JP6638747B2 - Binder for secondary battery electrode and its use - Google Patents

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Description

本発明は二次電池電極用バインダー及びその用途に関する。   The present invention relates to a binder for a secondary battery electrode and its use.

二次電池として、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ等の様々な蓄電デバイスが実用化されている。これらの二次電池に使用される電極は、活物質及びバインダー等を含む電極合剤層を形成するための組成物を集電体上に塗布・乾燥等することにより作製される。例えばリチウムイオン二次電池では、負極合剤層組成物に用いられるバインダーとして、スチレンブタジエンゴム(SBR)ラテックス及びカルボキシメチルセルロース(CMC)を含む水系のバインダーが使用されている。また、分散性及び結着性に優れるバインダーとして、アクリル酸系重合体水溶液又は水分散液を含むバインダーが知られている。一方、正極合剤層に用いられるバインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液が広く使用されている。   As a secondary battery, various power storage devices such as a nickel hydride secondary battery, a lithium ion secondary battery, and an electric double layer capacitor have been put to practical use. The electrodes used in these secondary batteries are produced by applying and drying a composition for forming an electrode mixture layer containing an active material, a binder, and the like on a current collector. For example, in a lithium ion secondary battery, an aqueous binder containing styrene butadiene rubber (SBR) latex and carboxymethyl cellulose (CMC) is used as a binder used in the negative electrode mixture layer composition. Further, as an excellent binder having excellent dispersibility and binding properties, a binder containing an aqueous solution of an acrylic acid-based polymer or an aqueous dispersion is known. On the other hand, as a binder used for the positive electrode mixture layer, an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution of polyvinylidene fluoride (PVDF) is widely used.

一方、各種二次電池の用途が拡大するにつれて、エネルギー密度、信頼性及び耐久性向上への要求が強まる傾向にある。例えば、リチウムイオン二次電池の電気容量を高める目的で、負極用活物質としてシリコン系の活物質を用いる仕様が増えてきている。しかしながら、シリコン系活物質は充放電時の体積変化が大きいことが知られており、繰り返し使用するにつれて電極合剤層の剥離又は脱落等が生じ、その結果、電池の容量が低下し、サイクル特性(耐久性)が悪化するという問題があった。このような不具合を抑制するためには、一般的にはバインダーの結着性を高めることが有効であり、耐久性を改善する目的で、バインダーの結着性向上に関する検討が行われている。   On the other hand, as the applications of various types of secondary batteries are expanded, there is a tendency that demands for improvements in energy density, reliability, and durability increase. For example, specifications for using a silicon-based active material as a negative electrode active material for the purpose of increasing the electric capacity of a lithium ion secondary battery are increasing. However, it is known that the silicon-based active material has a large volume change during charge and discharge, and as it is repeatedly used, the electrode mixture layer peels or falls off, resulting in a decrease in battery capacity and cycle characteristics. (Durability) is deteriorated. In order to suppress such a problem, it is generally effective to increase the binding property of the binder. For the purpose of improving the durability, studies have been made on improving the binding property of the binder.

例えば、特許文献1では、リチウムイオン二次電池の負極塗膜を形成する結着剤としてポリアルケニルエーテルにより架橋したアクリル酸重合体が開示されている。特許文献2には、エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体由来の構造単位及びエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体由来の構造単位を含み、特定の水溶液粘度を有する水溶性高分子を含有する二次電池用水系電極バインダーが開示されている。特許文献3には、エチレン性不飽和カルボン酸塩単量体由来の構造単位を含む架橋重合体の塩を含む特定粘度の水分散液が開示されている。   For example, Patent Literature 1 discloses an acrylic acid polymer crosslinked with polyalkenyl ether as a binder for forming a negative electrode coating film of a lithium ion secondary battery. Patent Document 2 contains a water-soluble polymer having a specific aqueous solution viscosity, containing a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylate monomer and a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer. An aqueous electrode binder for a secondary battery is disclosed. Patent Literature 3 discloses an aqueous dispersion having a specific viscosity containing a salt of a crosslinked polymer containing a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylate monomer.

特開2000−294247号公報JP 2000-294247 A 特開2015−18776号公報JP 2015-18776 A 国際公開第2016/158939号International Publication No. WO 2016/158939

特許文献1〜3に開示されるバインダーは、いずれも良好な結着性を付与し得るものであるが、二次電池の性能向上に伴い、より結着力の高いバインダーを求める要求が高まりつつある。
一般に、結着性を高めるためには、バインダーとなる重合体の分子量を高めることが効果的である。バインダー重合体を高分子量化する方法としては、重合体の一次鎖長を伸ばす方法、及び微架橋化することにより一次鎖長を延長する方法が知られている。しかしながら、これらの方法により分子量を高めた場合、バインダー重合体を含む電極合剤層スラリーの粘度が上昇し、塗工性の悪化を招くこととなる。スラリー中の活物質及びバインダー等の濃度を下げることによりスラリーの低粘度化は可能であるが、生産性の点から好ましくない。
The binders disclosed in Patent Literatures 1 to 3 can impart good binding properties, but with the improvement of the performance of secondary batteries, demands for binders having higher binding power are increasing. .
Generally, in order to enhance the binding property, it is effective to increase the molecular weight of the polymer as the binder. As a method for increasing the molecular weight of the binder polymer, a method of extending the primary chain length of the polymer and a method of extending the primary chain length by performing fine crosslinking are known. However, when the molecular weight is increased by these methods, the viscosity of the electrode mixture layer slurry containing the binder polymer increases, which results in deterioration of coating properties. Although the viscosity of the slurry can be reduced by lowering the concentration of the active material and the binder in the slurry, it is not preferable in terms of productivity.

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、良好な塗工性を備えながら、従来よりも優れた結着性を有する二次電池電極用水系バインダー、及び当該バインダーに用いられる架橋重合体又はその塩の製造方法を提供する。また、本開示は、上記バインダーを用いて得られる二次電池電極合剤層用組成物及び二次電池電極も提供する。   The present disclosure has been made in view of such circumstances, and while having good coatability, an aqueous binder for a secondary battery electrode having better binding properties than before, and used for the binder. Provided is a method for producing a crosslinked polymer or a salt thereof. The present disclosure also provides a composition for a secondary battery electrode mixture layer and a secondary battery electrode obtained by using the binder.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位及びニトリル基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を含む架橋重合体又はその塩を含有するバインダーを用いた場合に、電極合剤層スラリーの塗工性と結着性の双方に優れるという知見を得た。本開示によれば、こうした知見に基づき以下の手段が提供される。   The present inventors have conducted intensive studies in order to solve the above problems, and include a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer and a structural unit derived from a nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomer. It has been found that when a binder containing a crosslinked polymer or a salt thereof is used, both the coating property and the binding property of the electrode mixture layer slurry are excellent. According to the present disclosure, the following means is provided based on such knowledge.

本発明は以下の通りである。
〔1〕架橋重合体又はその塩を含有する二次電池電極用バインダーであって、
前記架橋重合体は、その全構造単位に対し、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位を50質量%以上99.9質量%以下、及びニトリル基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を0.1質量%以上20質量%以下含み、
かつ、中和度80〜100モル%に中和された後、水媒体中で測定した粒子径が、体積基準メジアン径で0.1μm以上10μm以下である、二次電池電極用バインダー。
〔2〕前記架橋重合体は、架橋性単量体により架橋されたものであり、該架橋性単量体の使用量が非架橋性単量体の総量100質量部に対して0.1質量部以上2.0質量部以下である〔1〕に記載の二次電池電極用バインダー。
〔3〕前記架橋重合体は、有機アミン化合物存在下、当該架橋重合体を構成する単量体成分を重合して得られたものである〔1〕又は〔2〕に記載の二次電池電極用バインダー。
〔4〕二次電池電極用バインダーに用いられる架橋重合体又はその塩の製造方法であって、
有機アミン化合物存在下、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を50質量%以上99.9質量%以下、及びニトリル基含有エチレン性不飽和単量体を0.1質量%以上20質量%以下含む単量体成分を沈殿重合法により重合する重合工程を備える、方法。
〔5〕〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載のバインダー、活物質及び水を含む二次電池電極合剤層用組成物。
〔6〕負極活物質として炭素系材料またはケイ素系材料を含む〔5〕に記載の二次電池電極合剤層用組成物。
〔7〕集電体表面に、〔5〕又は〔6〕に記載の二次電池電極合剤層用組成物から形成される合剤層を備えた二次電池電極。
The present invention is as follows.
[1] A binder for a secondary battery electrode containing a crosslinked polymer or a salt thereof,
The crosslinked polymer has a structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer of 50% by mass or more and 99.9% by mass or less, and a nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomer, based on all the structural units. Containing 0.1% by mass or more and 20% by mass or less of structural units derived from
A binder for a secondary battery electrode, wherein the particle diameter measured in an aqueous medium after neutralization to a neutralization degree of 80 to 100 mol% is 0.1 μm or more and 10 μm or less as a volume-based median diameter.
[2] The cross-linked polymer is cross-linked by a cross-linkable monomer, and the amount of the cross-linkable monomer used is 0.1 mass part per 100 mass parts of the total amount of the non-cross-linkable monomer. The binder for a secondary battery electrode according to [1], which is not less than 2.0 parts by mass and not more than 2.0 parts by mass.
[3] The secondary battery electrode according to [1] or [2], wherein the crosslinked polymer is obtained by polymerizing a monomer component constituting the crosslinked polymer in the presence of an organic amine compound. For binders.
[4] A method for producing a crosslinked polymer or a salt thereof used for a binder for a secondary battery electrode,
In the presence of the organic amine compound, the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is contained in an amount of 50% by mass to 99.9% by mass, and the nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomer is contained in an amount of 0.1% by mass to 20% by mass. A method comprising a polymerization step of polymerizing a monomer component by a precipitation polymerization method.
[5] A composition for a secondary battery electrode mixture layer comprising the binder, the active material, and water according to any one of [1] to [3].
[6] The composition for an electrode mixture layer for a secondary battery according to [5], comprising a carbon-based material or a silicon-based material as a negative electrode active material.
[7] A secondary battery electrode comprising, on the surface of a current collector, a mixture layer formed from the composition for a secondary battery electrode mixture layer according to [5] or [6].

本発明の二次電池電極用バインダーは、電極活物質等に対して優れた結着性を示す。また、上記バインダーは、集電体とも良好な接着性を発揮することができる。このため、上記バインダーを含む電極合剤層及びこれを備えた電極は、結着性に優れるとともにその一体性を維持することができる。このため、充放電に伴う活物質の体積変化、及び形状変化による電極合剤層の劣化が抑制され、耐久性(サイクル特性)の高い二次電池を得ることが可能となる。さらに、本発明の二次電池電極用バインダーを含む合剤層スラリーは、低粘度であるため、良好な塗工性を備えるものである。   The binder for a secondary battery electrode of the present invention exhibits excellent binding properties to an electrode active material and the like. In addition, the binder can exhibit good adhesiveness with the current collector. For this reason, the electrode mixture layer containing the binder and the electrode provided with the same have excellent binding properties and can maintain their integrity. Therefore, deterioration of the electrode mixture layer due to change in volume and shape of the active material due to charge and discharge is suppressed, and a secondary battery with high durability (cycle characteristics) can be obtained. Furthermore, since the mixture layer slurry containing the binder for a secondary battery electrode of the present invention has low viscosity, it has good coatability.

本発明の二次電池電極用バインダーは、架橋重合体又はその塩を含有するものであり、活物質及び水と混合することにより電極合剤層組成物とすることができる。上記の組成物は、集電体への塗工が可能なスラリー状態であってもよいし、湿粉状態として調製し、集電体表面へのプレス加工に対応できるようにしてもよい。銅箔又はアルミニウム箔等の集電体表面に上記組成物から形成される合剤層を形成することにより、本発明の二次電池電極が得られる。   The binder for a secondary battery electrode of the present invention contains a crosslinked polymer or a salt thereof, and can be made into an electrode mixture layer composition by mixing with an active material and water. The above-mentioned composition may be in a slurry state that can be applied to the current collector, or may be prepared as a wet powder state so as to be able to cope with press working on the surface of the current collector. The secondary battery electrode of the present invention can be obtained by forming a mixture layer formed from the above composition on the surface of a current collector such as a copper foil or an aluminum foil.

以下に、本発明の二次電池電極用バインダー、当該バインダーを用いて得られる二次電池電極合剤層用組成物及び二次電池電極の各々について詳細に説明する。
尚、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及び/又はメタクリルを意味し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。また、「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基及び/又はメタクリロイル基を意味する。
Hereinafter, the binder for a secondary battery electrode, the composition for a secondary battery electrode mixture layer, and the secondary battery electrode obtained using the binder will be described in detail.
In the present specification, “(meth) acryl” means acryl and / or methacryl, and “(meth) acrylate” means acrylate and / or methacrylate. Further, “(meth) acryloyl group” means an acryloyl group and / or a methacryloyl group.

<バインダー>
本発明のバインダーは、架橋重合体又はその塩を含む。当該架橋重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸及びニトリル基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を有する。
<Binder>
The binder of the present invention contains a crosslinked polymer or a salt thereof. The crosslinked polymer has a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid and a nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomer.

<架橋重合体の構造単位>
<エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位>
架橋重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位(以下、「(a)成分」ともいう)を有することができる。架橋重合体が、係る構造単位を有することによりカルボキシル基を有する場合、集電体への接着性が向上するとともに、リチウムイオンの脱溶媒和効果及びイオン伝導性に優れるため、抵抗が小さく、ハイレート特性に優れた電極が得られる。また、水膨潤性が付与されるため、合剤層組成物中における活物質等の分散安定性を高めることができる。
上記(a)成分は、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体を重合することにより架橋重合体に導入することができる。その他にも、(メタ)アクリル酸エステル単量体を(共)重合した後、加水分解することによっても得られる。また、(メタ)アクリルアミド及び(メタ)アクリロニトリル等を重合した後、強アルカリで処理してもよいし、水酸基を有する重合体に酸無水物を反応させる方法であってもよい。
<Structural unit of crosslinked polymer>
<Structural unit derived from ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer>
The crosslinked polymer can have a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (hereinafter, also referred to as “component (a)”). When the crosslinked polymer has a carboxyl group by having such a structural unit, the adhesiveness to the current collector is improved, and the lithium ion desolvation effect and the ion conductivity are excellent, so that the resistance is small and the high rate An electrode having excellent characteristics can be obtained. In addition, since water swellability is imparted, the dispersion stability of the active material and the like in the mixture layer composition can be enhanced.
The component (a) can be introduced into a crosslinked polymer by, for example, polymerizing a monomer containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. In addition, it can also be obtained by (co) polymerizing a (meth) acrylate monomer and then hydrolyzing it. Moreover, after polymerizing (meth) acrylamide and (meth) acrylonitrile, etc., it may be treated with a strong alkali, or a method of reacting an acid anhydride with a polymer having a hydroxyl group may be used.

エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸;(メタ)アクリルアミドヘキサン酸及び(メタ)アクリルアミドドデカン酸等の(メタ)アクリルアミドアルキルカルボン酸;コハク酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ω−カルボキシ−カプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、β−カルボキシエチル(メタ)アクリレート等のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体またはそれらの(部分)アルカリ中和物が挙げられ、これらの内の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。上記の中でも、重合速度が大きいために一次鎖長の長い重合体が得られ、バインダーの結着力が良好となる点で重合性官能基としてアクリロイル基を有する化合物が好ましく、特に好ましくはアクリル酸である。エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてアクリル酸を用いた場合、カルボキシル基含有量の高い重合体を得ることができる。   Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include (meth) acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, and fumaric acid; and (meth) acrylamidoalkyl such as (meth) acrylamidohexanoic acid and (meth) acrylamidododecanoic acid. Carboxylic acid; ethylenically unsaturated monomers having a carboxyl group such as monohydroxyethyl (meth) acrylate succinate, ω-carboxy-caprolactone mono (meth) acrylate, β-carboxyethyl (meth) acrylate, and (parts thereof) ) Alkaline neutralized products; one of these may be used alone, or two or more may be used in combination. Among the above, a compound having an acryloyl group as a polymerizable functional group is preferable in that a polymer having a long primary chain length is obtained because of a high polymerization rate, and the binding force of a binder is improved, and acrylic acid is particularly preferable. is there. When acrylic acid is used as the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, a polymer having a high carboxyl group content can be obtained.

架橋重合体における(a)成分の含有量は、特に限定するものではないが、例えば、架橋重合体の全構造単位に対して10質量%以上、99.9質量%以下含むことができる。かかる範囲で(a)成分を含有することで、集電体に対する優れた接着性を容易に確保することができる。下限は、例えば20質量%以上であり、また例えば30質量%以上であり、また例えば40質量%以上である。下限が50質量%以上の場合、電極合剤層用組成物の分散安定性が良好となるため好ましく、60質量%以上であってもよく、70質量%以上であってもよく、80質量%以上であってもよい。また、上限は、例えば、99.5質量%以下であり、また例えば99質量%以下であり、また例えば98質量%以下であり、また例えば95質量%以下であり、また例えば90質量%以下であり、また例えば80質量%以下である。範囲としては、こうした下限及び上限を適宜組み合わせた範囲とすることができるが、例えば、10質量%以上、99.9質量%以下であり、また例えば50質量%以上、99.9質量%以下であり、また例えば50質量%以上、99質量%以下であり、また例えば50質量%以上、98質量%以下であり、また例えば50質量%以上、95質量%以下などとすることができる。   The content of the component (a) in the crosslinked polymer is not particularly limited, but may be, for example, 10% by mass or more and 99.9% by mass or less based on all structural units of the crosslinked polymer. By containing the component (a) in such a range, excellent adhesiveness to the current collector can be easily secured. The lower limit is, for example, 20% by mass or more, for example, 30% by mass or more, and for example, 40% by mass or more. When the lower limit is 50% by mass or more, the dispersion stability of the composition for an electrode mixture layer is preferably good, and may be 60% by mass or more, 70% by mass or more, or 80% by mass. It may be the above. The upper limit is, for example, 99.5% by mass or less, for example, 99% by mass or less, for example, 98% by mass or less, for example, 95% by mass or less, and for example, 90% by mass or less. And it is, for example, 80% by mass or less. The range can be a range in which the lower limit and the upper limit are appropriately combined. For example, the range is 10% by mass or more and 99.9% by mass or less, and for example, 50% by mass or more and 99.9% by mass or less. Yes, for example, 50% by mass or more and 99% by mass or less, for example, 50% by mass or more and 98% by mass or less, and for example, 50% by mass or more and 95% by mass or less.

<ニトリル基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位>
本発明の架橋重合体は、(a)成分以外に、ニトリル基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位(以下、「(b)成分」ともいう)を有することができる。(b)成分は、電極材料と強い相互作用を奏することができ、活物質に対して良好な結着性を発揮することができる。これにより、堅固で一体性の良好な電極合剤層を得ることができる。(b)成分は、例えば、ニトリル基含有エチレン性不飽和単量体を重合することにより架橋重合体に導入することができる。
<Structural unit derived from nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomer>
The crosslinked polymer of the present invention may have, in addition to the component (a), a structural unit derived from a nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomer (hereinafter, also referred to as “component (b)”). The component (b) can exert a strong interaction with the electrode material, and can exhibit good binding properties to the active material. This makes it possible to obtain a solid electrode mixture layer having good integration. The component (b) can be introduced into the crosslinked polymer by, for example, polymerizing a nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomer.

ニトリル基含有エチレン性不飽和単量体としては、例えば、(メタ)アクロリニトリル;(メタ)アクリル酸シアノメチル、(メタ)アクリル酸シアノエチル等の(メタ)アクリル酸シアノアルキルエステル化合物;4−シアノスチレン、4−シアノ−α−メチルスチレン等のシアノ基含有不飽和芳香族化合物;シアン化ビニリデン等が挙げられ、これらの内の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。上記の中でも、ニトリル基含有量が多い点でアクリロニトリルが好ましい。   Examples of the nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomer include (meth) acrylonitrile; cyanoalkyl (meth) acrylate compounds such as cyanomethyl (meth) acrylate and cyanoethyl (meth) acrylate; 4-cyanostyrene , 4-cyano-α-methylstyrene and other cyano group-containing unsaturated aromatic compounds; vinylidene cyanide and the like; one of these may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. May be used. Among these, acrylonitrile is preferred because of its high nitrile group content.

架橋重合体における(b)成分の含有量は、架橋重合体の全構造単位に対して20質量%以下である。(b)成分の含有量が20質量%を超えると、製造安定性及び合剤層組成物(スラリー)中における架橋重合体の分散安定性が不十分となり、塗工性及び結着性が低下する虞がある。上限は、18質量%以下でもよく、15質量%以下でもよい。また、下限は、特に限定するものではないが、例えば、架橋重合体の全構造単位に対して0.1質量%以上含むことができる。架橋重合体が(b)成分を0.1質量%含有する場合、結着性に優れた電極合剤層を得ることができる。下限は、好ましくは0.3質量%以上であり、より好ましくは0.5質量%以上であり、さらに好ましくは1.0質量%以上であり、一層好ましくは3.0質量%以上である。範囲としては、こうした下限及び上限を適宜組み合わせた範囲とすることができるが、例えば、0.1質量%以上、20質量%以下であり、また例えば0.3質量%以上、20質量%以下であり、また例えば0.5質量%以上、20質量%以下であり、また例えば0.5質量%以上、18質量%以下などとすることができる。   The content of the component (b) in the crosslinked polymer is 20% by mass or less based on all structural units of the crosslinked polymer. When the content of the component (b) exceeds 20% by mass, the production stability and the dispersion stability of the crosslinked polymer in the mixture layer composition (slurry) become insufficient, and the coating property and the binding property decrease. There is a risk of doing so. The upper limit may be 18% by mass or less, or 15% by mass or less. The lower limit is not particularly limited, but may be, for example, 0.1% by mass or more based on all structural units of the crosslinked polymer. When the crosslinked polymer contains 0.1% by mass of the component (b), an electrode mixture layer having excellent binding properties can be obtained. The lower limit is preferably 0.3% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, further preferably 1.0% by mass or more, and further preferably 3.0% by mass or more. The range can be a range in which the lower limit and the upper limit are appropriately combined. For example, the range is 0.1% by mass or more and 20% by mass or less, and for example, 0.3% by mass or more and 20% by mass or less. Yes, for example, 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, and for example, 0.5% by mass or more and 18% by mass or less.

<その他の構造単位>
本架橋重合体は、(a)成分及び(b)成分以外に、これらと共重合可能な他のエチレン性不飽和単量体に由来する構造単位(以下、「(c)成分」ともいう。)を含むことができる。(c)成分としては、例えば、スルホン酸基及びリン酸基等のカルボキシル基以外のアニオン性基を有するエチレン性不飽和単量体化合物、または(b)成分以外の非イオン性のエチレン性不飽和単量体等に由来する構造単位が挙げられる。これらの構造単位は、スルホン酸基及びリン酸基等のカルボキシル基以外のアニオン性基を有するエチレン性不飽和単量体化合物、または(b)成分以外の非イオン性のエチレン性不飽和単量体を含む単量体を共重合することにより導入することができる。これらの内でも、(c)成分としては、耐屈曲性良好な電極が得られる観点から非イオン性のエチレン性不飽和単量体に由来する構造単位が好ましく、バインダーの結着性が優れる点で(メタ)アクリルアミド及びその誘導体等が好ましい。また、(c)成分として水中への溶解性が1g/100ml以下の疎水性のエチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を導入した場合、電極材料と強い相互作用を奏することができ、活物質に対して良好な結着性を発揮することができる。これにより、堅固で一体性の良好な電極合剤層を得ることができるため好ましい。特に脂環構造含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位が好ましい。
<Other structural units>
The crosslinked polymer is a structural unit derived from another ethylenically unsaturated monomer copolymerizable therewith, in addition to the component (a) and the component (b) (hereinafter also referred to as “component (c)”). ) Can be included. As the component (c), for example, an ethylenically unsaturated monomer compound having an anionic group other than a carboxyl group such as a sulfonic acid group and a phosphoric acid group, or a nonionic ethylenically unsaturated compound other than the component (b) Examples include a structural unit derived from a saturated monomer or the like. These structural units include an ethylenically unsaturated monomer compound having an anionic group other than a carboxyl group such as a sulfonic acid group and a phosphoric acid group, or a nonionic ethylenically unsaturated monomer other than the component (b). It can be introduced by copolymerizing a monomer containing a compound. Among these, as the component (c), a structural unit derived from a nonionic ethylenically unsaturated monomer is preferable from the viewpoint of obtaining an electrode having good flex resistance, and the binder has excellent binding properties. And (meth) acrylamide and its derivatives are preferred. When a structural unit derived from a hydrophobic ethylenically unsaturated monomer having a solubility in water of 1 g / 100 ml or less is introduced as a component (c), a strong interaction with an electrode material can be achieved, Good binding properties to the active material can be exhibited. This is preferable because a solid electrode mixture layer with good integration can be obtained. In particular, a structural unit derived from an alicyclic structure-containing ethylenically unsaturated monomer is preferable.

(c)成分の割合は、架橋重合体の全構造単位に対し、0質量%以上、49.9質量%以下とすることができる。(c)成分の割合は、1質量%以上、40質量%以下であってもよく、2質量%以上、40質量%以下であってもよく、2質量%以上、30質量%以下であってもよく、5質量%以上、30質量%以下であってもよい。また、架橋重合体の全構造単位に対して(c)成分を1質量%以上含む場合、電解液への親和性が向上するため、リチウムイオン電導性が向上する効果も期待できる。   The proportion of the component (c) can be 0% by mass or more and 49.9% by mass or less based on all structural units of the crosslinked polymer. The proportion of the component (c) may be 1% by mass or more and 40% by mass or less, 2% by mass or more and 40% by mass or less, or 2% by mass or more and 30% by mass or less. Or 5% by mass or more and 30% by mass or less. Further, when the component (c) is contained in an amount of 1% by mass or more with respect to all the structural units of the crosslinked polymer, the affinity for the electrolytic solution is improved, and the effect of improving the lithium ion conductivity can be expected.

(メタ)アクリルアミド誘導体としては、例えば、イソプロピル(メタ)アクリルアミド、t−ブチル(メタ)アクリルアミド等のN−アルキル(メタ)アクリルアミド化合物;N−n−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のN−アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミド化合物;ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジエチル(メタ)アクリルアミド等のN,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド化合物が挙げられ、これらの内の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。   Examples of (meth) acrylamide derivatives include N-alkyl (meth) acrylamide compounds such as isopropyl (meth) acrylamide and t-butyl (meth) acrylamide; Nn-butoxymethyl (meth) acrylamide, N-isobutoxymethyl N-alkoxyalkyl (meth) acrylamide compounds such as (meth) acrylamide; N, N-dialkyl (meth) acrylamide compounds such as dimethyl (meth) acrylamide and diethyl (meth) acrylamide; They may be used alone or in combination of two or more.

脂環構造含有エチレン性不飽和単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロデシル及び(メタ)アクリル酸シクロドデシル等の脂肪族置換基を有していてもよい(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル;(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、並びに、シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート及びシクロデカンジメタノールモノ(メタ)アクリレート等のシクロアルキルポリアルコールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられ、これらの内の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。上記の中でも、重合速度が大きいために一次鎖長の長い重合体が得られ、バインダーの結着力が良好となる点で重合性官能基としてアクリロイル基を有する化合物が好ましい。   Examples of the alicyclic structure-containing ethylenically unsaturated monomer include cyclopentyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methylcyclohexyl (meth) acrylate, t-butylcyclohexyl (meth) acrylate, (meth) ) Cycloalkyl (meth) acrylates which may have an aliphatic substituent such as cyclodecyl acrylate and cyclododecyl (meth) acrylate; isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, (meth) ) Dicyclopentenyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, and cyclohexanedimethanol mono (meth) acrylate and cyclodecanedimethanol mono (meth) acrylate Cycloalkylpo Alcohol mono (meth) acrylate and the like, may be used one of these alone or may be used in combination of two or more. Among the above, a compound having an acryloyl group as a polymerizable functional group is preferable in that a polymer having a long primary chain length is obtained due to a high polymerization rate, and the binding power of a binder is improved.

その他の非イオン性のエチレン性不飽和単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸エステルを用いてもよい。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル及び(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物;
(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸フェニルメチル、(メタ)アクリル酸フェニルエチル等の芳香族(メタ)アクリル酸エステル化合物;
(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル等の(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル化合物;
(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル及び(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル化合物等が挙げられ、これらの内の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。活物質との密着性及びサイクル特性の観点からは、芳香族(メタ)アクリル酸エステル化合物を好ましく用いることができる。
As other nonionic ethylenically unsaturated monomers, for example, (meth) acrylic acid esters may be used. Examples of the (meth) acrylate include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate and 2-ethylhexyl (meth) acrylate. (Meth) alkyl acrylate compounds;
Aromatic (meth) acrylate compounds such as phenyl (meth) acrylate, phenylmethyl (meth) acrylate, and phenylethyl (meth) acrylate;
Alkoxyalkyl (meth) acrylate compounds such as 2-methoxyethyl (meth) acrylate and ethoxyethyl (meth) acrylate;
Examples include hydroxyalkyl (meth) acrylate compounds such as hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate and hydroxybutyl (meth) acrylate, and one of these may be used alone. Or two or more of them may be used in combination. From the viewpoint of adhesion to the active material and cycle characteristics, an aromatic (meth) acrylate compound can be preferably used.

リチウムイオン伝導性及びハイレート特性がより向上する観点から、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル及び(メタ)アクリル酸エトキシエチルなどの(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル等、エーテル結合を有する化合物が好ましく、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチルがより好ましい。   From the viewpoint of further improving lithium ion conductivity and high rate characteristics, compounds having an ether bond such as alkoxyalkyl (meth) acrylates such as 2-methoxyethyl (meth) acrylate and ethoxyethyl (meth) acrylate are preferable. And 2-methoxyethyl (meth) acrylate are more preferred.

非イオン性のエチレン性不飽和単量体の中でも、重合速度が速いために一次鎖長の長い重合体が得られ、バインダーの結着力が良好となる点でアクリロイル基を有する化合物が好ましい。また、非イオン性のエチレン性不飽和単量体としては、得られる電極の耐屈曲性が良好となる点でホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が0℃以下の化合物が好ましい。   Among the nonionic ethylenically unsaturated monomers, a compound having an acryloyl group is preferable in that a polymer having a long primary chain length is obtained because the polymerization rate is high, and the binding power of the binder is improved. Further, as the nonionic ethylenically unsaturated monomer, a compound having a glass transition temperature (Tg) of a homopolymer of 0 ° C. or lower is preferable from the viewpoint that the obtained electrode has good bending resistance.

架橋重合体は塩であってもよい。塩の種類としては特に限定しないが、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩;カルシウム塩及びバリウム塩等のアルカリ土類金属塩;マグネシウム塩、アルミニウム塩等のその他の金属塩;アンモニウム塩及び有機アミン塩等が挙げられる。これらの中でも電池特性への悪影響が生じにくい点からアルカリ金属塩及びマグネシウム塩が好ましく、アルカリ金属塩がより好ましい。   The crosslinked polymer may be a salt. Although the kind of the salt is not particularly limited, alkali metal salts such as lithium, sodium and potassium; alkaline earth metal salts such as calcium salt and barium salt; other metal salts such as magnesium salt and aluminum salt; ammonium salt and organic salt Amine salts and the like. Among these, alkali metal salts and magnesium salts are preferred because they do not easily adversely affect battery characteristics, and alkali metal salts are more preferred.

<架橋重合体の態様>
本発明の架橋重合体における架橋方法は特に制限されるものではなく、例えば以下の方法による態様が例示される。
1)架橋性単量体の共重合
2)ラジカル重合時のポリマー鎖への連鎖移動を利用
3)反応性官能基を有する重合体を合成後、必要に応じて架橋剤を添加して後架橋
重合体が架橋構造を有することにより、当該重合体又はその塩を含むバインダーは、優れた結着力を有することができる。上記の内でも、操作が簡便であり、架橋の程度を制御し易い点から架橋性単量体の共重合による方法が好ましい。
<Embodiment of crosslinked polymer>
The cross-linking method in the cross-linked polymer of the present invention is not particularly limited, and for example, the following embodiments are exemplified.
1) Copolymerization of crosslinkable monomer 2) Utilization of chain transfer to polymer chain at the time of radical polymerization 3) After synthesizing a polymer having a reactive functional group, if necessary, adding a crosslinking agent and postcrosslinking When the polymer has a crosslinked structure, the binder containing the polymer or a salt thereof can have excellent binding power. Among the above, the method by copolymerization of a crosslinkable monomer is preferable because the operation is simple and the degree of crosslinking is easily controlled.

<架橋性単量体>
架橋性単量体としては、2個以上の重合性不飽和基を有する多官能重合性単量体、及び加水分解性シリル基等の自己架橋可能な架橋性官能基を有する単量体等が挙げられる。
<Crosslinkable monomer>
Examples of the crosslinkable monomer include a polyfunctional polymerizable monomer having two or more polymerizable unsaturated groups, and a monomer having a self-crosslinkable crosslinkable functional group such as a hydrolyzable silyl group. No.

上記多官能重合性単量体は、(メタ)アクリロイル基、アルケニル基等の重合性官能基を分子内に2つ以上有する化合物であり、多官能(メタ)アクリレート化合物、多官能アルケニル化合物、(メタ)アクリロイル基及びアルケニル基の両方を有する化合物等が挙げられる。これらの化合物は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの内でも、均一な架橋構造を得やすい点で多官能アルケニル化合物が好ましく、分子内に複数のアリルエーテル基を有する多官能アリルエーテル化合物が特に好ましい。   The polyfunctional polymerizable monomer is a compound having two or more polymerizable functional groups such as a (meth) acryloyl group and an alkenyl group in a molecule, and includes a polyfunctional (meth) acrylate compound, a polyfunctional alkenyl compound, Compounds having both a (meth) acryloyl group and an alkenyl group are exemplified. One of these compounds may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Among these, a polyfunctional alkenyl compound is preferable in that a uniform crosslinked structure is easily obtained, and a polyfunctional allyl ether compound having a plurality of allyl ether groups in a molecule is particularly preferable.

多官能(メタ)アクリレート化合物としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の2価アルコールのジ(メタ)アクリレート類;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性体のトリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等の3価以上の多価アルコールのトリ(メタ)アクリレート、テトラ(メタ)アクリレート等のポリ(メタ)アクリレート;メチレンビスアクリルアミド、ヒドロキシエチレンビスアクリルアミド等のビスアミド類等を挙げることができる。   Examples of the polyfunctional (meth) acrylate compound include ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, and polypropylene glycol di ( Di (meth) acrylates of dihydric alcohols such as (meth) acrylate; trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane ethylene oxide modified tri (meth) acrylate, glycerin tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri ( Poly (meth) acrylates such as tri (meth) acrylate and tetra (meth) acrylate of trihydric or higher polyhydric alcohols such as meth) acrylate and pentaerythritol tetra (meth) acrylate. Rate; methylenebisacrylamide, it can be mentioned bisamides such as hydroxyethylene bisacrylamide.

多官能アルケニル化合物としては、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、テトラアリルオキシエタン、ポリアリルサッカロース等の多官能アリルエーテル化合物;ジアリルフタレート等の多官能アリル化合物;ジビニルベンゼン等の多官能ビニル化合物等を挙げることができる。   Examples of the polyfunctional alkenyl compound include polyfunctional allyl ether compounds such as trimethylolpropane diallyl ether, trimethylolpropane triallyl ether, pentaerythritol diallyl ether, pentaerythritol triallyl ether, tetraallyloxyethane, and polyallyl saccharose; diallyl phthalate and the like And polyfunctional vinyl compounds such as divinylbenzene.

(メタ)アクリロイル基及びアルケニル基の両方を有する化合物としては、(メタ)アクリル酸アリル、(メタ)アクリル酸イソプロペニル、(メタ)アクリル酸ブテニル、(メタ)アクリル酸ペンテニル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル等を挙げることができる。   Examples of the compound having both the (meth) acryloyl group and the alkenyl group include allyl (meth) acrylate, isopropenyl (meth) acrylate, butenyl (meth) acrylate, pentenyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid. 2- (2-vinyloxyethoxy) ethyl and the like can be mentioned.

上記自己架橋可能な架橋性官能基を有する単量体の具体的な例としては、加水分解性シリル基含有ビニル単量体、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メトキシアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの化合物は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Specific examples of the monomer having a self-crosslinkable crosslinkable functional group include a hydrolyzable silyl group-containing vinyl monomer, N-methylol (meth) acrylamide, N-methoxyalkyl (meth) acrylate, and the like. Is mentioned. These compounds can be used alone or in combination of two or more.

加水分解性シリル基含有ビニル単量体としては、加水分解性シリル基を少なくとも1個有するビニル単量体であれば、特に限定されない。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシランン等のビニルシラン類;アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、アクリル酸トリエトキシシリルプロピル、アクリル酸メチルジメトキシシリルプロピル等のシリル基含有アクリル酸エステル類;メタクリル酸トリメトキシシリルプロピル、メタクリル酸トリエトキシシリルプロピル、メタクリル酸メチルジメトキシシリルプロピル、メタクリル酸ジメチルメトキシシリルプロピル等のシリル基含有メタクリル酸エステル類;トリメトキシシリルプロピルビニルエーテル等のシリル基含有ビニルエーテル類;トリメトキシシリルウンデカン酸ビニル等のシリル基含有ビニルエステル類等を挙げることができる。   The hydrolyzable silyl group-containing vinyl monomer is not particularly limited as long as it is a vinyl monomer having at least one hydrolyzable silyl group. For example, vinylsilanes such as vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane and vinyldimethylmethoxysilane; silyl such as trimethoxysilylpropyl acrylate, triethoxysilylpropyl acrylate and methyldimethoxysilylpropyl acrylate Group-containing acrylates; silyl group-containing methacrylates such as trimethoxysilylpropyl methacrylate, triethoxysilylpropyl methacrylate, methyldimethoxysilylpropyl methacrylate, and dimethylmethoxysilylpropyl methacrylate; trimethoxysilylpropyl vinyl ether And silyl group-containing vinyl esters such as vinyl trimethoxysilylundecanoate.

架橋重合体が架橋性単量体により架橋されたものである場合、上記架橋性単量体の使用量は、架橋性単量体以外の単量体(非架橋性単量体)の総量100質量部に対して好ましくは0.1質量部以上2.0質量部以下であり、より好ましくは0.3質量部以上1.5質量部以下であり、さらに好ましくは0.5質量部以上1.5質量部以下である。架橋性単量体の使用量が0.1質量部以上であれば結着性及び合剤層スラリーの安定性がより良好となる点で好ましい。2.0質量部以下であれば、架橋重合体の安定性が高くなる傾向がある。
同様に、上記架橋性単量体の使用量は、架橋性単量体以外の単量体(非架橋性単量体)の総量に対して0.02〜0.7モル%であることが好ましく、0.03〜0.4モル%であることがより好ましい。
When the cross-linked polymer is cross-linked by a cross-linkable monomer, the amount of the cross-linkable monomer used is 100% of the total amount of monomers (non-cross-linkable monomers) other than the cross-linkable monomer. It is preferably 0.1 part by mass or more and 2.0 parts by mass or less, more preferably 0.3 part by mass or more and 1.5 parts by mass or less, more preferably 0.5 part by mass or more and 1 part by mass or less. 0.5 parts by mass or less. When the amount of the crosslinkable monomer is 0.1 parts by mass or more, it is preferable in that the binding property and the stability of the mixture layer slurry become better. If it is 2.0 parts by mass or less, the stability of the crosslinked polymer tends to be high.
Similarly, the amount of the crosslinkable monomer to be used is 0.02 to 0.7 mol% with respect to the total amount of monomers other than the crosslinkable monomer (non-crosslinkable monomer). More preferably, it is 0.03 to 0.4 mol%.

<架橋重合体の粒子径>
合剤層組成物において、架橋重合体が大粒径の塊(二次凝集体)として存在することなく、適度な粒径を有する水膨潤粒子として良好に分散している場合、当該架橋重合体を含むバインダーが良好な結着性能を発揮し得るため好ましい。
<Particle size of crosslinked polymer>
In the mixture layer composition, when the crosslinked polymer is not present as a large-diameter lump (secondary aggregate) but is well dispersed as water-swelled particles having an appropriate particle size, the crosslinked polymer is Is preferred because it can exhibit good binding performance.

本発明の架橋重合体又はその塩は、該架橋重合体が有するカルボキシル基に基づく中和度が80〜100モル%であるものを水中に分散させた際の粒子径(水膨潤粒子径)が、体積基準メジアン径で0.1μm以上、10.0μm以下の範囲にあることが好ましい。上記粒子径のより好ましい範囲は0.1μm以上、8.0μm以下であり、さらに好ましい範囲は0.1μm以上、7.0μm以下であり、一層好ましい範囲は0.2μm以上、5.0μm以下であり、より一層好ましい範囲は0.5μm以上、3.0μm以下である。粒子径が0.1μm以上、10.0μm以下の範囲であれば、合剤層組成物中において好適な大きさで均一に存在するため、合剤層組成物の安定性が高く、優れた結着性を発揮することが可能となる。粒子径が10.0μm以下を超えると、上記の通り結着性が不十分となる虞がある。また、平滑性な塗面が得られにくい点で、塗工性が不十分となる虞がある。一方、粒子径が0.1μm未満の場合には、安定製造性の観点において懸念される。
なお、上記水膨潤粒子径は、本明細書実施例に記載の方法により測定することができる。
The crosslinked polymer of the present invention or a salt thereof has a particle diameter (water swelling particle diameter) when a substance having a degree of neutralization based on a carboxyl group of the crosslinked polymer of 80 to 100 mol% is dispersed in water. Preferably, the volume-based median diameter is in the range of 0.1 μm or more and 10.0 μm or less. The more preferable range of the particle diameter is 0.1 μm or more and 8.0 μm or less, the further preferable range is 0.1 μm or more and 7.0 μm or less, and the more preferable range is 0.2 μm or more and 5.0 μm or less. Yes, an even more preferable range is 0.5 μm or more and 3.0 μm or less. When the particle diameter is in the range of 0.1 μm or more and 10.0 μm or less, the mixture layer composition is uniformly present in a suitable size in the mixture layer composition. It is possible to exhibit the wearability. If the particle size exceeds 10.0 μm or less, the binding property may be insufficient as described above. In addition, there is a possibility that the coatability becomes insufficient because a smooth coated surface is hardly obtained. On the other hand, when the particle diameter is less than 0.1 μm, there is a concern from the viewpoint of stable production.
The water swelling particle diameter can be measured by the method described in Examples of the present specification.

架橋重合体が未中和若しくは中和度80モル%未満の場合は、アルカリ金属水酸化物等により中和度80〜100モル%に中和し、水中に分散させた際の粒子径を測定すればよい。一般に、架橋重合体又はその塩は、粉末または溶液(分散液)の状態では一次粒子が会合、凝集した塊状粒子として存在する場合が多い。上記の水分散させた際の粒子径が上記範囲である場合、当該架橋重合体又はその塩は極めて優れた分散性を有するものであり、中和度80〜100モル%に中和して水分散することにより塊状粒子が解れ、ほぼ一次粒子の分散体、若しくは2次凝集体であっても、その粒子径が0.1〜10.0μmの範囲内にある、安定な分散状態を形成するものである。   When the cross-linked polymer is unneutralized or has a degree of neutralization of less than 80 mol%, neutralize to a degree of neutralization of 80 to 100 mol% with an alkali metal hydroxide or the like, and measure the particle size when dispersed in water. do it. In general, the crosslinked polymer or a salt thereof often exists as aggregated and aggregated primary particles in the form of a powder or a solution (dispersion). When the particle size when dispersed in water is in the above range, the crosslinked polymer or a salt thereof has extremely excellent dispersibility, and is neutralized to a degree of neutralization of 80 to 100 mol% and water By dispersing, the agglomerated particles are unraveled, and a stable dispersion state in which the particle diameter is in the range of 0.1 to 10.0 μm is formed even if the dispersion is substantially a primary particle or a secondary aggregate. Things.

水膨潤粒子径の体積基準メジアン径を個数基準メジアン径で除した値である粒子径分布は、結着性及び塗工性の観点から好ましくは10以下であり、より好ましくは5.0以下であり、さらに好ましくは3.0以下であり、一層好ましくは1.5以下である。上記粒子径分布の下限値は、通常は1.0である。   The particle diameter distribution, which is a value obtained by dividing the volume-based median diameter of the water-swelled particle diameter by the number-based median diameter, is preferably 10 or less, more preferably 5.0 or less, from the viewpoint of binding properties and coatability. Yes, more preferably 3.0 or less, and even more preferably 1.5 or less. The lower limit of the particle size distribution is usually 1.0.

また、本発明の架橋重合体又はその塩の乾燥時における粒子径(乾燥粒子径)は、体積基準メジアン径で0.03μm以上、3μm以下の範囲にあることが好ましい。上記粒子径のより好ましい範囲は0.1μm以上、1μm以下であり、さらに好ましい範囲は0.3μm以上、0.8μm以下である。   Further, the particle size (dry particle size) of the crosslinked polymer of the present invention or a salt thereof at the time of drying is preferably in the range of 0.03 μm or more and 3 μm or less in terms of volume-based median diameter. The more preferable range of the particle diameter is 0.1 μm or more and 1 μm or less, and the more preferable range is 0.3 μm or more and 0.8 μm or less.

一般に、架橋重合体は、そのポリマー鎖の長さ(一次鎖長)が長いほど強靭さが増大し、高い結着性を得ることが可能となるとともに、その水分散液の粘度が上昇する。また、長い一次鎖長を有するポリマーに比較的少量の架橋を施して得られた架橋重合体(塩)は、水中では水に膨潤したミクロゲル体として存在する。本発明の電極合剤層用組成物においては、このミクロゲル体の相互作用により増粘効果や分散安定化効果が発現される。ミクロゲル体の相互作用はミクロゲル体の水膨潤度、およびミクロゲル体の強度によって変化するが、これらは架橋重合体の架橋度により影響を受ける。架橋度が低すぎる場合はミクロゲルの強度が不足して、分散安定化効果や結着性が不足する場合がある。一方架橋度が高すぎる場合は、ミクロゲルの膨潤度が不足して分散安定化効果や結着性が不足する場合がある。すなわち、架橋重合体としては、十分に長い一次鎖長を有する重合体に適度な架橋を施した微架橋重合体であることが望ましい。   In general, the longer the length of the polymer chain (primary chain length) of the crosslinked polymer, the higher the toughness, the higher the binding ability, and the higher the viscosity of the aqueous dispersion. A crosslinked polymer (salt) obtained by subjecting a polymer having a long primary chain length to a relatively small amount of crosslinking exists in water as a microgel body swollen in water. In the composition for an electrode mixture layer of the present invention, the interaction between the microgels exhibits a thickening effect and a dispersion stabilizing effect. The interaction of the microgel varies with the degree of water swelling of the microgel and the strength of the microgel, which are affected by the degree of crosslinking of the crosslinked polymer. If the degree of crosslinking is too low, the strength of the microgel may be insufficient, and the dispersion stabilizing effect and the binding property may be insufficient. On the other hand, if the degree of crosslinking is too high, the swelling degree of the microgel may be insufficient, and the dispersion stabilizing effect and the binding property may be insufficient. That is, the crosslinked polymer is desirably a finely crosslinked polymer obtained by subjecting a polymer having a sufficiently long primary chain length to appropriate crosslinking.

架橋重合体又はその塩は、合剤層組成物中において、中和度が20〜100モル%となるように、エチレン性不飽和カルボン酸単量体由来のカルボキシル基等の酸基が中和され、塩の態様として用いることが好ましい。上記中和度は50〜100モル%であることがより好ましく、60〜95モル%であることがさらに好ましい。中和度が20モル%以上の場合、水膨潤性が良好となり分散安定化効果が得やすいという点で好ましい。本明細書では、上記中和度は、カルボキシル基等の酸基を有する単量体及び中和に用いる中和剤の仕込み値から計算により算出することができる。なお、中和度は架橋重合体又はその塩を、減圧条件下、80℃で3時間乾燥処理後の粉末をIR測定し、カルボン酸のC=O基由来のピークとカルボン酸塩のC=O基由来のピークの強度比より確認することができる。   The crosslinked polymer or a salt thereof is neutralized with an acid group such as a carboxyl group derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer so that the degree of neutralization is 20 to 100 mol% in the mixture layer composition. And it is preferable to use it as an embodiment of a salt. The degree of neutralization is more preferably from 50 to 100 mol%, even more preferably from 60 to 95 mol%. When the degree of neutralization is 20 mol% or more, the water swelling property is good and the dispersion stabilizing effect is easily obtained, which is preferable. In the present specification, the degree of neutralization can be calculated from the charged values of the monomer having an acid group such as a carboxyl group and the neutralizing agent used for neutralization. The degree of neutralization was determined by IR measurement of the powder after drying the crosslinked polymer or a salt thereof at 80 ° C. for 3 hours under reduced pressure. The peak derived from the CCO group of the carboxylic acid and the C = It can be confirmed from the intensity ratio of the peak derived from the O group.

<架橋重合体又はその塩の製造方法>
架橋重合体は、溶液重合、沈殿重合、懸濁重合、乳化重合等の公知の重合方法を使用することが可能であるが、生産性の点で沈殿重合及び懸濁重合(逆相懸濁重合)が好ましい。結着性等に関してより良好な性能が得られる点で、沈殿重合、懸濁重合、乳化重合等の不均一系の重合法が好ましく、中でも沈殿重合法がより好ましい。
沈殿重合は、原料である不飽和単量体を溶解するが、生成する重合体を実質溶解しない溶媒中で重合反応を行うことにより重合体を製造する方法である。重合の進行とともにポリマー粒子は凝集及び成長により大きくなり、数十nm〜数百nmの一次粒子が数μm〜数十μmに二次凝集したポリマー粒子の分散液が得られる。ポリマーの粒子サイズを制御するために分散安定剤を使用することもできる。
尚、分散安定剤や重合溶剤等を選定することにより上記二次凝集を抑制することもできる。一般に、二次凝集を抑制した沈殿重合は、分散重合とも呼ばれる。
<Method for producing crosslinked polymer or salt thereof>
For the crosslinked polymer, known polymerization methods such as solution polymerization, precipitation polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization can be used, but precipitation polymerization and suspension polymerization (reverse phase suspension polymerization) are possible in terms of productivity. Is preferred. A heterogeneous polymerization method such as precipitation polymerization, suspension polymerization, or emulsion polymerization is preferred, and a precipitation polymerization method is more preferred, in terms of obtaining better performance with respect to binding properties and the like.
Precipitation polymerization is a method for producing a polymer by performing a polymerization reaction in a solvent that dissolves the unsaturated monomer as a raw material but does not substantially dissolve the produced polymer. As the polymerization proceeds, the polymer particles become larger due to aggregation and growth, and a dispersion of polymer particles in which primary particles of several tens nm to several hundreds of nm are secondarily aggregated to several μm to several tens μm is obtained. Dispersion stabilizers can also be used to control the particle size of the polymer.
The secondary aggregation can be suppressed by selecting a dispersion stabilizer, a polymerization solvent, and the like. Generally, precipitation polymerization in which secondary aggregation is suppressed is also called dispersion polymerization.

沈殿重合の場合、重合溶媒は、使用する単量体の種類等を考慮して水及び各種有機溶剤等から選択される溶媒を使用することができる。より一次鎖長の長い重合体を得るためには、連鎖移動定数の小さい溶媒を使用することが好ましい。   In the case of precipitation polymerization, a solvent selected from water and various organic solvents can be used as the polymerization solvent in consideration of the type of the monomer to be used and the like. In order to obtain a polymer having a longer primary chain length, it is preferable to use a solvent having a small chain transfer constant.

具体的な重合溶媒としては、メタノール、t−ブチルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル及びテトラヒドロフラン等の水溶性溶剤の他、ベンゼン、酢酸エチル、ジクロロエタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン及びn−ヘプタン等が挙げられ、これらの1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。又は、これらと水との混合溶媒として用いてもよい。本発明において水溶性溶剤とは、20℃における水への溶解度が10g/100mlより大きいものを指す。
上記の内、粗大粒子の生成や反応器への付着が小さく重合安定性が良好であること、析出した重合体微粒子が二次凝集しにくい(若しくは二次凝集が生じても水媒体中で解れやすい)こと、連鎖移動定数が小さく重合度(一次鎖長)の大きい重合体が得られること、及び後述する工程中和の際に操作が容易であること等の点で、メチルエチルケトン及びアセトニトリルが好ましい。
Specific polymerization solvents include water-soluble solvents such as methanol, t-butyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, acetonitrile and tetrahydrofuran, as well as benzene, ethyl acetate, dichloroethane, n-hexane, cyclohexane and n-heptane. These may be used alone or in combination of two or more. Alternatively, they may be used as a mixed solvent of these and water. In the present invention, the water-soluble solvent refers to a solvent having a solubility in water at 20 ° C. of more than 10 g / 100 ml.
Among the above, the generation of coarse particles and adhesion to the reactor are small and the polymerization stability is good, and the precipitated polymer fine particles are hardly secondary-agglomerated (or dissolve in an aqueous medium even if secondary aggregation occurs). Methyl ethyl ketone and acetonitrile are preferred in that a polymer having a small chain transfer constant and a large degree of polymerization (primary chain length) is obtained, and that the operation is easy during the neutralization of the process described below. .

また、同じく工程中和において中和反応を安定かつ速やかに進行させるため、重合溶媒中に高極性溶媒を少量加えておくことが好ましい。係る高極性溶媒としては、好ましくは水及びメタノールが挙げられる。高極性溶媒の使用量は、媒体の全質量に基づいて好ましくは0.05〜20.0質量%であり、より好ましくは0.1〜10.0質量%、さらに好ましくは0.1〜5.0質量%であり、一層好ましくは0.1〜1.0質量%である。高極性溶媒の割合が0.05質量%以上であれば、上記中和反応への効果が認められ、20.0質量%以下であれば重合反応への悪影響も見られない。また、アクリル酸等の親水性の高いエチレン性不飽和カルボン酸単量体の重合では、高極性溶媒を加えた場合には重合速度が向上し、一次鎖長の長い重合体を得やすくなる。高極性溶媒の中でも特に水は上記重合速度を向上させる効果が大きく好ましい。   Similarly, in order to allow the neutralization reaction to proceed stably and quickly in the process neutralization, it is preferable to add a small amount of a highly polar solvent to the polymerization solvent. Such highly polar solvents preferably include water and methanol. The amount of the highly polar solvent used is preferably 0.05 to 20.0% by mass, more preferably 0.1 to 10.0% by mass, and still more preferably 0.1 to 5% by mass based on the total mass of the medium. 0.0% by mass, and more preferably 0.1 to 1.0% by mass. When the proportion of the highly polar solvent is 0.05% by mass or more, the effect on the neutralization reaction is recognized, and when the ratio is 20.0% by mass or less, no adverse effect on the polymerization reaction is observed. Further, in the polymerization of a highly hydrophilic ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer such as acrylic acid, when a highly polar solvent is added, the polymerization rate is improved, and a polymer having a long primary chain length is easily obtained. Among the highly polar solvents, water is particularly preferred because it has a large effect of improving the polymerization rate.

架橋重合体又はその塩の製造においては、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体成分を重合する重合工程を備えることが好ましい。例えば、(a)成分の由来となるエチレン性不飽和カルボン酸単量体を50質量%以上99.9質量%以下、(b)成分の由来となるニトリル基含有エチレン性不飽和単量体を0.1質量%以上20質量%以下、及び(c)成分の由来となる他のエチレン性不飽和単量体を0質量%以上49.9質量%以下含む単量体成分を重合する重合工程を備えることが好ましい。
上記重合工程により、架橋重合体には、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位(a成分)が50質量%以上99.9質量%以下導入され、ニトリル基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位(b成分)が0.1質量%以上20質量%以下導入される。エチレン性不飽和カルボン酸単量体の使用量は、また例えば、50質量%以上、99質量%以下であり、また例えば、50質量%以上、98質量%以下であり、また例えば、50質量%以上、95質量%以下である。ニトリル基含有エチレン性不飽和単量体の使用量は、また例えば、0.3質量%以上、20質量%以下であり、また例えば、0.5質量%以上、20質量%以下であり、また例えば、0.5質量%以上、18質量%以下である。
In the production of a crosslinked polymer or a salt thereof, it is preferable to include a polymerization step of polymerizing a monomer component containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. For example, 50% by mass or more and 99.9% by mass or less of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer derived from the component (a) and the nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomer derived from the component (b) may be used. A polymerization step of polymerizing a monomer component containing 0.1% by mass or more and 20% by mass or less, and 0% by mass or more and 49.9% by mass or less of another ethylenically unsaturated monomer as a component (c); It is preferable to provide
By the above polymerization step, a structural unit (a component) derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is introduced into the crosslinked polymer in an amount of 50% by mass or more and 99.9% by mass or less, and the nitrile group-containing ethylenically unsaturated A structural unit (component b) derived from a monomer is introduced in an amount of 0.1% by mass or more and 20% by mass or less. The amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used is, for example, 50% by mass or more and 99% by mass or less, for example, 50% by mass or more and 98% by mass or less, for example, 50% by mass or less. At least 95% by mass. The used amount of the nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomer is, for example, 0.3% by mass or more and 20% by mass or less, and for example, 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, For example, the content is 0.5% by mass or more and 18% by mass or less.

上記他のエチレン性不飽和単量体としては、例えば、スルホン酸基及びリン酸基等のカルボキシル基以外のアニオン性基を有するエチレン性不飽和単量体化合物、並びに、(b)成分以外の非イオン性のエチレン性不飽和単量体等が挙げられる。具体的な化合物としては、上述した(c)成分を導入可能な単量体化合物が挙げられる。上記他のエチレン性不飽和単量体は、単量体成分の全量に対して0質量%以上、49.9質量%以下含んでもよく、1質量%以上、40質量%以下であってもよく、2質量%以上、40質量%以下であってもよく、2質量%以上、30質量%以下であってもよく、5質量%以上、30質量%以下であってもよい。また、同様に上記架橋性単量体を使用してもよい。   Examples of the other ethylenically unsaturated monomer include, for example, an ethylenically unsaturated monomer compound having an anionic group other than a carboxyl group such as a sulfonic acid group and a phosphoric acid group, and a compound other than the component (b). Nonionic ethylenically unsaturated monomers and the like can be mentioned. Specific examples of the compound include a monomer compound into which the component (c) described above can be introduced. The other ethylenically unsaturated monomer may contain 0% by mass or more and 49.9% by mass or less, or 1% by mass or more and 40% by mass or less based on the total amount of the monomer components. It may be 2% by mass or more and 40% by mass or less, 2% by mass or more and 30% by mass or less, or 5% by mass or more and 30% by mass or less. Moreover, you may use the said crosslinking monomer similarly.

重合時の単量体濃度については、より一次鎖長の長い重合体を得る観点から高い方が好ましい。ただし、単量体濃度が高すぎると、重合体粒子の凝集が進行し易い他、重合熱の制御が困難となり重合反応が暴走する虞がある。このため、例えば沈殿重合法の場合、重合開始時の単量体濃度は、2〜40質量%程度の範囲が一般的であり、好ましくは5〜40質量%の範囲である。
なお、本明細書において「単量体濃度」とは、重合を開始する時点における反応液中の単量体濃度を示す。
The monomer concentration at the time of polymerization is preferably higher from the viewpoint of obtaining a polymer having a longer primary chain length. However, if the monomer concentration is too high, the aggregation of the polymer particles tends to proceed, and it is difficult to control the heat of polymerization, so that the polymerization reaction may run away. Therefore, for example, in the case of the precipitation polymerization method, the monomer concentration at the start of the polymerization is generally in the range of about 2 to 40% by mass, and preferably in the range of 5 to 40% by mass.
In the present specification, the “monomer concentration” indicates the monomer concentration in the reaction solution at the time of starting the polymerization.

架橋重合体は、塩基化合物の存在下に重合反応を行うことにより製造してもよい。塩基化合物存在下において重合反応を行うことにより、高い単量体濃度条件下であっても、重合反応を安定に実施することができる。単量体濃度は、13.0質量%以上であってもよく、好ましくは15.0質量%以上であり、より好ましくは17.0質量%以上であり、更に好ましくは19.0質量%以上であり、一層好ましくは20.0質量%以上である。単量体濃度はなお好ましくは22.0質量%以上であり、より一層好ましくは25.0質量%以上である。一般に、重合時の単量体濃度を高くするほど高分子量化が可能であり、一次鎖長の長い重合体を製造することができる。本発明の架橋重合体は、十分に長い一次鎖長を有する重合体に適度な架橋を施した微架橋重合体であるため、その一次鎖長を直接測定することは、分析的に困難である。一般的には、重合体の一次鎖長は溶液粘度と相関することが知られているが、架橋重合体の場合にはその架橋度によっても溶液粘度は変動する。
よって、上記の方法で得られた架橋重合体を、当該重合体の構造又は特性で規定することは非常に困難である。
なお、本明細書において「単量体濃度」とは、重合を開始する時点における反応液中の単量体濃度を示す。
The crosslinked polymer may be produced by performing a polymerization reaction in the presence of a basic compound. By performing the polymerization reaction in the presence of a base compound, the polymerization reaction can be stably performed even under high monomer concentration conditions. The monomer concentration may be 13.0% by mass or more, preferably 15.0% by mass or more, more preferably 17.0% by mass or more, and still more preferably 19.0% by mass or more. And more preferably at least 20.0% by mass. The monomer concentration is still more preferably 22.0% by mass or more, and even more preferably 25.0% by mass or more. In general, the higher the monomer concentration at the time of polymerization, the higher the molecular weight can be obtained, and a polymer having a long primary chain length can be produced. Since the crosslinked polymer of the present invention is a finely crosslinked polymer obtained by subjecting a polymer having a sufficiently long primary chain length to appropriate crosslinking, it is analytically difficult to directly measure the primary chain length. . In general, it is known that the primary chain length of a polymer is correlated with the solution viscosity. However, in the case of a crosslinked polymer, the solution viscosity varies depending on the degree of crosslinking.
Therefore, it is very difficult to define the crosslinked polymer obtained by the above method by the structure or properties of the polymer.
In the present specification, the “monomer concentration” indicates the monomer concentration in the reaction solution at the time of starting the polymerization.

単量体濃度の上限値は、使用する単量体及び溶媒の種類、並びに、重合方法及び各種重合条件等により異なるが、重合反応熱の除熱が可能であれば、沈殿重合では上記の通り概ね40%程度、懸濁重合では概ね50%程度、乳化重合では概ね70%程度である。   The upper limit of the monomer concentration varies depending on the type of the monomer and the solvent used, and the polymerization method and various polymerization conditions, but if the heat of the polymerization reaction can be removed, the precipitation polymerization is performed as described above. It is about 40%, about 50% for suspension polymerization, and about 70% for emulsion polymerization.

上記塩基化合物は、いわゆるアルカリ性化合物であり、無機塩基化合物及び有機塩基化合物の何れを用いてもよい。塩基化合物存在下において重合反応を行うことにより、例えば13.0質量%を超えるような高い単量体濃度条件下であっても、重合反応を安定に実施することができる。また、このような高い単量体濃度で重合して得られた重合体は、分子量が高いため(一次鎖長が長いため)結着性にも優れる。
無機塩基化合物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属水酸化物等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。
有機塩基化合物としては、アンモニア及び有機アミン化合物が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。中でも、重合安定性及び得られる架橋重合体又はその塩を含むバインダーの結着性の観点から、有機アミン化合物が好ましい。
The basic compound is a so-called alkaline compound, and any of an inorganic basic compound and an organic basic compound may be used. By performing the polymerization reaction in the presence of a base compound, the polymerization reaction can be stably performed even under a high monomer concentration condition exceeding, for example, 13.0% by mass. Further, a polymer obtained by polymerizing at such a high monomer concentration has a high molecular weight (because of a long primary chain length) and thus has excellent binding properties.
Examples of the inorganic base compound include lithium hydroxide, sodium hydroxide, alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide, calcium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as magnesium hydroxide, and the like. One or more kinds can be used.
Examples of the organic base compound include ammonia and an organic amine compound, and one or more of these can be used. Among them, an organic amine compound is preferable from the viewpoint of polymerization stability and binding property of a binder containing the obtained crosslinked polymer or a salt thereof.

有機アミン化合物としては、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、モノヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン及びトリドデシルアミン等のN−アルキル置換アミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン、ジメチルエタノールアミン及びN,N−ジメチルエタノールアミン等の(アルキル)アルカノールアミン;ピリジン、ピペリジン、ピペラジン、1,8−ビス(ジメチルアミノ)ナフタレン、モルホリン及びジアザビシクロウンデセン(DBU)等の環状アミン;ジエチレントリアミン、N、N−ジメチルベンジルアミンが挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。
これらの内でも、長鎖アルキル基を有する疎水性アミンを用いた場合、より大きな静電反発及び立体反発が得られることから、単量体濃度の高い場合であっても重合安定性を確保しやすい点で好ましい。具体的には、有機アミン化合物に存在する窒素原子数に対する炭素原子数の比で表される値(C/N)が高い程、立体反発効果による重合安定化効果が高い。上記C/Nの値は、好ましくは3以上であり、より好ましくは5以上であり、さらに好ましくは10以上であり、一層好ましくは20以上である。
Examples of the organic amine compound include, for example, monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, monoethylamine, diethylamine, triethylamine, monobutylamine, dibutylamine, tributylamine, monohexylamine, dihexylamine, trihexylamine, trioctylamine and tridodecylamine N-alkyl-substituted amines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, propanolamine, dimethylethanolamine and (alkyl) alkanolamines such as N, N-dimethylethanolamine; pyridine, piperidine, piperazine, 1,8- Cyclic amines such as bis (dimethylamino) naphthalene, morpholine and diazabicycloundecene (DBU); diethylenetriamine, N, N- Methylbenzylamine, and the like, may be used alone or two or more of these.
Among these, when a hydrophobic amine having a long-chain alkyl group is used, greater electrostatic repulsion and steric repulsion can be obtained, so that polymerization stability is ensured even when the monomer concentration is high. It is preferable because it is easy. Specifically, the higher the value (C / N) represented by the ratio of the number of carbon atoms to the number of nitrogen atoms present in the organic amine compound, the higher the polymerization stabilizing effect due to the steric repulsion effect. The value of C / N is preferably 3 or more, more preferably 5 or more, further preferably 10 or more, and further preferably 20 or more.

塩基化合物の使用量は、上記エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対し、0.001モル%以上4.0モル%以下の範囲とすることが好ましい。塩基化合物の使用量がこの範囲であれば、重合反応を円滑に行うことができる。使用量は、0.05モル%以上4.0モル%以下であってもよく、0.1モル%以上4.0モル%以下であってもよく、0.1モル%以上3.0モル%以下であってもよく、0.1モル%以上2.0モル%以下であってもよい。
尚、本明細書では、塩基化合物の使用量は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対して用いた塩基化合物のモル濃度を表したものであり、中和度を意味するものではない。すなわち、用いる塩基化合物の価数は考慮しない。
The amount of the basic compound used is preferably in the range of 0.001 mol% to 4.0 mol% based on the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. When the amount of the basic compound used is within this range, the polymerization reaction can be smoothly performed. The used amount may be 0.05 mol% or more and 4.0 mol% or less, 0.1 mol% or more and 4.0 mol% or less, or 0.1 mol% or more and 3.0 mol%. % Or less, and may be 0.1 mol% or more and 2.0 mol% or less.
In this specification, the amount of the basic compound used indicates the molar concentration of the basic compound used with respect to the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, and does not mean the degree of neutralization. That is, the valence of the basic compound used is not considered.

重合開始剤は、アゾ系化合物、有機過酸化物、無機過酸化物等の公知の重合開始剤を用いることができるが、特に限定されるものではない。熱開始、還元剤を併用したレドックス開始、UV開始等、公知の方法で適切なラジカル発生量となるように使用条件を調整することができる。一次鎖長の長い架橋重合体を得るためには、製造時間が許容される範囲内で、ラジカル発生量がより少なくなるように条件を設定することが好ましい。   As the polymerization initiator, a known polymerization initiator such as an azo compound, an organic peroxide, or an inorganic peroxide can be used, but is not particularly limited. Use conditions can be adjusted by a known method such as heat initiation, redox initiation using a reducing agent in combination, UV initiation, etc., so that an appropriate amount of radicals is generated. In order to obtain a crosslinked polymer having a long primary chain length, it is preferable to set conditions so that the amount of generated radicals is reduced within a range where the production time is allowed.

上記アゾ系化合物としては、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、2−(tert−ブチルアゾ)−2−シアノプロパン、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。   Examples of the azo compound include 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (N-butyl-2-methylpropionamide), and 2- (tert-butylazo) -2. -Cyanopropane, 2,2'-azobis (2,4,4-trimethylpentane), 2,2'-azobis (2-methylpropane) and the like, and one or more of these are used. be able to.

上記有機過酸化物としては、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン(日油社製、商品名「パーテトラA」)、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン(同「パーヘキサHC」)、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン(同「パーヘキサC」)、n−ブチル−4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレレート(同「パーヘキサV」)、2,2−ジ(t−ブチルパーオキシ)ブタン(同「パーヘキサ22」)、t−ブチルハイドロパーオキサイド(同「パーブチルH」)、クメンハイドロパーオキサイド(日油社製、商品名「パークミルH」)、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド(同「パーオクタH」)、t−ブチルクミルパーオキサイド(同「パーブチルC」)、ジ−t−ブチルパーオキサイド(同「パーブチルD」)、ジ−t−ヘキシルパーオキサイド(同「パーヘキシルD」)、ジ(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド(同「パーロイル355」)、ジラウロイルパーオキサイド(同「パーロイルL」)、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(同「パーロイルTCP」)、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート(同「パーロイルOPP」)、ジ−sec−ブチルパーオキシジカーボネート(同「パーロイルSBP」)、クミルパーオキシネオデカノエート(同「パークミルND」)、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート(同「パーオクタND」)、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート(同「パーヘキシルND」)、t−ブチルパーオキシネオデカノエート(同「パーブチルND」)、t−ブチルパーオキシネオヘプタノエート(同「パーブチルNHP」)、t−ヘキシルパーオキシピバレート(同「パーヘキシルPV」)、t−ブチルパーオキシピバレート(同「パーブチルPV」)、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイル)ヘキサン(同「パーヘキサ250」)、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(同「パーオクタO」)、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(同「パーヘキシルO」)、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(同「パーブチルO」)、t−ブチルパーオキシラウレート(同「パーブチルL」)、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート(同「パーブチル355」)、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート(同「パーヘキシルI」)、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート(同「パーブチルI」)、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート(同「パーブチルE」)、t−ブチルパーオキシアセテート(同「パーブチルA」)、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート(同「パーヘキシルZ」)及びt−ブチルパーオキシベンゾエート(同「パーブチルZ」)等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。   Examples of the organic peroxide include 2,2-bis (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl) propane (trade name "Pertetra A" manufactured by NOF Corporation), 1,1-di (t- Hexylperoxy) cyclohexane (same as “perhexa HC”), 1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane (same as “perhexa C”), n-butyl-4,4-di (t-butylperoxy) Valerate (perhexa V), 2,2-di (t-butylperoxy) butane (perhexa22), t-butyl hydroperoxide (perbutyl H), cumene hydroperoxide (JP) Oil Company, trade name "Parkmill H"), 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide ("Perocta H"), t-butylcumyl peroxide ("" -Butyl C "), di-t-butyl peroxide (same as" perbutyl D "), di-t-hexyl peroxide (same as" perhexyl D "), di (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide ( "Perloyl 355"), dilauroyl peroxide ("Perloyl L"), bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate ("Perloyl TCP"), di-2-ethylhexylperoxydicarbonate ( "Perloyl OPP"), di-sec-butyl peroxydicarbonate ("Perloyl SBP"), cumyl peroxy neodecanoate ("Parkmill ND"), 1,1,3,3-tetramethylbutyl Peroxyneodecanoate (same as “perocta ND”), t-hexylperoxyneodecanoate (Perhexyl ND), t-butylperoxy neodecanoate (perbutyl ND), t-butyl peroxyneoheptanoate (perbutyl NHP), t-hexylperoxypi Valate ("perhexyl PV"), t-butyl peroxypivalate ("perbutyl PV"), 2,5-dimethyl-2,5-di (2-ethylhexanoyl) hexane ("perhexa 250") 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate (the same as “peroctyl O”), t-hexylperoxy-2-ethylhexanoate (the same as “perhexyl O”), t -Butylperoxy-2-ethylhexanoate (perbutyl O); t-butylperoxylaurate (perbutyl L); t-butyl Luperoxy-3,5,5-trimethylhexanoate ("Perbutyl 355"), t-hexylperoxyisopropyl monocarbonate ("Perhexyl I"), t-butyl peroxyisopropyl monocarbonate ("Perbutyl I") ), T-butyl peroxy-2-ethylhexyl monocarbonate ("Perbutyl E"), t-butyl peroxyacetate ("Perbutyl A"), t-hexyl peroxybenzoate ("Perhexyl Z") and t -Butyl peroxybenzoate (the same as "perbutyl Z"), and one or more of these can be used.

上記無機過酸化物としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等が挙げられる。
また、レドックス開始の場合、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート、アスコルビン酸、亜硫酸ガス(SO2)、硫酸第一鉄等を還元剤として用いることができる。
Examples of the inorganic peroxide include potassium persulfate, sodium persulfate, and ammonium persulfate.
In the case of redox initiation, sodium sulfite, sodium thiosulfate, sodium formaldehyde sulfoxylate, ascorbic acid, sulfur dioxide (SO 2 ), ferrous sulfate and the like can be used as a reducing agent.

重合開始剤の好ましい使用量は、用いる単量体成分の総量を100質量部としたときに、例えば、0.001〜2質量部であり、また例えば、0.005〜1質量部であり、また例えば、0.01〜0.1質量部である。重合開始剤の使用量が0.001質量部以上であれば重合反応を安定的に行うことができ、2質量部以下であれば一次鎖長の長い重合体を得やすい。   The preferred amount of the polymerization initiator to be used is, for example, 0.001 to 2 parts by mass, and for example, 0.005 to 1 part by mass when the total amount of the used monomer components is 100 parts by mass, Further, for example, it is 0.01 to 0.1 part by mass. When the amount of the polymerization initiator is 0.001 part by mass or more, the polymerization reaction can be stably performed. When the amount is 2 parts by mass or less, a polymer having a long primary chain length is easily obtained.

重合温度は、使用する単量体の種類及び濃度等の条件にもよるが、0〜100℃が好ましく、20〜80℃がより好ましい。重合温度は一定であってもよいし、重合反応の期間において変化するものであってもよい。また、重合時間は1分間〜20時間が好ましく、1時間〜10時間がより好ましい。   The polymerization temperature is preferably from 0 to 100 ° C, more preferably from 20 to 80 ° C, depending on conditions such as the type and concentration of the monomer used. The polymerization temperature may be constant or may change during the polymerization reaction. The polymerization time is preferably 1 minute to 20 hours, more preferably 1 hour to 10 hours.

重合工程を経て得られた架橋重合体分散液は、乾燥工程において減圧及び/又は加熱処理等を行い溶媒留去することにより、目的とする架橋重合体を粉末状態で得ることができる。この際、上記乾燥工程の前に、未反応単量体(及びその塩)、開始剤由来の不純物等を除去する目的で、重合工程に引き続き、遠心分離及び濾過等の固液分離工程、水、メタノール又は重合溶媒と同一の溶媒等を用いた洗浄工程を備えることが好ましい。上記洗浄工程を備えた場合、架橋重合体が二次凝集した場合であっても使用時に解れやすく、さらに残存する未反応単量体が除去されることにより結着性や電池特性の点でも良好な性能を示す。   The crosslinked polymer dispersion obtained through the polymerization step is subjected to reduced pressure and / or heat treatment or the like in the drying step to distill off the solvent, whereby the desired crosslinked polymer can be obtained in a powder state. At this time, prior to the drying step, for the purpose of removing unreacted monomers (and salts thereof), impurities derived from the initiator, and the like, the polymerization step is followed by a solid-liquid separation step such as centrifugation and filtration, and water. , Methanol or the same solvent as the polymerization solvent. When the above washing step is provided, even when the crosslinked polymer is secondary aggregated, it is easy to be unraveled at the time of use, and the remaining unreacted monomer is removed, so that it is also good in terms of binding properties and battery characteristics. High performance.

本製造方法では、塩基化合物存在下にエチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体組成物の重合反応を行うが、重合工程により得られた重合体分散液にアルカリ化合物を添加して重合体を中和(以下、「工程中和」ともいう)した後、乾燥工程で溶媒を除去してもよい。また、上記工程中和の処理を行わずに架橋重合体の粉末を得た後、電極合剤層スラリーを調製する際にアルカリ化合物を添加して、重合体を中和(以下、「後中和」ともいう)してもよい。上記の内、工程中和の方が、二次凝集体が解れやすい傾向にあり好ましい。   In the present production method, a polymerization reaction of a monomer composition containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is performed in the presence of a base compound, and an alkali compound is added to a polymer dispersion obtained in the polymerization step. After neutralizing the polymer (hereinafter, also referred to as “step neutralization”), the solvent may be removed in a drying step. Also, after obtaining the crosslinked polymer powder without performing the above-described neutralization treatment, an alkali compound is added when preparing the electrode mixture layer slurry to neutralize the polymer (hereinafter, referred to as " Sum). Among the above, the step neutralization is preferable because the secondary aggregates tend to be easily unraveled.

<二次電池電極合剤層用組成物>
本発明の二次電池電極合剤層用組成物は、上記架橋重合体又はその塩を含有するバインダー、活物質及び水を含む。
本発明の電極合剤層組成物における架橋重合体又はその塩の使用量は、活物質の全量に対して、例えば、0.1質量%以上20質量%以下である。上記使用量は、また例えば、0.2質量%以上10質量%以下であり、また例えば0.3質量%以上8質量%以下であり、また例えば0.4質量%以上5質量%以下である。架橋重合体及びその塩の使用量が0.1質量%未満の場合、十分な結着性が得られないことがある。また、活物質等の分散安定性が不十分となり、形成される合剤層の均一性が低下する場合がある。一方、架橋重合体及びその塩の使用量が20質量%を超える場合、電極合剤層組成物が高粘度となり集電体への塗工性が低下することがある。その結果、得られた合剤層にブツや凹凸が生じて電極特性に悪影響を及ぼす虞がある。
<Composition for secondary battery electrode mixture layer>
The composition for a secondary battery electrode mixture layer of the present invention contains a binder containing the crosslinked polymer or a salt thereof, an active material, and water.
The amount of the crosslinked polymer or its salt used in the electrode mixture layer composition of the present invention is, for example, 0.1% by mass or more and 20% by mass or less based on the total amount of the active material. The used amount is, for example, 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, for example, 0.3% by mass or more and 8% by mass or less, and for example, 0.4% by mass or more and 5% by mass or less. . If the amount of the crosslinked polymer and its salt is less than 0.1% by mass, sufficient binding properties may not be obtained. Further, the dispersion stability of the active material or the like may be insufficient, and the uniformity of the formed mixture layer may decrease. On the other hand, when the use amount of the crosslinked polymer and its salt exceeds 20% by mass, the composition of the electrode mixture layer becomes high in viscosity, and the coatability to the current collector may be reduced. As a result, bumps and irregularities may occur in the obtained mixture layer, which may adversely affect the electrode characteristics.

架橋重合体及びその塩の使用量が上記範囲内であれば、分散安定性に優れた組成物が得られるとともに、集電体への密着性が極めて高い合剤層を得ることができ、結果として電池の耐久性が向上する。さらに、上記架橋重合体及びその塩は、活物質に対して少量(例えば5質量%以下)でも十分高い結着性を示し、かつ、カルボキシアニオンを有することから、界面抵抗が小さく、ハイレート特性に優れた電極が得られる。   If the amount of the crosslinked polymer and its salt is within the above range, a composition having excellent dispersion stability can be obtained, and a mixture layer having extremely high adhesion to the current collector can be obtained. As a result, the durability of the battery is improved. Furthermore, the crosslinked polymer and its salt show a sufficiently high binding property to the active material even in a small amount (for example, 5% by mass or less) and have a carboxy anion. Excellent electrodes are obtained.

上記活物質の内、正極活物質としては遷移金属酸化物のリチウム塩を用いることができ、例えば、層状岩塩型及びスピネル型のリチウム含有金属酸化物を使用することができる。層状岩塩型の正極活物質の具体的な化合物としては、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、並びに、三元系と呼ばれるNCM{Li(Nix,Coy,Mnz)、x+y+z=1}及びNCA{Li(Ni1-a-bCoaAlb)}等が挙げられる。また、スピネル型の正極活物質としてはマンガン酸リチウム等が挙げられる。酸化物以外にもリン酸塩、ケイ酸塩及び硫黄等が使用され、リン酸塩としては、オリビン型のリン酸鉄リチウム等が挙げられる。正極活物質としては、上記のうちの1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて混合物又は複合物として使用してもよい。 Among the above active materials, a lithium salt of a transition metal oxide can be used as the positive electrode active material. For example, a layered rock salt type and a spinel type lithium-containing metal oxide can be used. Specific compounds of the positive electrode active material of layered rock-salt, lithium cobaltate, lithium nickelate, and, NCM {Li (Ni x, Co y, Mn z), x + y + z = 1} called ternary and NCA {Li (Ni 1-ab Co a Al b )} and the like. In addition, examples of the spinel-type positive electrode active material include lithium manganate. In addition to oxides, phosphates, silicates, sulfur, and the like are used, and examples of the phosphates include olivine-type lithium iron phosphate. As the positive electrode active material, one of the above may be used alone, or two or more may be used in combination as a mixture or a composite.

尚、層状岩塩型のリチウム含有金属酸化物を含む正極活物質を水に分散させた場合、活物質表面のリチウムイオンと水中の水素イオンとが交換されることにより、分散液がアルカリ性を示す。このため、一般的な正極用集電体材料であるアルミ箔(Al)等が腐食される虞がある。このような場合には、バインダーとして未中和又は部分中和された架橋重合体を用いることにより、活物質から溶出するアルカリ分を中和することが好ましい。また、未中和又は部分中和された架橋重合体の使用量は、架橋重合体の中和されていないカルボキシル基量が活物質から溶出するアルカリ量に対して当量以上となるように用いることが好ましい。   When a positive electrode active material containing a layered rock salt-type lithium-containing metal oxide is dispersed in water, lithium ions on the surface of the active material are exchanged with hydrogen ions in water, so that the dispersion exhibits alkalinity. For this reason, there is a possibility that aluminum foil (Al), which is a general positive electrode current collector material, may be corroded. In such a case, it is preferable to use an unneutralized or partially neutralized crosslinked polymer as a binder to neutralize alkalis eluted from the active material. The amount of the unneutralized or partially neutralized crosslinked polymer used should be such that the amount of unneutralized carboxyl groups of the crosslinked polymer is at least equivalent to the amount of alkali eluted from the active material. Is preferred.

正極活物質はいずれも電気伝導性が低いため、導電助剤を添加して使用されるのが一般的である。導電助剤としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛微粉、炭素繊維等の炭素系材料が挙げられ、これらの内、優れた導電性を得やすい点からカーボンブラック、カーボンナノチューブ及びカーボンファイバー、が好ましい。また、カーボンブラックとしては、ケッチェンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。導電助剤は、上記の1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。導電助剤の使用量は、導電性とエネルギー密度を両立するという観点から活物質の全量に対して、例えば、0.2〜20質量%とすることができ、また例えば、0.2〜10質量%とすることができる。また正極活物質は導電性を有する炭素系材料で表面コーティングしたものを使用してもよい。   Since all positive electrode active materials have low electric conductivity, they are generally used by adding a conductive additive. Examples of the conductive auxiliary agent include carbon-based materials such as carbon black, carbon nanotubes, carbon fibers, graphite fine powder, and carbon fibers. Of these, carbon black, carbon nanotubes, and carbon fibers are preferable in that excellent conductivity is easily obtained. Is preferred. As carbon black, Ketjen black and acetylene black are preferable. As the conductive auxiliary agent, one of the above-described conductive agents may be used alone, or two or more conductive auxiliary agents may be used in combination. The amount of the conductive additive can be, for example, 0.2 to 20% by mass based on the total amount of the active material from the viewpoint of achieving both conductivity and energy density. % By mass. The positive electrode active material may be one whose surface is coated with a conductive carbon-based material.

一方、負極活物質としては、例えば炭素系材料、リチウム金属、リチウム合金及び金属酸化物等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの内でも、天然黒鉛、人造黒鉛、ハードカーボン及びソフトカーボン等の炭素系材料からなる活物質(以下、「炭素系活物質」ともいう)が好ましく、天然黒鉛及び人造黒鉛等の黒鉛、並びにハードカーボンがより好ましい。また、黒鉛の場合、電池性能の面から球形化黒鉛が好適に用いられ、その粒子サイズの好ましい範囲は、例えば、1〜20μmであり、また例えば、5〜15μmである。また、エネルギー密度を高くするために、ケイ素やスズなどのリチウムを吸蔵できる金属又は金属酸化物等を負極活物質として使用することもできる。その中でも、ケイ素は黒鉛に比べて高容量であり、ケイ素、ケイ素合金及び一酸化ケイ素(SiO)等のケイ素酸化物のようなケイ素系材料からなる活物質(以下、「ケイ素系活物質」ともいう)を用いることができる。しかし、上記ケイ素系活物質は高容量である反面充放電に伴う体積変化が大きい。このため、上記炭素系活物質と併用するのが好ましい。この場合、ケイ素系活物質の配合量が多いと電極材料の崩壊を招き、サイクル特性(耐久性)が大きく低下する場合がある。このような観点から、ケイ素系活物質を併用する場合、その使用量は炭素系活物質に対して、例えば、60質量%以下であり、また例えば、30質量%以下である。   On the other hand, examples of the negative electrode active material include a carbon-based material, a lithium metal, a lithium alloy, and a metal oxide, and one or more of these can be used in combination. Among these, natural graphite, artificial graphite, active materials composed of carbon-based materials such as hard carbon and soft carbon (hereinafter, also referred to as "carbon-based active material") are preferred, graphite such as natural graphite and artificial graphite, and Hard carbon is more preferred. In the case of graphite, spheroidized graphite is suitably used from the viewpoint of battery performance, and a preferred range of the particle size is, for example, 1 to 20 μm, and for example, 5 to 15 μm. Further, in order to increase the energy density, a metal or a metal oxide such as silicon or tin which can store lithium can be used as the negative electrode active material. Among them, silicon has a higher capacity than graphite, and an active material composed of silicon-based material such as silicon, silicon alloy, and silicon oxide such as silicon monoxide (SiO) (hereinafter also referred to as “silicon-based active material”). ) Can be used. However, the silicon-based active material has a high capacity, but has a large volume change due to charge and discharge. For this reason, it is preferable to use together with the carbon-based active material. In this case, if the blending amount of the silicon-based active material is large, the electrode material may be broken, and the cycle characteristics (durability) may be significantly reduced. From such a viewpoint, when the silicon-based active material is used in combination, the amount of use is, for example, 60% by mass or less, and for example, 30% by mass or less based on the carbon-based active material.

本発明の架橋重合体を含むバインダーは、当該架橋重合体がエチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位((a)成分)を有する。ここで、(a)成分はケイ素系活物質に対する親和性が高く、良好な結着性を示す。このため、本発明のバインダーはケイ素系活物質を含む高容量タイプの活物質を用いた場合にも優れた結着性を示すことから、得られる電極の耐久性向上に対しても有効であるものと考えられる。   In the binder containing the crosslinked polymer of the present invention, the crosslinked polymer has a structural unit (component (a)) derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Here, the component (a) has a high affinity for the silicon-based active material and exhibits good binding properties. For this reason, since the binder of the present invention exhibits excellent binding properties even when a high-capacity type active material containing a silicon-based active material is used, it is also effective in improving the durability of the obtained electrode. It is considered something.

また、本発明の架橋重合体は、ニトリル基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位((b)成分)を有する。(b)成分は、電極材料と強い相互作用を奏することができ、活物質に対して良好な結着性を発揮することができる。このため、本発明のバインダーによれば、堅固で一体性の良好な電極合剤層を得ることができる。   Further, the crosslinked polymer of the present invention has a structural unit (component (b)) derived from a nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomer. The component (b) can exert a strong interaction with the electrode material, and can exhibit good binding properties to the active material. For this reason, according to the binder of the present invention, it is possible to obtain a solid electrode mixture layer having good integration.

炭素系活物質は、それ自身が良好な電気伝導性を有するため、必ずしも導電助剤を添加する必要はない。抵抗をより低減する等の目的で導電助剤を添加する場合、エネルギー密度の観点からその使用量は活物質の総量に対して、例えば、10質量%以下であり、また例えば、5重量%以下である。   Since the carbon-based active material itself has good electric conductivity, it is not always necessary to add a conductive auxiliary. When a conductive additive is added for the purpose of further reducing resistance, the amount of use is, for example, 10% by mass or less, and, for example, 5% by mass or less based on the total amount of active materials from the viewpoint of energy density. It is.

二次電池電極合剤層用組成物がスラリー状態の場合、活物質の使用量は、組成物全量に対して、例えば、10〜75質量%の範囲であり、また例えば、30〜65質量%の範囲である。活物質の使用量が10質量%以上であればバインダー等のマイグレーションが抑えられるとともに、媒体の乾燥コストの面でも有利となる。一方、75質量%以下であれば組成物の流動性及び塗工性を確保することができ、均一な合剤層を形成することができる。   When the composition for a secondary battery electrode mixture layer is in a slurry state, the amount of the active material used is, for example, in the range of 10 to 75% by mass, and for example, 30 to 65% by mass based on the total amount of the composition. Range. When the amount of the active material used is 10% by mass or more, migration of a binder or the like is suppressed, and the cost of drying the medium is also advantageous. On the other hand, when the content is 75% by mass or less, the fluidity and coatability of the composition can be secured, and a uniform mixture layer can be formed.

また、湿粉状態で電極合剤層用組成物を調製する場合、活物質の使用量は、組成物全量に対して、例えば、60〜97質量%の範囲であり、また例えば、70〜90質量%の範囲である。また、エネルギー密度の観点から、バインダーや導電助剤等の活物質以外の不揮発成分は、必要な結着性や導電性が担保される範囲内で出来る限り少ない方がよい。   When the composition for an electrode mixture layer is prepared in a wet powder state, the amount of the active material used is, for example, in the range of 60 to 97% by mass relative to the total amount of the composition, and for example, 70 to 90% by mass. % By mass. Further, from the viewpoint of energy density, it is preferable that the amount of the non-volatile components other than the active material such as the binder and the conductive auxiliary agent is as small as possible as long as the necessary binding property and conductivity are secured.

二次電池電極合剤層用組成物は、媒体として水を使用する。また、組成物の性状及び乾燥性等を調整する目的で、メタノール及びエタノール等の低級アルコール類、エチレンカーボネート等のカーボネート類、アセトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン等の水溶性有機溶剤との混合溶媒としてもよい。混合媒体中の水の割合は、例えば、50質量%以上であり、また例えば、70質量%以上である。   The composition for a secondary battery electrode mixture layer uses water as a medium. Further, for the purpose of adjusting the properties and drying properties of the composition, lower alcohols such as methanol and ethanol, carbonates such as ethylene carbonate, ketones such as acetone, tetrahydrofuran, and water-soluble organic solvents such as N-methylpyrrolidone. May be used as a mixed solvent. The ratio of water in the mixed medium is, for example, 50% by mass or more, and for example, 70% by mass or more.

電極合剤層用組成物を塗工可能なスラリー状態とする場合、組成物全体に占める水を含む媒体の含有量は、スラリーの塗工性、および乾燥に必要なエネルギーコスト、生産性の観点から、例えば、25〜90質量%の範囲とすることができ、また例えば、35〜70質量%とすることができる。また、プレス可能な湿粉状態とする場合、上記媒体の含有量はプレス後の合剤層の均一性の観点から、例えば、3〜40質量%の範囲とすることができ、また例えば、10〜30質量%の範囲とすることができる。   When the composition for an electrode mixture layer is made into a slurry state that can be applied, the content of the medium containing water in the entire composition is determined based on the applicability of the slurry, the energy cost required for drying, and the viewpoint of productivity. Therefore, it can be, for example, in the range of 25 to 90% by mass, and can be, for example, 35 to 70% by mass. In the case of a wet powder state capable of being pressed, the content of the medium can be, for example, in the range of 3 to 40% by mass from the viewpoint of uniformity of the mixture layer after pressing, and, for example, 10%. -30% by mass.

本発明のバインダーは、上記架橋重合体又はその塩のみからなるものであってもよいが、これ以外にもスチレン/ブタジエン系ラテックス(SBR)、アクリル系ラテックス及びポリフッ化ビニリデン系ラテックス等の他のバインダー成分を併用してもよい。他のバインダー成分を併用する場合、その使用量は、活物質に対して、例えば、0.1〜5質量%以下とすることができ、また例えば、0.1〜2質量%以下とすることができ、また例えば、0.1〜1質量%以下とすることができる。他のバインダー成分の使用量が5質量%を超えると抵抗が増大し、ハイレート特性が不十分なものとなる場合がある。上記の中でも、結着性及び耐屈曲性のバランスに優れる点で、スチレン/ブタジエン系ラテックスが好ましい。   The binder of the present invention may be composed of only the above-mentioned crosslinked polymer or a salt thereof, but other than this, other binders such as styrene / butadiene latex (SBR), acrylic latex and polyvinylidene fluoride latex may be used. You may use together a binder component. When other binder components are used in combination, the amount of use may be, for example, 0.1 to 5% by mass or less, and for example, 0.1 to 2% by mass or less based on the active material. And, for example, 0.1 to 1% by mass or less. If the use amount of the other binder component exceeds 5% by mass, the resistance increases, and the high-rate characteristics may become insufficient. Among them, styrene / butadiene-based latex is preferable in terms of excellent balance between binding property and flex resistance.

上記スチレン/ブタジエン系ラテックスとは、スチレン等の芳香族ビニル単量体に由来する構造単位及び1,3−ブタジエン等の脂肪族共役ジエン系単量体に由来する構造単位を有する共重合体の水系分散体を示す。上記芳香族ビニル単量体としては、スチレンの他にα−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。上記共重合体中における上記芳香族ビニル単量体に由来する構造単位は、主に結着性の観点から、例えば、20〜60質量%の範囲とすることができ、また例えば、30〜50質量%の範囲とすることができる。   The styrene / butadiene-based latex is a copolymer having a structural unit derived from an aromatic vinyl monomer such as styrene and a structural unit derived from an aliphatic conjugated diene-based monomer such as 1,3-butadiene. 1 shows an aqueous dispersion. Examples of the aromatic vinyl monomer include α-methylstyrene, vinyltoluene, divinylbenzene, and the like in addition to styrene, and one or more of these can be used. The structural unit derived from the aromatic vinyl monomer in the copolymer may be, for example, in a range of 20 to 60% by mass mainly from the viewpoint of binding properties, and may be, for example, 30 to 50% by mass. % By mass.

上記脂肪族共役ジエン系単量体としては、1,3−ブタジエンの他に2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。上記共重合体中における上記脂肪族共役ジエン系単量体に由来する構造単位は、バインダーの結着性及び得られる電極の柔軟性が良好なものとなる点で、例えば、30〜70質量%の範囲とすることができ、また例えば、40〜60質量%の範囲とすることができる。   Examples of the aliphatic conjugated diene monomer include 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, and 2-chloro-1,3-in addition to 1,3-butadiene. Butadiene and the like can be mentioned, and one or more of these can be used. The structural unit derived from the aliphatic conjugated diene-based monomer in the copolymer is, for example, 30 to 70% by mass in that the binding property of the binder and the flexibility of the obtained electrode are improved. And, for example, in the range of 40 to 60% by mass.

スチレン/ブタジエン系ラテックスは、上記の単量体以外にも、結着性等の性能をさらに向上させるために、その他の単量体として(メタ)アクリロニトリル等のニトリル基含有単量体、(メタ)アクリル酸、イタンコン酸、マレイン酸等のカルボキシル基含有単量体を共重合単量体として用いてもよい。
上記共重合体中における上記その他の単量体に由来する構造単位は、例えば、0〜30質量%の範囲とすることができ、また例えば、0〜20質量%の範囲とすることができる。
The styrene / butadiene-based latex may be a monomer containing a nitrile group such as (meth) acrylonitrile or the like, other than the above-mentioned monomers, in order to further improve performance such as binding property. ) A carboxyl group-containing monomer such as acrylic acid, itaconic acid, or maleic acid may be used as a copolymer monomer.
The structural unit derived from the other monomer in the copolymer may be, for example, in a range of 0 to 30% by mass, and may be, for example, in a range of 0 to 20% by mass.

本発明の二次電池電極合剤層用組成物は、上記の活物質、水及びバインダーを必須の構成成分とするものであり、公知の手段を用いて各成分を混合することにより得られる。各成分の混合方法は特段制限されるものではなく、公知の方法を採用することができるが、活物質、導電助剤及びバインダーである架橋重合体粒子等の粉末成分をドライブレンドした後、水等の分散媒と混合し、分散混練する方法が好ましい。電極合剤層用組成物をスラリー状態で得る場合、分散不良や凝集のないスラリーに仕上げることが好ましい。混合手段としては、プラネタリーミキサー、薄膜旋回式ミキサー及び自公転式ミキサー等の公知のミキサーを使用することができるが、短時間で良好な分散状態が得られる点で薄膜旋回式ミキサーを使用して行うことが好ましい。また、薄膜旋回式ミキサーを用いる場合は、予めディスパー等の攪拌機で予備分散を行うことが好ましい。また、上記スラリーの粘度は、60rpmにおけるB型粘度として、例えば、500〜100,000mPa・sの範囲とすることができ、また例えば、1,000〜50,000mPa・sの範囲とすることができる。   The composition for a secondary battery electrode mixture layer of the present invention contains the above-mentioned active material, water and a binder as essential components, and can be obtained by mixing each component using a known means. The mixing method of each component is not particularly limited, and a known method can be adopted.However, after dry-blending powder components such as crosslinked polymer particles as an active material, a conductive auxiliary agent and a binder, water is added. A method of mixing with a dispersing medium such as described above and kneading with dispersion is preferred. When the composition for an electrode mixture layer is obtained in a slurry state, it is preferable to finish the slurry without poor dispersion or aggregation. As the mixing means, known mixers such as a planetary mixer, a thin-film whirl mixer and a self-revolving mixer can be used, but a thin-film whirl mixer is used because a good dispersion state can be obtained in a short time. It is preferable to carry out. When a thin-film swirling mixer is used, it is preferable to perform preliminary dispersion using a stirrer such as a disperser in advance. The viscosity of the slurry may be, for example, in the range of 500 to 100,000 mPa · s as B-type viscosity at 60 rpm, and may be in the range of 1,000 to 50,000 mPa · s, for example. it can.

一方、電極合剤層用組成物を湿粉状態で得る場合、ヘンシェルミキサー、ブレンダ―、プラネタリーミキサー及び2軸混練機等を用いて、濃度ムラのない均一な状態まで混練することが好ましい。   On the other hand, when the composition for an electrode mixture layer is obtained in a wet powder state, it is preferable to knead the composition to a uniform state without concentration unevenness using a Henschel mixer, a blender, a planetary mixer, a twin-screw kneader or the like.

<二次電池用電極>
本発明の二次電池用電極は、銅又はアルミニウム等の集電体表面に上記電極合剤層用組成物から形成される合剤層を備えてなるものである。合剤層は、集電体の表面に本発明の電極合剤層用組成物を塗工した後、水等の媒体を乾燥除去することにより形成される。合剤層組成物を塗工する方法は特に限定されず、ドクターブレード法、ディップ法、ロールコート法、コンマコート法、カーテンコート法、グラビアコート法及びエクストルージョン法などの公知の方法を採用することができる。また、上記乾燥は、温風吹付け、減圧、(遠)赤外線、マイクロ波照射等の公知の方法により行うことができる。
通常、乾燥後に得られた合剤層には、金型プレス及びロールプレス等による圧縮処理が施される。圧縮することにより活物質及びバインダーを密着させ、合剤層の強度及び集電体への密着性を向上させることができる。圧縮により合剤層の厚みを、例えば、圧縮前の30〜80%程度に調整することができ、圧縮後の合剤層の厚みは4〜200μm程度が一般的である。
<Electrode for secondary battery>
The electrode for a secondary battery of the present invention is provided with a mixture layer formed from the composition for an electrode mixture layer on the surface of a current collector such as copper or aluminum. The mixture layer is formed by applying the composition for an electrode mixture layer of the present invention to the surface of a current collector and then drying and removing a medium such as water. The method of applying the mixture layer composition is not particularly limited, and a known method such as a doctor blade method, a dip method, a roll coat method, a comma coat method, a curtain coat method, a gravure coat method, and an extrusion method is employed. be able to. Further, the drying can be performed by a known method such as hot air blowing, reduced pressure, (far) infrared ray, microwave irradiation, or the like.
Usually, the mixture layer obtained after drying is subjected to a compression treatment by a mold press, a roll press, or the like. By compressing, the active material and the binder are brought into close contact, and the strength of the mixture layer and the adhesion to the current collector can be improved. The thickness of the mixture layer can be adjusted to, for example, about 30 to 80% before compression by compression, and the thickness of the mixture layer after compression is generally about 4 to 200 μm.

本発明の二次電池用電極にセパレータ及び電解液を備えることにより、二次電池を作製することができる。電解液は液状であってもよく、ゲル状であってもよい。
セパレータは電池の正極及び負極間に配され、両極の接触による短絡の防止や電解液を保持してイオン導電性を確保する役割を担う。セパレータにはフィルム状の絶縁性微多孔膜であって、良好なイオン透過性及び機械的強度を有するものが好ましい。具体的な素材としては、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン等を使用することができる。
A secondary battery can be manufactured by providing a separator and an electrolytic solution in the electrode for a secondary battery of the present invention. The electrolyte may be liquid or gel.
The separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode of the battery, and plays a role of preventing a short circuit due to contact between the two electrodes and holding an electrolytic solution to secure ionic conductivity. The separator is preferably a film-shaped insulating microporous film having good ion permeability and mechanical strength. As specific materials, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene, and the like can be used.

電解液は、活物質の種類に応じて一般的に使用される公知のものを用いることができる。リチウムイオン二次電池では、具体的な溶媒として、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネート等の高誘電率で電解質の溶解能力の高い環状カーボネート、並びに、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート及びジエチルカーボネート等の粘性の低い鎖状カーボネート等が挙げられ、これらを単独で又は混合溶媒として使用することができる。電解液は、これらの溶媒にLiPF6、LiSbF6、LiBF4、LiClO4、LiAlO4等のリチウム塩を溶解して使用される。ニッケル水素二次電池では、電解液として水酸化カリウム水溶液を使用することができる。二次電池は、セパレータで仕切られた正極板及び負極板を渦巻き状又は積層構造にしてケース等に収納することにより得られる。 As the electrolyte, a known electrolyte generally used depending on the type of the active material can be used. In a lithium ion secondary battery, as a specific solvent, a cyclic carbonate having a high dielectric constant and a high solubility for an electrolyte such as propylene carbonate and ethylene carbonate, and a low viscosity chain such as ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate are used. Carbonates and the like, and these can be used alone or as a mixed solvent. The electrolyte is used by dissolving lithium salts such as LiPF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , and LiAlO 4 in these solvents. In a nickel-metal hydride secondary battery, an aqueous solution of potassium hydroxide can be used as an electrolytic solution. A secondary battery is obtained by storing a positive electrode plate and a negative electrode plate separated by a separator in a spiral shape or a laminated structure in a case or the like.

以上説明したように、本明細書に開示される二次電池電極用バインダーは、合剤層において電極材料との優れた結着性と集電体との優れた接着性とを示すこのため、上記バインダーを使用して得られた電極を備えた二次電池は、良好な一体性を確保でき、充放電を繰り返しても良好な耐久性(サイクル特性)を示すと予想され、車載用二次電池等に好適である。   As described above, the binder for a secondary battery electrode disclosed in the present specification exhibits excellent binding properties with an electrode material and excellent adhesiveness with a current collector in a mixture layer, A secondary battery provided with an electrode obtained using the above binder is expected to be able to ensure good integrity and exhibit good durability (cycle characteristics) even after repeated charging and discharging. It is suitable for batteries and the like.

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。尚、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。尚、以下において「部」及び「%」は、特に断らない限り質量部及び質量%を意味する。
以下の例において、架橋重合体(塩)についての評価は、以下の方法により実施した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. Note that the present invention is not limited by these examples. In the following, "parts" and "%" mean parts by mass and% by mass, respectively, unless otherwise specified.
In the following examples, the evaluation of the crosslinked polymer (salt) was performed by the following method.

(1)膨潤前の平均粒子径測定
架橋重合体塩を含む重合反応液を、アセトニトリルを分散媒とするレーザー回折/散乱式粒度分布計(マイクロトラックベル社製、マイクロトラックMT−3300EXII)にて粒子径測定を行い、体積基準メジアン径を求めた。
(1) Measurement of average particle diameter before swelling The polymerization reaction solution containing the crosslinked polymer salt was measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution meter (Microtrac Bell Corp., Microtrac MT-3300EXII) using acetonitrile as a dispersion medium. The particle diameter was measured to determine a volume-based median diameter.

(2)水媒体中での平均粒子径測定(水膨潤粒子径)
架橋重合体塩の粉末0.25g、及びイオン交換水49.75gを100ccの容器に量りとり、自転/公転式攪拌機(シンキー社製、あわとり錬太郎AR−250)にセットした。次いで、撹拌(自転速度2000rpm/公転速度800rpm、7分)、さらに脱泡(自転速度2200rpm/公転速度60rpm、1分)処理を行い架橋重合体塩が水に膨潤した状態のハイドロゲルを作成した。
次に、イオン交換水を分散媒とするレーザー回折/散乱式粒度分布計(マイクロトラックベル社製、マイクロトラックMT−3300EXII)にて上記ハイドロゲルの粒度分布測定を行った。ハイドロゲルに対し、過剰量の分散媒を循環しているところに、適切な散乱光強度が得られる量のハイドロゲルを投入したところ、数分後に測定される粒度分布形状が安定した。安定を確認次第、体積基準の粒度分布測定を行い、平均粒子径としてのメジアン径(D50)、及び(体積基準メジアン径)/(個数基準メジアン径)で表される粒子径分布を得た。また、単分散性の評価は以下の基準に基づいて判定した。
≪単分散性≫
◎:粒子径分布の値が1.5未満
○:粒子径分布の値が1.5以上3.0未満
△:粒子径分布の値が3.0以上7.0未満
×:粒子径分布の値が7.0以上
(2) Average particle size measurement in aqueous medium (water swelling particle size)
0.25 g of the crosslinked polymer salt powder and 49.75 g of ion-exchanged water were weighed into a 100 cc container, and set in a rotation / revolution type stirrer (Shinky Co., Awatori Rentaro AR-250). Next, stirring (rotation speed: 2,000 rpm / revolution speed: 800 rpm, 7 minutes) and defoaming (revolution speed: 2,200 rpm / revolution speed: 60 rpm, 1 minute) were performed to prepare a hydrogel in which the crosslinked polymer salt was swollen in water. .
Next, the particle size distribution of the hydrogel was measured using a laser diffraction / scattering type particle size distribution meter (Microtrack Bell Co., Ltd., Microtrack MT-3300EXII) using ion exchanged water as a dispersion medium. When an amount of the hydrogel at which an appropriate intensity of scattered light was obtained was introduced into a place where an excessive amount of the dispersion medium was circulated with respect to the hydrogel, the particle size distribution shape measured after several minutes was stabilized. As soon as the stability was confirmed, a volume-based particle size distribution was measured to obtain a median diameter (D50) as an average particle diameter and a particle size distribution represented by (volume-based median diameter) / (number-based median diameter). The evaluation of the monodispersity was determined based on the following criteria.
≪Monodispersity≫
◎: The value of the particle size distribution is less than 1.5 径: The value of the particle size distribution is 1.5 or more and less than 3.0 △: The value of the particle size distribution is 3.0 or more and less than 7.0 ×: The value of the particle size distribution Value is 7.0 or more

(3)固形分
測定方法について以下に記載する。
試料約0.5gを、予め重さを測定しておいた秤量瓶[秤量瓶の重さ=B(g)]に採取して、秤量瓶ごと正確に秤量した後[W0(g)]、その試料を秤量瓶ごと無風乾燥機内に収容して155℃で45分間乾燥してその時の重さを秤量瓶ごと測定し[W1(g)]、以下の式により固形分%を求めた。
固形分(NV)(%)=[(W0−B)−(W1−B)]×100
(3) Solid content The measuring method is described below.
About 0.5 g of a sample is collected in a weighing bottle (weight of the weighing bottle = B (g)) whose weight has been measured in advance, and accurately weighed together with the weighing bottle [W 0 (g)]. The sample was placed in a windless drier together with the weighing bottle and dried at 155 ° C. for 45 minutes, and the weight at that time was measured for the weighing bottle [W 1 (g)], and the solid content% was determined by the following equation. .
Solid content (NV) (%) = [(W 0 −B) − (W 1 −B)] × 100

≪架橋重合体塩の製造≫
(製造例1:架橋重合体塩R−1の製造)
重合には、攪拌翼、温度計、還流冷却器及び窒素導入管を備えた反応器を用いた。
反応器内にアセトニトリル567部、イオン交換水2.20部、アクリル酸(以下、「AA」という)99.5部、アクリロニトリル(以下、「AN」という)0.5部、トリメチロールプロパンジアリルエーテル(ダイソー社製、商品名「ネオアリルT−20」)0.90部及び上記AAに対して1.0モル%に相当するトリエチルアミンを仕込んだ。反応器内を十分に窒素置換した後、加温して内温を55℃まで昇温した。内温が55℃で安定したことを確認した後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業社製、商品名「V−65」)0.040部を添加したところ、反応液に白濁が認められたため、この点を重合開始点とした。単量体濃度は15.0%と算出された。外温(水バス温度)を調整して内温を55℃に維持しながら重合反応を継続し、重合開始点から6時間経過した時点で内温を65℃まで昇温した。内温を65℃で維持し、重合開始点から12時間経過した時点で反応液の冷却を開始し、内温が25℃まで低下した後、水酸化リチウム・一水和物(以下、「LiOH・H2O」という)の粉末52.5部を添加した。添加後室温下12時間撹拌を継続して、架橋重合体塩R−1(Li塩、中和度90モル%)の粒子が媒体に分散したスラリー状の重合反応液を得た。
≫Production of crosslinked polymer salt 塩
(Production Example 1: Production of crosslinked polymer salt R-1)
For the polymerization, a reactor equipped with a stirring blade, a thermometer, a reflux condenser, and a nitrogen inlet tube was used.
567 parts of acetonitrile, 2.20 parts of ion-exchanged water, 99.5 parts of acrylic acid (hereinafter, referred to as “AA”), 0.5 part of acrylonitrile (hereinafter, referred to as “AN”), and trimethylolpropane diallyl ether in a reactor 0.90 part (manufactured by Daiso Co., Ltd., trade name "Neoallyl T-20") and triethylamine corresponding to 1.0 mol% based on the AA were charged. After sufficiently replacing the inside of the reactor with nitrogen, the reactor was heated to raise the internal temperature to 55 ° C. After confirming that the internal temperature was stabilized at 55 ° C., 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (trade name “V-65” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as a polymerization initiator. When 0.040 parts was added, cloudiness was observed in the reaction solution, and this point was regarded as the polymerization initiation point. The monomer concentration was calculated to be 15.0%. The polymerization reaction was continued while adjusting the external temperature (water bath temperature) to maintain the internal temperature at 55 ° C, and the internal temperature was raised to 65 ° C after 6 hours from the polymerization start point. The internal temperature was maintained at 65 ° C., and after 12 hours from the start of polymerization, cooling of the reaction solution was started. After the internal temperature was lowered to 25 ° C., lithium hydroxide monohydrate (hereinafter, “LiOH - 52.5 parts powder of H 2 O "hereinafter) was added. After the addition, stirring was continued at room temperature for 12 hours to obtain a slurry-like polymerization reaction solution in which particles of a crosslinked polymer salt R-1 (Li salt, neutralization degree: 90 mol%) were dispersed in a medium.

得られた重合反応液を遠心分離して重合体粒子を沈降させた後、上澄みを除去した。その後、重合反応液と同重量のアセトニトリルに沈降物を再分散させた後、遠心分離により重合体粒子を沈降させて上澄みを除去する洗浄操作を2回繰り返した。沈降物を回収し、減圧条件下、80℃で3時間乾燥処理を行い、揮発分を除去することにより、架橋重合体塩R−1の粉末を得た。架橋重合体塩R−1は吸湿性を有するため、水蒸気バリア性を有する容器に密封保管した。なお、架橋重合体塩R−1の粉末をIR測定し、カルボン酸のC=O基由来のピークとカルボン酸LiのC=O由来のピークの強度比より中和度を求めたところ、仕込みからの計算値に等しく90モル%であった。架橋重合体塩R−1は、水蒸気バリア性を有する容器に密封保管した。
上記で得られた架橋重合体塩R−1について膨潤前の粒子径を測定したところ0.52μmであった。また、水媒体中での平均粒子径(水膨潤粒子径)を測定したところ、1.7μmであり、粒子径分布は1.4と算出され、単分散性は「◎」と評価された。
The resulting polymerization reaction solution was centrifuged to precipitate polymer particles, and then the supernatant was removed. Thereafter, a washing operation of re-dispersing the sediment in acetonitrile of the same weight as the polymerization reaction liquid and then sedimenting the polymer particles by centrifugation to remove the supernatant was repeated twice. The precipitate was recovered, dried under reduced pressure at 80 ° C. for 3 hours, and volatile matter was removed to obtain a crosslinked polymer salt R-1 powder. Since the crosslinked polymer salt R-1 has a hygroscopic property, it was sealed and stored in a container having a water vapor barrier property. The powder of the crosslinked polymer salt R-1 was subjected to IR measurement, and the degree of neutralization was determined from the intensity ratio of the peak derived from the C = O group of the carboxylic acid and the peak derived from the C = O of the carboxylic acid Li. 90 mol%, equal to the calculated value from The crosslinked polymer salt R-1 was sealed and stored in a container having a water vapor barrier property.
The particle size of the crosslinked polymer salt R-1 obtained above before swelling was measured and found to be 0.52 μm. Further, the average particle size (water swelling particle size) in an aqueous medium was measured to be 1.7 μm, the particle size distribution was calculated as 1.4, and the monodispersity was evaluated as “「 ”.

(製造例2〜14:架橋重合体塩R−2〜R−14の製造)
各原料の仕込み量を表1に記載の通りとした以外は製造例1と同様の操作を行い、架橋重合体塩R−2〜R−14を含む重合反応液を得た。
次いで、各重合反応液について製造例1と同様の操作を行い、粉末状の架橋重合体塩R−2〜R−14を得た。各架橋重合体塩は、水蒸気バリア性を有する容器に密封保管した。
得られた各重合体塩について、製造例1と同様に、膨潤前の粒子径、水媒体中での平均粒子径を測定し、結果を表1に示した。
尚、製造例11では、LiOH・H2Oの粉末52.5部の代わりにNaOHを用いることにより、架橋重合体Na塩(中和度90モル%)を得た。1
(Production Examples 2 to 14: Production of Crosslinked Polymer Salts R-2 to R-14)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the charged amounts of the respective raw materials were as shown in Table 1, to obtain polymerization reaction solutions containing the crosslinked polymer salts R-2 to R-14.
Next, the same operation as in Production Example 1 was performed for each polymerization reaction solution to obtain powdery crosslinked polymer salts R-2 to R-14. Each crosslinked polymer salt was sealed and stored in a container having a water vapor barrier property.
For each of the obtained polymer salts, the particle size before swelling and the average particle size in an aqueous medium were measured in the same manner as in Production Example 1, and the results are shown in Table 1.
In Production Example 11, a crosslinked polymer Na salt (neutralization degree: 90 mol%) was obtained by using NaOH instead of 52.5 parts of LiOH.H 2 O powder. 1

Figure 0006638747
Figure 0006638747

表1において用いた化合物の詳細を以下に示す。
AA:アクリル酸
AN:アクリロニトリル
MAN:メタクリロニトリル
ANCE:アクリル酸シアノエチル
T−20:トリメチロールプロパンジアリルエーテル(ダイソー社製、商品名「ネオアリルT−20」)
P−30:ペンタエリスリトールトリアリルエーテル(ダイソー社製、商品名「ネオアリルP−30」)
TEA:トリエチルアミン
TDA:トリドデシルアミン
TMA:トリメチルアミン
AcN:アセトニトリル
V−65:2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業社製)
The details of the compounds used in Table 1 are shown below.
AA: Acrylic acid AN: Acrylonitrile MAN: Methacrylonitrile ACE: Cyanoethyl acrylate T-20: Trimethylolpropane diallyl ether (manufactured by Daiso Co., trade name "Neoallyl T-20")
P-30: Pentaerythritol triallyl ether (manufactured by Daiso Corporation, trade name "Neoallyl P-30")
TEA: triethylamine TDA: tridodecylamine TMA: trimethylamine AcN: acetonitrile V-65: 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)

(電極の評価)
活物質として、負極用活物質である黒鉛、又はケイ素粒子及び黒鉛を用い、各架橋重合体塩をバインダーとして用いた合剤層用組成物について、その塗工性及び形成された合剤層/集電体間の剥離強度(すなわちバインダーの結着性)を測定した。黒鉛としては天然黒鉛(日本黒鉛社製、商品名「CGB−10」)、ケイ素粒子としては(Sigma−Aldrich、Siナノパウダー、粒子径<100nm)を使用した。
(Evaluation of electrode)
As the active material, a negative electrode active material, graphite, or silicon particles and graphite was used, and for a mixture layer composition using each crosslinked polymer salt as a binder, its coatability and formed mixture layer / The peel strength between the current collectors (that is, the binding property of the binder) was measured. Natural graphite (manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd., trade name “CGB-10”) was used as graphite, and silicon particles (Sigma-Aldrich, Si nanopowder, particle diameter <100 nm) were used.

実施例1
天然黒鉛100部に粉末状の架橋重合体Li塩R−1を3.2部秤量し、予めよく混合した後、イオン交換水160部を加えてディスパーで予備分散を行った後、薄膜旋回式ミキサー(プライミクス社製、FM−56−30)を用いて周速度20m/秒の条件で本分散を15秒間行うことにより、スラリー状の負極合剤層用組成物を得た。
可変式アプリケーターを用いて、厚さ20μmの銅箔(日本製箔社製)上に上記合剤層用組成物を塗布し、通風乾燥機内で100℃×15分間の乾燥を行うことにより合剤層を形成した。その後、合剤層の厚みが50±5μm、充填密度が1.70±0.20g/cm3になるよう圧延した。
Example 1
To 100 parts of natural graphite, 3.2 parts of a powdered crosslinked polymer Li salt R-1 was weighed, mixed well in advance, added with 160 parts of ion-exchanged water, pre-dispersed with a disper, and then subjected to thin film swirling. This dispersion was carried out for 15 seconds at a peripheral speed of 20 m / sec using a mixer (manufactured by Primix, FM-56-30) to obtain a slurry-type composition for a negative electrode mixture layer.
Using a variable-type applicator, the composition for a mixture layer is applied on a copper foil (manufactured by Nippon Foil Co., Ltd.) having a thickness of 20 μm and dried at 100 ° C. for 15 minutes in a ventilation dryer. A layer was formed. Thereafter, the mixture was rolled so that the thickness of the mixture layer became 50 ± 5 μm and the packing density became 1.70 ± 0.20 g / cm 3 .

得られた合剤層の外観を目視により観察し、以下の基準に基づいて塗工性を評価した結果、「○」と判断された。
<塗工性判定基準>
○:表面に筋ムラ、ブツ等の外観異常がまったく認められない。
△:表面に筋ムラ、ブツ等の外観異常がわずかに認められる。
×:表面に筋ムラ、ブツ等の外観異常が顕著に認められる。
The external appearance of the resulting mixture layer was visually observed, and the coatability was evaluated based on the following criteria.
<Coating property judgment criteria>
:: No appearance abnormality such as stripe unevenness or spots was observed on the surface.
Δ: Slight irregularities such as stripe unevenness and spots are observed on the surface.
X: Appearance abnormalities such as stripe unevenness and spots are remarkably observed on the surface.

<90°剥離強度(結着性)>
上記で得られた負極電極を25mm幅の短冊状に裁断した後、水平面に固定された両面テープに上記試料の合剤層面を貼付け、剥離試験用試料を作成した。試験用試料を60℃、1晩減圧条件下で乾燥させた後、引張速度50mm/分における90°剥離を行い、合剤層と銅箔間の剥離強度を測定した。剥離強度は15.3N/mと高く、良好であった。
<90 ° peel strength (binding property)>
After the obtained negative electrode was cut into a strip having a width of 25 mm, the mixture layer surface of the sample was stuck to a double-sided tape fixed to a horizontal surface to prepare a sample for a peel test. After the test sample was dried under reduced pressure at 60 ° C. overnight, 90 ° peeling was performed at a tensile speed of 50 mm / min, and the peel strength between the mixture layer and the copper foil was measured. The peel strength was as high as 15.3 N / m, which was good.

実施例2〜14、及び比較例1〜3
活物質及びバインダーとして使用する架橋重合体塩を表2及び表3の通り用いた以外は実施例1と同様の操作を行うことにより合剤層組成物を調製した。なお、実施例4、5及び比較例2では、天然黒鉛及びケイ素粒子を、遊星ボールミル(FRITSCH社製、P−5)を用いて400rpmで1時間撹拌し、得られた混合物に粉末状の架橋重合体Li塩R−3又はR−13を3.2部秤量し、予めよく混合した後、実施例1と同様の操作を行うことにより合剤層組成物を調製した。各合剤層組成物について塗工性及び90°剥離強度を評価した。結果を表2及び表3に示す。
Examples 2 to 14 and Comparative Examples 1 to 3
A mixture layer composition was prepared by performing the same operation as in Example 1 except that the crosslinked polymer salt used as the active material and the binder was used as shown in Tables 2 and 3. In Examples 4 and 5 and Comparative Example 2, natural graphite and silicon particles were stirred at 400 rpm for 1 hour using a planetary ball mill (manufactured by FRITSCH, P-5), and the resulting mixture was powder-like cross-linked. After weighing 3.2 parts of the polymer Li salt R-3 or R-13 and mixing them well in advance, the same operation as in Example 1 was performed to prepare a mixture layer composition. The coatability and 90 ° peel strength of each mixture layer composition were evaluated. The results are shown in Tables 2 and 3.

Figure 0006638747
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Figure 0006638747
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各実施例は、本発明に属する二次電池電極用バインダーを含む電極合剤層組成物及びこれを用いて電極を作製したものである。各合剤層組成物(スラリー)の塗工性は良好であり、得られた電極の合剤層と集電体との剥離強度はいずれも高い値が得られており、優れた結着性を示すものであった。
シアノ基含有エチレン性不飽和単量体の使用量に着目すると、使用量0.5〜20質量部の範囲で高い結着性と良好な塗工性を示した。中でも、使用量が10質量部までの範囲では、使用量の増加に従い剥離強度(結着性)が向上する結果が得られた(実施例1〜3及び実施例6〜8)。
In each of the examples, an electrode mixture layer composition containing a binder for a secondary battery electrode belonging to the present invention and an electrode were produced using the same. The coatability of each mixture layer composition (slurry) was good, and the peel strength between the mixture layer and the current collector of the obtained electrode was high, and excellent binding properties were obtained. It was shown.
Focusing on the amount of the cyano group-containing ethylenically unsaturated monomer used, high binding properties and good coating properties were exhibited in the range of 0.5 to 20 parts by mass. Above all, when the amount used was up to 10 parts by mass, the result that the peel strength (binding property) improved as the amount used increased was obtained (Examples 1 to 3 and Examples 6 to 8).

一方、シアノ基含有エチレン性不飽和単量体を使用していない架橋重合体塩による比較例1及び2は、満足する剥離強度を示さなかった。また、比較例3は、シアノ基含有エチレン性不飽和単量体の使用量が本発明で規定する範囲を超えたために、剥離強度が大きく低下する結果が得られた。   On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 using a crosslinked polymer salt not using a cyano group-containing ethylenically unsaturated monomer did not show satisfactory peel strength. In Comparative Example 3, since the amount of the cyano group-containing ethylenically unsaturated monomer used exceeded the range specified in the present invention, the result that the peel strength was greatly reduced was obtained.

本発明の二次電池電極用バインダーは、合剤層において優れた結着性を示すこのため、上記バインダーを使用して得られた電極を備えた二次電池は、良好な耐久性(サイクル特性)を示すと予想され、車載用二次電池への適用が期待される。また、シリコンを含む活物質の使用にも有用であり、電池の高容量化への寄与が期待される。
本発明の二次電池電極用バインダーは、特に非水電解質二次電池電極に好適に用いることができ、中でも、エネルギー密度が高い非水電解質リチウムイオン二次電池に有用である。
Since the binder for a secondary battery electrode of the present invention exhibits excellent binding properties in a mixture layer, a secondary battery provided with an electrode obtained using the above binder has good durability (cycle characteristics). ), And is expected to be applied to secondary batteries for vehicles. It is also useful for using active materials containing silicon, and is expected to contribute to increasing the capacity of batteries.
The binder for a secondary battery electrode of the present invention can be suitably used particularly for a nonaqueous electrolyte secondary battery electrode, and is particularly useful for a nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery having a high energy density.

Claims (7)

架橋重合体又はその塩を含有する二次電池電極用バインダーであって、
前記架橋重合体は、その全構造単位に対し、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位を80質量%以上99.5質量%以下、及びニトリル基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を0.5質量%以上20質量%以下含み、
かつ、中和度80〜100モル%に中和された後、水媒体中で測定した粒子径が、体積基準メジアン径で1.1μm以上6.0μm以下であり、
さらに、水膨潤状態の粒子径分布が1.8以下である、二次電池電極用バインダー。
A binder for a secondary battery electrode containing a crosslinked polymer or a salt thereof,
The crosslinked polymer has a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer of 80% by mass or more and 99.5% by mass or less, and a nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomer, based on all the structural units. Containing 0.5% by mass or more and 20% by mass or less of a structural unit derived from
And, after being neutralized to a degree of neutralization of 80 to 100 mol%, the particle diameter measured in an aqueous medium is 1.1 μm or more and 6.0 μm or less as a volume-based median diameter,
Further, a binder for a secondary battery electrode, wherein the particle diameter distribution in a water-swelled state is 1.8 or less.
前記架橋重合体は、架橋性単量体により架橋されたものであり、該架橋性単量体の使用量が非架橋性単量体の総量100質量部に対して0.1質量部以上2.0質量部以下である請求項1に記載の二次電池電極用バインダー。   The cross-linked polymer is cross-linked by a cross-linkable monomer, and the amount of the cross-linkable monomer used is at least 0.1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the non-cross-linkable monomer. The binder for a secondary battery electrode according to claim 1, wherein the binder is not more than 0.0 parts by mass. 前記架橋重合体は、有機アミン化合物存在下、当該架橋重合体を構成する単量体成分を重合して得られたものである請求項1又は2に記載の二次電池電極用バインダー。   3. The binder for a secondary battery electrode according to claim 1, wherein the crosslinked polymer is obtained by polymerizing a monomer component constituting the crosslinked polymer in the presence of an organic amine compound. 4. 二次電池電極用バインダーに用いられる架橋重合体又はその塩の製造方法であって、
有機アミン化合物存在下、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を80質量%以上99.5質量%以下、及びニトリル基含有エチレン性不飽和単量体を0.5質量%以上20質量%以下含む単量体成分を沈殿重合法により重合する重合工程を備え、
前記架橋重合体は、中和度80〜100モル%に中和された後、水媒体中で測定した粒子径が、体積基準メジアン径で1.1μm以上6.0μm以下であり、
かつ、水膨潤状態の粒子径分布が1.8以下である、方法。
A method for producing a crosslinked polymer or a salt thereof used for a binder for a secondary battery electrode,
In the presence of an organic amine compound, an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is contained in an amount of from 80% by mass to 99.5% by mass, and a nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomer is contained in an amount of from 0.5% by mass to 20% by mass. A polymerization step for polymerizing the monomer component by a precipitation polymerization method is provided,
After the crosslinked polymer has been neutralized to a degree of neutralization of 80 to 100 mol%, the particle diameter measured in an aqueous medium is 1.1 μm or more and 6.0 μm or less as a volume-based median diameter,
And a method wherein the particle size distribution in a water-swelled state is 1.8 or less.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のバインダー、活物質及び水を含む二次電池電極合剤層用組成物。   A composition for a secondary battery electrode mixture layer, comprising the binder according to claim 1, an active material, and water. 負極活物質として炭素系材料またはケイ素系材料を含む請求項5に記載の二次電池電極合剤層用組成物。   The composition for a secondary battery electrode mixture layer according to claim 5, wherein the negative electrode active material contains a carbon-based material or a silicon-based material. 集電体表面に、請求項5又は6に記載の二次電池電極合剤層用組成物から形成される合剤層を備えた二次電池電極。   A secondary battery electrode comprising, on a surface of a current collector, a mixture layer formed from the composition for a secondary battery electrode mixture layer according to claim 5.
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