JP6984349B2 - Crosslinked polymer - Google Patents

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Description

本発明は、架橋ポリマーに関するものである。 The present invention relates to crosslinked polymers.

リチウムイオン二次電池に代表される二次電池は、現在、携帯電子機器用の電源として主に用いられており、さらに、電気自動車用の電源としても実用化されている。使用態様の多様化に伴い、二次電池の高容量化が求められているため、高電圧で駆動させることで二次電池を高容量化する検討が行われている。しかしながら、二次電池を高電圧で駆動させた場合には、酸化状態の正極活物質との接触に因る電解液の酸化分解が生じるとの問題があった。 Secondary batteries typified by lithium-ion secondary batteries are currently mainly used as power sources for portable electronic devices, and are also put into practical use as power sources for electric vehicles. With the diversification of usage modes, it is required to increase the capacity of the secondary battery. Therefore, studies are being conducted to increase the capacity of the secondary battery by driving it at a high voltage. However, when the secondary battery is driven at a high voltage, there is a problem that oxidative decomposition of the electrolytic solution occurs due to contact with the positive electrode active material in an oxidized state.

そのため、正極活物質と電解液との直接接触を低減する技術として、正極活物質を含有する正極活物質層の表面に、保護層を形成する技術が提案されている。 Therefore, as a technique for reducing the direct contact between the positive electrode active material and the electrolytic solution, a technique for forming a protective layer on the surface of the positive electrode active material layer containing the positive electrode active material has been proposed.

例えば、特許文献1には、正極活物質の表面を被覆するコート層を設ける技術が開示されている。具体的には、集電体及び正極活物質層からなる正極を、ポリエチレンイミン溶液及びポリエチレングリコール溶液に浸漬させて、正極をポリマーでコートする技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for providing a coat layer that covers the surface of a positive electrode active material. Specifically, a technique is disclosed in which a positive electrode composed of a current collector and a positive electrode active material layer is immersed in a polyethyleneimine solution and a polyethylene glycol solution, and the positive electrode is coated with a polymer.

特許文献2にも、正極活物質の表面を被覆するコート層を設ける技術が開示されている。具体的には、集電体及び正極活物質層からなる正極を、ポリエチレングリコール溶液に浸漬させて、正極をポリマーでコートする技術が開示されている。 Patent Document 2 also discloses a technique for providing a coat layer that covers the surface of a positive electrode active material. Specifically, a technique of immersing a positive electrode composed of a current collector and a positive electrode active material layer in a polyethylene glycol solution and coating the positive electrode with a polymer is disclosed.

また、負極活物質を含有する負極活物質層の表面を、ポリマー含有層で被覆する技術も提案されている。 Further, a technique of coating the surface of the negative electrode active material layer containing the negative electrode active material with the polymer-containing layer has also been proposed.

特許文献3には、負極活物質層の表面に導電性ポリマー層を備える負極が記載されており、導電性ポリマー層のポリマーとして、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリエチレンジオキシチオフェンが具体的に記載されている。 Patent Document 3 describes a negative electrode having a conductive polymer layer on the surface of the negative electrode active material layer, and as the polymer of the conductive polymer layer, polypyrrole, polythiophene, polyisotianaften, polyaniline, polyphenylene vinylene, polyethylene di Oxythiophene is specifically described.

特許文献4には、負極活物質層の表面をポリアクリル酸で被覆した負極や、負極活物質層の表面をポリアクリル酸及びポリアミンで被覆した負極が具体的に記載されている。 Patent Document 4 specifically describes a negative electrode in which the surface of the negative electrode active material layer is coated with polyacrylic acid, and a negative electrode in which the surface of the negative electrode active material layer is coated with polyacrylic acid and polyamine.

特許文献5には、ポリビニルアルコール、リン酸及びフッ化水素酸などを含む溶液に負極を浸漬させて、負極活物質層の表面に、V−C−O−P−F層やC−O−P−F層を設ける技術が記載されている。 In Patent Document 5, the negative electrode is immersed in a solution containing polyvinyl alcohol, phosphoric acid, hydrofluoric acid, etc., and the V-C-O-PF layer or C-O- is formed on the surface of the negative electrode active material layer. A technique for providing the PF layer is described.

特開2013−243105号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-243105 特開2014−96343号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-96343 特開2013−16364号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-16364 特開2016−9670号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-9670 特開2016−81706号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-81706

近年、産業界からは、特性に優れる二次電池が求められており、それを実現するための、新たな技術が求められている。 In recent years, the industrial world has demanded a secondary battery having excellent characteristics, and a new technology for realizing the demand has been demanded.

本発明はかかる事情に鑑みて為されたものであり、電極の保護被膜となり得る新たなポリマーを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a new polymer that can serve as a protective film for an electrode.

さて、本来、ポリマーはリチウムイオンなどの電荷担体の移動に対する抵抗因子である。そのため、二次電池などの蓄電装置における電極の保護被膜に用いられるポリマーには、イオン伝導性が求められる。イオン伝導性に優れるポリマーには、電荷担体であるイオンが円滑に移動するための、極性基で囲われた移動空間が必要と考えられる。そこで、本発明者は、電荷担体Mを含有するアート錯体様のポリマーを用いることを着想した。しかしながら、単に、アート錯体様のポリマーで被覆した電極は、その性能が満足できるものではなかった。 By the way, the polymer is originally a resistance factor to the movement of charge carriers such as lithium ions. Therefore, the polymer used for the protective film of the electrode in the power storage device such as a secondary battery is required to have ionic conductivity. It is considered that a polymer having excellent ionic conductivity needs a moving space surrounded by polar groups so that ions, which are charge carriers, can move smoothly. Therefore, the present inventor has conceived to use an ate complex-like polymer containing a charge carrier M. However, the electrode coated with an ate complex-like polymer was not satisfactory in its performance.

本発明者のさらなる検討の結果、アート錯体様のポリマーをポリアミンで架橋した架橋ポリマーが、電極の被覆材料として好適であることを見出した。かかる知見に基づき、本発明者は本発明を完成するに至った。 As a result of further studies by the present inventor, it has been found that a crosslinked polymer obtained by cross-linking an ate complex-like polymer with a polyamine is suitable as a coating material for an electrode. Based on such findings, the present inventor has completed the present invention.

本発明の架橋ポリマーは、
一般式(1):M[((CH−CR1−1)COR1−2O)4−nAl(Lで表される第1モノマー単位(一般式(1)において、Mはアルカリ金属である。R1−1はH又はアルキル基である。R1−2は存在しないか、又は、OR1−2−1、SR1−2−1、NR1−2−21−2−1から選択される。R1−2−1は置換基で置換されていても良い2価の炭化水素基である。R1−2−2はH又はアルキル基である。LはOH又はOR1−3であって、R1−3は置換基で置換されていても良い炭化水素基である。nは0〜3の整数である。)と、一般式(2):(CH−CR2−1)COLで表される第2モノマー単位(一般式(2)において、R2−1はH又はアルキル基である。LはOH、ハロゲン又はOR2−2であって、R2−2は置換基で置換されていても良い炭化水素基である。)と、を含有するポリマーを、
ポリアミンで架橋してなることを特徴とする。
The crosslinked polymer of the present invention is
General formula (1): First monomer unit represented by M + [((CH 2- CR 1-1 ) COR 1-2 O) 4-n Al (L 1 ) n ] (general formula (1)) In, M is an alkali metal. R 1-1 is an H or an alkyl group. R 1-2 is absent or OR 1-2-1 , SR 1-2-1 , NR 1-2. -2 R 1-2-1 is selected. R 1-2-1 is a divalent hydrocarbon group that may be substituted with a substituent. R 1-2-2 is an H or an alkyl group. L 1 is OH or OR 1-3 , and R 1-3 is a hydrocarbon group that may be substituted with a substituent. N is an integer of 0 to 3). (2): (CH 2- CR 2-1 ) Second monomer unit represented by COL 2 (in the general formula (2), R 2-1 is an H or an alkyl group. L 2 is OH, halogen or OR 2-2 , where R 2-2 is a hydrocarbon group which may be substituted with a substituent), and a polymer containing.
It is characterized by being crosslinked with a polyamine.

本発明により、電極の保護被膜となり得る新たなポリマーを提供できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a new polymer that can be a protective film for an electrode.

c)工程の一例を示す反応式である。c) It is a reaction formula showing an example of a step.

以下に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「a〜b」は、下限a及び上限bをその範囲に含む。そして、これらの上限値及び下限値、ならびに実施例中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに、これらの数値範囲内から任意に選択した数値を、新たな上限や下限の数値とすることができる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described. Unless otherwise specified, the numerical range "a to b" described in the present specification includes the lower limit a and the upper limit b in the range. Then, a numerical range can be configured by arbitrarily combining these upper limit values and lower limit values, as well as the numerical values listed in the examples. Further, a numerical value arbitrarily selected from these numerical values can be used as a new upper limit or lower limit numerical value.

本発明の架橋ポリマーは、第1モノマー単位と第2モノマー単位とを含有するポリマーを、ポリアミンで架橋してなることを特徴とする。
なお、本明細書において、アート錯体やアート錯体様の化学構造における「+」や「−」の電荷の記載を省略する場合がある。また、慣用的に[]や電荷を明示しないアート錯体やアート錯体様の化学構造には、[]や電荷の記載を省略する場合がある。
The crosslinked polymer of the present invention is characterized in that a polymer containing a first monomer unit and a second monomer unit is crosslinked with a polyamine.
In addition, in this specification, the description of "+" and "-" charges in an ate complex or an ate complex-like chemical structure may be omitted. In addition, the description of [] or charge may be omitted for art complexes or art complex-like chemical structures that do not customarily specify [] or charge.

第1モノマー単位は一般式(1):M[((CH−CR1−1)COR1−2O)4−nAl(Lで表されるものであり、(CH−CR1−1)で表されるエチレン部分がポリマー鎖の主鎖を構成する。
一般式(1)において、Mはアルカリ金属であり、MとしてはLi、Na、Kを例示できる。本発明の架橋ポリマーを蓄電装置の構成要素として用いる場合には、Mは当該蓄電装置の電荷担体と同じものであるのが好ましい。
The first monomer unit has the general formula (1): M + [( (CH 2 -CR 1-1) COR 1-2 O) 4-n Al (L 1) n] - in are those represented, ( The ethylene moiety represented by CH 2- CR 1-1 ) constitutes the main chain of the polymer chain.
In the general formula (1), M is an alkali metal, and Li, Na, and K can be exemplified as M. When the crosslinked polymer of the present invention is used as a component of the power storage device, it is preferable that M is the same as the charge carrier of the power storage device.

一般式(1)において、R1−1はH又はアルキル基である。アルキル基としては、炭素数1〜6のものが好ましく、炭素数1〜3のものがより好ましく、炭素数1〜2のものがさらに好ましい。 In the general formula (1), R 1-1 is an H or an alkyl group. The alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, and even more preferably 1 to 2 carbon atoms.

一般式(1)において、R1−2は存在しないか、又は、OR1−2−1、SR1−2−1、NR1−2−21−2−1から選択される。R1−2−1は置換基で置換されていても良い2価の炭化水素基である。2価の炭化水素基としては、炭素数が1〜10のもの、炭素数が1〜8のもの、炭素数が1〜6のもの、炭素数が1〜4のもの、炭素数が1〜2のものを例示できる。
2価の炭化水素基としては、具体的に、アルキレン基や、ベンゼン環、ナフタレン環などの芳香族基を例示できる。また、2価の炭化水素基としては、アルキレン基及び芳香族基を組み合わせたものでもよい。
1−2−2はH又はアルキル基である。アルキル基としては、炭素数1〜6のものが好ましく、炭素数1〜3のものがより好ましく、炭素数1〜2のものがさらに好ましい。
In the general formula (1), R 1-2 does not exist or is selected from OR 1-2-1 , SR 1-2-1 , and NR 1-2-2 R 1-2-1. R1-2-1 is a divalent hydrocarbon group which may be substituted with a substituent. Divalent hydrocarbon groups have 1 to 10 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, 1 to 6 carbon atoms, 1 to 4 carbon atoms, and 1 to 1 carbon atoms. 2 can be exemplified.
Specific examples of the divalent hydrocarbon group include an alkylene group and an aromatic group such as a benzene ring and a naphthalene ring. Further, the divalent hydrocarbon group may be a combination of an alkylene group and an aromatic group.
R 1-2-2 is an H or an alkyl group. The alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, and even more preferably 1 to 2 carbon atoms.

本明細書における「置換基で置換されていても良い」との文言について説明する。例えば「置換基で置換されていても良い炭化水素基」であれば、炭化水素基の水素の一つ若しくは複数が置換基で置換されている炭化水素基、又は、特段の置換基を有さない炭化水素基を意味する。 The phrase "may be substituted with a substituent" in the present specification will be described. For example, in the case of "hydrocarbon group which may be substituted with a substituent", the hydrocarbon group has one or more of hydrogens of the hydrocarbon group substituted with the substituent, or has a special substituent. Means no hydrocarbon group.

「置換基で置換されていても良い」との文言における置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、不飽和シクロアルキル基、芳香族基、複素環基、ハロゲン、OH、SH、CN、SCN、OCN、ニトロ基、アルコキシ基、不飽和アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、スルフィニル基、ウレイド基、リン酸アミド基、スルホ基、カルボキシル基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、シリル基等が挙げられる。これらの置換基はさらに置換されてもよい。また置換基が2つ以上ある場合、置換基は同一でも異なっていてもよい。 The substituents in the phrase "may be substituted with a substituent" include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an unsaturated cycloalkyl group, an aromatic group, a heterocyclic group, a halogen and an OH. , SH, CN, SCN, OCN, nitro group, alkoxy group, unsaturated alkoxy group, amino group, alkylamino group, dialkylamino group, aryloxy group, acyl group, alkoxycarbonyl group, acyloxy group, aryloxycarbonyl group, Acylamino group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, sulfonylamino group, sulfamoyl group, carbamoyl group, alkylthio group, arylthio group, sulfonyl group, sulfinyl group, ureido group, phosphate amide group, sulfo group, carboxyl group, Examples thereof include a hydroxamic acid group, a sulfino group, a hydradino group, an imino group, a silyl group and the like. These substituents may be further substituted. When there are two or more substituents, the substituents may be the same or different.

1−2−1としては、特段の置換基を有さない2価の炭化水素基か、置換基としてアルコキシ基又はフッ素を有する2価の炭化水素基が好ましい。アルコキシ基の炭素数としては、1〜6、1〜4、1〜2を例示できる。 As R1-2-1 , a divalent hydrocarbon group having no particular substituent or a divalent hydrocarbon group having an alkoxy group or fluorine as a substituent is preferable. Examples of the number of carbon atoms of the alkoxy group include 1 to 6, 1 to 4, and 1 to 2.

一般式(1)において、LはOH又はOR1−3であって、R1−3は置換基で置換されていても良い炭化水素基である。炭化水素基としては、炭素数が1〜10のもの、炭素数が1〜8のもの、炭素数が1〜6のもの、炭素数が1〜4のもの、炭素数が1〜2のものを例示できる。炭化水素基としては、具体的に、アルキル基や、ベンゼン環、ナフタレン環などの芳香族基を例示できる。
また、置換基としては、アルコキシ基又はフッ素が好ましい。アルコキシ基の炭素数としては、1〜6、1〜4、1〜2を例示できる。
In the general formula (1), L 1 is OH or OR 1-3 , and R 1-3 is a hydrocarbon group which may be substituted with a substituent. Hydrocarbon groups have 1 to 10 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, 1 to 6 carbon atoms, 1 to 4 carbon atoms, and 1 to 2 carbon atoms. Can be exemplified. Specific examples of the hydrocarbon group include an alkyl group and an aromatic group such as a benzene ring and a naphthalene ring.
Further, as the substituent, an alkoxy group or fluorine is preferable. Examples of the number of carbon atoms of the alkoxy group include 1 to 6, 1 to 4, and 1 to 2.

一般式(1)において、nは0〜3の整数である。n=3の場合、Alは1つの(CH−CR1−1)COR1−2O及び3つのLと結合していることになる。n=2の場合、Alは2つの(CH−CR1−1)COR1−2Oとキレートし且つ2つのLと結合していることになる。n=1の場合、Alは3つの(CH−CR1−1)COR1−2Oとキレートし且つ1つのLと結合していることになる。n=0の場合、Alは4つの(CH−CR1−1)COR1−2Oとキレートしていることになる。 In the general formula (1), n is an integer of 0 to 3. When n = 3, Al is bound to one (CH 2- CR 1-1 ) COR 1-2 O and three L 1. When n = 2, Al is chelated with two (CH 2- CR 1-1 ) COR 1-2 O and bound to two L 1. When n = 1, Al is chelated with three (CH 2- CR 1-1 ) COR 1-2 O and bound to one L 1. When n = 0, Al is chelated with four (CH 2- CR 1-1 ) COR 1-2 O.

第2モノマー単位は一般式(2):(CH−CR2−1)COLで表されるものであり、(CH−CR2−1)で表されるエチレン部分がポリマー鎖の主鎖を構成する。
第2モノマー単位のCOLにおけるLは、第1モノマー単位と第2モノマー単位とを含有するポリマーがポリアミンで架橋される際に、脱離基となるものである。したがって、第1モノマー単位と第2モノマー単位とを含有するポリマーをポリアミンで架橋してなる本発明の架橋ポリマーは、第2モノマー単位のCO基とポリアミンのアミノ基とで形成されるアミド基を有する。
The second monomer unit is represented by the general formula (2): (CH 2- CR 2-1 ) COL 2 , and the ethylene moiety represented by (CH 2- CR 2-1 ) is the main polymer chain. Make up the chain.
L 2 in COL 2 of the second monomer units are those polymers containing a first monomer unit and the second monomer unit in the crosslinked polyamine, a leaving group. Therefore, the crosslinked polymer of the present invention obtained by cross-linking a polymer containing a first monomer unit and a second monomer unit with a polyamine has an amide group formed by a CO group of the second monomer unit and an amino group of the polyamine. Have.

一般式(2)において、R2−1はH又はアルキル基である。アルキル基としては、炭素数1〜6のものが好ましく、炭素数1〜3のものがより好ましく、炭素数1〜2のものがさらに好ましい。 In the general formula (2), R2-1 is an H or an alkyl group. The alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, and even more preferably 1 to 2 carbon atoms.

一般式(2)において、LはOH、ハロゲン又はOR2−2であって、R2−2は置換基で置換されていても良い炭化水素基である。炭化水素基としては、炭素数が1〜10のもの、炭素数が1〜8のもの、炭素数が1〜6のもの、炭素数が1〜4のもの、炭素数が1〜2のものを例示できる。炭化水素基としては、具体的に、アルキル基や、ベンゼン環、ナフタレン環などの芳香族基を例示できる。
また、置換基としては、アルコキシ基又はフッ素が好ましい。アルコキシ基の炭素数としては、1〜6、1〜4、1〜2を例示できる。
In the general formula (2), L 2 is OH, halogen or OR 2-2 , and R 2-2 is a hydrocarbon group which may be substituted with a substituent. Hydrocarbon groups have 1 to 10 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, 1 to 6 carbon atoms, 1 to 4 carbon atoms, and 1 to 2 carbon atoms. Can be exemplified. Specific examples of the hydrocarbon group include an alkyl group and an aromatic group such as a benzene ring and a naphthalene ring.
Further, as the substituent, an alkoxy group or fluorine is preferable. Examples of the number of carbon atoms of the alkoxy group include 1 to 6, 1 to 4, and 1 to 2.

第1モノマー単位と第2モノマー単位とを含有するポリマーにおいて、(第1モノマー単位の数):(第2モノマー単位の数)は、1:9〜9:1の範囲内が好ましく、1.5:8.5〜5:5の範囲内がより好ましく、2:8〜4:6の範囲内がさらに好ましい。本発明の架橋ポリマーにおいて、アート錯体様である第1モノマー単位の割合が高いほど、電荷担体の移動が円滑になるといえる。他方、本発明の架橋ポリマーにおいて、第2モノマー単位の割合が高いほど、架橋構造が豊富に形成されるため、本発明の架橋ポリマーの強度が増加するといえる。
上記の説明において、「第1モノマー単位の数」を「Alの数」と読み替えてもよい。すなわち、第1モノマー単位と第2モノマー単位とを含有するポリマーにおいて、(Alの数):(第2モノマー単位の数)は、1:9〜9:1の範囲内が好ましく、1.5:8.5〜5:5の範囲内がより好ましく、2:8〜4:6の範囲内がさらに好ましい。
In the polymer containing the first monomer unit and the second monomer unit, (the number of the first monomer units) :( the number of the second monomer units) is preferably in the range of 1: 9 to 9: 1. The range of 5: 8.5 to 5: 5 is more preferable, and the range of 2: 8 to 4: 6 is even more preferable. In the crosslinked polymer of the present invention, it can be said that the higher the ratio of the first monomer unit, which is like an ate complex, the smoother the movement of the charge carrier. On the other hand, in the crosslinked polymer of the present invention, it can be said that the higher the ratio of the second monomer unit, the more the crosslinked structure is formed, so that the strength of the crosslinked polymer of the present invention increases.
In the above description, "the number of first monomer units" may be read as "the number of Al". That is, in the polymer containing the first monomer unit and the second monomer unit, (the number of Al) :( the number of the second monomer units) is preferably in the range of 1: 9 to 9: 1, and 1.5. The range of: 8.5 to 5: 5 is more preferable, and the range of 2: 8 to 4: 6 is even more preferable.

第1モノマー単位と第2モノマー単位とを含有するポリマーを架橋するポリアミンとしては、ジアミン、トリアミン、テトラアミンを例示できる。ポリアミンを構成するアミノ基としては、NH基及びNHR基(Rはアルキル基)を例示でき、反応性の観点から、NH基が好ましい。
好適なポリアミンを化学構造で示すと、(置換基で置換されていても良い有機基)−(NHとなる(ただしnは2以上の整数)。有機基としては、炭素数が2〜16のものを例示できる。有機基としては、炭化水素基、及び、炭化水素基中の炭素がO、S若しくはNHで置換された有機基を例示できる。炭化水素基としては、アルキレン基、芳香族基、並びに、アルキレン基及び芳香族基を組み合わせたものを例示できる。
有機基の置換基としては、アルコキシ基又はフッ素が好ましい。アルコキシ基の炭素数としては、1〜6、1〜4、1〜2を例示できる。
Examples of the polyamine that crosslinks the polymer containing the first monomer unit and the second monomer unit include diamine, triamine, and tetraamine. Examples of the amino group constituting the polyamine include two NH groups and an NHR group (R is an alkyl group), and two NH groups are preferable from the viewpoint of reactivity.
The chemical structure of a suitable polyamine is (organic group which may be substituted with a substituent)-(NH 2 ) n (where n is an integer of 2 or more). Examples of the organic group include those having 2 to 16 carbon atoms. Examples of the organic group include a hydrocarbon group and an organic group in which carbon in the hydrocarbon group is substituted with O, S or NH. Examples of the hydrocarbon group include an alkylene group, an aromatic group, and a combination of an alkylene group and an aromatic group.
As the substituent of the organic group, an alkoxy group or fluorine is preferable. Examples of the number of carbon atoms of the alkoxy group include 1 to 6, 1 to 4, and 1 to 2.

ジアミンを例にして具体的なポリアミンを例示すると、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン等の含飽和炭素環ジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ベンジジン、o−トリジン、2,4−トリレンジアミン、2,6−トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ナフタレンジアミン等の芳香族ジアミンが挙げられる。 Examples of specific polyamines by taking diamine as an example are alkylene diamines such as ethylene diamine, propylene diamine, and hexamethylene diamine, 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, isophoronediamine, and bis (4-aminocyclohexyl). Saturated carbocyclic diamines such as methane, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, bis (4-aminophenyl) sulfone, benzidine, o-tridine, Examples thereof include aromatic diamines such as 2,4-tolylene diamine, 2,6-tolylene diamine, xylylene diamine and naphthalenediamine.

第1モノマー単位と第2モノマー単位とを含有するポリマーと、ポリアミンとの量の関係については、第2モノマー単位の数とポリアミンの分子数の関係が重要である。その理由は、第2モノマー単位とポリアミンとが反応することにより、架橋ポリマーが合成されるためである。
(第2モノマー単位の数):(ポリアミンの分子数)は2:1〜100:1の範囲内が好ましく、3:1〜50:1の範囲内がより好ましく、4:1〜10:1の範囲内がさらに好ましい。
Regarding the relationship between the amount of the polymer containing the first monomer unit and the second monomer unit and the polyamine, the relationship between the number of the second monomer units and the number of molecules of the polyamine is important. The reason is that the crosslinked polymer is synthesized by the reaction between the second monomer unit and the polyamine.
(Number of second monomer units): (Number of molecules of polyamine) is preferably in the range of 2: 1 to 100: 1, more preferably in the range of 3: 1 to 50: 1, 4: 1 to 10: 1. The range of is more preferable.

なお、本発明の架橋ポリマーには、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、第1モノマー単位及び第2モノマー単位以外のモノマー単位を含有していてもよい。 The crosslinked polymer of the present invention may contain a monomer unit other than the first monomer unit and the second monomer unit within a range not deviating from the gist of the present invention.

本発明の架橋ポリマーの重合度としては、10〜1000000、50〜100000、100〜10000、500〜5000、1000〜3000の範囲を例示できる。 The degree of polymerization of the crosslinked polymer of the present invention can be exemplified in the range of 10 to 1,000,000, 50 to 100,000, 100 to 10000, 500 to 5000, and 1000 to 3000.

次に、本発明の架橋ポリマーの製造方法について説明する。 Next, a method for producing the crosslinked polymer of the present invention will be described.

本発明の架橋ポリマーの製造方法は、
a)一般式(1’):M[(CH=CR1−1COR1−2O)4−nAl(Lで表される第1モノマー(一般式(1’)において、Mはアルカリ金属である。R1−1はH又はアルキル基である。R1−2は存在しないか、又は、OR1−2−1、SR1−2−1、NR1−2−21−2−1から選択される。R1−2−1は置換基で置換されていても良い2価の炭化水素基である。R1−2−2はH又はアルキル基である。LはOH又はOR1−3であって、R1−3は置換基で置換されていても良い炭化水素基である。nは0〜3の整数である。)を準備する工程、
b)前記第1モノマー及び一般式(2’):CH=CR2−1COLで表される第2モノマー(一般式(2’)において、R2−1はH又はアルキル基である。LはOH、ハロゲン又はOR2−2であって、R2−2は置換基で置換されていても良い炭化水素基である。)を共重合してポリマーを得る工程、
c)前記ポリマーをポリアミンで架橋して架橋ポリマーを製造する工程、
を有する。
The method for producing a crosslinked polymer of the present invention is
a) General formula (1'): M + [(CH 2 = CR 1-1 COR 1-2 O) 4-n Al (L 1 ) n ] -The first monomer represented by − (general formula (1') ), M is an alkali metal. R 1-1 is an H or an alkyl group. R 1-2 is absent or OR 1-2-1 , SR 1-2-1 , NR 1-. 2-2 R 1-2-1 is selected. R 1-2-1 is a divalent hydrocarbon group that may be substituted with a substituent. R 1-2-2 is an H or alkyl group. L 1 is OH or OR 1-3 , and R 1-3 is a hydrocarbon group that may be substituted with a substituent. N is an integer of 0 to 3). Process,
b) The first monomer and the second monomer represented by the general formula (2'): CH 2 = CR 2-1 COL 2 (in the general formula (2'), R2-1 is an H or an alkyl group. L 2 is OH, halogen or OR 2-2 , and R 2-2 is a hydrocarbon group which may be substituted with a substituent.) A step of copolymerizing to obtain a polymer.
c) A step of cross-linking the polymer with a polyamine to produce a cross-linked polymer.
Have.

a)工程について説明する。
一般式(1’)におけるM、R1−1、R1−2、L及びnの説明は、第1モノマー単位の一般式(1)におけるM、R1−1、R1−2、L及びnの説明を援用する。
一般式(1’)で表される第1モノマーを準備するには、具体的には、以下のa−1)工程及びa−2)工程を経て、第1モノマーを合成すればよい。
a) The process will be described.
M, R 1-1 in the general formula (1 '), R 1-2, description of L 1 and n, M in the general formula (1) of the first monomer unit, R 1-1, R 1-2, hence the description of L 1 and n.
In order to prepare the first monomer represented by the general formula (1'), specifically, the first monomer may be synthesized through the following steps a-1) and a-2).

a−1)一般式(3):M[AlH4−n(Lで表される化合物(一般式(3)において、Mはアルカリ金属である。LはOH又はOR1−3であって、R1−3は置換基で置換されていても良い炭化水素基である。nは0〜3の整数である。)を準備する工程、
a−2)前記一般式(3)で表される化合物と、CH=CR1−1COR1−2OHで表される化合物(R1−1はH又はアルキル基である。R1−2は存在しないか、又は、OR1−2−1、SR1−2−1、NR1−2−21−2−1から選択される。R1−2−1は置換基で置換されていても良い2価の炭化水素基である。R1−2−2はH又はアルキル基である。)と、を反応させて第1モノマーとする工程
a-1) General formula (3): Compound represented by M + [AlH 4-n (L 1 ) n ] (In general formula (3), M is an alkali metal. L 1 is OH or OR. a 1-3 step R 1-3 is to prepare it.) an integer which .n 0-3 a hydrocarbon group which may be substituted with a substituent,
a-2) wherein the general formula (3) and a compound represented by, CH 2 = CR 1-1 COR 1-2 compound represented by OH (R 1-1 is H or an alkyl group .R 1- or 2 is absent, or, oR 1-2-1, SR 1-2-1, .R 1-2-1 selected from NR 1-2-2 R 1-2-1 is substituted with a substituent It is a divalent hydrocarbon group which may be used. R1-2-2 is an H or an alkyl group) and is reacted with the first monomer.

一般式(3)におけるM、L及びnの説明は、第1モノマー単位の一般式(1)におけるM、L及びnの説明を援用する。一般式(3)で表される化合物を準備するには、市販の化合物を購入してもよいし、また、合成してもよい。 Description of the general formula M in (3), L 1 and n, M in the general formula (1) of the first monomer unit, hence the description of L 1 and n. In order to prepare the compound represented by the general formula (3), a commercially available compound may be purchased or may be synthesized.

市販されている一般式(3)で表される化合物としては、LiAlH、LiAlH(OCHCH、LiAlH(OC(CH、NaAlH(OCHCHOCHを例示できる。
一般式(3)で表される化合物を合成する方法としては、以下の各反応式の合成方法を例示できる。なお、2つめの反応式での合成においては、Hガス雰囲気下であって加熱条件下で実施するのが好ましい。
LiAlH + 3R1−3OH → Li[AlH(OR1−3 + 3H
Na + Al + 2R1−3OH → Na[AlH(OR1−3
Commercially available compounds represented by the general formula (3) include LiAlH 4 , LiAlH (OCH 2 CH 3 ) 3 , LiAlH (OC (CH 3 ) 3 ) 3 , and NaAlH 2 (OCH 2 CH 2 OCH 3 ). 2 can be exemplified.
As a method for synthesizing the compound represented by the general formula (3), the synthesis method of each of the following reaction formulas can be exemplified. In the synthesis by the second reaction formula, it is preferable to carry out the synthesis under the H 2 gas atmosphere and the heating conditions.
LiAlH 4 + 3R 1-3 OH → Li + [AlH (OR 1-3 ) 3 ] + 3H 2
Na + Al + 2R 1-3 OH → Na + [AlH 2 (OR 1-3 ) 2 ]

a−2)工程においては、一般式(3)で表される化合物とCH=CR1−1COR1−2OHで表される化合物とが反応して、水素が離脱することで、第1モノマーとなる。
当該反応の一例を反応式で示す。
Li[AlH(OR1−3 + CH=CR1−1COR1−2OH →
Li[(CH=CR1−1COR1−2O)Al(OR1−3 + H
In the a-2) step, the compound represented by the general formula (3) reacts with the compound represented by CH 2 = CR 1-1 COR 1-2 OH, and hydrogen is released, so that the second step is performed. It becomes one monomer.
An example of the reaction is shown by a reaction formula.
Li + [AlH (OR 1-3 ) 3 ] + CH 2 = CR 1-1 COR 1-2 OH →
Li + [(CH 2 = CR 1-1 COR 1-2 O) Al (OR 1-3 ) 3 ] + H 2

a−2)工程は、非プロトン性であって、ヒドリド還元され難い有機溶媒中で行われるのが好ましい。当該有機溶媒として、ジエチルエーテル、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、1,2−ジメトキシエタンなどの鎖状エーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどの環状エーテル、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素を例示できる。
また、第1モノマーを単離するには、極性の低い有機溶媒を添加して、第1モノマーを析出させる方法が好ましい。極性の低い有機溶媒として、ベンゼン、トルエン、キシレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンを例示できる。
The a-2) step is preferably carried out in an organic solvent that is aprotic and difficult to hydride reduction. Examples of the organic solvent include diethyl ether, bis (2-methoxyethyl) ether, chain ether such as 1,2-dimethoxyethane, cyclic ether such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane, dichloromethane, chloroform and carbon tetrachloride. can.
Further, in order to isolate the first monomer, a method of adding a low-polarity organic solvent to precipitate the first monomer is preferable. Examples of low-polarity organic solvents include benzene, toluene, xylene, pentane, hexane, and heptane.

b)工程について説明する。
b)工程の共重合反応は、熱重合、光重合、又は、重合開始剤を用いた重合のいずれの方法であってもよい。重合反応の制御の容易性から、重合開始剤を用いる方法が好ましい。重合開始剤としては、アクリル酸やメタクリル酸の重合に用いられる重合開始剤を採用すればよい。
また、b)工程の共重合反応は、ランダム共重合が好ましい。
b) The process will be described.
b) The copolymerization reaction in the step may be any method of thermal polymerization, photopolymerization, or polymerization using a polymerization initiator. A method using a polymerization initiator is preferable because of the ease of controlling the polymerization reaction. As the polymerization initiator, a polymerization initiator used for the polymerization of acrylic acid or methacrylic acid may be adopted.
Further, the copolymerization reaction in step b) is preferably random copolymerization.

b)工程に用いる第1モノマーと第2モノマーとのモル比については、(第1モノマーのモル数):(第2モノマーのモル数)が1:9〜9:1の範囲内が好ましく、1.5:8.5〜5:5の範囲内がより好ましく、2:8〜4:6の範囲内がさらに好ましい。 b) Regarding the molar ratio of the first monomer to the second monomer used in the step, it is preferable that (the number of moles of the first monomer): (the number of moles of the second monomer) is in the range of 1: 9 to 9: 1. The range of 1.5: 8.5 to 5: 5 is more preferable, and the range of 2: 8 to 4: 6 is even more preferable.

b)工程は、非プロトン性の有機溶媒中で行われるのが好ましい。当該有機溶媒としては、a−2)工程の説明で示した有機溶媒や、N−メチル−2−ピロリドン、アセトン、メチルイソブチルケトンを例示できる。 b) The step is preferably carried out in an aprotic organic solvent. Examples of the organic solvent include the organic solvent shown in the description of a-2) step, N-methyl-2-pyrrolidone, acetone, and methyl isobutyl ketone.

c)工程について説明する。
c)工程は、b)工程で製造されたポリマーを、ポリアミンで架橋する工程である。c)工程の一例について具体的に考察すると、b)工程で製造された2つのポリマー鎖における第2モノマー単位のCOLとジアミンの2つのアミノ基とが、それぞれ反応して、2つのアミド結合を形成することにより、2つのポリマー鎖が架橋されると考えられる。
想定されるc)工程の一例を反応式で図1に示す。なお、図1の反応式は、架橋反応に必要な部分を中心に表したものである。
c) The process will be described.
The c) step is a step of cross-linking the polymer produced in the b) step with a polyamine. c) Specifically considering an example of the step, b) the two amino groups of the second monomer unit COL 2 and the diamine in the two polymer chains produced in the step react with each other to form two amide bonds. It is believed that the formation of the two polymer chains crosslinks the two polymer chains.
An example of the assumed c) step is shown in FIG. 1 by a reaction formula. The reaction formula in FIG. 1 mainly represents the portion required for the crosslinking reaction.

c)工程は、非プロトン性の有機溶媒中で行われるのが好ましい。当該有機溶媒としては、a−2)工程の説明で示した有機溶媒や、b)工程の説明で示した有機溶媒を例示できる。また、c)工程は、加熱条件下で行われるのが好ましく、また、アミド結合形成によって副生するHLが系外に除去される条件で実施されるのが好ましい。 c) The step is preferably carried out in an aprotic organic solvent. Examples of the organic solvent include the organic solvent shown in the description of a-2) step and the organic solvent shown in b) description of the step. Further, the step c) is preferably carried out under heating conditions, and is preferably carried out under conditions under which HL 2 by-produced by amide bond formation is removed from the system.

a)工程〜c)工程は、ヘリウム、アルゴン、窒素などの不活性ガス雰囲気下で行われるのが好ましい。 The steps a) to c) are preferably carried out in an atmosphere of an inert gas such as helium, argon or nitrogen.

本発明の架橋ポリマーは、二次電池などの蓄電装置の電極材料や、蓄電装置の電極の被覆膜、電解液への添加材料、又は、固体電解質として利用可能である。特に、本発明の架橋ポリマーがAlを含有する点から、Si含有負極活物質への被膜として、Si含有負極活物質を含有する負極活物質層への被膜として、又は、Si含有負極活物質を具備する蓄電装置の電解液への添加材料として、本発明の架橋ポリマーを使用するのが好ましい。その理由を以下に説明する。 The crosslinked polymer of the present invention can be used as an electrode material for a power storage device such as a secondary battery, a coating film for an electrode of the power storage device, an additive material for an electrolytic solution, or a solid electrolyte. In particular, since the crosslinked polymer of the present invention contains Al, a coating on a Si-containing negative electrode active material, a coating on a negative electrode active material layer containing a Si-containing negative electrode active material, or a Si-containing negative electrode active material can be used. It is preferable to use the crosslinked polymer of the present invention as an additive material to the electrolytic solution of the power storage device provided. The reason will be explained below.

二次電池などの蓄電装置の充放電条件下においては、電解液の構成成分が分解して、負極活物質の表面に酸素を含むSEI(Solid Electrolyte Interphase)被膜が形成することが知られている。ここで、負極活物質がシリコンを含有するSi含有負極活物質の場合、SiがSEI被膜に含まれる酸素によって酸化されて劣化することが懸念される。 It is known that under the charge / discharge conditions of a power storage device such as a secondary battery, the constituent components of the electrolytic solution are decomposed to form an SEI (Solid Electrolyte Interphase) film containing oxygen on the surface of the negative electrode active material. .. Here, when the negative electrode active material is a Si-containing negative electrode active material containing silicon, there is a concern that Si may be oxidized and deteriorated by oxygen contained in the SEI film.

しかしながら、本発明の架橋ポリマーは、Alを含有するので、Siの酸化劣化が抑制されると考えられる。その理由は、AlはSiよりも電気陰性度が低いため酸素と優先的にかつ安定に結合すると考えられる点、Alと酸素とのAl−O結合がSi−O結合よりも安定である点、及び、安定なAl−O結合を形成した酸素はAlよりも電気陰性度の高いSiの酸化には関与し難いといえる点にある。 However, since the crosslinked polymer of the present invention contains Al, it is considered that the oxidative deterioration of Si is suppressed. The reason is that Al has a lower electronegativity than Si and is considered to preferentially and stably bond with oxygen, and the Al—O bond between Al and oxygen is more stable than the Si—O bond. In addition, it can be said that oxygen forming a stable Al—O bond is less likely to participate in the oxidation of Si, which has a higher electronegativity than Al.

したがって、本発明の架橋ポリマーを具備し、かつ、Si含有負極活物質を具備する蓄電装置は、長寿命であることが期待できる。なかでも、Si含有負極活物質への被膜として本発明の架橋ポリマーを使用する蓄電装置においては、又は、Si含有負極活物質を含有する負極活物質層への被膜として本発明の架橋ポリマーを使用する蓄電装置においては、Si含有負極活物質の酸化を抑制する酸化抑制効果に加えて、Si含有負極活物質と電解液との直接接触を防止する保護効果に因り、格段の長寿命が期待できる。 Therefore, the power storage device provided with the crosslinked polymer of the present invention and provided with the Si-containing negative electrode active material can be expected to have a long life. In particular, in a power storage device that uses the crosslinked polymer of the present invention as a coating film on a Si-containing negative electrode active material, or as a coating film on a negative electrode active material layer containing a Si-containing negative electrode active material, the crosslinked polymer of the present invention is used. In addition to the oxidation suppressing effect of suppressing the oxidation of the Si-containing negative electrode active material, the storage device can be expected to have a significantly longer life due to the protective effect of preventing direct contact between the Si-containing negative electrode active material and the electrolytic solution. ..

蓄電装置としては、二次電池、キャパシタを例示できる。以下、本発明の架橋ポリマーを具備する蓄電装置を本発明の蓄電装置と、本発明の架橋ポリマーを具備する二次電池を本発明の二次電池と、本発明の架橋ポリマーを具備するリチウムイオン二次電池を本発明のリチウムイオン二次電池ということがある。また、本発明の架橋ポリマーで被覆されている電極を、本発明の電極ということがある。
以下、蓄電装置の代表例であるリチウムイオン二次電池についての説明を通じて、本発明の電極及び本発明の電極を具備する本発明の蓄電装置の説明をする。
Examples of the power storage device include a secondary battery and a capacitor. Hereinafter, the power storage device provided with the crosslinked polymer of the present invention is the power storage device of the present invention, the secondary battery provided with the crosslinked polymer of the present invention is the secondary battery of the present invention, and the lithium ion containing the crosslinked polymer of the present invention. The secondary battery may be referred to as the lithium ion secondary battery of the present invention. Further, the electrode coated with the crosslinked polymer of the present invention may be referred to as the electrode of the present invention.
Hereinafter, the power storage device of the present invention including the electrode of the present invention and the electrode of the present invention will be described through the description of the lithium ion secondary battery which is a typical example of the power storage device.

本発明の電極は、正極でもよいし、負極でもよい。本発明の電極の具体的な態様は、集電体と、集電体の表面に形成された活物質層と、活物質層の表面を被覆する本発明の架橋ポリマーを含有する層(以下、単に「架橋ポリマー層」という。)とを具備する構成である。 The electrode of the present invention may be a positive electrode or a negative electrode. A specific embodiment of the electrode of the present invention is a layer containing a current collector, an active material layer formed on the surface of the current collector, and a crosslinked polymer of the present invention covering the surface of the active material layer (hereinafter, It is a configuration including simply a "crosslinked polymer layer").

集電体は、リチウムイオン二次電池などの二次電池の放電又は充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な電子伝導体をいう。集電体の材料は、使用する活物質に適した電圧に耐え得る金属であれば特に制限はない。集電体の材料としては、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、並びにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。集電体は公知の保護層で被覆されていても良い。集電体の表面を公知の方法で処理したものを集電体として用いても良い。 A current collector is a chemically inert electron conductor that keeps current flowing through an electrode during discharge or charging of a secondary battery such as a lithium ion secondary battery. The material of the current collector is not particularly limited as long as it is a metal that can withstand a voltage suitable for the active material to be used. As the material of the current collector, at least one selected from silver, copper, gold, aluminum, tungsten, cobalt, zinc, nickel, iron, platinum, tin, indium, titanium, ruthenium, tantalum, chromium, molybdenum, and stainless steel. Metallic materials such as can be exemplified. The current collector may be covered with a known protective layer. A current collector whose surface is treated by a known method may be used as the current collector.

正極の電位をリチウム基準で4V以上とする場合には、正極用集電体としてアルミニウムを採用するのが好ましい。 When the potential of the positive electrode is 4 V or more based on lithium, it is preferable to use aluminum as the current collector for the positive electrode.

具体的には、正極用集電体として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものを用いるのが好ましい。ここでアルミニウムは、純アルミニウムを指し、純度99.0%以上のアルミニウムを純アルミニウムと称する。純アルミニウムに種々の元素を添加して合金としたものをアルミニウム合金と称する。アルミニウム合金としては、Al−Cu系、Al−Mn系、Al−Fe系、Al−Si系、Al−Mg系、Al−Mg−Si系、Al−Zn−Mg系が挙げられる。 Specifically, it is preferable to use a current collector for the positive electrode made of aluminum or an aluminum alloy. Here, aluminum refers to pure aluminum, and aluminum having a purity of 99.0% or higher is referred to as pure aluminum. An alloy obtained by adding various elements to pure aluminum is called an aluminum alloy. Examples of the aluminum alloy include Al—Cu, Al—Mn, Al—Fe, Al—Si, Al—Mg, Al—Mg—Si, and Al—Zn—Mg.

また、アルミニウム又はアルミニウム合金として、具体的には、例えばJIS A1085、A1N30等のA1000系合金(純アルミニウム系)、JIS A3003、A3004等のA3000系合金(Al−Mn系)、JIS A8079、A8021等のA8000系合金(Al−Fe系)が挙げられる。 Further, as aluminum or an aluminum alloy, specifically, for example, A1000 series alloys such as JIS A1085 and A1N30 (pure aluminum series), A3000 series alloys such as JIS A3003 and A3004 (Al-Mn series), JIS A8079, A8021 and the like. A8000 series alloy (Al—Fe series) can be mentioned.

集電体は箔、シート、フィルム、線状、棒状、メッシュなどの形態をとることができる。そのため、集電体として、例えば、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などの金属箔を好適に用いることができる。集電体が箔、シート、フィルム形態の場合は、その厚みが1μm〜100μmの範囲内であることが好ましい。 The current collector can take the form of a foil, a sheet, a film, a linear shape, a rod shape, a mesh, or the like. Therefore, as the current collector, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, an aluminum foil, or a stainless steel foil can be preferably used. When the current collector is in the form of a foil, a sheet, or a film, the thickness thereof is preferably in the range of 1 μm to 100 μm.

活物質層は、リチウムイオンなどの電荷担体を吸蔵及び放出し得る活物質、並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を含む。活物質層には、活物質が活物質層全体の質量に対して、60〜99質量%で含まれるのが好ましく、70〜95質量%で含まれるのがより好ましい。 The active material layer contains an active material that can occlude and release charge carriers such as lithium ions, and, if necessary, a binder and a conductive auxiliary agent. The active material layer preferably contains the active material in an amount of 60 to 99% by mass, more preferably 70 to 95% by mass, based on the total mass of the active material layer.

正極活物質としては、層状岩塩構造の一般式:LiNiCo(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、MはMn及び/又はAl、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)で表されるリチウム複合金属酸化物、LiMnOを挙げることができる。また、正極活物質として、LiMn等のスピネル構造の金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物と層状化合物の混合物で構成される固溶体、LiMPO、LiMVO又はLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)などで表されるポリアニオン系化合物を挙げることができる。さらに、正極活物質として、LiFePOFなどのLiMPOF(Mは遷移金属)で表されるタボライト系化合物、LiFeBOなどのLiMBO(Mは遷移金属)で表されるボレート系化合物を挙げることができる。正極活物質として用いられるいずれの金属酸化物も上記の組成式を基本組成とすればよく、基本組成に含まれる金属元素を他の金属元素で置換したものも使用可能である。また、正極活物質として、電荷担体(例えば充放電に寄与するリチウムイオン)を含まないものを用いても良い。例えば、硫黄単体、硫黄と炭素を複合化した化合物、TiSなどの金属硫化物、V、MnOなどの酸化物、ポリアニリン及びアントラキノン並びにこれら芳香族を化学構造に含む化合物、共役二酢酸系有機物などの共役系材料、その他公知の材料を用いることもできる。さらに、ニトロキシド、ニトロニルニトロキシド、ガルビノキシル、フェノキシルなどの安定なラジカルを有する化合物を正極活物質として採用してもよい。リチウム等の電荷担体を含まない正極活物質材料を用いる場合には、正極及び/又は負極に、公知の方法により、予め電荷担体を添加しておく必要がある。電荷担体は、イオンの状態で添加しても良いし、金属等の非イオンの状態で添加しても良い。例えば、電荷担体がリチウムである場合には、リチウム箔を正極及び/又は負極に貼り付けるなどして一体化しても良い。 As the positive electrode active material, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c M d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, M is Mn and / or Al and D are W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Lithium composite metal represented by at least one element selected from Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P and V, 1.7 ≦ f ≦ 3). Oxides, Li 2 MnO 3 can be mentioned. Further, as the positive electrode active material, a metal oxide having a spinel structure such as LiMn 2 O 4 , a solid solution composed of a mixture of the metal oxide having a spinel structure and a layered compound, LiMPO 4 , LiMVO 4 or Li 2 MSiO 4 (in the formula). M is selected from at least one of Co, Ni, Mn, and Fe) and the like. Furthermore, as the positive electrode active material, tavorite compound (the M a transition metal) LiMPO 4 F, such as LiFePO 4 F represented by, Limbo 3 such LiFeBO 3 (M is a transition metal) include borate-based compound represented by be able to. Any metal oxide used as the positive electrode active material may have the above composition formula as the basic composition, and those in which the metal element contained in the basic composition is replaced with another metal element can also be used. Further, as the positive electrode active material, a material that does not contain a charge carrier (for example, lithium ions that contribute to charging / discharging) may be used. For example, elemental sulfur, compounds complexed with sulfur and carbon, metal sulfides such as TiS 2, oxides such as V 2 O 5, MnO 2, polyaniline and anthraquinone and compounds containing these aromatic in chemical structure, conjugated double Conjugated materials such as acetic acid-based organic substances and other known materials can also be used. Further, a compound having a stable radical such as nitroxide, nitronylnitroxide, galbinoxyl, phenoxyl and the like may be adopted as the positive electrode active material. When a positive electrode active material that does not contain a charge carrier such as lithium is used, it is necessary to add a charge carrier to the positive electrode and / or the negative electrode in advance by a known method. The charge carrier may be added in an ionic state or may be added in a nonionic state such as a metal. For example, when the charge carrier is lithium, a lithium foil may be attached to the positive electrode and / or the negative electrode to integrate them.

高容量及び耐久性などに優れる点から、正極活物質として、層状岩塩構造の一般式:LiNiCo(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、MはMn及び/又はAl、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物を採用することが好ましい。 From the viewpoint of excellent and high capacity, and durability, as the positive electrode active material, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c M d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, M is Mn and / or Al, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, At least one element selected from Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V, 1.7 ≦ f It is preferable to use the lithium composite metal oxide represented by ≦ 3).

上記一般式において、b、c、dの値は、上記条件を満足するものであれば特に制限はないが、0<b<1、0<c<1、0<d<1であるものが良く、また、b、c、dの少なくともいずれか一つが10/100<b<90/100、10/100<c<90/100、5/100<d<70/100の範囲であることが好ましく、20/100<b<80/100、12/100<c<70/100、10/100<d<60/100の範囲であることがより好ましく、30/100<b<70/100、15/100<c<50/100、12/100<d<50/100の範囲であることがさらに好ましい。 In the above general formula, the values of b, c, and d are not particularly limited as long as they satisfy the above conditions, but those having 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 are used. Good, and at least one of b, c, and d is in the range of 10/100 <b <90/100, 10/100 <c <90/100, 5/100 <d <70/100. More preferably, the range is 20/100 <b <80/100, 12/100 <c <70/100, 10/100 <d <60/100, and 30/100 <b <70/100, It is more preferably in the range of 15/100 <c <50/100 and 12/100 <d <50/100.

a、e、fについては、上記一般式で規定する範囲内の数値であればよく、好ましくは0.5≦a≦1.5、0≦e<0.2、1.8≦f≦2.5、より好ましくは0.8≦a≦1.3、0≦e<0.1、1.9≦f≦2.1をそれぞれ例示することができる。 As for a, e, and f, any numerical value within the range specified by the above general formula may be used, and preferably 0.5 ≦ a ≦ 1.5, 0 ≦ e <0.2, 1.8 ≦ f ≦ 2. 5.5, more preferably 0.8 ≦ a ≦ 1.3, 0 ≦ e <0.1, 1.9 ≦ f ≦ 2.1 can be exemplified respectively.

高容量及び耐久性などに優れる点から、正極活物質として、スピネル構造のLiMn2―y(Aは、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、P、Ga、Geから選ばれる少なくとも1の元素、及び、Niなどの遷移金属元素から選ばれる少なくとも1種の金属元素から選択される。0<x≦2.2、0≦y≦1)を例示できる。xの値の範囲としては、0.5≦x≦1.8、0.7≦x≦1.5、0.9≦x≦1.2を例示でき、yの値の範囲としては、0≦y≦0.8、0≦y≦0.6を例示できる。具体的なスピネル構造の化合物として、LiMn、LiMn1.5Ni0.5を例示できる。 As a positive electrode active material, Li x Mn 2-y Ay O 4 (A is Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, P, Ga) having a spinel structure is excellent in terms of high capacity and durability. , At least one element selected from Ge, and at least one metal element selected from transition metal elements such as Ni. 0 <x≤2.2, 0≤y≤1) can be exemplified. Examples of the range of the value of x include 0.5 ≦ x ≦ 1.8, 0.7 ≦ x ≦ 1.5, and 0.9 ≦ x ≦ 1.2, and the range of the value of y is 0. Examples thereof include ≦ y ≦ 0.8 and 0 ≦ y ≦ 0.6. As specific compounds having a spinel structure, LiMn 2 O 4 and LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 can be exemplified.

具体的な正極活物質として、LiFePO、LiFeSiO、LiCoPO、LiCoPO、LiMnPO、LiMnSiO、LiCoPOFを例示できる。他の具体的な正極活物質として、LiMnO−LiCoOを例示できる。 Specific examples of the positive electrode active material include LiFePO 4 , Li 2 FeSiO 4 , LiCoPO 4 , Li 2 CoPO 4 , Li 2 MnPO 4 , Li 2 MnSiO 4 , and Li 2 CoPO 4 F. As another specific positive electrode active material, Li 2 MnO 3- LiCoO 2 can be exemplified.

負極活物質としては、電荷担体を吸蔵及び放出し得る材料が使用可能である。したがって、リチウムイオンなどの電荷担体を吸蔵及び放出可能である単体、合金又は化合物であれば特に限定はない。たとえば、負極活物質としてLiや、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫などの14族元素、アルミニウム、インジウムなどの13族元素、亜鉛、カドミウムなどの12族元素、アンチモン、ビスマスなどの15族元素、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、銀、金などの11族元素をそれぞれ単体で採用すればよい。合金又は化合物の具体例としては、Ag−Sn合金、Cu−Sn合金、Co−Sn合金等の錫系材料、各種黒鉛などの炭素系材料、ケイ素単体と二酸化ケイ素に不均化するSiO(0.3≦x≦1.6)などのケイ素系材料、ケイ素単体若しくはケイ素系材料と炭素系材料を組み合わせた複合体が挙げられる。また、負極活物質して、Nb、TiO、LiTi12、WO、MoO、Fe等の酸化物、又は、Li3−xN(M=Co、Ni、Cu)で表される窒化物を採用しても良い。負極活物質として、これらのものの一種以上を使用することができる。 As the negative electrode active material, a material capable of occluding and releasing charge carriers can be used. Therefore, there is no particular limitation as long as it is a simple substance, an alloy or a compound capable of occluding and releasing a charge carrier such as lithium ion. For example, Li, Group 14 elements such as carbon, silicon, germanium, and tin, Group 13 elements such as aluminum and indium, Group 12 elements such as zinc and cadmium, Group 15 elements such as antimony and bismuth, and magnesium as negative electrode active materials. , Alkaline earth metals such as calcium, and Group 11 elements such as silver and gold may be used alone. Specific examples of alloys or compounds include tin-based materials such as Ag-Sn alloys, Cu-Sn alloys, and Co-Sn alloys, carbon-based materials such as various graphites, elemental silicon, and SiO x that disproportionates to elemental silicon and silicon dioxide. Examples thereof include a silicon-based material such as 0.3 ≦ x ≦ 1.6), a simple substance of silicon, or a composite of a silicon-based material and a carbon-based material. Further, the negative electrode active material is an oxide such as Nb 2 O 5 , TIO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 , WO 2 , MoO 2 , Fe 2 O 3 , or Li 3-x M x N (M =). A nitride represented by Co, Ni, Cu) may be adopted. One or more of these can be used as the negative electrode active material.

高容量化の可能性の点から、好ましい負極活物質として、黒鉛、Si含有負極活物質、Sn含有材料を挙げることができる。本発明の架橋ポリマーがAlを含有する点から、Si含有負極活物質が特に好ましいことについては、既述したとおりである。Si含有負極活物質として使用可能なSi含有材料について、以下説明する。 From the viewpoint of the possibility of increasing the capacity, preferred negative electrode active materials include graphite, Si-containing negative electrode active material, and Sn-containing material. As described above, the Si-containing negative electrode active material is particularly preferable because the crosslinked polymer of the present invention contains Al. The Si-containing material that can be used as the Si-containing negative electrode active material will be described below.

Si含有材料の具体例として、Si単体や、Si相とケイ素酸化物相との2相に不均化されたSiO(0.3≦x≦1.6)を例示できる。SiOにおけるSi相は、リチウムイオンを吸蔵及び放出でき、二次電池の充放電に伴って体積変化する。ケイ素酸化物相はSi相に比べて充放電に伴う体積変化が少ない。つまり、負極活物質としてのSiOは、Si相により高容量を実現するとともに、ケイ素酸化物相を有することにより負極活物質全体の体積変化を抑制する。なお、xが下限値未満であると、Siの比率が過大になるため、充放電時の体積変化が大きくなりすぎて二次電池のサイクル特性が低下する。一方、xが上限値を超えると、Si比率が過小になってエネルギー密度が低下する。xの範囲は0.5≦x≦1.5であるのがより好ましく、0.7≦x≦1.2であるのがさらに好ましい。 As a specific example of the Si-containing material, Si alone or SiO x (0.3 ≦ x ≦ 1.6) disproportionated into two phases of a Si phase and a silicon oxide phase can be exemplified. The Si phase in SiO x can occlude and release lithium ions, and its volume changes with the charging and discharging of the secondary battery. The silicon oxide phase has less volume change due to charging and discharging than the Si phase. That is, SiO x as the negative electrode active material realizes a high capacity by the Si phase and suppresses the volume change of the entire negative electrode active material by having the silicon oxide phase. If x is less than the lower limit, the ratio of Si becomes excessive, so that the volume change during charging / discharging becomes too large, and the cycle characteristics of the secondary battery deteriorate. On the other hand, when x exceeds the upper limit value, the Si ratio becomes too small and the energy density decreases. The range of x is more preferably 0.5 ≦ x ≦ 1.5, and even more preferably 0.7 ≦ x ≦ 1.2.

なお、上記したSiOにおいては、リチウムイオン二次電池の充放電時にリチウムとSi相のケイ素とによる合金化反応が生じると考えられている。そして、この合金化反応がリチウムイオン二次電池の充放電に寄与すると考えられている。 In the above-mentioned SiO x , it is considered that an alloying reaction occurs between lithium and silicon in the Si phase during charging and discharging of the lithium ion secondary battery. It is believed that this alloying reaction contributes to the charging and discharging of the lithium ion secondary battery.

Si含有材料の具体例として、国際公開第2014/080608号などに開示されるシリコン材料(以下、単に「シリコン材料」という。)を挙げることができる。 As a specific example of the Si-containing material, a silicon material disclosed in International Publication No. 2014/08608 or the like (hereinafter, simply referred to as “silicon material”) can be mentioned.

シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有するものである。シリコン材料は、例えば、CaSiと酸とを反応させてポリシランを主成分とする層状シリコン化合物を合成する工程、さらに、当該層状シリコン化合物を300℃以上で加熱して水素を離脱させる工程を経て製造されるものである。 The silicon material has a structure in which a plurality of plate-shaped silicon bodies are laminated in the thickness direction. The silicon material is, for example, subjected to a step of reacting CaSi 2 with an acid to synthesize a layered silicon compound containing polysilane as a main component, and a step of heating the layered silicon compound at 300 ° C. or higher to release hydrogen. It is manufactured.

シリコン材料の製造方法を、酸として塩化水素を用いた場合の理想的な反応式で示すと以下のとおりとなる。
3CaSi+6HCl → Si+3CaCl
Si → 6Si+3H
The ideal reaction formula when hydrogen chloride is used as the acid shows the method for producing the silicon material as follows.
3CaSi 2 + 6HCl → Si 6 H 6 + 3CaCl 2
Si 6 H 6 → 6Si + 3H 2 ↑

ただし、ポリシランであるSiを合成する上段の反応では、副生物や不純物除去の観点から、通常、反応溶媒として水が用いられる。そして、Siは水と反応し得るため、上段の反応を含む層状シリコン化合物を合成する工程において、層状シリコン化合物がSiのみを含むものとして製造されることはほとんどなく、層状シリコン化合物はSi(OH)(Xは酸のアニオン由来の元素若しくは基、s+t+u=6、0<s<6、0<t<6、0<u<6)で表されるものとして製造される。なお、上記の化学式においては、残存し得るCaなどの不可避不純物については、考慮していない。そして、当該層状シリコン化合物を加熱して得られるシリコン材料も、酸素や酸のアニオン由来の元素を含む。 However, in the upper reaction for synthesizing Si 6 H 6 which is polysilane, water is usually used as a reaction solvent from the viewpoint of removing by-products and impurities. Since Si 6 H 6 can react with water, the layered silicon compound is rarely produced as containing only Si 6 H 6 in the step of synthesizing the layered silicon compound including the reaction in the upper stage, and is layered. Silicon compounds are represented by Si 6 H s (OH) t X u (X is an element or group derived from an acid anion, s + t + u = 6, 0 <s <6, 0 <t <6, 0 <u <6). Manufactured as a compound. In the above chemical formula, unavoidable impurities such as Ca that may remain are not considered. The silicon material obtained by heating the layered silicon compound also contains an element derived from an anion of oxygen or acid.

既述のとおり、シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有する。リチウムイオン等の電荷担体が効率的に吸蔵及び放出されるためには、板状シリコン体は厚さが10nm〜100nmの範囲内のものが好ましく、20nm〜50nmの範囲内のものがより好ましい。板状シリコン体の長手方向の長さは、0.1μm〜50μmの範囲内のものが好ましい。また、板状シリコン体は、(長手方向の長さ)/(厚さ)が2〜1000の範囲内であるのが好ましい。板状シリコン体の積層構造は走査型電子顕微鏡などによる観察で確認できる。また、この積層構造は、原料のCaSiにおけるSi層の名残りであると考えられる。 As described above, the silicon material has a structure in which a plurality of plate-shaped silicon bodies are laminated in the thickness direction. In order to efficiently occlude and release a charge carrier such as lithium ion, the plate-shaped silicon body preferably has a thickness in the range of 10 nm to 100 nm, and more preferably in the range of 20 nm to 50 nm. The length of the plate-shaped silicon body in the longitudinal direction is preferably in the range of 0.1 μm to 50 μm. Further, the plate-shaped silicon body preferably has (length in the longitudinal direction) / (thickness) in the range of 2 to 1000. The laminated structure of the plate-shaped silicon body can be confirmed by observation with a scanning electron microscope or the like. Further, this laminated structure is considered to be a remnant of the Si layer in the raw material CaSi 2.

シリコン材料には、アモルファスシリコン及び/又はシリコン結晶子が含まれるのが好ましい。特に、上記板状シリコン体において、アモルファスシリコンをマトリックスとし、シリコン結晶子が当該マトリックス中に点在している状態が好ましい。シリコン結晶子のサイズは、0.5nm〜300nmの範囲内が好ましく、1nm〜100nmの範囲内がより好ましく、1nm〜50nmの範囲内がさらに好ましく、1nm〜10nmの範囲内が特に好ましい。なお、シリコン結晶子のサイズは、シリコン材料に対してX線回折測定を行い、得られたX線回折チャートのSi(111)面の回折ピークの半値幅を用いたシェラーの式から算出される。 The silicon material preferably contains amorphous silicon and / or silicon crystallites. In particular, in the plate-shaped silicon body, it is preferable that amorphous silicon is used as a matrix and silicon crystallites are scattered in the matrix. The size of the silicon crystallite is preferably in the range of 0.5 nm to 300 nm, more preferably in the range of 1 nm to 100 nm, further preferably in the range of 1 nm to 50 nm, and particularly preferably in the range of 1 nm to 10 nm. The size of the silicon crystallite is calculated from the Scheller's equation using the half width of the diffraction peak on the Si (111) plane of the obtained X-ray diffraction chart by performing X-ray diffraction measurement on the silicon material. ..

シリコン材料に含まれる板状シリコン体、アモルファスシリコン及びシリコン結晶子の存在量や大きさは、主に加熱温度や加熱時間に左右される。加熱温度は、350℃〜950℃の範囲内が好ましく、400℃〜900℃の範囲内がより好ましい。 The abundance and size of the plate-shaped silicon body, amorphous silicon and silicon crystallites contained in the silicon material mainly depend on the heating temperature and the heating time. The heating temperature is preferably in the range of 350 ° C to 950 ° C, more preferably in the range of 400 ° C to 900 ° C.

シリコン材料の平均粒子径は、2〜7μmの範囲内が好ましく、2.5〜6.5μmの範囲内がより好ましい。平均粒子径が小さすぎるシリコン材料を用いると、凝集性や濡れ性の観点から、負極製造が困難になる場合がある。具体的には、負極製造時に調製するスラリー中において、平均粒子径が小さすぎるシリコン材料が凝集する場合がある。他方、平均粒子径が大きすぎるシリコン材料を用いた負極を具備するリチウムイオン二次電池は、好適な充放電ができない場合がある。平均粒子径が大きすぎるシリコン材料においては、リチウムイオンが当該シリコン材料の内部まで十分に拡散し得ないことが原因と推測される。なお、本明細書における平均粒子径とは、一般的なレーザー回折式粒度分布測定装置で試料を測定した場合におけるD50を意味する。 The average particle size of the silicon material is preferably in the range of 2 to 7 μm, more preferably in the range of 2.5 to 6.5 μm. If a silicon material having an average particle size too small is used, it may be difficult to manufacture a negative electrode from the viewpoint of cohesiveness and wettability. Specifically, in the slurry prepared at the time of manufacturing the negative electrode, the silicon material having an average particle size too small may aggregate. On the other hand, a lithium ion secondary battery provided with a negative electrode using a silicon material having an average particle size too large may not be able to perform suitable charging / discharging. In a silicon material having an average particle size too large, it is presumed that the cause is that lithium ions cannot sufficiently diffuse into the inside of the silicon material. The average particle size in the present specification means D 50 when the sample is measured by a general laser diffraction type particle size distribution measuring device.

Si含有材料は、炭素材料と複合化して負極活物質とすることが好ましい。複合化に因り、特にケイ素の構造が安定し、負極の耐久性が向上する。上記複合化は、既知の方法で行えば良い。複合化に用いられる炭素材料としては、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等を採用すればよい。黒鉛は、天然黒鉛でもよく、人造黒鉛でもよい。
また、Si含有材料は炭素で被覆されていてもよい。炭素で被覆されたSi含有材料は導電性に優れる。
The Si-containing material is preferably combined with a carbon material to form a negative electrode active material. Due to the compounding, the structure of silicon is particularly stable, and the durability of the negative electrode is improved. The above compounding may be performed by a known method. As the carbon material used for the composite, graphite, hard carbon, soft carbon or the like may be adopted. The graphite may be natural graphite or artificial graphite.
Further, the Si-containing material may be coated with carbon. The carbon-coated Si-containing material has excellent conductivity.

結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴムなどの公知のものを採用すればよい。 Examples of the binder include fluororesins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, alkoxysilyl group-containing resins and carboxymethyl cellulose. , A known material such as styrene-butadiene rubber may be adopted.

また、国際公開第2016/063882号に開示される、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸などのカルボキシル基含有ポリマーをジアミンなどのポリアミンで架橋したポリマーを、結着剤として用いてもよい。 Further, a polymer obtained by cross-linking a carboxyl group-containing polymer such as polyacrylic acid or polymethacrylic acid with a polyamine such as diamine disclosed in International Publication No. 2016/06382 may be used as a binder.

ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン等の含飽和炭素環ジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ベンジジン、o−トリジン、2,4−トリレンジアミン、2,6−トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ナフタレンジアミン等の芳香族ジアミンが挙げられる。 Examples of the diamine include alkylene diamines such as ethylenediamine, propylenediamine and hexamethylenediamine, saturated carbocyclic diamines such as 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, isophoronediamine and bis (4-aminocyclohexyl) methane. m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, bis (4-aminophenyl) sulfone, benzidine, o-tridine, 2,4-tolylene diamine, 2 , 6-Tollylene diamine, xylylene diamine, naphthalenediamine and other aromatic diamines.

活物質層中の結着剤の配合割合は、質量比で、活物質:結着剤=1:0.005〜1:0.3であるのが好ましい。結着剤が少なすぎると電極の成形性が低下し、また、結着剤が多すぎると電極のエネルギー密度が低くなるためである。 The mixing ratio of the binder in the active material layer is preferably a mass ratio of active material: binder = 1: 0.005 to 1: 0.3. This is because if the amount of the binder is too small, the moldability of the electrode is lowered, and if the amount of the binder is too large, the energy density of the electrode is lowered.

導電助剤は、電極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、電極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、電極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。導電助剤としては化学的に不活性な電子高伝導体であれば良く、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber)、および各種金属粒子などが例示される。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどが例示される。これらの導電助剤を単独又は二種以上組み合わせて活物質層に添加することができる。活物質層中の導電助剤の配合割合は、質量比で、活物質:導電助剤=1:0.01〜1:0.5であるのが好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できず、また、導電助剤が多すぎると活物質層の成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。 Conductive aids are added to increase the conductivity of the electrodes. Therefore, the conductive auxiliary agent may be arbitrarily added when the conductivity of the electrode is insufficient, and may not be added when the conductivity of the electrode is sufficiently excellent. The conductive auxiliary agent may be a chemically inert electron high conductor, and examples thereof include carbon black, which are carbonaceous fine particles, graphite, Vapor Grown Carbon Fiber, and various metal particles. To. Examples of carbon black include acetylene black, Ketjen black (registered trademark), furnace black, and channel black. These conductive auxiliary agents can be added to the active material layer alone or in combination of two or more. The mixing ratio of the conductive auxiliary agent in the active material layer is preferably a mass ratio of active material: conductive auxiliary agent = 1: 0.01 to 1: 0.5. This is because if the amount of the conductive auxiliary agent is too small, an efficient conductive path cannot be formed, and if the amount of the conductive auxiliary agent is too large, the moldability of the active material layer is deteriorated and the energy density of the electrode is lowered.

集電体の表面に活物質層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、集電体の表面に活物質を塗布すればよい。具体的には、活物質、結着剤、溶剤、並びに必要に応じて導電助剤を混合してスラリーにしてから、当該スラリーを集電体の表面に塗布後、乾燥する。溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮しても良い。 In order to form an active material layer on the surface of the current collector, a conventionally known method such as a roll coating method, a die coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, or a curtain coating method is used to collect current. The active material may be applied to the surface of the body. Specifically, an active material, a binder, a solvent, and, if necessary, a conductive auxiliary agent are mixed to form a slurry, and then the slurry is applied to the surface of a current collector and then dried. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone, and water. In order to increase the electrode density, the dried one may be compressed.

活物質層の表面を被覆する架橋ポリマー層について説明する。架橋ポリマー層は活物質層の表面に形成されることで、電解液と活物質との直接接触を抑制することができるため、正極活物質、負極活物質又は電解液の劣化を防止できる。架橋ポリマー層が正極活物質層の表面に形成された正極の場合には、主に電解液の酸化分解を抑制することができ、また、架橋ポリマー層が負極活物質層の表面に形成された負極の場合には、主に電解液の還元分解を抑制することができる。 A crosslinked polymer layer that covers the surface of the active material layer will be described. Since the crosslinked polymer layer is formed on the surface of the active material layer, direct contact between the electrolytic solution and the active material can be suppressed, so that deterioration of the positive electrode active material, the negative electrode active material or the electrolytic solution can be prevented. In the case of a positive electrode formed on the surface of the positive electrode active material layer, the crosslinked polymer layer can mainly suppress oxidative decomposition of the electrolytic solution, and the crosslinked polymer layer is formed on the surface of the negative electrode active material layer. In the case of the negative electrode, it is possible to mainly suppress the reductive decomposition of the electrolytic solution.

架橋ポリマー層の厚みは特に制限が無いが、0.01〜20μmが好ましく、0.05〜15μmがより好ましく、0.1〜10μmがさらに好ましく、0.5〜5μmが特に好ましい。 The thickness of the crosslinked polymer layer is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 20 μm, more preferably 0.05 to 15 μm, further preferably 0.1 to 10 μm, and particularly preferably 0.5 to 5 μm.

活物質層の表面に架橋ポリマー層を設けるには、例えば、本発明の架橋ポリマーの製造方法の反応工程後の反応液を、適宜適切な濃度に調製して、活物質層の表面に塗布する塗布工程を実施した後、乾燥工程を実施すれば良い。塗布工程では、ロールコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いればよい。乾燥工程は、常圧条件で行っても良いし、真空乾燥機を用いた減圧条件下で行っても良い。乾燥温度は架橋ポリマーが分解しない範囲内で適宜設定すればよく、反応溶媒の沸点以上の温度が好ましい。乾燥時間は塗布量及び乾燥温度に応じ適宜設定すればよい。 To provide a crosslinked polymer layer on the surface of the active material layer, for example, the reaction solution after the reaction step of the method for producing a crosslinked polymer of the present invention is appropriately prepared at an appropriate concentration and applied to the surface of the active material layer. After carrying out the coating step, the drying step may be carried out. In the coating step, conventionally known methods such as a roll coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, and a curtain coating method may be used. The drying step may be performed under normal pressure conditions or under reduced pressure conditions using a vacuum dryer. The drying temperature may be appropriately set within a range in which the crosslinked polymer does not decompose, and is preferably a temperature equal to or higher than the boiling point of the reaction solvent. The drying time may be appropriately set according to the coating amount and the drying temperature.

本発明の二次電池は本発明の電極を具備する。本発明の二次電池において、正極及び負極の両者が本発明の電極であってもよいし、電極のいずれか一方が本発明の電極であって、他方が架橋ポリマー層を具備しない一般的な電極であってもよい。 The secondary battery of the present invention comprises the electrodes of the present invention. In the secondary battery of the present invention, both the positive electrode and the negative electrode may be the electrodes of the present invention, or one of the electrodes is the electrode of the present invention and the other is not provided with the crosslinked polymer layer. It may be an electrode.

本発明のリチウムイオン二次電池における電極以外の具体的な構成として、セパレータ及び電解液を挙げることができる。 Specific configurations other than the electrodes in the lithium ion secondary battery of the present invention include a separator and an electrolytic solution.

セパレータは、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータとしては、公知のものを採用すればよく、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド(Aromatic polyamide)、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子、セラミックスなどの電気絶縁性材料を1種若しくは複数用いた多孔体、不織布、織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。 The separator separates the positive electrode and the negative electrode, and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes. As the separator, a known one may be adopted, and synthetic resins such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polyimide, polyamide, polyaramid (Aromatic polyamide), polyester and polyacrylonitrile, polysaccharides such as cellulose and amylose, and fibroin , Natural polymers such as keratin, lignin, and sverin, porous bodies using one or more electrically insulating materials such as ceramics, non-woven fabrics, and woven fabrics. Further, the separator may have a multi-layer structure.

電解液は、非水溶媒と非水溶媒に溶解した電解質とを含んでいる。 The electrolytic solution contains a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent.

非水溶媒としては、環状カーボネート、環状エステル、鎖状カーボネート、鎖状エステル、エーテル類等が使用できる。環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートを例示でき、環状エステルとしては、ガンマブチロラクトン、2−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトンを例示できる。鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネートを例示でき、鎖状エステルとしては、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル等を例示できる。エーテル類としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンを例示できる。非水溶媒としては、上記具体的な溶媒の化学構造のうち一部又は全部の水素がフッ素に置換した化合物を採用しても良い。 As the non-aqueous solvent, cyclic carbonates, cyclic esters, chain carbonates, chain esters, ethers and the like can be used. Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate, and examples of the cyclic ester include gamma-butyrolactone, 2-methyl-gamma-butyrolactone, acetyl-gamma-butyrolactone, and gamma-valerolactone. Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, dipropyl carbonate, and ethylmethyl carbonate, and examples of the chain ester include propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, and acetate alkyl ester. Examples of ethers include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane and 1,2-dibutoxyethane. As the non-aqueous solvent, a compound in which some or all of the chemical structure of the specific solvent is replaced with fluorine may be adopted.

電解質としては、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO等のリチウム塩を例示できる。 Examples of the electrolyte include lithium salts such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , and LiN (CF 3 SO 2 ) 2.

電解液としては、フルオロエチレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの非水溶媒に、LiClO、LiPF、LiBF、LiCFSOなどのリチウム塩を0.5mol/Lから1.7mol/L程度の濃度で溶解させた溶液を例示できる。 As the electrolytic solution, 0.5 mol / mol / mol of lithium salts such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , and LiCF 3 SO 3 is added to a non-aqueous solvent such as fluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and diethyl carbonate. An example is an example of a solution dissolved at a concentration of about 1.7 mol / L from L.

本発明のリチウムイオン二次電池の具体的な製造方法について述べる。
例えば、正極と負極とでセパレータを挟持して電極体とする。電極体は、正極、セパレータ及び負極を重ねた積層型、又は、正極、セパレータ及び負極の積層体を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電体および負極の集電体から外部に通ずる正極端子および負極端子までを、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に電解液を加えてリチウムイオン二次電池とするとよい。
A specific method for manufacturing the lithium ion secondary battery of the present invention will be described.
For example, a separator is sandwiched between a positive electrode and a negative electrode to form an electrode body. The electrode body may be either a laminated type in which a positive electrode, a separator and a negative electrode are stacked, or a wound type in which a laminated body of a positive electrode, a separator and a negative electrode is wound. After connecting the positive electrode collector and the negative electrode current collector to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal leading to the outside using a current collector lead or the like, an electrolytic solution is added to the electrode body to form a lithium ion secondary battery. good.

本発明のリチウムイオン二次電池の形状は特に限定されるものでなく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。 The shape of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical type, a square type, a coin type, and a laminated type can be adopted.

本発明のリチウムイオン二次電池は、車両に搭載してもよい。車両は、その動力源の全部あるいは一部にリチウムイオン二次電池による電気エネルギーを使用している車両であればよく、例えば、電気車両、ハイブリッド車両などであるとよい。車両にリチウムイオン二次電池を搭載する場合には、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して組電池とするとよい。リチウムイオン二次電池を搭載する機器としては、車両以外にも、パーソナルコンピュータ、携帯通信機器など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。さらに、本発明のリチウムイオン二次電池は、風力発電、太陽光発電、水力発電その他電力系統の蓄電装置及び電力平滑化装置、船舶等の動力及び/又は補機類の電力供給源、航空機、宇宙船等の動力及び/又は補機類の電力供給源、電気を動力源に用いない車両の補助用電源、移動式の家庭用ロボットの電源、システムバックアップ用電源、無停電電源装置の電源、電動車両用充電ステーションなどにおいて充電に必要な電力を一時蓄える蓄電装置に用いてもよい。 The lithium ion secondary battery of the present invention may be mounted on a vehicle. The vehicle may be a vehicle that uses electric energy from a lithium ion secondary battery for all or part of its power source, and may be, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle. When a lithium ion secondary battery is mounted on a vehicle, it is advisable to connect a plurality of lithium ion secondary batteries in series to form an assembled battery. In addition to vehicles, devices equipped with lithium-ion secondary batteries include various battery-powered home appliances such as personal computers and portable communication devices, office devices, and industrial devices. Further, the lithium ion secondary battery of the present invention includes wind power generation, solar power generation, hydraulic power generation and other power storage devices and power smoothing devices, power supply sources for power and / or auxiliary equipment such as ships, aircraft, and aircraft. Power supply sources for spacecraft and / or auxiliary equipment, auxiliary power sources for vehicles that do not use electricity as power sources, power sources for mobile home robots, power sources for system backup, power sources for non-disruptive power sources, It may be used as a power storage device that temporarily stores the electric power required for charging in a charging station for an electric vehicle or the like.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. As long as it does not deviate from the gist of the present invention, it can be carried out in various forms with modifications, improvements, etc. that can be made by those skilled in the art.

以下に、実施例及び比較例などを示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
以下のとおり、実施例1の架橋ポリマーを製造した。なお、本明細書の実施例などで用いた試薬や溶媒は、原則として、モレキュラーシーブで脱水させたものである。また、本明細書の実施例などの各工程は、原則として、不活性ガス雰囲気下で行っている。
(Example 1)
The crosslinked polymer of Example 1 was produced as follows. In principle, the reagents and solvents used in the examples of the present specification are dehydrated with a molecular sieve. In addition, each step such as the examples of the present specification is performed in an inert gas atmosphere in principle.

a−1)工程
LiAlHを2mol/Lの濃度で含有するテトラヒドロフラン溶液を準備した。当該溶液を3mL分取し、テトラヒドロフラン10mLと混合して混合液とした。当該混合液には、6mmolのLiAlHが含有される。
当該混合液を−10℃に冷却し、次いで、当該混合液に、撹拌下、メタノール0.58g(18mmol)を含有するテトラヒドロフラン溶液を滴下した。滴下後、反応液を室温に昇温して、2時間撹拌した。ここでの反応を反応式で示すと以下のとおりである。
LiAlH + 3CHOH → Li[AlH(OCH] + 3H
a-1) Step A tetrahydrofuran solution containing LiAlH 4 at a concentration of 2 mol / L was prepared. 3 mL of the solution was taken and mixed with 10 mL of tetrahydrofuran to prepare a mixed solution. The mixture contains 6 mmol of LiAlH 4 .
The mixture was cooled to −10 ° C., and then a tetrahydrofuran solution containing 0.58 g (18 mmol) of methanol was added dropwise to the mixture under stirring. After the dropping, the temperature of the reaction solution was raised to room temperature, and the mixture was stirred for 2 hours. The reaction here is shown below by the reaction formula.
LiAlH 4 + 3CH 3 OH → Li [AlH (OCH 3 ) 3 ] + 3H 2

a−2)工程
a−1)工程で得られた反応液を、−10℃に冷却し、次いで、当該反応液に、撹拌下、アクリル酸0.43g(6mmol)を含有するテトラヒドロフラン溶液を滴下した。滴下後、反応液を室温に昇温して、2時間撹拌した。ここでの反応を反応式で示すと以下のとおりである。
Li[AlH(OCH] + CH=CHCOH →
Li[(CH=CHCO)Al(OCH] + H
a-2) Step The reaction solution obtained in step a-1) is cooled to −10 ° C., and then a tetrahydrofuran solution containing 0.43 g (6 mmol) of acrylic acid is added dropwise to the reaction solution with stirring. did. After the dropping, the temperature of the reaction solution was raised to room temperature, and the mixture was stirred for 2 hours. The reaction here is shown below by the reaction formula.
Li [AlH (OCH 3 ) 3 ] + CH 2 = CHCO 2 H →
Li [(CH 2 = CHCO 2 ) Al (OCH 3 ) 3 ] + H 2

反応液にトルエンを加えて、白色の第1モノマーを析出させた。次いで、濾過、トルエン洗浄を行い、白色の実施例1の第1モノマー1.15gを単離した。 Toluene was added to the reaction solution to precipitate a white first monomer. Then, filtration and toluene washing were performed to isolate 1.15 g of the white first monomer of Example 1.

b)工程
実施例1の第1モノマー0.99g(5mmol)と、第2モノマーであるアクリル酸0.84g(11.7mmol)とを、10gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させて、溶解液とした。当該溶解液における、第1モノマーと第2モノマーのモル比は3:7である。
この溶解液に、重合開始剤であるアゾイソブチロニトリル17.5mgを加え、窒素雰囲気条件及び撹拌下、75℃に加熱して、ランダム共重合反応を開始した。75℃に維持した反応液を6時間撹拌した後に、室温まで冷却して、第1モノマーと第2モノマーが共重合したポリマーを含有する実施例1のポリマー溶液を得た。
b) Step 0.99 g (5 mmol) of the first monomer of Example 1 and 0.84 g (11.7 mmol) of acrylic acid as the second monomer were dissolved in 10 g of N-methyl-2-pyrrolidone. It was used as a solution. The molar ratio of the first monomer to the second monomer in the solution is 3: 7.
Azobisisobutyronitrile (17.5 mg), which is a polymerization initiator, was added to this solution and heated to 75 ° C. under nitrogen atmosphere conditions and stirring to initiate a random copolymerization reaction. The reaction solution maintained at 75 ° C. was stirred for 6 hours and then cooled to room temperature to obtain a polymer solution of Example 1 containing a polymer in which the first monomer and the second monomer were copolymerized.

c)工程
ポリアミンである4,4’−ジアミノジフェニルメタン0.28g(1.4mmol)を1gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させて、ポリアミン溶液を準備した。実施例1のポリマー溶液5g(0.77gのポリマーが含有される。)に、ポリアミン溶液を加えて、30分撹拌し、その後、110℃に加熱して、3時間撹拌した。反応液を室温に冷却して、実施例1の架橋ポリマーを含有する架橋ポリマー溶液を製造した。
c) Step A polyamine solution was prepared by dissolving 0.28 g (1.4 mmol) of 4,4'-diaminodiphenylmethane, which is a polyamine, in 1 g of N-methyl-2-pyrrolidone. A polyamine solution was added to 5 g of the polymer solution of Example 1 (containing 0.77 g of the polymer), and the mixture was stirred for 30 minutes, then heated to 110 ° C. and stirred for 3 hours. The reaction solution was cooled to room temperature to prepare a crosslinked polymer solution containing the crosslinked polymer of Example 1.

・Si含有負極活物質の製造
撹拌条件下の0℃の濃塩酸溶液に、CaSiを加えて1時間反応させた。反応液に水を加え、濾過を行い、黄色の粉体を濾取した。黄色の粉体を水洗し、さらにエタノール洗浄した後に、減圧乾燥して、層状ポリシランを含有する層状シリコン化合物を得た。次いで、層状シリコン化合物をアルゴン雰囲気下、500℃で加熱して、水素を離脱させて、シリコン材料を製造した。プロパンガス雰囲気下、シリコン材料を880℃で加熱することで、Si含有負極活物質である炭素被覆シリコン材料を製造した。
-Production of Si-containing negative electrode active material CaSi 2 was added to a concentrated hydrochloric acid solution at 0 ° C. under stirring conditions and reacted for 1 hour. Water was added to the reaction solution, filtration was performed, and the yellow powder was collected by filtration. The yellow powder was washed with water, further washed with ethanol, and then dried under reduced pressure to obtain a layered silicon compound containing layered polysilane. Next, the layered silicon compound was heated at 500 ° C. under an argon atmosphere to release hydrogen to produce a silicon material. By heating the silicon material at 880 ° C. in a propane gas atmosphere, a carbon-coated silicon material which is a Si-containing negative electrode active material was produced.

・結着剤溶液の製造
ポリアクリル酸(重量平均分子量250000、和光純薬工業株式会社)をN−メチル−2−ピロリドンに溶解して、ポリアクリル酸が15質量%で含有されるポリアクリル酸溶液を製造した。また、4,4’−ジアミノジフェニルメタン(東京化成工業株式会社)をN−メチル−2−ピロリドンに溶解して、4,4’−ジアミノジフェニルメタンが50質量%で含有される4,4’−ジアミノジフェニルメタン溶液を製造した。窒素雰囲気下、ポリアクリル酸溶液の12.7質量部と4,4’−ジアミノジフェニルメタン溶液の1.05質量部を混合した混合物を室温で30分間撹拌し、さらに110℃で2時間撹拌して、結着剤溶液を製造した。
-Manufacture of binder solution Polyacrylic acid containing polyacrylic acid (weight average molecular weight 250,000, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in N-methyl-2-pyrrolidone in an amount of 15% by mass. A solution was produced. Further, 4,4'-diaminodiphenylmethane (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone, and 4,4'-diaminodiphenylmethane is contained in 50% by mass of 4,4'-diamino. A diphenylmethane solution was produced. Under a nitrogen atmosphere, the mixture of 12.7 parts by mass of the polyacrylic acid solution and 1.05 parts by mass of the 4,4'-diaminodiphenylmethane solution was stirred at room temperature for 30 minutes, and further stirred at 110 ° C. for 2 hours. , A binder solution was produced.

・負極の製造
負極活物質として炭素被覆シリコン材料72.5質量部、導電助剤としてアセチレンブラック13.5質量部、結着剤として固形分が14質量部となる量の上記結着剤溶液、及び、適量のN−メチル−2−ピロリドンを混合して、スラリーを製造した。負極用集電体として厚み30μmの銅箔を準備した。この銅箔の表面に、ドクターブレードを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布された銅箔を乾燥することで、N−メチル−2−ピロリドンを除去した。その後、銅箔をプレスし、接合物を得た。得られた接合物を真空乾燥機で180℃、2時間、加熱乾燥することで、厚み20μmの負極活物質層が形成された負極前駆体を製造した。なお、結着剤として用いたポリアクリル酸と4,4’−ジアミノジフェニルメタンとの混合物は、上記加熱乾燥にて脱水反応が進行して、ポリアクリル酸を4,4’−ジアミノジフェニルメタンで架橋したポリマーに変化する。
-Manufacturing of negative electrode The above-mentioned binder solution in an amount of 72.5 parts by mass of carbon-coated silicon material as a negative electrode active material, 13.5 parts by mass of acetylene black as a conductive auxiliary agent, and 14 parts by mass of a solid content as a binder. And, an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone was mixed to prepare a slurry. A copper foil having a thickness of 30 μm was prepared as a current collector for the negative electrode. The slurry was applied in a film form on the surface of the copper foil using a doctor blade. N-Methyl-2-pyrrolidone was removed by drying the copper foil coated with the slurry. Then, the copper foil was pressed to obtain a joint. The obtained bonded material was dried by heating in a vacuum dryer at 180 ° C. for 2 hours to produce a negative electrode precursor having a negative electrode active material layer having a thickness of 20 μm. The mixture of polyacrylic acid used as a binder and 4,4'-diaminodiphenylmethane was dehydrated by the above-mentioned heat drying, and the polyacrylic acid was crosslinked with 4,4'-diaminodiphenylmethane. Transforms into a polymer.

実施例1の架橋ポリマーを含有する架橋ポリマー溶液に、N−メチル−2−ピロリドンを加えて、実施例1の架橋ポリマーを10質量%で含有する溶液を製造した。当該溶液を、負極前駆体の表面に膜状に塗布し、次いで、加熱して溶媒を除去することで、厚み数μmの架橋ポリマー層で被覆された負極活物質層を具備する実施例1の負極を製造した。 N-Methyl-2-pyrrolidone was added to the crosslinked polymer solution containing the crosslinked polymer of Example 1 to prepare a solution containing 10% by mass of the crosslinked polymer of Example 1. Example 1 includes a negative electrode active material layer coated with a crosslinked polymer layer having a thickness of several μm by applying the solution in a film form on the surface of the negative electrode precursor and then heating to remove the solvent. A negative electrode was manufactured.

・リチウムイオン二次電池の製造
実施例1の負極を径11mmに裁断し、評価極とした。厚さ500μmの金属リチウム箔を径16mmに裁断し対極とした。セパレータとしてガラスフィルター(ヘキストセラニーズ社)及び単層ポリプロピレンであるcelgard2400(ポリポア株式会社)を準備した。また、エチレンカーボネート50体積部及びジエチルカーボネート50体積部を混合した溶媒にLiPF6を1mol/Lで溶解した電解液を準備した。対極、ガラスフィルター、celgard2400、評価極の順に、2種のセパレータを対極と評価極で挟持し電極体とした。この電極体をコイン型電池ケースCR2032(宝泉株式会社)に収容し、さらに電解液を注入して、コイン型電池を得た。これを実施例1のリチウムイオン二次電池とした。
-Manufacturing of a lithium ion secondary battery The negative electrode of Example 1 was cut to a diameter of 11 mm and used as an evaluation electrode. A metal lithium foil having a thickness of 500 μm was cut into a diameter of 16 mm and used as a counter electrode. As a separator, a glass filter (Hoechst Celanese Co., Ltd.) and a single-layer polypropylene celgard 2400 (Polypore Co., Ltd.) were prepared. Further, an electrolytic solution prepared by dissolving LiPF 6 at 1 mol / L in a solvent in which 50 parts by volume of ethylene carbonate and 50 parts by volume of diethyl carbonate was mixed was prepared. Two types of separators were sandwiched between the counter electrode and the evaluation electrode in the order of the counter electrode, the glass filter, the celgard 2400, and the evaluation electrode to form an electrode body. This electrode body was housed in a coin-type battery case CR2032 (Hosen Co., Ltd.), and an electrolytic solution was further injected to obtain a coin-type battery. This was used as the lithium ion secondary battery of Example 1.

(実施例2)
以下のとおり、実施例2の架橋ポリマーを製造した。
(Example 2)
The crosslinked polymer of Example 2 was produced as follows.

a−1)工程
LiAlHを2mol/Lの濃度で含有するテトラヒドロフラン溶液を準備した。当該溶液を3mL分取し、テトラヒドロフラン10mLと混合して混合液とした。当該混合液には、6mmolのLiAlHが含有される。
当該混合液を−10℃に冷却し、次いで、当該混合液に、撹拌下、モノメチルエチレングリコール1.37g(18mmol)を含有するテトラヒドロフラン溶液を滴下した。滴下後、反応液を室温に昇温して、2時間撹拌した。ここでの反応を反応式で示すと以下のとおりである。
LiAlH + 3CHOCHCHOH → Li[AlH(OCHCHOCH] + 3H
a-1) Step A tetrahydrofuran solution containing LiAlH 4 at a concentration of 2 mol / L was prepared. 3 mL of the solution was taken and mixed with 10 mL of tetrahydrofuran to prepare a mixed solution. The mixture contains 6 mmol of LiAlH 4 .
The mixture was cooled to −10 ° C., and then a tetrahydrofuran solution containing 1.37 g (18 mmol) of monomethylethylene glycol was added dropwise to the mixture under stirring. After the dropping, the temperature of the reaction solution was raised to room temperature, and the mixture was stirred for 2 hours. The reaction here is shown below by the reaction formula.
LiAlH 4 + 3CH 3 OCH 2 CH 2 OH → Li [AlH (OCH 2 CH 2 OCH 3 ) 3 ] + 3H 2

a−2)工程
a−1)工程で得られた反応液を、−10℃に冷却し、次いで、当該反応液に、撹拌下、アクリル酸0.43g(6mmol)を含有するテトラヒドロフラン溶液を滴下した。滴下後、反応液を室温に昇温して、2時間撹拌した。ここでの反応を反応式で示すと以下のとおりである。
Li[AlH(OCHCHOCH] + CH=CHCOH →
Li[(CH=CHCO)Al(OCHCHOCH] + H
a-2) Step The reaction solution obtained in step a-1) is cooled to −10 ° C., and then a tetrahydrofuran solution containing 0.43 g (6 mmol) of acrylic acid is added dropwise to the reaction solution with stirring. did. After the dropping, the temperature of the reaction solution was raised to room temperature, and the mixture was stirred for 2 hours. The reaction here is shown below by the reaction formula.
Li [AlH (OCH 2 CH 2 OCH 3 ) 3 ] + CH 2 = CHCO 2 H →
Li [(CH 2 = CHCO 2 ) Al (OCH 2 CH 2 OCH 3 ) 3 ] + H 2

反応液にトルエンを加えて、白色の第1モノマーを析出させた。次いで、濾過、トルエン洗浄を行い、白色の実施例2の第1モノマーを単離した。 Toluene was added to the reaction solution to precipitate a white first monomer. Then, filtration and toluene washing were performed to isolate the white first monomer of Example 2.

b)工程
実施例2の第1モノマー1.65g(5mmol)と、第2モノマーであるアクリル酸0.84g(11.7mmol)とを、10gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させて、溶解液とした。当該溶解液における、第1モノマーと第2モノマーのモル比は3:7である。
この溶解液に、重合開始剤であるアゾイソブチロニトリル17.5mgを加え、窒素雰囲気条件及び撹拌下、75℃に加熱して、ランダム共重合反応を開始した。75℃に維持した反応液を6時間撹拌した後に、室温まで冷却して、第1モノマーと第2モノマーが共重合したポリマーを含有する実施例2のポリマー溶液を得た。
b) Step 1.65 g (5 mmol) of the first monomer of Example 2 and 0.84 g (11.7 mmol) of acrylic acid as the second monomer are dissolved in 10 g of N-methyl-2-pyrrolidone. It was used as a solution. The molar ratio of the first monomer to the second monomer in the solution is 3: 7.
Azobisisobutyronitrile (17.5 mg), which is a polymerization initiator, was added to this solution and heated to 75 ° C. under nitrogen atmosphere conditions and stirring to initiate a random copolymerization reaction. The reaction solution maintained at 75 ° C. was stirred for 6 hours and then cooled to room temperature to obtain a polymer solution of Example 2 containing a polymer in which the first monomer and the second monomer were copolymerized.

c)工程
ポリアミンである4,4’−ジアミノジフェニルメタン0.26g(1.3mmol)を1gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させて、ポリアミン溶液を準備した。実施例2のポリマー溶液5g(1gのポリマーが含有される。)に、ポリアミン溶液を加えて、30分撹拌し、その後、110℃に加熱して、3時間撹拌した。反応液を室温に冷却して、実施例2の架橋ポリマーを含有する架橋ポリマー溶液を製造した。
c) Step A polyamine solution was prepared by dissolving 0.26 g (1.3 mmol) of 4,4'-diaminodiphenylmethane, which is a polyamine, in 1 g of N-methyl-2-pyrrolidone. A polyamine solution was added to 5 g of the polymer solution of Example 2 (containing 1 g of the polymer), and the mixture was stirred for 30 minutes, then heated to 110 ° C. and stirred for 3 hours. The reaction solution was cooled to room temperature to prepare a crosslinked polymer solution containing the crosslinked polymer of Example 2.

以下、実施例2の架橋ポリマーを含有する架橋ポリマー溶液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、実施例2の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。 Hereinafter, the negative electrode and the lithium ion secondary battery of Example 2 were manufactured by the same method as in Example 1 except that the crosslinked polymer solution containing the crosslinked polymer of Example 2 was used.

(実施例3)
以下のとおり、実施例3の架橋ポリマーを製造した。
(Example 3)
The crosslinked polymer of Example 3 was produced as follows.

a−1)工程
LiAlHを2mol/Lの濃度で含有するテトラヒドロフラン溶液を準備した。当該溶液を3mL分取し、テトラヒドロフラン10mLと混合して混合液とした。当該混合液には、6mmolのLiAlHが含有される。
当該混合液を−10℃に冷却し、次いで、当該混合液に、撹拌下、2,2,2−トリフルオロエタノール1.8g(18mmol)を含有するテトラヒドロフラン溶液を滴下した。滴下後、反応液を室温に昇温して、2時間撹拌した。ここでの反応を反応式で示すと以下のとおりである。
LiAlH + 3CFCHOH → Li[AlH(OCHCF] + 3H
a-1) Step A tetrahydrofuran solution containing LiAlH 4 at a concentration of 2 mol / L was prepared. 3 mL of the solution was taken and mixed with 10 mL of tetrahydrofuran to prepare a mixed solution. The mixture contains 6 mmol of LiAlH 4 .
The mixture was cooled to −10 ° C., and then a tetrahydrofuran solution containing 1.8 g (18 mmol) of 2,2,2-trifluoroethanol was added dropwise to the mixture under stirring. After the dropping, the temperature of the reaction solution was raised to room temperature, and the mixture was stirred for 2 hours. The reaction here is shown below by the reaction formula.
LiAlH 4 + 3CF 3 CH 2 OH → Li [AlH (OCH 2 CF 3 ) 3 ] + 3H 2

a−2)工程
a−1)工程で得られた反応液を、−10℃に冷却し、次いで、当該反応液に、撹拌下、アクリル酸0.43g(6mmol)を含有するテトラヒドロフラン溶液を滴下した。滴下後、反応液を室温に昇温して、2時間撹拌した。ここでの反応を反応式で示すと以下のとおりである。
Li[AlH(OCHCF] + CH=CHCOH →
Li[(CH=CHCO)Al(OCHCF] + H
a-2) Step The reaction solution obtained in step a-1) is cooled to −10 ° C., and then a tetrahydrofuran solution containing 0.43 g (6 mmol) of acrylic acid is added dropwise to the reaction solution with stirring. did. After the dropping, the temperature of the reaction solution was raised to room temperature, and the mixture was stirred for 2 hours. The reaction here is shown below by the reaction formula.
Li [AlH (OCH 2 CF 3 ) 3 ] + CH 2 = CHCO 2 H →
Li [(CH 2 = CHCO 2 ) Al (OCH 2 CF 3 ) 3 ] + H 2

反応液にトルエンを加えて、白色の第1モノマーを析出させた。次いで、濾過、トルエン洗浄を行い、白色の実施例3の第1モノマーを単離した。 Toluene was added to the reaction solution to precipitate a white first monomer. Then, filtration and toluene washing were performed to isolate the white first monomer of Example 3.

b)工程
実施例3の第1モノマー2.01g(5mmol)と、第2モノマーであるアクリル酸0.84g(11.7mmol)とを、15gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させて、溶解液とした。当該溶解液における、第1モノマーと第2モノマーのモル比は3:7である。
この溶解液に、重合開始剤であるアゾイソブチロニトリル17.5mgを加え、窒素雰囲気条件及び撹拌下、75℃に加熱して、ランダム共重合反応を開始した。75℃に維持した反応液を6時間撹拌した後に、室温まで冷却して、第1モノマーと第2モノマーが共重合したポリマーを含有する実施例3のポリマー溶液を得た。
b) Step 2.01 g (5 mmol) of the first monomer of Example 3 and 0.84 g (11.7 mmol) of acrylic acid as the second monomer were dissolved in 15 g of N-methyl-2-pyrrolidone. It was used as a solution. The molar ratio of the first monomer to the second monomer in the solution is 3: 7.
Azobisisobutyronitrile (17.5 mg), which is a polymerization initiator, was added to this solution and heated to 75 ° C. under nitrogen atmosphere conditions and stirring to initiate a random copolymerization reaction. The reaction solution maintained at 75 ° C. was stirred for 6 hours and then cooled to room temperature to obtain a polymer solution of Example 3 containing a polymer in which the first monomer and the second monomer were copolymerized.

c)工程
ポリアミンである4,4’−ジアミノジフェニルメタン0.19g(0.96mmol)を1gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させて、ポリアミン溶液を準備した。実施例3のポリマー溶液5g(0.8gのポリマーが含有される。)に、ポリアミン溶液を加えて、30分撹拌し、その後、110℃に加熱して、3時間撹拌した。反応液を室温に冷却して、実施例3の架橋ポリマーを含有する架橋ポリマー溶液を製造した。
c) Step A polyamine solution was prepared by dissolving 0.19 g (0.96 mmol) of 4,4'-diaminodiphenylmethane, which is a polyamine, in 1 g of N-methyl-2-pyrrolidone. A polyamine solution was added to 5 g of the polymer solution of Example 3 (containing 0.8 g of the polymer), and the mixture was stirred for 30 minutes, then heated to 110 ° C. and stirred for 3 hours. The reaction solution was cooled to room temperature to prepare a crosslinked polymer solution containing the crosslinked polymer of Example 3.

以下、実施例3の架橋ポリマーを含有する架橋ポリマー溶液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、実施例3の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。 Hereinafter, the negative electrode and the lithium ion secondary battery of Example 3 were manufactured by the same method as in Example 1 except that the crosslinked polymer solution containing the crosslinked polymer of Example 3 was used.

(実施例4)
以下のとおり、実施例4の架橋ポリマーを製造した。
(Example 4)
The crosslinked polymer of Example 4 was produced as follows.

a−1)工程
LiAlHを2mol/Lの濃度で含有するテトラヒドロフラン溶液を準備した。当該溶液を3mL分取し、テトラヒドロフラン10mLと混合して混合液とした。当該混合液には、6mmolのLiAlHが含有される。
当該混合液を−10℃に冷却し、次いで、当該混合液に、撹拌下、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール2.38g(18mmol)を含有するテトラヒドロフラン溶液を滴下した。滴下後、反応液を室温に昇温して、2時間撹拌した。ここでの反応を反応式で示すと以下のとおりである。
LiAlH + 3CHFCFCHOH → Li[AlH(OCHCFCHF] + 3H
a-1) Step A tetrahydrofuran solution containing LiAlH 4 at a concentration of 2 mol / L was prepared. 3 mL of the solution was taken and mixed with 10 mL of tetrahydrofuran to prepare a mixed solution. The mixture contains 6 mmol of LiAlH 4 .
The mixture was cooled to −10 ° C., and then a tetrahydrofuran solution containing 2.38 g (18 mmol) of 2,2,3,3-tetrafluoropropanol was added dropwise to the mixture under stirring. After the dropping, the temperature of the reaction solution was raised to room temperature, and the mixture was stirred for 2 hours. The reaction here is shown below by the reaction formula.
LiAlH 4 + 3CHF 2 CF 2 CH 2 OH → Li [AlH (OCH 2 CF 2 CHF 2 ) 3 ] + 3H 2

a−2)工程
a−1)工程で得られた反応液を、−10℃に冷却し、次いで、当該反応液に、撹拌下、アクリル酸0.43g(6mmol)を含有するテトラヒドロフラン溶液を滴下した。滴下後、反応液を室温に昇温して、2時間撹拌した。ここでの反応を反応式で示すと以下のとおりである。
Li[AlH(OCHCFCHF] + CH=CHCOH →
Li[(CH=CHCO)Al(OCHCFCHF] + H
a-2) Step The reaction solution obtained in step a-1) is cooled to −10 ° C., and then a tetrahydrofuran solution containing 0.43 g (6 mmol) of acrylic acid is added dropwise to the reaction solution with stirring. did. After the dropping, the temperature of the reaction solution was raised to room temperature, and the mixture was stirred for 2 hours. The reaction here is shown below by the reaction formula.
Li [AlH (OCH 2 CF 2 CHF 2 ) 3 ] + CH 2 = CHCO 2 H →
Li [(CH 2 = CHCO 2 ) Al (OCH 2 CF 2 CHF 2 ) 3 ] + H 2

反応液にトルエンを加えて、白色の第1モノマーを析出させた。次いで、濾過、トルエン洗浄を行い、白色の実施例4の第1モノマーを単離した。 Toluene was added to the reaction solution to precipitate a white first monomer. Then, filtration and toluene washing were performed to isolate the white first monomer of Example 4.

b)工程
実施例4の第1モノマー2.49g(5mmol)と、第2モノマーであるアクリル酸0.84g(11.7mmol)とを、15gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させて、溶解液とした。当該溶解液における、第1モノマーと第2モノマーのモル比は3:7である。
この溶解液に、重合開始剤であるアゾイソブチロニトリル17.5mgを加え、窒素雰囲気条件及び撹拌下、75℃に加熱して、ランダム共重合反応を開始した。75℃に維持した反応液を6時間撹拌した後に、室温まで冷却して、第1モノマーと第2モノマーが共重合したポリマーを含有する実施例4のポリマー溶液を得た。
b) Step 2.49 g (5 mmol) of the first monomer of Example 4 and 0.84 g (11.7 mmol) of acrylic acid as the second monomer are dissolved in 15 g of N-methyl-2-pyrrolidone. It was used as a solution. The molar ratio of the first monomer to the second monomer in the solution is 3: 7.
Azobisisobutyronitrile (17.5 mg), which is a polymerization initiator, was added to this solution and heated to 75 ° C. under nitrogen atmosphere conditions and stirring to initiate a random copolymerization reaction. The reaction solution maintained at 75 ° C. was stirred for 6 hours and then cooled to room temperature to obtain a polymer solution of Example 4 containing a polymer in which the first monomer and the second monomer were copolymerized.

c)工程
ポリアミンである4,4’−ジアミノジフェニルメタン0.18g(0.91mmol)を1gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させて、ポリアミン溶液を準備した。実施例4のポリマー溶液5g(0.91gのポリマーが含有される。)に、ポリアミン溶液を加えて、30分撹拌し、その後、110℃に加熱して、3時間撹拌した。反応液を室温に冷却して、実施例4の架橋ポリマーを含有する架橋ポリマー溶液を製造した。
c) Step A polyamine solution was prepared by dissolving 0.18 g (0.91 mmol) of 4,4'-diaminodiphenylmethane, which is a polyamine, in 1 g of N-methyl-2-pyrrolidone. A polyamine solution was added to 5 g of the polymer solution of Example 4 (containing 0.91 g of the polymer), and the mixture was stirred for 30 minutes, then heated to 110 ° C. and stirred for 3 hours. The reaction solution was cooled to room temperature to prepare a crosslinked polymer solution containing the crosslinked polymer of Example 4.

以下、実施例4の架橋ポリマーを含有する架橋ポリマー溶液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、実施例4の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。 Hereinafter, the negative electrode and the lithium ion secondary battery of Example 4 were manufactured by the same method as in Example 1 except that the crosslinked polymer solution containing the crosslinked polymer of Example 4 was used.

(実施例5)
以下のとおり、実施例5の架橋ポリマーを製造した。
(Example 5)
The crosslinked polymer of Example 5 was produced as follows.

a−1)工程
実施例4のa−1)工程と同様の方法で、反応液を製造した。
a-1) Step A reaction solution was produced in the same manner as in step a-1) of Example 4.

a−2)工程
a−1)工程で得られた反応液を、−10℃に冷却し、次いで、当該反応液に、撹拌下、ヒドロキシメチルアクリルアミド0.61g(6mmol)を含有するテトラヒドロフラン溶液を滴下した。滴下後、反応液を室温に昇温して、2時間撹拌した。ここでの反応を反応式で示すと以下のとおりである。
Li[AlH(OCHCFCHF] + CH=CHCONHCHOH → Li[(CH=CHCONHCHO)Al(OCHCFCHF] + H
a-2) Step The reaction solution obtained in step a-1) is cooled to −10 ° C., and then a tetrahydrofuran solution containing 0.61 g (6 mmol) of hydroxymethylacrylamide is added to the reaction solution with stirring. Dropped. After the dropping, the temperature of the reaction solution was raised to room temperature, and the mixture was stirred for 2 hours. The reaction here is shown below by the reaction formula.
Li [AlH (OCH 2 CF 2 CHF 2 ) 3 ] + CH 2 = CHCONHCH 2 OH → Li [(CH 2 = CHCONHCH 2 O) Al (OCH 2 CF 2 CHF 2 ) 3 ] + H 2

反応液にトルエンを加えて、白色の第1モノマーを析出させた。次いで、濾過、トルエン洗浄を行い、白色の実施例5の第1モノマーを単離した。 Toluene was added to the reaction solution to precipitate a white first monomer. Then, filtration and toluene washing were performed to isolate the white first monomer of Example 5.

b)工程
実施例5の第1モノマー2.64g(5mmol)と、第2モノマーであるアクリル酸0.84g(11.7mmol)とを、15gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させて、溶解液とした。当該溶解液における、第1モノマーと第2モノマーのモル比は3:7である。
この溶解液に、重合開始剤であるアゾイソブチロニトリル17.5mgを加え、窒素雰囲気条件及び撹拌下、75℃に加熱して、ランダム共重合反応を開始した。75℃に維持した反応液を6時間撹拌した後に、室温まで冷却して、第1モノマーと第2モノマーが共重合したポリマーを含有する実施例5のポリマー溶液を得た。
b) Step 2.64 g (5 mmol) of the first monomer of Example 5 and 0.84 g (11.7 mmol) of acrylic acid as the second monomer are dissolved in 15 g of N-methyl-2-pyrrolidone. It was used as a solution. The molar ratio of the first monomer to the second monomer in the solution is 3: 7.
Azobisisobutyronitrile (17.5 mg), which is a polymerization initiator, was added to this solution and heated to 75 ° C. under nitrogen atmosphere conditions and stirring to initiate a random copolymerization reaction. The reaction solution maintained at 75 ° C. was stirred for 6 hours and then cooled to room temperature to obtain a polymer solution of Example 5 containing a polymer in which the first monomer and the second monomer were copolymerized.

c)工程
ポリアミンである4,4’−ジアミノジフェニルメタン0.18g(0.91mmol)を1gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させて、ポリアミン溶液を準備した。実施例5のポリマー溶液5g(0.94gのポリマーが含有される。)に、ポリアミン溶液を加えて、30分撹拌し、その後、110℃に加熱して、3時間撹拌した。反応液を室温に冷却して、実施例5の架橋ポリマーを含有する架橋ポリマー溶液を製造した。
c) Step A polyamine solution was prepared by dissolving 0.18 g (0.91 mmol) of 4,4'-diaminodiphenylmethane, which is a polyamine, in 1 g of N-methyl-2-pyrrolidone. A polyamine solution was added to 5 g of the polymer solution of Example 5 (containing 0.94 g of the polymer), and the mixture was stirred for 30 minutes, then heated to 110 ° C. and stirred for 3 hours. The reaction solution was cooled to room temperature to prepare a crosslinked polymer solution containing the crosslinked polymer of Example 5.

以下、実施例5の架橋ポリマーを含有する架橋ポリマー溶液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、実施例5の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。 Hereinafter, the negative electrode and the lithium ion secondary battery of Example 5 were manufactured by the same method as in Example 1 except that the crosslinked polymer solution containing the crosslinked polymer of Example 5 was used.

(比較例1)
架橋ポリマーを用いなかったこと以外は、実施例1と同様の方法で、比較例1の負極(実施例1の負極の製造における負極前駆体に相当する。)及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 1)
The negative electrode of Comparative Example 1 (corresponding to the negative electrode precursor in the production of the negative electrode of Example 1) and the lithium ion secondary battery were manufactured by the same method as in Example 1 except that the crosslinked polymer was not used. ..

(比較例2)
c)工程を行わず、未架橋である実施例1のポリマー溶液を負極前駆体の表面に塗布したこと以外は、実施例1と同様の方法で、比較例2の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 2)
c) The negative electrode and the lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 were applied in the same manner as in Example 1 except that the uncrosslinked polymer solution of Example 1 was applied to the surface of the negative electrode precursor without performing the step. Manufactured.

(比較例3)
ポリアクリル酸(重量平均分子量250000、和光純薬工業株式会社)をN−メチル−2−ピロリドンに溶解して、ポリアクリル酸が15質量%で含有されるポリアクリル酸溶液を製造した。また、4,4’−ジアミノジフェニルメタンをN−メチル−2−ピロリドンに溶解して、4,4’−ジアミノジフェニルメタンが50質量%で含有される4,4’−ジアミノジフェニルメタン溶液を製造した。窒素雰囲気下、ポリアクリル酸溶液の12.7質量部と4,4’−ジアミノジフェニルメタン溶液の1.7質量部を混合した混合物を室温で30分間撹拌し、さらに110℃で2時間撹拌して、比較例3の架橋ポリマーを含む架橋ポリマー溶液を製造した。
(Comparative Example 3)
Polyacrylic acid (weight average molecular weight 250,000, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone to produce a polyacrylic acid solution containing 15% by mass of polyacrylic acid. Further, 4,4'-diaminodiphenylmethane was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a 4,4'-diaminodiphenylmethane solution containing 4,4'-diaminodiphenylmethane in an amount of 50% by mass. Under a nitrogen atmosphere, a mixture of 12.7 parts by mass of the polyacrylic acid solution and 1.7 parts by mass of the 4,4'-diaminodiphenylmethane solution was stirred at room temperature for 30 minutes, and further stirred at 110 ° C. for 2 hours. , A crosslinked polymer solution containing the crosslinked polymer of Comparative Example 3 was produced.

以下、比較例3の架橋ポリマーを含有する架橋ポリマー溶液を、負極前駆体の表面に塗布したこと以外は、実施例1と同様の方法で、比較例3の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。 Hereinafter, the negative electrode and the lithium ion secondary battery of Comparative Example 3 are manufactured by the same method as in Example 1 except that the crosslinked polymer solution containing the crosslinked polymer of Comparative Example 3 is applied to the surface of the negative electrode precursor. did.

(参考例1)
ポリアクリル酸(重量平均分子量250000、和光純薬工業株式会社)0.5質量部を4.5質量部のエタノールに溶解したポリアクリル酸溶液を調製した。また、0.985質量部の五酸化二リンを2質量部のエタノールに溶解した五酸化二リン溶液を調製した。ポリアクリル酸溶液に五酸化二リン溶液を滴下して、その後、2時間撹拌し、参考例1のポリマー溶液を調製した。なお、エタノールは、含水量が100ppm以下のものを用いた。
参考例1のポリマー溶液においては、ポリアクリル酸を構成するアクリル酸モノマーのモル数と五酸化二リンのモル数の比が1:1である。換言すると、(使用するカルボン酸基含有ポリマーにおけるカルボン酸基のモル数)/(使用する5価のリン化合物におけるリンのモル数)の値が1/2である。
(Reference example 1)
A polyacrylic acid solution was prepared by dissolving 0.5 parts by mass of polyacrylic acid (weight average molecular weight 250,000, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 4.5 parts by mass of ethanol. Further, a diphosphorus pentoxide solution was prepared by dissolving 0.985 parts by mass of diphosphorus pentoxide in 2 parts by mass of ethanol. A diphosphorus pentoxide solution was added dropwise to the polyacrylic acid solution, and then the mixture was stirred for 2 hours to prepare the polymer solution of Reference Example 1. The ethanol used had a water content of 100 ppm or less.
In the polymer solution of Reference Example 1, the ratio of the number of moles of the acrylic acid monomer constituting the polyacrylic acid to the number of moles of diphosphorus pentoxide is 1: 1. In other words, the value of (the number of moles of carboxylic acid group in the carboxylic acid group-containing polymer used) / (the number of moles of phosphorus in the pentavalent phosphorus compound used) is 1/2.

参考例1のポリマー溶液をアルミニウム箔の表面に膜状に塗布し、次いで、加熱してエタノールを除去したものを、赤外分光光度計に供して分析を行った。分析結果から、参考例1のポリマー溶液のポリマーは−CO−O−PO(OCHCH)構造を含有すると考えられた。 The polymer solution of Reference Example 1 was applied in the form of a film on the surface of an aluminum foil, and then heated to remove ethanol, and the solution was subjected to an infrared spectrophotometer for analysis. From the analysis results, it was considered that the polymer of the polymer solution of Reference Example 1 contained the -CO-O-PO (OCH 2 CH 3 ) 2 structure.

以下、参考例1のポリマー溶液を負極前駆体の表面に塗布したこと以外は、実施例1と同様の方法で、参考例1の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。 Hereinafter, the negative electrode of Reference Example 1 and the lithium ion secondary battery were manufactured by the same method as in Example 1 except that the polymer solution of Reference Example 1 was applied to the surface of the negative electrode precursor.

(評価例1)
実施例1〜実施例5、比較例1〜比較例3、参考例1のリチウムイオン二次電池につき、0.05Cレートの一定電流で0.01Vまで充電を行い、その後、0.05Cレートの一定電流で1.5Vまで放電を行うとの初回充放電試験を行った。初回充放電試験における充電容量、放電容量、及び、充電容量に対する放電容量の割合で示される初回充放電効率を算出した。
(Evaluation example 1)
The lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 3, and Reference Example 1 are charged to 0.01 V at a constant current of 0.05 C rate, and then charged to 0.05 C rate. An initial charge / discharge test was performed in which the battery was discharged to 1.5 V at a constant current. The initial charge / discharge efficiency shown by the charge capacity, the discharge capacity, and the ratio of the discharge capacity to the charge capacity in the initial charge / discharge test was calculated.

次いで、実施例1〜実施例5、比較例1〜比較例3、参考例1のリチウムイオン二次電池につき、0.3Cレートの一定電流で0.01Vまで充電を行い、その後、0.3Cレートの一定電流で1.5Vまで放電を行うとの充放電サイクルを20回繰り返した。以下の式に従い、容量維持率を算出した。
容量維持率(%)=100×(20サイクル目の放電容量)/(1サイクル目の放電容量)
Next, the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 3, and Reference Example 1 were charged to 0.01 V at a constant current of 0.3 C rate, and then 0.3 C. The charge / discharge cycle of discharging to 1.5 V at a constant current of the rate was repeated 20 times. The capacity retention rate was calculated according to the following formula.
Capacity retention rate (%) = 100 x (discharge capacity in the 20th cycle) / (discharge capacity in the 1st cycle)

以上の結果を、各ポリマーの特徴と共に、表1及び表2に示す。 The above results are shown in Tables 1 and 2 together with the characteristics of each polymer.

Figure 0006984349
Figure 0006984349

Figure 0006984349
Figure 0006984349

表1及び表2の結果から、本発明の架橋ポリマーを使用した実施例1〜実施例5のリチウムイオン二次電池は、ポリマーを使用していない比較例1のリチウムイオン二次電池と比較して、初回充放電効率及び容量維持率の両項目で優れた特性を示したことがわかる。
また、第1モノマー単位及び第2モノマー単位を含有するもののポリアミンでの架橋が為されていないポリマーを使用した比較例2のリチウムイオン二次電池と比較して、実施例1〜実施例5のリチウムイオン二次電池は、著しく優れた容量維持率を示すことがわかる。
From the results of Tables 1 and 2, the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5 using the crosslinked polymer of the present invention were compared with the lithium ion secondary batteries of Comparative Example 1 using no polymer. Therefore, it can be seen that excellent characteristics were exhibited in both the initial charge / discharge efficiency and the capacity retention rate.
Further, as compared with the lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 using a polymer containing the first monomer unit and the second monomer unit but not cross-linked with polyamine, Examples 1 to 5 It can be seen that the lithium ion secondary battery exhibits a remarkably excellent capacity retention rate.

これらの結果から、ポリアミンでの架橋の重要性が理解できる。ポリアミンでの架橋に因り、本発明の架橋ポリマーは物理的な強度に優れるため、充放電に伴う負極活物質の膨張及び収縮に、耐えることができたと考えられる。 From these results, the importance of cross-linking with polyamines can be understood. It is considered that the crosslinked polymer of the present invention was able to withstand the expansion and contraction of the negative electrode active material due to charging and discharging because the crosslinked polymer of the present invention was excellent in physical strength due to the crosslinking with polyamine.

ポリアミンでの架橋が為されているものの第1モノマー単位を含有しないポリマーを使用した比較例3のリチウムイオン二次電池と比較して、実施例1〜実施例5のリチウムイオン二次電池は、初回充放電効率及び容量維持率の両項目で優れた特性を示したことがわかる。
また、第1モノマー単位を含有せず、Siよりも電気陰性度が高いPを含有するポリマーを使用した参考例1のリチウムイオン二次電池と比較して、実施例1〜実施例5のリチウムイオン二次電池は、初回充放電効率及び容量維持率の両項目で優れた特性を示したことがわかる。特に、実施例1〜実施例5のリチウムイオン二次電池の容量維持率は、参考例1のリチウムイオン二次電池の容量維持率よりも、著しく優れている。
Compared with the lithium ion secondary battery of Comparative Example 3 using a polymer that has been cross-linked with polyamine but does not contain the first monomer unit, the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5 have been replaced with the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5. It can be seen that excellent characteristics were exhibited in both the initial charge / discharge efficiency and the capacity retention rate.
Further, as compared with the lithium ion secondary battery of Reference Example 1 using a polymer containing P, which does not contain the first monomer unit and has a higher electronegativity than Si, lithium of Examples 1 to 5 is used. It can be seen that the ion secondary battery showed excellent characteristics in both the initial charge / discharge efficiency and the capacity retention rate. In particular, the capacity retention rate of the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5 is significantly superior to the capacity retention rate of the lithium ion secondary battery of Reference Example 1.

これらの結果から、第1モノマー単位の重要性が理解できる。
第1モノマー単位におけるアート錯体様の化学構造が電荷担体の移動に適していることが示唆されると共に、第1モノマー単位にはSiよりも電気陰性度が低いAlが存在するため、Si含有負極活物質の酸化が抑制されたことが、試験結果に反映されたと考えられる。
From these results, the importance of the first monomer unit can be understood.
It is suggested that the ate complex-like chemical structure in the first monomer unit is suitable for the movement of charge carriers, and since Al, which has a lower electronegativity than Si, is present in the first monomer unit, the Si-containing negative electrode is present. It is considered that the suppression of the oxidation of the active material was reflected in the test results.

Claims (6)

一般式(1):M[((CH CR1−1)COR1−2O)4−nAl(Lで表される第1モノマー(一般式(1)において、Mはアルカリ金属である。R1−1はH又はアルキル基である。R1−2は存在しないか、又は、OR1−2−1、SR1−2−1、NR1−2−21−2−1から選択される。R1−2−1は置換基で置換されていても良い2価の炭化水素基である。R1−2−2はH又はアルキル基である。LはOH又はOR1−3であって、R1−3は置換基で置換されていても良い炭化水素基である。nは0〜3の整数である。)と、一般式(2):(CH CR2−1)COLで表される第2モノマー(一般式(2)において、R2−1はH又はアルキル基である。LはOH、ハロゲン又はOR2−2であって、R2−2は置換基で置換されていても良い炭化水素基である。)と、を重合させたポリマーを、
ポリアミンで架橋してなることを特徴とする架橋ポリマー。
Formula (1): M + [( (CH 2 = CR 1-1) COR 1-2 O) 4-n Al (L 1) n] - first monomer over represented by (formula (1) In, M is an alkali metal. R 1-1 is an H or an alkyl group. R 1-2 is absent or OR 1-2-1 , SR 1-2-1 , NR 1-2. -2 R 1-2-1 is selected. R 1-2-1 is a divalent hydrocarbon group that may be substituted with a substituent. R 1-2-2 is an H or an alkyl group. L 1 is OH or OR 1-3 , and R 1-3 is a hydrocarbon group that may be substituted with a substituent. N is an integer of 0 to 3). (2) in :( CH 2 = CR 2-1) the second monomer over represented by COL 2 (general formula (2), R 2-1 is H or an alkyl group .L 2 is OH, halogen or OR 2-2 , where R 2-2 is a hydrocarbon group which may be substituted with a substituent), and a polymer obtained by polymerizing the polymer.
A crosslinked polymer characterized by being crosslinked with a polyamine.
集電体と、前記集電体の表面に形成されたSi含有負極活物質層と、前記Si含有負極活物質層の表面を被覆する請求項1に記載の架橋ポリマーと、を具備することを特徴とする負極。 The current collector, the Si-containing negative electrode active material layer formed on the surface of the current collector, and the crosslinked polymer according to claim 1 that covers the surface of the Si-containing negative electrode active material layer are provided. Characterized negative electrode. 請求項1に記載の架橋ポリマーを具備することを特徴とする蓄電装置。 A power storage device comprising the crosslinked polymer according to claim 1. a)一般式(1’):M[(CH=CR1−1COR1−2O)4−nAl(Lで表される第1モノマー(一般式(1’)において、Mはアルカリ金属である。R1−1はH又はアルキル基である。R1−2は存在しないか、又は、OR1−2−1、SR1−2−1、NR1−2−21−2−1から選択される。R1−2−1は置換基で置換されていても良い2価の炭化水素基である。R1−2−2はH又はアルキル基である。LはOH又はOR1−3であって、R1−3は置換基で置換されていても良い炭化水素基である。nは0〜3の整数である。)を準備する工程、
b)前記第1モノマー及び一般式(2’):CH=CR2−1COLで表される第2モノマー(一般式(2’)において、R2−1はH又はアルキル基である。LはOH、ハロゲン又はOR2−2であって、R2−2は置換基で置換されていても良い炭化水素基である。)を共重合してポリマーを得る工程、
c)前記ポリマーをポリアミンで架橋して架橋ポリマーを製造する工程、
を有することを特徴とする架橋ポリマーの製造方法。
a) General formula (1'): M + [(CH 2 = CR 1-1 COR 1-2 O) 4-n Al (L 1 ) n ] -The first monomer represented by − (general formula (1') ), M is an alkali metal. R 1-1 is an H or an alkyl group. R 1-2 is absent or OR 1-2-1 , SR 1-2-1 , NR 1-. 2-2 R 1-2-1 is selected. R 1-2-1 is a divalent hydrocarbon group that may be substituted with a substituent. R 1-2-2 is an H or alkyl group. L 1 is OH or OR 1-3 , and R 1-3 is a hydrocarbon group that may be substituted with a substituent. N is an integer of 0 to 3). Process,
b) The first monomer and the second monomer represented by the general formula (2'): CH 2 = CR 2-1 COL 2 (in the general formula (2'), R2-1 is an H or an alkyl group. L 2 is OH, halogen or OR 2-2 , and R 2-2 is a hydrocarbon group which may be substituted with a substituent.) A step of copolymerizing to obtain a polymer.
c) A step of cross-linking the polymer with a polyamine to produce a cross-linked polymer.
A method for producing a crosslinked polymer, which comprises.
a−1)一般式(3):M[AlH4−n(Lで表される化合物(一般式(3)において、Mはアルカリ金属である。LはOH又はOR1−3であって、R1−3は置換基で置換されていても良い炭化水素基である。nは0〜3の整数である。)を準備する工程、
a−2)前記一般式(3)で表される化合物と、CH=CR1−1COR1−2OHで表される化合物(R1−1はH又はアルキル基である。R1−2は存在しないか、又は、OR1−2−1、SR1−2−1、NR1−2−21−2−1から選択される。R1−2−1は置換基で置換されていても良い2価の炭化水素基である。R1−2−2はH又はアルキル基である。)と、を反応させて第1モノマーとする工程、
b)前記第1モノマー及び一般式(2’):CH=CR2−1COLで表される第2モノマー(一般式(2’)において、R2−1はH又はアルキル基である。LはOH、ハロゲン又はOR2−2であって、R2−2は置換基で置換されていても良い炭化水素基である。)を共重合してポリマーを得る工程、
c)前記ポリマーをポリアミンで架橋して架橋ポリマーを製造する工程、
を有することを特徴とする架橋ポリマーの製造方法。
a-1) General formula (3): Compound represented by M + [AlH 4-n (L 1 ) n ] (In general formula (3), M is an alkali metal. L 1 is OH or OR. a 1-3 step R 1-3 is to prepare it.) an integer which .n 0-3 a hydrocarbon group which may be substituted with a substituent,
a-2) wherein the general formula (3) and a compound represented by, CH 2 = CR 1-1 COR 1-2 compound represented by OH (R 1-1 is H or an alkyl group .R 1- or 2 is absent, or, oR 1-2-1, SR 1-2-1, .R 1-2-1 selected from NR 1-2-2 R 1-2-1 is substituted with a substituent A divalent hydrocarbon group which may be used. R1-2-2 is an H or an alkyl group) and is reacted to form a first monomer.
b) The first monomer and the second monomer represented by the general formula (2'): CH 2 = CR 2-1 COL 2 (in the general formula (2'), R2-1 is an H or an alkyl group. L 2 is OH, halogen or OR 2-2 , and R 2-2 is a hydrocarbon group which may be substituted with a substituent.) A step of copolymerizing to obtain a polymer.
c) A step of cross-linking the polymer with a polyamine to produce a cross-linked polymer.
A method for producing a crosslinked polymer, which comprises.
請求項4に記載のa)〜c)工程、又は、請求項5に記載のa−1)〜c)工程、
及び、d)前記架橋ポリマーでSi含有負極活物質層を被覆する工程、
を有することを特徴とする負極の製造方法。
The steps a) to c) according to claim 4, or the steps a-1) to c) according to claim 5.
And d) the step of coating the Si-containing negative electrode active material layer with the crosslinked polymer,
A method for manufacturing a negative electrode, characterized by having.
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