体中の架橋性単量体単位の含有割合は、粒子状重合体中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、0.1質量%以上であることが好ましく、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。架橋性単量体単位の含有割合を上述の範囲内とすれば、得られる電極の強度および柔軟性をバランス良く向上させることができ、また粒子状重合体の電解液中への溶出を抑制して、電気化学素子の高温保存特性を一層高めることができる。
These crosslinkable monomers can be used alone or in combination of two or more. Among these, an epoxy group-containing monomer is preferable.
The content of the crosslinkable monomer unit in the particulate polymer is preferably 0.1% by mass or more when the total repeating unit in the particulate polymer is 100% by mass. The content is preferably at most mass%, more preferably at most 5 mass%. If the content ratio of the crosslinkable monomer unit is within the above range, the strength and flexibility of the obtained electrode can be improved in a well-balanced manner, and the elution of the particulate polymer into the electrolytic solution is suppressed. Thus, the high temperature storage characteristics of the electrochemical device can be further enhanced.

−親水性基含有単量体単位−
親水性基含有単量体単位は、親水性基含有単量体由来の繰り返し単位である。ここで、親水性基含有単量体単位を形成し得る親水性基含有単量体としては、カルボン酸含有単量体、ヒドロキシル基含有単量体、スルホン酸基含有単量体、リン酸基含有単量体が挙げられる。
-Hydrophilic group-containing monomer unit-
The hydrophilic group-containing monomer unit is a repeating unit derived from a hydrophilic group-containing monomer. Here, as the hydrophilic group-containing monomer capable of forming a hydrophilic group-containing monomer unit, a carboxylic acid-containing monomer, a hydroxyl group-containing monomer, a sulfonic acid group-containing monomer, a phosphate group Containing monomers.

カルボン酸基含有単量体としては、モノカルボン酸およびその誘導体や、ジカルボン酸およびその酸無水物並びにそれらの誘導体などが挙げられる。
モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などが挙げられる。
モノカルボン酸誘導体としては、2−エチルアクリル酸、イソクロトン酸、α−アセトキシアクリル酸、β−trans−アリールオキシアクリル酸、α−クロロ−β−E−メトキシアクリル酸、β−ジアミノアクリル酸などが挙げられる。
ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。
ジカルボン酸誘導体としては、メチルマレイン酸、ジメチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸や、マレイン酸メチルアリル、マレイン酸ジフェニル、マレイン酸ノニル、マレイン酸デシル、マレイン酸ドデシル、マレイン酸オクタデシル、マレイン酸フルオロアルキルなどのマレイン酸エステルが挙げられる。
ジカルボン酸の酸無水物としては、無水マレイン酸、アクリル酸無水物、メチル無水マレイン酸、ジメチル無水マレイン酸などが挙げられる。
また、カルボン酸基を有する単量体としては、加水分解によりカルボキシル基を生成する酸無水物も使用できる。
その他、マレイン酸モノエチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸ジブチル、フマル酸モノエチル、フマル酸ジエチル、フマル酸モノブチル、フマル酸ジブチル、フマル酸モノシクロヘキシル、フマル酸ジシクロヘキシル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸モノブチル、イタコン酸ジブチルなどのα,β−エチレン性不飽和多価カルボン酸のモノエステルおよびジエステルも挙げられる。
Examples of the carboxylic acid group-containing monomer include monocarboxylic acids and derivatives thereof, dicarboxylic acids and acid anhydrides, and derivatives thereof.
Examples of monocarboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid.
Examples of monocarboxylic acid derivatives include 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, α-acetoxyacrylic acid, β-trans-aryloxyacrylic acid, α-chloro-β-E-methoxyacrylic acid, β-diaminoacrylic acid, and the like. Can be mentioned.
Examples of the dicarboxylic acid include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like.
Dicarboxylic acid derivatives include methylmaleic acid, dimethylmaleic acid, phenylmaleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, fluoromaleic acid, methylallyl maleate, diphenyl maleate, nonyl maleate, decyl maleate, dodecyl maleate And maleate esters such as octadecyl maleate and fluoroalkyl maleate.
Examples of the acid anhydride of dicarboxylic acid include maleic anhydride, acrylic anhydride, methyl maleic anhydride, and dimethyl maleic anhydride.
Moreover, as a monomer which has a carboxylic acid group, the acid anhydride which produces | generates a carboxyl group by hydrolysis can also be used.
In addition, monoethyl maleate, diethyl maleate, monobutyl maleate, dibutyl maleate, monoethyl fumarate, diethyl fumarate, monobutyl fumarate, dibutyl fumarate, monocyclohexyl fumarate, dicyclohexyl fumarate, monoethyl itaconate, diethyl itaconate Also included are monoesters and diesters of α, β-ethylenically unsaturated polyvalent carboxylic acids such as monobutyl itaconate and dibutyl itaconate.

ヒドロキシル基含有単量体としては、(メタ)アリルアルコール、3−ブテン−1−オール、5−ヘキセン−1−オールなどのエチレン性不飽和アルコール;アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、マレイン酸ジ−2−ヒドロキシエチル、マレイン酸ジ−4−ヒドロキシブチル、イタコン酸ジ−2−ヒドロキシプロピルなどのエチレン性不飽和カルボン酸のアルカノールエステル類;一般式:CH2=CR1−COO−(Cq2qO)p−H(式中、pは2〜9の整数、qは2〜4の整数、R1は水素またはメチル基を表す)で表されるポリアルキレングリコールと(メタ)アクリル酸とのエステル類;2−ヒドロキシエチル−2’−(メタ)アクリロイルオキシフタレート、2−ヒドロキシエチル−2’−(メタ)アクリロイルオキシサクシネートなどのジカルボン酸のジヒドロキシエステルのモノ(メタ)アクリル酸エステル類;2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、2−ヒドロキシプロピルビニルエーテルなどのビニルエーテル類;(メタ)アリル−2−ヒドロキシエチルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−3−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−3−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−4−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−6−ヒドロキシヘキシルエーテルなどのアルキレングリコールのモノ(メタ)アリルエーテル類;ジエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル、ジプロピレングリコールモノ(メタ)アリルエーテルなどのポリオキシアルキレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル類;グリセリンモノ(メタ)アリルエーテル、(メタ)アリル−2−クロロ−3−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシ−3−クロロプロピルエーテルなどの、(ポリ)アルキレングリコールのハロゲンおよびヒドロキシ置換体のモノ(メタ)アリルエーテル;オイゲノール、イソオイゲノールなどの多価フェノールのモノ(メタ)アリルエーテルおよびそのハロゲン置換体;(メタ)アリル−2−ヒドロキシエチルチオエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシプロピルチオエーテルなどのアルキレングリコールの(メタ)アリルチオエーテル類;などが挙げられる。
なお、本発明において、「(メタ)アリル」とは、アリルおよび/またはメタリルを意味し、「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイルおよび/またはメタクリロイルを意味する。
Examples of the hydroxyl group-containing monomer include ethylenically unsaturated alcohols such as (meth) allyl alcohol, 3-buten-1-ol, and 5-hexen-1-ol; acrylic acid-2-hydroxyethyl, acrylic acid-2 -Ethylene such as hydroxypropyl, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, di-2-hydroxyethyl maleate, di-4-hydroxybutyl maleate, di-2-hydroxypropyl itaconate alkanol esters of unsaturated carboxylic acids; general formula: CH 2 = CR 1 -COO- ( C q H 2q O) p -H ( wherein, p is 2-9 integer, q is an integer from 2 to 4, esters R 1 is a polyalkylene glycol and (meth) acrylic acid represented by hydrogen or a methyl group); 2-hydroxy-et Mono (meth) acrylic acid esters of dihydroxy esters of dicarboxylic acids such as lu-2 ′-(meth) acryloyloxyphthalate, 2-hydroxyethyl-2 ′-(meth) acryloyloxysuccinate; 2-hydroxyethyl vinyl ether; Vinyl ethers such as 2-hydroxypropyl vinyl ether; (meth) allyl-2-hydroxyethyl ether, (meth) allyl-2-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-3-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-2- Mono (meth) allyl ethers of alkylene glycols such as hydroxybutyl ether, (meth) allyl-3-hydroxybutyl ether, (meth) allyl-4-hydroxybutyl ether, (meth) allyl-6-hydroxyhexyl ether Polyoxyalkylene glycol mono (meth) allyl ethers such as diethylene glycol mono (meth) allyl ether and dipropylene glycol mono (meth) allyl ether; glycerin mono (meth) allyl ether, (meth) allyl-2-chloro-3 -Mono (meth) allyl ethers of halogen and hydroxy-substituted products of (poly) alkylene glycols, such as hydroxypropyl ether, (meth) allyl-2-hydroxy-3-chloropropyl ether; polyphenols such as eugenol, isoeugenol (Meth) allyl ethers of alkylene glycols such as (meth) allyl-2-hydroxyethylthioether and (meth) allyl-2-hydroxypropylthioether Ethers; and the like.
In the present invention, “(meth) allyl” means allyl and / or methallyl, and “(meth) acryloyl” means acryloyl and / or methacryloyl.

スルホン酸基含有単量体としては、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、(メタ)アクリル酸−2−スルホン酸エチル、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸などが挙げられる。   Examples of the sulfonic acid group-containing monomer include vinyl sulfonic acid, methyl vinyl sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, (meth) acrylic acid-2-ethyl sulfonate, 2-acrylamido-2-methylpropane. Examples include sulfonic acid and 3-allyloxy-2-hydroxypropane sulfonic acid.

リン酸基含有単量体としては、リン酸−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸メチル−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸エチル−(メタ)アクリロイルオキシエチルなどが挙げられる。   Examples of phosphoric acid group-containing monomers include 2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, methyl-2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, ethyl- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, and the like.

これらの親水性基含有単量体は、一種単独で、または、二種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、電極用スラリー中での導電材の分散性を確保しつつ電極活物質の分散性を高めて、電極合材層の平滑性および集電体への密着性、並びに電気化学素子の高温保存特性を一層向上させる観点からは、カルボン酸基含有単量体、ヒドロキシル基含有単量体、スルホン酸基含有単量体が好ましく、カルボン酸基含有単量体、ヒドロキシル基含有単量体がより好ましい。
そして、粒子状重合体中の親水性基含有単量体単位の含有割合は、粒子状重合体中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましく、40質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。親水性基含有単量体単位の含有割合を0.1質量%以上とすれば、電極用スラリー中での導電材の分散性を確保しつつ電極活物質を良好に分散させることができ、40質量%以下とすれば、導電材の分散性が過度に損なわれず、電極合材層の凹凸および電荷集中による劣化を抑制することができる。従って、親水性基含有単量体単位の含有割合を上述の範囲内とすれば、電極合材層の平滑性および集電体への密着性を更に高めて、電気化学素子の高温保存特性を一層向上させることができる。
These hydrophilic group-containing monomers can be used alone or in combination of two or more. Above all, the dispersibility of the electrode active material is improved while ensuring the dispersibility of the conductive material in the slurry for the electrode, the smoothness of the electrode mixture layer and the adhesion to the current collector, and the high temperature storage of the electrochemical element From the viewpoint of further improving the characteristics, carboxylic acid group-containing monomers, hydroxyl group-containing monomers, and sulfonic acid group-containing monomers are preferable, and carboxylic acid group-containing monomers and hydroxyl group-containing monomers are more preferable. preferable.
The content ratio of the hydrophilic group-containing monomer unit in the particulate polymer is preferably 0.1% by mass or more when all repeating units in the particulate polymer are 100% by mass. The content is more preferably 0.5% by mass or more, preferably 40% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less. When the content ratio of the hydrophilic group-containing monomer unit is 0.1% by mass or more, the electrode active material can be favorably dispersed while ensuring the dispersibility of the conductive material in the electrode slurry. When the content is less than or equal to mass%, the dispersibility of the conductive material is not excessively impaired, and deterioration due to unevenness and charge concentration of the electrode mixture layer can be suppressed. Therefore, if the content ratio of the hydrophilic group-containing monomer unit is within the above-mentioned range, the smoothness of the electrode mixture layer and the adhesion to the current collector are further improved, and the high-temperature storage characteristics of the electrochemical device are improved. This can be further improved.

−芳香族ビニル単量体単位−
芳香族ビニル単量体単位は、芳香族ビニル単量体由来の繰り返し単位である。ここで、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、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。これらは、一種単独で、または、二種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、スチレンが好ましい。
-Aromatic vinyl monomer unit-
The aromatic vinyl monomer unit is a repeating unit derived from an aromatic vinyl monomer. Here, examples of the aromatic vinyl monomer that can form an aromatic vinyl monomer unit include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, and divinylbenzene. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Among these, styrene is preferable.

そして、粒子状重合体中の芳香族ビニル単量体単位の含有割合は、粒子状重合体中の全繰り返し単位を100質量%とした場合に、5質量%以上であることが好ましく、8質量%以上であることがより好ましく、40質量%以下であることが好ましく、30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を上述の範囲内とすれば、導電材の分散性を更に高めて、電極合材層の平滑性を一層向上させることができる。併せて、電極の強度を確保することができる。   The content ratio of the aromatic vinyl monomer unit in the particulate polymer is preferably 5% by mass or more when the total repeating unit in the particulate polymer is 100% by mass, and 8% by mass. % Or more, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less. When the content ratio of the aromatic vinyl monomer unit is within the above range, the dispersibility of the conductive material can be further increased, and the smoothness of the electrode mixture layer can be further improved. In addition, the strength of the electrode can be ensured.

[粒子状重合体の製造方法]
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することができる。
ここで、本発明において単量体組成物中の各単量体の含有割合は、粒子状重合体における単量体単位(繰り返し単位)の含有割合に準じて定めることができる。
[Production method of particulate polymer]
The particulate polymer can be produced, for example, by polymerizing a monomer composition containing the above-described monomer in an aqueous solvent.
Here, in the present invention, the content ratio of each monomer in the monomer composition can be determined according to the content ratio of the monomer units (repeating units) in the particulate polymer.

水系溶媒は、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ず、水を単独で使用してもよいし、水と他の溶媒の混合溶媒を使用してもよい。
重合様式は、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様式も用いることができる。重合方法としては、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。
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。
The aqueous solvent is not particularly limited as long as the particulate polymer can be dispersed in a particulate state, and water may be used alone or a mixed solvent of water and another solvent may be used.
The polymerization mode is not particularly limited, and any mode 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 method, any method such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used.
And generally used emulsifiers, dispersants, polymerization initiators, polymerization aids and the like used for the polymerization can be used, and the amount used is also generally used.

なお、上述のようにして得られた粒子状重合体のガラス転移温度は、特に限定されないが、好ましくは15℃以下、より好ましくは0℃以下である。粒子状重合体のガラス転移温度が15℃以下であれば、得られる電極に十分な柔軟性を付与することができる。粒子状重合体のガラス転移温度は、特に限定されることなく、粒子状重合体の形成に使用する単量体の種類および量などを変更することにより調整することができる。
なお、粒子状重合体のガラス転移温度は、特開2014−165108号公報に記載の方法を用いて測定することができる。
The glass transition temperature of the particulate polymer obtained as described above is not particularly limited, but is preferably 15 ° C. or less, more preferably 0 ° C. or less. When the glass transition temperature of the particulate polymer is 15 ° C. or lower, sufficient flexibility can be imparted to the obtained electrode. The glass transition temperature of the particulate polymer is not particularly limited, and can be adjusted by changing the type and amount of the monomer used for forming the particulate polymer.
In addition, the glass transition temperature of a particulate polymer can be measured using the method as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2014-165108.

そして、粒子状重合体の体積平均粒子径は、好ましくは0.01μm以上であり、好ましくは0.5μm以下、より好ましくは0.3μm以下である。粒子状重合体の体積平均粒子径が0.01μm以上であれば、電極合材層の多孔性が確保されて電池特性を確保することができ、0.5μm以下であれば、粒子状重合体の結着力が確保される。
なお、粒子状重合体の体積平均粒子径は、レーザー回折式粒子径分布測定装置を用いて湿式測定された粒子径分布において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径として求め得る。
And the volume average particle diameter of a particulate polymer becomes like this. Preferably it is 0.01 micrometer or more, Preferably it is 0.5 micrometer or less, More preferably, it is 0.3 micrometer or less. If the volume average particle diameter of the particulate polymer is 0.01 μm or more, the porosity of the electrode mixture layer can be secured and battery characteristics can be secured, and if it is 0.5 μm or less, the particulate polymer The binding power is ensured.
The volume average particle diameter of the particulate polymer can be obtained as the particle diameter at which the cumulative volume calculated from the small diameter side becomes 50% in the particle diameter distribution measured by a wet method using a laser diffraction particle diameter distribution measuring apparatus. .

[粒子状重合体の配合量]
導電材分散液中における粒子状重合体の配合量は、導電材100質量部当たり、5質量部以上であることが好ましく、10質量部以上であることがより好ましく、30質量部以上であることが更に好ましく、100質量部以下であることが好ましく、80質量部以下であることがより好ましく、70質量部以下であることが更に好ましい。粒子状重合体の配合量が導電材100質量部当たり5質量部以上であれば、導電材分散液中で導電材の分散性を確保することができ、100質量部以下であれば、粒子状重合体の配合量の増加に見合う分散性の向上効果が十分に得られ、導電材分散液から形成された電極合材層を備える電極を有する電気化学素子において、内部抵抗の上昇が抑制され、レート特性が過度に低下することもない。
[Blend polymer content]
The amount of the particulate polymer in the conductive material dispersion is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, and more preferably 30 parts by mass or more per 100 parts by mass of the conductive material. Is more preferably 100 parts by mass or less, more preferably 80 parts by mass or less, and still more preferably 70 parts by mass or less. If the blending amount of the particulate polymer is 5 parts by mass or more per 100 parts by mass of the conductive material, the dispersibility of the conductive material can be secured in the conductive material dispersion, and if it is 100 parts by mass or less, the particulate form In an electrochemical element having an electrode including an electrode mixture layer formed from a conductive material dispersion, an effect of improving dispersibility commensurate with an increase in the blending amount of the polymer is obtained, and an increase in internal resistance is suppressed, The rate characteristics are not excessively degraded.

<水溶性高分子>
水溶性高分子は、導電材分散液および電極用スラリー中において、少なくとも一部が導電材表面や電極活物質表面に吸着することで、導電材および電極活物質の分散安定化に寄与しうる成分であり、また水溶性高分子は電極用スラリーに粘度を付与することで、電極用スラリー中の成分の沈降を抑制しつつその塗工性を確保しうる。ここで、水溶性高分子としては、例えば、天然高分子化合物、半合成高分子化合物および合成高分子化合物が挙げられる。なお、これらの水溶性高分子は、何れも既知の方法で採取又は調製することができる。
<Water-soluble polymer>
The water-soluble polymer is a component that can contribute to stabilizing the dispersion of the conductive material and the electrode active material by at least partially adsorbing on the surface of the conductive material and the electrode active material in the conductive material dispersion and the electrode slurry. In addition, the water-soluble polymer imparts viscosity to the electrode slurry, so that the coating property can be secured while suppressing the sedimentation of the components in the electrode slurry. Here, examples of the water-soluble polymer include natural polymer compounds, semi-synthetic polymer compounds, and synthetic polymer compounds. Any of these water-soluble polymers can be collected or prepared by a known method.

[天然高分子化合物]
天然高分子化合物としては、例えば、植物もしくは動物由来の多糖類及びたんぱく質等が挙げられる。また、場合により微生物等による発酵処理や、熱による処理がされた天然高分子化合物を例示できる。これらの天然高分子化合物は、植物系天然高分子化合物、動物系天然高分子化合物および微生物系天然高分子化合物等として分類することができる。
[Natural polymer compounds]
Examples of natural polymer compounds include plant- and animal-derived polysaccharides and proteins. Moreover, the natural high molecular compound by which the fermentation process by the microorganisms etc. and the process by a heat | fever were carried out by the case can be illustrated. These natural polymer compounds can be classified as plant natural polymer compounds, animal natural polymer compounds, microbial natural polymer compounds, and the like.

植物系天然高分子化合物としては、例えば、アラビアガム、トラガカントガム、ガラクタン、グアガム、キャロブガム、カラヤガム、カラギーナン、ペクチン、カンナン、クインスシード(マルメロ)、アルケコロイド(ガッソウエキス)、澱粉(コメ、トウモロコシ、馬鈴薯、小麦等に由来するもの)、グリチルリチン等が挙げられる。
動物系天然高分子化合物としては、例えば、コラーゲン、カゼイン、アルブミン、ゼラチン等が挙げられる。
微生物系天然高分子化合物としては、例えば、キサンタンガム、デキストラン、サクシノグルカン、ブルラン等が挙げられる。
Examples of plant-based natural high molecular compounds include gum arabic, gum tragacanth, galactan, guar gum, carob gum, caraya gum, carrageenan, pectin, cannan, quince seed (malmello), arche colloid (gasso extract), starch (rice, corn, potato, Derived from wheat and the like), glycyrrhizin and the like.
Examples of the animal-based natural polymer compound include collagen, casein, albumin, gelatin and the like.
Examples of the microbial natural polymer compound include xanthan gum, dextran, succinoglucan, and bullulan.

[半合成高分子化合物]
半合成高分子化合物とは、上述の天然高分子化合物を、化学反応を用いて変性させたものである。このような半合成高分子化合物は、澱粉系半合成高分子化合物、セルロース系半合成高分子化合物、アルギン酸系半合成高分子化合物および微生物系半合成高分子化合物等として分類することができる。
[Semi-synthetic polymer compound]
The semi-synthetic polymer compound is obtained by modifying the above-described natural polymer compound using a chemical reaction. Such semi-synthetic polymer compounds can be classified as starch-based semi-synthetic polymer compounds, cellulose-based semi-synthetic polymer compounds, alginic acid-based semi-synthetic polymer compounds, microbial-based semi-synthetic polymer compounds, and the like.

澱粉系半合成高分子化合物としては、例えば、可溶化澱粉、カルボキシメチル澱粉、メチルヒドロキシプロピル澱粉、変性ポテトスターチ等が挙げられる。   Examples of the starch-based semi-synthetic polymer compound include solubilized starch, carboxymethyl starch, methylhydroxypropyl starch, and modified potato starch.

セルロース系半合成高分子化合物は、ノニオン性、アニオン性およびカチオン性に分類することができる。
ノニオン性セルロース系半合成高分子化合物としては、例えば、メチルセルロース、メチルエチルセルロース、エチルセルロース、マイクロクリスタリンセルロース、等のアルキルセルロース;ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースステアロキシエーテル、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、アルキルヒドロキシエチルセルロース、ノノキシニルヒドロキシエチルセルロース等のヒドロキシアルキルセルロース;等が挙げられる。
アニオン性セルロース系半合成高分子化合物としては、上記のノニオン性セルロース系半合成高分子化合物を各種誘導基により置換した置換体並びにその塩(ナトリウム塩およびアンモニウム塩など)が挙げられる。具体例を挙げると、セルロース硫酸ナトリウム、メチルセルロース、メチルエチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)およびそれらの塩が挙げられる。
カチオン性セルロース系半合成高分子化合物としては、例えば、低窒素ヒドロキシエチルセルロースジメチルジアリルアンモニウムクロリド(ポリクオタニウム−4)、塩化O−[2−ヒドロキシ−3−(トリメチルアンモニオ)プロピル]ヒドロキシエチルセルロース(ポリクオタニウム−10)、塩化O−[2−ヒドロキシ−3−(ラウリルジメチルアンモニオ)プロピル]ヒドロキシエチルセルロース(ポリクオタニウム−24)等が挙げられる。
Cellulose semisynthetic polymer compounds can be classified into nonionic, anionic and cationic.
Nonionic cellulose semisynthetic polymer compounds include, for example, alkylcelluloses such as methylcellulose, methylethylcellulose, ethylcellulose, and microcrystalline cellulose; hydroxyethylcellulose, hydroxybutylmethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxy And hydroxyalkylcelluloses such as propylmethylcellulose stearoxy ether, carboxymethylhydroxyethylcellulose, alkylhydroxyethylcellulose, and nonoxynylhydroxyethylcellulose;
Examples of the anionic cellulose semisynthetic polymer compound include substitution products obtained by substituting the above nonionic cellulose semisynthetic polymer compound with various derivative groups and salts thereof (sodium salt, ammonium salt, and the like). Specific examples include sodium cellulose sulfate, methyl cellulose, methyl ethyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC) and salts thereof.
Examples of the cationic cellulose semisynthetic polymer compound include low nitrogen hydroxyethyl cellulose dimethyl diallyl ammonium chloride (polyquaternium-4), O- [2-hydroxy-3- (trimethylammonio) propyl] hydroxyethyl cellulose (polyquaternium- 10), O- [2-hydroxy-3- (lauryldimethylammonio) propyl] chloride ethyl chloride (polyquaternium-24), and the like.

アルギン酸系半合成高分子化合物としては、例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコール等が挙げられる。   Examples of the alginic acid semisynthetic polymer compound include sodium alginate and propylene glycol alginate.

微生物系半合成高分子化合物としては、キサンタンガム、デヒドロキサンタンガム、デキストラン、サクシノグルカン、ブルラン等の化学的変性物が挙げられる。   Examples of the microbial semisynthetic polymer compound include chemically modified products such as xanthan gum, dehydroxanthan gum, dextran, succinoglucan, and bullulan.

[合成高分子化合物]
合成高分子化合物とは、化学反応を用いて人工的に作られた高分子化合物である。このような合成高分子化合物としては、ポリ(メタ)アクリル酸系高分子化合物、ポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物、ポリビニル系高分子化合物、ポリウレタン系高分子化合物、ポリエーテル系高分子化合物等として分類することができる。
[Synthetic polymer compounds]
A synthetic polymer compound is a polymer compound that is artificially produced using a chemical reaction. Examples of such synthetic polymer compounds include poly (meth) acrylic acid polymer compounds, poly (meth) acrylate polymer compounds, polyvinyl polymer compounds, polyurethane polymer compounds, and polyether polymers. It can be classified as a compound or the like.

ポリ(メタ)アクリル酸系高分子化合物としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸及びそれらの塩等が挙げられる。   Examples of the poly (meth) acrylic acid polymer compound include polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and salts thereof.

ポリビニル系高分子化合物は、ノニオン性、カチオン性及び両性に分類することができる。
ノニオン性ポリビニル系高分子化合物としては、例えば、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルホルムアミド、ポリビニルアセトアミド、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。
カチオン性ポリビニル系高分子化合物としては、例えば、塩化ジメチルジアリルアンモニウム/アクリルアミド(ポリクオタニウム−7)、ビニルピロリドン/N,N−ジメチルアミノエチルメタクリル酸共重合体ジエチル硫酸塩(ポリクオタニウム−11)、アクリルアミド/β−メタクリロキシエチルトリメチルアンモニウム共重合体メチル硫酸塩(ポリクオタニウム−5)、塩化メチルビニルイミダゾリニウム/ビニルピロリドン共重合体アンモニウム塩(ポリクオタニウム−16)、ビニルピロリドン/メタクリル酸ジメチルアミノプロピルアミド(ポリクオタニウム−28)、ビニルピロリドン/イミダゾリニウムアンモニウム(ポリクオタニウム−44)、ビニルカプロラクタム/ビニルピロリドン/メチルビニルイミダゾリニウムメチル硫酸(ポリクオタニウム−46)、N−ビニルピロリドン/N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリル酸ジエチル硫酸等が挙げられる。
両性ポリビニル系高分子化合物としては、例えば、アクリルアミド/アクリル酸/塩化ジメチルジアリルアンモニウム(ポリクオタニウム−39)、塩化ジメチルジアリルアンモニウムクロリド/アクリル酸(ポリクオタニウム−22)、塩化ジメチルジアリルアンモニウムクロリド/アクリル酸/アクリルアミドコポリマー等が挙げられる。
Polyvinyl polymer compounds can be classified into nonionic, cationic and amphoteric.
Examples of nonionic polyvinyl polymer compounds include polyacrylamide, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, polyvinyl formamide, polyvinyl acetamide, polyvinyl pyrrolidone, and the like.
Examples of the cationic polyvinyl polymer compound include dimethyldiallylammonium chloride / acrylamide (polyquaternium-7), vinylpyrrolidone / N, N-dimethylaminoethyl methacrylate copolymer diethyl sulfate (polyquaternium-11), acrylamide / β-methacryloxyethyltrimethylammonium copolymer methyl sulfate (polyquaternium-5), methylvinylimidazolinium chloride / vinylpyrrolidone copolymer ammonium salt (polyquaternium-16), vinylpyrrolidone / methacrylic acid dimethylaminopropylamide (polyquaternium) -28), vinylpyrrolidone / imidazolinium ammonium (polyquaternium-44), vinylcaprolactam / vinylpyrrolidone / methylvinylimidazolinini Mumechiru sulfate (Polyquaternium -46), N-vinylpyrrolidone / N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate diethyl sulfate and the like.
Examples of amphoteric polyvinyl polymer compounds include acrylamide / acrylic acid / dimethyldiallylammonium chloride (polyquaternium-39), dimethyldiallylammonium chloride / acrylic acid (polyquaternium-22), dimethyldiallylammonium chloride / acrylic acid / acrylamide. A copolymer etc. are mentioned.

ポリウレタン系高分子化合物としては、例えば、アニオン性ポリエーテルポリウレタン、カチオン性ポリエーテルポリウレタン、ノニオン性ポリエーテルポリウレタン、両性ポリエーテルポリウレタン、アニオン性ポリエステルポリウレタン、カチオン性ポリエステルポリウレタン、ノニオン性ポリエステルポリウレタン、両性ポリエステルポリウレタン等が挙げられる。   Examples of polyurethane polymer compounds include anionic polyether polyurethane, cationic polyether polyurethane, nonionic polyether polyurethane, amphoteric polyether polyurethane, anionic polyester polyurethane, cationic polyester polyurethane, nonionic polyester polyurethane, and amphoteric polyester. Examples thereof include polyurethane.

ポリエーテル系高分子化合物としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール/ ポリプロピレングリコール等が挙げられる。   Examples of the polyether polymer compound include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol / polypropylene glycol, and the like.

また、合成高分子化合物には、両性樹脂型分散剤、樹脂型分散剤、アニオン性分散剤、カチオン性分散剤等として用いられている、合成して得られる既知の水溶性高分子(例えば、特開2013−069672号公報、特開2013−093123号公報、特開2013−206759号公報、特開2013−211161号公報、特開2015−023015号公報に記載のもの)も含まれる。   Synthetic polymer compounds include known water-soluble polymers obtained by synthesis (for example, used as amphoteric resin dispersants, resin dispersants, anionic dispersants, cationic dispersants, etc.) JP 2013-0669672 A, JP 2013-093123 A, JP 2013-206759 A, JP 2013-211161 A, and JP 2015-023015 A).

これらの水溶性高分子は、一種単独で、または、二種以上を組み合わせて用いることができる。
ここで、水溶性高分子には、上述した(i)導電材および電極活物質を分散させる分散能や、(ii)電極用スラリーへ粘度を付与することに加え、(iii)電気化学素子内部で使用されるにあたり高電位下で安定であることが求められる。このような観点からは、水溶性高分子として増粘多糖類を用いることが好ましい。増粘多糖類とは、水系溶媒に粘度を付与しうる多糖類および当該多糖類由来の化合物を指し、例えば、上記に例示してある天然高分子化合物の一部やセルロース系半合成高分子化合物が含まれる。これらの中でも導電材および電極活物質の分散性を高める観点から、セルロース系半合成高分子化合物が好ましく、特にアニオン性のセルロース系半合成高分子化合物が好ましい。
These water-soluble polymers can be used alone or in combination of two or more.
Here, in addition to the above-mentioned (i) dispersibility for dispersing the conductive material and the electrode active material, and (ii) imparting viscosity to the electrode slurry, (iii) the inside of the electrochemical element It is required to be stable at a high potential. From such a viewpoint, it is preferable to use a thickening polysaccharide as the water-soluble polymer. A thickening polysaccharide refers to a polysaccharide capable of imparting viscosity to an aqueous solvent and a compound derived from the polysaccharide. For example, some of the natural polymer compounds exemplified above and cellulose-based semi-synthetic polymer compounds Is included. Among these, from the viewpoint of enhancing the dispersibility of the conductive material and the electrode active material, a cellulose semisynthetic polymer compound is preferable, and an anionic cellulose semisynthetic polymer compound is particularly preferable.

[水溶性高分子の性状]
ここで、水溶性高分子の平均重合度は、500以上であることが好ましく、1000以上であることがより好ましく、2500以下であることが好ましく、2000以下であることがより好ましく、1500以下であることが更に好ましい。水溶性高分子の平均重合度が上述の範囲内であれば、導電材および電極活物質の分散性を高めつつ、電極合材層の平滑性および電気化学素子の高温保存特性を更に向上させることができる。
なお、本発明において「水溶性高分子の平均重合度」は、ウベローデ粘度計より求められる極限粘度から算出することができ、具体的には特許第5434598号に記載の方法で算出することができる。
[Properties of water-soluble polymer]
Here, the average degree of polymerization of the water-soluble polymer is preferably 500 or more, more preferably 1000 or more, preferably 2500 or less, more preferably 2000 or less, and 1500 or less. More preferably it is. If the average degree of polymerization of the water-soluble polymer is within the above range, the smoothness of the electrode mixture layer and the high-temperature storage characteristics of the electrochemical device are further improved while enhancing the dispersibility of the conductive material and the electrode active material. Can do.
In the present invention, the “average degree of polymerization of the water-soluble polymer” can be calculated from the intrinsic viscosity obtained from an Ubbelohde viscometer, and specifically can be calculated by the method described in Japanese Patent No. 5434598. .

また、水溶性高分子としてセルロース系半合成高分子化合物を用いる場合、そのエーテル化度は、0.5以上であることが好ましく、0.6以上であることがより好ましく、1.0以下であることが好ましく、0.8以下であることがより好ましい。セルロース系半合成高分子化合物のエーテル化度が上述の範囲内であれば、導電材および電極活物質の分散性を高めつつ、電極合材層の平滑性および電気化学素子の高温保存特性を更に向上させることができる。
なお、セルロース系半合成高分子化合物のエーテル化度とは、セルロース系半合成高分子化合物を構成する無水グルコース1単位当たり、カルボキシルメチル基などの置換基により置換された水酸基の数の平均値をいい、0超3未満の値を取り得る。エーテル化度が大きくなればなるほどセルロース系半合成高分子化合物1分子中の水酸基の割合が減少し(即ち、置換基の割合が増加し)、エーテル化度が小さいほどセルロース系半合成高分子化合物1分子中の水酸基の割合が増加する(即ち、置換基の割合が減少する)ということを示している。このエーテル化度(置換度)は、特開2011−34962号公報に記載の方法により求めることができる。
When a cellulose semisynthetic polymer compound is used as the water-soluble polymer, the degree of etherification is preferably 0.5 or more, more preferably 0.6 or more, and 1.0 or less. It is preferable that it is 0.8 or less. If the degree of etherification of the cellulosic semisynthetic polymer compound is within the above-mentioned range, the dispersibility of the conductive material and the electrode active material is improved, and the smoothness of the electrode mixture layer and the high-temperature storage characteristics of the electrochemical device are further improved. Can be improved.
The degree of etherification of the cellulose semi-synthetic polymer compound is the average value of the number of hydroxyl groups substituted with a substituent such as a carboxymethyl group per unit of anhydrous glucose constituting the cellulose semi-synthetic polymer compound. Good, can take a value greater than 0 and less than 3. As the degree of etherification increases, the proportion of hydroxyl groups in one molecule of the cellulose-based semisynthetic polymer compound decreases (that is, the ratio of substituents increases), and as the degree of etherification decreases, the cellulose-based semisynthetic polymer compound decreases. This indicates that the ratio of hydroxyl groups in one molecule increases (that is, the ratio of substituents decreases). This degree of etherification (degree of substitution) can be determined by the method described in JP2011-34962A.

[水溶性高分子の配合量]
導電材分散液中における水溶性高分子の配合量は、導電材100質量部当たり、10質量部以上であることが好ましく、20質量部以上であることがより好ましく、60質量部以上であることが更に好ましく、200質量部以下であることが好ましく、160質量部以下であることがより好ましく、140質量部以下であることが更に好ましい。水溶性高分子の配合量が導電材100質量部当たり10質量部以上であれば、導電材分散液中で導電材の分散性を確保することができ、200質量部以下であれば水溶性高分子の配合量の増加に見合う分散性の向上効果が十分に得られ、導電材分散液から形成された電極合材層を備える電極を有する電気化学素子において、内部抵抗の上昇が抑制され、レート特性が過度に低下することもない。
[Amount of water-soluble polymer]
The blending amount of the water-soluble polymer in the conductive material dispersion is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, and 60 parts by mass or more per 100 parts by mass of the conductive material. Is more preferably 200 parts by mass or less, more preferably 160 parts by mass or less, and still more preferably 140 parts by mass or less. If the blending amount of the water-soluble polymer is 10 parts by mass or more per 100 parts by mass of the conductive material, the dispersibility of the conductive material can be secured in the conductive material dispersion, and if it is 200 parts by mass or less, the water-soluble polymer is highly soluble. In an electrochemical device having an electrode having an electrode mixture layer formed from a conductive material dispersion, an effect of improving the dispersibility commensurate with the increase in the compounding amount of the molecule is obtained, and the increase in internal resistance is suppressed. The characteristics are not excessively degraded.

<水系溶媒>
導電材分散液に含まれる水系溶媒としては特に限定されず、水を単独で使用してもよいし、水と他の溶媒の混合溶媒を使用してもよい。そして、導電材分散液中に含まれる水系溶媒は、上述した粒子状重合体や水溶性高分子の調製に用いた溶媒を含有していてもよい。
<Aqueous solvent>
It does not specifically limit as an aqueous solvent contained in a electrically conductive material dispersion liquid, You may use water independently and may use the mixed solvent of water and another solvent. And the aqueous solvent contained in a electrically conductive material dispersion liquid may contain the solvent used for preparation of the particulate polymer mentioned above or a water-soluble polymer.

<その他の成分>
本発明の導電材分散液は、上述した成分の他に、架橋剤、補強材、酸化防止剤、分散剤(上述した水溶性高分子に該当するものを除く)、電解液の分解を抑制する機能を有する電解液添加剤などの成分を混合してもよい。これらの他の成分は、公知のものを使用することができる。また、その他の成分は、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>
In addition to the components described above, the conductive material dispersion of the present invention suppresses decomposition of the crosslinking agent, reinforcing material, antioxidant, dispersant (except for those corresponding to the above-described water-soluble polymer), and electrolyte. Components such as an electrolyte additive having a function may be mixed. As these other components, known ones can be used. Moreover, the other component may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

<導電材分散液の調製方法>
上述の導電材、粒子状重合体、水溶性高分子、水系溶媒および任意のその他の成分を混合して導電材分散液を得るにあたり、混合方法には特に制限は無く、例えば、ディスパー、ミル、ニーダーなどの一般的な混合装置を用いることができる。得られる導電材分散液の固形分濃度は、特に限定されないが、1質量%以上50質量%以下であることが好ましい。
<Method for preparing conductive material dispersion>
When the conductive material, the particulate polymer, the water-soluble polymer, the aqueous solvent, and any other components are mixed to obtain a conductive material dispersion, there is no particular limitation on the mixing method. For example, disperse, mill, A general mixing apparatus such as a kneader can be used. The solid content concentration of the obtained conductive material dispersion is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less.

(電気化学素子正極用スラリー)
本発明の電気化学素子正極用スラリーは、上述した電気化学素子用導電材分散液および正極活物質を含む。そして、本発明の電気化学素子正極用スラリーを用いれば、平滑性に優れかつ集電体と強固に密着し得る電極合材層を形成することができ、電気化学素子に優れた高温保存特性を発揮させることができる。
(Slurry for electrochemical element positive electrode)
The slurry for an electrochemical element positive electrode of the present invention contains the above-described conductive material dispersion for an electrochemical element and a positive electrode active material. And if the slurry for electrochemical element positive electrodes of this invention is used, the electrode compound-material layer which is excellent in smoothness and can be firmly adhere | attached with an electrical power collector can be formed, and the high temperature storage characteristic excellent in the electrochemical element is obtained. It can be demonstrated.

ここで、本発明の正極用スラリーは、正極活物質と、上述した導電材分散液と、必要に応じてさらに添加される水系溶媒やその他の成分とを含有する。即ち、本発明の正極用スラリーは、正極活物質と、導電材と、粒子状重合体と、水溶性高分子と、水系溶媒とを少なくとも含み、任意にその他の成分を含有する。   Here, the positive electrode slurry of the present invention contains a positive electrode active material, the conductive material dispersion described above, and an aqueous solvent and other components that are further added as necessary. That is, the positive electrode slurry of the present invention contains at least a positive electrode active material, a conductive material, a particulate polymer, a water-soluble polymer, and an aqueous solvent, and optionally contains other components.

<正極活物質>
電気化学素子正極用スラリーに配合する正極活物質としては、特に限定されることなく、既知の正極活物質を用いることができる。
例えばリチウムイオン二次電池に用いられる正極活物質としては、特に限定されることなく、リチウム含有コバルト酸化物(LiCoO2)、マンガン酸リチウム(LiMn24)、リチウム含有ニッケル酸化物(LiNiO2)、Co−Ni−Mnのリチウム含有複合酸化物、Ni−Mn−Alのリチウム含有複合酸化物、Ni−Co−Alのリチウム含有複合酸化物、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、オリビン型リン酸マンガンリチウム(LiMnPO4)、Li1+xMn2-x4(0<X<2)で表されるリチウム過剰のスピネル化合物、Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56]O2、LiNi0.5Mn1.54等が挙げられる。
また例えばリチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタに用いられる正極活物質としては、特に限定されることなく、炭素の同素体が挙げられる。炭素の同素体の具体例としては、活性炭、ポリアセン、カーボンウィスカ及びグラファイト等が挙げられ、これらの粉末または繊維を使用することができる。
<Positive electrode active material>
As a positive electrode active material mix | blended with the slurry for electrochemical element positive electrodes, it is not specifically limited, A known positive electrode active material can be used.
For example, a positive electrode active material used for a lithium ion secondary battery is not particularly limited, and lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2). ), Lithium-containing composite oxide of Co—Ni—Mn, lithium-containing composite oxide of Ni—Mn—Al, lithium-containing composite oxide of Ni—Co—Al, olivine type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), olivine Type lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ), Li 1 + x Mn 2−x O 4 (0 <X <2), an excess lithium spinel compound, Li [Ni 0.17 Li 0.2 Co 0.07 Mn 0.56 ] O 2 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 and the like.
Further, for example, a positive electrode active material used for a lithium ion capacitor or an electric double layer capacitor is not particularly limited, and includes an allotrope of carbon. Specific examples of the allotrope of carbon include activated carbon, polyacene, carbon whisker, and graphite, and these powders or fibers can be used.

これらは一種単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。そして上述した中でも、リチウムイオン二次電池において電池容量などを向上させる観点からは、正極活物質としてリチウム含有コバルト酸化物(LiCoO2)、リチウム含有ニッケル酸化物(LiNiO2)、Co−Ni−Mnのリチウム含有複合酸化物、Ni−Co−Alのリチウム含有複合酸化物、Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56]O2またはLiNi0.5Mn1.54を用いることが好ましい。
なお、正極活物質の粒径は、特に限定されることなく、従来使用されている正極活物質と同様とすることができる。
These can be used alone or in combination of two or more. Among the above, from the viewpoint of improving battery capacity and the like in the lithium ion secondary battery, lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ), and Co—Ni—Mn are used as the positive electrode active material. It is preferable to use lithium-containing composite oxide, Li—Ni—Co—Al lithium-containing composite oxide, Li [Ni 0.17 Li 0.2 Co 0.07 Mn 0.56 ] O 2 or LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 .
The particle size of the positive electrode active material is not particularly limited, and can be the same as that of a positive electrode active material conventionally used.

<導電材分散液>
正極用スラリーに配合し得る導電材分散液としては、導電材と、粒子状重合体と、水溶性高分子と、水系溶媒とを含む本発明の導電材分散液を用いることができる。
なお、導電材分散液の配合量は、特に限定されることなく、例えば正極活物質100質量部当たり、固形分換算で、導電材が0.5質量部以上5質量部以下となる量とすることができる。
<Conductive material dispersion>
As the conductive material dispersion that can be blended in the positive electrode slurry, the conductive material dispersion of the present invention containing a conductive material, a particulate polymer, a water-soluble polymer, and an aqueous solvent can be used.
In addition, the compounding quantity of a electrically conductive material dispersion liquid is not specifically limited, For example, it is set as the quantity from which a electrically conductive material will be 0.5 to 5 mass parts in conversion of solid content per 100 mass parts of positive electrode active materials. be able to.

<その他の成分>
正極用スラリーに配合し得るその他の成分としては、特に限定することなく、本発明の導電材分散液に配合し得るその他の成分と同様のものが挙げられる。また、その他の成分は、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>
Other components that can be blended in the positive electrode slurry are not particularly limited, and examples thereof include the same components as the other components that can be blended in the conductive material dispersion of the present invention. Moreover, the other component may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.

(電気化学素子正極用スラリーの製造方法)
上述した本発明の電気化学素子正極用スラリーは、少なくとも正極活物質および電気化学素子用導電材分散液を混合することで調製することができる。
そして、上述の正極活物質と、導電材分散液と、任意に、その他の成分および追加の水系溶媒とを混合して電気化学素子正極用スラリーを得るにあたり、混合方法には特に制限は無く、例えば、ディスパー、ミル、ニーダーなどの一般的な混合装置を用いることができる。
(Method for producing slurry for electrochemical element positive electrode)
The slurry for an electrochemical element positive electrode of the present invention described above can be prepared by mixing at least a positive electrode active material and a conductive material dispersion for an electrochemical element.
And when mixing the above-mentioned positive electrode active material, conductive material dispersion, and optionally other components and an additional aqueous solvent to obtain an electrochemical device positive electrode slurry, there is no particular limitation on the mixing method, For example, a general mixing apparatus such as a disper, a mill, or a kneader can be used.

(電気化学素子用正極)
本発明の電気化学素子用正極は、本発明の電気化学素子正極用スラリーを使用して製造することができる。
そして、本発明の電気化学素子用正極は、集電体と、集電体上に形成された正極合材層とを備え、正極合材層には、少なくとも、正極活物質と、導電材と、粒子状重合体と、水溶性高分子とが含まれている。なお、正極合材層中に含まれている正極活物質、導電材、粒子状重合体、および水溶性高分子は、本発明の電気化学素子用導電材分散液および電気化学素子正極用スラリー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、本発明の電気化学素子用導電材分散液および電気化学素子正極用スラリー中の各成分の好適な存在比と同じである。
(Positive electrode for electrochemical devices)
The positive electrode for electrochemical devices of the present invention can be produced using the slurry for positive electrodes of electrochemical devices of the present invention.
And the positive electrode for electrochemical devices of the present invention comprises a current collector and a positive electrode mixture layer formed on the current collector. The positive electrode mixture layer includes at least a positive electrode active material, a conductive material, and In addition, a particulate polymer and a water-soluble polymer are included. The positive electrode active material, the conductive material, the particulate polymer, and the water-soluble polymer contained in the positive electrode mixture layer are contained in the electrochemical element conductive material dispersion and the electrochemical element positive electrode slurry of the present invention. The preferred abundance ratios of the respective components are the same as the preferred abundance ratios of the respective components in the electroconductive element dispersion of the electrochemical element and the slurry for the electrochemical element positive electrode of the present invention. .

そして、上述した電気化学素子正極用スラリーから形成される正極合材層は、平滑性に優れるとともに集電体と強固に密着することができる。従って、そのような正極合材層を備える本発明の電気化学素子用正極を有する電気化学素子は、高温保存特性などの電池特性に優れる。   And the positive mix layer formed from the slurry for electrochemical element positive electrodes mentioned above is excellent in smoothness, and can be firmly adhered to the current collector. Therefore, the electrochemical element having the positive electrode for an electrochemical element of the present invention having such a positive electrode mixture layer is excellent in battery characteristics such as high-temperature storage characteristics.

<電気化学素子用正極の製造方法>
電気化学素子用正極は、例えば、上述した正極用スラリーを集電体の少なくとも一方の面に塗布する工程(塗布工程)と、集電体の少なくとも一方の面に塗布された正極用スラリーを乾燥して集電体上に正極合材層を形成する工程(乾燥工程)を経て製造される。なお、本発明の電気化学素子用正極は、上述した正極用スラリーを乾燥造粒して複合粒子を調製し、当該複合粒子を用いて集電体上に正極合材層を形成する方法によっても製造することができる。
<Method for producing positive electrode for electrochemical device>
For the positive electrode for electrochemical devices, for example, the above-described positive electrode slurry is applied to at least one surface of the current collector (application step), and the positive electrode slurry applied to at least one surface of the current collector is dried. Thus, it is manufactured through a step (drying step) of forming a positive electrode mixture layer on the current collector. In addition, the positive electrode for electrochemical devices of the present invention can also be obtained by a method of preparing the composite particles by drying and granulating the positive electrode slurry described above, and forming a positive electrode mixture layer on the current collector using the composite particles. Can be manufactured.

[塗布工程]
上記正極用スラリー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、正極用スラリー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、乾燥して得られる正極合材層の厚みに応じて適宜に設定し得る。
[Coating process]
The method for applying the positive electrode slurry 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 positive electrode slurry may be applied to only one surface of the current collector, or may be applied to both surfaces. The thickness of the slurry film on the current collector after application and before drying can be appropriately set according to the thickness of the positive electrode mixture layer obtained by drying.

ここで、正極用スラリー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、正極に用いる集電体としては、アルミニウム箔が特に好ましい。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 on which the positive electrode slurry is applied, a material having electrical conductivity and electrochemical durability 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. Especially, as a collector used for a positive electrode, an aluminum foil is particularly preferable. 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]
集電体上の正極用スラリー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正極用スラリーを乾燥することで、集電体上に正極合材層を形成し、集電体と正極合材層とを備える電気化学素子用正極を得ることができる。
[Drying process]
The method for drying the positive electrode slurry on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used, for example, drying with hot air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, irradiation with infrared rays, electron beam, or the like. A drying method is mentioned. By drying the positive electrode slurry on the current collector in this way, a positive electrode mixture layer is formed on the current collector, and a positive electrode for an electrochemical device comprising the current collector and the positive electrode mixture layer can be obtained. it can.

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、正極合材層に加圧処理を施してもよい。加圧処理により、正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、正極合材層が硬化性の重合体を含む場合は、正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 positive 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 positive electrode mixture layer and the current collector can be improved.
Furthermore, when the positive electrode mixture layer contains a curable polymer, the polymer is preferably cured after the positive electrode mixture layer is formed.

(電気化学素子)
本発明の電気化学素子は、特に限定されることなく、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタであり、好ましくはリチウムイオン二次電池である。そして、本発明の電気化学素子は、本発明の電気化学素子用正極を備えることを特徴とする。このような電気化学素子は、高温保存特性などの電池特性に優れる。
(Electrochemical element)
The electrochemical device of the present invention is not particularly limited, and is a lithium ion secondary battery or an electric double layer capacitor, preferably a lithium ion secondary battery. And the electrochemical element of this invention is equipped with the positive electrode for electrochemical elements of this invention, It is characterized by the above-mentioned. Such an electrochemical element is excellent in battery characteristics such as high-temperature storage characteristics.

ここで、以下では、本発明の電気化学素子の一例としてのリチウムイオン二次電池の構成について説明する。このリチウムイオン二次電池は、通常、上記本発明の電気化学素子用正極に加え、負極、電解液、セパレータを備える。   Here, below, the structure of the lithium ion secondary battery as an example of the electrochemical element of this invention is demonstrated. This lithium ion secondary battery usually includes a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator in addition to the positive electrode for an electrochemical element of the present invention.

<負極>
リチウムイオン二次電池の負極としては、リチウムイオン二次電池用負極として用いられる既知の負極を用いることができる。具体的には、負極としては、例えば、金属リチウムの薄板よりなる負極や、負極合材層を集電体上に形成してなる負極を用いることができる。
なお、集電体としては、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、白金等の金属材料からなるものを用いることができる。また、負極合材層としては、負極活物質と結着材とを含む層を用いることができる。更に、結着材としては、特に限定されず、任意の既知の材料を用い得る。
<Negative electrode>
As a negative electrode of a lithium ion secondary battery, a known negative electrode used as a negative electrode for a lithium ion secondary battery can be used. Specifically, as the negative electrode, for example, a negative electrode made of a thin plate of metallic lithium or a negative electrode formed by forming a negative electrode mixture layer on a current collector can be used.
In addition, as a collector, what consists of metal materials, such as iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, a tantalum, gold | metal | money, platinum, can be used. As the negative electrode mixture layer, a layer containing a negative electrode active material and a binder can be used. Furthermore, the binder is not particularly limited, and any known material can be used.

<電解液>
電解液としては、通常、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。支持電解質としては、例えば、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlCl4、LiClO4、CF3SO3Li、C49SO3Li、CF3COOLi、(CF3CO)2NLi、(CF3SO22NLi、(C25SO2)NLiなどが挙げられる。なかでも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すので、LiPF6、LiClO4、CF3SO3Liが好ましく、LiPF6が特に好ましい。なお、電解質は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。通常は、解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
<Electrolyte>
As the electrolytic solution, an organic electrolytic solution in which a supporting electrolyte is dissolved in an organic solvent is usually used. For example, a lithium salt is used as the supporting electrolyte. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, and the like. Of these, LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li are preferable, and LiPF 6 is particularly preferable because it is easily dissolved in a solvent and exhibits a high degree of dissociation. In addition, electrolyte may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios. Usually, the lithium ion conductivity tends to increase as the supporting electrolyte having a higher degree of dissociation is used, so that the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of the supporting electrolyte.

電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、メチルエチルカーボネート(EMC)等のカーボネート類;γ−ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類;1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物類;などが好適に用いられる。またこれらの溶媒の混合液を用いてもよい。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いのでカーボネート類を用いることが好ましく、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとの混合物を用いることが更に好ましい。
なお、電解液中の電解質の濃度は適宜調整することができ、例えば0.5〜15質量%することが好ましく、2〜13質量%とすることがより好ましく、5〜10質量%とすることが更に好ましい。また、電解液には、既知の添加剤、例えばフルオロエチレンカーボネートやエチルメチルスルホンなどを添加してもよい。
The organic solvent used in the electrolytic solution is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte. For example, dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), Carbonates such as butylene carbonate (BC) and methyl ethyl carbonate (EMC); esters such as γ-butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; sulfur-containing compounds such as sulfolane and dimethyl sulfoxide Etc. are preferably used. Moreover, you may use the liquid mixture of these solvents. Among them, it is preferable to use carbonates because they have a high dielectric constant and a wide stable potential region, and it is more preferable to use a mixture of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate.
In addition, the density | concentration of the electrolyte in electrolyte solution can be adjusted suitably, for example, it is preferable to set it as 0.5-15 mass%, it is more preferable to set it as 2-13 mass%, and it shall be 5-10 mass%. Is more preferable. Further, known additives such as fluoroethylene carbonate and ethyl methyl sulfone may be added to the electrolytic solution.

<セパレータ>
セパレータとしては、特に限定されることなく、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、リチウムイオン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(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)の樹脂からなる微多孔膜が好ましい。
<Separator>
As a separator, it is not specifically limited, For example, the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-204303 can be used. Among these, the thickness of the separator as a whole can be reduced, thereby increasing the ratio of the electrode active material in the lithium ion secondary battery and increasing the capacity per volume. A microporous membrane made of a resin of the type (polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride) is preferable.

<リチウムイオン二次電池の製造方法>
本発明に従う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。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>
The lithium ion secondary battery according to the present invention includes, for example, a positive electrode and a negative electrode that are overlapped via a separator and wound into a battery container according to the battery shape as necessary. It can manufacture by inject | pouring electrolyte solution into and sealing. In order to prevent an increase in pressure inside the secondary battery, overcharge / discharge, and the like, a fuse, an overcurrent prevention element such as a PTC element, an expanded metal, a lead plate, and the like 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「%」及び「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
また、複数種類の単量体を共重合して製造される重合体において、ある単量体を重合して形成される単量体単位の前記重合体における割合は、別に断らない限り、通常は、その重合体の重合に用いる全単量体に占める当該ある単量体の比率(仕込み比)と一致する。
実施例および比較例において、正極合材層の平滑性、高温保存後における正極合材層の密着強度維持率、電気化学素子の高温保存特性は、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 addition, in a polymer produced by copolymerizing a plurality of types of monomers, the proportion of monomer units formed by polymerizing a certain monomer in the polymer is usually unless otherwise specified. This coincides with the ratio (preparation ratio) of the certain monomer in the total monomers used for polymerization of the polymer.
In Examples and Comparative Examples, the smoothness of the positive electrode mixture layer, the adhesion strength retention rate of the positive electrode mixture layer after high temperature storage, and the high temperature storage characteristics of the electrochemical device were evaluated using the following methods, respectively.

<平滑性>
作製した正極を3cm×3cmに切り出して試験片とし、この試験片を集電体側の面を下にしてレーザー顕微鏡にセットした。そして、50倍のレンズを使用し、100μm×100μmの範囲において、正極合材層の任意の5箇所の算術平均粗さRa値を、JIS B0601:2001(ISO4287:1997)に準拠して測定した。これを10枚の試験片について行い、全測定値(5箇所×10枚)の平均値(平均Ra値)を算出した。そして、実施例1の平均Ra値を100とした指数値(Ra相対値)に換算して、以下の基準により評価した。この値が小さい程、正極合材層が平滑性に優れることを示す。
A:Ra相対値が100以下
B:Ra相対値が100超200以下
C:Ra相対値が200超500以下
D:Ra相対値が500超
<高温保存後における密着強度維持率>
作製した正極を幅1cm×長さ10cmの矩形に切り出して試験片とし、正極合材層側の表面を上にして固定した。この試験片の正極合材層側の表面にセロハンテープ(JIS Z1522に規定されるもの)を貼り付けた後、試験片の一端からセロハンテープを50mm/分の速度で180°方向に引き剥がしたときの応力を測定した。測定を10回行い、その平均値を求めてこれを初期のピール強度P0とした。
また、上記操作とは別に、作製したリチウムイオン二次電池を、25℃雰囲気下、0.5Cの定電流法によってセル電圧4.2Vまで充電し、60℃雰囲気下で3週間保存(高温保存)した。高温保存後にセルを解体し、取り出した正極を電解液の溶媒(エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との混合溶媒(EC/EMC=3/7(体積比)))で洗浄後、乾燥した。次いで幅1cm×長さ10cmの矩形に切り出して試験片とし、上記初期のピール強度P0と同様にして、高温保存後のピール強度P1を求めた。
そして、密着強度維持率(%)=(ピール強度P1/ピール強度P0)×100を求め、以下の基準により評価した。密着強度維持率が大きいほど、高温保存下において正極合材層が集電体との密着状態を十分に保持しうり、正極合材層と集電体が強固に密着していることを示す。
A:密着強度維持率が80%以上
B:密着強度維持率が70%以上80%未満
C:密着強度維持率が60%以上70%未満
D:密着強度維持率が50%以上60%未満
E:密着強度維持率が50%未満
<高温保存特性>
作製したリチウムイオン二次電池を25℃雰囲気下、0.5Cの定電流法によってセル電圧4.2Vまで充電した後3.0Vまで放電して、初期放電容量C0を測定した。次いでリチウムイオン二次電池を25℃雰囲気下、0.5Cの定電流法によってセル電圧4.2Vまで充電した。その後このリチウムイオン二次電池を60℃雰囲気下で3週間保存(高温保存)した。高温保存後に0.5Cの定電流法にて3Vまで放電して、高温保存後の残存容量C1を測定した。
そして、容量維持率(%)=(残存容量C1/初期放電容量C0)×100を求め、以下の基準により評価した。容量維持率が大きいほどリチウムイオン二次電池が高温保存特性に優れることを示す。
A:容量維持率が90%以上
B:容量維持率が85%以上90%未満
C:容量維持率が80%以上85%未満
D:容量維持率が75%以上80%未満
E:容量維持率が75%未満
<Smoothness>
The produced positive electrode was cut out to 3 cm × 3 cm to form a test piece, and this test piece was set on a laser microscope with the current collector side facing down. Then, using a 50 × lens, the arithmetic average roughness Ra value of any five locations of the positive electrode mixture layer was measured in accordance with JIS B0601: 2001 (ISO 4287: 1997) in the range of 100 μm × 100 μm. . This was performed for 10 test pieces, and an average value (average Ra value) of all measured values (5 locations × 10 sheets) was calculated. And it converted into the index value (Ra relative value) which made 100 average Ra value of Example 1, and evaluated by the following references | standards. It shows that a positive electrode compound material layer is excellent in smoothness, so that this value is small.
A: Ra relative value is 100 or less B: Ra relative value is more than 100 and less than 200 C: Ra relative value is more than 200 and less than 500 D: Ra relative value is more than 500 <Adhesion strength maintenance ratio after high temperature storage>
The produced positive electrode was cut into a rectangle having a width of 1 cm and a length of 10 cm to obtain a test piece, and fixed with the surface on the positive electrode mixture layer side facing up. After applying a cellophane tape (as defined in JIS Z1522) to the surface of the test piece on the positive electrode mixture layer side, the cellophane tape was peeled off from one end of the test piece in a 180 ° direction at a speed of 50 mm / min. When the stress was measured. The measurement was performed 10 times, the average value was obtained, and this was used as the initial peel strength P0.
In addition to the above operation, the prepared lithium ion secondary battery was charged to a cell voltage of 4.2 V by a constant current method of 0.5 C in a 25 ° C. atmosphere and stored for 3 weeks in a 60 ° C. atmosphere (high temperature storage). )did. The cell was disassembled after storage at high temperature, and the taken-out positive electrode was washed with an electrolyte solvent (a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (EC / EMC = 3/7 (volume ratio))). , Dried. Next, a test piece was cut out into a rectangle having a width of 1 cm and a length of 10 cm, and the peel strength P1 after high-temperature storage was determined in the same manner as the initial peel strength P0.
Then, adhesion strength maintenance ratio (%) = (peel strength P1 / peel strength P0) × 100 was determined and evaluated according to the following criteria. As the adhesion strength maintenance rate is larger, the positive electrode mixture layer can sufficiently maintain the adhesion state with the current collector under high temperature storage, and the positive electrode mixture layer and the current collector are more firmly adhered.
A: Adhesion strength maintenance rate is 80% or more B: Adhesion strength maintenance rate is 70% or more and less than 80% C: Adhesion strength maintenance rate is 60% or more and less than 70% D: Adhesion strength maintenance rate is 50% or more and less than 60% E : Adhesion strength maintenance rate is less than 50% <high temperature storage characteristics>
The manufactured lithium ion secondary battery was charged to a cell voltage of 4.2 V by a constant current method of 0.5 C in an atmosphere at 25 ° C. and then discharged to 3.0 V, and an initial discharge capacity C0 was measured. Next, the lithium ion secondary battery was charged to a cell voltage of 4.2 V by a constant current method of 0.5 C in a 25 ° C. atmosphere. Thereafter, the lithium ion secondary battery was stored for 3 weeks (high temperature storage) in an atmosphere of 60 ° C. After storage at high temperature, it was discharged to 3 V by a constant current method of 0.5 C, and the remaining capacity C1 after storage at high temperature was measured.
Then, capacity retention ratio (%) = (remaining capacity C1 / initial discharge capacity C0) × 100 was obtained and evaluated according to the following criteria. It shows that a lithium ion secondary battery is excellent in a high temperature storage characteristic, so that a capacity | capacitance maintenance factor is large.
A: Capacity maintenance ratio is 90% or more B: Capacity maintenance ratio is 85% or more and less than 90% C: Capacity maintenance ratio is 80% or more and less than 85% D: Capacity maintenance ratio is 75% or more and less than 80% E: Capacity maintenance ratio Is less than 75%

(実施例1)
<粒子状重合体の調製>
撹拌機を備えた反応器に、イオン交換水70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0.2部および重合開始剤として過硫酸カリウム0.3部をそれぞれ供給し、気相部を窒素ガスで置換し、60℃に昇温した。一方、別の容器でイオン交換水50部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリム0.5部、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル15部、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのn−ブチルアクリレート30部およびエチルアクリレート42部、架橋性単量体としてのグリシジルメタクリレート2.0部、親水性基含有単量体としてのメタクリル酸1.0部、芳香族ビニル単量体としてのスチレン10部を混合して単量体混合物を得た。この単量体混合物を4時間かけて前記反応器に連続的に添加して重合を行った。単量体混合物の添加中は、60℃で反応を行った。単量体混合物の添加終了後、さらに70℃で3時間攪拌して反応を終了した。重合転化率は99.5%以上であった。得られた重合反応液を25℃に冷却し、アンモニア水を添加してpHを7に調整し、その後スチームを導入して未反応の単量体を除去して、粒子状重合体の水分散液(固形分濃度:40%)を得た。粒子状重合体の体積平均粒子径は0.2μmであった。
<導電材分散液の調製>
導電材としてのアセチレンブラック(比表面積68m2/g、平均粒子径35nm、密度:0.04g/cm3)100部、上述した粒子状重合体の水分散液を固形分相当で50部、水溶性高分子としてのカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩(平均重合度1000〜1200、エーテル化度0.65〜0.75)の水溶液を固形分相当で100部混合した後、適量の水を添加してビーズミルを用いて分散させ、導電材分散液を得た。得られた導電材分散液の固形分濃度は15質量%であった。
<正極用スラリーの調製>
正極活物質として層状構造を有する活物質LiCoO2(体積平均粒子径:10μm)100部と適量の水を、上述のようにして得られた導電材分散液(導電材が2部)中に添加し、ディスパーにて攪拌して(3000rpm、60分)、正極用スラリーを調製した。得られた正極用スラリーの固形分濃度は50質量%であった。
<正極の製造>
集電体として、厚さ20μmのアルミ箔を準備した。上述のようにして得た正極用スラリーを、コンマコーターでアルミ箔上に乾燥後の目付量が20mg/cm2になるように塗布し、60℃で20分、120℃で20分間乾燥後、60℃で10時間加熱処理して正極原反を得た。この正極原反をロールプレスで圧延し、密度が3.2g/cm3の正極合材層とアルミ箔とからなる正極を作製した。なお、正極の厚みは70μmであった。得られた正極を用いて、平滑性の評価を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリーの調製>
ディスパー付きのプラネタリーミキサーに、負極活物質として比表面積4m2/gの人造黒鉛(体積平均粒子径:24.5μm)を100部、分散剤としてカルボキシメチルセルロースの1%水溶液(第一工業製薬株式会社製「BSH−12」)を固形分相当で1部加え、イオン交換水で固形分濃度55%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。その後、さらに25℃で15分混合し混合液を得た。
上述のようにして得た混合液に、スチレン−ブタジエン共重合体(ガラス転移点温度が−15℃)の40%水分散液を固形分相当量で1.0部、及びイオン交換水を入れ、最終固形分濃度が50%となるように調整し、さらに10分間混合した。これを減圧下で脱泡処理して、流動性の良い負極用スラリーを得た。
<負極の製造>
上記負極用のスラリーを、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmの銅箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、銅箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して負極原反を得た。この負極原反をロールプレスで圧延して、厚み80μmの負極合材層を有する負極を得た。
<セパレータの用意>
単層のポリプロピレン製セパレータ(幅65mm、長さ500mm、厚さ25μm、乾式法により製造、気孔率55%)を、5cm×5cmの正方形に切り抜いた。
<リチウムイオン二次電池の製造>
電池の外装として、アルミニウム包材外装を用意した。上記で得られた正極を、4cm×4cmの正方形に切り出し、集電体側の表面がアルミニウム包材外装に接するように配置した。正極の正極合材層の面上に、上記で得られた正方形のセパレータを配置した。さらに、上記で得られた負極を、4.2cm×4.2cmの正方形に切り出し、これをセパレータ上に、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。さらに、ビニレンカーボネート(VC)を1.5%含有する、濃度1.0MのLiPF6溶液を充填した。このLiPF6溶液の溶媒はエチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との混合溶媒(EC/EMC=3/7(体積比))である。さらに、アルミニウム包材の開口を密封するために、150℃のヒートシールをしてアルミニウム外装を閉口し、リチウムイオン二次電池を製造した。得られたリチウムイオン二次電池
を用いて高温保存特性を評価した。加えて、このリチウムイオン二次電池と上述した正極を用いて高温保存後における密着強度維持率を評価した。結果を表1に示す。
Example 1
<Preparation of particulate polymer>
To a reactor equipped with a stirrer, 70 parts of ion-exchanged water, 0.2 part of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier and 0.3 part of potassium persulfate as a polymerization initiator were respectively supplied. The temperature was raised to 60 ° C. On the other hand, in a separate container, 50 parts of ion-exchanged water, 0.5 part of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, 15 parts of acrylonitrile as a nitrile group-containing monomer, n-butyl as a (meth) acrylic acid ester monomer 30 parts of acrylate and 42 parts of ethyl acrylate, 2.0 parts of glycidyl methacrylate as a crosslinkable monomer, 1.0 part of methacrylic acid as a hydrophilic group-containing monomer, 10 parts of styrene as an aromatic vinyl monomer Were mixed to obtain a monomer mixture. This monomer mixture was continuously added to the reactor over 4 hours for polymerization. The reaction was carried out at 60 ° C. during the addition of the monomer mixture. After the addition of the monomer mixture was completed, the reaction was further completed by stirring at 70 ° C. for 3 hours. The polymerization conversion rate was 99.5% or more. The obtained polymerization reaction liquid is cooled to 25 ° C., aqueous ammonia is added to adjust the pH to 7, and then steam is introduced to remove unreacted monomers to disperse the particulate polymer in water. A liquid (solid content concentration: 40%) was obtained. The volume average particle diameter of the particulate polymer was 0.2 μm.
<Preparation of conductive material dispersion>
100 parts of acetylene black (specific surface area 68 m 2 / g, average particle size 35 nm, density: 0.04 g / cm 3 ) as a conductive material, 50 parts of an aqueous dispersion of the above-mentioned particulate polymer in a solid content equivalent, water-soluble After mixing 100 parts of an aqueous solution of sodium salt of carboxymethyl cellulose (average polymerization degree 1000 to 1200, etherification degree 0.65 to 0.75) as a solid polymer in an amount corresponding to the solid content, an appropriate amount of water is added and a bead mill is added. To obtain a conductive material dispersion. The obtained conductive material dispersion had a solid content concentration of 15% by mass.
<Preparation of slurry for positive electrode>
100 parts of active material LiCoO 2 (volume average particle diameter: 10 μm) having a layered structure as a positive electrode active material and an appropriate amount of water are added to the conductive material dispersion (2 parts of conductive material) obtained as described above. The mixture was stirred with a disper (3000 rpm, 60 minutes) to prepare a positive electrode slurry. The solid content concentration of the obtained positive electrode slurry was 50% by mass.
<Manufacture of positive electrode>
An aluminum foil with a thickness of 20 μm was prepared as a current collector. The slurry for positive electrode obtained as described above was applied on an aluminum foil with a comma coater so that the basis weight after drying was 20 mg / cm 2 , dried at 60 ° C. for 20 minutes, and 120 ° C. for 20 minutes, A positive electrode raw material was obtained by heat treatment at 60 ° C. for 10 hours. This positive electrode original fabric was rolled by a roll press to produce a positive electrode comprising a positive electrode mixture layer having a density of 3.2 g / cm 3 and an aluminum foil. The positive electrode had a thickness of 70 μm. Using the obtained positive electrode, the smoothness was evaluated. The results are shown in Table 1.
<Preparation of slurry for negative electrode>
In a planetary mixer with a disper, 100 parts of artificial graphite (volume average particle size: 24.5 μm) having a specific surface area of 4 m 2 / g as a negative electrode active material, and a 1% aqueous solution of carboxymethyl cellulose as a dispersant (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 1 part of “BSH-12” manufactured by the company was added in an amount corresponding to the solid content, adjusted to a solid content concentration of 55% with ion-exchanged water, and mixed at 25 ° C. for 60 minutes. Next, the solid content concentration was adjusted to 52% with ion-exchanged water. Thereafter, the mixture was further mixed at 25 ° C. for 15 minutes to obtain a mixed solution.
Into the mixed liquid obtained as described above, 1.0 part of a 40% aqueous dispersion of a styrene-butadiene copolymer (with a glass transition temperature of −15 ° C.) in an amount corresponding to a solid content, and ion-exchanged water are added. The final solid content concentration was adjusted to 50%, and the mixture was further mixed for 10 minutes. This was defoamed under reduced pressure to obtain a negative electrode slurry having good fluidity.
<Manufacture of negative electrode>
The slurry for the negative electrode was applied on a copper foil having a thickness of 20 μm, which is a current collector, with a comma coater so that the film thickness after drying was about 150 μm and dried. This drying was performed by conveying the copper foil in an oven at 60 ° C. at a speed of 0.5 m / min for 2 minutes. Then, the negative electrode original fabric was obtained by heat-processing at 120 degreeC for 2 minute (s). This negative electrode original fabric was rolled with a roll press to obtain a negative electrode having a negative electrode mixture layer with a thickness of 80 μm.
<Preparation of separator>
A single-layer polypropylene separator (width 65 mm, length 500 mm, thickness 25 μm, manufactured by a dry method, porosity 55%) was cut into a 5 cm × 5 cm square.
<Manufacture of lithium ion secondary batteries>
An aluminum packaging exterior was prepared as the battery exterior. The positive electrode obtained above was cut into a 4 cm × 4 cm square and arranged so that the current collector-side surface was in contact with the aluminum packaging exterior. The square separator obtained above was disposed on the surface of the positive electrode mixture layer of the positive electrode. Further, the negative electrode obtained above was cut into a square of 4.2 cm × 4.2 cm, and this was placed on the separator so that the surface on the negative electrode mixture layer side faces the separator. Further, vinylene carbonate (VC) containing 1.5%, was charged with LiPF 6 solution having a concentration of 1.0 M. The solvent of this LiPF 6 solution is a mixed solvent (EC / EMC = 3/7 (volume ratio)) of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC). Furthermore, in order to seal the opening of the aluminum packaging material, heat sealing at 150 ° C. was performed to close the aluminum exterior, and a lithium ion secondary battery was manufactured. High temperature storage characteristics were evaluated using the obtained lithium ion secondary battery. In addition, the adhesion strength maintenance rate after high temperature storage was evaluated using this lithium ion secondary battery and the positive electrode described above. The results are shown in Table 1.

(実施例2〜5)
表1に示す単量体を当該表に示す割合で使用した以外は、実施例1と同様にして粒子状重合体を調製した。そして各々これらの粒子状重合体を使用した以外は実施例1と同様にして、導電材分散液、正極用スラリー、正極、負極およびリチウムイオン二次電池を製造し、各種評価を行った。結果を表1に示す。
(Examples 2 to 5)
A particulate polymer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the monomers shown in Table 1 were used in the proportions shown in the table. A conductive material dispersion, a positive electrode slurry, a positive electrode, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that each of these particulate polymers was used, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 1.

(比較例1〜2)
粒子状重合体として、それぞれポリブチルアクリレート(単量体としてブチルアクリレートのみを使用した以外は、実施例1の粒子状重合体と同様にして調製)、ポリフッ化ビニリデン(株式会社クレハ社製「KFポリマー#7200」)を使用した以外は、実施例1と同様にして、導電材分散液、正極用スラリー、正極、負極およびリチウムイオン二次電池を製造し、各種評価を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Examples 1-2)
As the particulate polymer, polybutyl acrylate (prepared in the same manner as the particulate polymer of Example 1 except that only butyl acrylate was used as a monomer), polyvinylidene fluoride (“KF” manufactured by Kureha Co., Ltd.) Except for using Polymer # 7200 "), a conductive material dispersion, a positive electrode slurry, a positive electrode, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 1.

なお、以下の表1中、
「AcB」はアセチレンブラックを示し、
「AN」はアクリロニトリルを示し、
「BA」はn−ブチルアクリレートを示し、
「EA」はエチルアクリレートを示し、
「GMA」はグリシジルメタクリレートを示し、
「AGE」はアリルグリシジルエーテルを示し、
「MAA」はメタクリル酸を示し、
「ST」はスチレンを示し、
「PBA」はポリブチルアクリレートを示し、
「PVDF」はポリフッ化ビニリデンを示し、
「CMC−Na」はカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩を示す。
In Table 1 below,
“AcB” indicates acetylene black,
“AN” stands for acrylonitrile,
“BA” represents n-butyl acrylate,
“EA” indicates ethyl acrylate,
“GMA” indicates glycidyl methacrylate,
“AGE” represents allyl glycidyl ether;
“MAA” indicates methacrylic acid,
“ST” indicates styrene,
“PBA” indicates polybutyl acrylate,
“PVDF” indicates polyvinylidene fluoride,
“CMC-Na” represents a sodium salt of carboxymethyl cellulose.

Figure 0006572639
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表1より、導電材、ニトリル基含有単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む粒子状重合体、水溶性高分子、並びに水を含有する導電材分散液を使用した実施例1〜5では、平滑であり且つ集電体と強固に密着する電極合材層を形成することができ、その結果、高温保存特性に優れるリチウムイオン二次電池が得られることが分かる。
また、表1より、ニトリル基含有単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の少なくとも一方を含まない粒子状重合体を用いた導電材分散液を使用した比較例1〜2では、電極合材層の平滑性および集電体との密着性を確保することができず、得られるリチウムイオン二次電池の高温保存特性が低下してしまうことが分かる。
From Table 1, implementation using a conductive material, a particulate polymer containing a nitrile group-containing monomer unit and a (meth) acrylate monomer unit, a water-soluble polymer, and a conductive material dispersion containing water In Examples 1 to 5, it can be seen that an electrode mixture layer that is smooth and firmly adhered to the current collector can be formed, and as a result, a lithium ion secondary battery having excellent high-temperature storage characteristics can be obtained.
Further, from Table 1, in Comparative Examples 1 and 2 using a conductive material dispersion using a particulate polymer not containing at least one of a nitrile group-containing monomer unit and a (meth) acrylate monomer unit. It can be seen that the smoothness of the electrode mixture layer and the adhesion to the current collector cannot be ensured, and the high-temperature storage characteristics of the resulting lithium ion secondary battery deteriorate.

本発明によれば、平滑性に優れ且つ集電体と強固に密着する電極合材層を形成可能であり、また電気化学素子に優れた高温保存特性を発揮させ得る電気化学素子用導電材分散液を提供することができる。
また、本発明によれば、平滑性に優れ且つ集電体と強固に密着する正極合材層を形成可能であり、また電気化学素子に優れた高温保存特性を発揮させ得る電気化学素子正極用スラリーおよびその製造方法を提供することができる。
更に、本発明によれば、電気化学素子に優れた高温保存特性を発揮させ得る電気化学素子用正極、および高温保存特性に優れる電気化学素子を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to form an electrode mixture layer that is excellent in smoothness and tightly adheres to a current collector, and that is capable of exhibiting excellent high-temperature storage characteristics for an electrochemical element. A liquid can be provided.
In addition, according to the present invention, it is possible to form a positive electrode mixture layer that is excellent in smoothness and tightly adheres to a current collector, and for an electrochemical element positive electrode that can exhibit excellent high-temperature storage characteristics for an electrochemical element. A slurry and a method for producing the slurry can be provided.
Furthermore, according to this invention, the electrochemical element which can exhibit the high temperature storage characteristic excellent in the electrochemical element, and the electrochemical element excellent in high temperature storage characteristic can be provided.

Claims (10)

導電材、ニトリル基含有単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む粒子状重合体、水溶性高分子、並びに水を含有する、電気化学素子用導電材分散液であって、
前記水溶性高分子の配合量が、前記導電材100質量部当たり60質量部以上200質量部以下である、電気化学素子用導電材分散液。
Conductive material, particulate polymer containing a nitrile group-containing monomer units and (meth) acrylic acid ester monomer units, containing a water-soluble polymer, and water, a for an electrochemical device conducting material dispersion ,
A conductive material dispersion for an electrochemical element, wherein a blending amount of the water-soluble polymer is 60 parts by mass or more and 200 parts by mass or less per 100 parts by mass of the conductive material.
前記粒子状重合体中の前記(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合に対する前記ニトリル基含有単量体単位の含有割合の比が、質量基準で、1/20以上1以下である、請求項1に記載の電気化学素子用導電材分散液。   The ratio of the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit to the content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the particulate polymer is 1/20 or more and 1 or less on a mass basis. The electroconductive element dispersion for an electrochemical element according to claim 1. 前記粒子状重合体中の前記ニトリル基含有単量体単位の含有割合および前記(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合の合計が50質量%以上である、請求項1または2に記載の電気化学素子用導電材分散液。   The total of the content rate of the said nitrile group containing monomer unit in the said particulate polymer and the content rate of the said (meth) acrylic acid ester monomer unit is 50 mass% or more. Conductive material dispersion for electrochemical devices. 前記粒子状重合体が、更に架橋性単量体単位を含む、請求項1〜3の何れかに記載の電気化学素子用導電材分散液。   The conductive material dispersion for an electrochemical element according to claim 1, wherein the particulate polymer further contains a crosslinkable monomer unit. 前記架橋性単量体単位が、エポキシ基含有単量体単位、N−メチロールアミド基含有単量体単位、およびオキサゾリン基含有単量体単位からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項4に記載の電気化学素子用導電材分散液。   The crosslinkable monomer unit is at least one selected from the group consisting of an epoxy group-containing monomer unit, an N-methylolamide group-containing monomer unit, and an oxazoline group-containing monomer unit. 5. A conductive material dispersion for an electrochemical element according to 4. 前記粒子状重合体が、更に親水性基含有単量体単位を含む、請求項1〜5の何れかに記載の電気化学素子用導電材分散液。   The conductive material dispersion for an electrochemical element according to claim 1, wherein the particulate polymer further contains a hydrophilic group-containing monomer unit. 正極活物質と、請求項1〜6の何れかに記載の電気化学素子用導電材分散液とを含む、電気化学素子正極用スラリー。   The slurry for electrochemical element positive electrodes containing the positive electrode active material and the electrically conductive material dispersion liquid for electrochemical elements in any one of Claims 1-6. 正極活物質と、請求項1〜6の何れかに記載の電気化学素子用導電材分散液を混合する工程を含む、電気化学素子正極用スラリーの製造方法。   The manufacturing method of the slurry for electrochemical element positive electrodes including the process of mixing the positive electrode active material and the electrically conductive material dispersion liquid for electrochemical elements in any one of Claims 1-6. 請求項7に記載の電気化学素子正極用スラリーを用いて調製した正極合材層を集電体上に備える、電気化学素子用正極。   A positive electrode for an electrochemical element, comprising a positive electrode mixture layer prepared using the slurry for an electrochemical element positive electrode according to claim 7 on a current collector. 請求項9に記載の電気化学素子用正極を備える、電気化学素子。   An electrochemical device comprising the positive electrode for an electrochemical device according to claim 9.
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