JP6737045B2 - Binder composition for lithium-ion secondary battery positive electrode, lithium-ion secondary battery positive electrode, and lithium-ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物、リチウムイオン二次電池正極、及びリチウムイオン二次電池に関する。詳細には、リチウムイオン二次電池の正極を構成するために、活物質とともに用いられ、耐酸化性に優れ、リチウムイオン二次電池を形成した場合に高温下での充放電のサイクル特性が良好となるバインダー組成物、当該バインダー組成物を用いて得られるリチウムイオン二次電池正極、及び当該リチウムイオン二次電池正極を有するリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a binder composition for a lithium-ion secondary battery positive electrode, a lithium-ion secondary battery positive electrode, and a lithium-ion secondary battery. Specifically, it is used together with an active material to form a positive electrode of a lithium-ion secondary battery, has excellent oxidation resistance, and has good charge-discharge cycle characteristics at high temperatures when a lithium-ion secondary battery is formed. And a lithium ion secondary battery positive electrode obtained by using the binder composition, and a lithium ion secondary battery having the lithium ion secondary battery positive electrode.

リチウムイオン二次電池は、軽量でエネルギー密度が高いこと、繰り返し充放電に対する耐久性が高いことから、携帯電話やノートパソコンなどの電子デバイスの電源として用いられている。また、電気自動車等の電動車両においても、放電・充電できる電源装置として活用されている。特に、近年の電池の大型化に伴い、高容量であり且つ急速充放電対応可能であるなど、性能の更に高い電池が要求されている。 BACKGROUND OF THE INVENTION Lithium ion secondary batteries are used as power sources for electronic devices such as mobile phones and notebook computers because they are lightweight, have high energy density, and have high durability against repeated charge and discharge. It is also used in electric vehicles such as electric vehicles as a power supply device capable of discharging and charging. In particular, as batteries have become larger in size in recent years, batteries with higher performance, such as high capacity and rapid charging/discharging capability, are required.

リチウムイオン二次電池は、一般に、正極活物質を含む正極活物質層が正極集電体の両面に形成された正極と、負極活物質を含む負極活物質層が負極集電体の両面に形成された負極とが、電解質層を介して接続され、電池ケースに収納される構成を有している。このような電極は、活物質と電極用バインダーとの混合スラリーを集電体表面に塗布、乾燥することにより形成される。 In a lithium ion secondary battery, generally, a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material is formed on both sides of a positive electrode current collector, and a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is formed on both sides of a negative electrode current collector. The formed negative electrode is connected via the electrolyte layer and housed in the battery case. Such an electrode is formed by applying a mixed slurry of an active material and a binder for an electrode on the surface of a current collector and drying it.

ここで電極用バインダーは、活物質同士を結着するとともに、集電体である金属箔と活物質とを結着する働きをしている。バインダーが十分な量の活物質を集電体に結着できないか、又は、活物質同士を結着できないと、容量の大きな電池は得られない。また、充放電を繰り返すことによってバインダーが徐々に酸化され、活物質の集電体への結着力が低下し、集電体から活物質が脱落して電池の容量が低下するおそれがある。
また電極の製造工程はロール・ツー・ロールでの成形工程を含むので、作製された電極には高い柔軟性や可とう性が求められる。もし電極が十分な柔軟性や可とう性を有していないと、合剤層の割れ、活物質の剥離・脱落が発生して電池容量が低下するおそれがある。そのため、結着力と柔軟性の両方を兼ね備えたバインダーが要求されている。
Here, the electrode binder binds the active materials to each other and also binds the metal foil, which is the current collector, to the active material. If the binder cannot bind a sufficient amount of the active material to the current collector or the active materials cannot bind to each other, a battery having a large capacity cannot be obtained. Further, by repeating charge and discharge, the binder is gradually oxidized, the binding force of the active material to the current collector is reduced, and the active material may fall off from the current collector, which may reduce the capacity of the battery.
Further, since the manufacturing process of the electrode includes a roll-to-roll forming process, the manufactured electrode is required to have high flexibility and flexibility. If the electrode does not have sufficient flexibility or flexibility, the mixture layer may be cracked and the active material may be peeled off or dropped off, resulting in a decrease in battery capacity. Therefore, a binder having both binding force and flexibility is required.

この問題を解決する方法として、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)のような柔軟なフッ素系樹脂をバインダーに使用する方法が知られている。しかしPVDFは結着力が弱いので、バインダーを多く使用しないと結着力が低下するおそれがあった。 As a method of solving this problem, a method of using a flexible fluororesin such as polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder is known. However, since PVDF has a weak binding force, there is a risk that the binding force will decrease unless a large amount of binder is used.

また、リチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物として、負極の場合にはポリビニルアルコール系樹脂等の水溶性バインダーを用いることが提案されている。例えば、高い充放電容量を発現し、かつ柔軟性の高い電極を得るために、エチレン性不飽和単量体に由来する重合体粒子が、粘度平均重合度400〜3000のポリビニルアルコール系樹脂の水溶液中に分散しているエマルジョンを含むリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Further, as a binder composition for a lithium ion secondary battery electrode, it has been proposed to use a water-soluble binder such as a polyvinyl alcohol-based resin in the case of a negative electrode. For example, in order to obtain an electrode having high charge-discharge capacity and high flexibility, polymer particles derived from an ethylenically unsaturated monomer are an aqueous solution of a polyvinyl alcohol-based resin having a viscosity average degree of polymerization of 400 to 3000. A binder composition for a lithium ion secondary battery electrode containing an emulsion dispersed therein has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2016−66601号公報JP, 2016-66601, A

しかしながら、上記特許文献1には、実施例において負極用のバインダー組成物が記載されているものの、正極用のバインダー組成物については具体的な評価までは記載されていない。 However, although the above-mentioned Patent Document 1 describes the binder composition for the negative electrode in the Examples, it does not describe the binder composition for the positive electrode up to a specific evaluation.

リチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物は、厳しい酸化条件にさらされるため耐酸化性に優れることが重要であり、例えば、バインダー組成物を用いて作製したリチウムイオン二次電池は、50℃といった高温での充放電のサイクル特性が良好であることが望まれるが、上記特許文献1に開示のバインダー組成物では、このような高温下での耐酸化性の点でまだまだ満足のいくものではなかった。 It is important that the binder composition for a lithium ion secondary battery positive electrode is excellent in oxidation resistance because it is exposed to severe oxidation conditions. For example, a lithium ion secondary battery manufactured using the binder composition has It is desired that the charge/discharge cycle characteristics at high temperature be good, but the binder composition disclosed in Patent Document 1 is not yet satisfactory in terms of such oxidation resistance at high temperature. It was

そこで、本発明はこのような背景下において、耐酸化性に優れ、リチウムイオン二次電池を形成した場合に高温下での充放電のサイクル特性が良好となるリチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物、当該バインダー組成物を用いて得られるリチウムイオン二次電池正極、及び当該リチウムイオン二次電池正極を有するリチウムイオン二次電池を提供することを目的とするものである。 Under the circumstances, the present invention provides a binder composition for a positive electrode of a lithium ion secondary battery, which has excellent oxidation resistance and has good charge/discharge cycle characteristics at high temperatures when a lithium ion secondary battery is formed. It is an object of the present invention to provide a lithium ion secondary battery positive electrode obtained using the binder composition, and a lithium ion secondary battery having the lithium ion secondary battery positive electrode.

しかるに、本発明者らは、かかる事情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、エチレン性不飽和単量体に由来する重合体粒子(A)がポリビニルアルコール系樹脂(B)で分散安定化されたエマルジョン[I]をリチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物に用いる場合に、重合体粒子(A)よりもポリビニルアルコール系樹脂(B)の含有割合を多くすることによって、耐酸化性に優れ、リチウムイオン二次電池を形成した場合に、高温下での充放電のサイクル特性が良好となることを見出し、本発明を完成した。 However, as a result of intensive studies conducted by the present inventors in view of such circumstances, an emulsion in which polymer particles (A) derived from an ethylenically unsaturated monomer are dispersed and stabilized with a polyvinyl alcohol resin (B). When [I] is used in the binder composition for a lithium ion secondary battery positive electrode, by increasing the content ratio of the polyvinyl alcohol resin (B) to the polymer particles (A), the oxidation resistance is excellent and The present invention has been completed by finding that when an ion secondary battery is formed, the charge/discharge cycle characteristics at high temperature are improved.

すなわち、本発明の要旨は、エチレン性不飽和単量体に由来する重合体粒子(A)がポリビニルアルコール系樹脂(B)で分散安定化されたエマルジョン[I]を含むリチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物であって、重合体粒子(A)とポリビニルアルコール系樹脂(B)の含有割合(A/B)が、固形分の重量比にて、1/99〜40/60であり、重合体粒子(A)が(メタ)アクリル系樹脂を主成分としてなることを特徴とするリチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物に関するものである。 That is, the gist of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery positive electrode containing an emulsion [I] in which polymer particles (A) derived from an ethylenically unsaturated monomer are dispersed and stabilized with a polyvinyl alcohol resin (B). a use binder composition, the content ratio of the polymer particles (a) and the polyvinyl alcohol-based resin (B) (a / B) is at a weight ratio of solids, Ri 1/99 to 40/60 der relates polymer particles (a) (meth) lithium ion secondary battery positive electrode binder composition characterized Rukoto such as the main component an acrylic resin.

また、本発明の要旨は、本発明のリチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物を用いて得られるリチウムイオン二次電池正極、更に、本発明のリチウムイオン二次電池正極を有するリチウムイオン二次電池にも関するものである。 Further, the gist of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery positive electrode obtained by using the binder composition for a lithium ion secondary battery positive electrode of the present invention, and a lithium ion secondary battery having the lithium ion secondary battery positive electrode of the present invention. It also relates to batteries.

なお、以下では、「リチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物」を単に「正極用バインダー組成物」と略称することがある。また、「ポリビニルアルコール系樹脂」を「PVA系樹脂」と表記することがある。 In the following, the “binder composition for positive electrode of lithium ion secondary battery” may be simply referred to as “binder composition for positive electrode”. In addition, "polyvinyl alcohol-based resin" may be referred to as "PVA-based resin".

本発明のリチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物は、エチレン性不飽和単量体に由来する重合体粒子(A)がPVA系樹脂(B)で分散安定化されたエマルジョン[I]を含み、PVA系樹脂(B)が重合体粒子(A)よりも多く含有しているので、当該バインダー組成物を用いて得られる正極は耐酸化性に優れ、高温下での充放電のサイクル特性が良好なリチウムイオン二次電池を得ることができる。 The lithium ion secondary battery positive electrode binder composition of the present invention comprises an emulsion [I] in which polymer particles (A) derived from an ethylenically unsaturated monomer are dispersed and stabilized with a PVA-based resin (B). Since the PVA-based resin (B) contains more than the polymer particles (A), the positive electrode obtained using the binder composition is excellent in oxidation resistance and has a charge/discharge cycle characteristic at high temperature. A good lithium-ion secondary battery can be obtained.

本発明において、正極用バインダー組成物の耐酸化性が優れる理由は、明らかではないが、親水性の高いPVA系樹脂(B)が多く含有されることにより、電解液(有機溶媒)に対して正極が膨潤し難くなり、活物質と集電体との結着性が維持でき、バインダー組成物上での副反応(酸化反応)が起き難くなり、重合体粒子(A)の酸化が抑制されるためであると推測される。 In the present invention, the reason why the oxidation resistance of the binder composition for a positive electrode is excellent is not clear, but due to the large amount of highly hydrophilic PVA-based resin (B) being contained, an electrolyte solution (organic solvent) is added. The positive electrode is less likely to swell, the binding property between the active material and the current collector can be maintained, the side reaction (oxidation reaction) on the binder composition is less likely to occur, and the oxidation of the polymer particles (A) is suppressed. It is supposed to be because of this.

以下、本発明の構成につき詳細に説明するが、これらは望ましい実施態様の一例を示すものであり、本発明はこれらの内容に特定されるものではない。
なお、本明細書において、アクリルとメタクリルを特段区別しない場合には、(メタ)アクリルと総称し、アクリレートとメタクリレートを特段区別しない場合には(メタ)アクリレートと総称する。
本発明において固形分とは、対象物を105℃、3時間の乾燥減量法に供することにより得られるものを意味する。
Hereinafter, the constitution of the present invention will be described in detail, but these show examples of desirable embodiments, and the present invention is not limited to these contents.
In the present specification, when acrylic and methacrylic are not particularly distinguished, they are collectively referred to as (meth)acrylic, and when acrylate and methacrylate are not specifically distinguished, they are collectively referred to as (meth)acrylate.
In the present invention, the solid content means that obtained by subjecting the object to a loss on drying method at 105° C. for 3 hours.

<リチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物>
本発明のリチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物は、エチレン性不飽和単量体に由来する重合体粒子(A)がPVA系樹脂(B)で分散安定化されたエマルジョン[I]を含むものである。
<Binder composition for positive electrode of lithium ion secondary battery>
The lithium ion secondary battery positive electrode binder composition of the present invention comprises an emulsion [I] in which polymer particles (A) derived from an ethylenically unsaturated monomer are dispersed and stabilized with a PVA-based resin (B). It is a waste.

前記重合体粒子(A)は、前記PVA系樹脂(B)を分散剤として、水分散媒中で、エチレン性不飽和単量体を乳化重合することにより得ることができる。以下に詳述する。 The polymer particles (A) can be obtained by emulsion-polymerizing an ethylenically unsaturated monomer in a water dispersion medium using the PVA-based resin (B) as a dispersant. The details will be described below.

〔重合体粒子の説明:エチレン性不飽和単量体〕
重合体粒子(A)における重合体は、エチレン性不飽和単量体の重合体である。エチレン性不飽和単量体としては、例えば、下記の(a)〜(m)等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。
(a)(メタ)アクリル酸アルキルエステル。
(b)ヒドロキシル基含有エチレン性不飽和単量体。
(c)カルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体。
(d)エポキシ基含有エチレン性不飽和単量体。
(e)メチロール基含有エチレン性不飽和単量体。
(f)アルコキシアルキル基含有エチレン性不飽和単量体。
(g)シアノ基含有エチレン性不飽和単量体。
(h)ラジカル重合性の二重結合を2個以上有しているエチレン性不飽和単量体。
(i)アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体。
(j)スルホン酸基を有するエチレン性不飽和単量体。
(k)リン酸基を有するエチレン性不飽和単量体。
(l)芳香族エチレン性不飽和単量体。
(m)脂肪酸エステル系不飽和単量体。
[Description of polymer particles: ethylenically unsaturated monomer]
The polymer in the polymer particles (A) is a polymer of ethylenically unsaturated monomer. Examples of the ethylenically unsaturated monomer include the following (a) to (m). These may be used alone or in combination of two or more.
(A) Alkyl ester of (meth)acrylic acid.
(B) A hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer.
(C) A carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer.
(D) Epoxy group-containing ethylenically unsaturated monomer.
(E) A methylol group-containing ethylenically unsaturated monomer.
(F) Alkoxyalkyl group-containing ethylenically unsaturated monomer.
(G) A cyano group-containing ethylenically unsaturated monomer.
(H) An ethylenically unsaturated monomer having two or more radically polymerizable double bonds.
(I) An ethylenically unsaturated monomer having an amino group.
(J) An ethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group.
(K) An ethylenically unsaturated monomer having a phosphoric acid group.
(L) Aromatic ethylenically unsaturated monomer.
(M) Fatty acid ester unsaturated monomer.

上記(a)〜(m)以外に、ビニルピロリドン、メチルビニルケトン、ブタジエン、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン等の単量体も、所望に応じて適宜使用することができる。 In addition to the above (a) to (m), monomers such as vinylpyrrolidone, methyl vinyl ketone, butadiene, ethylene, propylene, vinyl chloride and vinylidene chloride can be appropriately used as desired.

つぎに、上記(a)〜(m)に例示された単量体について詳述する。
上記(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート等の脂肪族(メタ)アクリレートが挙げられ、好ましくはアルキル基の炭素数が1〜20の脂肪族(メタ)アクリレートや、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート等の芳香族(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。
これらのなかでも特に好ましくは、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル基の炭素数が1〜10の脂肪族(メタ)アクリレートである。
Next, the monomers exemplified in the above (a) to (m) will be described in detail.
Examples of the (meth)acrylic acid alkyl ester (a) include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth). Aliphatic (meth)acrylates such as acrylate, n-hexyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, and lauryl (meth)acrylate are mentioned, and preferably the alkyl group has 1 carbon atom. To 20 aliphatic (meth)acrylates, aromatic (meth)acrylates such as benzyl (meth)acrylate and phenyl (meth)acrylate. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, particularly preferable are aliphatic (meth) having an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms such as butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, methyl (meth)acrylate, and cyclohexyl (meth)acrylate. It is an acrylate.

上記ヒドロキシル基含有エチレン性不飽和単量体(b)としては、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。
なかでも好ましくは、炭素数2〜4のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートや、炭素数2〜4のアルキレン基を有するポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートであり、特に好ましくはヒドロキシエチル(メタ)アクリレートである。
Examples of the hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer (b) include hydroxyethyl (meth)acrylates such as hydroxyethyl (meth)acrylate, hydroxypropyl (meth)acrylate, and polyethylenglycol (meth)acrylates. Examples include alkylene glycol (meth)acrylate and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
Among them, hydroxyalkyl (meth)acrylate having a hydroxyalkyl group having 2 to 4 carbon atoms and polyalkylene glycol (meth)acrylate having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms are preferable, and hydroxyethyl ( (Meth)acrylate.

上記カルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体(c)としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、ウンデシレン酸等のモノカルボン酸モノマー、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸およびその無水物モノマー等が挙げられる。好ましくは(メタ)アクリル酸である。これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。
これらのなかでも、(メタ)アクリル酸、イタコン酸が特に好ましい。なお、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸のようなジカルボン酸には、これらのモノエステルやモノアマイドが含まれる。
Examples of the carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer (c) include monocarboxylic acid monomers such as (meth)acrylic acid, crotonic acid and undecylenic acid, dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid, and The anhydride monomer etc. are mentioned. (Meth)acrylic acid is preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, (meth)acrylic acid and itaconic acid are particularly preferable. Note that dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid include these monoesters and monoamides.

上記エポキシ基含有エチレン性不飽和単量体(d)としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、メチルグリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。なかでも好ましくはグリシジル(メタ)アクリレートである。 Examples of the epoxy group-containing ethylenically unsaturated monomer (d) include glycidyl (meth)acrylate, allyl glycidyl ether, and methyl glycidyl (meth)acrylate. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, glycidyl (meth)acrylate is preferable.

上記メチロール基含有エチレン性不飽和単量体(e)としては、例えば、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ジメチロール(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。 Examples of the methylol group-containing ethylenically unsaturated monomer (e) include N-methylol (meth)acrylamide and dimethylol (meth)acrylamide. These may be used alone or in combination of two or more.

上記アルコキシアルキル基含有エチレン性不飽和単量体(f)としては、例えば、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシプロピル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシプロピル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメトキシ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールモノアルコキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。 Examples of the alkoxyalkyl group-containing ethylenically unsaturated monomer (f) include N-methoxymethyl (meth)acrylamide, N-butoxymethyl (meth)acrylamide, methoxyethyl (meth)acrylate, methoxypropyl (meth). Examples thereof include acrylate, ethoxyethyl (meth)acrylate, alkoxyalkyl (meth)acrylate such as ethoxypropyl (meth)acrylate, and polyalkylene glycol monoalkoxy (meth)acrylate such as polyethylene glycol monomethoxy (meth)acrylate. These may be used alone or in combination of two or more.

上記シアノ基含有エチレン性不飽和単量体(g)としては、例えば、α,β−不飽和ニトリル化合物が用いられる。具体的には、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリル等のアクリロニトリル系モノマー;シアン化ビニリデン等のシアノ基2置換ビニルモノマー;メチルシアノアクリレート、エチルシアノアクリレート、ブチルシアノアクリレート等の不飽和基含有シアノアクリレートやテトラシアノキノジメタン、2,2−ジアリールマロノニトリル等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはアクリロニトリル系モノマーであり、特に好ましくは(メタ)アクリロニトリルであり、更に好ましくはアクリロニトリルである。これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。 As the cyano group-containing ethylenically unsaturated monomer (g), for example, an α,β-unsaturated nitrile compound is used. Specifically, acrylonitrile-based monomers such as acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, and α-ethylacrylonitrile; vinyl group-substituted vinyl monomers such as vinylidene cyanide; methylcyanoacrylate, ethylcyanoacrylate, butylcyanoacrylate, etc. Unsaturated group-containing cyanoacrylates, tetracyanoquinodimethane, 2,2-diarylmalononitrile, and the like. Among these, acrylonitrile-based monomers are preferable, (meth)acrylonitrile is particularly preferable, and acrylonitrile is more preferable. These may be used alone or in combination of two or more.

上記ラジカル重合性の二重結合を2個以上有しているエチレン性不飽和単量体(h)としては、例えば、ジ(メタ)アクリレート、トリ(メタ)アクリレート、テトラ(メタ)アクリレート、共役ジエン類が挙げられる。
ジ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ジビニルベンゼン、ポリオキシエチレンジ(メタ)アクリレート、ポリオキシプロピレンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
また、トリ(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレー等が挙げられ、テトラ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
また、共役ジエン系モノマーとしては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、1,3−ヘプタジエン、2,3−ジメチルブタジエン、2−フェニル−1,3−ブタジエン、3−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン等の炭化水素共役ジエン系モノマー;2−クロロ−1,3−ブタジエン等のハロゲン含有共役ジエン系モノマー;置換直鎖共役ペンタジエン類;置換および側鎖共役ヘキサジエン類等が挙げられる。これらの中でも、炭素数4〜6の共役ジエン系モノマーが好ましく、1,3−ブタジエンが特に好ましい。
これらラジカル重合性の二重結合を2個以上有しているエチレン性不飽和単量体(h)は、一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the ethylenically unsaturated monomer (h) having two or more radical-polymerizable double bonds are di(meth)acrylate, tri(meth)acrylate, tetra(meth)acrylate, conjugated Examples include dienes.
Examples of the di(meth)acrylate include divinylbenzene, polyoxyethylene di(meth)acrylate, polyoxypropylene di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, butanediol di(meth)acrylate and the like. To be
Examples of tri(meth)acrylates include trimethylolpropane tri(meth)acrylate, and examples of tetra(meth)acrylates include pentaerythritol tetra(meth)acrylate.
Examples of the conjugated diene-based monomer include 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 1,3-heptadiene, 2 , 3-Dimethylbutadiene, 2-phenyl-1,3-butadiene, 3-methyl-1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, and other hydrocarbon conjugated diene-based monomers; 2-chloro-1,3-butadiene, etc. And halogen-containing conjugated diene-based monomers; substituted linear conjugated pentadienes; substituted and side chain conjugated hexadienes and the like. Among these, a conjugated diene-based monomer having 4 to 6 carbon atoms is preferable, and 1,3-butadiene is particularly preferable.
These ethylenically unsaturated monomers (h) having two or more radically polymerizable double bonds can be used alone or in combination of two or more.

上記アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体(i)としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のN,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。なかでも、(メタ)アクリルアミドが好ましい。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer (i) having an amino group include N, such as (meth)acrylamide, N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate and N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylate. , N-dialkylaminoalkyl(meth)acrylate and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, (meth)acrylamide is preferable.

上記スルホン酸基を有するエチレン性不飽和単量体(j)としては、例えば、ビニルスルホン酸、ビニルスチレンスルホン酸(塩)等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer (j) having a sulfonic acid group include vinyl sulfonic acid, vinyl styrene sulfonic acid (salt) and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

上記リン酸基を有するエチレン性不飽和単量体(k)としては、例えば、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、アシッドホスホキシエチル(メタ)アクリレート、アシッドホスホキシプロピル(メタ)アクリレート、ビス〔(メタ)アクリロイロキシエチル〕ホスフェート、ジフェニル−2−(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル−2−(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート、ジオクチル−2(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer (k) having a phosphoric acid group include vinylphosphonic acid, vinyl phosphate, acid phosphoxyethyl (meth)acrylate, acid phosphoxypropyl (meth)acrylate, bis[(meth ) Acryloyloxyethyl]phosphate, diphenyl-2-(meth)acryloyloxyethyl phosphate, dibutyl-2-(meth)acryloyloxyethyl phosphate, dioctyl-2(meth)acryloyloxyethyl phosphate and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

上記芳香族エチレン性不飽和単量体(l)としては、例えば、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等が挙げられ、これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。中でも、好ましくはスチレンである。 Examples of the aromatic ethylenically unsaturated monomer (l) include styrene, vinyltoluene, α-methylstyrene and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. Is also good. Among them, styrene is preferable.

上記脂肪酸エステル系不飽和単量体(m)としては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、バーサチック酸ビニル等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。 Examples of the fatty acid ester unsaturated monomer (m) include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valerate, vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl pivalate, vinyl caprate, vinyl laurate, Examples thereof include vinyl stearate, vinyl benzoate and vinyl versatate. These may be used alone or in combination of two or more.

重合体粒子(A)には、本発明の目的を損なわない範囲内で、上記以外の他のモノマー(以下、単に「その他のモノマー」と称することがある。)に由来する構造単位が含まれていてもよい。その他のモノマーの含有量は、重合体粒子に対して、通常30重量%以下、好ましくは20重量%以下、特に好ましくは10重量%以下である。なお、その他のモノマーに由来する構造単位の含有量は、本発明が有するエマルジョンの製造に際して仕込む、その他のモノマーの仕込み量と比例する。 The polymer particles (A) include a structural unit derived from a monomer other than the above (hereinafter sometimes simply referred to as “other monomer”) within a range not impairing the object of the present invention. May be. The content of the other monomer is usually 30% by weight or less, preferably 20% by weight or less, particularly preferably 10% by weight or less, based on the polymer particles. The content of the structural unit derived from the other monomer is proportional to the amount of the other monomer charged in the production of the emulsion of the present invention.

本発明においては、重合体粒子(A)が(メタ)アクリル系樹脂を主成分としてなることを特徴とする
(メタ)アクリル系樹脂は、(メタ)アクリル系単量体を含有する単量体成分を重合してなるものであり、例えば上記(a)〜(m)の不飽和単量体のうち(メタ)アクリル構造を有する単量体を1種又は2種以上含有する単量体成分を重合してなるものである。
(メタ)アクリル系樹脂を構成する単量体成分のうち、(メタ)アクリル構造を有する単量体の含有割合は、好ましくは10〜100重量%、特に好ましくは20〜95重量%であり、他の単量体の含有割合は、好ましくは0〜90重量%、特に好ましくは5〜80重量%である。
In the present invention, characterized in that the polymer particles (A) is a main component (meth) acrylic resin.
The (meth)acrylic resin is obtained by polymerizing a monomer component containing a (meth)acrylic monomer, and includes, for example, (a) to (m) unsaturated monomers ( It is obtained by polymerizing a monomer component containing one or more monomers having a (meth)acrylic structure.
Of the monomer components constituting the (meth)acrylic resin, the content ratio of the monomer having a (meth)acrylic structure is preferably 10 to 100% by weight, particularly preferably 20 to 95% by weight, The content of the other monomer is preferably 0 to 90% by weight, particularly preferably 5 to 80% by weight.

〔ポリビニルアルコール系樹脂(B)〕
上記重合体粒子(A)を分散安定化させるPVA系樹脂(B)としては、例えば、公知一般の水溶性のPVA系樹脂が挙げられる。
かかるPVA系樹脂(B)は、例えば、ビニルエステル系モノマーを重合し、ケン化することにより得られる。
[Polyvinyl alcohol-based resin (B)]
Examples of the PVA-based resin (B) for stabilizing the dispersion of the polymer particles (A) include publicly known general water-soluble PVA-based resins.
The PVA-based resin (B) is obtained, for example, by polymerizing a vinyl ester-based monomer and saponifying it.

上記ビニルエステル系モノマーとしては、酢酸ビニルが挙げられる。また酢酸ビニルの代わりに、例えば、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、シクロヘキサンカルボン酸ビニル、ピパリン酸ビニル、オクチル酸ビニル、モノクロロ酢酸ビニル、アジピン酸ビニル、メタクリル酸ビニル、クロトン酸ビニル、ソルビン酸ビニル、安息香酸ビニル、桂皮酸ビニル、トリフロロ酢酸ビニル等を例示できるが、価格や入手の容易さの観点で、酢酸ビニルが好ましく用いられる。 Examples of the vinyl ester-based monomer include vinyl acetate. Further, instead of vinyl acetate, for example, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl caproate, vinyl caprylate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl myristate, vinyl palmitate, vinyl stearate, vinyl cyclohexanecarboxylate, piperin. Examples include vinyl acrylate, vinyl octylate, vinyl monochloroacetate, vinyl adipate, vinyl methacrylate, vinyl crotonate, vinyl sorbate, vinyl benzoate, vinyl cinnamate, vinyl trifluoroacetate, etc. From the viewpoint of, vinyl acetate is preferably used.

ビニルエステル系モノマーの重合は、公知の任意の重合法、例えば、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などにより行うことができる。なかでも、反応熱を効率的に除去できる溶液重合を還流下で行うことが好ましい。溶液重合の溶媒としては、通常はアルコールが用いられ、好ましくは炭素数1〜3の低級アルコールが用いられる。 The vinyl ester-based monomer can be polymerized by any known polymerization method, for example, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, or the like. Above all, it is preferable to carry out the solution polymerization under reflux so that the heat of reaction can be efficiently removed. As a solvent for solution polymerization, an alcohol is usually used, and a lower alcohol having 1 to 3 carbon atoms is preferably used.

得られた共重合体のケン化についても、従来のPVA系樹脂で行われている公知のケン化方法を採用することができる。すなわち、重合体をアルコール又は水/アルコール溶媒に溶解させた状態で、アルカリ触媒又は酸触媒を用いてケン化を行うことができる。
前記アルカリ触媒としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、カリウムメチラート、リチウムメチラート等のアルカリ金属の水酸化物やアルコラートを用いることができる。
通常、無水アルコール系溶媒下、アルカリ触媒を用いたエステル交換反応が反応速度の点や脂肪酸塩等の不純物を低減できるなどの点で好適に用いられる。
For the saponification of the obtained copolymer, a known saponification method that has been carried out with a conventional PVA-based resin can be adopted. That is, saponification can be performed using an alkali catalyst or an acid catalyst in a state where the polymer is dissolved in alcohol or water/alcohol solvent.
As the alkali catalyst, hydroxides or alcoholates of alkali metals such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium methylate, sodium ethylate, potassium methylate and lithium methylate can be used.
Usually, a transesterification reaction using an alkali catalyst in an anhydrous alcohol solvent is preferably used in terms of reaction rate and reduction of impurities such as fatty acid salts.

ケン化反応の反応温度は、通常20℃〜60℃である。反応温度が低すぎると、反応速度が小さくなり反応効率が低下する傾向があり、高すぎると反応溶媒の沸点以上となる場合があり、製造面における安全性が低下する傾向がある。なお、耐圧性の高い塔式連続ケン化塔などを用いて高圧下でケン化する場合には、より高温、例えば、80〜150℃でケン化することが可能であり、少量のケン化触媒でも短時間、高ケン化度のものを得ることが可能である。 The reaction temperature of the saponification reaction is usually 20°C to 60°C. If the reaction temperature is too low, the reaction rate tends to be low and the reaction efficiency tends to be low, and if it is too high, it may be higher than the boiling point of the reaction solvent, and the safety in production tends to be lowered. When saponifying under high pressure using a tower-type continuous saponification tower having high pressure resistance, it is possible to saponify at a higher temperature, for example, 80 to 150°C, and a small amount of saponification catalyst is used. However, a high degree of saponification can be obtained in a short time.

PVA系樹脂(B)のケン化度(JIS K6726に準拠して測定)は、好ましくは80〜100モル%であり、特に好ましくは85〜99.9モル%であり、更に好ましくは90〜99.5モル%である。かかるケン化度が低すぎると、PVA系樹脂(B)の保護コロイド性が高くなりすぎるため、エマルジョン粘度が高くなりすぎたり、PVA系樹脂に曇点が発現したりして、例えば乳化重合時の重合安定性が極端に低下して目的とするエマルジョンが得られにくい傾向がある。またケン化度が低すぎると、電解液に対して膨潤しやすくなり、この結果、正極部材間の結着性が低下する傾向がある。なお、高ケン化度、特に完全ケン化のPVA系樹脂は、工業的に生産が困難になる傾向がある。 The degree of saponification of PVA-based resin (B) (measured in accordance with JIS K6726) is preferably 80 to 100 mol %, particularly preferably 85 to 99.9 mol %, and further preferably 90 to 99 mol %. It is 0.5 mol %. If the saponification degree is too low, the protective colloidal property of the PVA-based resin (B) will be too high, and the emulsion viscosity will be too high, or the cloud point will appear in the PVA-based resin, for example during emulsion polymerization. Polymerization stability of 1 is extremely decreased, and it tends to be difficult to obtain an intended emulsion. On the other hand, if the saponification degree is too low, it tends to swell in the electrolytic solution, and as a result, the binding property between the positive electrode members tends to decrease. A PVA-based resin having a high degree of saponification, particularly a completely saponified product, tends to be industrially difficult to produce.

粘度平均重合度(JIS K6726に準拠して測定)は、好ましくは300〜3000であり、特に好ましくは350〜2800、更に好ましくは400〜2500である。かかる粘度平均重合度が低すぎると、アクリル系モノマー等への保護コロイド性が低下する傾向がある他、調製したエマルジョンから造膜された皮膜の柔軟性が低下することで、正極の柔軟性が低下する傾向がある。逆に高すぎると、重合反応溶液の粘度が高くなりすぎ、重合中に攪拌し難くなり、重合困難となる傾向がある。また、保護コロイド性が高くなりすぎるために、例えば乳化重合時の滴下モノマーが重合粒子内に吸収され難くなり、滴下モノマー由来の新粒子の生成が多くなり、その結果、乳化物中の粗粒子量が増加してしまう傾向がある。 The viscosity average degree of polymerization (measured according to JIS K6726) is preferably 300 to 3000, particularly preferably 350 to 2800, and further preferably 400 to 2500. If the viscosity average degree of polymerization is too low, the protective colloidal property to the acrylic monomer and the like tends to be reduced, and the flexibility of the film formed from the prepared emulsion is reduced, thereby increasing the flexibility of the positive electrode. Tends to decline. On the other hand, if it is too high, the viscosity of the polymerization reaction solution becomes too high, and it becomes difficult to stir during the polymerization, which tends to make the polymerization difficult. In addition, since the protective colloidal property becomes too high, for example, the dropping monomer during emulsion polymerization becomes difficult to be absorbed in the polymer particles, and the number of new particles derived from the dropping monomer increases, resulting in coarse particles in the emulsion. The amount tends to increase.

上記PVA系樹脂(B)には、本発明の効果を阻害しない範囲(例えば、10モル%未満、好ましくは5モル%以下)にて、ビニルエステル系モノマー以外の他のモノマーに由来する構造単位を有していても良い。
例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アリルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のビニル基とエポキシ基を有するモノマー;トリアリルオキシエチレン、ジアリルマレアート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、テトラアリルオキシエタン、ジアリルフタレート等のアリル基を2個以上有するモノマー;酢酸アリル、アセト酢酸ビニルエステル、アセト酢酸アリルエステル、ジアセト酢酸アリルエステル等のアリルエステル系モノマー;アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシプロピル(メタ)アクリレート等のアセトアセトキシアルキル(メタ)アクリレート;アセトアセトキシエチルクロトナート、アセトアセトキシプロピルクロトナート等のアセトアセトキシアルキルクロトナート;2−シアノアセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート;ジビニルベンゼン;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,2−プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(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、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコール(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート;アリル(メタ)アクリレート;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(アルキル部分がC1〜C10アルキル基であり、好ましくはC1〜C6アルキル基);(メタ)アクリロニトリルなどのニトリル系モノマー;スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系モノマー;エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン等のオレフィン;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化オレフィン;エチレンスルホン酸等のオレフィン系モノマー;ブタジエン−1,3、2−メチルブタジエン、1,3又は2,3−ジメチルブタジエン−1,3、2−クロロブタジエン−1,3等のジエン系モノマー;3−ブテン−1−オール、4−ペンテン−1−オール、5−ヘキセン−1,2−ジオール、グリセリンモノアリルエーテル等のヒドロキシ基含有α−オレフィン類、およびそのアシル化物などの誘導体;1,3−ジアセトキシ−2−メチレンプロパン、1,3−ジプロピオニルオキシ−2−メチレンプロパン、1,3−ジブチロニルオキシ−2−メチレンプロパンなどのヒドロキシメチルビニリデンジアセテート類;イタコン酸、マレイン酸、アクリル酸等の不飽和酸類、その塩又はモノ若しくはジアルキルエステル;アクリロニトリル等のニトリル類、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等のアミド類、エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸、AMPS等のオレフィンスルホン酸あるいはその塩などの化合物、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン等のビニルアルキルジアルコキシシラン;γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のγ−(メタ)アクリロキシプロピルトリアルコキシシラン;γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン等のγ−(メタ)アクリロキシプロピルアルキルジアルコキシシラン;ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ヒドロキシメチルビニリデンジアセテートが挙げられる。ヒドロキシメチルビニリデンジアセテートの具体的な例としては、1,3−ジアセトキシ−2−メチレンプロパン、1,3−ジプロピオニルオキシ−2−メチレンプロパン、1,3−ジブチロニルオキシ−2−メチレンプロパン等が挙げられる。これらのモノマーは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。
The PVA-based resin (B) has a structural unit derived from a monomer other than the vinyl ester-based monomer in a range that does not impair the effects of the present invention (for example, less than 10 mol%, preferably 5 mol% or less). May have.
For example, monomers having a vinyl group and an epoxy group such as glycidyl (meth)acrylate, glycidyl (meth)allyl ether, 3,4-epoxycyclohexyl (meth)acrylate, and allyl glycidyl ether; triallyloxyethylene, diallyl maleate, and triaryloxyethylene. Monomers having two or more allyl groups such as allyl cyanurate, triallyl isocyanurate, tetraallyloxyethane and diallyl phthalate; allyl ester type monomers such as allyl acetate, acetoacetic vinyl ester, acetoacetic allyl ester and diacetoacetic allyl ester. Acetoacetoxyalkyl (meth)acrylates such as acetoacetoxyethyl (meth)acrylate and acetoacetoxypropyl (meth)acrylate; acetoacetoxyalkyl crotonates such as acetoacetoxyethyl crotonate and acetoacetoxypropyl crotonate; 2-cyanoacetoacetoxy Ethyl (meth)acrylate; divinylbenzene; ethylene glycol di(meth)acrylate, 1,2-propylene glycol di(meth)acrylate, 1,3-propylene glycol di(meth)acrylate, 1,4-butanediol di(meth ) Acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, alkylene glycol (meth)acrylate such as neopentyl glycol di(meth)acrylate; trimethylolpropane tri(meth)acrylate; allyl (meth)acrylate; 2-hydroxy Hydroxyalkyl (meth)acrylates such as ethyl (meth)acrylate, hydroxypropyl (meth)acrylate and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate (wherein the alkyl portion is a C1 to C10 alkyl group, preferably a C1 to C6 alkyl group); Nitrile monomers such as (meth)acrylonitrile; styrene monomers such as styrene and α-methylstyrene; olefins such as ethylene, propylene, 1-butene, isobutene; vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, etc. Halogenated olefins; olefinic monomers such as ethylene sulfonic acid; dienes such as butadiene-1,3,2-methylbutadiene, 1,3 or 2,3-dimethylbutadiene-1,3, 2-chlorobutadiene-1,3 -Based monomers: 3-buten-1-ol, 4-penten-1-ol, 5-hexene-1,2-diol, glycerin monoallyl ether Derivatives of hydroxy group-containing α-olefins such as ter and their acyl compounds; 1,3-diacetoxy-2-methylenepropane, 1,3-dipropionyloxy-2-methylenepropane, 1,3-dibutyronyl Hydroxymethylvinylidene diacetates such as oxy-2-methylenepropane; unsaturated acids such as itaconic acid, maleic acid, acrylic acid, salts thereof or mono- or dialkyl esters; nitriles such as acrylonitrile, methacrylamide, diacetone acrylamide, etc. Compounds such as amides, ethylene sulfonic acid, allyl sulfonic acid, methallyl sulfonic acid, olefin sulfonic acid such as AMPS or salts thereof, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltripropoxysilane, vinyltributoxysilane, Vinylalkyldialkoxysilanes such as vinylmethyldimethoxysilane and vinylmethyldiethoxysilane; γ-(meth)acryloxy such as γ-(meth)acryloxypropyltrimethoxysilane and γ-(meth)acryloxypropyltriethoxysilane. Propyltrialkoxysilane; γ-(meth)acryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-(meth)acryloxypropylmethyldiethoxysilane, and other γ-(meth)acryloxypropylalkyldialkoxysilanes; vinyltris(β-methoxyethoxy) ) Silane and hydroxymethyl vinylidene diacetate. Specific examples of hydroxymethylvinylidene diacetate include 1,3-diacetoxy-2-methylenepropane, 1,3-dipropionyloxy-2-methylenepropane, 1,3-dibutyronyloxy-2-methylenepropane. Etc. These monomers may be used alone or in combination of two or more.

また、本発明のPVA系樹脂(B)には、本発明の効果を阻害しない範囲(通常15モル%以下、好ましくは10モル%以下)にて変性されたPVA系樹脂、例えば、PVA系樹脂のホルマール化物、アセタール化物、アセトアセチル化物、ブチラール化物、ウレタン化物、スルホン酸やカルボン酸等とのエステル化物等が含まれていても良い。 In addition, the PVA-based resin (B) of the present invention is a PVA-based resin modified within a range that does not impair the effects of the present invention (usually 15 mol% or less, preferably 10 mol% or less), for example, PVA-based resin. Formal compound, acetal compound, acetoacetyl compound, butyral compound, urethane compound, ester compound with sulfonic acid or carboxylic acid, etc. may be contained.

本発明においては、エマルジョン[I]が含有するPVA系樹脂(B)として、水酸基含有α−オレフィン類およびそのアシル化物などの誘導体変性PVA系樹脂を用いることが好ましい。例えば、PVA系樹脂(B)として、側鎖に一級水酸基を有する構造単位を含有する変性ポリビニルアルコール系樹脂(b)を用いることが好ましい。かかる構造単位における一級水酸基の数は、通常1〜5個であり、好ましくは1〜2個であり、特に好ましくは1個である。また、一級水酸基以外にも二級水酸基を有することが好ましい。
このような側鎖に一級水酸基を有する構造単位を含有するPVA系樹脂としては、例えば、側鎖に1,2−ジオール構造単位を有するPVA系樹脂、側鎖にヒドロキシアルキル基構造単位を有するPVA系樹脂等が挙げられる。中でも、特に下記一般式(1)で表される、側鎖に1,2−ジオール構造を有する構造単位を含有するPVA系樹脂を用いることが好ましい(以下、「側鎖1,2−ジオール構造単位含有PVA系樹脂」と称することがある)。
In the present invention, it is preferable to use a derivative-modified PVA-based resin such as a hydroxyl group-containing α-olefin and its acylated product as the PVA-based resin (B) contained in the emulsion [I]. For example, as the PVA-based resin (B), it is preferable to use a modified polyvinyl alcohol-based resin (b) containing a structural unit having a primary hydroxyl group in its side chain. The number of primary hydroxyl groups in such a structural unit is usually 1 to 5, preferably 1 to 2, and particularly preferably 1. Further, it is preferable to have a secondary hydroxyl group in addition to the primary hydroxyl group.
Examples of the PVA-based resin containing a structural unit having a primary hydroxyl group in its side chain include, for example, a PVA-based resin having a 1,2-diol structural unit in its side chain and a PVA having a hydroxyalkyl group structural unit in its side chain. Examples include resin based resins. Above all, it is particularly preferable to use a PVA-based resin containing a structural unit having a 1,2-diol structure in a side chain, which is represented by the following general formula (1) (hereinafter, referred to as “side chain 1,2-diol structure”). It may be referred to as a "unit-containing PVA-based resin").

Figure 0006737045
(上記一般式(1)において、R〜Rはそれぞれ独立して水素原子又は有機基を表し、Xは単結合又は結合鎖を表す。)
Figure 0006737045
(In the general formula (1), R 1 to R 6 each independently represent a hydrogen atom or an organic group, and X represents a single bond or a bonded chain.)

上記一般式(1)において、R〜Rはそれぞれ独立して水素原子又は有機基を表す。R〜Rは、すべて水素原子であることが望ましいが、樹脂特性を大幅に損なわない程度の量であれば有機基であってもよい。該有機基としては、特に限定しないが、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、必要に応じてハロゲン基、水酸基、エステル基、カルボン酸基、スルホン酸基等の置換基を有していてもよい。 In the general formula (1), R 1 to R 6 each independently represent a hydrogen atom or an organic group. It is desirable that R 1 to R 6 are all hydrogen atoms, but they may be organic groups as long as they do not significantly impair the resin properties. The organic group is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group. Preferably, it may have a substituent such as a halogen group, a hydroxyl group, an ester group, a carboxylic acid group, or a sulfonic acid group, if necessary.

上記一般式(1)中、Xは単結合又は結合鎖であり、非晶部におけるフリーボリューム(分子間空隙)低減による耐電解液性(すなわち、電解液による膨潤が起こり難い性質)の点から、単結合であることが好ましい。上記結合鎖としては、特に限定されず、例えば、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、フェニレン、ナフチレン等の炭化水素(これらの炭化水素は、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン等で置換されていてもよい)の他、−O−、−(CHO)m−、−(OCH)m−、−(CHO)mCH−、−CO−、−COCO−、−CO(CH)mCO−、−CO(C)CO−、−S−、−CS−、−SO−、−SO−、−NR−、−CONR−、−NRCO−、−CSNR−、−NRCS−、−NRNR−、−HPO−、−Si(OR)−、−OSi(OR)−、−OSi(OR)O−、−Ti(OR)−、−OTi(OR)−、−OTi(OR)O−、−Al(OR)−、−OAl(OR)−、−OAl(OR)O−等が挙げられる。Rは各々独立して任意の置換基であり、水素原子、アルキル基が好ましく、またmは自然数である。なかでも、製造時の粘度安定性や耐熱性等の点で、炭素数6以下のアルキレン基、特にメチレン基、あるいは−CHOCH−が好ましい。 In the above general formula (1), X is a single bond or a binding chain, and from the viewpoint of electrolytic solution resistance (that is, a property in which swelling by an electrolytic solution is unlikely to occur) due to a reduction in free volume (intermolecular void) in an amorphous part. It is preferably a single bond. The bonding chain is not particularly limited, and examples thereof include hydrocarbons such as alkylene, alkenylene, alkynylene, phenylene, and naphthylene (these hydrocarbons may be substituted with halogen such as fluorine, chlorine, or bromine). other, -O -, - (CH 2 O) m -, - (OCH 2) m -, - (CH 2 O) mCH 2 -, - CO -, - COCO -, - CO (CH 2) mCO- , -CO (C 6 H 4) CO -, - S -, - CS -, - SO -, - SO 2 -, - NR -, - CONR -, - NRCO -, - CSNR -, - NRCS -, - NRNR -, - HPO 4 -, - Si (OR) 2 -, - OSi (OR) 2 -, - OSi (OR) 2 O -, - Ti (OR) 2 -, - OTi (OR) 2 -, - Examples thereof include OTi(OR) 2 O-, -Al(OR)-, -OAl(OR)-, and -OAl(OR)O-. Each R is independently an arbitrary substituent, preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and m is a natural number. Of these, an alkylene group having 6 or less carbon atoms, particularly a methylene group, or —CH 2 OCH 2 — is preferable from the viewpoint of viscosity stability during production, heat resistance, and the like.

上記一般式(1)で表される1,2−ジオール構造単位における特に好ましい構造は、R〜Rがすべて水素原子であり、Xが単結合である。すなわち、下記構造式(1a)で示される構造単位が特に好ましい。 Particularly preferred structure of the 1,2-diol structural unit represented by the general formula (1) is that R 1 to R 6 are all hydrogen atoms, and X is a single bond. That is, the structural unit represented by the following structural formula (1a) is particularly preferable.

Figure 0006737045
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このような側鎖1,2−ジオール構造単位含有PVA系樹脂は、公知の製造方法により製造することができる。例えば、特開2002−284818号公報、特開2004−285143号公報、特開2006−95825号公報に記載されている方法により製造することができる。すなわち、(i)ビニルエステル系モノマーと下記一般式(2)で示される化合物との共重合体をケン化する方法、(ii)ビニルエステル系モノマーと下記一般式(3)で示されるビニルエチレンカーボネートとの共重合体をケン化及び脱炭酸する方法、(iii)ビニルエステル系モノマーと下記一般式(4)で示される2,2−ジアルキル−4−ビニル−1,3−ジオキソランとの共重合体をケン化及び脱ケタール化する方法などにより、製造することができる。 The side chain 1,2-diol structural unit-containing PVA-based resin can be manufactured by a known manufacturing method. For example, it can be manufactured by the methods described in JP-A-2002-284818, JP-A-2004-285143, and JP-A-2006-95825. That is, (i) a method of saponifying a copolymer of a vinyl ester-based monomer and a compound represented by the following general formula (2), (ii) a vinyl ester-based monomer and vinyl ethylene represented by the following general formula (3) Method for saponifying and decarboxylating copolymer with carbonate, (iii) Copolymerization of vinyl ester monomer and 2,2-dialkyl-4-vinyl-1,3-dioxolane represented by the following general formula (4) It can be produced by a method of saponifying and deketalizing the polymer.

Figure 0006737045
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上記一般式(2)(3)(4)中、R〜Rは、いずれも一般式(1)の場合と同様である。R及びRは、それぞれ独立して水素またはR−CO−(式中、Rは、炭素数1〜4のアルキル基である。)であり、R10及びR11は、それぞれ独立して水素原子又は有機基であり、有機基は一般式(1)の場合と同様である。
上記方法のうち、共重合反応性及び工業的な取扱いにおいて優れるという点で、(i)の方法が好ましく、特にR〜Rが水素、Xが単結合、R、RがR−CO−であり、Rがアルキル基である3,4−ジアシロキシ−1−ブテンが好ましく、その中でも特にRがメチル基である3,4−ジアセトキシ−1−ブテンが好ましく用いられる。
In the general formulas (2), (3) and (4), R 1 to R 6 are the same as in the general formula (1). R 7 and R 8 are each independently hydrogen or R 9 —CO— (in the formula, R 9 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms), and R 10 and R 11 are each independently. And a hydrogen atom or an organic group, and the organic group is the same as in the general formula (1).
Among the above methods, the method (i) is preferable because it is excellent in copolymerization reactivity and industrial handling. Particularly, R 1 to R 6 are hydrogen, X is a single bond, and R 7 and R 8 are R 9. is -CO-, R 9 preferably is 3,4-diacyloxy-1-butene with an alkyl group, in particular R 9 is preferably used is 3,4-diacetoxy-1-butene with a methyl group therein.

なお、(ii)や(iii)の方法によって得られた側鎖1,2−ジオール構造単位含有PVA系樹脂は、ケン化度が低い場合や、脱炭酸あるいは脱アセタール化が不充分な場合には、側鎖にカーボネート環あるいはアセタール環が残存することがある。そのようなPVA系樹脂を分散剤として用いた場合、得られる重合体粒子には粗大な粒子の割合が増加する傾向がある。このような理由からも、(i)の方法によって得られたPVA系樹脂が本用途においては特に好適である。 The side chain 1,2-diol structural unit-containing PVA-based resin obtained by the method (ii) or (iii) has a low saponification degree, or when decarboxylation or deacetalization is insufficient. May leave a carbonate ring or an acetal ring in the side chain. When such a PVA-based resin is used as a dispersant, the polymer particles obtained tend to have an increased proportion of coarse particles. For this reason also, the PVA-based resin obtained by the method (i) is particularly suitable for this application.

PVA系樹脂(B)が上記1,2−ジオール構造単位を含む場合、その含有量は、乳化重合時の分散質たるエチレン性不飽和重合体粒子へのPVA系樹脂のグラフト化や耐電解液性、エマルジョンの放置安定性等の点より通常0.5〜15モル%であり、好ましくは1〜10モル%、より好ましくは1〜8モル%である。含有量が少なすぎると、分散質たるエチレン性不飽和重合体粒子へのPVA系樹脂のグラフト化率が低下し、耐電解液性、エマルジョンの放置安定性等が低下する傾向がある。含有量が多すぎると、充放電時の内部抵抗が大きくなる傾向がある。
なお、PVA系樹脂(B)中の1,2−ジオール構造単位の含有率は、ケン化度100モル%のPVA系樹脂のH−NMRスペクトル(溶媒:DMSO−d6、内部標準:テトラメチルシラン)から求めることができる。具体的には1,2−ジオール構造単位中の水酸基プロトン、メチンプロトン、およびメチレンプロトン、主鎖のメチレンプロトン、主鎖に連結する水酸基のプロトンなどに由来するピーク面積から算出することができる。
When the PVA-based resin (B) contains the above-mentioned 1,2-diol structural unit, the content thereof is such that the PVA-based resin is grafted onto the ethylenically unsaturated polymer particles as the dispersoid during emulsion polymerization or the electrolytic solution From the viewpoints of properties, stability of leaving emulsion, etc., it is usually 0.5 to 15 mol %, preferably 1 to 10 mol %, more preferably 1 to 8 mol %. If the content is too small, the grafting ratio of the PVA-based resin onto the ethylenically unsaturated polymer particles that are dispersoids tends to decrease, and the electrolytic solution resistance and emulsion leaving stability tend to decrease. If the content is too large, the internal resistance during charging/discharging tends to increase.
The content of 1,2-diol structural units in the PVA-based resin (B) is 1 H-NMR spectrum (solvent: DMSO-d6, internal standard: tetramethyl) of the PVA-based resin having a saponification degree of 100 mol %. Silane). Specifically, it can be calculated from the peak areas derived from the hydroxyl group proton, methine proton, and methylene proton in the 1,2-diol structural unit, the methylene proton of the main chain, the proton of the hydroxyl group linked to the main chain, and the like.

エマルジョン[I]における溶媒は、通常、水であり、上記PVA系樹脂(B)の溶解を阻害しない範囲(例えば溶媒の20重量%未満、好ましくは10重量%未満)において、水と混和性の有機溶媒を含有していてもよい。
かかる有機溶媒としては、例えば、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミドなどのアミド系溶媒、ジメチルスルホキサイドなどのスルホキサイド、メタノール、エタノール等の炭素数1〜3の低級アルコール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール等のアルコール系溶媒が挙げられる。
The solvent in the emulsion [I] is usually water, and is miscible with water as long as it does not hinder the dissolution of the PVA-based resin (B) (for example, less than 20% by weight, preferably less than 10% by weight of the solvent). It may contain an organic solvent.
Examples of the organic solvent include amide solvents such as N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, and methylformamide, sulfoxides such as dimethylsulfoxide, and lower C1-C3 solvents such as methanol and ethanol. Examples thereof include alcohols and alcohol solvents such as 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol.

〔PVA系樹脂(B)を乳化剤とした乳化重合によるエマルジョン[I]の合成〕
かかるエマルジョン[I]は、以上のような分散剤たるPVA系樹脂(B)と分散質たるエチレン性不飽和単量体に由来する重合体粒子(A)が、水分散媒中に分散しているものである。かかるエマルジョン[I]は、分散剤の存在下で、例えば、上記アクリル系モノマー(および所望によりアクリル系モノマー以外の他のモノマー)を乳化重合することによって得られる。
[Synthesis of Emulsion [I] by Emulsion Polymerization Using PVA Resin (B) as Emulsifier]
In this emulsion [I], the PVA resin (B) as the dispersant and the polymer particles (A) derived from the ethylenically unsaturated monomer as the dispersoid are dispersed in an aqueous dispersion medium. There is something. Such an emulsion [I] can be obtained, for example, by emulsion-polymerizing the above-mentioned acrylic monomer (and optionally a monomer other than the acrylic monomer) in the presence of a dispersant.

前記乳化重合を実施する方法としては、a)水、分散剤としてのPVA系樹脂(B)および重合触媒の存在下に、分散質の原料、例えばアクリル系モノマー(および所望によりその他のモノマー)を一時または連続的に配合して、加熱、撹拌することにより乳化重合する方法;b)ビニル系モノマー、例えばアクリル系モノマー(および所望によりアクリル系モノマー以外の他のモノマー)をPVA系樹脂(B)の水溶液に混合分散させた分散液を調製し、この調製した分散液を、水、PVA系樹脂(B)および重合触媒が配合された系内に、一時又は連続的に配合して、加熱、撹拌して、乳化重合する方法が挙げられる。このように予め調製した分散液を用いる方法は特にプレエマルジョン法と称される。かかる方法は、重合対象のモノマー組成がたとえ複雑であっても、生産性を維持して乳化重合を行なうことが可能であるので好ましい。 As a method for carrying out the emulsion polymerization, a) a raw material of a dispersoid, for example, an acrylic monomer (and optionally other monomer) is added in the presence of water, a PVA resin (B) as a dispersant and a polymerization catalyst. A method of emulsion-polymerizing by temporarily or continuously mixing and heating and stirring; b) a vinyl-based monomer, for example, an acrylic-based monomer (and optionally a monomer other than the acrylic-based monomer), a PVA-based resin (B). To prepare a dispersion liquid which is mixed and dispersed in an aqueous solution of, and the prepared dispersion liquid is temporarily or continuously blended in a system in which water, PVA-based resin (B) and a polymerization catalyst are blended, and heated, Examples thereof include a method of stirring and performing emulsion polymerization. The method using the dispersion liquid thus prepared in advance is particularly called a pre-emulsion method. Such a method is preferable because it is possible to carry out emulsion polymerization while maintaining productivity even if the monomer composition to be polymerized is complicated.

前記乳化重合に用いられる反応溶液中の分散媒は、通常、水である。所望により、上記溶媒にて挙げた水と混合可能な有機溶媒を水と併用することも可能である。しかしながら、乳化重合に供するモノマーの分散性の点から、好ましくは水のみである。 The dispersion medium in the reaction solution used for the emulsion polymerization is usually water. If desired, the water-miscible organic solvents mentioned above as the solvent can be used in combination with water. However, from the viewpoint of dispersibility of the monomer used for emulsion polymerization, water alone is preferable.

特に本発明においては、重合体粒子(A)の平均粒子径を特定の小さい範囲とするために、(1)エマルジョンの調製時に添加する界面活性剤や水溶性高分子保護コロイド剤などの乳化分散剤の組成及び量を制御する方法や、(2)モノマーや重合触媒の添加条件を制御する方法、(3)エマルジョンの設計不揮発分を制御する方法等を採用することができる。
その他には、重合装置の混合攪拌翼の大きさや攪拌速度、攪拌時間を制御する方法などを採用することもできる。さらには、モノマーを多孔質の膜中に通すことで粒子径を制御する膜乳化法や、攪拌方法に超音波を用いる超音波乳化法等を採用することもできる。
In particular, in the present invention, in order to make the average particle diameter of the polymer particles (A) within a specific small range, (1) an emulsion dispersion of a surfactant or a water-soluble polymer protective colloid agent added during the preparation of emulsion. The method of controlling the composition and amount of the agent, (2) the method of controlling the addition conditions of the monomer and the polymerization catalyst, (3) the method of controlling the designed non-volatile content of the emulsion and the like can be adopted.
In addition, a method of controlling the size of the mixing and stirring blade of the polymerization apparatus, the stirring speed, the stirring time, and the like can be adopted. Furthermore, a film emulsification method in which a particle diameter is controlled by passing a monomer through a porous film, an ultrasonic emulsification method in which ultrasonic waves are used as a stirring method, or the like can be adopted.

乳化重合時に分散剤としてPVA系樹脂(B)を用いる場合、その配合量は、使用するPVA系樹脂(B)の種類や合成しようとするエマルジョンの濃度等によって多少異なるが、乳化重合反応系の全体に対して、通常0.1〜80重量%であり、好ましくは10〜70重量%、特に好ましくは20〜60重量%である。
PVA系樹脂の配合量が少なすぎると、エチレン性不飽和単量体の乳化状態が不安定となって、重合反応性が低下したり、重合により得られるエマルジョン中での粒子の乳化状態安定性が低下する傾向にある。一方、PVA系樹脂の含有量が多すぎると、反応液の粘度が増大しすぎて均一分散性が低下し、重合率を高められなかったり、得られるエマルジョンの粘度が高くなりすぎて、製造上の歩留まりが低下したりする傾向にある。
When the PVA-based resin (B) is used as a dispersant during emulsion polymerization, the amount of the PVA-based resin (B) to be blended may vary depending on the type of the PVA-based resin (B) used, the concentration of the emulsion to be synthesized, and the like. It is usually 0.1 to 80% by weight, preferably 10 to 70% by weight, particularly preferably 20 to 60% by weight, based on the whole.
If the amount of PVA-based resin is too small, the emulsified state of the ethylenically unsaturated monomer becomes unstable and the polymerization reactivity decreases, and the emulsion state stability of the particles in the emulsion obtained by polymerization is stable. Tends to decrease. On the other hand, if the content of the PVA-based resin is too large, the viscosity of the reaction solution increases too much, the uniform dispersibility deteriorates, the polymerization rate cannot be increased, or the viscosity of the obtained emulsion becomes too high, resulting in the production. Yield tends to decrease.

重合触媒としては、通常、乳化重合の分野で用いられる重合触媒を用いることができる。例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、臭素酸カリウム、酸性亜硫酸ナトリウム、過酸化水素−酒石酸、過酸化水素−鉄塩、過酸化水素−アスコルビン酸−鉄塩、過酸化水素−ロンガリット、過酸化水素−ロンガリット−鉄塩等の水溶性のレドックス系の重合触媒などが挙げられる。これらは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。具体的には、化薬アクゾ社製「カヤブチルB」や同社製「カヤブチルA−50C」等の有機過酸化物とレドックス系からなる触媒を用いることもできる。 As the polymerization catalyst, a polymerization catalyst usually used in the field of emulsion polymerization can be used. For example, potassium persulfate, ammonium persulfate, potassium bromate, sodium acid sulfite, hydrogen peroxide-tartaric acid, hydrogen peroxide-iron salt, hydrogen peroxide-ascorbic acid-iron salt, hydrogen peroxide-Rongalit, hydrogen peroxide- Examples include water-soluble redox-based polymerization catalysts such as Rongalit-iron salt. These may be used alone or in combination of two or more. Specifically, a catalyst composed of an organic peroxide such as "Kayabutyl B" manufactured by Kayaku Akzo Co., Ltd. and "Kayabutyl A-50C" manufactured by the same company and a redox system can be used.

重合触媒の使用量は、重合に使用するモノマー100重量部に対して、通常0.01〜10重量部であり、好ましくは0.05〜5重量部、特に好ましくは0.1〜3重量部である。かかる重合開始剤の使用量が少なすぎると重合速度が低下する傾向があり、逆に多すぎると重合安定性が低下する傾向がある。
なお、重合開始剤の配合方法としては、特に制限はなく、初期に一括して反応液中に配合してもよいし、重合の経過に伴って連続的に添加してもよい。
The amount of the polymerization catalyst used is usually 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.05 to 5 parts by weight, particularly preferably 0.1 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the monomer used for the polymerization. Is. If the amount of such a polymerization initiator used is too small, the polymerization rate tends to decrease, and conversely, if it is too large, the polymerization stability tends to decrease.
The method of blending the polymerization initiator is not particularly limited, and may be blended in the reaction solution all at once in the initial stage, or may be continuously added as the polymerization progresses.

乳化重合は、1段階で行ってもよいし、2段階以上の複数段階で行ってもよい。特に2段階で行う場合、1段目と2段目でモノマー仕込み量(仕込み比率)を変えることにより、1段目で形成した内層と2段目で形成した外層のガラス転移点(Tg)を変えることも可能となる。具体的には、以下のような2段階の重合が挙げられる。 The emulsion polymerization may be carried out in one step or in a plurality of steps of two or more steps. In particular, in the case of carrying out in two steps, the glass transition point (Tg) of the inner layer formed in the first step and the glass layer (Tg) formed in the second step is changed by changing the charged amount (charge ratio) of the monomer in the first step and the second step. It is possible to change it. Specifically, the following two-stage polymerization can be mentioned.

(1)1段目の重合工程
分散媒、分散剤を含有する反応容器に、重合目的のモノマーの一部を仕込み、1段目の乳化重合を行う。1段目に投入するモノマーの量は、特に限定しないが、重合に使用するモノマーの通常1〜50重量%程度であり、好ましくは5〜30重量%である。1段目の乳化重合工程の条件は、用いるモノマーの種類、組成、重合開始剤の使用量等により適宜決定することができる。
乳化重合反応の温度は、通常30〜90℃、好ましくは40〜80℃であり、重合時間は好ましくは1〜4時間である。1段目の乳化重合工程においては、重合転化率が30%以上であることが好ましく、60%以上であることが特に好ましい。
(1) First-stage polymerization step A reaction vessel containing a dispersion medium and a dispersant is charged with a part of the monomer to be polymerized, and the first-stage emulsion polymerization is carried out. The amount of the monomer charged in the first stage is not particularly limited, but is usually about 1 to 50% by weight, preferably 5 to 30% by weight of the monomer used for the polymerization. The conditions of the first stage emulsion polymerization step can be appropriately determined depending on the type and composition of the monomer used, the amount of the polymerization initiator used, and the like.
The temperature of the emulsion polymerization reaction is usually 30 to 90°C, preferably 40 to 80°C, and the polymerization time is preferably 1 to 4 hours. In the first-stage emulsion polymerization step, the polymerization conversion rate is preferably 30% or more, and particularly preferably 60% or more.

(2)2段目の重合工程
2段目の乳化重合は、1段目の重合が終了した反応容器に、残りのモノマーを投入することにより行う。投入は、滴下しながら行うことが好ましい。また、2段目の重合に際して、重合触媒を投入してもよい。2段目の乳化重合は、重合温度が40〜80℃、重合時間が1〜6時間の条件で行う。
また、滴下するモノマー組成比を連続的に変えながら滴下するパワーフィード重合法を用いることも可能である。また、モノマーを分散剤たるPVA系樹脂の存在下で予め混合分散させた分散液を滴下しながら重合してもよい。
必要に応じて、かかる工程の後に通常1〜6時間の追い込み重合をおこなうことも可能である。かかる重合中に重合触媒を投入してもよい。
(2) Second-stage polymerization step The second-stage emulsion polymerization is performed by charging the remaining monomers into the reaction vessel in which the first-stage polymerization has been completed. It is preferable that the charging is performed while dropping. A polymerization catalyst may be added during the second-stage polymerization. The second stage emulsion polymerization is carried out under the conditions of a polymerization temperature of 40 to 80° C. and a polymerization time of 1 to 6 hours.
It is also possible to use a power feed polymerization method in which the monomer composition ratio to be dropped is continuously changed and dropped. Further, the polymerization may be carried out while dropping a dispersion liquid prepared by mixing and dispersing the monomers in the presence of a PVA-based resin as a dispersant.
If necessary, it is also possible to carry out the follow-up polymerization usually for 1 to 6 hours after such a step. A polymerization catalyst may be added during such polymerization.

以上のような乳化重合において、必要に応じて、分子量調節剤を用いてもよい。分子量調節剤の具体例としては、例えば、n−ヘキシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、t−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−ステアリルメルカプタン等のアルキルメルカプタン;ジメチルキサントゲンジサルファイド、ジイソプロピルキサントゲンジサルファイド等のキサントゲン化合物;ターピノレン、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド等のチウラム系化合物;2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、スチレン化フェノール等のフェノール系化合物;アリルアルコール等のアリル化合物;ジクロロメタン、ジブロモメタン、四臭化炭素や四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素化合物;α−ベンジルオキシスチレン、α−ベンジルオキシアクリロニトリル、α−ベンジルオキシアクリルアミド等のビニルエーテル;トリフェニルエタン、ペンタフェニルエタン、アクロレイン、メタアクロレイン、チオグリコール酸、チオリンゴ酸、2−エチルヘキシルチオグリコレート、α−メチルスチレンダイマー、四塩化炭素等が挙げられる。なお、乳化重合工程では、これらの分子量調節剤を一種単独でまたは二種以上組み合わせて使用することができる。 In the emulsion polymerization as described above, a molecular weight modifier may be used if necessary. Specific examples of the molecular weight modifier include alkyl mercaptans such as n-hexyl mercaptan, n-octyl mercaptan, t-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, and n-stearyl mercaptan; dimethylxanthogen disulfide, Xanthogen compounds such as diisopropylxanthogen disulfide; thiuram compounds such as terpinolene, tetramethylthiuram disulfide, tetraethylthiuram disulfide, tetramethylthiuram monosulfide; 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol, styrenated phenol, etc. Phenol compounds; allyl compounds such as allyl alcohol; halogenated hydrocarbon compounds such as dichloromethane, dibromomethane, carbon tetrabromide and carbon tetrachloride; α-benzyloxystyrene, α-benzyloxyacrylonitrile, α-benzyloxyacrylamide Vinyl ethers such as triphenylethane, pentaphenylethane, acrolein, methacrolein, thioglycolic acid, thiomalic acid, 2-ethylhexylthioglycolate, α-methylstyrene dimer, carbon tetrachloride and the like. In addition, in an emulsion polymerization process, these molecular weight regulators can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

また、上記重合工程において、PVA系樹脂(2)による分散安定効果を阻害しない範囲で、あらかじめ含有する分散剤とは別に、非イオン性界面活性剤やアニオン性界面活性剤等の界面活性剤を系内に併存させてもよい。かかる界面活性剤の配合量は、乳化重合反応系の全体に対して、通常10重量%以下であり、好ましくは5重量%以下である。 In addition, in the above-mentioned polymerization step, a surfactant such as a nonionic surfactant or anionic surfactant is added in addition to the dispersant contained in advance, as long as the dispersion stabilizing effect of the PVA-based resin (2) is not impaired. They may coexist in the system. The content of such a surfactant is usually 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less, based on the whole emulsion polymerization reaction system.

非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレン−アルキルエーテル型、ポリオキシエチレン−アルキルフェノール型、ポリオキシエチレン−多価アルコールエステル型、多価アルコールと脂肪酸とのエステル、オキシエチレン・オキシプロピレンブロックポリマー等が挙げられる。 Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene-alkyl ether type, polyoxyethylene-alkylphenol type, polyoxyethylene-polyhydric alcohol ester type, esters of polyhydric alcohol and fatty acid, oxyethylene/oxypropylene. Block polymers and the like can be mentioned.

アニオン性界面活性剤としては、例えば、高級アルコール硫酸塩、高級脂肪酸アルカリ塩、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ナフタリンスルホン酸塩ホルマリン縮合物、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、高級アルコールリン酸エステル塩等が挙げられる。
更に、フタル酸エステル、リン酸エステル等の可塑剤、炭酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等のpH調整剤等も併用され得る。
Examples of the anionic surfactant include higher alcohol sulfates, higher fatty acid alkali salts, polyoxyethylene alkylphenol ether sulfates, alkylbenzene sulfonates, naphthalene sulfonate formalin condensates, alkyldiphenyl ether sulfonates, dialkylsulfosuccinates. Examples thereof include salts and higher alcohol phosphate ester salts.
Further, a plasticizer such as a phthalic acid ester or a phosphoric acid ester, a pH adjusting agent such as sodium carbonate, sodium acetate, or sodium phosphate may be used in combination.

〔エマルジョン〕
以上のようにして乳化重合を行うことにより、エチレン性不飽和単量体に由来する重合体粒子(A)がポリビニルアルコール系樹脂(B)で分散安定化されたエマルジョン[I]が得られる。
[Emulsion]
By performing emulsion polymerization as described above, an emulsion [I] in which polymer particles (A) derived from an ethylenically unsaturated monomer are dispersion-stabilized with a polyvinyl alcohol resin (B) can be obtained.

得られるエマルジョン[I]の固形分含有量は通常10〜60重量%であり、好ましくは20〜58重量%であり、特に好ましくは30〜55重量%であり、更に好ましくは35〜53重量%である。なお、エマルジョンの固形分は、乾燥機にて105℃で3時間加熱乾燥した残分を測定した値を採用する。 The solid content of the obtained emulsion [I] is usually 10 to 60% by weight, preferably 20 to 58% by weight, particularly preferably 30 to 55% by weight, and further preferably 35 to 53% by weight. Is. As the solid content of the emulsion, a value obtained by measuring the residue obtained by heating and drying at 105° C. for 3 hours in a dryer is adopted.

得られるエマルジョンの粘度は、通常100〜20000mPa・sであり、好ましくは300〜10000mPa・sであり、特に好ましくは450〜8000mPa・sである。なお、エマルジョンの粘度は、B型粘度計により測定された値を採用する。 The viscosity of the obtained emulsion is usually 100 to 20,000 mPa·s, preferably 300 to 10,000 mPa·s, and particularly preferably 450 to 8,000 mPa·s. For the viscosity of the emulsion, the value measured by a B-type viscometer is used.

以上のようなエマルジョンは、そのまま本発明の正極用バインダー組成物の製造に供してもよいし、エマルジョンの固形分量や粘度等を調節するために、PVA系樹脂(B)以外の水溶性高分子などを適宜追加してもよい。 The emulsion as described above may be directly used for the production of the binder composition for a positive electrode of the present invention, or a water-soluble polymer other than the PVA-based resin (B) in order to adjust the solid content and viscosity of the emulsion. Etc. may be added as appropriate.

PVA系樹脂(B)以外の水溶性高分子としては、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アミノメチルヒドロキシプロピルセルロース、アミノエチルヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース誘導体類;デンプン、トラガント、ペクチン、グルー、アルギン酸又はその塩;ゼラチン;ポリビニルピロリドン;ポリアクリル酸又はその塩、ポリメタクリル酸又はその塩;ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド等のアクリルアミド類;酢酸ビニルと、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸等の不飽和酸との共重合体;スチレンと上記不飽和酸との共重合体;ビニルエーテルと上記不飽和酸との共重合体;及び前記不飽和酸と各共重合体の塩類又はエステル類、カラギーナン、キサンタンガム、ヒアルロン酸ナトリウム、ローカストビーンガム、タラガム、グアーガム、タマリンドシードガム等の天然多糖類が挙げられる。 Examples of the water-soluble polymer other than the PVA-based resin (B) include methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxybutyl methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, aminomethyl hydroxypropyl cellulose, aminoethyl hydroxypropyl cellulose and the like. Derivatives of cellulose; starch, tragacanth, pectin, glue, alginic acid or salts thereof; gelatin; polyvinylpyrrolidone; polyacrylic acid or salts thereof, polymethacrylic acid or salts thereof; acrylamides such as polyacrylamide and polymethacrylamide; vinyl acetate And an unsaturated acid such as maleic acid, maleic anhydride, acrylic acid, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, crotonic acid; a copolymer of styrene and the above unsaturated acid; vinyl ether And a copolymer of the above unsaturated acid; and a salt or ester of the above unsaturated acid and each copolymer, carrageenan, xanthan gum, sodium hyaluronate, locust bean gum, tara gum, guar gum, tamarind seed gum, etc. Examples include sugars.

〔重合体粒子(A)〕
本発明における重合体粒子(A)の平均粒径は、好ましくは50nm以上600nm以下であり、特に好ましくは150〜300nmである。なお、前記粒子の平均粒子径は、ゼータ電位測定装置により測定された値を採用する。
[Polymer particles (A)]
The average particle diameter of the polymer particles (A) in the present invention is preferably 50 nm or more and 600 nm or less, and particularly preferably 150 to 300 nm. As the average particle diameter of the particles, a value measured by a zeta potential measuring device is adopted.

〔リチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物〕
本発明のリチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物は上記エマルジョンを含む。
[Binder composition for positive electrode of lithium ion secondary battery]
The binder composition for a positive electrode of a lithium ion secondary battery of the present invention contains the above emulsion.

上記したように、本発明の正極用バインダー組成物においては、バインダー組成物に含まれる上記エマルジョン中の分散剤としてのPVA系樹脂(B)とは別に、PVA系樹脂が配合されることが好ましい。側鎖に一級水酸基を有する構造単位を含有する変性PVA系樹脂は、低結晶性であることから、別途、エマルジョンのPVA系樹脂水溶液中に、側鎖に一級水酸基を有する構造単位を含有する変性PVA系樹脂が含まれることで、正極用バインダー組成物である水ペーストの粘度安定性を付与することが可能であり、作業効率を向上させることができる。 As described above, in the binder composition for a positive electrode of the present invention, it is preferable to add a PVA-based resin in addition to the PVA-based resin (B) as a dispersant in the emulsion contained in the binder composition. .. Since the modified PVA-based resin containing a structural unit having a primary hydroxyl group in its side chain has low crystallinity, a modification containing a structural unit having a primary hydroxyl group in its side chain is separately included in the PVA-based resin aqueous solution of the emulsion. The inclusion of the PVA-based resin makes it possible to impart viscosity stability to the water paste, which is the binder composition for the positive electrode, and improve work efficiency.

本発明のバインダー組成物において、分散媒に溶解して含まれるPVA系樹脂量を特定範囲とする方法としては、(i)エマルジョン中の分散剤としてのPVA系樹脂(便宜上、第1のPVA系樹脂と称することがある。)を通常よりも多量に用いる方法や、(ii)エマルジョンと共に他の成分としてPVA系樹脂(便宜上、第2のPVA系樹脂と称することがある。)を配合する方法、(iii)上記(i)と(ii)を併用する方法等が挙げられる。(ii)の方法の場合、PVA系樹脂は固体であっても、バインダー組成物の分散媒と親和性のある溶媒に溶解した溶液であってもよいが、溶液が好ましい。
なお、いずれの方法においてもPVA系樹脂の含有量は本発明のバインダー組成物における固形分に含まれる。
In the binder composition of the present invention, as a method of setting the amount of the PVA-based resin dissolved in the dispersion medium to a specific range, (i) the PVA-based resin as the dispersant in the emulsion (for convenience, the first PVA-based resin is used). A resin) may be used in a larger amount than usual, or (ii) a PVA-based resin (may be referred to as a second PVA-based resin for convenience) as another component together with the emulsion. , (Iii) a method of using the above (i) and (ii) together, and the like. In the case of the method (ii), the PVA-based resin may be a solid or a solution dissolved in a solvent having an affinity for the dispersion medium of the binder composition, but a solution is preferable.
In any of the methods, the PVA-based resin content is included in the solid content in the binder composition of the present invention.

上記(i)の方法においては、上述したエマルジョンの乳化重合時に、分散剤として用いられるPVA系樹脂の配合量を、エマルジョンの固形分に対して通常10重量%超、80重量%以下、好ましくは20〜70重量%、特に好ましくは30〜60重量%とすることができる。 In the above method (i), the amount of the PVA-based resin used as a dispersant in the emulsion polymerization of the above-mentioned emulsion is usually more than 10% by weight and preferably 80% by weight or less based on the solid content of the emulsion, preferably It can be 20 to 70% by weight, particularly preferably 30 to 60% by weight.

上記(ii)の方法においては、調製したエマルジョン組成物中に後添加するPVA系樹脂(第2のPVA系樹脂)として、上記した分散剤たるPVA系樹脂と同様に、公知のPVA系樹脂を用いることが可能である。また、本発明の目的を阻害しない範囲において、第2のPVA系樹脂においても、上記分散剤たるPVA系樹脂と同じく変性PVA系樹脂を用いることが可能である。 In the above method (ii), as the PVA-based resin (second PVA-based resin) to be added later to the prepared emulsion composition, a known PVA-based resin is used in the same manner as the above-mentioned PVA-based resin as the dispersant. It can be used. Further, the modified PVA-based resin can be used in the second PVA-based resin as well as the PVA-based resin as the dispersant as long as the object of the present invention is not impaired.

(ii)の方法では、エマルジョンの調製に用いたPVA系樹脂以外に、異なる種類のPVA系樹脂を用いることが可能である。 In the method (ii), different types of PVA-based resins can be used in addition to the PVA-based resin used for preparing the emulsion.

(ii)の方法では、第1のPVA系樹脂とは異なる種類のPVA系樹脂を第2のPVA系樹脂として用いることができる。
異なる種類のPVA系樹脂を用いる場合、本発明に用いるエマルジョンの分散剤たる第1のPVA系樹脂と第2のPVA系樹脂は、互いに完全相溶性となり均一相を形成することとなる。
また、特に(ii)の方法においては、本発明に用いるエマルジョンの分散剤たる第1のPVA系樹脂のケン化度が、第2のPVA系樹脂のケン化度より同程度であることが好ましい。
かかる場合、バインダー組成物より得られるポリマーの連続相において、第1のPVA系樹脂が安定なマトリックスを形成することができる為、連続層の強度が良好に維持されると考えられる。
In the method (ii), a PVA-based resin of a type different from the first PVA-based resin can be used as the second PVA-based resin.
When different types of PVA-based resins are used, the first PVA-based resin and the second PVA-based resin, which are the dispersants of the emulsion used in the present invention, are completely compatible with each other and form a uniform phase.
In addition, particularly in the method (ii), it is preferable that the saponification degree of the first PVA-based resin, which is the dispersant for the emulsion used in the present invention, is similar to the saponification degree of the second PVA-based resin. ..
In such a case, it is considered that the first PVA-based resin can form a stable matrix in the continuous phase of the polymer obtained from the binder composition, so that the strength of the continuous layer is maintained well.

第2のPVA系樹脂の配合量は、上記(i)の方法における第1のPVA系樹脂の配合量と同じ配合量であってもよく、また異なる配合量であってよく、バインダー組成物の通常0.1〜30重量%、好ましくは0.5〜20重量%、特に好ましくは1〜10重量%である。 The blending amount of the second PVA-based resin may be the same as the blending amount of the first PVA-based resin in the above method (i), or may be a different blending amount. It is usually 0.1 to 30% by weight, preferably 0.5 to 20% by weight, particularly preferably 1 to 10% by weight.

前記第2のPVA系樹脂は、エマルジョンをバインダー組成物として使用する際に配合してもよいし、予めエマルジョン中に配合しておいてもよい。特に、予めエマルジョンに配合してエマルジョン組成物としておくことが、エマルジョンの分散質の分散安定性の点から好ましい。 The second PVA-based resin may be blended when the emulsion is used as a binder composition, or may be blended in the emulsion in advance. In particular, it is preferable from the viewpoint of the dispersion stability of the dispersoid of the emulsion to mix it in advance with the emulsion to prepare an emulsion composition.

本発明のリチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物における重合体粒子(A)とPVA系樹脂(B)の含有割合(A/B)は、固形分の重量比にて、1/99〜40/60であり、好ましくは5/95〜40/60、特に好ましくは10/90〜35/65、更に好ましくは15/85〜30/70である。
また本発明の正極用バインダー組成物における重合体粒子(A)の含有量は、固形分にて、好ましくは1〜40重量%であり、好ましくは5〜40重量%、特に好ましくは5〜35重量%、更に好ましくは10〜35重量%、殊に好ましくは15〜30重量%である。重合体粒子(A)の含有量が少なすぎると、バインダーとしての内部抵抗が大きくなる傾向がある。重合体粒子(A)の含有量が多すぎると、一般に電解液膨潤率が高くなりやすく、耐熱性や被膜強度の低下を招く傾向もある。
さらに本発明の正極用バインダー組成物のエマルジョン[I]におけるPVA系樹脂(B)の含有量が、固形分にて、好ましくは60〜99重量%であり、特に好ましくは60〜95重量%、更に好ましくは65〜90重量%、殊に好ましくは70〜85重量%である。
PVA系樹脂(B)の含有量が少なすぎると、耐熱性や耐酸化性の低下を引き起こす傾向がある。また、PVA系樹脂(B)の含有量が多すぎると、バインダーとしての内部抵抗が大きくなり、充放電容量が低下する傾向がある。
The content ratio (A/B) of the polymer particles (A) and the PVA-based resin (B) in the binder composition for a lithium ion secondary battery positive electrode of the present invention is 1/99 to 40 in terms of solid content weight ratio. /60, preferably 5/95 to 40/60, particularly preferably 10/90 to 35/65, and further preferably 15/85 to 30/70.
The content of the polymer particles (A) in the positive electrode binder composition of the present invention is preferably 1 to 40% by weight, more preferably 5 to 40% by weight, and particularly preferably 5 to 35% by solid content. %, more preferably 10 to 35% by weight, particularly preferably 15 to 30% by weight. If the content of the polymer particles (A) is too small, the internal resistance as a binder tends to increase. When the content of the polymer particles (A) is too large, generally the swelling ratio of the electrolytic solution tends to be high, and the heat resistance and the film strength tend to be lowered.
Furthermore, the content of the PVA-based resin (B) in the emulsion [I] of the binder composition for a positive electrode of the present invention is, in terms of solid content, preferably 60 to 99% by weight, particularly preferably 60 to 95% by weight, It is more preferably 65 to 90% by weight, and particularly preferably 70 to 85% by weight.
If the content of the PVA-based resin (B) is too small, heat resistance and oxidation resistance tend to be lowered. On the other hand, if the content of the PVA-based resin (B) is too large, the internal resistance as a binder increases, and the charge/discharge capacity tends to decrease.

<他の成分>
本発明のバインダー組成物には、通常、塗膜に用いられる塗料や成型用樹脂に用いられる配合剤等を配合することができる。例えば、光安定剤、紫外線吸収剤、増粘剤、レベリング剤、チクソ化剤、消泡剤、凍結安定剤、艶消し剤、架橋反応触媒、顔料、硬化触媒、架橋剤{ホウ酸、メチロール化メラミン、炭酸ジルコニュム、ジイソプロポキシチタンビストリエタノールアミネート等}、皮張り防止剤、分散剤、湿潤剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、レオロジーコントロール剤、成膜助剤、防錆剤、染料、可塑剤、潤滑剤、還元剤、防腐剤、防黴剤、消臭剤、黄変防止剤、静電防止剤又は帯電調整剤等が挙げられる。それぞれの目的に応じて選択したり、組み合わせたりして配合することができる。なお、バインダー組成物がこれらの配合剤を含有する場合、含有する配合剤の有機分は、バインダー組成物の固形分に含まれる。
上記配合剤の配合量は、バインダー組成物における上記エマルジョンの固形分100重量部に対して通常10重量部未満、好ましくは5重量部未満である。
<Other ingredients>
The binder composition of the present invention can be blended with a coating material usually used for a coating film and a compounding agent used for a molding resin. For example, light stabilizers, UV absorbers, thickeners, leveling agents, thixotropic agents, defoamers, freeze stabilizers, matting agents, crosslinking reaction catalysts, pigments, curing catalysts, crosslinking agents {boric acid, methylolation Melamine, zirconium carbonate, diisopropoxytitanium bistriethanolaminate, etc.}, anti-skinning agent, dispersant, wetting agent, antioxidant, ultraviolet absorber, rheology control agent, film forming aid, rust preventive agent, dye, Examples include plasticizers, lubricants, reducing agents, antiseptics, antifungal agents, deodorants, anti-yellowing agents, antistatic agents, and charge control agents. It can be selected or combined according to the purpose of each. When the binder composition contains these compounding agents, the organic content of the compounding agent contained is included in the solid content of the binder composition.
The compounding amount of the compounding agent is usually less than 10 parts by weight, preferably less than 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solid content of the emulsion in the binder composition.

〔正極用スラリーの調製:正極の製造〕
上記本発明の正極用バインダー組成物及び活物質を混合して、リチウムイオン二次電池正極用スラリーを調製することができる。
[Preparation of slurry for positive electrode: manufacture of positive electrode]
The positive electrode binder composition of the present invention and the active material can be mixed to prepare a lithium ion secondary battery positive electrode slurry.

かかる活物質は、リチウムイオン二次電池正極に用いられる、公知一般の活物資を用いることが可能である。
正極用活物質としては、例えば、オリビン型リン酸鉄リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、三元系ニッケルコバルトマンガン酸リチウム、リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物等を用いることができる。
スラリー中の活物質の含有量は、10〜95重量%、好ましくは20〜80重量%、特に好ましくは35〜65重量%である。
As such an active material, it is possible to use a well-known general active material used for a positive electrode of a lithium ion secondary battery.
As the positive electrode active material, for example, olivine-type lithium iron phosphate, lithium cobalt oxide, lithium manganate, lithium nickel oxide, ternary nickel lithium cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum composite oxide, or the like can be used. ..
The content of the active material in the slurry is 10 to 95% by weight, preferably 20 to 80% by weight, and particularly preferably 35 to 65% by weight.

活物質の平均粒子径は、通常1〜100μmであり、好ましくは1〜50μmであり、特に好ましくは1〜25μmである。なお、活物質の平均粒子径は、レーザ回折式粒度分布測定(レーザ回折散乱法)により測定された値を採用するものとする。 The average particle diameter of the active material is usually 1 to 100 μm, preferably 1 to 50 μm, and particularly preferably 1 to 25 μm. As the average particle diameter of the active material, a value measured by a laser diffraction particle size distribution measurement (laser diffraction scattering method) is adopted.

正極用スラリーにおける活物質とバインダー組成物との含有比率は、活物質100重量部に対して、前記バインダー組成物に含まれる重合体粒子(A)の固形分にて通常0.1〜10重量部であり、好ましくは0.1〜5重量部、特に好ましくは0.1〜4重量部である。正極用バインダー組成物の含有量が多くなりすぎると、内部抵抗が増大する傾向がある。一方、少なすぎると、活物質間の所望の結着力や集電体への接着力が得られず、正極が不安定となり、充放電サイクル特性が低下する傾向がある。 The content ratio of the active material and the binder composition in the positive electrode slurry is usually 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the active material, based on the solid content of the polymer particles (A) contained in the binder composition. Parts, preferably 0.1 to 5 parts by weight, particularly preferably 0.1 to 4 parts by weight. When the content of the binder composition for the positive electrode is too large, the internal resistance tends to increase. On the other hand, if the amount is too small, the desired binding force between the active materials and the adhesive force to the current collector cannot be obtained, the positive electrode becomes unstable, and the charge/discharge cycle characteristics tend to deteriorate.

正極用スラリーには、上記活物質、正極用バインダー組成物の他、その他の物質が含まれてもよい。例えば、導電助剤、支持塩(リチウム塩)等が含まれ得る。これらの成分の配合比は、公知の一般的な範囲である。配合比についても、リチウムイオン二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整され得る。 The positive electrode slurry may contain other substances in addition to the above active material and the positive electrode binder composition. For example, a conductive aid, a supporting salt (lithium salt), etc. may be included. The compounding ratio of these components is within a known general range. The compounding ratio can also be adjusted by appropriately referring to known knowledge about lithium-ion secondary batteries.

導電助剤とは、導電性を向上させるために配合される配合物をいう。導電助剤としては、黒鉛などのカーボン粉末や、気相成長炭素繊維(VGCF(登録商標))、スーパーグロスナノチューブなどの種々の炭素繊維などが挙げられる。本発明のリチウムイオン二次電池正極の作成において種々の配合の結果、結着剤の導電性を更に高める必要がある場合、導電助剤を配合することが好ましく、導電助剤としてVGCF(登録商標)を用いると、活物質が有効に活用され、結着剤を多量に用いることに起因する充放電容量の低下が抑制され得る。この際、VGCF(登録商標)の配合量は、活物質層の合計質量に対して、好ましくは1〜10重量%である。 The conductive additive refers to a compounded compound to improve conductivity. Examples of the conductive aid include carbon powder such as graphite, various carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF (registered trademark)) and super gloss nanotube. When it is necessary to further enhance the conductivity of the binder as a result of various blending in the production of the lithium ion secondary battery positive electrode of the present invention, it is preferable to blend a conductive aid, and VGCF (registered trademark) is used as the conductive aid. When (1) is used, the active material is effectively used, and the decrease in charge/discharge capacity due to the use of a large amount of the binder can be suppressed. At this time, the blending amount of VGCF (registered trademark) is preferably 1 to 10% by weight based on the total mass of the active material layer.

さらに、正極作製時の作業性等を考慮して、粘度調整、バインダー組成物の固形分の調整などの目的により、溶媒を追加して、正極用スラリーを調製してもよい。かかる溶媒としては、上記した有機溶媒と同様のものを用いることができる。 Further, in consideration of workability during production of the positive electrode, a solvent may be added to prepare a positive electrode slurry for the purpose of adjusting the viscosity, adjusting the solid content of the binder composition, and the like. As such a solvent, the same organic solvent as described above can be used.

正極用スラリーには、上記活物質や正極用バインダー組成物及び導電助剤などの分散性向上、または塗工時のレベリング性改善を目的として、バインダー組成物とは別に増粘剤を添加してもよい。増粘剤の種類としては、特に限定はしないが、PVA系樹脂との混和性や、エマルジョン組成物の分散媒に水が好適に用いられていることなどから、主に水溶性高分子が好適に用いられる。
水溶性高分子としては、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アミノメチルヒドロキシプロピルセルロース、アミノエチルヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース誘導体類;デンプン、トラガント、ペクチン、グルー、アルギン酸又はその塩;ゼラチン;ポリビニルピロリドン;ポリアクリル酸又はその塩、ポリメタクリル酸又はその塩;ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド糖のアクリルアミド類;酢酸ビニルとマレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸等の不飽和酸との共重合体;スチレンと上記不飽和酸との共重合体;ビニルエーテルと上記不飽和酸との共重合体;及び前記不飽和酸と各共重合体の塩類又はエステル類、カラギーナン、キサンタンガム、ヒアルロン酸ナトリウム、ローカストビーンガム、タラガム、グアーガム、タマリンドシードガム等の天然多糖類が挙げられる。
正極用スラリーに用いられる増粘剤の量としては、正極用スラリーの固形分にて、通常0.01〜5重量%、好ましくは0.1〜3重量%、特に好ましくは0.5〜2重量%である。スラリーに対して用いる量が少なすぎると、上記活物質や正極用バインダー及び導電助剤などの分散安定性が悪くなり、正極が不均一になって安定な充放電が得られない傾向にある。また一方で、かかる量が多すぎると、正極用スラリーの粘度が高くなり過ぎて、正極を作成する際に集電体に均一に塗工するのが困難となる傾向がある他、作成した電池の内部抵抗が向上して充放電容量が低下する傾向がある。
To the positive electrode slurry, a thickener is added separately from the binder composition for the purpose of improving the dispersibility of the active material or the positive electrode binder composition and the conductive additive, or improving the leveling property during coating. Good. The type of the thickener is not particularly limited, but mainly a water-soluble polymer is preferable because of its miscibility with PVA-based resin and the fact that water is preferably used as the dispersion medium of the emulsion composition. Used for.
Examples of the water-soluble polymer include cellulose derivatives such as methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxybutyl methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, aminomethyl hydroxypropyl cellulose, aminoethyl hydroxypropyl cellulose; starch, tragacanth. , Pectin, glue, alginic acid or a salt thereof; gelatin; polyvinylpyrrolidone; polyacrylic acid or a salt thereof, polymethacrylic acid or a salt thereof; polyacrylamide, acrylamides of polymethacrylamide sugars; vinyl acetate and maleic acid, maleic anhydride, Copolymers of unsaturated acids such as acrylic acid, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, crotonic acid; copolymers of styrene and the above unsaturated acids; copolymerization of vinyl ether and the above unsaturated acids And a salt or ester of the above-mentioned unsaturated acid and each copolymer, carrageenan, xanthan gum, sodium hyaluronate, locust bean gum, tara gum, guar gum, tamarind seed gum and other natural polysaccharides.
The amount of the thickener used in the positive electrode slurry is usually 0.01 to 5% by weight, preferably 0.1 to 3% by weight, and particularly preferably 0.5 to 2 based on the solid content of the positive electrode slurry. % By weight. If the amount used in the slurry is too small, the dispersion stability of the active material, the binder for the positive electrode, the conductive additive, and the like becomes poor, and the positive electrode tends to be non-uniform and stable charge/discharge cannot be obtained. On the other hand, if the amount is too large, the viscosity of the positive electrode slurry tends to be too high, which tends to make it difficult to uniformly coat the current collector when the positive electrode is prepared. The internal resistance of the battery tends to increase and the charge/discharge capacity tends to decrease.

正極用バインダー組成物、活物質、及び必要に応じて用いられる配合剤、溶媒の混合は、攪拌機、脱泡機、ビーズミル、高圧ホモジナイザー等を利用することができる。また、正極用スラリーの調製は、減圧下で行うことが好ましい。これにより、得られる活物質層内に気泡が生じることを防止することができる。 The binder composition for the positive electrode, the active material, and the compounding agent and the solvent used as necessary can be mixed with a stirrer, a defoaming machine, a bead mill, a high-pressure homogenizer, or the like. In addition, the preparation of the positive electrode slurry is preferably performed under reduced pressure. This can prevent bubbles from being generated in the obtained active material layer.

以上のようにして調製される正極用スラリーを、集電体上に塗布、乾燥することにより、本発明のリチウムイオン二次電池正極(以下「本発明の正極」と略記することがある。)を製造することができる。必要に応じて、塗布後、プレスして密度を上げることが好ましい。 The lithium ion secondary battery positive electrode of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as “the positive electrode of the present invention”) by applying and drying the positive electrode slurry prepared as described above on a current collector. Can be manufactured. It is preferable to increase the density by pressing after application, if necessary.

本発明の正極に用いられる集電体としては、リチウムイオン二次電池の正極の集電体として用いられているものを使用できる。具体的には、アルミニウム、銅、ニッケル、タンタル、ステンレス、チタン等の金属材料が挙げられ、目的とする蓄電デバイスの種類に応じて適宜選択して用いることができる。 As the current collector used for the positive electrode of the present invention, the current collector used for the positive electrode of the lithium ion secondary battery can be used. Specific examples thereof include metal materials such as aluminum, copper, nickel, tantalum, stainless steel, and titanium, which can be appropriately selected and used according to the type of the intended electricity storage device.

このような集電体上に、正極用スラリーを塗布、乾燥することで、正極層を形成することができる。正極用スラリーを集電体に塗布する方法としては、ドクターブレード法、リバースロール法、コンマバー法、グラビヤ法、エアーナイフ法等が挙げられる。また、正極用スラリーの塗布膜の乾燥処理の条件としては、処理温度が通常20〜250℃であり、好ましくは50〜150℃である。また、処理時間は通常1〜120分間であり、好ましくは5〜60分間である。 A positive electrode layer can be formed by applying and drying a positive electrode slurry on such a current collector. Examples of the method for applying the positive electrode slurry to the current collector include a doctor blade method, a reverse roll method, a comma bar method, a gravure method, and an air knife method. The conditions for drying the coating film of the positive electrode slurry are usually 20 to 250°C, and preferably 50 to 150°C. The treatment time is usually 1 to 120 minutes, preferably 5 to 60 minutes.

活物質層の厚さ(塗布層の片面の厚さ)は、通常20〜500μmであり、好ましくは20〜300μm、特に好ましくは20〜150μmである。 The thickness of the active material layer (thickness of one surface of the coating layer) is usually 20 to 500 μm, preferably 20 to 300 μm, and particularly preferably 20 to 150 μm.

得られる正極における本発明の正極用バインダー組成物の電解液膨潤率は、エチレン性不飽和単量体の種類、組成にもよるが、通常10%以下であり、好ましくは7%以下、特に好ましくは0.1〜5%である。
電解液膨潤率が前記範囲にあると、本発明の正極用バインダー組成物は電解液に対して適度に膨潤し、効果的に内部抵抗を低下させて、より良好な充放電特性を実現できる傾向がある。また、本発明の正極用バインダー組成物の電解液に対する膨潤を一定範囲に留めることにより、長期充放電時の抵抗増加を抑制することが可能となる。これは、正極活物質と電解液の接触を抑制することにより、電解液の酸化分解によりもたらされる電池抵抗の増加を抑制することが可能となるためと推測される。
The electrolytic solution swelling rate of the positive electrode binder composition of the present invention in the obtained positive electrode is usually 10% or less, preferably 7% or less, particularly preferably, although it depends on the kind and composition of the ethylenically unsaturated monomer. Is 0.1 to 5%.
When the electrolytic solution swelling rate is in the above range, the positive electrode binder composition of the present invention swells moderately with respect to the electrolytic solution, effectively lowers the internal resistance, and tends to realize better charge/discharge characteristics. There is. Further, by keeping the swelling of the binder composition for a positive electrode of the present invention in the electrolytic solution within a certain range, it becomes possible to suppress an increase in resistance during long-term charging/discharging. It is presumed that this is because by suppressing contact between the positive electrode active material and the electrolytic solution, it is possible to suppress an increase in battery resistance caused by oxidative decomposition of the electrolytic solution.

かかる電解液膨潤率は、例えば、以下のように測定した値をいう。
正極用バインダー組成物として調製したアクリルエマルジョンを500μmのアプリケータを用いてPETフィルム上にキャストした後、105℃の乾燥機で3時間加熱乾燥してフィルムを得た。得られるフィルムを、所定サイズに切り出して、その重量を測定する(W(g))。このフィルムを10gのプロピレンカーボネート(PC)、又はエチレンカーボネート/ジメチルカーボネート(EC/DMC)の3/7混合液(体積比)に浸漬させて60℃で3時間加熱する。室温まで冷却した後、フィルムを取り出し、フィルム表面に付着した電解液をふき取った後に、試験後の浸漬後重量(W(g))から、下式に従って、電解液膨潤率を算出する。
電解液膨潤率(%)=((W −W )/W )×100
The electrolytic solution swelling ratio refers to a value measured as follows, for example.
The acrylic emulsion prepared as the binder composition for the positive electrode was cast on a PET film using a 500 μm applicator and then dried by heating in a dryer at 105° C. for 3 hours to obtain a film. The obtained film is cut into a predetermined size and the weight thereof is measured (W 0 (g)). This film is immersed in 10 g of propylene carbonate (PC) or a 3/7 mixed solution (volume ratio) of ethylene carbonate/dimethyl carbonate (EC/DMC) and heated at 60° C. for 3 hours. After cooling to room temperature, the film was taken out, the electrolytic solution adhering to the film surface was wiped off, and the swelling ratio of the electrolytic solution was calculated from the weight after immersion (W 1 (g)) after the test according to the following formula.
Electrolyte swelling rate (%)=((W 1 −W 0 )/W 0 )×100

本発明のリチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物を用いて得られた正極は柔軟性や耐酸化性が従来の正極よりも改善される為、合剤層の割れ、活物質の剥離・脱落や電解液の酸化分解が発生し難くなるという効果が得られる。 Since the positive electrode obtained by using the binder composition for a lithium ion secondary battery positive electrode of the present invention has improved flexibility and oxidation resistance as compared with the conventional positive electrode, the mixture layer is cracked, and the active material is peeled or dropped. The effect that oxidative decomposition of the electrolyte solution is less likely to occur is obtained.

〔リチウムイオン二次電池〕
本発明のリチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物を用いて作製された正極を有するリチウムイオン二次電池について説明する。
リチウムイオン二次電池は、正極、負極、電解液、セパレータを少なくとも有する。
[Lithium-ion secondary battery]
A lithium ion secondary battery having a positive electrode prepared by using the binder composition for a lithium ion secondary battery positive electrode of the present invention will be described.
The lithium ion secondary battery has at least a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator.

負極は、上述の正極と同様の方法で製造することができ、例えば、一般的なバインダー組成物、負極用活物質、及び必要に応じて用いられる配合剤を含有する負極用スラリーを集電体上に塗布、乾燥して形成することができる。
負極用活物質としては、炭素材料が好ましい。炭素材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛系炭素材料(黒鉛)、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボン等が挙げられる。それ以外に、リチウム金属、リチウム含有金属複合酸化物、炭素粉末、珪素粉末、錫粉末、またはこれらの混合物を用いることが好ましい。
負極の集電体としては、例えば、銅、ニッケルといった金属箔、エッチング金属箔、エキスパンドメタルなどが用いられる。
The negative electrode can be produced in the same manner as the above-described positive electrode, and for example, a negative electrode slurry containing a general binder composition, a negative electrode active material, and a compounding agent used if necessary is a current collector. It can be formed by coating on top and drying.
A carbon material is preferable as the negative electrode active material. Examples of the carbon material include graphite-based carbon materials (graphite) such as natural graphite, artificial graphite and expanded graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon and hard carbon. Other than that, it is preferable to use lithium metal, lithium-containing metal composite oxide, carbon powder, silicon powder, tin powder, or a mixture thereof.
As the current collector of the negative electrode, for example, a metal foil such as copper or nickel, an etching metal foil, or an expanded metal is used.

電解液としては、リチウム塩を溶解する非プロトン性極性溶媒が用いられる。特に限定しないが、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状炭酸エステル系高誘電率・高沸点溶媒に、低粘性率溶媒である炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル等の低級鎖状炭酸エステルを含有させて用いられる。具体的には、エチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、イソプロピルメチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、イソプロピルエチルカーボネート、ブチルメチルカーボネート、ブチルエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、スルホラン、3−メチルスルホラン、2,4−ジメチルスルホラン、1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、酢酸エチル、ギ酸メチル、ギ酸エチルなどが挙げられ、これらは混合して用いることが好ましい。 An aprotic polar solvent that dissolves a lithium salt is used as the electrolytic solution. Although not particularly limited, a cyclic carbonate ester-based high-dielectric constant/high-boiling point solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate containing a lower chain carbonate such as dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate or diethyl carbonate, which is a low-viscosity solvent. Used. Specifically, ethylene carbonate, chloroethylene carbonate, trifluoropropylene carbonate, butylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, isopropyl methyl carbonate, ethyl propyl carbonate, isopropyl ethyl carbonate, butyl methyl carbonate, Butylethyl carbonate, dipropyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, sulfolane, 3-methylsulfolane, 2,4-dimethylsulfolane, 1,3-dioxolane, methyl acetate, acetic acid Examples thereof include ethyl, methyl formate and ethyl formate, and it is preferable to use them in a mixture.

電解質のリチウム塩としては、LiClO、LiPF、LiBF、LiAsF、LiCl、LiBr等の無機塩や、LiCFSO、LiN(SOCF)、LiN(SO、LiC(SOCF)、LiN(SOCF等の有機塩など、非水電解液の電解質として常用されているものを用いればよい。これらのなかでもLiPF、LiBF又はLiClOを用いるのが好ましい。 Examples of the lithium salt of the electrolyte include inorganic salts such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCl and LiBr, LiCF 3 SO 3 , LiN(SO 2 CF 3 ) 2 and LiN(SO 2 C 2 F 5). ) 2 , LiC(SO 2 CF 3 ) 3 , LiN(SO 3 CF 3 ) 2 and other organic salts that are commonly used as the electrolyte of the non-aqueous electrolyte may be used. Among these, it is preferable to use LiPF 6 , LiBF 4, or LiClO 4 .

セパレータとしては、特に限定されず、ポリオレフィンの不織布や多孔性フィルム、またガラスフィルター、ポリアラミド製フィルム、PVA系樹脂からなら不織布などを用いることができる。 The separator is not particularly limited, and a nonwoven fabric of polyolefin or a porous film, a glass filter, a film made of polyaramid, or a nonwoven fabric made of PVA-based resin can be used.

二次電池の構造としては、特に限定されず、積層型(扁平型)電池、巻回型(円筒型)電池など、従来公知のいずれの形態・構造にも適用し得る。また、リチウムイオン二次電池内の電気的な接続形態(電極構造)については、(内部並列接続タイプ)電池および双極型(内部直列接続タイプ)電池のいずれにも適用し得る。 The structure of the secondary battery is not particularly limited, and may be applied to any conventionally known form and structure such as a laminated (flat) battery and a wound (cylindrical) battery. The electrical connection form (electrode structure) in the lithium-ion secondary battery can be applied to both (internal parallel connection type) battery and bipolar (internal series connection type) battery.

以上のようにして得られるリチウムイオン二次電池は、本発明の電極用バインダー組成物を用いたことに基づき、電極の柔軟性が改善され、合剤層の割れ、活物質の剥離・脱落が発生し難くなる。また、耐酸化性も改善されるため初回放電容量が高く、しかも高い充放電容量を安定的に得ることが可能となる。 The lithium ion secondary battery obtained as described above is improved in flexibility of the electrode based on the use of the binder composition for an electrode of the present invention, cracking of the mixture layer, peeling/falling of the active material. Less likely to occur. In addition, since the oxidation resistance is also improved, the initial discharge capacity is high, and a high charge/discharge capacity can be stably obtained.

また、電池の内部抵抗を抑制する為に、エマルジョン中の分散質の粒子径を制御する方法を用いても良い。本発明のリチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物は、エチレン性不飽和単量体に由来する重合体粒子がPVA系樹脂水溶液中に分散しているエマルジョンを含むことによって、当該バインダー組成物を用いて得られる電極において、バインダー中のPVA系樹脂マトリックスの表面積が大きく且つPVA層の厚みが薄くなる。この結果、PVA系樹脂特有の耐電解液性及び耐酸化性を維持したまま、電池の内部抵抗が軽減され、電池の安全性や耐久性が向上する。これらの効果が得られる理由は、エチレン性不飽和単量体に由来する重合体粒子とPVA系マトリックスとの界面にて乳化重合の際に形成されるグラフト形成物が増大することにより、エチレン性不飽和単量体に由来する重合体粒子の分散粒径が更に小さくなり、且つ粒径分布が均一化され、内部抵抗の軽減を図ることが可能となるためと考えられる。 Further, in order to suppress the internal resistance of the battery, a method of controlling the particle size of the dispersoid in the emulsion may be used. The binder composition for a lithium-ion secondary battery electrode of the present invention comprises an emulsion in which polymer particles derived from an ethylenically unsaturated monomer are dispersed in a PVA-based resin aqueous solution, thereby making the binder composition In the obtained electrode, the surface area of the PVA-based resin matrix in the binder is large and the thickness of the PVA layer is thin. As a result, the internal resistance of the battery is reduced and the safety and durability of the battery are improved while maintaining the electrolytic solution resistance and oxidation resistance peculiar to the PVA-based resin. The reason why these effects are obtained is that the number of graft-forming products formed during emulsion polymerization at the interface between the polymer particles derived from an ethylenically unsaturated monomer and the PVA-based matrix increases It is considered that this is because the dispersed particle size of the polymer particles derived from the unsaturated monomer is further reduced, the particle size distribution is made uniform, and the internal resistance can be reduced.

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、例中「部」とあるのは重量基準を意味する。また、例中「Vol」とあるのは体積比を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded. In the examples, “part” means weight basis. In addition, “Vol” in the examples means a volume ratio.

〔分析方法〕
下記実施例及び比較例において製造したPVA系樹脂は、以下の方法にて分析した。
[Analysis method]
The PVA-based resins produced in the following examples and comparative examples were analyzed by the following method.

(1)ケン化度(モル%)
残存酢酸ビニル及び3,4−ジアセトキシ−1−ブテンの加水分解に要するアルカリ消費量にて分析した。
(1) Degree of saponification (mol%)
The residual vinyl acetate and the consumption of alkali required for the hydrolysis of 3,4-diacetoxy-1-butene were analyzed.

(2)粘度平均重合度
JIS K 6726に準じて測定した。
(2) Viscosity average degree of polymerization Measured according to JIS K 6726.

(3)側鎖1,2−ジオール構造単位の含有量(変性量)(モル%)
BRUKER社製のAVANCEIIIHD 400を用いて、H−NMR(400MHz、プロトンNMR、溶媒:重水溶液、温度:50℃)にて測定し、得られたNMRチャートに基づき、積分値より算出した。
(3) Content of side chain 1,2-diol structural unit (modification amount) (mol %)
It was measured by 1 H-NMR (400 MHz, proton NMR, solvent: heavy aqueous solution, temperature: 50° C.) by using AVANCEIIIHD 400 manufactured by BRUKER, and calculated from the integrated value based on the obtained NMR chart.

〔測定評価方法〕
下記実施例及び比較例において調製したバインダーは、以下の方法にて電池特性の評価を行った。
[Measurement evaluation method]
The battery characteristics of the binders prepared in the following Examples and Comparative Examples were evaluated by the following methods.

(1)電池特性
作製したセルを25℃で50時間放置した後充放電試験に供した。
電流密度を30mA/gとし電位範囲2.7−4.2Vで定電流充放電試験を行い、初回の放電容量(mAh/g)、クーロン効率(%)を測定した。その後電流密度75mA/g、電位範囲2.7−4.2Vで測定時の温度を50℃とし、定電流充放電試験を継続して行い、高温長期サイクル後の容量維持率を測定した。
(1) Battery characteristics The produced cell was left at 25° C. for 50 hours and then subjected to a charge/discharge test.
A constant current charge/discharge test was performed in a potential range of 2.7 to 4.2 V with a current density of 30 mA/g, and the initial discharge capacity (mAh/g) and Coulombic efficiency (%) were measured. After that, the current density was 75 mA/g, the potential range was 2.7 to 4.2 V, the temperature at the time of measurement was 50° C., the constant current charge/discharge test was continuously performed, and the capacity retention rate after the high temperature long-term cycle was measured.

(2−1)初回放電容量(mAh/g)
初回放電時の定電流値(制御電流値(mA))と設定電位に達するまでの時間(h)の積を、電極活物質(正極活物質)重量(g)で除した値を初回放電容量(mAh/g)とした。
初回放電容量の絶対値が140(mAh/g)以上を優(◎)、130(mAh/g)以上、かつ140(mAh/g)未満を良(〇)、130(mAh/g)未満を不良(×)と評価した。
(2-1) Initial discharge capacity (mAh/g)
A value obtained by dividing the product of the constant current value (control current value (mA)) at the time of the first discharge and the time (h) until reaching the set potential by the weight (g) of the electrode active material (positive electrode active material). (MAh/g).
When the absolute value of the initial discharge capacity is 140 (mAh/g) or more, excellent (⊚), 130 (mAh/g) or more, and less than 140 (mAh/g) is good (◯), less than 130 (mAh/g). It was evaluated as poor (x).

(2−2)初回クーロン効率(%)
初回放電容量(mAh/g)を初回充電容量(mAh/g)で除した百分率(%)を初回クーロン効率とした。
初回クーロン効率が90%以上を優(◎)、80%以上、かつ90%未満を良(〇)、80%未満を不良(×)と評価した。
(2-2) First coulombic efficiency (%)
The initial coulombic efficiency was defined as the percentage (%) obtained by dividing the initial discharge capacity (mAh/g) by the initial charge capacity (mAh/g).
The initial coulombic efficiency was evaluated as excellent (⊚) when it was 90% or more, good (∘) when it was 80% or more and less than 90%, and poor (x) when it was less than 80%.

(2−3)高温長期サイクル特性
電流密度75mA/g、50℃サイクル時の初回以降の放電容量(mAh/g)を初回放電容量(mAh/g)で除した百分率を容量維持率とした。容量維持率が高いほど、サイクル特性は良好であることを示す。
なお、容量維持率の絶対値は100%に近い程よいものとする。
容量維持率が40%以上を優(◎)20%以上、かつ40%未満を良(〇)、20%未満を不良(×)と評価した。
(2-3) High temperature long-term cycle characteristics Current density of 75 mA/g, discharge capacity (mAh/g) after the first time at 50° C. cycle divided by initial discharge capacity (mAh/g) was taken as the capacity retention rate. The higher the capacity retention rate, the better the cycle characteristics.
The absolute value of the capacity retention rate should be closer to 100%.
A capacity retention rate of 40% or more was evaluated as excellent (⊚) 20% or more, and less than 40% was evaluated as good (◯), and less than 20% was evaluated as poor (x).

〔重合例1:ベースエマルジョンの重合〕
還流冷却器、攪拌機、滴下漏斗、温度計を備え付けたセパラブルフラスコに、分散媒としての水969.3部、分散剤として上記構造式(1a)に示す構造の側鎖1,2−ジオール構造単位を含有するPVA系樹脂(ケン化度:99.1モル%、粘度平均重合度:470、上記構造式(1a)に示す1,2−ジオール構造単位含有率:6モル%)172.8部、酢酸ナトリウム0.57部を流し込み、95℃で撹拌しながら2時間溶解させた後、フラスコ内の温度を75℃に冷却した。
この温浴中に、1段目の乳化重合用モノマーとして、ブチルアクリレート(BA)とメチルメタクリレート(MMA)との混合モノマー(混合重量比:BA/MMA=70/30)を27.0部、重合開始剤として亜硫酸水素ナトリウム水溶液(5重量%)5.40部及び過硫酸アンモニウム水溶液(1重量%)17.82部を加えて、1段目の乳化重合を開始した。反応温度を75℃〜80℃に保持しながら、1時間重合を行った。
[Polymerization Example 1: Polymerization of base emulsion]
In a separable flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, a dropping funnel, and a thermometer, 969.3 parts of water as a dispersion medium and a side chain 1,2-diol structure having a structure represented by the above structural formula (1a) as a dispersant. PVA-based resin containing units (saponification degree: 99.1 mol%, viscosity average degree of polymerization: 470, 1,2-diol structural unit content shown in the structural formula (1a): 6 mol%) 172.8 Parts and 0.57 parts of sodium acetate were poured in, and the mixture was dissolved at 95°C for 2 hours with stirring, and then the temperature in the flask was cooled to 75°C.
In this warm bath, 27.0 parts of a mixed monomer (mixing weight ratio: BA/MMA=70/30) of butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA) was polymerized as a first-stage emulsion polymerization monomer. As an initiator, 5.40 parts of an aqueous solution of sodium hydrogen sulfite (5% by weight) and 17.82 parts of an aqueous solution of ammonium persulfate (1% by weight) were added to start emulsion polymerization of the first stage. Polymerization was carried out for 1 hour while maintaining the reaction temperature at 75°C to 80°C.

次に、2段目の乳化重合を行なった。1段階目の乳化重合を行った反応系の温度を75〜80℃の範囲に保ちながら、2段目の乳化重合用モノマーとして、先ほどと同じ組成の混合モノマー243.0部を3時間半かけて滴下した。かかる滴下中に、過硫酸アンモニウム水溶液(1重量%)35.64部を14分割して15分毎に配合した。その後、温度を75℃に保ちながら、90分間重合を続けた。この間、過硫酸アンモニウム水溶液(1重量%)5.94部を2分割して45分毎に配合した。
2段目の乳化重合の後、反応温度を50℃まで低下させて、1時間追い込み重合を行った。かかる追い込み重合中はt−ブチルヒドロパーオキシ水溶液(10重量%)2.7部及びL−アスコルビン酸水溶液(10重量%)3.2部をそれぞれ2分割して30分毎に配合した。その後、室温まで冷却して、上記構造式(1a)に示す構造の側鎖1,2−ジオール構造単位を含有するPVA系樹脂水溶液中にブチルアクリレート(BA)及びメチルメタクリレート(MMA)の混合組成の重合体粒子が分散するエマルジョンを得た。かかるエマルジョンにおける固形分は29.7重量%であった。
Next, the second stage emulsion polymerization was performed. While maintaining the temperature of the reaction system in which the first-stage emulsion polymerization was carried out in the range of 75 to 80° C., 243.0 parts of a mixed monomer having the same composition as the above was used as the second-stage emulsion polymerization monomer for 3 hours and a half. Was dropped. During this dropping, 35.64 parts of an aqueous solution of ammonium persulfate (1% by weight) was divided into 14 and blended every 15 minutes. Then, the polymerization was continued for 90 minutes while maintaining the temperature at 75°C. During this period, 5.94 parts of an aqueous solution of ammonium persulfate (1% by weight) was divided into two and blended every 45 minutes.
After the second-stage emulsion polymerization, the reaction temperature was lowered to 50° C. and the polymerization was carried out for 1 hour. During this forced-in polymerization, 2.7 parts of an aqueous t-butylhydroperoxy solution (10% by weight) and 3.2 parts of an aqueous L-ascorbic acid solution (10% by weight) were each divided into two and blended every 30 minutes. Then, the mixture was cooled to room temperature, and a mixed composition of butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA) was added to an aqueous PVA-based resin solution containing a side chain 1,2-diol structural unit having a structure represented by the structural formula (1a). An emulsion in which the polymer particles of 1 were dispersed was obtained. The solid content in this emulsion was 29.7% by weight.

〔重合例2:ベースエマルジョンの重合〕
還流冷却器、攪拌機、滴下漏斗、温度計を備え付けたセパラブルフラスコに、分散媒としての水1016.0部、分散剤として上記構造式(1a)に示す構造の側鎖1,2−ジオール構造単位を含有するPVA系樹脂(ケン化度:99.1モル%、粘度平均重合度:1200、上記構造式(1a)に示す1,2−ジオール構造単位含有率:6モル%)256.0部、酢酸ナトリウム0.42部を流し込み、95℃で撹拌しながら2時間溶解させた後、フラスコ内の温度を75℃に冷却した。
この温浴中に、1段目の乳化重合用モノマーとして、ブチルアクリレート(BA)とメチルメタクリレート(MMA)との混合モノマー(混合重量比:BA/MMA=70/30)を20.0部、重合開始剤として亜硫酸水素ナトリウム水溶液(5重量%)4.00部及び過硫酸アンモニウム水溶液(1重量%)13.20部を加えて、1段目の乳化重合を開始した。反応温度を75℃〜80℃に保持しながら、1時間重合を行った。
[Polymerization Example 2: Polymerization of Base Emulsion]
In a separable flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, a dropping funnel, and a thermometer, 1016.0 parts of water as a dispersion medium, and a side chain 1,2-diol structure having a structure represented by the above structural formula (1a) as a dispersant. 256.0 PVA-based resin containing units (saponification degree: 99.1 mol%, viscosity average polymerization degree: 1200, 1,2-diol structural unit content shown in the structural formula (1a): 6 mol%) Parts and 0.42 parts of sodium acetate were poured in, and the mixture was dissolved at 95°C for 2 hours with stirring, and then the temperature in the flask was cooled to 75°C.
In this warm bath, 20.0 parts of a mixed monomer (mixing weight ratio: BA/MMA=70/30) of butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA) was polymerized as a first-stage emulsion polymerization monomer. As an initiator, 4.00 parts of an aqueous solution of sodium hydrogen sulfite (5% by weight) and 13.20 parts of an aqueous solution of ammonium persulfate (1% by weight) were added to start the first stage emulsion polymerization. Polymerization was carried out for 1 hour while maintaining the reaction temperature at 75°C to 80°C.

次に、2段目の乳化重合を行なった。1段階目の乳化重合を行った反応系の温度を75〜80℃の範囲に保ちながら、2段目の乳化重合用モノマーとして、先ほどと同じ組成の混合モノマー180.0部を3時間半かけて滴下した。かかる滴下中に、過硫酸アンモニウム水溶液(1重量%)26.40部を14分割して15分毎に配合した。その後、温度を75℃に保ちながら、90分間重合を続けた。この間、過硫酸アンモニウム水溶液(1重量%)4.40部を2分割して45分毎に配合した。
2段目の乳化重合の後、反応温度を50℃まで低下させて、1時間追い込み重合を行った。かかる追い込み重合中はt−ブチルヒドロパーオキシ水溶液(10重量%)2.0部及びL−アスコルビン酸水溶液(10重量%)2.4部をそれぞれ2分割して30分毎に配合した。その後、室温まで冷却して、上記構造式(1a)に示す構造の側鎖1,2−ジオール構造単位を含有するPVA系樹脂水溶液中にブチルアクリレート(BA)及びメチルメタクリレート(MMA)の混合組成の重合体粒子が分散するエマルジョンを得た。かかるエマルジョンにおける固形分は30.6重量%であった。
Next, the second stage emulsion polymerization was performed. While maintaining the temperature of the reaction system in which the first-stage emulsion polymerization was carried out in the range of 75 to 80° C., 180.0 parts of a mixed monomer having the same composition as the above was used as the second-stage emulsion polymerization monomer for 3 hours and a half. Was dropped. 26.40 parts of an aqueous solution of ammonium persulfate (1% by weight) was divided into 14 portions and compounded every 15 minutes during the dropping. Then, the polymerization was continued for 90 minutes while maintaining the temperature at 75°C. During this period, 4.40 parts of an aqueous solution of ammonium persulfate (1% by weight) was divided into two and blended every 45 minutes.
After the second-stage emulsion polymerization, the reaction temperature was lowered to 50° C. and the polymerization was carried out for 1 hour. During such forced-in polymerization, 2.0 parts of an aqueous t-butylhydroperoxy solution (10% by weight) and 2.4 parts of an aqueous L-ascorbic acid solution (10% by weight) were each divided into two and blended every 30 minutes. Then, the mixture is cooled to room temperature, and a mixed composition of butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA) is added to an aqueous PVA-based resin solution containing a side chain 1,2-diol structural unit having a structure represented by the structural formula (1a). An emulsion in which the polymer particles of 1 were dispersed was obtained. The solid content in this emulsion was 30.6% by weight.

〔重合例3:ベースエマルジョンの重合〕
還流冷却器、攪拌機、滴下漏斗、温度計を備え付けたセパラブルフラスコに、分散媒としての水969.3部、分散剤として上記構造式(1a)に示す構造の側鎖1,2−ジオール構造単位を含有するPVA系樹脂(ケン化度:99.1モル%、粘度平均重合度:300、上記構造式(1a)に示す1,2−ジオール構造単位含有率:8モル%)172.8部、酢酸ナトリウム0.57部を流し込み、95℃で撹拌しながら2時間溶解させた後、フラスコ内の温度を75℃に冷却した。
この温浴中に、1段目の乳化重合用モノマーとして、ブチルアクリレート(BA)とメチルメタクリレート(MMA)との混合モノマー(混合重量比:BA/MMA=70/30)を27.0部、重合開始剤として亜硫酸水素ナトリウム水溶液(5重量%)5.40部及び過硫酸アンモニウム水溶液(1重量%)17.82部を加えて、1段目の乳化重合を開始した。反応温度を75℃〜80℃に保持しながら、1時間重合を行った。
[Polymerization Example 3: Polymerization of Base Emulsion]
In a separable flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, a dropping funnel, and a thermometer, 969.3 parts of water as a dispersion medium and a side chain 1,2-diol structure having a structure represented by the above structural formula (1a) as a dispersant. PVA-based resin containing units (saponification degree: 99.1 mol%, viscosity average degree of polymerization: 300, 1,2-diol structural unit content rate shown in the structural formula (1a): 8 mol%) 172.8 Parts and 0.57 parts of sodium acetate were poured in, and the mixture was dissolved at 95°C for 2 hours with stirring, and then the temperature in the flask was cooled to 75°C.
In this warm bath, 27.0 parts of a mixed monomer (mixing weight ratio: BA/MMA=70/30) of butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA) was polymerized as a first-stage emulsion polymerization monomer. As an initiator, 5.40 parts of an aqueous solution of sodium hydrogen sulfite (5% by weight) and 17.82 parts of an aqueous solution of ammonium persulfate (1% by weight) were added to start emulsion polymerization of the first stage. Polymerization was carried out for 1 hour while maintaining the reaction temperature at 75°C to 80°C.

次に、2段目の乳化重合を行なった。1段階目の乳化重合を行った反応系の温度を75〜80℃の範囲に保ちながら、2段目の乳化重合用モノマーとして、先ほどと同じ組成の混合モノマー243.0部を3時間半かけて滴下した。かかる滴下中に、過硫酸アンモニウム水溶液(1重量%)35.64部を14分割して15分毎に配合した。その後、温度を75℃に保ちながら、90分間重合を続けた。この間、過硫酸アンモニウム水溶液(1重量%)5.94部を2分割して45分毎に配合した。
2段目の乳化重合の後、反応温度を50℃まで低下させて、1時間追い込み重合を行った。かかる追い込み重合中はt−ブチルヒドロパーオキシ水溶液(10重量%)2.7部及びL−アスコルビン酸水溶液(10重量%)3.2部をそれぞれ2分割して30分毎に配合した。その後、室温まで冷却して、上記構造式(1a)に示す構造の側鎖1,2−ジオール構造単位を含有するPVA系樹脂水溶液中にブチルアクリレート(BA)及びメチルメタクリレート(MMA)の混合組成の重合体粒子が分散するエマルジョンを得た。かかるエマルジョンにおける固形分は29.7重量%であった。
Next, the second stage emulsion polymerization was performed. While maintaining the temperature of the reaction system in which the first-stage emulsion polymerization was carried out in the range of 75 to 80° C., 243.0 parts of a mixed monomer having the same composition as the above was used as the second-stage emulsion polymerization monomer for 3 hours and a half. Was dropped. During this dropping, 35.64 parts of an aqueous solution of ammonium persulfate (1% by weight) was divided into 14 and blended every 15 minutes. Then, the polymerization was continued for 90 minutes while maintaining the temperature at 75°C. During this period, 5.94 parts of an aqueous solution of ammonium persulfate (1% by weight) was divided into two and blended every 45 minutes.
After the second-stage emulsion polymerization, the reaction temperature was lowered to 50° C. and the polymerization was carried out for 1 hour. During this forced-in polymerization, 2.7 parts of an aqueous t-butylhydroperoxy solution (10% by weight) and 3.2 parts of an aqueous L-ascorbic acid solution (10% by weight) were each divided into two and blended every 30 minutes. Then, the mixture was cooled to room temperature, and a mixed composition of butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA) was added to an aqueous PVA-based resin solution containing a side chain 1,2-diol structural unit having a structure represented by the structural formula (1a). An emulsion in which the polymer particles of 1 were dispersed was obtained. The solid content in this emulsion was 29.7% by weight.

〔製造例1:バインダー溶液の製造〕
前記重合例1で調製したベースエマルジョンを分取し、希釈用の精製水と、さらに上記構造式(1a)に示す構造の側鎖1,2−ジオール構造単位を含有するPVA系樹脂(ケン化度:99.1モル%、粘度平均重合度:470、上記構造式(1a)に示す1,2−ジオール構造単位含有率:6モル%)の10重量%水溶液とを添加することで、10重量%のバインダー溶液を調製した。この時、バインダーの固形分中の重合体粒子(A)とPVA系樹脂(B)の含有割合(A/B)が、固形分の重量比にて、20/80になるように調整した。
[Production Example 1: Production of binder solution]
The base emulsion prepared in Polymerization Example 1 was collected, purified water for dilution, and a PVA-based resin containing a side chain 1,2-diol structural unit having a structure represented by the structural formula (1a) (saponification). Degree: 99.1 mol %, viscosity average degree of polymerization: 470, and 10 wt% aqueous solution of 1,2-diol structural unit content shown in the structural formula (1a): 6 mol %). A wt% binder solution was prepared. At this time, the content ratio (A/B) of the polymer particles (A) and the PVA-based resin (B) in the solid content of the binder was adjusted so that the weight ratio of the solid content was 20/80.

〔製造例2:バインダー溶液の製造〕
前記重合例2で調製したベースエマルジョンを分取し、希釈用の精製水と、さらに上記構造式(1a)に示す構造の側鎖1,2−ジオール構造単位を含有するPVA系樹脂(ケン化度:99.1モル%、粘度平均重合度:1200、上記構造式(1a)に示す1,2−ジオール構造単位含有率:6モル%)の10重量%水溶液とを添加することで、10重量%のバインダー溶液を調製した。この時、バインダーの固形分中の重合体粒子(A)とPVA系樹脂(B)の含有割合(A/B)が、固形分の重量比にて、20/80になるように調整した。
[Production Example 2: Production of binder solution]
The base emulsion prepared in the above Polymerization Example 2 was separated and purified water for dilution, and a PVA-based resin (saponified resin) containing a side chain 1,2-diol structural unit having a structure represented by the above structural formula (1a). Degree: 99.1 mol %, viscosity average degree of polymerization: 1200, and 1,2-diol structural unit content shown in the above structural formula (1a): 6 mol%) in an amount of 10 wt% aqueous solution. A wt% binder solution was prepared. At this time, the content ratio (A/B) of the polymer particles (A) and the PVA-based resin (B) in the solid content of the binder was adjusted so that the weight ratio of the solid content was 20/80.

〔製造例3:バインダー溶液の製造〕
前記重合例3で調製したベースエマルジョンを分取し、希釈用の精製水と、さらに上記構造式(1a)に示す構造の側鎖1,2−ジオール構造単位を含有するPVA系樹脂(ケン化度:99.1モル%、粘度平均重合度:300、上記構造式(1a)に示す1,2−ジオール構造単位含有率:8モル%)の10重量%水溶液とを添加することで、10重量%のバインダー溶液を調製した。この時、バインダーの固形分中の重合体粒子(A)とPVA系樹脂(B)の含有割合(A/B)が、固形分の重量比にて、88/12および44/56の2種類になるように調整した。
[Production Example 3: Production of binder solution]
The base emulsion prepared in Polymerization Example 3 was collected and purified water for dilution, and a PVA-based resin (saponified resin) containing a side chain 1,2-diol structural unit having a structure represented by the above structural formula (1a). Degree: 99.1 mol %, viscosity average degree of polymerization: 300, and 1,2 diol structural unit content shown in the structural formula (1a): 8 mol%) added to a 10 wt% aqueous solution to give 10 A wt% binder solution was prepared. At this time, the content ratio (A/B) of the polymer particles (A) and the PVA-based resin (B) in the solid content of the binder is two types of 88/12 and 44/56 in the weight ratio of the solid content. I adjusted it to be.

[電池の作製]
上記製造例1〜3で調製した正極用バインダーを用いて、以下のようにして正極用スラリー液を作製し、リチウムイオン二次電池正極、次いでリチウムイオン二次電池を作製した。作製した電池について上記評価方法の通り電池特性を測定評価した。結果を表1に示す。
[Battery preparation]
Using the positive electrode binder prepared in the above Production Examples 1 to 3, a positive electrode slurry liquid was prepared as described below to prepare a lithium ion secondary battery positive electrode and then a lithium ion secondary battery. The battery characteristics of the manufactured battery were measured and evaluated according to the above-described evaluation method. The results are shown in Table 1.

〔実施例1〕
〔リチウムイオン二次電池正極の作製〕
<正極活物質を用いた電池用正極の作製>
活物質としてLiNiMnCoO(日本化学工業株式会社製、平均粒径10μm)を94部、導電助剤としてアセチレンブラック(電気化学工業株式会社製「デンカブラック」)を3部、さらに分散剤として1.5重量%水溶液に調製したカルボキシメチルセルロース#2200(ダイセルファインケム株式会社製)を固形分換算で1.5部、また適時に精製水を加えた後、遊星式混練機(株式会社シンキー製「泡取り錬太郎」)を用いて混合して固形分濃度66.3重量%のペーストを得た(2000rpmで8分間混合した後、更に2200rpmで0.5分間脱泡した。)。
得られたペースト中に、正極用バインダーとして製造例1で作成したバインダー溶液(25重量%)を固形分換算で1.5部、また適時に精製水を加水した後、さらに遊星式混練機を用いて同様の条件で混合することで、固形分濃度が55.9重量%の活物質ペーストを得た。
次に、集電体として圧延アルミ箔(株式会社製箔、厚さ18μm)の表面に、180μmのアプリケータと塗工機(株式会社井元製作所製「コントロールコーター(塗工機)」)を用いて、塗工速度10mm/秒で上記活物質ペーストを塗工した。これを60℃で10分間乾燥させ、電池用正極を得た。
[Example 1]
[Preparation of positive electrode for lithium-ion secondary battery]
<Production of battery positive electrode using positive electrode active material>
94 parts of LiNiMnCoO 2 (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd., average particle size: 10 μm) as an active material, 3 parts of acetylene black (“Denka Black” manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conduction aid, and 1. 1.5 parts by weight of carboxymethylcellulose #2200 (manufactured by Daicel FineChem Co., Ltd.) prepared in a 5% by weight aqueous solution was added to the solid content, and purified water was added at the appropriate time. Rentaro”) was mixed to obtain a paste having a solid content concentration of 66.3% by weight (after mixing at 2000 rpm for 8 minutes, defoaming was further performed at 2200 rpm for 0.5 minutes).
In the obtained paste, 1.5 parts of the binder solution (25% by weight) prepared in Production Example 1 as a binder for the positive electrode was added in solid content conversion, and purified water was added at appropriate times, and then a planetary kneader was further added. By using and mixing under the same conditions, an active material paste having a solid content concentration of 55.9% by weight was obtained.
Next, using a 180 μm applicator and a coating machine (“Control coater (coating machine)” manufactured by Imoto Machinery Co., Ltd.) on the surface of a rolled aluminum foil (foil made by corporation, thickness 18 μm) as a current collector. Then, the active material paste was applied at a coating speed of 10 mm/sec. This was dried at 60° C. for 10 minutes to obtain a battery positive electrode.

(充放電試験)
評価用の電池の外層としては、2032型のコイン型セルを使用した。得られた電池用正極を直径11mmの大きさに打ち抜き、更に80℃で24時間以上真空乾燥を行った後にグローブボックスへと仕込んだ。作製した電池用正極を作用極に、金属リチウム負極(直径13mm)を対極に用い、厚さ16μmのポリプロピレン多孔膜から成るセパレータ(直径18mm)を介在させて、互いに電極が対向するように配置させた。電解液として、エチレンカーボネートとジエチレンカーボネートとを体積比で3:7に混合した溶媒を使用し、電解質としてLiPFを1mol/リットルの濃度に溶解したものを使用した。ポリプロピレン製パッキングを介して外層容器にステンレス鋼のキャップを被せて固定し、電池缶を封止することでハーフセルを作成し、評価用の電池を作製した。
(Charge/discharge test)
A 2032 type coin cell was used as the outer layer of the battery for evaluation. The obtained battery positive electrode was punched into a size of 11 mm in diameter, further vacuum dried at 80° C. for 24 hours or more, and then charged into a glove box. The prepared battery positive electrode was used as a working electrode, a metal lithium negative electrode (diameter 13 mm) was used as a counter electrode, and a separator (diameter 18 mm) made of a polypropylene porous film having a thickness of 16 μm was interposed so that the electrodes were arranged to face each other. It was A solvent in which ethylene carbonate and diethylene carbonate were mixed at a volume ratio of 3:7 was used as an electrolytic solution, and LiPF 6 dissolved in a concentration of 1 mol/liter was used as an electrolyte. The outer layer container was covered with a stainless steel cap via a polypropylene packing and fixed, and the battery can was sealed to form a half cell, and a battery for evaluation was prepared.

〔実施例2〕
正極用バインダーとして製造例2で調製したバインダー溶液を使用する以外は、実施例1と同様の方法で正極、更に電池を作製して電池性能を評価した。
[Example 2]
A positive electrode and a battery were prepared in the same manner as in Example 1 except that the binder solution prepared in Production Example 2 was used as the positive electrode binder, and the battery performance was evaluated.

〔比較例1〕
正極用バインダーとして製造例3で調製したバインダー溶液のうち、固形分中の重合体粒子(A)とPVA系樹脂(B)の含有割合(A/B)が44/56であるバインダー溶液を使用する以外は、実施例1と同様の方法で正極、更に電池を作製して電池性能を評価した。
[Comparative Example 1]
In the binder solution prepared in Production Example 3 as the binder for the positive electrode, a binder solution in which the content ratio (A/B) of the polymer particles (A) and the PVA-based resin (B) in the solid content is 44/56 is used. A positive electrode and a battery were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the battery performance was evaluated.

〔比較例2〕
正極用バインダーとして製造例3で調製したバインダー溶液のうち、固形分中の重合体粒子(A)とPVA系樹脂(B)の含有割合(A/B)が12/88であるバインダー溶液を使用する以外は、実施例1と同様の方法で正極、更に電池を作製して電池性能を評価した。
[Comparative Example 2]
Among the binder solutions prepared in Production Example 3 as the binder for the positive electrode, a binder solution in which the content ratio (A/B) of the polymer particles (A) and the PVA-based resin (B) in the solid content is 12/88 is used. A positive electrode and a battery were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the battery performance was evaluated.

Figure 0006737045
Figure 0006737045

表1に示す結果から、重合体粒子(A)とポリビニルアルコール系樹脂(B)の含有割合(A/B)が、固形分の重量比にて、5/95〜40/60である本発明の正極用バインダー組成物を用いた電池では、初回放電容量が高く、また50℃という高温下での充放電のサイクル特性が良好となることが分かる。 From the results shown in Table 1, the present invention in which the content ratio (A/B) of the polymer particles (A) and the polyvinyl alcohol-based resin (B) is 5/95 to 40/60 in terms of solid content weight ratio. It can be seen that in the battery using the binder composition for a positive electrode, the initial discharge capacity is high and the charge/discharge cycle characteristics at a high temperature of 50° C. are good.

Claims (6)

エチレン性不飽和単量体に由来する重合体粒子(A)がポリビニルアルコール系樹脂(B)で分散安定化されたエマルジョン[I]を含むリチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物であって、
重合体粒子(A)とポリビニルアルコール系樹脂(B)の含有割合(A/B)が、固形分の重量比にて、1/99〜40/60であり、
重合体粒子(A)が(メタ)アクリル系樹脂を主成分としてなることを特徴とするリチウムイオン二次電池正極用バインダー組成物。
A binder composition for a lithium ion secondary battery positive electrode, comprising an emulsion [I] in which polymer particles (A) derived from an ethylenically unsaturated monomer are dispersion-stabilized with a polyvinyl alcohol resin (B).
Content of the polymer particles (A) and the polyvinyl alcohol-based resin (B) (A / B) is at a weight ratio of solids, Ri 1/99 to 40/60 der,
Polymer particles (A) (meth) lithium ion secondary battery positive electrode binder composition characterized Rukoto such as the main component an acrylic resin.
ポリビニルアルコール系樹脂(B)の粘度平均重合度が300〜3000であることを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電池正極用バインダー組成物。 The binder composition for a positive electrode of a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the polyvinyl alcohol resin (B) has a viscosity average degree of polymerization of 300 to 3,000. ポリビニルアルコール系樹脂(B)が、側鎖に一級水酸基を有する構造単位を含有する変性ポリビニルアルコール系樹脂(b)であることを特徴とする請求項1または2記載のリチウム二次電池正極用バインダー組成物。 The binder for a lithium secondary battery positive electrode according to claim 1 or 2, wherein the polyvinyl alcohol-based resin (B) is a modified polyvinyl alcohol-based resin (b) containing a structural unit having a primary hydroxyl group in a side chain. Composition. 側鎖に一級水酸基を有する構造単位が、側鎖に1,2−ジオール構造を有する構造単位であることを特徴とする請求項記載のリチウム二次電池正極用バインダー組成物。 The binder composition for a lithium secondary battery positive electrode according to claim 3 , wherein the structural unit having a primary hydroxyl group in the side chain is a structural unit having a 1,2-diol structure in the side chain. 請求項1〜いずれか記載のリチウム二次電池正極用バインダー組成物を用いて得られることを特徴とするリチウムイオン二次電池正極。 Claim 1-4 lithium ion secondary battery positive electrode characterized in that it is obtained by using the lithium secondary battery positive electrode binder composition of any one. 請求項記載のリチウムイオン二次電池正極を有するリチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery having the lithium ion secondary battery positive electrode according to claim 5 .
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