JP6992490B2 - Conductive aid dispersion, its use and its manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、分散性、貯蔵安定性、導電性に優れたカーボンブラック分散液に関する。また、該分散液を使用した塗工性、製膜性に優れた電極用塗工液に関する。また、該電極用塗工液を使用した電池特性に優れた電池電極合材層およびリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a carbon black dispersion liquid having excellent dispersibility, storage stability, and conductivity. Further, the present invention relates to an electrode coating liquid having excellent coatability and film forming property using the dispersion liquid. Further, the present invention relates to a battery electrode mixture layer and a lithium ion secondary battery having excellent battery characteristics using the electrode coating liquid.

近年、非水電解液二次電池はデジタルカメラや携帯電話のような小型携帯型電子機器や、自動車等に広く用いられるようになってきた。これらの電子機器は、機器の容積を最小限にし、かつ重量を軽くすることが常に求められており、搭載される電池においても、小型、軽量かつ大容量、安全で長寿命の電池の実現が求められている。 In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries have come to be widely used in small portable electronic devices such as digital cameras and mobile phones, and automobiles and the like. These electronic devices are always required to minimize the volume of the device and reduce the weight, and it is possible to realize a compact, lightweight, large capacity, safe and long-life battery for the mounted battery. It has been demanded.

そのような要求に応えるため、リチウムイオン二次電池などの二次電池の開発が活発に行われている。例えば電極活物質の観点からは、Liと、Niと、主としてAl、Ti、Mn、FeおよびCoからなる群から選ばれる1つ以上の金属元素とからなる金属酸化物材料等を正極活物質として使用することで、小型かつ大容量な電池を実現できることが、リン酸鉄リチウム、マンガン酸リチウムやチタン酸リチウム等を電極活物質として使用することで、安全で長寿命な電池を実現できることが、それぞれ知られている。 In order to meet such demands, secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are being actively developed. For example, from the viewpoint of the electrode active material, a metal oxide material composed of Li, Ni, and one or more metal elements selected mainly from the group consisting of Al, Ti, Mn, Fe, and Co is used as the positive electrode active material. By using it, it is possible to realize a small and large capacity battery, and by using lithium iron phosphate, lithium manganate, lithium titanate, etc. as the electrode active material, it is possible to realize a safe and long-life battery. Each is known.

電極活物質を改良する以外の電池を大容量にするための手段として、電池電極合材層中に占める電極活物質の構成比率を向上させることが検討されている。少量でも良好な導電性を発現する高導電性材料を用いることで導電助剤の比率を低減し、その結果として電極活物質の比率を向上することが可能となる。 As a means for increasing the capacity of the battery other than improving the electrode active material, it has been studied to improve the composition ratio of the electrode active material in the battery electrode mixture layer. By using a highly conductive material that exhibits good conductivity even in a small amount, the ratio of the conductive auxiliary agent can be reduced, and as a result, the ratio of the electrode active material can be improved.

このような材料として、例えば、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバーのような繊維状の材料や、ストラクチャーが高度に発達したカーボンブラック、空孔を有するために単位重量当たりの粒子個数が多い中空カーボンブラック等が期待されている。 Such materials include, for example, fibrous materials such as carbon nanotubes and carbon nanofibers, carbon black with a highly developed structure, hollow carbon black having a large number of particles per unit weight due to having pores, and the like. Is expected.

一般に、導電性を効果的に発現させるためには、導電助剤粒子を均質に分散することが特に重要である。粒子を均質に制御して分散することによって、より効果的に塗膜中で導電パスを形成させることができるようになる。 In general, it is particularly important to uniformly disperse the conductive additive particles in order to effectively develop conductivity. By uniformly controlling and dispersing the particles, it becomes possible to more effectively form a conductive path in the coating film.

しかし、上述した高導電性材料は、その形状や粒子表面の性状が従来用いられてきたカーボンブラックとは大きく異なるため、制御して均質に分散することが困難である。そのため、導電助剤が形成する導電パスが重要であるにもかかわらず、導電助剤粒子の種類やその処理状態が、二次電池の導電性や伝導性、剥離強度等に与える影響は詳細には分かっておらず、最適な処理状態の設計が求められていた。 However, it is difficult to control and uniformly disperse the above-mentioned highly conductive material because its shape and the properties of the particle surface are significantly different from those of carbon black which has been conventionally used. Therefore, although the conductive path formed by the conductive auxiliary agent is important, the influence of the type of the conductive auxiliary agent particle and its processing state on the conductivity, conductivity, peel strength, etc. of the secondary battery is detailed. Was not known, and the design of the optimum processing state was required.

また、従来のカーボンブラックを使用した場合と同様、これらの高導電性材料を用いた電極用塗工液についても、産業的に容易に大量塗工可能な状態とすることが特に重要である。特に環境や生産コストへの配慮から、より高濃度かつ均一に分散された導電助剤分散液や電極用塗工液とすることによって、溶剤使用量を低減することや乾燥時の使用エネルギーを低減することが求められている。 Further, as in the case of using conventional carbon black, it is particularly important that the coating liquid for electrodes using these highly conductive materials is in a state where it can be easily applied in large quantities industrially. In particular, in consideration of the environment and production costs, the amount of solvent used and the energy used during drying can be reduced by using a conductive auxiliary agent dispersion liquid or electrode coating liquid that is uniformly dispersed at a higher concentration. Is required to do.

上述したカーボンブラックを溶媒中に高濃度かつ均質に分散するための手段として、例えば特許文献1や2では、分散剤を作用させた上で分散機器で処理することで、高比表面積なカーボンブラックや空孔を有する中空カーボンブラックを溶媒中に均質に分散した導電助剤分散液、および、これを用いた電極用塗工液が開示されている。また、特許文献1では、分散剤の使用量が多くなりすぎた場合、製膜性や電池特性が悪化することが開示されている。
しかし、これらのカーボンブラックの分散処理状態が、電池電極合材層の導電性や伝導性に対して与える影響については十分に検討されていない。
As a means for uniformly dispersing the above-mentioned carbon black in a solvent at a high concentration, for example, in Patent Documents 1 and 2, for example, carbon black having a high specific surface area is treated by a dispersant after allowing a dispersant to act on it. Dispersion liquid of a conductive auxiliary agent in which hollow carbon black having pores and pores is uniformly dispersed in a solvent, and a coating liquid for an electrode using the dispersion liquid are disclosed. Further, Patent Document 1 discloses that when the amount of the dispersant used becomes too large, the film-forming property and the battery characteristics deteriorate.
However, the influence of these carbon black dispersion treatment states on the conductivity and conductivity of the battery electrode mixture layer has not been sufficiently investigated.

一方で、導電助剤の粒度分布を設計することで、電池電極合材層の電池特性を向上させることが提案されている。例えば特許文献3や4では、導電助剤として主としてアセチレンブラックを用いて、その累積10%粒子径と累積90%粒子径のサイズと比率を設計することで、良好な導電性を発現するように導電助剤粒子を配置できることが開示されている。
しかしながら、粒子径や比表面積が大きく異なる2種の導電助剤を用いた場合において、それぞれの導電助剤に最適な平均分散粒子径や構成比率については検討されていない。
On the other hand, it has been proposed to improve the battery characteristics of the battery electrode mixture layer by designing the particle size distribution of the conductive auxiliary agent. For example, in Patent Documents 3 and 4, acetylene black is mainly used as a conductive auxiliary agent, and the size and ratio of the cumulative 10% particle diameter and the cumulative 90% particle diameter are designed so as to exhibit good conductivity. It is disclosed that conductive auxiliaries particles can be placed.
However, when two types of conductive auxiliary agents having significantly different particle diameters and specific surface areas are used, the optimum average dispersed particle size and composition ratio for each conductive auxiliary agent have not been investigated.

また、例えば特許文献5では、カーボンブラックと黒鉛等のマイクロメートルオーダーの粒子を併用して使用した場合の好適な粒度分布について開示されている。小粒子径の導電助剤と、大粒子径の導電助剤を併用して使用することで、電池電極合材層中でのパッキングを良好にし、高い導電性を発現させることができることが記載されている。 Further, for example, Patent Document 5 discloses a suitable particle size distribution when carbon black and particles on the order of micrometer such as graphite are used in combination. It is described that by using a small particle size conductive auxiliary agent and a large particle size conductive auxiliary agent in combination, packing in the battery electrode mixture layer can be improved and high conductivity can be exhibited. ing.

しかし、高導電性材料として平均一次粒子径20~50nm、BET比表面積300~1400m2/gの導電助剤、特に空孔を有する中空カーボンブラックを選択した場合における、好適な分散処理状態については十分な検討がなされていないのが実情であった。
この材料を従来のカーボンブラックと同様に設定した粒度分布とした上で単独で用いた場合、良好な電池特性を得ることができずに悪化する場合があり、さらに、これを従来のカーボンブラックから想定される最適粒度分布から大粒子径または小粒子径に変更して設計する、または、黒鉛等のマイクロメートルオーダーの粒子と併用して用いたとしても、良好な導電性や伝導性、剥離強度等を得ることができない場合があることを発明者は見出した。
However, regarding a suitable dispersion treatment state when a conductive auxiliary agent having an average primary particle diameter of 20 to 50 nm and a BET specific surface area of 300 to 1400 m 2 / g, particularly hollow carbon black having pores, is selected as the highly conductive material. The reality was that sufficient consideration had not been made.
If this material is used alone after having a particle size distribution set in the same way as conventional carbon black, it may not be possible to obtain good battery characteristics and it may deteriorate, and further, this is changed from conventional carbon black. Good conductivity, conductivity, and peel strength even when designed by changing from the assumed optimum particle size distribution to a large particle size or small particle size, or when used in combination with micrometer-order particles such as graphite. Etc. have been found by the inventor in some cases.

高導電性材料として平均一次粒子径20~50nm、BET比表面積300~1400m2/gの導電助剤、特に空孔を有する中空カーボンブラックを選択した場合、従来のカーボンブラックと同様の取り扱い方をしたとしても、良好な電池特性を得ることは難しく、高容量な電極合材層として設計することは困難であった。 When a conductive auxiliary agent having an average primary particle diameter of 20 to 50 nm and a BET specific surface area of 300 to 1400 m 2 / g, particularly hollow carbon black having pores, is selected as the highly conductive material, it should be handled in the same manner as conventional carbon black. Even so, it is difficult to obtain good battery characteristics, and it is difficult to design as a high-capacity electrode mixture layer.

特開2014-194001号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-194001 特開2000-348537号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-348537 特開2013-045761号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-045761 特開2013-084397号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-08437 特開2013-145761号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-145766

以上の状況を鑑み、本発明では、従来公知のカーボンブラック分散液、および、これを用いて得た電極用塗工液と比較して、導電性に優れた電極合材塗膜を得ることができる導電助剤分散液、および、電極用塗工液を提供することが課題である。また、貯蔵安定性に優れた安定な導電助剤分散液、および、電極用塗工液を提供することが課題である。また、電池特性が良好で、かつ、密着性に優れた安定な電池電極合材層を提供することが課題である。 In view of the above situation, in the present invention, it is possible to obtain an electrode mixture coating film having excellent conductivity as compared with a conventionally known carbon black dispersion liquid and an electrode coating liquid obtained by using the carbon black dispersion liquid. It is an object to provide a conductive auxiliary agent dispersion liquid and an electrode coating liquid that can be produced. Another object of the present invention is to provide a stable conductive auxiliary agent dispersion liquid having excellent storage stability and a coating liquid for electrodes. Another problem is to provide a stable battery electrode mixture layer having good battery characteristics and excellent adhesion.

本発明者らは、電極活物質、導電助剤、バインダー成分の物理的、化学的性質に着目し、それらの量的関係、及び導電助剤の処理状態についてまで詳細に検討した結果、導電助剤として少なくとも2種以上の比表面積の異なる炭素材料を用い、特定比率範囲内で用いたとき、特に優れた導電性を得ることができる導電助剤分散液を得られることを見出した。さらに、塗膜の強度や導電性、長期使用環境下での安定性に優れた電池電極合材層を得ることができることを見出し、本発明の完成に至った。 The present inventors have focused on the physical and chemical properties of the electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder component, and as a result of examining in detail the quantitative relationship between them and the treatment state of the conductive auxiliary agent, the conductive auxiliary material has been investigated. It has been found that when at least two kinds of carbon materials having different specific surface areas are used as the agent and used within a specific ratio range, a conductive auxiliary agent dispersion liquid capable of obtaining particularly excellent conductivity can be obtained. Furthermore, they have found that it is possible to obtain a battery electrode mixture layer having excellent strength and conductivity of a coating film and stability in a long-term use environment, and have completed the present invention.

即ち、本発明の実施態様は、導電助剤として少なくとも2種以上の異なる炭素材料と、溶媒としてN-メチル-2-ピロリドンを含有する導電助剤分散液であって、1種目の導電助剤が、平均一次粒子径20~50nm、BET比表面積300~1400m2/g、平均分散粒子径(累積50%粒子径)200~2500nm、2種目の導電助剤が、平均一次粒子径20~70nm、BET比表面積10~200m2/g、平均分散粒子径(累積50%粒子径)200~2400nm、であり、1種目の導電助剤と2種目の導電助剤との質量比が20~80:80~20であることを特徴とする、導電助剤分散液に関する。 That is, an embodiment of the present invention is a conductive auxiliary agent dispersion liquid containing at least two or more different carbon materials as a conductive auxiliary agent and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent, and is the first type of conductive auxiliary agent. However, the average primary particle diameter is 20 to 50 nm, the BET specific surface area is 300 to 1400 m 2 / g, the average dispersed particle diameter (cumulative 50% particle diameter) is 200 to 2500 nm, and the second type of conductive auxiliary agent has an average primary particle diameter of 20 to 70 nm. , BET specific surface area 10 to 200 m 2 / g, average dispersed particle diameter (cumulative 50% particle diameter) 200 to 2400 nm, and the mass ratio of the first type of conductive auxiliary agent to the second type of conductive auxiliary agent is 20 to 80. : The present invention relates to a conductive auxiliary agent dispersion liquid having a value of 80 to 20.

また、本発明の実施態様は、1種目の導電助剤および2種目の導電助剤がカーボンブラックであり、1種目の導電助剤と2種目の導電助剤との質量比が35~65:65~35であることを特徴とする、上記導電助剤分散液に関する。 Further, in the embodiment of the present invention, the first kind of conductive auxiliary agent and the second kind of conductive auxiliary agent are carbon black, and the mass ratio of the first kind of conductive auxiliary agent and the second kind of conductive auxiliary agent is 35 to 65: The present invention relates to the above-mentioned conductive auxiliary agent dispersion liquid, which is 65 to 35.

また、本発明の実施態様は、1種目の導電助剤が中空カーボンブラックであり、1種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~1500nmであることを特徴とする、上記導電助剤分散液に関する。 Further, an embodiment of the present invention is characterized in that the first kind of conductive auxiliary agent is hollow carbon black, and the average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the first kind of conductive auxiliary agent is 200 to 1500 nm. The present invention relates to the above-mentioned conductive auxiliary agent dispersion liquid.

また、本発明の実施態様は、1種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~1500nmであり、2種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が800~2400nmであることを特徴とする、上記導電助剤分散液に関する。 Further, in the embodiment of the present invention, the average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the first kind of conductive auxiliary agent is 200 to 1500 nm, and the average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the second kind of conductive auxiliary agent. The present invention relates to the above-mentioned conductive auxiliary agent dispersion liquid, which is characterized by having a diameter) of 800 to 2400 nm.

また、本発明の実施態様は、さらに分散剤を含んでなる、上記導電助剤分散液に関する。 Further, an embodiment of the present invention relates to the above-mentioned conductive auxiliary agent dispersion liquid further containing a dispersant.

また、本発明の実施態様は、さらに、バインダーとして少なくとも水溶性高分子(A)、または、樹脂微粒子(B)のうち少なくとも1つを成分として含んでなる、上記導電助剤分散液に関する。 Further, the embodiment of the present invention further relates to the above-mentioned conductive auxiliary agent dispersion liquid containing at least one of a water-soluble polymer (A) or a resin fine particle (B) as a component as a binder.

また、本発明の実施態様は、上記導電助剤分散液に、さらに電極活物質としてリン酸鉄リチウム、およびチタン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上の電極活物質を含んでなる電極用塗工液であって、電極用塗工液は、さらに添加剤を含有してもよく、また、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量を100質量部としたとき、電極活物質が90質量部以上94質量部以下、導電助剤が3質量部以上7質量部以下、バインダーの量が2.5質量部以上5質量部以下、添加剤の量が0質量部以上0.5質量部以下(ただしバインダーと添加剤の量の合計は5質量部以下)であることを特徴とする、電極用塗工液に関する。 Further, in an embodiment of the present invention, an electrode comprising the above-mentioned conductive auxiliary agent dispersion further containing one or more electrode active materials selected from the group consisting of lithium iron phosphate and lithium titanate as electrode active materials. The coating liquid for electrodes may further contain an additive, and when the amount of all solid components contained in the coating liquid for electrodes is 100 parts by mass, the electrodes The amount of active material is 90 parts by mass or more and 94 parts by mass or less, the amount of conductive aid is 3 parts by mass or more and 7 parts by mass or less, the amount of binder is 2.5 parts by mass or more and 5 parts by mass or less, and the amount of additive is 0 parts by mass or more and 0. The present invention relates to a coating liquid for an electrode, which is characterized in that it is 5 parts by mass or less (however, the total amount of the binder and the additive is 5 parts by mass or less).

また、本発明の実施態様は、電極活物質の平均粒子径が0.2~6μmであることを特徴とする、上記電極用塗工液に関する。 Further, an embodiment of the present invention relates to the above-mentioned coating liquid for electrodes, which is characterized in that the average particle size of the electrode active material is 0.2 to 6 μm.

また、本発明の実施態様は、上記導電助剤分散液に、さらに電極活物質としてLi(NixM1yM2z)O2(x=0.3~0.9、y=0.01~0.69、z=0.01~0.69、x+y+z=1。M1、M2はそれぞれ、Al、Ti、Mn、FeおよびCoからなる群より選ばれる元素であって、M1とM2は異なる元素)、およびマンガン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上の電極活物質を含んでなる電極用塗工液であって、電極用塗工液は、さらに添加剤を含有してもよく、また、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量を100質量部としたとき、電極活物質が94質量部以上98質量部以下、導電助剤が1質量部以上4質量部以下、バインダーの量が1質量部以上4質量部以下、添加剤の量が0質量部以上0.5質量部以下(ただしバインダーと添加剤の量の合計は4質量部以下)であることを特徴とする、電極用塗工液に関する。 Further, in the embodiment of the present invention, Li (Ni x M1 y M2 z ) O 2 (x = 0.3 to 0.9, y = 0.01 to) is further added to the above-mentioned conductive auxiliary agent dispersion liquid as an electrode active material. 0.69, z = 0.01 to 0.69, x + y + z = 1. M1 and M2 are elements selected from the group consisting of Al, Ti, Mn, Fe and Co, respectively, and M1 and M2 are different elements. ), And an electrode coating solution containing one or more electrode active substances selected from the group consisting of lithium manganate, wherein the electrode coating solution may further contain an additive. Further, when the amount of all solid components contained in the coating liquid for electrodes is 100 parts by mass, the electrode active material is 94 parts by mass or more and 98 parts by mass or less, and the conductive auxiliary agent is 1 part by mass or more and 4 parts by mass or less. The feature is that the amount of the binder is 1 part by mass or more and 4 parts by mass or less, and the amount of the additive is 0 parts by mass or more and 0.5 parts by mass or less (however, the total amount of the binder and the additive is 4 parts by mass or less). Regarding the coating liquid for electrodes.

また、本発明の実施態様は、電極活物質の平均粒子径が1~15μmであることを特徴とする、上記電極用塗工液に関する。 Further, an embodiment of the present invention relates to the above-mentioned coating liquid for electrodes, which is characterized in that the average particle size of the electrode active material is 1 to 15 μm.

また、本発明の実施態様は、バインダーと添加剤の合計量100質量部に対して、1種目の導電助剤が25質量部以上100質量部以下であることを特徴とする、上記電極用塗工液に関する。 Further, an embodiment of the present invention is characterized in that the amount of the first type of conductive auxiliary agent is 25 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the binder and the additive. Regarding the work liquid.

また、本発明の実施態様は、添加剤が分散剤であり、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量を100質量部としたとき、分散剤が0.02質量部以上0.5質量部であることを特徴とする、上記電極用塗工液に関する。 Further, in the embodiment of the present invention, when the additive is a dispersant and the amount of all solid components contained in the coating liquid for electrodes is 100 parts by mass, the dispersant is 0.02 parts by mass or more. The present invention relates to the above-mentioned coating liquid for electrodes, which is characterized by having 5 parts by mass.

また、本発明の実施態様は、1種目の導電助剤と2種目の導電助剤がそれぞれカーボンブラックであり、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量を100g、1種目の導電助剤、2種目の導電助剤および電極活物質の量とそれぞれの比表面積との積の総和を総表面積bm2としたとき、(添加剤の量/総表面積b)の値が0.00005≦(添加剤の量/総表面積b)≦0.00045を満たすことを特徴とする、上記電極用塗工液に関する。(なお、総表面積bは、(1種目の導電助剤の量×1種目の導電助剤の比表面積+2種目の導電助剤の量×2種目の導電助剤の比表面積+電極活物質の量×電極活物質の比表面積×0.2)として算出される) Further, in the embodiment of the present invention, the first kind of conductive auxiliary agent and the second kind of conductive auxiliary agent are carbon black, respectively, and the amount of all solid components contained in the coating liquid for electrodes is 100 g, and the first kind of conductive is conductive. When the sum of the products of the amounts of the auxiliary agent, the second kind of conductive auxiliary agent and the electrode active material and the specific surface area of each is the total surface area bm 2 , the value of (amount of additive / total surface area b) is 0.00005. The present invention relates to the above-mentioned coating liquid for electrodes, which satisfies ≦ (amount of additive / total surface area b) ≦ 0.00045. (The total surface area b is (the amount of the first type of conductive auxiliary agent x the specific surface area of the first type of conductive auxiliary agent + the amount of the second type of conductive auxiliary agent x the specific surface area of the second type of conductive auxiliary agent + the electrode active material. Calculated as amount x specific surface area of electrode active material x 0.2))

また、本発明の実施態様は、上記電極用塗工液を塗布してなる電池電極合材層に関する。 Further, an embodiment of the present invention relates to a battery electrode mixture layer formed by applying the above-mentioned electrode coating liquid.

また、本発明の実施態様は、集電体上に正極合材層を有する正極と、集電体上に負極合材層を有する負極と、リチウムを含む電解質とを具備するリチウムイオン二次電池であって、正極および負極の少なくとも一方が、上記電池電極合材層を具備してなるリチウムイオン二次電池に関する。 Further, an embodiment of the present invention is a lithium ion secondary battery including a positive electrode having a positive electrode mixture layer on a current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer on the current collector, and an electrolyte containing lithium. The present invention relates to a lithium ion secondary battery in which at least one of a positive electrode and a negative electrode is provided with the battery electrode mixture layer.

また、本発明の実施態様は、上記導電助剤分散液の製造に用いる、1種目の導電助剤の分散液を製造する方法であって、せん断速度15000s-1以上の条件で運転するミキサー類で分散処理、または、メディアミルを使用して分散処理を行うことを特徴とする、1種目の導電助剤分散液の製造方法に関する。 Further, an embodiment of the present invention is a method for producing a dispersion liquid of the first kind of conductive auxiliary agent used for manufacturing the above-mentioned conductive auxiliary agent dispersion liquid, and the mixers operated under the condition of a shear rate of 15,000 s -1 or more. The present invention relates to a method for producing a first type of conductive auxiliary agent dispersion liquid, which comprises performing a dispersion treatment using a media mill or a dispersion treatment using a media mill.

また、本発明の実施態様は、(I)1種目の導電助剤をメディアミルで分散処理した後、さらに、(II)2種目の導電助剤を添加してせん断速度15000s-1以上の条件で運転するミキサー類で分散処理して製造することを特徴とする、上記導電助剤分散液の製造方法に関する。 Further, in the embodiment of the present invention, (I) the first kind of conductive auxiliary agent is dispersed and treated with a media mill, and then (II) the second kind of conductive auxiliary agent is added, and the shear rate is 15000 s -1 or more. The present invention relates to a method for producing the above-mentioned conductive auxiliary agent dispersion liquid, which is characterized in that it is produced by dispersion treatment with the mixers operated in the above.

また、本発明の実施態様は、(i)1種目の導電助剤の分散液と2種目の導電助剤の分散液を、せん断速度15000s-1以上の条件で運転するミキサー類で分散処理、または、メディアミルを使用して分散処理することでそれぞれ作製する工程、(ii)上記2種の導電助剤分散液を混合する工程、を経て製造することを特徴とする、上記導電助剤分散液の製造方法に関する。 Further, in the embodiment of the present invention, (i) the dispersion liquid of the first kind of conductive auxiliary agent and the dispersion liquid of the second kind of conductive auxiliary agent are dispersed and treated with mixers operated under the condition of shearing speed of 15000s -1 or more. Alternatively, the above-mentioned conductive auxiliary agent dispersion is characterized by being manufactured through a step of producing each by dispersion treatment using a media mill and (ii) a step of mixing the above-mentioned two kinds of conductive auxiliary agent dispersion liquids. Regarding the method of producing a liquid.

また、本発明の実施態様は、1種目の導電助剤と2種目の導電助剤を同時に、せん断速度15000s-1以上の条件で運転するミキサー類、または、メディアミルを使用して、1種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~2500nm、かつ、2種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~2400nmとなるときと同等の分散処理工程を経て製造することを特徴とする、上記導電助剤分散液の製造方法に関する。 Further, in the embodiment of the present invention, the first type using a mixer or a media mill in which the first type of conductive auxiliary agent and the second type of conductive auxiliary agent are operated at the same time under the condition of a shear rate of 15000s -1 or more is used. The average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the conductive auxiliary agent is 200 to 2500 nm, and the average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the second type of conductive auxiliary agent is 200 to 2400 nm. The present invention relates to a method for producing the above-mentioned conductive auxiliary agent dispersion liquid, which is characterized by being produced through the dispersion treatment step of the above.

また、本発明の実施態様は、導電助剤と電極活物質を溶媒中で同時に分散処理する工程を経て電極用塗工液を製造する方法であって、導電助剤を単独で溶媒中に分散処理して1種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~2500nm、かつ、2種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~2400nmとなるときと同等の分散処理工程を経て製造することを特徴とする、上記電極用塗工液の製造方法に関する。 Further, an embodiment of the present invention is a method for producing a coating liquid for an electrode through a step of simultaneously dispersing a conductive auxiliary agent and an electrode active material in a solvent, in which the conductive auxiliary agent is dispersed alone in the solvent. The average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the first type of conductive auxiliary agent after treatment is 200 to 2500 nm, and the average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the second type of conductive auxiliary agent is 200 to 2400 nm. The present invention relates to a method for producing a coating liquid for an electrode, which is characterized in that it is produced through a dispersion treatment step equivalent to that in the case of.

本発明により、1種目の導電助剤と2種目の導電助剤とを含む、貯蔵安定性が良好な導電助剤分散液を得ることができ、その結果、レオロジーや貯蔵安定性が良好で塗工性に優れた、高濃度な電極用塗工液を得ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain a conductive auxiliary agent dispersion having good storage stability, which contains the first type of conductive auxiliary agent and the second type of conductive auxiliary agent, and as a result, it is coated with good rheology and storage stability. It is possible to obtain a high-concentration coating liquid for electrodes with excellent workability.

また、該電極用塗工液を用いて二次電池用電極合材層を調製した場合、基材に対する密着性に優れ、均質で良好な塗膜と得ることが可能となる。 Further, when the electrode mixture layer for a secondary battery is prepared using the electrode coating liquid, it is possible to obtain a homogeneous and good coating film having excellent adhesion to the substrate.

また、該電極用塗工液を用いて調製した二次電池用電極合材層を電極として使用した場合、電極活物質の高容量な性質を維持したままで、導電性に優れ、かつ長期使用環境下での安定性に優れた良好な電極を得ることができ、その結果、従来よりも厳しい充放電条件下でも良好に使用することが可能となる。 Further, when the electrode mixture layer for a secondary battery prepared by using the electrode coating liquid is used as an electrode, it has excellent conductivity and is used for a long period of time while maintaining the high capacity property of the electrode active material. A good electrode with excellent stability in the environment can be obtained, and as a result, it can be used well even under stricter charge / discharge conditions than before.

以下、本発明の詳細を説明する。尚、本明細書では、「正極活物質または負極活物質」を「電極活物質」、「金属集電体」を「集電体」と略記することがある。 Hereinafter, the details of the present invention will be described. In this specification, "positive electrode active material or negative electrode active material" may be abbreviated as "electrode active material", and "metal current collector" may be abbreviated as "current collector".

<導電助剤>
本発明では、1種目の導電助剤と2種目の導電助剤を用いる。1種目の導電助剤として空孔を有する中空カーボンブラックが、2種目の導電助剤としてカーボンブラックが専ら使用されるが、これに限定されない。本発明に用いる導電助剤としては、市販の中空カーボンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラックなど各種のカーボンブラックを用いることができる。また、通常行われている酸化処理されたカーボンブラックや、黒鉛化処理されたカーボンブラックなども使用できる。
<Conductive aid>
In the present invention, the first kind of conductive auxiliary agent and the second kind of conductive auxiliary agent are used. Hollow carbon black having holes is used exclusively as the first type of conductive auxiliary agent, and carbon black is used exclusively as the second type of conductive auxiliary agent, but the present invention is not limited thereto. As the conductive auxiliary agent used in the present invention, various carbon blacks such as commercially available hollow carbon black, furnace black, channel black, thermal black, and acetylene black can be used. Further, the usual oxidation-treated carbon black, graphitized carbon black, and the like can also be used.

電極用塗工液の製造に用いる第一種の導電助剤の平均一次粒子径は20~50nmであり、より好ましくは25~45nmである。また、第二種の導電助剤の平均一次粒子径は20~70nmであり、より好ましくは20~50nmである。また、一次粒子の形状は球状であることが特に好ましい。ここでいう平均一次粒子径とは、電子顕微鏡で測定された算術平均粒子径を示し、この物性値は一般に導電助剤の物理的特性を表すのに用いられている。 The average primary particle size of the first-class conductive auxiliary agent used in the production of the coating liquid for electrodes is 20 to 50 nm, more preferably 25 to 45 nm. The average primary particle size of the second type conductive auxiliary agent is 20 to 70 nm, more preferably 20 to 50 nm. Further, it is particularly preferable that the shape of the primary particles is spherical. The average primary particle size referred to here indicates an arithmetic average particle size measured by an electron microscope, and this physical property value is generally used to represent the physical properties of a conductive auxiliary agent.

導電助剤の物理的特性を表すその他の物性値としては、BET比表面積やpHが知られている。BET比表面積は、窒素吸着によりBET法で測定された比表面積(以下、単に比表面積と記載)を指し、この比表面積はカーボンブラックの表面積に対応しており、一般に、比表面積が大きいほど均質かつ安定な塗工液とすることが難しくなる。pHはカーボンブラック表面の官能基や含有不純物の影響を受けて変化する。 BET specific surface area and pH are known as other physical property values representing the physical properties of the conductive auxiliary agent. The BET specific surface area refers to the specific surface area measured by the BET method by nitrogen adsorption (hereinafter, simply referred to as the specific surface area), and this specific surface area corresponds to the surface area of carbon black. Generally, the larger the specific surface area, the more homogeneous. Moreover, it becomes difficult to obtain a stable coating liquid. The pH changes under the influence of functional groups and impurities on the surface of carbon black.

本発明で用いる1種目の導電助剤は、BET比表面積が300~1400m2/gであり、350~1300m2/gのものが好ましく、350~900m2/gのものがより好ましく、500~800m2/gのものが特に好ましい。また、2種目の導電助剤は、BET比表面積が10~200m2/gであり、30~140m2/gのものが好ましく、30~70m2/gのものが特に好ましい。上記BET比表面積の導電助剤であれば、各種の市販品、合成品を単独で、もしくは2種以上の導電助剤を併せて使用することができる。 The first type of conductive auxiliary agent used in the present invention has a BET specific surface area of 300 to 1400 m 2 / g, preferably 350 to 1300 m 2 / g, more preferably 350 to 900 m 2 / g, and 500 to 500 to 900 m 2 / g. 800 m 2 / g is particularly preferable. The second type of conductive auxiliary agent has a BET specific surface area of 10 to 200 m 2 / g, preferably 30 to 140 m 2 / g, and particularly preferably 30 to 70 m 2 / g. As long as it is the above-mentioned conductive auxiliary agent having a specific surface area of BET, various commercially available products and synthetic products can be used alone, or two or more kinds of conductive auxiliary agents can be used in combination.

また、1種目の導電助剤または2種目の導電助剤として、2種以上の導電助剤を混合して調製された導電助剤を使用する場合、そのBET比表面積は、ある導電助剤iのBET比表面積をSi2/g、ある導電助剤iが、1種目または2種目の導電助剤の量を1としたときに、1種目または2種目の導電助剤中に占める比率をGiとしたときの、各導電助剤種のBET比表面積とその比率の積の総和として、下記式(A)に基づいて算出することができる。
式(A) (混合導電助剤のBET比表面積)=Σ(Si・Gi
例えば、BET比表面積800m2/gのカーボンブラックと、1200m2/gのカーボンブラックとを、質量比1対1で混合して調製したカーボンブラックの比表面積は、1000m2/gである。
Further, when a conductive auxiliary agent prepared by mixing two or more types of conductive auxiliary agents is used as the first type of conductive auxiliary agent or the second type of conductive auxiliary agent, the BET specific surface area thereof is a certain conductive auxiliary agent i. BET specific surface area is Sim 2 / g, and the ratio of a certain conductive auxiliary agent i to the first or second type of conductive auxiliary agent when the amount of the first or second type of conductive auxiliary agent is 1. Can be calculated based on the following formula (A) as the sum of the products of the BET specific surface area and the ratio of each conductive auxiliary agent type when G i .
Formula (A) (BET specific surface area of mixed conductive auxiliary agent) = Σ (S i · G i )
For example, the specific surface area of carbon black prepared by mixing carbon black having a BET specific surface area of 800 m 2 / g and carbon black having a mass ratio of 1200 m 2 / g at a mass ratio of 1: 1 is 1000 m 2 / g.

導電助剤の総量中に占める1種目の導電助剤と2種目の導電助剤の比率は20:80~80:20であり、25:75~75:25であることが好ましく、35:65~65:35であることがより好ましく、40:60~60:40であることが特に好ましい。 The ratio of the first type of conductive auxiliary agent to the second type of conductive auxiliary agent in the total amount of the conductive auxiliary agent is 20:80 to 80:20, preferably 25:75 to 75:25, and is preferably 35:65. It is more preferably to 65:35, and particularly preferably 40:60 to 60:40.

導電助剤分散液中の1種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)は、200~2500nmであり、200~1500nmであることがより好ましく、250~1200nmであることがさらに好ましく、300~900nmであることが特に好ましい。また、2種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)は、200~2400nmであり、800~2400nmであることがより好ましく、1200~2300nmであることが特に好ましい。平均分散粒子径がこの範囲内にあるとき、粒子の分散安定性や塗膜にしたときの均質性が良好になるだけでなく、電池電極合材層としたときに良好な導電性や伝導性を得ることが可能となる。なお、本発明における導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)とは、レーザ光回折・散乱式の粒度分布計により測定されたD50値である。 The average dispersed particle diameter (cumulative 50% particle diameter) of the first type of conductive auxiliary agent in the conductive auxiliary agent dispersion liquid is 200 to 2500 nm, more preferably 200 to 1500 nm, and more preferably 250 to 1200 nm. It is more preferably 300 to 900 nm, and particularly preferably 300 to 900 nm. The average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the second type of conductive auxiliary agent is 200 to 2400 nm, more preferably 800 to 2400 nm, and particularly preferably 1200 to 2300 nm. When the average dispersed particle size is within this range, not only the dispersion stability of the particles and the homogeneity in the coating film are good, but also the good conductivity and conductivity when the battery electrode mixture layer is used. Can be obtained. The average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the conductive auxiliary agent in the present invention is a D50 value measured by a laser light diffraction / scattering type particle size distribution meter.

また、本発明で用いる導電助剤は、前記一次粒子径や比表面積のものであれば特に限定されるものではないが、アセチレンブラック、ファーネスブラック、中空カーボンブラックや黒鉛化処理されたカーボンブラックなど、高い導電性を有し、かつ工業的に生産されるカーボンブラックが特に好適に用いられる。これらのカーボンブラックの中でも、質量当たりの導電性が優れ、かつ、BET比表面積が大きい中空カーボンブラックが、1種目の導電助剤として特に好適に用いられる。また、2種目の導電助剤としては、発達したストラクチャーを有するカーボンブラックが好ましく、純度に優れるアセチレンブラックが特に好適に用いられる。中空カーボンブラックとしては、例えば、ケッチェンブラック(ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製)等が、アセチレンブラックとしては、例えば、デンカブラック(デンカ社製)等がそれぞれ挙げられ、種々のグレードを市場より入手することが出来る。 The conductive auxiliary agent used in the present invention is not particularly limited as long as it has the primary particle size and specific surface area, but is acetylene black, furnace black, hollow carbon black, graphitized carbon black, and the like. Carbon black, which has high conductivity and is industrially produced, is particularly preferably used. Among these carbon blacks, hollow carbon black having excellent conductivity per mass and having a large BET specific surface area is particularly preferably used as the first type of conductive auxiliary agent. As the second type of conductive auxiliary agent, carbon black having a developed structure is preferable, and acetylene black having excellent purity is particularly preferably used. Examples of hollow carbon black include Ketjen Black (manufactured by Lion Specialty Chemicals), and examples of acetylene black include Denka Black (manufactured by Denka). Various grades are available from the market. Can be done.

本発明において、電極用塗工液中に含有する導電助剤の量は、電極活物質の種類によって異なる。電極活物質としてLi(NixM1yM2z)O2(x=0.3~0.9、y=0.01~0.69、z=0.01~0.69、x+y+z=1。M1、M2はそれぞれ、Al、Ti、Mn、FeおよびCoからなる群より選ばれる元素であって、M1とM2は異なる元素)、およびマンガン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上の電極活物質を用いる場合、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量100質量部に対して、1質量部以上4質量部以下であり、1質量部以上3質量部以下が好ましく、1.5質量部以上3質量部以下がより好ましく、1.5質量部以上2.5質量部以下が特に好ましい。
また、電極活物質としてリン酸鉄リチウム、およびチタン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上の電極活物質を用いる場合、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量100質量部に対して、3質量部以上7質量部以下であり、3質量部以上6質量部以下が好ましく、3.5質量部以上6質量部以下がより好ましく、4質量部以上5.5質量部以下がさらに好ましく、4質量部以上5質量部以下が特に好ましい。
この量比で導電助剤を配合することで、1種目または2種目の導電助剤をそれぞれ単独で用いた場合や、1種目または2種目の導電助剤と、一次粒子径またはBET比表面積が大きく異なる材料とを併用して用いた場合と比較して、顕著に優れた導電性や伝導性を得ることが可能となる。
In the present invention, the amount of the conductive auxiliary agent contained in the coating liquid for electrodes varies depending on the type of the electrode active material. Li (Ni x M1 y M2 z ) O 2 (x = 0.3 to 0.9, y = 0.01 to 0.69, z = 0.01 to 0.69, x + y + z = 1 as the electrode active material. M1 and M2 are elements selected from the group consisting of Al, Ti, Mn, Fe and Co, respectively, and M1 and M2 are different elements), and one or more electrodes selected from the group consisting of lithium manganate. When an active material is used, it is preferably 1 part by mass or more and 4 parts by mass or less, preferably 1 part by mass or more and 3 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of all solid components contained in the coating liquid for electrodes. It is more preferably 5.5 parts by mass or more and 3 parts by mass or less, and particularly preferably 1.5 parts by mass or more and 2.5 parts by mass or less.
When one or more electrode active materials selected from the group consisting of lithium iron phosphate and lithium titanate are used as the electrode active material, the amount of all solid components contained in the coating liquid for the electrode is 100 parts by mass. On the other hand, it is preferably 3 parts by mass or more and 7 parts by mass or less, preferably 3 parts by mass or more and 6 parts by mass or less, more preferably 3.5 parts by mass or more and 6 parts by mass or less, and 4 parts by mass or more and 5.5 parts by mass or less. Is more preferable, and 4 parts by mass or more and 5 parts by mass or less are particularly preferable.
By blending the conductive auxiliary agent in this amount ratio, the primary particle size or the BET specific surface area can be increased when the first or second type of conductive auxiliary agent is used alone, or with the first or second type of conductive auxiliary agent. It is possible to obtain remarkably excellent conductivity and conductivity as compared with the case where they are used in combination with significantly different materials.

さらに、本発明において電極用塗工液中に含まれるバインダーと添加剤の合計の量を100質量部としたとき、1種目の導電助剤は25質量部以上100質量部以下であることが好ましく、25質量部以上75質量部以下であることがより好ましく、30質量部以上60質量部以下であることが特に好ましい。
作用機構は明確ではないが、電極活物質を被覆したバインダー層内に、質量当たりの粒子個数に優れる1種目の導電助剤が均質に分散された状態で充填された結果、良好な導電性や伝導性が発現するようになったものと推察している。特に、導電助剤の構成比率が低いとき、1種目の導電助剤の量が25質量部未満の場合、導電助剤の導電パスがバインダーによって分断されて高抵抗になることがあり、100質量部を超過する場合、導電助剤粒子間の結着力不足に起因して塗膜が剥落することがある。
Further, in the present invention, when the total amount of the binder and the additive contained in the coating liquid for electrodes is 100 parts by mass, the first type of conductive auxiliary agent is preferably 25 parts by mass or more and 100 parts by mass or less. , 25 parts by mass or more and 75 parts by mass or less, and particularly preferably 30 parts by mass or more and 60 parts by mass or less.
Although the mechanism of action is not clear, the binder layer coated with the electrode active material is filled with the first type of conductive auxiliary agent having an excellent number of particles per mass in a uniformly dispersed state, resulting in good conductivity and good conductivity. It is speculated that conductivity has come to be developed. In particular, when the composition ratio of the conductive auxiliary agent is low, if the amount of the conductive auxiliary agent of the first type is less than 25 parts by mass, the conductive path of the conductive auxiliary agent may be divided by the binder to obtain high resistance, and 100 mass by mass. If the portion is exceeded, the coating film may peel off due to insufficient binding force between the conductive auxiliary agent particles.

<バインダー>
本発明で用いるバインダーとは、水溶性高分子(A)、または、樹脂微粒子(B)のうち少なくとも1つを成分として含むものである。以下、それぞれのバインダー成分について記述する。
<Binder>
The binder used in the present invention contains at least one of the water-soluble polymer (A) and the resin fine particles (B) as a component. Hereinafter, each binder component will be described.

<水溶性高分子(A)>
本発明では、バインダーとして水溶性高分子を用いることができる。
<Water-soluble polymer (A)>
In the present invention, a water-soluble polymer can be used as the binder.

本発明で使用される水溶性高分子(A)とは、25℃の精製水である媒体99g中に水溶性高分子(A)1gを混合して撹拌し、25℃で24時間放置した後、分離・析出せずに水媒体中で完全に溶解可能なものである。 The water-soluble polymer (A) used in the present invention is obtained by mixing 1 g of the water-soluble polymer (A) in 99 g of a medium of purified water at 25 ° C, stirring the mixture, and allowing the mixture to stand at 25 ° C for 24 hours. It can be completely dissolved in an aqueous medium without separation and precipitation.

水溶性高分子(A)としては、エマルション状態以外の樹脂であれば特に限定されるものではないが、例えば、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアリルアミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、カルボキシメチルセルロース等の多糖類の樹脂を含む高分子化合物が挙げられる。また、これらの樹脂の変性物、混合物、又は共重合体でも良い。これらバインダーは、1種または複数を組み合わせて使用することも出来る。 The water-soluble polymer (A) is not particularly limited as long as it is a resin other than the emulsion state, but for example, an acrylic resin, a polyurethane resin, a polyester resin, a polyamide resin, a polyimide resin, a polyallylamine resin, and a phenol resin. Examples thereof include polymer compounds containing polysaccharide resins such as epoxy resin, phenoxy resin, urea resin, melamine resin, alkyd resin, formaldehyde resin, silicon resin, fluororesin and carboxymethyl cellulose. Further, a modified product, a mixture or a copolymer of these resins may be used. These binders may be used alone or in combination of two or more.

水溶性高分子(A)としては、カルボキシメチルセルロースやメチルセルロース等の多糖類の樹脂、及び、その金属塩またはアンモニウム塩が好適に用いられる。これらの高分子の中でも、分散剤や増粘剤として水中で良好に機能し、塗膜の結着性、密着性に優れる、メチルセルロースまたはカルボキシメチルセルロース、及び、その金属塩またはアンモニウム塩が特に好適に用いられる。 As the water-soluble polymer (A), a resin of a polysaccharide such as carboxymethyl cellulose or methyl cellulose, and a metal salt or an ammonium salt thereof are preferably used. Among these polymers, methyl cellulose or carboxymethyl cellulose, which functions well as a dispersant or thickener in water and has excellent adhesion and adhesion of a coating film, and a metal salt or ammonium salt thereof are particularly preferable. Used.

水溶性高分子(A)は、液温25℃のときの1%水溶液の粘度が5mPa・s以上100000mPa・s以下であり、1%水溶液の粘度が10mPa・s以上10000mPa・s以下であることが好ましく、20mPa・s以上5000mPa・s以下であることがより好ましく、30mPa・s以上2000mPa・s以下であることがさらに好ましく、30mPa・s以上1000mPa・s以下であることが特に好ましい。 The water-soluble polymer (A) has a viscosity of 1% aqueous solution of 5 mPa · s or more and 100,000 mPa · s or less and a viscosity of 1% aqueous solution of 10 mPa · s or more and 10,000 mPa · s or less at a liquid temperature of 25 ° C. It is more preferably 20 mPa · s or more and 5000 mPa · s or less, further preferably 30 mPa · s or more and 2000 mPa · s or less, and particularly preferably 30 mPa · s or more and 1000 mPa · s or less.

1%水溶液の粘度が小さいと水溶性高分子(A)の耐性や密着性が低下することがある。1%水溶液の粘度が大きくなると水溶性高分子(A)の耐性や密着性は向上するものの、水溶性高分子(A)自体の粘度が高くなり作業性が低下するとともに、凝集剤として働き、分散された粒子が著しく凝集してしまうことがある。本発明の想定する産業上の利用可能性から、より高容量な電池を設計するために、導電助剤分散体や電極用塗工液の貯蔵安定性、及び製膜性を確保できる範囲内で分子量の大きな高分子を使用することで、電極合材層内に占めるバインダーの比率を低減することが望ましい。 If the viscosity of the 1% aqueous solution is small, the resistance and adhesion of the water-soluble polymer (A) may decrease. When the viscosity of the 1% aqueous solution increases, the resistance and adhesion of the water-soluble polymer (A) improve, but the viscosity of the water-soluble polymer (A) itself increases, the workability decreases, and it acts as a flocculant. The dispersed particles may be significantly aggregated. From the industrial applicability assumed by the present invention, in order to design a battery with a higher capacity, the storage stability of the conductive auxiliary agent dispersion and the coating liquid for electrodes and the film forming property can be ensured. It is desirable to reduce the ratio of the binder in the electrode mixture layer by using a polymer having a large molecular weight.

<樹脂微粒子(B)>
本発明では、バインダー成分の1つとして樹脂微粒子を用いることができる。
<Resin fine particles (B)>
In the present invention, resin fine particles can be used as one of the binder components.

本発明で使用される樹脂微粒子(B)は、バインダー樹脂が水中で溶解せずに、微粒子の状態で分散された水性エマルションの形態として、電極用塗工液に添加して使用することができる。 The resin fine particles (B) used in the present invention can be added to an electrode coating liquid in the form of an aqueous emulsion in which the binder resin is not dissolved in water and is dispersed in the state of fine particles. ..

使用する樹脂微粒子(B)の水性エマルションは特に限定されないが、(メタ)アクリル系エマルション、ニトリル系エマルション、ウレタン系エマルション、ジエン系エマルション(スチレンブタジエンゴム)など)、フッ素系エマルション(ポリフッ化ビニレンデンやポリテトラフルオロエチレンなど)等が挙げられる。水溶性高分子と異なり、エマルションは粒子間の結着性と柔軟性(膜の可とう性)に優れるものが好ましい。 The aqueous emulsion of the resin fine particles (B) to be used is not particularly limited, but (meth) acrylic emulsion, nitrile emulsion, urethane emulsion, diene emulsion (styrene butadiene rubber), etc.), fluorine emulsion (polyfluorinated vinylendene, etc.) Polytetrafluoroethylene, etc.) and the like. Unlike the water-soluble polymer, the emulsion preferably has excellent bondability and flexibility (flexibility of the film) between particles.

樹脂微粒子(B)は、官能基含有架橋型樹脂微粒子であることが好ましい。また、非フッ素系の樹脂微粒子であることがより好ましく、(メタ)アクリル系の樹脂微粒子であることが特に好ましい。非フッ素系樹脂微粒子を用いることで、質量あたりの粒子体積や粒子数を大きくすることができ、より良好な結着性、密着性や柔軟性を得ることができる。 The resin fine particles (B) are preferably functional group-containing crosslinked resin fine particles. Further, non-fluorine-based resin fine particles are more preferable, and (meth) acrylic resin fine particles are particularly preferable. By using the non-fluorine-based resin fine particles, the particle volume and the number of particles per mass can be increased, and better binding property, adhesion and flexibility can be obtained.

(樹脂微粒子(B)の粒子径)
使用される樹脂微粒子(B)の水性エマルションの平均粒子径は、塗膜の結着性や電極用塗工液中での粒子の安定性の観点から、0.05~5μmであることが好ましく、0.1~1μmであることがより好ましく、50~500nmであることがさらに好ましく、50~350nmであることがさらに好ましく、50~300nmであることが特に好ましい。
なお、本発明における樹脂微粒子(B)の平均粒子径とは、体積平均粒子径のことを表し、動的光散乱法により測定された値である。
(Particle diameter of resin fine particles (B))
The average particle size of the aqueous emulsion of the resin fine particles (B) used is preferably 0.05 to 5 μm from the viewpoint of the bondability of the coating film and the stability of the particles in the coating liquid for electrodes. , 0.1 to 1 μm, more preferably 50 to 500 nm, further preferably 50 to 350 nm, and particularly preferably 50 to 300 nm.
The average particle size of the resin fine particles (B) in the present invention represents the volume average particle size, and is a value measured by a dynamic light scattering method.

(メタ)アクリル系エマルションを使用する場合、以下で説明する架橋型樹脂微粒子を含むことが好ましい。架橋型樹脂微粒子とは、内部架橋構造(三次元架橋構造)を有する樹脂微粒子を示す。架橋型樹脂微粒子が架橋構造をとることにより耐電解液溶出性を確保することができ、粒子内部の架橋を調整することでその効果を高めることができる。また、架橋型樹脂微粒子が特定の官能基を含有することにより、集電体との密着性に寄与することができる。さらには架橋構造や官能基の量を調整することで、蓄電デバイスの耐久性に優れた電極用塗工液を得ることができる。 When a (meth) acrylic emulsion is used, it is preferable to contain crosslinked resin fine particles described below. The crosslinked resin fine particles indicate resin fine particles having an internal crosslinked structure (three-dimensional crosslinked structure). The cross-linked resin fine particles have a cross-linked structure, so that the electrolytic solution elution resistance can be ensured, and the effect can be enhanced by adjusting the cross-linking inside the particles. Further, since the crosslinked resin fine particles contain a specific functional group, it is possible to contribute to the adhesion to the current collector. Furthermore, by adjusting the crosslinked structure and the amount of functional groups, it is possible to obtain a coating liquid for electrodes having excellent durability of the power storage device.

本発明で好適に使用される(メタ)アクリル系の官能基含有架橋型樹脂微粒子は、エチレン性不飽和単量体を水中にて界面活性剤の存在下、ラジカル重合開始剤によって乳化重合して得られる樹脂微粒子である。そして、エチレン性不飽和単量体(C1)および(C2)を下記割合で乳化重合することにより得ることが好ましい。
(C1)単官能または多官能アルコキシシリル基を有するエチレン性不飽和単量体(c1)、および1分子中に2つ以上のエチレン性不飽和基を有する単量体(c2)からなる群より選ばれる少なくとも1つの単量体であり、全エチレン性不飽和単量体の量100質量部に対して、0.1~20質量部
(C2)前記単量体(c1)~(c2)以外のエチレン性不飽和単量体(c3)であり、全エチレン性不飽和単量体の量100質量部に対して、80~99.9質量部
The (meth) acrylic functional group-containing crosslinked resin fine particles preferably used in the present invention are obtained by emulsion-polymerizing an ethylenically unsaturated monomer in water with a radical polymerization initiator in the presence of a surfactant. The obtained resin fine particles. Then, it is preferable to obtain the ethylenically unsaturated monomers (C1) and (C2) by emulsion polymerization at the following ratios.
(C1) From the group consisting of an ethylenically unsaturated monomer (c1) having a monofunctional or polyfunctional alkoxysilyl group and a monomer (c2) having two or more ethylenically unsaturated groups in one molecule. At least one monomer selected, 0.1 to 20 parts by mass (C2) other than the monomers (c1) to (c2) with respect to 100 parts by mass of the total ethylenically unsaturated monomer. It is an ethylenically unsaturated monomer (c3) of the above, and 80 to 99.9 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total ethylenically unsaturated monomer.

本発明で好適に使用される(メタ)アクリル系エマルション中の架橋型樹脂微粒子を構成するエチレン性不飽和単量体のうち(c1)、(c3)は、特に断らない限り、1分子中に1つのエチレン性不飽和基を有する単量体のことを示す。 Of the ethylenically unsaturated monomers constituting the crosslinked resin fine particles in the (meth) acrylic emulsion preferably used in the present invention, (c1) and (c3) are contained in one molecule unless otherwise specified. It indicates a monomer having one ethylenically unsaturated group.

(単量体群(C1)について)
単量体群(C1)に含まれる単量体の有する官能基(アルコキシシリル基、エチレン性不飽和基) は、自己架橋型反応性官能基であり、主に粒子合成中における粒子内部架橋を形成する効果がある。粒子の内部架橋を十分に行うことで、耐電解液性を向上させることができる。したがって、単量体群(C1)に含まれる単量体を使用することで架橋型樹脂微粒子とすることができる。また、粒子架橋を十分に行うことで、耐電解液性を向上させることができる。また、粒子内部または表面に残存したアルコキシシリル基、またはエチレン性不飽和基は、バインダー組成物の粒子間架橋に寄与する。特にアルコキシシリル基は集電体への密着性向上に寄与する効果があるため好ましい。
(About the monomer group (C1))
The functional groups (alkoxysilyl group, ethylenically unsaturated group) of the monomer contained in the monomer group (C1) are self-crosslinking reactive functional groups, which mainly cause internal cross-linking during particle synthesis. Has the effect of forming. Sufficient internal cross-linking of particles can improve the electrolytic solution resistance. Therefore, the crosslinked resin fine particles can be obtained by using the monomer contained in the monomer group (C1). Further, by sufficiently performing particle cross-linking, the electrolytic solution resistance can be improved. In addition, the alkoxysilyl group or ethylenically unsaturated group remaining inside or on the surface of the particles contributes to the interparticle crosslinking of the binder composition. In particular, the alkoxysilyl group is preferable because it has an effect of contributing to the improvement of the adhesion to the current collector.

本発明では、単量体群(C1)に含まれる単量体は、乳化重合に使用するエチレン性不飽和単量体全体(合計100質量%)中に0.1~20質量%使用されることを特徴とする。好ましくは0.2~10質量%である。 In the present invention, the monomer contained in the monomer group (C1) is used in an amount of 0.1 to 20% by mass in the entire ethylenically unsaturated monomer (total 100% by mass) used for emulsion polymerization. It is characterized by that. It is preferably 0.2 to 10% by mass.

(単量体群(C2)について)
本発明で好適に使用される(メタ)アクリル系エマルション中の架橋型樹脂微粒子は、上述した1分子中に1つのエチレン性不飽和基と、アルコキシシリル基とを有する単量体(c1)、および/または、1分子中に2つ以上のエチレン性不飽和基を有する単量体(c2)に加えて、単量体群(C2)として、単量体(c1)、(c2)以外の、エチレン性不飽和基を有する単量体(c3)を同時に乳化重合することで得ることができる。
(About the monomer group (C2))
The crosslinked resin fine particles in the (meth) acrylic emulsion preferably used in the present invention are the above-mentioned monomer (c1) having an ethylenically unsaturated group and an alkoxysilyl group in one molecule. And / or, in addition to the monomer (c2) having two or more ethylenically unsaturated groups in one molecule, as the monomer group (C2), other than the monomers (c1) and (c2). , Can be obtained by simultaneously emulsifying and polymerizing a monomer (c3) having an ethylenically unsaturated group.

この単量体(c3)としては、単量体(c1)、(c2)以外であって、エチレン性不飽和基を有する単量体であれば特に限定されないが、例えば、1分子中に1つのエチレン性不飽和基と、単官能または多官能エポキシ基とを有する単量体(c4)、1分子中に1つのエチレン性不飽和基と、単官能または多官能アミド基とを有する単量体(c5)、および1分子中に1つのエチレン性不飽和基と、単官能または多官能水酸基とを有する単量体(c6)からなる群より選ばれる少なくとも1つの単量体、および、単量体(c1)、(c2)、(c4)~(c6)以外の、エチレン性不飽和基を有する単量体(c7)を使用することができる。単量体(c4)~(c6)を使用することにより、エポキシ基、アミド基、または水酸基を架橋型樹脂微粒子の粒子内や表面に残存させることができ、これにより集電体の密着性などの物性を向上させることができる。単量体(c4)~(c6)は、粒子合成後でもその官能基が粒子内部や表面に残存しやすく、少量でも集電体への密着性効果が大きい。また、その一部が架橋反応に使用されてもよく、これらの官能基の架橋度合いを調整することで、耐電解液性と密着性のバランスをとることができる。 The monomer (c3) is not particularly limited as long as it is a monomer other than the monomers (c1) and (c2) and has an ethylenically unsaturated group, but for example, 1 in one molecule. Monomer (c4) having two ethylenically unsaturated groups and a monofunctional or polyfunctional epoxy group, and a single amount having one ethylenically unsaturated group and a monofunctional or polyfunctional amide group in one molecule. At least one monomer selected from the group consisting of the body (c5) and a monomer (c6) having one ethylenically unsaturated group in one molecule and a monofunctional or polyfunctional hydroxyl group, and a single molecule. A monomer (c7) having an ethylenically unsaturated group other than the molecules (c1), (c2), (c4) to (c6) can be used. By using the monomers (c4) to (c6), an epoxy group, an amide group, or a hydroxyl group can be left in or on the surface of the crosslinked resin fine particles, whereby the adhesion of the current collector and the like can be maintained. It is possible to improve the physical properties of. The functional groups of the monomers (c4) to (c6) are likely to remain inside or on the surface of the particles even after particle synthesis, and even a small amount has a large adhesive effect to the current collector. Further, a part thereof may be used for a crosslinking reaction, and by adjusting the degree of crosslinking of these functional groups, it is possible to balance the electrolytic solution resistance and the adhesion.

単量体(c4)~(c6)に含まれる単量体の官能基は、その一部が粒子重合中に反応し、粒子内架橋に使われても構わない。本発明では、単量体(c4)~(c6)に含まれる単量体は、乳化重合に使用するエチレン性不飽和単量体全体(合計100質量%)中に0.1~20質量%使用されることが好ましく、より好ましくは1~15質量%であり、特に好ましくは1~10質量%である。 A part of the functional group of the monomer contained in the monomers (c4) to (c6) may react during particle polymerization and be used for in-particle crosslinking. In the present invention, the monomer contained in the monomers (c4) to (c6) is 0.1 to 20% by mass in the entire ethylenically unsaturated monomer (100% by mass in total) used for emulsion polymerization. It is preferably used, more preferably 1 to 15% by mass, and particularly preferably 1 to 10% by mass.

単量体(c7)としては、単量体(c1)、(c2)、(c4)~(c6)以外であって、エチレン性不飽和基を有する単量体であれば特に限定されないが、例えば、1分子中に1つのエチレン性不飽和基と、炭素数8~18のアルキル基とを有する単量体(c8)、1分子中に1つのエチレン性不飽和基と、環状構造とを有する単量体(c9)などがあげられる。単量体(c7)として、該単量体(c8)および/または単量体(c9)を乳化重合に使用する場合には(単量体(c7)としてそれら以外の単量体を含んでいてもよい)、該単量体(c8)および(c9)が、エチレン性不飽和基を有する単量体全体((c1)、(c2)、(c4)~(c6)および(c7))中に合計で30~95質量%含まれることが好ましい。単量体(c8)や単量体(c9)を使用することで粒子合成時の粒子安定性や耐電解液性に優れるため好ましい。 The monomer (c7) is not particularly limited as long as it is a monomer other than the monomers (c1), (c2), (c4) to (c6) and has an ethylenically unsaturated group. For example, a monomer (c8) having one ethylenically unsaturated group in one molecule and an alkyl group having 8 to 18 carbon atoms, one ethylenically unsaturated group in one molecule, and a cyclic structure. Examples thereof include the monomer (c9) having. When the monomer (c8) and / or the monomer (c9) is used for emulsion polymerization as the monomer (c7), the monomer (c7) contains other monomers. (May be said), the entire monomer (c1), (c2), (c4) to (c6) and (c7) in which the monomers (c8) and (c9) have an ethylenically unsaturated group). It is preferable that the total content is 30 to 95% by mass. It is preferable to use the monomer (c8) or the monomer (c9) because it is excellent in particle stability and electrolytic solution resistance during particle synthesis.

上記単量体(c8)、単量体(c9)以外の単量体(c7)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレートなどのアルキル基含有エチレン性不飽和単量体;(メタ)アクリロニトリルなどのニトリル基含有エチレン性不飽和単量体;パーフルオロメチルメチル(メタ)アクリレート、パーフルオロエチルメチル(メタ)アクリレート、2-パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、2-パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、2-パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート、2-パーフルオロイソノニルエチル(メタ)アクリレート、2-パーフルオロノニルエチル(メタ)アクリレート、2-パーフルオロデシルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロプロピルプロピル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルプロピル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルアミル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルウンデシル(メタ)アクリレートなどの炭素数1~20のパーフルオロアルキル基を有するパーフルオロアルキル基含有エチレン性不飽和単量体;パーフルオロブチルエチレン、パーフルオロヘキシルエチレン、パーフルオロオクチルエチレン、パーフルオロデシルエチレンなどのパーフルオロアルキル、アルキレン類などのパーフルオロアルキル基含有エチレン性不飽和単量体;ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、プロポキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、n-ブトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、n-ペンタキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、プロポキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、n-ブトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、n-ペンタキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリテトラメチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレートなどのポリエーテル鎖を有するエチレン性不飽和単量体;ラクトン変性(メタ)アクリレートなどのポリエステル鎖を有するエチレン性不飽和単量体;(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩、トリメチル-3-(1-(メタ)アクリルアミド-1,1-ジメチルプロピル)アンモニウムクロライド、トリメチル-3-(1-(メタ)アクリルアミドプロピル)アンモニウムクロライド、およびトリメチル-3-(1-(メタ)アクリルアミド-1,1-ジメチルエチル)アンモニウムクロライドなどの四級アンモニウム塩基含有エチレン性不飽和単量体;酢酸ビニル、酪酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ヘキサン酸ビニル、カプリル酸ビニル、ラウリル酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニルなどの脂肪酸ビニル系単量体;ブチルビニルエーテル、エチルビニルエーテルなどのビニルエーテル系エチレン性不飽和単量体;1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセンなどのα-オレフィン系エチレン性不飽和単量体;酢酸アリル、シアン化アリルなどのアリル単量体;シアン化ビニル、ビニルシクロヘキサン、ビニルメチルケトンなどのビニル単量体;アセチレン、エチニルトルエンなどのエチニル単量体などが挙げられる。 Examples of the monomer (c7) other than the monomer (c8) and the monomer (c9) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, and n-butyl (meth). ) Alkyl group-containing ethylenically unsaturated monomers such as acrylates, pentyl (meth) acrylates and heptyl (meth) acrylates; nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomers such as (meth) acrylonitrile; perfluoromethylmethyl (meth). ) Acrylate, perfluoroethylmethyl (meth) acrylate, 2-perfluorobutylethyl (meth) acrylate, 2-perfluorohexylethyl (meth) acrylate, 2-perfluorooctylethyl (meth) acrylate, 2-perfluoroiso Nonylethyl (meth) acrylate, 2-perfluorononylethyl (meth) acrylate, 2-perfluorodecylethyl (meth) acrylate, perfluoropropylpropyl (meth) acrylate, perfluorooctylpropyl (meth) acrylate, perfluorooctyl Perfluoroalkyl group-containing ethylenically unsaturated monomer having a perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as amyl (meth) acrylate and perfluorooctylundecyl (meth) acrylate; perfluorobutylethylene and perfluorohexyl. Perfluoroalkyl such as ethylene, perfluorooctylethylene, perfluorodecylethylene, perfluoroalkyl group-containing ethylenically unsaturated monomer such as alkylenes; polyethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, ethoxy Polyethylene glycol (meth) acrylate, propoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, n-butoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, n-pentoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, phenoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate , Monomer Polypropylene Glycol (Meta) Acrylate, ethoxyPolymer Glycol (Meta) Acrylate, Propoxy Polypropylene Glycol (Meta) Acrylate, n-Butoxy Polypropylene Glycol (Meta) Acrylate, n-Pentoxy Polypropylene Glycol (Meta) Acrylate, Phenoxy Polypropylene Glycoly Le (meth) acrylate, polytetramethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolytetramethylene glycol (meth) acrylate, phenoxytetraethylene glycol (meth) acrylate, hexaethylene glycol (meth) acrylate, methoxyhexaethylene glycol (meth) acrylate Ethylene unsaturated monomer having a polyether chain such as; Ethylene unsaturated monomer having a polyester chain such as lactone-modified (meth) acrylate; (meth) dimethylaminoethylmethyl chloride salt, trimethyl-3. -(1- (Meta) acrylamide-1,1-dimethylpropyl) ammonium chloride, trimethyl-3- (1- (meth) acrylamide propyl) ammonium chloride, and trimethyl-3- (1- (meth) acrylamide-1, 4-Diammonium base-containing ethylenically unsaturated monomers such as 1-dimethylethyl) ammonium chloride; vinyl acetate, vinyl butyrate, vinyl propionate, vinyl hexanoate, vinyl caprylate, vinyl laurate, vinyl palmitate, stearic acid Fatty acid vinyl-based monomers such as vinyl; Vinyl ether-based ethylenically unsaturated monomers such as butyl vinyl ether and ethyl vinyl ether; 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene Α-olefin-based ethylenically unsaturated monomers such as; allyl monomers such as allyl acetate and allyl cyanide; vinyl monomers such as vinyl cyanide, vinylcyclohexane and vinylmethylketone; acetylene, ethynyltoluene and the like Examples include ethynyl monomers.

また、上記単量体(c8)、単量体(c9)以外の単量体(c7)としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、または、これらのアルキルもしくはアルケニルモノエステル、フタル酸β-(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、イソフタル酸β-(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、テレフタル酸β-(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、コハク酸β-(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、けい皮酸などのカルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体;ターシャリーブチル(メタ)アクリレートなどのターシャリーブチル基含有エチレン性不飽和単量体;ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸などのスルホ基含有エチレン性不飽和単量体;(2-ヒドロキシエチル)メタクリレートアッシドホスフェートなどのリン酸基含有エチレン性不飽和単量体;ダイアセトン(メタ)アクリルアミド、アクロレイン、N-ビニルホルムアミド、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシプロピル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシブチル(メタ)アクリレートなどのケト基含有エチレン性不飽和単量体(1分子中に1つのエチレン性不飽和基と、ケト基とを有する単量体)などが挙げられる。 Examples of the monomer (c7) other than the monomer (c8) and the monomer (c9) include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, and alkyl or alkenyl monoesters thereof. , Phthalate β- (meth) acryloxyethyl monoester, isophthalic acid β- (meth) acryloxyethyl monoester, terephthalic acid β- (meth) acryloxie ethyl monoester, succinic acid β- (meth) acryloxyethyl Carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomers such as monoesters, acrylic acids, methacrylic acid, crotonic acids and carcinic acids; tertiary butyl group-containing ethylenically unsaturated monomers such as tertiary butyl (meth) acrylates; Sulf group-containing ethylenically unsaturated monomers such as vinyl sulfonic acid and styrene sulfonic acid; phosphate group-containing ethylenically unsaturated monomers such as (2-hydroxyethyl) methacrylate acid phosphate; diacetone (meth) acrylamide. , Acrolein, N-vinylformamide, vinylmethylketone, vinylethylketone, acetoacetoxyethyl (meth) acrylate, acetoacetoxypropyl (meth) acrylate, acetoacetoxybutyl (meth) acrylate, etc. Examples thereof include a body (a monomer having one ethylenically unsaturated group and a keto group in one molecule).

また、単量体(c7)の中でもカルボキシル基、ターシャリーブチル基(熱によりターシャリーブタノールが脱離してカルボキシル基になる)、スルホ基、およびリン酸基を有するエチレン性不飽和単量体を共重合して得られた樹脂微粒子は、重合後にも粒子内や表面に前記官能基が残存し、集電体の密着性などの物性を向上させる効果があると同時に、合成時の凝集を防いだり、合成後の粒子安定性を保持したりする場合あるため好ましく使用することができる。 Further, among the monomers (c7), ethylenically unsaturated monomers having a carboxyl group, a tertiary butyl group (terchery butanol is desorbed to become a carboxyl group by heat), a sulfo group, and a phosphate group are used. The resin fine particles obtained by the copolymerization have the functional groups remaining in the particles and on the surface even after the polymerization, have the effect of improving physical properties such as the adhesion of the current collector, and at the same time prevent aggregation during synthesis. However, it can be preferably used because it may maintain the particle stability after synthesis.

カルボキシル基、ターシャリーブチル基、スルホ基、およびリン酸基は、その一部が重合中に反応し、粒子内架橋に使われても構わない。カルボキシル基、ターシャリーブチル基、スルホ基、およびリン酸基を含む単量体を用いる場合には、乳化重合に使用するエチレン性不飽和単量体全体(合計100質量%)中に0.1~10質量%含まれることが好ましく、さらには1~5質量%含まれることがより好ましい。さらにこれらの官能基は、乾燥時に反応して粒子内や粒子間の架橋に使われても構わない。 Some of the carboxyl group, tert-butyl group, sulfo group, and phosphoric acid group may react during polymerization and be used for in-particle cross-linking. When a monomer containing a carboxyl group, a tertiary butyl group, a sulfo group, and a phosphate group is used, 0.1 in the total ethylenically unsaturated monomer used for emulsion polymerization (100% by mass in total). It is preferably contained in an amount of about 10% by mass, more preferably 1 to 5% by mass. Further, these functional groups may be used for cross-linking within or between particles by reacting during drying.

これらの単量体(c7)は、粒子の重合安定性やガラス転移温度、さらには成膜性や塗膜物性を調整するために、上記にあげたような単量体を2種以上併用して用いることができる。また、例えば(メタ)アクリロニトリルなどを併用することでゴム弾性が発現する効果がある。 For these monomers (c7), in order to adjust the polymerization stability of the particles, the glass transition temperature, the film forming property and the physical characteristics of the coating film, two or more kinds of the monomers as mentioned above are used in combination. Can be used. Further, for example, the combined use of (meth) acrylonitrile has the effect of developing rubber elasticity.

(本発明で好適に使用される(メタ)アクリル系エマルション中の架橋型樹脂微粒子の製造方法)
本発明で好適に使用される(メタ)アクリル系エマルション中の架橋型樹脂微粒子は、従来既知の乳化重合方法により合成される。
(Method for producing crosslinked resin fine particles in a (meth) acrylic emulsion preferably used in the present invention)
The crosslinked resin fine particles in the (meth) acrylic emulsion preferably used in the present invention are synthesized by a conventionally known emulsion polymerization method.

本発明において乳化重合の際に用いられる乳化剤としては、エチレン性不飽和基を有する反応性乳化剤やエチレン性不飽和基を有しない非反応性乳化剤など、従来公知のものを任意に使用することができる。 As the emulsifier used in the emulsion polymerization in the present invention, conventionally known emulsifiers such as a reactive emulsifier having an ethylenically unsaturated group and a non-reactive emulsifier having no ethylenically unsaturated group can be arbitrarily used. can.

エチレン性不飽和基を有する反応性乳化剤はさらに大別して、アニオン系、非イオン系のノニオン系のものが例示できる。特にエチレン性不飽和基を有するアニオン系反応性乳化剤若しくはノニオン性反応性乳化剤を用いると、共重合体の分散粒子径が微細となるとともに粒度分布が狭くなるため、二次電池電極用バインダーとして使用した際に耐電解液性を向上することができ好ましい。このエチレン性不飽和基を有するアニオン系反応性乳化剤若しくはノニオン性反応性乳化剤は、1種を単独で使用しても、複数種を混合して用いてもよい。
また、乳化重合反応の際に使用する乳化剤の量を変更することによって、樹脂微粒子(B)の粒子径を調整することができる。例えば一般に、乳化剤の量を増やすことで粒子径を小さくすることができる。
Reactive emulsifiers having an ethylenically unsaturated group can be further broadly classified into anionic and nonionic nonionic emulsifiers. In particular, when an anionic reactive emulsifier or a nonionic reactive emulsifier having an ethylenically unsaturated group is used, the dispersed particle size of the copolymer becomes fine and the particle size distribution becomes narrow, so that it is used as a binder for a secondary battery electrode. This is preferable because it can improve the electrolyte resistance. As the anionic reactive emulsifier or nonionic reactive emulsifier having an ethylenically unsaturated group, one type may be used alone or a plurality of types may be used in combination.
Further, the particle size of the resin fine particles (B) can be adjusted by changing the amount of the emulsifier used in the emulsion polymerization reaction. For example, in general, the particle size can be reduced by increasing the amount of emulsifier.

本発明において用いられる乳化剤の使用量は、必ずしも限定されるものではなく、架橋型樹脂微粒子が最終的なバインダーとして使用される際に求められる物性にしたがって適宜選択できる。例えば、エチレン性不飽和単量体の合計100質量部に対して、乳化剤は通常0.1~30質量部であることが好ましく、0.3~20質量部であることがより好ましく、0.5~10質量部の範囲内であることがさらに好ましい。 The amount of the emulsifier used in the present invention is not necessarily limited, and can be appropriately selected according to the physical characteristics required when the crosslinked resin fine particles are used as the final binder. For example, the emulsifier is usually preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 0.3 to 20 parts by mass, and 0. It is more preferably in the range of 5 to 10 parts by mass.

本発明で好適に使用される(メタ)アクリル系エマルション中の架橋型樹脂微粒子の乳化重合に際しては、水溶性保護コロイドを併用することもできる。水溶性保護コロイドとしては、例えば、部分ケン化ポリビニルアルコール、完全ケン化ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコールなどのポリビニルアルコール類;ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース塩などのセルロース誘導体;グアガムなどの天然多糖類などがあげられ、これらは、単独でも複数種併用の態様でも利用できる。水溶性保護コロイドの使用量としては、エチレン性不飽和単量体の合計100質量部当り0.1~5質量部であり、さらに好ましくは0.5~2質量部である。 A water-soluble protective colloid can also be used in combination with the emulsion polymerization of the crosslinked resin fine particles in the (meth) acrylic emulsion preferably used in the present invention. Examples of the water-soluble protective colloid include polyvinyl alcohols such as partially saponified polyvinyl alcohol, fully saponified polyvinyl alcohol, and modified polyvinyl alcohol; cellulose derivatives such as hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, and carboxymethyl cellulose salt; and natural polysaccharides such as guagam. Examples include saccharides, which can be used alone or in combination of multiple species. The amount of the water-soluble protective colloid used is 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.5 to 2 parts by mass, per 100 parts by mass of the total ethylenically unsaturated monomer.

(乳化重合で用いられる水性媒体)
本発明で好適に使用される(メタ)アクリル系エマルション中の架橋型樹脂微粒子の乳化重合に際して用いられる水性媒体としては、水があげられ、親水性の有機溶剤も本発明の目的を損なわない範囲で使用することができる。
(Aqueous medium used in emulsion polymerization)
Examples of the aqueous medium used for emulsion polymerization of the crosslinked resin fine particles in the (meth) acrylic emulsion preferably used in the present invention include water, and a hydrophilic organic solvent does not impair the object of the present invention. Can be used in.

(乳化重合で用いられる重合開始剤)
本発明で好適に使用される(メタ)アクリル系エマルション中の架橋型樹脂微粒子を得るに際して用いられる重合開始剤としては、ラジカル重合を開始する能力を有するものであれば特に制限はなく、公知の油溶性重合開始剤や水溶性重合開始剤を使用することができる。これら重合開始剤は、エチレン性不飽和単量体100質量部に対して、0.1~10.0質量部の量を用いるのが好ましい。
(Polymerization initiator used in emulsion polymerization)
The polymerization initiator used for obtaining the crosslinked resin fine particles in the (meth) acrylic emulsion preferably used in the present invention is not particularly limited as long as it has the ability to initiate radical polymerization, and is known. An oil-soluble polymerization initiator or a water-soluble polymerization initiator can be used. It is preferable to use 0.1 to 10.0 parts by mass of these polymerization initiators with respect to 100 parts by mass of the ethylenically unsaturated monomer.

(乳化重合の条件)
なお、前記した重合開始剤によらずとも、光化学反応や、放射線照射などによっても重合を行うことができる。重合温度は各重合開始剤の重合開始温度以上とする。例えば、過酸化物系重合開始剤では、通常70℃ 程度とすればよい。重合時間は特に制限されないが、通常2~24時間である。
(Conditions for emulsion polymerization)
It should be noted that the polymerization can be carried out not only by the above-mentioned polymerization initiator but also by a photochemical reaction, irradiation or the like. The polymerization temperature is equal to or higher than the polymerization start temperature of each polymerization initiator. For example, in the case of a peroxide-based polymerization initiator, the temperature may be usually about 70 ° C. The polymerization time is not particularly limited, but is usually 2 to 24 hours.

(反応に用いられるその他の材料)
さらに必要に応じて、緩衝剤として、酢酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムなどが、また、連鎖移動剤としてのオクチルメルカプタン、チオグリコール酸2-エチルヘキシル、チオグリコール酸オクチル、ステアリルメルカプタン、ラウリルメルカプタン、t-ドデシルメルカプタンなどのメルカプタン類が適量使用できる。
(Other materials used in the reaction)
Further, if necessary, as a buffer, sodium acetate, sodium citrate, sodium bicarbonate, etc., and as a chain transfer agent, octyl mercaptan, 2-ethylhexyl thioglycolate, octyl thioglycolate, stearyl mercaptan, lauryl mercaptan, etc. , T-dodecyl mercaptans and other mercaptans can be used in appropriate amounts.

本発明で好適に使用される(メタ)アクリル系エマルション中の架橋型樹脂微粒子の重合にカルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体などの酸性官能基を有する単量体を使用した場合、重合前や重合後に塩基性化合物で中和することができる。中和する際、アンモニアもしくはトリメチルアミン、トリエチルアミン、ブチルアミンなどのアルキルアミン類;2-ジメチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、アミノメチルプロパノールなどのアルコールアミン類;モルホリンなどの塩基で中和することができる。ただし、乾燥性に効果が高いのは揮発性の高い塩基であり、好ましい塩基はアミノメチルプロパノール、アンモニアである。エマルションの分散安定性の観点から、中和することが特に好ましい。 When a monomer having an acidic functional group such as a carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer is used for the polymerization of the crosslinked resin fine particles in the (meth) acrylic emulsion preferably used in the present invention, before the polymerization. It can be neutralized with a basic compound after polymerization. Upon neutralization, it can be neutralized with ammonia or alkylamines such as trimethylamine, triethylamine, butylamine; alcoholamines such as 2-dimethylaminoethanol, diethanolamine, triethanolamine, aminomethylpropanol; bases such as morpholine. .. However, it is a highly volatile base that is highly effective in drying properties, and preferred bases are aminomethylpropanol and ammonia. Neutralization is particularly preferable from the viewpoint of dispersion stability of the emulsion.

本発明において、電極用塗工液中に含有するバインダーの量は、電極活物質の種類によって異なる。電極活物質としてLi(NixM1yM2z)O2(x=0.3~0.9、y=0.01~0.69、z=0.01~0.69、x+y+z=1。M1、M2はそれぞれ、Al、Ti、Mn、FeおよびCoからなる群より選ばれる元素であって、M1とM2は異なる元素)、およびマンガン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上の電極活物質を用いる場合、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量100質量部に対して、1質量部以上4質量部以下であり、1質量部以上3.5質量部以下が好ましく、1質量部以上3質量部以下がより好ましく、1.5質量部以上3質量部以下がさらに好ましく、1.5質量部以上2.5質量部以下がさらに好ましく、1.5質量部以上2質量部以下が特に好ましい。
また、電極活物質としてリン酸鉄リチウム、およびチタン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上の電極活物質を用いる場合、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量100質量部に対して、2.5質量部以上5質量部以下であり、3質量部以上4.5質量部以下がより好ましく、3質量部以上4質量部以下が特に好ましい。
In the present invention, the amount of the binder contained in the coating liquid for electrodes varies depending on the type of the electrode active material. Li (Ni x M1 y M2 z ) O 2 (x = 0.3 to 0.9, y = 0.01 to 0.69, z = 0.01 to 0.69, x + y + z = 1 as the electrode active material. M1 and M2 are elements selected from the group consisting of Al, Ti, Mn, Fe and Co, respectively, and M1 and M2 are different elements), and one or more electrodes selected from the group consisting of lithium manganate. When an active material is used, it is preferably 1 part by mass or more and 4 parts by mass or less, preferably 1 part by mass or more and 3.5 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of all solid components contained in the coating liquid for electrodes. 1, 1 part by mass or more and 3 parts by mass or less is more preferable, 1.5 parts by mass or more and 3 parts by mass or less is further preferable, 1.5 parts by mass or more and 2.5 parts by mass or less is further preferable, and 1.5 parts by mass or more and 2 by mass. More than parts by mass is particularly preferable.
When one or more electrode active materials selected from the group consisting of lithium iron phosphate and lithium titanate are used as the electrode active material, the amount of all solid components contained in the electrode coating liquid is 100 parts by mass. On the other hand, it is 2.5 parts by mass or more and 5 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or more and 4.5 parts by mass or less, and particularly preferably 3 parts by mass or more and 4 parts by mass or less.

産業上は優れた耐性を得るためにこれらのバインダーが主に用いられているが、高比表面積な電極活物質や導電助剤を用いたときに、塗膜にした際の基材に対する密着性が弱く塗工や加工が困難になる場合が多い。そのため、高比表面積な材料を使用したときに、少ないバインダー量でも十分な密着性を得ることができる材料設計が求められている。 These binders are mainly used industrially to obtain excellent resistance, but when an electrode active material or a conductive auxiliary agent having a high specific surface area is used, the adhesion to the substrate when formed into a coating film is achieved. Is weak and often difficult to paint and process. Therefore, when a material having a high specific surface area is used, there is a demand for a material design that can obtain sufficient adhesion even with a small amount of binder.

<電極活物質>
本発明では、電極活物質としてリン酸鉄リチウムが専ら使用されるが、これに限定されない。上記した範囲内の電極活物質であれば、各種の市販品、合成品を単独で、もしくは2種類以上併せて使用することができる。
<Electrode active material>
In the present invention, lithium iron phosphate is exclusively used as the electrode active material, but the present invention is not limited thereto. As long as the electrode active material is within the above range, various commercially available products and synthetic products can be used alone or in combination of two or more.

本発明で使用する電極活物質の合成方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、特開2011-192644公報、特開2012-146639公報、特開2016-143527公報等に記載されている方法で合成することができる。 The method for synthesizing the electrode active material used in the present invention is not particularly limited, and is described in, for example, JP-A-2011-192644, JP-A-2012-1466639, JP-A-2016-143527, and the like. It can be synthesized by the method used.

本発明における電極活物質は、Li(NixM1yM2z)O2(x=0.3~0.9、y=0.01~0.69、z=0.01~0.69、x+y+z=1。M1、M2はそれぞれ、Al、Ti、Mn、FeおよびCoからなる群より選ばれる元素であって、M1とM2は異なる元素)、リン酸鉄リチウム、チタン酸リチウム、およびマンガン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上であることが好ましく、
Li(NixMnyCoz)O2(x=0.2~0.6、y=0.01~0.39、z=0.01~0.39、x+y+z=1)、Li(NixCoyAlz)O2(x=0.6~0.9、y=0.09~0.3、z=0.01~0.1、x+y+z=1)、リン酸鉄リチウムおよびチタン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上であることがより好ましく、リン酸鉄リチウムまたはチタン酸リチウムであることがさらに好ましく、リン酸鉄リチウムであることが特に好ましい。
The electrode active material in the present invention is Li (Ni x M1 y M2 z ) O 2 (x = 0.3 to 0.9, y = 0.01 to 0.69, z = 0.01 to 0.69, x + y + z = 1. M1 and M2 are elements selected from the group consisting of Al, Ti, Mn, Fe and Co, respectively, and M1 and M2 are different elements), lithium iron phosphate, lithium titanate, and manganic acid. It is preferably at least one selected from the group consisting of lithium.
Li (Ni x Mn y Co z ) O 2 (x = 0.2 to 0.6, y = 0.01 to 0.39, z = 0.01 to 0.39, x + y + z = 1), Li (Ni) x Co y Al z ) O 2 (x = 0.6 to 0.9, y = 0.09 to 0.3, z = 0.01 to 0.1, x + y + z = 1), lithium iron phosphate and titanium It is more preferably one or more selected from the group consisting of lithium acid acid, further preferably lithium iron phosphate or lithium titanate, and particularly preferably lithium iron phosphate.

電極活物質としてLi(NixM1yM2z)O2(x=0.3~0.9、y=0.01~0.69、z=0.01~0.69、x+y+z=1。M1、M2はそれぞれ、Al、Ti、Mn、FeおよびCoからなる群より選ばれる元素であって、M1とM2は異なる元素)、およびマンガン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上の電極活物質を使用する場合と、リン酸鉄リチウム、およびチタン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上の電極活物質を使用する場合とでは、電極活物質粒子の密度や粒子径、比表面積等が大きく異なるために、導電性や伝導性を好適な状態に保ちつつ高容量な電池に設計することができる電極活物質の配合比は、大きく異なる。 Li (Ni x M1 y M2 z ) O 2 (x = 0.3 to 0.9, y = 0.01 to 0.69, z = 0.01 to 0.69, x + y + z = 1 as the electrode active material. M1 and M2 are elements selected from the group consisting of Al, Ti, Mn, Fe and Co, respectively, and M1 and M2 are different elements), and one or more electrodes selected from the group consisting of lithium manganate. When an active material is used and when one or more electrode active materials selected from the group consisting of lithium iron phosphate and lithium titanate are used, the density, particle size, and specific surface area of the electrode active material particles are used. The compounding ratio of the electrode active material, which can be designed into a high-capacity battery while maintaining the conductivity and the conductivity in a suitable state, is greatly different.

Li(NixM1yM2z)O2(x=0.3~0.9、y=0.01~0.69、z=0.01~0.69、x+y+z=1。M1、M2はそれぞれ、Al、Ti、Mn、FeおよびCoからなる群より選ばれる元素であって、M1とM2は異なる元素)、およびマンガン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上の電極活物質は、平均一次粒子径が0.05~20μmの範囲内であることが好ましく、0.1~12μmの範囲内であることがより好ましく、0.2~10μmの範囲内であることがさらに好ましく、0.2~5μmの範囲内であることが特に好ましい。本明細書でいう電極活物質の平均一次粒子径とは、電極活物質を電子顕微鏡で測定した一次粒子径の平均値である。 Li (Ni x M1 y M2 z ) O 2 (x = 0.3 to 0.9, y = 0.01 to 0.69, z = 0.01 to 0.69, x + y + z = 1. M1 and M2 are Elements selected from the group consisting of Al, Ti, Mn, Fe and Co, respectively, M1 and M2 are different elements), and one or more electrode active materials selected from the group consisting of lithium manganate. The average primary particle size is preferably in the range of 0.05 to 20 μm, more preferably in the range of 0.1 to 12 μm, still more preferably in the range of 0.2 to 10 μm, and 0. It is particularly preferable that it is in the range of 2 to 5 μm. The average primary particle size of the electrode active material as used herein is an average value of the primary particle size of the electrode active material measured with an electron microscope.

また、これらの電極活物質の造粒体または凝集体は、平均粒子径が0.05~50μmの範囲内であることが好ましく、0.1~20μmの範囲内であることがより好ましく、1~15μmの範囲内であることがさらに好ましく、2~15μmの範囲内であることが特に好ましい。本明細書でいう電極活物質の平均粒子径とは、レーザ光回折・散乱式の粒度分布計により測定されたD50値である。 Further, the granules or aggregates of these electrode active materials preferably have an average particle diameter in the range of 0.05 to 50 μm, more preferably in the range of 0.1 to 20 μm. It is more preferably in the range of about 15 μm, and particularly preferably in the range of 2 to 15 μm. The average particle size of the electrode active material referred to in the present specification is a D50 value measured by a laser light diffraction / scattering type particle size distribution meter.

また、これらの電極活物質は、BET比表面積が0.1~10m2/gのものが好ましく、0.1~5m2/gのものがより好ましく、0.1~3m2/gのものがさらに好ましく、0.1~1m2/gのものが特に好ましい。上記BET比表面積の電極活物質であれば、各種の市販品、合成品を単独で、もしくは2種以上の電極活物質を併せて使用することができる。 Further, these electrode active materials preferably have a BET specific surface area of 0.1 to 10 m 2 / g, more preferably 0.1 to 5 m 2 / g, and more preferably 0.1 to 3 m 2 / g. Is more preferable, and 0.1 to 1 m 2 / g is particularly preferable. As long as it is an electrode active material having a BET specific surface area, various commercially available products and synthetic products can be used alone, or two or more kinds of electrode active materials can be used in combination.

本発明において、これらの電極活物質の添加量は、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量100質量部に対して、94質量部以上98質量部以下であり、94質量部以上97質量部以下がより好ましく、95質量部以上97質量部以下が特に好ましい。想定する産業上の利用方法から、電池容量を向上させるために電極活物質を多量に充填することが望ましく、また、本発明の効果は、全固形分中に導電助剤が占める比率が少ないときに特に大きく発現することから、導電性や塗膜強度を損なわない範囲で電極活物質量が多いことが望ましい。 In the present invention, the amount of these electrode active materials added is 94 parts by mass or more and 98 parts by mass or less, and 94 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of all solid components contained in the coating liquid for electrodes. 97 parts by mass or less is more preferable, and 95 parts by mass or more and 97 parts by mass or less is particularly preferable. From the assumed industrial usage, it is desirable to fill a large amount of electrode active material in order to improve the battery capacity, and the effect of the present invention is when the ratio of the conductive additive to the total solid content is small. It is desirable that the amount of the electrode active material is large as long as the conductivity and the strength of the coating film are not impaired.

一方、リン酸鉄リチウム、およびチタン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上の電極活物質は、平均一次粒子径が0.05~20μmの範囲内であることが好ましく、0.05~10μmの範囲内であることがより好ましく、0.05~3μmの範囲内であることがさらに好ましく、0.1~1μmの範囲内であることが特に好ましい。本明細書でいう電極活物質の平均一次粒子径とは、電極活物質を電子顕微鏡で測定した一次粒子径の平均値である。 On the other hand, one or more electrode active materials selected from the group consisting of lithium iron phosphate and lithium titanate preferably have an average primary particle size in the range of 0.05 to 20 μm, preferably 0.05 to 20 μm. It is more preferably in the range of 10 μm, further preferably in the range of 0.05 to 3 μm, and particularly preferably in the range of 0.1 to 1 μm. The average primary particle size of the electrode active material as used herein is an average value of the primary particle size of the electrode active material measured with an electron microscope.

また、これらの電極活物質の造粒体または凝集体は、平均粒子径が0.05~20μmの範囲内であることが好ましく、0.1~10μmの範囲内であることがより好ましく、0.2~10μmの範囲内であることがさらに好ましく、0.2~6μmの範囲内であることが特に好ましい。本明細書でいう電極活物質の平均粒子径とは、レーザ光回折・散乱式の粒度分布計により測定されたD50値である。 Further, the granules or aggregates of these electrode active materials preferably have an average particle diameter in the range of 0.05 to 20 μm, more preferably in the range of 0.1 to 10 μm, and 0. It is more preferably in the range of 2 to 10 μm, and particularly preferably in the range of 0.2 to 6 μm. The average particle size of the electrode active material referred to in the present specification is a D50 value measured by a laser light diffraction / scattering type particle size distribution meter.

また、これらの電極活物質は、BET比表面積が1~20m2/gのものが好ましく、3~20m2/gのものがより好ましく、5~20m2/gのものがさらに好ましく、5~15m2/gのものが特に好ましい。上記BET比表面積の電極活物質であれば、各種の市販品、合成品を単独で、もしくは2種以上の電極活物質を併せて使用することができる。 Further, these electrode active materials preferably have a BET specific surface area of 1 to 20 m 2 / g, more preferably 3 to 20 m 2 / g, and even more preferably 5 to 20 m 2 / g. The one of 15 m 2 / g is particularly preferable. As long as it is an electrode active material having a BET specific surface area, various commercially available products and synthetic products can be used alone, or two or more kinds of electrode active materials can be used in combination.

本発明において、これらの電極活物質の添加量は、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量100質量部に対して、90質量部以上94質量部以下であり、90質量部以上93質量部以下が好ましく、91質量部以上93質量部以下が特に好ましい。想定する産業上の利用方法から、電池容量を向上させるために電極活物質を多量に充填することが望ましいため、導電性や塗膜強度を損なわない範囲で電極活物質量が多いことが望ましい。 In the present invention, the amount of these electrode active materials added is 90 parts by mass or more and 94 parts by mass or less, and 90 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of all solid components contained in the coating liquid for electrodes. It is preferably 93 parts by mass or less, and particularly preferably 91 parts by mass or more and 93 parts by mass or less. Since it is desirable to fill a large amount of the electrode active material in order to improve the battery capacity from the assumed industrial usage method, it is desirable that the amount of the electrode active material is large within a range that does not impair the conductivity and the strength of the coating film.

<添加剤>
本発明では、添加剤として特に分散剤を用いることができる。分散剤を用いて導電助剤を分散処理することで、より高濃度かつ貯蔵安定性が良好な導電助剤分散液を得ることができる。なお、本願における添加剤とは、電極用塗工液を乾燥した際に、その大部分が不揮発分として電極合材層中に残留する、電極活物質、導電助剤、バインダー以外の成分である。また、添加剤として防腐剤や防黴剤、消泡剤等を使用することができる。
<Additives>
In the present invention, a dispersant can be particularly used as the additive. By dispersing the conductive auxiliary agent using the dispersant, it is possible to obtain a conductive auxiliary agent dispersion liquid having a higher concentration and better storage stability. The additive in the present application is a component other than the electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder, most of which remains as a non-volatile component in the electrode mixture layer when the electrode coating liquid is dried. .. Further, as an additive, an antiseptic, an antifungal agent, an antifoaming agent and the like can be used.

本発明で使用する添加剤について特に制限はなく、市販品、合成品に関わらず、単独もしくは2種類以上併せて使用することができる。 There are no particular restrictions on the additives used in the present invention, and they can be used alone or in combination of two or more, regardless of whether they are commercially available products or synthetic products.

水溶媒中で好適に機能する分散剤として、例えば、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセタールやポリビニルアルコール、ポリアクリル酸等の水溶性高分子や、アクリル系の重合体や共重合体、界面活性剤、水溶性高分子、市販の各種分散剤等を用いることができる。分散剤として機能するためには導電助剤に対して吸着する必要があるため、溶媒に完溶することが特に好ましい。 Dispersants that function suitably in an aqueous solvent include, for example, water-soluble polymers such as polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetal, polyvinyl alcohol, and polyacrylic acid, acrylic polymers and copolymers, surfactants, and water-soluble ones. Polymers, various commercially available dispersants, and the like can be used. Since it needs to be adsorbed to the conductive auxiliary agent in order to function as a dispersant, it is particularly preferable to completely dissolve it in a solvent.

分散剤は、液温25℃のときの1%水溶液の粘度が0.5mPa・s以上5mPa・s未満であり、1%水溶液の粘度が0.5mPa・s以上4mPa・s以下であることが好ましく、0.5mPa・s以上3.5mPa・s以下であることが特に好ましい。
メディアミルを用いて分散処理を行う場合、液の粘度が低いほど送液効率が高くなり、短時間の処理で均質で良好な分散液を得ることができるため、生産効率の観点から分散剤水溶液の粘度は低いほど望ましい。
The dispersant has a viscosity of 1% aqueous solution of 0.5 mPa · s or more and less than 5 mPa · s at a liquid temperature of 25 ° C. and a viscosity of 1% aqueous solution of 0.5 mPa · s or more and 4 mPa · s or less. It is preferably 0.5 mPa · s or more and 3.5 mPa · s or less.
When the dispersion treatment is performed using a media mill, the lower the viscosity of the liquid, the higher the liquid feeding efficiency, and the uniform and good dispersion can be obtained by the treatment in a short time. Therefore, from the viewpoint of production efficiency, the dispersant aqueous solution can be obtained. The lower the viscosity, the more desirable.

本発明において添加剤として分散剤を使用する場合、充分な量の分散剤を添加することによって、導電助剤や電極活物質を溶媒中に均質に分散させることが可能となる。電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量を100質量部としたとき、導電助剤や電極活物質の分散処理に用いる分散剤の合計量は、0.02質量部以上0.5質量部以下であることが好ましく、0.02質量部以上0.3質量部以下であることがより好ましく、0.02質量部以上0.2質量部以下であることがさらに好ましく、0.02質量部以上0.15質量部以下であることが特に好ましい。この量比で分散剤を配合することで、本発明の良好な導電性や伝導性を発現させつつ、良好な加工性を得ることが可能となる。分散剤は、非導電性成分であり、また、バインダーに用いる材料と比較して、電気化学的な安定性や非水電解液に対する耐性が低いことが一般的である。そのため、分散剤の配合比が0.5質量部を超える場合、初期の特性は良好だったとしても、経時で特性が劣化する場合がある。分散剤の配合比は、導電助剤を好適に分散することができる範囲内で、できるだけ少量であることが望ましい。 When a dispersant is used as an additive in the present invention, the conductive auxiliary agent and the electrode active material can be uniformly dispersed in the solvent by adding a sufficient amount of the dispersant. When the amount of all solid components contained in the coating liquid for electrodes is 100 parts by mass, the total amount of the conductive auxiliary agent and the dispersant used for the dispersion treatment of the electrode active material is 0.02 parts by mass or more and 0.5 parts by mass. It is preferably 0.02 parts by mass or less, more preferably 0.02 parts by mass or more and 0.3 parts by mass or less, further preferably 0.02 parts by mass or more and 0.2 parts by mass or less, and 0.02. It is particularly preferable that the amount is 0 parts by mass or more and 0.15 parts by mass or less. By blending the dispersant in this amount ratio, it is possible to obtain good processability while exhibiting the good conductivity and conductivity of the present invention. The dispersant is a non-conductive component, and generally has lower electrochemical stability and resistance to a non-aqueous electrolyte solution as compared with the material used for the binder. Therefore, when the compounding ratio of the dispersant exceeds 0.5 parts by mass, the characteristics may deteriorate over time even if the initial characteristics are good. The compounding ratio of the dispersant is preferably as small as possible within the range in which the conductive auxiliary agent can be suitably dispersed.

また、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量を100gとし、電極活物質、1種目の導電助剤および2種目の導電助剤、それぞれの量とそれぞれの比表面積との積の総和を総表面積bm2としたとき、(添加剤の量/総表面積b)の値が、0.00005以上0.00045以下であることが好ましく、0.00005以上0.00040以下であることがより好ましく、0.00005以上0.00035以下であることがさらに好ましく、0.00005以上0.00030以下であることがさらに好ましく、0.00005以上0.00025以下であることがさらに好ましく、0.00005以上0.00020以下であることがさらに好ましく、0.00010以上0.00020以下であることが特に好ましい。
なお、総表面積bは、(1種目の導電助剤の量×1種目の導電助剤の比表面積+2種目の導電助剤の量×2種目の導電助剤の比表面積+電極活物質の量×電極活物質の比表面積×0.2)として算出することができる(なお、電極活物質の比表面積に掛かる0.2は補正係数である)。
使用する添加剤の量が多いほど、電池のレート特性評価(放電容量特性評価)から推測される抵抗値が顕著に大きくなるが、添加剤の量に対する総表面積が大きくなるほど、抵抗値の増大は観察されなくなり、良好なレート特性を得ることが可能となることを発明者は見出した。作用機構は明確ではないが、粒子に吸着された状態にある添加剤と、吸着されずに電解液中に溶解または分散された状態にある添加剤とでは、溶解構造やエネルギー的な状態が異なるために、抵抗成分としての振る舞い方や電気化学的な安定性等にも大きな差異が現れたと推察している。
Further, the amount of all solid components contained in the coating liquid for electrodes is 100 g, and the product of the electrode active material, the first type of conductive auxiliary agent and the second type of conductive auxiliary agent, the respective amounts and the respective specific surface areas. When the total surface area is bm 2 , the value of (amount of additive / total surface area b) is preferably 0.00005 or more and 0.00045 or less, and 0.00005 or more and 0.00040 or less. More preferably, it is more preferably 0.00005 or more and 0.00035 or less, further preferably 0.00005 or more and 0.00030 or less, further preferably 0.00005 or more and 0.00025 or less, and 0. It is more preferably 0.0005 or more and 0.00020 or less, and particularly preferably 0.00010 or more and 0.00020 or less.
The total surface area b is (amount of the first type of conductive auxiliary agent x specific surface area of the first type of conductive auxiliary agent + amount of the second type of conductive auxiliary agent x specific surface area of the second type of conductive auxiliary agent + amount of the electrode active material. It can be calculated as × specific surface area of the electrode active material × 0.2) (note that 0.2 multiplied by the specific surface area of the electrode active material is a correction coefficient).
The larger the amount of the additive used, the larger the resistance value estimated from the rate characteristic evaluation (discharge capacity characteristic evaluation) of the battery, but the larger the total surface area with respect to the amount of the additive, the larger the resistance value increases. The inventor has found that it is no longer observed and it is possible to obtain good rate characteristics. Although the mechanism of action is not clear, the dissolved structure and energetic state are different between the additive in the state of being adsorbed on the particles and the additive in the state of being dissolved or dispersed in the electrolytic solution without being adsorbed. Therefore, it is presumed that there are large differences in the behavior as a resistance component and the electrochemical stability.

本発明では、電極活物質微粒子と導電助剤微粒子、特に導電助剤微粒子の分散処理状態が重要である。本願で用いる比表面積の値は窒素吸着によりBET法で測定された比表面積だが、これらの微粒子が均質に解されずに数百μmオーダーの凝集粒子が多量に残存する場合、上記比表面積は、分散剤との吸着、相互作用に寄与する比表面積とは異なる場合があり、本願の良好な効果を得ることができない場合がある。 In the present invention, the dispersion treatment state of the electrode active material fine particles and the conductive auxiliary agent fine particles, particularly the conductive auxiliary agent fine particles, is important. The value of the specific surface area used in the present application is the specific surface area measured by the BET method by nitrogen adsorption, but when these fine particles are not uniformly disintegrated and a large amount of agglomerated particles on the order of several hundred μm remain, the above specific surface area is determined. It may differ from the specific surface area that contributes to adsorption and interaction with the dispersant, and the good effects of the present application may not be obtained.

また、総表面積bm2における、電極活物質と導電助剤がそれぞれ有するBET比表面積の重みづけは異なる。この理由として、電極活物質微粒子と導電助剤微粒子の一次粒子径は一般に大きく異なること、または、微粒子の表面状態が大きく異なるために、分散剤との相互作用の強さに大きな差異が生じたことが考えられる。 Further, the weighting of the BET specific surface area of the electrode active material and the conductive auxiliary agent in the total surface area bm 2 is different. The reason for this is that the primary particle diameters of the electrode active material fine particles and the conductive auxiliary agent fine particles are generally significantly different, or the surface states of the fine particles are significantly different, resulting in a large difference in the strength of interaction with the dispersant. Is possible.

なお、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量を100質量部としたときの添加剤の配合比は、電極活物質ではない非導電性成分として、バインダーの配合比に含めて取り扱う。 The compounding ratio of the additive when the amount of all solid components contained in the coating liquid for electrodes is 100 parts by mass is treated as a non-conductive component that is not an electrode active material and is included in the compounding ratio of the binder. ..

<水>
水は、リチウムイオン二次電池等の二次電池の電極製造に用いられている。本発明では、水溶性高分子(A)の溶解性や、樹脂微粒子(B)の分散安定性、これらのバインダーの化学的安定性や電池性能を損なわない範囲で、他の溶剤を1種類以上併用しても良い。他の溶剤を併用する場合、水溶性の有機溶媒であることが好ましく、水酸基を有する水溶性有機溶媒であることが特に好ましい。本発明の想定する産業上の利用可能性から、溶媒中における水の比率は、70%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましく、95%以上であることがさらに好ましく、水を単独で用いることが特に好ましい。
<Water>
Water is used in the manufacture of electrodes for secondary batteries such as lithium ion secondary batteries. In the present invention, one or more other solvents are used as long as the solubility of the water-soluble polymer (A), the dispersion stability of the resin fine particles (B), the chemical stability of these binders and the battery performance are not impaired. It may be used together. When another solvent is used in combination, it is preferably a water-soluble organic solvent, and particularly preferably a water-soluble organic solvent having a hydroxyl group. From the industrial applicability assumed by the present invention, the ratio of water in the solvent is preferably 70% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 95% or more. It is particularly preferred to use water alone.

<導電助剤分散液、電極用塗工液の製造方法>
本発明において、導電助剤分散液は、少なくとも1種目の導電助剤と、2種目の導電助剤と、水を含有するものである。また、電極用塗工液は、少なくとも1種目の導電助剤と、2種目の導電助剤と、バインダーと、電極活物質と、水を含有するものである。
本発明の導電助剤分散液および電極用塗工液は、材料を一括して混練する方法や、ミキサー等でせん断力をかけて処理する方法、メディアミルを用いて処理する方法等で作製することができる。
<Manufacturing method of conductive auxiliary agent dispersion liquid and electrode coating liquid>
In the present invention, the conductive auxiliary agent dispersion liquid contains at least the first kind of conductive auxiliary agent, the second kind of conductive auxiliary agent, and water. The electrode coating liquid contains at least the first kind of conductive auxiliary agent, the second kind of conductive auxiliary agent, a binder, an electrode active material, and water.
The conductive auxiliary agent dispersion liquid and the electrode coating liquid of the present invention are produced by a method of collectively kneading the materials, a method of applying a shearing force with a mixer or the like, a method of treating with a media mill, or the like. be able to.

本発明の電極用塗工液は、導電助剤を分散処理してからバインダー材料や電極活物質を順次添加して溶解・分散処理して作製することが特に好ましい。
分散処理が難しい導電助剤を先に分散処理しておくことで、導電助剤を均質に制御して分散処理することができる。また、続くバインダー材料や電極活物質の溶解・分散処理プロセスを、より精密に制御し、かつ、短時間で良好な電極用塗工液を作製することができるようになる。なお、導電助剤と電極活物質を複合化粒子とするための処理工程を設けないことが望ましい。これは、単に電池電極合材層の作製に要する時間が長くなるだけでなく、意図的な複合化を行った場合、材料の好ましい配合比や、導電助剤の平均分散粒子径が大きく変わることが推測されるためである。
It is particularly preferable that the coating liquid for electrodes of the present invention is produced by dispersing and dispersing a conductive auxiliary agent and then sequentially adding a binder material and an electrode active material.
By first dispersing the conductive auxiliary agent, which is difficult to disperse, the conductive auxiliary agent can be uniformly controlled and dispersed. In addition, the subsequent dissolution / dispersion treatment process of the binder material and the electrode active material can be controlled more precisely, and a good coating liquid for an electrode can be produced in a short time. It is desirable not to provide a treatment step for forming the conductive auxiliary agent and the electrode active material into composite particles. This not only increases the time required to prepare the battery electrode mixture layer, but also significantly changes the preferable compounding ratio of the materials and the average dispersed particle size of the conductive auxiliary agent when intentionally compounded. Is presumed.

導電助剤を溶媒中に分散処理して導電助剤分散液としてから、電極活物質を添加して分散処理をする場合、導電助剤分散液中に含まれる粗大粒子は、100μm以下であることが好ましく、80μm以下であることがより好ましく、50μm以下であることがさらに好ましく、20μm以下であることが特に好ましい。残存する粗大粒子が大きい、または多量に残存する場合、粗大粒子によって塗膜表面が粗くなり、良好な塗膜を得ることができない場合がある。なお、本発明における導電助剤分散液中に含まれる粗大粒子とは、グラインドゲージによって測定した、粒子が密集し始める粒子径である。 When the conductive auxiliary agent is dispersed in a solvent to obtain a conductive auxiliary agent dispersion liquid and then the electrode active material is added to perform the dispersion treatment, the coarse particles contained in the conductive auxiliary agent dispersion liquid must be 100 μm or less. Is more preferable, 80 μm or less is more preferable, 50 μm or less is further preferable, and 20 μm or less is particularly preferable. When the remaining coarse particles are large or remain in a large amount, the surface of the coating film becomes rough due to the coarse particles, and a good coating film may not be obtained. The coarse particles contained in the conductive auxiliary agent dispersion liquid in the present invention are the particle diameters at which the particles begin to condense, as measured by a grind gauge.

本発明において、1種目の導電助剤は、せん断速度15000s-1以上の条件で運転するミキサー類、または、メディアミルで分散処理して導電助剤分散液とすることが好ましく、メディアミルで分散処理することがより好ましい。メディアミルを用いて分散処理する場合、分散剤を用いることが特に好ましい。特に水系溶媒中で造粒された1種目の導電助剤を分散処理する場合、造粒粒子の濡れが進みにくいことがあるが、メディアミルを用いて分散処理することによって生産効率を向上させることができる。また、1種目の導電助剤の濃度は2質量%以上20質量%以下であることが好ましく、3質量%以上18質量%以下であることがより好ましく、5質量%以上15質量%以下であることが特に好ましい。 In the present invention, the first type of conductive auxiliary agent is preferably mixed with a mixer operated under the condition of a shear rate of 15000 s -1 or more, or dispersed with a media mill to obtain a conductive auxiliary agent dispersion liquid, and is dispersed with a media mill. It is more preferable to process. When the dispersion treatment is carried out using a media mill, it is particularly preferable to use a dispersant. In particular, when the first type of conductive auxiliary agent granulated in an aqueous solvent is dispersed, it may be difficult for the granulated particles to get wet, but the dispersion treatment using a media mill should improve the production efficiency. Can be done. The concentration of the first type of conductive auxiliary agent is preferably 2% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 18% by mass or less, and 5% by mass or more and 15% by mass or less. Is particularly preferred.

また、本発明において、導電助剤分散液は、(I)1種目の導電助剤をメディアミルで分散処理する第一の工程、(II)2種目の導電助剤を添加してせん断速度15000s-1以上の条件で運転するミキサー類で分散処理する第二の工程、を経て製造されることが特に好ましい。上記工程を経ることによって、1種目および2種目の導電助剤分散液をそれぞれ作製して混合した場合よりも高濃度な導電助剤分散液を得ることができる。さらに、分散剤を用いて分散処理する場合、比表面積の大きな1種目の導電助剤の方が2種目の導電助剤よりも必要となる分散剤の量が多くなるが、1種目の導電助剤に吸着されていない分散剤を利用して2種目の導電助剤を分散処理することができるため、電極合材層中に含まれる分散剤の総量を少なく設計することが可能となる。
一般に、1種目の導電助剤の方が2種目の導電助剤よりも分散処理に要する強度やエネルギーが大きく、均質に処理することが難しい。上記プロセスを経ることで、それぞれの導電助剤に対して最適な処理力を加えて粒子の分散処理状態を好適にしつつ、かつ、効率的に導電助剤分散液を得ることができる。なお、上記プロセスを経て作製された導電助剤分散液における1種目の導電助剤の分散粒子径とは、(I)の工程を経て製造された直後の状態での分散粒子径であり、また、2種目の導電助剤の分散粒子径とは、1種目の導電助剤を含まない状態で同一の処理工程(分散機形状、回転数、処理時間)を加えたときの値である。
Further, in the present invention, the conductive auxiliary agent dispersion liquid has a shear rate of 15,000 s by adding (I) the first step of dispersing the first type of conductive auxiliary agent with a media mill and (II) the second type of conductive auxiliary agent. -It is particularly preferable that the product is manufactured through a second step of dispersion treatment with mixers operated under the conditions of -1 or more. By going through the above steps, it is possible to obtain a conductive auxiliary agent dispersion having a higher concentration than when the first and second types of conductive auxiliary agent dispersions are prepared and mixed. Further, when the dispersion treatment is performed using a dispersant, the first type of conductive auxiliary agent having a large specific surface area requires a larger amount of the dispersant than the second type of conductive auxiliary agent, but the first type of conductive auxiliary agent is required. Since the second type of conductive auxiliary agent can be dispersed by using the dispersant that is not adsorbed by the agent, it is possible to design a small amount of the dispersant contained in the electrode mixture layer.
In general, the first type of conductive auxiliary agent requires more strength and energy for the dispersion treatment than the second type of conductive auxiliary agent, and it is difficult to treat them uniformly. By going through the above process, it is possible to efficiently obtain the conductive auxiliary agent dispersion liquid while applying the optimum processing force to each conductive auxiliary agent to make the particle dispersion treatment state suitable. The dispersed particle size of the first type of conductive auxiliary agent in the conductive auxiliary agent dispersion liquid produced through the above process is the dispersed particle size in the state immediately after being produced through the step (I). The dispersed particle size of the second kind of conductive auxiliary agent is a value when the same treatment step (dispersor shape, rotation speed, treatment time) is applied in a state where the first kind of conductive auxiliary agent is not contained.

また一般に、メディアミルの処理力は、十分に溶媒が存在する状態でせん断力により分散する機構のミキサー類と比較して、非常に大きい。そのため、(II)の工程を経た後も、1種目の導電助剤の粒度分布は(I)の工程の直後とほぼ同等の形状となる。
屈折率、一次粒子径や二次粒子径が類似している異種の微粒子を、光学的な粒度分布測定によって適切に解析することは極めて困難である。そのため、1種目の導電助剤と2種目の導電助剤を共に含む状態で、それぞれの粒度分布を別々に計測して管理することは困難だが、上記方法をとることによって、1種目および2種目の導電助剤の分散処理状態をそれぞれ管理することができる。
Further, in general, the processing power of the media mill is very large as compared with mixers having a mechanism of dispersing by shearing force in the presence of a sufficient solvent. Therefore, even after the step (II), the particle size distribution of the first type of conductive auxiliary agent has almost the same shape as that immediately after the step (I).
It is extremely difficult to properly analyze dissimilar fine particles having similar refractive index, primary particle diameter and secondary particle diameter by optical particle size distribution measurement. Therefore, it is difficult to separately measure and manage the particle size distribution of each of the first and second types of conductive auxiliaries in a state where both the first and second types of conductive auxiliaries are contained. It is possible to control the dispersion treatment state of the conductive auxiliary agent.

工程(I)における1種目の導電助剤の濃度は2質量%以上20質量%以下であることが好ましく、3質量%以上18質量%以下であることがより好ましく、5質量%以上15質量%以下であることが特に好ましい。また、工程(II)における、1種目の導電助剤と2種目の導電助剤の合計の濃度は5質量%以上20質量%以下であることが好ましく、7質量%以上18質量%以下であることが特に好ましい。 The concentration of the first type conductive auxiliary agent in the step (I) is preferably 2% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 18% by mass or less, and 5% by mass or more and 15% by mass or less. The following is particularly preferable. Further, the total concentration of the first type of conductive auxiliary agent and the second type of conductive auxiliary agent in the step (II) is preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less, and 7% by mass or more and 18% by mass or less. Is particularly preferred.

また、本発明において、導電助剤分散液は、(i)1種目の導電助剤をせん断速度15000s-1以上の条件で運転するミキサー類、または、メディアミルを使用して分散処理して1種目の導電助剤分散液とする工程、(ii)2種目の導電助剤をせん断速度15000s-1以上の条件で運転するミキサー類、または、メディアミルを使用して分散処理して2種目の導電助剤分散液とする工程、(iii)上記工程を経て製造されたそれぞれの導電助剤分散液を混合して導電助剤分散液とする工程、を経て製造することができる。上記プロセスを経ることで、各導電助剤の分散処理状態を精密に制御することが可能となるが、その一方で、容易に分散処理することができる電極活物質を用いた場合、達成することができる電極用塗工液の固形分濃度が低くなる場合がある。 Further, in the present invention, the conductive auxiliary agent dispersion liquid is (i) dispersed by using a mixer or a media mill in which the first kind of conductive auxiliary agent is operated under the condition of a shear rate of 15000 s -1 or more. Step of preparing the conductive auxiliary agent of the type, (ii) Mixers operating the conductive auxiliary agent of the second type under the condition of shear rate of 15000s -1 or more, or dispersion treatment using a media mill for the second type It can be produced through a step of preparing a conductive auxiliary agent dispersion liquid and (iii) a step of mixing the respective conductive auxiliary agent dispersion liquids produced through the above steps to obtain a conductive auxiliary agent dispersion liquid. By going through the above process, it is possible to precisely control the dispersion treatment state of each conductive auxiliary agent, but on the other hand, it can be achieved when an electrode active material that can be easily dispersed treatment is used. The solid content concentration of the coating liquid for electrodes may be low.

また、本発明において、導電助剤分散液は、1種目の導電助剤と2種目の導電助剤を同時に、せん断速度15000s-1以上の条件で運転するミキサー類、または、メディアミルを使用して、
1種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~2500nm、かつ、2種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~2400nmとなるときと同等の分散処理工程を経て製造することが好ましい。(ただし、同等の分散処理工程とは、導電助剤分散液を分散処理する分散処理機の形状や運転速度を、1種目の導電助剤を単独で分散して導電助剤の平均分散粒子径が200~2500nmの導電助剤分散液を製造することができる条件、かつ、2種目の導電助剤を単独で分散して平均分散粒子径が200~2400nmの導電助剤分散液を製造することができる条件と同一に設定し、かつ、導電助剤分散液中の導電助剤の濃度を分散処理時間で除した値が、上記導電助剤分散液中の導電助剤の濃度を分散処理時間で除した値と同一であることである。)また、設定する電極用塗工液の製造条件は、1種目の導電助剤を単独で溶媒中に分散処理したときの平均分散粒子径が200nm以上1500nm以下となる条件と同一であることがより好ましく、250nm以上1200nm以下となる条件と同一であることがさらに好ましく、300nm以上900nm以下となる条件と同一であることが特に好ましい。
Further, in the present invention, the conductive auxiliary agent dispersion liquid uses a mixer or a media mill that operates the first type of conductive auxiliary agent and the second type of conductive auxiliary agent at the same time under the condition of a shear rate of 15000s -1 or more. hand,
When the average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the first type conductive auxiliary agent is 200 to 2500 nm and the average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the second type conductive auxiliary agent is 200 to 2400 nm. It is preferable to carry out the production through the same dispersion treatment step as above. (However, in the same dispersion treatment step, the shape and operating speed of the dispersion processing machine that disperses the conductive auxiliary agent dispersion liquid are the average dispersed particle diameter of the conductive auxiliary agent by dispersing the first type of conductive auxiliary agent alone. To produce a conductive auxiliary agent dispersion having an average dispersed particle size of 200 to 2400 nm by separately dispersing the second type of conductive auxiliary agent under the condition that a conductive auxiliary agent dispersion having a size of 200 to 2500 nm can be produced. The value obtained by dividing the concentration of the conductive auxiliary agent in the dispersion treatment liquid of the conductive auxiliary agent by the dispersion treatment time is the value obtained by dividing the concentration of the conductive auxiliary agent in the dispersion liquid of the conductive auxiliary agent by the dispersion treatment time. It is the same as the value divided by.) In addition, the production conditions of the coating liquid for electrodes to be set are that the average dispersed particle size when the first type of conductive auxiliary agent is dispersed alone in the solvent is 200 nm. It is more preferably the same as the condition of 1500 nm or less, further preferably the same as the condition of 250 nm or more and 1200 nm or less, and particularly preferably the same as the condition of 300 nm or more and 900 nm or less.

また、本発明において、電極用塗工液は、導電助剤と電極活物質を溶媒中で同時に分散処理する工程を経て電極用塗工液を製造する方法もあって、導電助剤を単独で溶媒中に分散処理して1種目の導電助剤の平均分散粒子径が200~2500nm、かつ、2種目の導電助剤の平均分散粒子径が200~2400nmとなるときと同等の分散処理工程を経て製造することができる。(ただし、同等の分散処理工程とは、電極用塗工液を分散処理する分散処理機の形状や運転速度を、導電助剤を単独で分散して1種目の導電助剤の平均分散粒子径が200~2500nmの導電助剤分散液を製造することができる条件と同一に設定し、かつ、電極用塗工液中の導電助剤の濃度を分散処理時間で除した値が、上記導電助剤分散液中の導電助剤の濃度を分散処理時間で除した値と同一であることである。)また、設定する電極用塗工液の製造条件は、1種目の導電助剤を単独で溶媒中に分散処理したときの平均分散粒子径が200nm以上1500nm以下となる条件と同一であることがより好ましく、250nm以上1200nm以下となる条件と同一であることがさらに好ましく、300nm以上900nm以下となる条件と同一であることが特に好ましい。 Further, in the present invention, as the electrode coating liquid, there is also a method of producing the electrode coating liquid through a step of simultaneously dispersing the conductive auxiliary agent and the electrode active material in a solvent, and the conductive auxiliary agent is used alone. The same dispersion treatment step as when the average dispersed particle size of the first type of conductive auxiliary agent is 200 to 2500 nm and the average dispersed particle size of the second type of conductive auxiliary agent is 200 to 2400 nm after being dispersed in a solvent is performed. Can be manufactured after. (However, in the same dispersion treatment step, the shape and operating speed of the dispersion treatment machine that disperses the coating liquid for electrodes are determined by dispersing the conductive auxiliary agent alone and the average dispersed particle diameter of the first type of conductive auxiliary agent. Is set to be the same as the conditions under which a conductive auxiliary agent dispersion having a diameter of 200 to 2500 nm can be produced, and the value obtained by dividing the concentration of the conductive auxiliary agent in the coating solution for electrodes by the dispersion treatment time is the above-mentioned conductive auxiliary. It is the same as the value obtained by dividing the concentration of the conductive auxiliary agent in the agent dispersion by the dispersion treatment time.) Further, the manufacturing conditions of the electrode coating liquid to be set are that the first type of conductive auxiliary is used alone. It is more preferable that the average dispersed particle size when dispersed in a solvent is 200 nm or more and 1500 nm or less, more preferably 250 nm or more and 1200 nm or less, and 300 nm or more and 900 nm or less. It is particularly preferable that the conditions are the same.

一般に、電極活物質と導電助剤のように、屈折率、一次粒子径や二次粒子径が大きく異なる異種の微粒子を、光学的な粒度分布測定によって適切に解析することは困難である。そのため、本願の電極用塗工液中に含まれる導電助剤微粒子の粒度分布を適切な解析値として得ることは困難だが、上記製造方法をとることによって、導電助剤と電極活物質を同時に分散処理した場合においても、導電助剤の分散状態を好ましい状態で管理することができる。 In general, it is difficult to appropriately analyze dissimilar fine particles having a large difference in refractive index, primary particle diameter, and secondary particle diameter, such as an electrode active material and a conductive auxiliary agent, by optical particle size distribution measurement. Therefore, it is difficult to obtain the particle size distribution of the conductive auxiliary agent fine particles contained in the electrode coating liquid of the present application as an appropriate analytical value, but by adopting the above manufacturing method, the conductive auxiliary agent and the electrode active material are dispersed at the same time. Even in the case of treatment, the dispersed state of the conductive auxiliary agent can be controlled in a preferable state.

分散装置としては、顔料分散等に通常用いられている分散機を使用することができる。例えば、ディスパー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー等のミキサー類、ホモジナイザー(エム・テクニック社製「クレアミックス」、PRIMIX社「フィルミックス」等、シルバーソン社製「アブラミックス」等)類、ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、コロイドミル(PUC社製「PUCコロイドミル」、IKA社製「コロイドミルMK」)類、コーンミル(IKA社製「コーンミルMKO」等)、ボールミル、サンドミル(シンマルエンタープライゼス社製「ダイノミル」等)、アトライター、パールミル(アイリッヒ社製「DCPミル」等)、コボールミル等のメディア型分散機、湿式ジェットミル(ジーナス社製「ジーナスPY」、スギノマシン社製「スターバースト」、ナノマイザー社製「ナノマイザー」等)、エム・テクニック社製「クレアSS-5」、奈良機械社製「MICROS」等のメディアレス分散機、その他ロールミル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 As the disperser, a disperser usually used for pigment dispersion or the like can be used. For example, mixers such as dispersers, homomixers, and planetary mixers, homogenizers ("Clearmix" manufactured by M-Technique, "Fillmix" manufactured by PRIMIX, "Abramix" manufactured by Silverson, etc.), paint conditioners (, etc.) Red Devil), colloid mills (PUC "PUC colloid mill", IKA "colloid mill MK"), cone mills (IKA "corn mill MKO", etc.), ball mills, sand mills (Symmal Enterprises) Media type disperser such as "Dyno Mill" manufactured by Dyno Mill, Attritor, Pearl Mill ("DCP Mill" manufactured by Eirich, etc.), Wet Jet Mill ("Genus PY" manufactured by Genus, "Star Burst" manufactured by Sugino Machine Limited" , Nanomizer, etc.), M-Technique's "Claire SS-5", Nara Machinery's "MICROS", and other medialess dispersers, and other roll mills, etc., but are limited to these. is not it.

<電極>
本発明の導電助剤分散液を用いて作製した電極用塗工液を、金属集電体上に塗工・乾燥することで、電池電極合材層を形成し、電極を得ることができる。
<Electrode>
A battery electrode mixture layer can be formed and an electrode can be obtained by applying and drying an electrode coating solution prepared by using the conductive auxiliary agent dispersion of the present invention on a metal current collector.

(金属集電体)
電極に使用する金属集電体の材質や形状は特に限定されず、各種二次電池にあったものを適宜選択することができる。例えば、集電体の材質としては、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、又はステンレス等の金属や合金が挙げられる。また、形状としては、一般的には平板上の箔が用いられるが、表面を粗面化したものや、穴あき箔状のもの、及びメッシュ状の集電体も使用できる。
(Metal current collector)
The material and shape of the metal current collector used for the electrode are not particularly limited, and those suitable for various secondary batteries can be appropriately selected. For example, examples of the material of the current collector include metals and alloys such as aluminum, copper, nickel, titanium, and stainless steel. As the shape, a foil on a flat plate is generally used, but a roughened surface, a perforated foil, or a mesh-shaped current collector can also be used.

集電体上に電極用塗工液を塗工する方法としては、特に制限はなく公知の方法を用いることができる。具体的には、ダイコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、ドクターコーティング法、ナイフコーティング法、スプレーコティング法、グラビアコーティング法、スクリーン印刷法または静電塗装法等を挙げることができ、乾燥方法としては放置乾燥、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱機、遠赤外線加熱機などが使用できるが、特にこれらに限定されるものではない。 The method of applying the electrode coating liquid on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. Specific examples thereof include a die coating method, a dip coating method, a roll coating method, a doctor coating method, a knife coating method, a spray coating method, a gravure coating method, a screen printing method, an electrostatic coating method, and the like, and drying. As the method, a stand-alone dryer, a blower dryer, a warm air dryer, an infrared heater, a far-infrared heater, and the like can be used, but the method is not particularly limited thereto.

本発明において、金属集電体に塗工後、溶媒分を完全に乾燥させて得た電池電極合材層の金属集電体1cm2あたりの質量は、5~40mgであることが好ましく、5~30mgであることがより好ましく、5~25mgであることが特に好ましい。 In the present invention, the mass of the battery electrode mixture layer obtained by completely drying the solvent after coating on the metal collector is preferably 5 to 40 mg per 1 cm 2 of the metal collector. It is more preferably to 30 mg, and particularly preferably 5 to 25 mg.

本発明において、金属集電体に塗工後、溶媒分を完全に乾燥させて得た電池電極合材層の乾燥後膜厚は、30~500μmであることが好ましく、40~300μmであることがより好ましく、40~200μmであることがさらに好ましく、40~120μmであることが特に好ましい。なお、乾燥後膜厚とは圧延処理をしていない状態での膜厚であり、例えばデジマイクロ(ニコン社製)等の接触式膜厚形で測定して得た値である。一般に、膜厚が大きくなるほど塗膜のヒビ割れや剥落が起こりやすくなるため、より強い密着性が必要になる。本発明では、高比表面積で密着性を低下させる導電助剤を用いたとしても、密着性が十分に強い状態を維持することができるため、高膜厚で高容量な電池電極合材層を設計することができる。 In the present invention, the post-drying thickness of the battery electrode mixture layer obtained by completely drying the solvent after coating on the metal collector is preferably 30 to 500 μm, preferably 40 to 300 μm. Is more preferable, 40 to 200 μm is further preferable, and 40 to 120 μm is particularly preferable. The film thickness after drying is a film thickness in a state where the rolling process is not performed, and is a value obtained by measuring with a contact type film thickness type such as Digimicro (manufactured by Nikon Corporation). Generally, as the film thickness increases, cracks and peeling of the coating film are more likely to occur, so that stronger adhesion is required. In the present invention, even if a conductive auxiliary agent that lowers the adhesion at a high specific surface area is used, the adhesion can be maintained sufficiently strong, so that a battery electrode mixture layer having a high film thickness and a high capacity can be provided. Can be designed.

また、塗布後に平版プレスやカレンダーロール等による圧延処理を行っても良い。圧延処理後の電極合材層の厚みは、一般的には1μm以上、500μm以下であり、好ましくは10μm以上、300μm以下である。 Further, after coating, rolling processing may be performed by a lithographic press, a calendar roll, or the like. The thickness of the electrode mixture layer after the rolling treatment is generally 1 μm or more and 500 μm or less, preferably 10 μm or more and 300 μm or less.

<二次電池>
本発明の電極用塗工液から作製した電池電極合材層は、特にリチウムイオン二次電池で好適に使用することができ、特に正極用合材層として好適に使用することができる。
<Secondary battery>
The battery electrode mixture layer prepared from the electrode coating liquid of the present invention can be particularly preferably used in a lithium ion secondary battery, and can be particularly preferably used as a positive electrode mixture layer.

(電解液)
リチウムイオン二次電池の場合を例にとって説明する。電解液としては、リチウムを含んだ電解質を非水系の溶媒に溶解したものを用いる。電解質としては、LiBF4、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO22N、LiC49SO3、Li(CF3SO23C、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF2、LiSCN、又はLiBPh4(ただし、Phはフェニル基である)等が挙げられるが、これらに限定されない。
(Electrolytic solution)
The case of a lithium ion secondary battery will be described as an example. As the electrolytic solution, an electrolyte containing lithium is dissolved in a non-aqueous solvent. Electrolytes include LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 3 C. , LiI, LiBr, LiCl, LiAlCl, LiHF 2 , LiSCN, LiBPh 4 (where Ph is a phenyl group) and the like, but are not limited thereto.

非水系の溶媒としては、特に限定はされないが、例えば、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、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、及びジエチルカーボネート等のカーボネート類;γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、及びγ-オクタノイックラクトン等のラクトン類;テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、4-メチル-1,3-ジオキソラン、1,2-メトキシエタン、1,2-エトキシエタン、及び1,2-ジブトキシエタン等のグライム類;メチルフォルメート、メチルアセテート、及びメチルプロピオネート等のエステル類;ジメチルスルホキシド、及びスルホラン等のスルホキシド類;並びに、アセトニトリル等のニトリル類等が挙げられる。これらの溶媒は、それぞれ単独で使用しても良いが、2種以上を混合して使用しても良い。 The non-aqueous solvent is not particularly limited, and is, for example, carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and diethyl carbonate; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and γ. -Lactones such as octanoic lactones; tetrahydrofuran, 2-methyltetrachloride, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,2-methoxyethane, 1,2-ethoxyethane, and 1, Glymes such as 2-dibutoxyetane; esters such as methylformate, methylacetate, and methylpropionate; sulfoxides such as dimethylsulfoxide and sulfolane; and nitriles such as acetonitrile. Each of these solvents may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.

(セパレーター)
セパレーターとしては、例えば、ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリアミド不織布及びこれらに親水性処理を施したものが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
(separator)
Examples of the separator include polyethylene non-woven fabric, polypropylene non-woven fabric, polyamide non-woven fabric, and those obtained by subjecting them to a hydrophilic treatment, but the separator is not particularly limited thereto.

(電池構造・構成)
本発明の電極用塗工液を用いたリチウムイオン二次電池は、少なくとも、集電体上に正極合材層を有する正極と、集電体上に負極合材層を有する負極と、リチウムを含む電解質とを具備する。
また、本発明の導電助剤分散液を用いて作製した電極用塗工液を用いたリチウムイオン二次電池の構造については特に限定されないが、通常、正極及び負極と、必要に応じて設けられるセパレーターとから構成され、ペーパー型、円筒型、ボタン型、積層型等、使用する目的に応じた種々の形状とすることができる。
(Battery structure / configuration)
The lithium ion secondary battery using the electrode coating liquid of the present invention contains at least a positive electrode having a positive electrode mixture layer on the current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer on the current collector, and lithium. Equipped with an electrolyte containing.
Further, the structure of the lithium ion secondary battery using the coating liquid for electrodes prepared by using the conductive auxiliary agent dispersion liquid of the present invention is not particularly limited, but is usually provided with a positive electrode and a negative electrode as needed. It is composed of a separator and can have various shapes such as a paper type, a cylindrical type, a button type, a laminated type, etc. according to the purpose of use.

本発明では、上記課題に支障を及ぼさない範囲で、塗膜物性等の調整等の目的で、従来公知の分散剤や樹脂、添加剤等を併用しても良い。 In the present invention, conventionally known dispersants, resins, additives and the like may be used in combination for the purpose of adjusting the physical characteristics of the coating film and the like as long as the above problems are not hindered.

以下、実施例に基づき、本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。本実施例中、部は質量部を、%は質量%を、D50は平均分散粒子径(累積50%粒子径)をそれぞれ表す。
実施例及び比較例で使用した導電助剤(カーボンブラックを「CB」と略記することがある)、バインダー、電極活物質等を以下に示す。また、各表には、各原料の組成のみを記載しているが、特に記載の無い残りの成分は、水である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on Examples, but the present invention is not limited to the following Examples as long as the gist of the present invention is not exceeded. In this example, parts represent parts by mass,% represents mass%, and D50 represents an average dispersed particle diameter (cumulative 50% particle diameter).
The conductive auxiliary agent (carbon black may be abbreviated as "CB"), the binder, the electrode active material, etc. used in Examples and Comparative Examples are shown below. In addition, although only the composition of each raw material is described in each table, the remaining component not particularly described is water.

<樹脂微粒子(B)の合成>
[合成例1-1]
攪拌器、温度計、滴下ロート、還流器を備えた反応容器に、イオン交換水40部と乳化剤としてアデカリアソープSR-10(株式会社ADEKA製)0.2部とを仕込み、別途、メチルメタクリレート48.5部、ブチルアクリレート50部、アクリル酸1部、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン0.5部、イオン交換水53部および界面活性剤としてアデカリアソープSR-10(株式会社ADEKA製)2部をあらかじめ混合しておいたプレエマルションのうちの1質量%をさらに加えた。内温を70℃に昇温し十分に窒素置換した後、過硫酸カリウムの5質量%水溶液10部のうちの10質量%を添加し重合を開始した。反応系内を70℃で5分間保持した後、70℃に保ちながらプレエマルションの残りと過硫酸カリウムの5質量%水溶液の残りを3時間かけて滴下し、さらに2時間攪拌を継続した。固形分測定にて転化率が98%超えたことを確認後、温度を30℃まで冷却した。25質量%アンモニア水を添加して、pHを8.5とし、さらにイオン交換水で固形分を40質量%に調整して、樹脂微粒子(B)を40質量%含む水性エマルションを得た(以下、B-1と略記する)。なお、固形分は、150℃20分焼き付け残分により求めた。樹脂微粒子(B)の分散粒子径は0.155μmだった。
<Synthesis of resin fine particles (B)>
[Synthesis Example 1-1]
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a dropping funnel, and a recirculator, 40 parts of ion-exchanged water and 0.2 part of ADEKA REASORP SR-10 (manufactured by ADEKA Corporation) as an emulsifier are charged, and methyl methacrylate is separately prepared. 48.5 parts, butyl acrylate 50 parts, acrylic acid 1 part, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane 0.5 parts, ion-exchanged water 53 parts and ADEKA CORPORATION SR-10 as a surfactant (manufactured by ADEKA Corporation) Further, 1% by mass of the pre-emulsion in which the two parts were mixed in advance was added. After raising the internal temperature to 70 ° C. and sufficiently substituting with nitrogen, 10% by mass of 10 parts of a 5% by mass aqueous solution of potassium persulfate was added to initiate polymerization. After keeping the inside of the reaction system at 70 ° C. for 5 minutes, the rest of the preemulsion and the rest of the 5% by mass aqueous solution of potassium persulfate were added dropwise over 3 hours while keeping the temperature at 70 ° C., and stirring was continued for another 2 hours. After confirming that the conversion rate exceeded 98% by solid content measurement, the temperature was cooled to 30 ° C. 25% by mass of ammonia water was added to adjust the pH to 8.5, and the solid content was further adjusted to 40% by mass with ion-exchanged water to obtain an aqueous emulsion containing 40% by mass of the resin fine particles (B) (hereinafter). , B-1). The solid content was determined by the residual amount baked at 150 ° C. for 20 minutes. The dispersed particle size of the resin fine particles (B) was 0.155 μm.

[合成例1-2]
攪拌器、温度計、滴下ロート、還流器を備えた反応容器に、イオン交換水40部と界面活性剤としてアデカリアソープSR-10( 株式会社ADEKA製)0.2部とを仕込み、別途、スチレン50部、2-エチルヘキシルアクリレート45部、メチルメタクリレート1.5部、アクリル酸1部、ダイアセトンアクリルアミド2部、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン0.5部、イオン交換水53部および界面活性剤としてアデカリアソープSR-10(株式会社ADEKA製)1.8部をあらかじめ混合しておいたプレエマルションのうちの1%をさらに加えた。内温を70℃に昇温し十分に窒素置換した後、過硫酸カリウムの5%水溶液10部の10%を添加し重合を開始した。反応系内を70℃で5分間保持した後、内温を70℃に保ちながらプレエマルションの残りと過硫酸カリウムの5%水溶液の残りを3時間かけて滴下し、さらに2時間攪拌を継続した。固形分測定にて転化率が98%超えたことを確認後、温度を30℃まで冷却した。25%アンモニア水を添加して、pHを8.5とし、さらにイオン交換水で固形分を48%に調整して、樹脂微粒子(B)を48質量%含む水性エマルションを得た(以下、B-2と略記する)。なお、固形分は、150℃20分焼き付け残分により求めた。樹脂微粒子(B)の分散粒子径は0.211μmだった。
[Synthesis Example 1-2]
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a dropping funnel, and a recirculator, 40 parts of ion-exchanged water and 0.2 part of ADEKA REASORP SR-10 (manufactured by ADEKA Corporation) as a surfactant are charged separately. 50 parts of styrene, 45 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.5 parts of methyl methacrylate, 1 part of acrylic acid, 2 parts of diacetone acrylamide, 0.5 part of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 53 parts of ion-exchanged water and surface activity. As an agent, 1.8 parts of Adecaria Soap SR-10 (manufactured by ADEKA Corporation) was further added in an amount of 1% of the pre-emulsion mixed in advance. After raising the internal temperature to 70 ° C. and sufficiently substituting with nitrogen, 10% of 10 parts of a 5% aqueous solution of potassium persulfate was added to initiate polymerization. After keeping the inside of the reaction system at 70 ° C. for 5 minutes, the rest of the preemulsion and the rest of the 5% aqueous solution of potassium persulfate were added dropwise over 3 hours while keeping the internal temperature at 70 ° C., and stirring was continued for another 2 hours. .. After confirming that the conversion rate exceeded 98% by solid content measurement, the temperature was cooled to 30 ° C. 25% aqueous ammonia was added to adjust the pH to 8.5, and the solid content was adjusted to 48% with ion-exchanged water to obtain an aqueous emulsion containing 48% by mass of the resin fine particles (B) (hereinafter, B). Abbreviated as -2). The solid content was determined by the residual amount baked at 150 ° C. for 20 minutes. The dispersed particle size of the resin fine particles (B) was 0.211 μm.

[合成例1-3]
界面活性剤の量を変更した以外は、合成例1-1と同様の方法で合成し、樹脂微粒子(B)を40質量%含む水性エマルションB-3、B-4およびB-5を得た。樹脂微粒子(B)の分散粒子径は、B-3が0.102μm、B-4が0.297μm、B-5が0.488μmだった。
[Synthesis Example 1-3]
Synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1-1 except that the amount of the surfactant was changed to obtain aqueous emulsions B-3, B-4 and B-5 containing 40% by mass of the resin fine particles (B). .. The dispersed particle size of the resin fine particles (B) was 0.102 μm for B-3, 0.297 μm for B-4, and 0.488 μm for B-5.

<分散剤の合成>
[合成例2-1]
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、n-ブタノール200.0部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を110℃に加熱して、スチレン100.0部、アクリル酸60.0部、ジメチルアミノエチルメタクリレート40.0部、及び重合開始剤としてV-601(和光純薬工業社製)12.0部の混合物を2時間かけて滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、さらに110℃で3時間反応させた後、V-601(和光純薬工業社製)0.6部を添加し、さらに110℃で1時間反応を続けて、共重合体(1)溶液を得た。また、共重合体(1)の酸価は219.1(mgKOH/g)であった。さらに、室温まで冷却した後、ジメチルアミノエタノール74.2部添加し中和した。これは、アクリル酸を100%中和する量である。さらに、水を400部添加して水性化した後、100℃まで加熱し、ブタノールを水と共沸させてブタノールを留去した。水で希釈し、不揮発分20%の両性樹脂型分散剤(1)の水溶液を得た(以下、D-1と略記する)。また、不揮発分20%の両性樹脂型分散剤(1)の水溶液の粘度は、40mPa・sであった。
<Synthesis of dispersant>
[Synthesis Example 2-1]
200.0 parts of n-butanol was charged in a reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer, a condenser and a stirrer, and replaced with nitrogen gas. The inside of the reaction vessel was heated to 110 ° C., and 100.0 parts of styrene, 60.0 parts of acrylic acid, 40.0 parts of dimethylaminoethyl methacrylate, and V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 12 as a polymerization initiator. A mixture of 0.0 parts was added dropwise over 2 hours to carry out a polymerization reaction. After completion of the dropping, the reaction was further carried out at 110 ° C. for 3 hours, then 0.6 part of V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and the reaction was further continued at 110 ° C. for 1 hour to obtain a copolymer (1). ) A solution was obtained. The acid value of the copolymer (1) was 219.1 (mgKOH / g). Further, after cooling to room temperature, 74.2 parts of dimethylaminoethanol was added for neutralization. This is an amount that neutralizes acrylic acid 100%. Further, 400 parts of water was added to make it aqueous, and then the mixture was heated to 100 ° C., and butanol was azeotropically boiled with water to distill off butanol. Diluted with water to obtain an aqueous solution of the amphoteric resin type dispersant (1) having a non-volatile content of 20% (hereinafter abbreviated as D-1). The viscosity of the aqueous solution of the amphoteric resin type dispersant (1) having a non-volatile content of 20% was 40 mPa · s.

<導電助剤>
・デンカブラックHS-100(デンカ社製):アセチレンブラック、平均一次粒子径48nm、比表面積39m2/g、以下HS-100と略記する。
・デンカブラック粒状品(デンカ社製):アセチレンブラック、平均一次粒子径35nm、比表面積69m2/g、以下粒状品と略記する。
・デンカブラックFX-35(デンカ社製):アセチレンブラック、平均一次粒子径26nm、比表面積133m2/g、以下FX-35と略記する。
・SuperP Li(ティムカル社製):ファーネスブラック、平均一次粒子径40nm、比表面積62m2/g、以下SuperPと略記する。
・ケッチェンブラック EC-300J(ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製):中空カーボンブラック、平均一次粒子径40nm、比表面積800m2/g、以下EC-300Jと略記する。
・ケッチェンブラック EC-600JD(ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製):中空カーボンブラック、平均一次粒子径34nm、比表面積1270m2/g、以下EC-600JDと略記する。
・ケッチェンブラック EC-200L(ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製):中空カーボンブラック、平均一次粒子径40nm、比表面積377m2/g、以下EC-200Lと略記する。
・TIMREX KS6(ティムカル社製):人造黒鉛、平均粒子径3.4μm、比表面積20m2/g、以下KS-6と略記する。
<Conductive aid>
-Denka Black HS-100 (manufactured by Denka Co., Ltd.): Acetylene black, average primary particle diameter 48 nm, specific surface area 39 m 2 / g, hereinafter abbreviated as HS-100.
-Denka Black Granular Product (manufactured by Denka Co., Ltd.): Acetylene black, average primary particle diameter 35 nm, specific surface area 69 m 2 / g, hereinafter abbreviated as granular product.
-Denka Black FX-35 (manufactured by Denka Co., Ltd.): Acetylene black, average primary particle diameter 26 nm, specific surface area 133 m 2 / g, hereinafter abbreviated as FX-35.
-SuperP Li (manufactured by Timcal): furnace black, average primary particle diameter 40 nm, specific surface area 62 m 2 / g, hereinafter abbreviated as SuperP.
-Ketchen Black EC-300J (manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd.): Hollow carbon black, average primary particle diameter 40 nm, specific surface area 800 m 2 / g, hereinafter abbreviated as EC-300J.
-Ketchen Black EC-600JD (manufactured by Lion Specialty Chemicals): Hollow carbon black, average primary particle diameter 34 nm, specific surface area 1270 m 2 / g, hereinafter abbreviated as EC-600JD.
-Ketchen Black EC-200L (manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd.): Hollow carbon black, average primary particle diameter 40 nm, specific surface area 377 m 2 / g, hereinafter abbreviated as EC-200L.
-TIMREX KS6 (manufactured by Timcal): Artificial graphite, average particle diameter 3.4 μm, specific surface area 20 m 2 / g, hereinafter abbreviated as KS-6.

<バインダー>
(水溶性高分子(A))
・CMCダイセル#1120、1%水溶液粘度20~50mPa・s(25℃、60rpm)、エーテル化度0.6~0.8(ダイセルファインケム社製):カルボキシメチルセルロースナトリウム、以下、#1120と略記する。
・CMCダイセル#1140、1%水溶液粘度100~200mPa・s(25℃、60rpm)、エーテル化度0.6~0.8(ダイセルファインケム社製):カルボキシメチルセルロースナトリウム、以下、#1140と略記する。
・CMCダイセル#1240、1%水溶液粘度30~40mPa・s(25℃、60rpm)、エーテル化度0.8~1.0(ダイセルファインケム社製):カルボキシメチルセルロースナトリウム、以下、#1240と略記する。
・CMCダイセル#1260、1%水溶液粘度80~150mPa・s(25℃、60rpm)、エーテル化度0.8~1.0(ダイセルファインケム社製):カルボキシメチルセルロースナトリウム、以下、#1260と略記する。
・CMCダイセル#1350、1%水溶液粘度200~300mPa・s(25℃、60rpm)、エーテル化度1.0~1.5(ダイセルファインケム社製):カルボキシメチルセルロースナトリウム、以下、#1350と略記する。
・ポリビニルピロリドンK-90(日本触媒社製)、1%水溶液粘度8mPa・s(25℃、60rpm)
<Binder>
(Water-soluble polymer (A))
CMC Daicel # 1120, 1% aqueous solution viscosity 20 to 50 mPa · s (25 ° C, 60 rpm), etherification degree 0.6 to 0.8 (manufactured by Daicel FineChem): Sodium carboxymethyl cellulose, hereinafter abbreviated as # 1120. ..
CMC Daicel # 1140, 1% aqueous solution viscosity 100-200 mPa · s (25 ° C, 60 rpm), etherification degree 0.6-0.8 (manufactured by Daicel FineChem): Sodium carboxymethyl cellulose, hereinafter abbreviated as # 1140. ..
CMC Daicel # 1240, 1% aqueous solution viscosity 30-40 mPa · s (25 ° C, 60 rpm), etherification degree 0.8-1.0 (manufactured by Daicel FineChem): Sodium carboxymethyl cellulose, hereinafter abbreviated as # 1240. ..
CMC Daicel # 1260, 1% aqueous solution viscosity 80-150 mPa · s (25 ° C, 60 rpm), etherification degree 0.8-1.0 (manufactured by Daicel FineChem): Sodium carboxymethyl cellulose, hereinafter abbreviated as # 1260. ..
CMC Daicel # 1350, 1% aqueous solution viscosity 200 to 300 mPa · s (25 ° C, 60 rpm), etherification degree 1.0 to 1.5 (manufactured by Daicel FineChem): Sodium carboxymethyl cellulose, hereinafter abbreviated as # 1350. ..
-Polyvinylpyrrolidone K-90 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.), 1% aqueous solution viscosity 8 mPa · s (25 ° C, 60 rpm)

(樹脂微粒子(B))
・ポリテトラフルオロエチレン30-J( 固形分60% 水分散液、平均粒子径0.2μm)(三井・デュポンフロロケミカル社製)、以下、PTFEと略記する。
・LA-132、平均粒子径5.8μm(Chengdu Indigo Power Sources社製)
・B-1、平均粒子径0.155μm
・B-2、平均粒子径0.211μm
・B-3、平均粒子径0.102μm
・B-4、平均粒子径0.297μm
・B-5、平均粒子径0.488μm
(Resin fine particles (B))
-Polytetrafluoroethylene 30-J (solid content 60% aqueous dispersion, average particle size 0.2 μm) (manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd.), hereinafter abbreviated as PTFE.
-LA-132, average particle diameter 5.8 μm (manufactured by Chengdu Index Power Sources)
B-1, average particle diameter 0.155 μm
B-2, average particle diameter 0.211 μm
B-3, average particle diameter 0.102 μm
・ B-4, average particle diameter 0.297 μm
B-5, average particle diameter 0.488 μm

<分散剤>
・D-1、1%水溶液粘度3.1mPa・s(25℃、60rpm)。
・デモールN(花王社製):β-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩、1%水溶液粘度3.2mPa・s(25℃、60rpm)。
・デモールEP(固形分25%水溶液)(花王社製):特殊ポリカルボン酸型高分子界面活性剤、1%水溶液粘度3.5mPa・s(25℃、60rpm)。。
・ポリアクリル酸25000(和光純薬工業社製、重量平均分子量25000)、1%水溶液粘度3.4mPa・s(25℃、60rpm)。以下PAAと略記する。
<Dispersant>
D-1, 1% aqueous solution viscosity 3.1 mPa · s (25 ° C, 60 rpm).
Demor N (manufactured by Kao): β-naphthalene sulfonic acid formalin condensate sodium salt, 1% aqueous solution viscosity 3.2 mPa · s (25 ° C, 60 rpm).
Demol EP (25% solid content aqueous solution) (manufactured by Kao Corporation): Special polycarboxylic acid type polymer surfactant, 1% aqueous solution viscosity 3.5 mPa · s (25 ° C, 60 rpm). ..
-Polyacrylic acid 25000 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., weight average molecular weight 25000), 1% aqueous solution viscosity 3.4 mPa · s (25 ° C, 60 rpm). Hereinafter, it is abbreviated as PAA.

<電極活物質>
・HEDTM NCM-111 1040(BASF戸田バッテリーマテリアルズ社製):正極用三元系活物質(LiNi1/3Mn1/3Co1/32)、平均粒子径5.3μm、比表面積0.5m2/g、以下、NCM111と略記する。
・M12(Aleees社製):正極用リン酸鉄リチウム、平均粒子径4.0μm、比表面積12m2/g。
・ライフパワーP2(ジョンソン・マッセイ社製):正極用カーボン被覆リン酸鉄リチウム、平均粒子径0.45μm、比表面積15.4m2/g。
・チタン酸リチウム(Li4Ti512)、一次粒子径700nm、比表面積7m2/g。以下LTOと略記する。
<Electrode active material>
-HED TM NCM-111 1040 (manufactured by BASF Toda Battery Materials Co., Ltd.): Three-way active material for positive electrode (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ), average particle diameter 5.3 μm, specific surface area 0.5 m 2 / g, hereinafter abbreviated as NCM111.
-M12 (manufactured by Alleees): Lithium iron phosphate for positive electrode, average particle diameter 4.0 μm, specific surface area 12 m 2 / g.
-Life power P2 (manufactured by Johnson Matthey): Carbon-coated lithium iron phosphate for positive electrode, average particle diameter 0.45 μm, specific surface area 15.4 m 2 / g.
-Lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), primary particle diameter 700 nm, specific surface area 7 m 2 / g. Hereinafter, it is abbreviated as LTO.

<導電助剤分散液の評価>
実施例および比較例で使用した導電助剤分散液の評価は、粘度、平均粒子径を測定することにより行った。
<Evaluation of conductive auxiliary agent dispersion>
The evaluation of the conductive auxiliary agent dispersion used in Examples and Comparative Examples was performed by measuring the viscosity and the average particle size.

導電助剤の平均分散粒子径の測定は、導電助剤分散液をNMPにより適切な濃度に希釈した後に、超音波処理を施した液を測定サンプルとして用い、レーザ光回折・散乱法方式の粒度分布計(マイクロトラック・ベル社製「マイクロトラックMT3000」、光源波長780nm)を用いて平均粒子径を測定することにより行った。
各種測定条件は、上記方法により精製水希釈した分散液のローディング時の透過率を0.88以上0.92以下に、粒子条件を、吸収性粒子として、溶媒条件を、溶媒屈折率1.333、得られた累積50%径をD50値として表記した。測定結果は、液温25℃の精製水溶媒についてバックグラウンド値を測定した後、上記方法にて調製した液温25℃のサンプルを測定容器に充填し、上記測定条件にて測定を行うことにより得た。
To measure the average dispersed particle size of the conductive auxiliary agent, the conductive auxiliary agent dispersion is diluted to an appropriate concentration by NMP, and then ultrasonically treated, and the particle size is measured by the laser light diffraction / scattering method. This was performed by measuring the average particle size using a distribution meter (“Microtrack MT3000” manufactured by Microtrac Bell, Inc., light source wavelength 780 nm).
As for various measurement conditions, the transmittance of the dispersion diluted with purified water by the above method at the time of loading was 0.88 or more and 0.92 or less, the particle condition was set as an absorbent particle, the solvent condition was set, and the solvent refractive index was 1.333. , The obtained cumulative 50% diameter is expressed as the D50 value. The measurement result is obtained by measuring the background value of the purified water solvent having a liquid temperature of 25 ° C., then filling the measuring container with the sample having a liquid temperature of 25 ° C. prepared by the above method, and performing the measurement under the above measurement conditions. Obtained.

<樹脂微粒子(B)の水性エマルションの評価>
樹脂微粒子(B)の水性エマルションの評価は、平均粒子径(体積平均粒子径Mv)を測定することにより行った。
樹脂微粒子(B)の平均粒子径の測定は、樹脂微粒子(B)の水性エマルションを精製水により適切な濃度に希釈した後に、超音波処理を施した液を測定サンプルとして用い、動的光散乱法方式の粒度分布計(日機装社製「ナノトラックUPA-EX」、光源波長780nm)を用いて平均粒子径(体積平均粒子径Mv)を測定することにより行った。各種測定条件は、上記方法により精製水希釈した分散液のローディングインデックス値を0.7以上1.3以下に、粒子条件を、透過性粒子、粒子形状球形、密度1.2、屈折率1.50(但し、フッ素系の樹脂微粒子の場合、吸収性粒子、粒子形状球形、密度2.2)として、溶媒条件を、溶媒屈折率1.33、液温20℃における溶媒粘度1.00mPa・s、液温25℃における溶媒粘度0.89mPa・sと設定し、得られた体積平均粒子径をMv値として表記した。測定結果は、液温25℃の精製水溶媒についてバックグラウンド値を測定した後、上記方法にて調製した液温25℃のサンプルを測定容器に充填し、上記測定条件にて測定を行うことにより得た。なお、実施例中で使用する樹脂微粒子(B)のうち、フッ素系の樹脂微粒子として条件を設定したものはPTFEのみである。
<Evaluation of aqueous emulsion of resin fine particles (B)>
The evaluation of the aqueous emulsion of the resin fine particles (B) was performed by measuring the average particle size (volume average particle size Mv).
To measure the average particle size of the resin fine particles (B), the aqueous emulsion of the resin fine particles (B) was diluted with purified water to an appropriate concentration, and then ultrasonically treated using a solution as a measurement sample for dynamic light scattering. This was performed by measuring the average particle size (volume average particle size Mv) using a particle size distribution meter (“Nanotrack UPA-EX” manufactured by Nikkiso Co., Ltd., light source wavelength 780 nm). As for various measurement conditions, the loading index value of the dispersion liquid diluted with purified water by the above method is 0.7 or more and 1.3 or less, and the particle conditions are permeable particles, particle shape sphere, density 1.2, and refractive index 1. As 50 (however, in the case of fluorine-based resin fine particles, absorbent particles, particle shape sphere, density 2.2), the solvent conditions are as follows: solvent refractive index 1.33, solvent viscosity at liquid temperature 20 ° C. 1.00 mPa · s. , The solvent viscosity was set to 0.89 mPa · s at a liquid temperature of 25 ° C., and the obtained volume average particle diameter was expressed as an Mv value. The measurement result is obtained by measuring the background value of the purified water solvent having a liquid temperature of 25 ° C., then filling the measuring container with the sample having a liquid temperature of 25 ° C. prepared by the above method, and performing the measurement under the above measurement conditions. Obtained. Of the resin fine particles (B) used in the examples, only PTFE has the conditions set as the fluorine-based resin fine particles.

粘度値の測定は、B型粘度計(東機産業社製「BL」)を用いて、分散液温度25℃、B型粘度計ローター回転速度60rpmにて、分散液をヘラで充分に撹拌した後、直ちに行った。測定に使用したローターは、粘度値が100mPa・s未満の場合はNo.1を、100以上500mPa・s未満の場合はNo.2を、500以上2000mPa・s未満の場合はNo.3を、2000以上10000mPa・s未満の場合はNo.4のものをそれぞれ用い、粘度値が10000mPa・s以上の場合については評価不可能とした。貯蔵安定性の評価は、カーボンブラック分散液を50℃にて10日間静置して保存した後の、粘度値の変化から評価した。変化の少ないものほど安定性が良好であり、○:問題なし(良好)、△:問題なし(粘度変化はあるが使用可能)、×:極めて不良、とした。 The viscosity value was measured using a B-type viscometer (“BL” manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), and the dispersion was sufficiently stirred with a spatula at a dispersion temperature of 25 ° C. and a B-type viscometer rotor rotation speed of 60 rpm. Later, I went immediately. The rotor used for the measurement was No. 1 when the viscosity value was less than 100 mPa · s. If 1 is 100 or more and less than 500 mPa · s, No. If 2 is 500 or more and less than 2000 mPa · s, No. If 3 is 2000 or more and less than 10000 mPa · s, No. No. 4 was used, and evaluation was not possible when the viscosity value was 10,000 mPa · s or more. The storage stability was evaluated from the change in viscosity value after the carbon black dispersion was allowed to stand at 50 ° C. for 10 days and stored. The smaller the change, the better the stability. ◯: No problem (good), Δ: No problem (there is a change in viscosity but can be used), and ×: Extremely poor.

<導電助剤分散液の調製>
[製造例1~製造例8、製造例1-1~製造例1-4、製造例2-1~製造例2-2]
表1に示す組成に従い、1種目または2種目の導電助剤分散液の量が合計5000部となるように、ステンレス容器に精製水と分散剤とを仕込み、充分に混合溶解した後、ディスパー撹拌下、各種導電助剤を加えた。その後、メディアとして1.25mmφジルコニアビーズを充填したビーズミル(ダイノーミルMULTI LAB、容量300mL、シンマルエンタープライゼス社製)を用いて所定の時間分散し、1種目または2種目の導電助剤分散液を作製した。
<Preparation of conductive auxiliary agent dispersion>
[Production Examples 1 to 8, Production Example 1-1 to Production Example 1-4, Production Example 2-1 to Production Example 2-2]
Purified water and the dispersant are charged in a stainless steel container so that the total amount of the 1st or 2nd type conductive auxiliary agent dispersion liquid is 5000 parts according to the composition shown in Table 1, and the mixture is sufficiently mixed and dissolved, and then the disperser is stirred. Below, various conductive aids were added. Then, using a bead mill (Dynomill MULTI LAB, capacity 300 mL, manufactured by Simmal Enterprises) filled with 1.25 mmφ zirconia beads as a medium, the mixture was dispersed for a predetermined time to prepare the first or second type of conductive auxiliary agent dispersion. did.

Figure 0006992490000001
Figure 0006992490000001

[実施例1-1~実施例1-14、比較例1-1~比較例1-6]
表2に示す組成に従い、製造例1~製造例8、製造例1-1~製造例1-4、製造例2-1~製造例2-2で作製した1種目の導電助剤分散液と2種目の導電助剤分散液を十分に混合し、各導電助剤分散液を得た。
[Example 1-1 to Example 1-14, Comparative Example 1-1 to Comparative Example 1-6]
With the first type of conductive auxiliary agent dispersion prepared in Production Examples 1 to 8, Production Examples 1-1 to 1-4, and Production Examples 2-1 to 2-2 according to the composition shown in Table 2. The second kind of conductive auxiliary agent dispersion was sufficiently mixed to obtain each conductive auxiliary agent dispersion.

Figure 0006992490000002
Figure 0006992490000002

<バインダーを含む導電助剤分散液の調製>
[実施例2-1~実施例2-20、比較例2-1~比較例2-8]
表3に示す組成に従い、バインダーとして水溶性高分子(A)及び樹脂微粒子(B)を含む導電助剤分散液の量が合計300gとなるように、ガラス瓶に実施例1-1~実施例1-14、及び、比較例1-1~比較例1-6で調製した各種導電助剤分散液、バインダー、分散剤、及び、精製水を仕込み、充分に混合溶解し、各種バインダー成分を含む各導電助剤分散液を得た。
<Preparation of conductive auxiliary agent dispersion liquid containing binder>
[Examples 2-1 to 2-20, Comparative Examples 2-1 to 2-8]
According to the composition shown in Table 3, Examples 1-1 to 1 are placed in a glass bottle so that the total amount of the conductive auxiliary agent dispersion liquid containing the water-soluble polymer (A) and the resin fine particles (B) as the binder is 300 g. -14 and various conductive auxiliary agent dispersions, binders, dispersants, and purified water prepared in Comparative Examples 1-1 to 1-6 were charged, sufficiently mixed and dissolved, and each containing various binder components. A conductive auxiliary agent dispersion was obtained.

Figure 0006992490000003
Figure 0006992490000003

[参考例3-1~参考例3-4]
表4に示す組成に従い、精製水と水溶性高分子(A)とを仕込み、充分に混合溶解した後、ディスパー撹拌下、2種目の導電助剤を仕込み、マジックラボ(IKA社製)を用いて、表4に示す条件に従って分散処理を20分間行うことで、2種目の導電助剤を含む各導電助剤分散液を得た。
参考例3-1~参考例3-3で作製した導電助剤分散液はいずれも粗大粒子がなく、かつ低粘度であり、貯蔵安定性も良好であった。一方、参考例3-4で作製した導電助剤分散液は、大きな粗大粒子が多数残存し、かつ、経時で粘度値が安定しない分散液となった。これらの導電助剤分散液の平均分散粒子径を評価することで、実施例3-1~実施例3-10、比較例3-1~比較例3-3の導電助剤分散液中に含まれる2種目の導電助剤の平均分散粒子径(D50)のデータを得た。各実施例および比較例で添加された導電助剤の平均分散粒子径(D50)は、各参考例の同一のせん断速度で処理したときの平均分散粒子径(D50)と同等である。なお、表1のビーズミルで分散処理して作製した各種導電助剤分散液は、ビーズミルの方がミキサー類よりも分散処理する力が遥かに強いため、ミキサー類での分散処理の前後で平均分散粒子径はほとんど変わらない。
[Reference Example 3-1 to Reference Example 3-4]
Purified water and the water-soluble polymer (A) are charged according to the composition shown in Table 4, and after being sufficiently mixed and dissolved, a second type of conductive auxiliary agent is charged under stirring with a dispersion, and Magic Lab (manufactured by IKA) is used. Then, the dispersion treatment was carried out for 20 minutes according to the conditions shown in Table 4 to obtain each conductive auxiliary agent dispersion liquid containing the second kind of conductive auxiliary agent.
The conductive auxiliary agent dispersions prepared in Reference Example 3-1 to Reference Example 3-3 had no coarse particles, had a low viscosity, and had good storage stability. On the other hand, the conductive auxiliary agent dispersion prepared in Reference Example 3-4 was a dispersion in which a large number of large coarse particles remained and the viscosity value was not stable over time. By evaluating the average dispersed particle size of these conductive auxiliary agent dispersions, they are contained in the conductive auxiliary agent dispersions of Examples 3-1 to 3-10 and Comparative Examples 3-1 to 3-3. Data on the average dispersed particle size (D50) of the second type of conductive auxiliary agent were obtained. The average dispersed particle size (D50) of the conductive auxiliary agent added in each Example and Comparative Example is equivalent to the average dispersed particle size (D50) when treated at the same shear rate of each reference example. The various conductive auxiliary agent dispersions produced by the dispersion treatment with the bead mill in Table 1 have a much stronger dispersion treatment power than the mixers, so that the average dispersion before and after the dispersion treatment with the mixers is performed. The particle size is almost the same.

[実施例3-1~実施例3-10、比較例3-1~比較例3-3]
表4に示す組成に従い、製造例2、または、製造例2-1で作製した各種1種目の導電助剤分散液をガラス瓶に仕込み、次いで、2種目の導電助剤とバインダー(水溶性高分子(A)及び樹脂微粒子(B))及び分散剤を仕込み、マジックラボ(IKA社製、MKモジュール)を用いて、表4に示す条件に従って分散処理を20分間行うことで、1種目の導電助剤と2種目の導電助剤をそれぞれ含む各導電助剤分散液を得た。
実施例3-1~実施例3-10で作製した導電助剤分散液はいずれも粗大粒子がなく、かつ低粘度であり、貯蔵安定性も良好であった。一方、比較例3-1で作製した導電助剤分散液は、経時での粘度上昇が起こり、また、比較例3-2で作製した導電助剤分散液は、大きな粗大粒子が多数残存し、かつ、経時で粘度値が安定しない分散液となった。
[Examples 3-1 to 3-10, Comparative Examples 3-1 to 3-3]
According to the composition shown in Table 4, various first type of conductive auxiliary agent dispersions prepared in Production Example 2 or Production Example 2-1 are charged in a glass bottle, and then the second type of conductive auxiliary agent and a binder (water-soluble polymer) are charged. (A) and resin fine particles (B)) and a dispersant are charged, and a dispersion treatment is performed for 20 minutes according to the conditions shown in Table 4 using a magic lab (MK module manufactured by IKA) to assist the first type of conductivity. Each conductive auxiliary agent dispersion containing the agent and the second kind of conductive auxiliary agent was obtained.
The conductive auxiliary agent dispersions produced in Examples 3-1 to 3-10 had no coarse particles, had a low viscosity, and had good storage stability. On the other hand, the conductive auxiliary agent dispersion prepared in Comparative Example 3-1 had an increase in viscosity with time, and the conductive auxiliary agent dispersion prepared in Comparative Example 3-2 had a large number of large coarse particles remaining. Moreover, it became a dispersion liquid whose viscosity value was not stable over time.

Figure 0006992490000004
Figure 0006992490000004

<電極用塗工液の調製>
[実施例4-1~実施例4-26、比較例4-1~比較例4-8、参考例4-1~参考例4-4]
表5に示す組成に従い、電極用塗工液の量が合計200質量部となるように、ガラス瓶に実施例2-1~実施例2-11、実施例2-13~実施例2-17、実施例2-20、実施例3-2~実施例3-3、実施例3-5~実施例3-10、および、比較例2-1~比較例2-8、比較例3-1、比較例3-3で作製した各種導電助剤分散液、電極活物質、および精製水を仕込み、ディスパーにより充分に混合し、各電極用塗工液を得た。
実施例4-1~実施例4-26で得られた電極用塗工液は、粗大粒子が十分に小さく、粘性および粘度が良好で、かつ、貯蔵安定性試験後も良好な状態を保っていた。
一方、比較例4-1、比較例4-4~比較例4-7で得られた電極用塗工液は、粘度が安定しない塗工液となった。比較例4-5~比較例4-7で得られた電極用塗工液は、導電助剤の平均分散粒子径が微細すぎるために粘度が安定しない塗工液となったものと推測できる。また、比較例4-1、比較例4-4のように、導電助剤として主として1種目の導電助剤を使用した場合は、導電助剤の粒子個数が顕著に多いために粘度が安定しない塗工液となったものと推測できる。一方、比較例4-2および比較例4-3は、粒子の安定化が容易な2種目の導電助剤を主として使用したため、貯蔵安定性が良好な電極用塗工液を得ることができるが、続くセル評価における電池特性における抵抗の高さが課題となる。
<Preparation of coating liquid for electrodes>
[Examples 4-1 to 4-26, Comparative Examples 4-1 to 4-8, Reference Examples 4-1 to 4-4]
According to the composition shown in Table 5, Examples 2-1 to 2-11 and Examples 2-13 to 2-17 are placed in a glass bottle so that the total amount of the coating liquid for electrodes is 200 parts by mass. Examples 2-20, Examples 3-2 to 3-3, Examples 3-5 to 3-10, and Comparative Examples 2-1 to 2-8, Comparative Example 3-1. Various conductive additive dispersions, electrode active materials, and purified water prepared in Comparative Example 3-3 were charged and sufficiently mixed with a disper to obtain a coating liquid for each electrode.
The coating liquids for electrodes obtained in Examples 4-1 to 4-26 have sufficiently small coarse particles, good viscosity and viscosity, and maintain a good state even after the storage stability test. rice field.
On the other hand, the coating liquids for electrodes obtained in Comparative Example 4-1 and Comparative Examples 4-4 to 4-7 were coating liquids having unstable viscosities. It can be inferred that the coating liquids for electrodes obtained in Comparative Examples 4-5 to 4-7 had unstable viscosities because the average dispersed particle size of the conductive auxiliary agent was too fine. Further, when the first type of conductive auxiliary agent is mainly used as the conductive auxiliary agent as in Comparative Example 4-1 and Comparative Example 4-4, the viscosity is not stable because the number of particles of the conductive auxiliary agent is remarkably large. It can be inferred that it became a coating liquid. On the other hand, in Comparative Example 4-2 and Comparative Example 4-3, since the second kind of conductive auxiliary agent which can easily stabilize the particles was mainly used, it is possible to obtain a coating liquid for an electrode having good storage stability. In the subsequent cell evaluation, the high resistance in the battery characteristics becomes an issue.

[実施例4-27]
表5に示す組成に従い、軟膏容器に実施例2-3で作製した導電助剤分散液と、電極活物質を仕込み、自転・公転ミキサー(あわとり練太郎ARE-310、シンキー社製)を用いて、2000rpmで5分間混合し、電極用塗工液を得た。
[Example 4-27]
According to the composition shown in Table 5, the conductive auxiliary agent dispersion prepared in Example 2-3 and the electrode active material were charged in an ointment container, and a rotation / revolution mixer (Awatori Rentaro ARE-310, manufactured by Shinky Co., Ltd.) was used. Then, the mixture was mixed at 2000 rpm for 5 minutes to obtain a coating liquid for electrodes.

Figure 0006992490000005
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[実施例4-28]
ガラス瓶に精製水1164部と分散剤(D-1)45部とを仕込み、充分に混合溶解した。次いで、1種目の導電助剤(EC-300J)45部、2種目の導電助剤(HS-100)45部、および、正極活物質(M12)1656部との混合粉を、ディスパー撹拌下、全量の1/3だけ仕込み、メディアとして1.25mmφジルコニアビーズを充填したビーズミル(ダイノーミルMULTI LAB、シンマルエンタープライゼス社製)で10分間分散した。
その後、各種導電助剤と正極活物質(M12)との混合粉を全量の1/3だけ仕込み、ビーズミルで10分間分散した後、残りの混合粉を仕込んで、さらにビーズミルで1.5時間分散した。最後に、ディスパー撹拌下、バインダー(#1350)45部を仕込んで十分に混合溶解することで、電極用塗工液を得た。
[Example 4-28]
1164 parts of purified water and 45 parts of the dispersant (D-1) were charged in a glass bottle and sufficiently mixed and dissolved. Next, 45 parts of the first type of conductive auxiliary agent (EC-300J), 45 parts of the second kind of conductive auxiliary agent (HS-100), and 1656 parts of the positive electrode active material (M12) were mixed with the mixed powder under dispersion stirring. Only 1/3 of the total amount was charged and dispersed in a bead mill (Dynomill MULTI LAB, manufactured by Symmulenterprises) filled with 1.25 mmφ zirconia beads as a medium for 10 minutes.
After that, a mixed powder of various conductive auxiliaries and the positive electrode active material (M12) was charged in only 1/3 of the total amount and dispersed in a bead mill for 10 minutes, then the remaining mixed powder was charged and further dispersed in a bead mill for 1.5 hours. did. Finally, 45 parts of the binder (# 1350) was charged and sufficiently mixed and dissolved under stirring with the disper to obtain an electrode coating liquid.

[比較例4-9]
プラネタリーミキサー(ハイビスミックス2P-03、プライミクス社製)の分散容器に、精製水120部、1種目の導電助剤(EC-300J)5.6部、2種目の導電助剤(HS-100)5.6部、バインダー(#1350)11.2部仕込み、自転速度40rpmにて90分間処理した。次いで、正極活物質(M12)の全量(257.6部)の内の1/4を添加して自転速度40rpmで30分間処理し、この工程を4回繰り返すことで、正極活物質(M12)を全て仕込んだ。その後、さらに自転速度40rpmで4時間混練した後、精製水を67部添加して希釈して、電極用塗工液を得た。
得られた電極用塗工液は均質に分散処理が進んでおらず、また、粒度分布計による適切な評価もできないほどに100μm超過の大きな粗大粒子が多数残り、さらに、貯蔵安定性や塗工性の悪い電極用塗工液となった。
[Comparative Example 4-9]
In a dispersion container of a planetary mixer (Hibismix 2P-03, manufactured by Primix Corporation), 120 parts of purified water, 5.6 parts of the first type of conductive auxiliary agent (EC-300J), and the second type of conductive auxiliary agent (HS-100). ) 5.6 parts and 11.2 parts of the binder (# 1350) were charged and treated at a rotation speed of 40 rpm for 90 minutes. Next, 1/4 of the total amount (257.6 parts) of the positive electrode active material (M12) was added and treated at a rotation speed of 40 rpm for 30 minutes, and this step was repeated 4 times to obtain the positive electrode active material (M12). I prepared all of them. Then, after further kneading at a rotation speed of 40 rpm for 4 hours, 67 parts of purified water was added and diluted to obtain an electrode coating liquid.
The obtained coating liquid for electrodes has not been uniformly dispersed, and a large number of large coarse particles exceeding 100 μm remain so that appropriate evaluation by a particle size distribution meter cannot be performed. It became a coating liquid for electrodes with poor properties.

<電池電極合材層の作製>
[実施例5-1~実施例5-27、比較例5-1~比較例5-8、参考例5-1~参考例5-4]
上記の各実施例、比較例、参考例で得られた各電極用塗工液を、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、ホットプレートを用いて70℃で10分間加熱し、その後減圧下120℃で30分間加熱乾燥し、電池電極合材層の乾燥後膜厚が85~95μm、目付量12mg/cm2となる各塗膜を作製した。得られた電池電極合材層の評価は、密着性(剥離強度試験)により行った。
<Preparation of battery electrode mixture layer>
[Examples 5-1 to 5-27, Comparative Examples 5-1 to 5-8, Reference Examples 5-1 to 5-4]
The coating liquid for each electrode obtained in each of the above Examples, Comparative Examples, and Reference Examples was applied onto an aluminum foil having a thickness of 20 μm as a current collector using a doctor blade, and then using a hot plate. The coating film was heated at 70 ° C. for 10 minutes and then heated and dried at 120 ° C. under reduced pressure for 30 minutes to prepare each coating film having a film thickness of 85 to 95 μm and a basis weight of 12 mg / cm 2 after drying of the battery electrode mixture layer. The obtained battery electrode mixture layer was evaluated by adhesion (peeling strength test).

(塗膜評価)
剥離強度の測定には卓上型引張試験機(東洋精機製作所社製、ストログラフE3)を用い、180度剥離試験法により評価した。具体的には、100mm×20mmサイズの両面テープ(No.5000NS、ニトムズ(株)製)を金属板上に貼り付け、作製した電池電極合材層を両面テープのもう一方の面に密着させ、一定速度(50mm/分)で上方に引っ張り、剥離試験を行った。剥離強度試験の結果は、◎:問題なし(特に良好、剥離強度150mN/cm以上)、○:問題なし(良好、剥離強度100mN/cm以上)、△:〇の場合よりは剥離強度が低いが問題なし(可、剥離強度50mN/cm以上)、×:強度が弱く、剥がれやすい(極めて不良、剥離強度50mN/cm未満または評価不可)、とした。評価結果を表6に示した。
(Evaluation of coating film)
A desktop tensile tester (Strograph E3, manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) was used to measure the peel strength, and the peel strength was evaluated by a 180-degree peel test method. Specifically, a 100 mm × 20 mm size double-sided tape (No. 5000NS, manufactured by Nitoms Co., Ltd.) was attached onto a metal plate, and the produced battery electrode mixture layer was brought into close contact with the other surface of the double-sided tape. A peeling test was performed by pulling upward at a constant speed (50 mm / min). The results of the peel strength test are: ◎: No problem (especially good, peel strength 150 mN / cm or more), ○: No problem (good, peel strength 100 mN / cm or more), Δ: The peel strength is lower than in the case of 〇. No problem (possible, peel strength 50 mN / cm or more), ×: weak strength and easy peeling (extremely poor, peel strength less than 50 mN / cm or cannot be evaluated). The evaluation results are shown in Table 6.

Figure 0006992490000006
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表6より、実施例5-1~実施例5-27の電池電極合材層は、比較例5-1、比較例5-4~比較例5-5および比較例5-7~比較例5-8の電池電極合材層と比較して塗膜の密着性(剥離強度試験結果)が優れていることが分かった。また、比較例5-5、比較例5-7および比較例5-8は、180度剥離試験中に剥落する塗膜となった。1種目の導電助剤が塗膜中に占める比率が大きいほど密着性は低下し、さらに、1種目の導電助剤を微細に分散処理した場合、密着性が低下するだけでなく、湾曲等させたときに剥落しやすい塗膜となることが分かった。1種目の導電助剤を用いて、製膜性を良好にしながら密着性を確保するためには、参考例5-2のように多量のバインダーを使用する必要がある。しかし、1種目の導電助剤の一部を2種目の導電助剤で置き換えるか、または、1種目の導電助剤の粗大粒子を十分に処理しつつ、平均分散粒子径を微細にせず大粒子径側に制御することによって、バインダーの使用量を抑えた状態でも良好な密着性を有する塗膜が得られることが分かった。なお、比較例5-2と5-3のように、導電助剤として2種目の導電助剤を主として用いた場合は、粒子の比表面積が小さく、粒子個数が少ないために密着性が良好な塗膜を得ることができるが、続くセル評価における電池特性における抵抗の高さが課題となる。 From Table 6, the battery electrode mixture layers of Examples 5-1 to 5-27 are Comparative Example 5-1 and Comparative Example 5-4 to Comparative Example 5-5 and Comparative Example 5-7 to Comparative Example 5. It was found that the adhesion (peeling strength test result) of the coating film was superior to that of the battery electrode mixture layer of -8. Further, Comparative Example 5-5, Comparative Example 5-7 and Comparative Example 5-8 were coating films that were peeled off during the 180-degree peeling test. The larger the ratio of the first type of conductive auxiliary agent in the coating film, the lower the adhesiveness. Further, when the first type of conductive auxiliary agent is finely dispersed, the adhesiveness is not only lowered but also curved. It was found that the coating film was easily peeled off when it was used. It is necessary to use a large amount of binder as in Reference Example 5-2 in order to secure the adhesiveness while improving the film forming property by using the first kind of conductive auxiliary agent. However, a part of the conductive auxiliary agent of the first kind is replaced with the conductive auxiliary agent of the second kind, or the coarse particles of the conductive auxiliary agent of the first kind are sufficiently treated, and the average dispersed particle diameter is not made fine and the large particles are used. It was found that by controlling the diameter side, a coating film having good adhesion can be obtained even when the amount of the binder used is suppressed. When the second kind of conductive auxiliary agent is mainly used as the conductive auxiliary agent as in Comparative Examples 5-2 and 5-3, the specific surface area of the particles is small and the number of particles is small, so that the adhesion is good. A coating film can be obtained, but the high resistance in battery characteristics in the subsequent cell evaluation becomes an issue.

<リチウムイオン二次電池正極評価用セルの組み立て>
[実施例6-1~実施例6-25、比較例6-1~比較例6-8、参考例6-1~参考例6-4]
先に作製した電池電極合材層(実施例5-1~実施例5-12、実施例5-15~実施例5-27、比較例5-1~比較例5-8、参考例5-1~参考例5-4の電池電極合材層)を、ローラープレス機にて圧延処理し、合材層の密度2.0g/cm3となる正極合材層を作製した。これを直径16mmの円形に打ち抜き作用極とし、金属リチウム箔(厚さ0.15mm)を対極として、作用極および対極の間に多孔質ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター(多孔質ポリオレフィンフィルム)を挿入積層し、電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを容量比1:1で混合した混合溶媒にLiPF6を1Mの濃度で溶解させた非水電解液)を満たして二極密閉式金属セル(宝泉社製HSフラットセル)を組み立てた。セルの組み立ては、アルゴンガス置換したグローブボックス内で行った。
<Assembly of cell for evaluation of positive electrode of lithium ion secondary battery>
[Examples 6-1 to 6-25, Comparative Examples 6-1 to 6-8, Reference Examples 6-1 to 6-4]
Battery electrode mixture layer prepared earlier (Examples 5-1 to 5-12, Examples 5-15 to 5-27, Comparative Examples 5-1 to 5-8, Reference Example 5- 1 to the battery electrode mixture layer of Reference Example 5-4) was rolled by a roller press machine to prepare a positive electrode mixture layer having a density of the mixture layer of 2.0 g / cm 3 . A separator (porous polyolefin film) made of a porous polypropylene film is inserted and laminated between the working electrode and the counter electrode with a metal lithium foil (thickness 0.15 mm) as the counter electrode. , A bipolar sealed metal cell (manufactured by Hosen Co., Ltd.) filled with an electrolytic solution (a non-aqueous electrolytic solution in which LiPF 6 is dissolved at a concentration of 1 M in a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a volume ratio of 1: 1). HS flat cell) was assembled. The cells were assembled in a glove box replaced with argon gas.

(放電容量特性)
上述したセルについて、充放電装置(北斗電工社製SM-8)を用い、25℃で充放電測定を行った。各Cレートの充放電電流値は、電極活物質の構成比率や電極合材層の目付量、電極活物質の公開容量によって適宜変更されるが、例えば実施例6-1では、充電電流0.77mA(0.2C)にて充電終止電圧4.3Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流0.12mAを行った後、放電電流0.77mA(0.2C)、および、7.66mA(2C)または11.48mA(3C)で放電終止電圧2.0Vに達するまで定電流放電を行って、それぞれ放電容量を求めた。
放電容量特性の結果は、アセチレンブラックのみを導電助剤として用いた同一の組成比の合材層における測定結果を基準とし、以下(式)Bで表され、放電容量特性が良好な場合ほど、正極評価用セル中における電池電極合材層の導電性が良好であることが推測できる。
(式)B放電容量特性=(対象とする各例の2Cまたは3C放電容量/導電助剤としてアセチレンブラックのみを用いた場合の2Cまたは3C放電容量)×100(%)
以下の基準で評価した結果を表7に示す。なお、放電容量特性に対する、導電助剤、バインダー、及び、分散剤の構成比率や、導電助剤微粒子の分散処理状態による影響の比較は、同一の導電助剤配合比率(1種目の導電助剤と2種目の導電助剤の和が同一である組成比)間で行うことが望ましい。これは、例えば電極活物質の比率を低減させて導電助剤の比率を増大させた場合、当然導電性がより良好な塗膜が得られ、導電助剤自体の比較とはならないためである。
・放電容量特性
◎:「放電容量特性の比が120%以上。特に優れている。」
○:「放電容量特性の比が105%以上、120%未満。優れている。」
△:「放電容量特性の比が80以上、105%未満。可。ただし、2Cおよび3Cの放電容量特性が共に△の場合は、従来技術と同等のため不良とする。」
△△:「放電容量特性の比が80%未満。劣っている(不良)。」
×:「放電容量特性の比が70%未満、または測定不可。劣っている。」
(Discharge capacity characteristics)
The above-mentioned cells were charged / discharged at 25 ° C. using a charging / discharging device (SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.). The charge / discharge current value of each C rate is appropriately changed depending on the composition ratio of the electrode active material, the amount of the electrode mixture layer, and the open capacity of the electrode active material. For example, in Example 6-1 the charging current is 0. Constant current constant voltage charging at 77mA (0.2C) with a charge termination voltage of 4.3V (after performing a cutoff current of 0.12mA, discharge current 0.77mA (0.2C) and 7.66mA (2C) ) Or 11.48 mA (3C), constant current discharge was performed until the discharge end voltage reached 2.0 V, and the discharge capacity was determined for each.
The result of the discharge capacity characteristic is expressed by the following (formula) B based on the measurement result in the mixture layer having the same composition ratio using only acetylene black as the conductive auxiliary agent, and the better the discharge capacity characteristic, the better. It can be inferred that the conductivity of the battery electrode mixture layer in the positive electrode evaluation cell is good.
(Equation) B discharge capacity characteristic = (2C or 3C discharge capacity of each target example / 2C or 3C discharge capacity when only acetylene black is used as the conductive auxiliary agent) × 100 (%)
Table 7 shows the results of evaluation based on the following criteria. In addition, the comparison of the influence of the composition ratio of the conductive auxiliary agent, the binder, and the dispersant on the discharge capacity characteristics and the dispersion treatment state of the conductive auxiliary agent fine particles is the same conductive auxiliary agent compounding ratio (the first kind of conductive auxiliary agent). It is desirable to carry out between (composition ratio) in which the sum of the two types of conductive aids is the same. This is because, for example, when the ratio of the electrode active material is reduced and the ratio of the conductive auxiliary agent is increased, a coating film having better conductivity is naturally obtained, which is not a comparison of the conductive auxiliary agent itself.
-Discharge capacity characteristics ◎: "The ratio of discharge capacity characteristics is 120% or more. It is particularly excellent."
◯: “The ratio of discharge capacity characteristics is 105% or more and less than 120%. It is excellent.”
Δ: “The ratio of the discharge capacity characteristics is 80 or more and less than 105%. Possible. However, if the discharge capacity characteristics of 2C and 3C are both Δ, it is considered as defective because it is the same as the conventional technology.”
△△: "Ratio of discharge capacity characteristics is less than 80%. Inferior (defective)."
X: "The ratio of discharge capacity characteristics is less than 70% or cannot be measured. It is inferior."

Figure 0006992490000007
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(サイクル特性)
[実施例7-1~実施例7-9、比較例7-1~比較例7-2、参考例7-1]
先に作製した正極評価用セルを25℃で、充放電装置(北斗電工社製SM-8)を使用して、充電レート1.0Cの定電流定電圧充電(上限電圧4.3V)で満充電とし、充電時と同じレートの定電流で、放電下限電圧2.0Vまで放電を行う充放電を1サイクル(充放電間隔休止時間30分)とし、このサイクルを合計50サイクル行い、充放電を行った。容量維持率は、1サイクル目の放電容量に対する50サイクル目の放電容量の百分率であり、容量維持率が95%以上の場合を◎(極めて良好)、90%以上95%未満の場合を○(良好)、80%以上90%未満を△(可)、80%未満を×(不可)とした。評価結果を表8に示した。
(Cycle characteristics)
[Examples 7-1 to 7-9, Comparative Examples 7-1 to 7-2, Reference Example 7-1]
The positive cell for evaluation prepared earlier is fully charged at 25 ° C. using a charging / discharging device (SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.) with a constant current constant voltage charging (upper limit voltage 4.3V) with a charging rate of 1.0C. Charging is performed, and charging / discharging is performed with a constant current at the same rate as during charging to a discharge lower limit voltage of 2.0 V as one cycle (charging / discharging interval pause time: 30 minutes). This cycle is performed for a total of 50 cycles for charging / discharging. went. The capacity retention rate is a percentage of the discharge capacity of the 50th cycle with respect to the discharge capacity of the first cycle. When the capacity retention rate is 95% or more, ◎ (extremely good), and when 90% or more and less than 95%, ○ ( Good), 80% or more and less than 90% was evaluated as Δ (possible), and less than 80% was evaluated as × (impossible). The evaluation results are shown in Table 8.

Figure 0006992490000008
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表7および表8より、本発明の電極を使用した実施例6-1~実施例6-25(実施例7-1~実施例7-9)は、比較例6-1~比較例6-8(比較例7-1~比較例7-2)および参考例6-4(参考例7-1)と比較して、放電電圧や放電容量特性、50サイクル後の容量維持率についても、良好な結果であった。
実施例6-1~実施例6-4と比較例6-1~比較例6-4から、1種目の導電助剤と2種目の導電助剤を特定の組成比で用いたときに、特に良好な結果を得ることができることが分かった。また、実施例6-5~実施例6-7と、比較例6-1及び比較例6-5~比較例6-7から、分散処理を行った上で1種目の導電助剤を用いる場合、導電助剤の分散処理状態が特に重要であり、1種目の導電助剤単独では良好な結果を得ることができず、さらに、平均分散粒子径を大きく保つことによって良好な特性を得ることができることが分かった。
From Tables 7 and 8, Examples 6-1 to 6-25 (Examples 7-1 to 7-9) using the electrodes of the present invention are shown in Comparative Examples 6-1 to 6-. Compared with 8 (Comparative Example 7-1 to Comparative Example 7-2) and Reference Example 6-4 (Reference Example 7-1), the discharge voltage, discharge capacity characteristics, and capacity retention rate after 50 cycles are also better. It was a good result.
From Examples 6-1 to 6-4 and Comparative Examples 6-1 to 6-4, especially when the first kind of conductive auxiliary agent and the second kind of conductive auxiliary agent are used in a specific composition ratio. It turned out that good results can be obtained. Further, when the first kind of conductive auxiliary agent is used after performing dispersion treatment from Examples 6-5 to 6-7, Comparative Example 6-1 and Comparative Examples 6-5 to 6-7. The dispersion treatment state of the conductive auxiliary agent is particularly important, and good results cannot be obtained with the first type of conductive auxiliary agent alone, and good characteristics can be obtained by keeping the average dispersed particle size large. I found that I could do it.

一方、参考例6-1~参考例6-3からは、電極活物質の占める比率が低く導電助剤が充分である場合、1種目の導電助剤や2種目の導電助剤それぞれを単独で用いた場合と同等の結果となっている。これは、いずれの例についても電極活物質間の導通を取るために必要な量の導電助剤が充分にあるため、導電性の差異が現れなかったものと推測できる。本願発明の効果は、電極活物質の占める比率が高く導電助剤の比率が限定される設計において、特に顕著に得ることができる。 On the other hand, from Reference Example 6-1 to Reference Example 6-3, when the ratio of the electrode active material is low and the conductive auxiliary agent is sufficient, the first type of conductive auxiliary agent and the second type of conductive auxiliary agent are used alone. The results are the same as when used. It can be inferred that the difference in conductivity did not appear in any of the examples because the amount of the conductive auxiliary agent required for conducting the conduction between the electrode active materials was sufficient. The effect of the present invention can be particularly remarkable in a design in which the ratio of the electrode active material is high and the ratio of the conductive auxiliary agent is limited.

また、実施例6-17~実施例6-24と参考例6-4、実施例7-3~実施例7-9と参考例7-1からは、分散剤を用いた上で作製した電極合材層において、分散剤の配合比は少ない方が良好な結果となることが分かった。分散剤の配合比は、導電助剤分散液の作製工程、電極用塗工液の塗工性や塗膜の密着性を良好にできる範囲で少ないことが望ましく、0.5%を超過した場合は、顕著にサイクル特性が悪化することが分かった。 Further, from Examples 6-17 to 6-24 and Reference Example 6-4, and from Examples 7-3 to 7-9 and Reference Example 7-1, electrodes prepared using a dispersant were used. It was found that the smaller the compounding ratio of the dispersant in the mixture layer, the better the result. It is desirable that the compounding ratio of the dispersant is as small as possible in the process of producing the conductive auxiliary agent dispersion liquid, the coatability of the coating liquid for electrodes, and the adhesion of the coating film, and when it exceeds 0.5%. It was found that the cycle characteristics were significantly deteriorated.

さらに、特に実施例6-17~実施例6-21、及び、実施例6-22~実施例6-24、参考例6-4から、分散剤を用いた上で作製した電極合材層においては、合材層における分散剤の配合比だけではなく、導電助剤や電極活物質の総表面積bの影響を大きく受けることが判明した。なお、実施例6-23と実施例6-24の2C及び3Cにおける放電容量特性を比較したとき、わずかな差ではあるが実施例6-23の方が全測定領域において良好な結果となった。同一の比率だけ分散剤を配合した場合であっても、総表面積bが大きければ大きい場合ほど、分散剤による電池特性への影響は小さなものとなる。
分散処理が難しい1種目の導電助剤を用いて、高濃度で加工性に優れる導電助剤分散液や電極用塗工液を得るためには分散剤を用いる必要があるが、導電助剤の配合比が少ない電極合材層としたときの電池特性への影響は合材層を構成する材料やその比率によって大きく異なることが判明した。
Further, in particular, in the electrode mixture layer prepared using a dispersant from Examples 6-17 to 6-21, 6-22 to 6-24, and Reference Example 6-4. Was found to be greatly affected by not only the compounding ratio of the dispersant in the mixture layer but also the total surface area b of the conductive auxiliary agent and the electrode active material. When comparing the discharge capacity characteristics of Examples 6-23 and 6-24 in 2C and 3C, the results of Example 6-23 were better in the entire measurement region, although there was a slight difference. .. Even when the dispersants are blended in the same ratio, the larger the total surface area b, the smaller the influence of the dispersants on the battery characteristics.
Using the first type of conductive auxiliary agent, which is difficult to disperse, it is necessary to use a dispersant in order to obtain a conductive auxiliary agent dispersion liquid with high concentration and excellent workability and a coating liquid for electrodes. It was found that the effect on the battery characteristics when the electrode mixture layer with a small compounding ratio was used differs greatly depending on the materials constituting the mixture layer and their ratios.

Claims (19)

導電助剤として少なくとも2種以上の異なる炭素材料と、溶媒として水を含有する導電助剤分散液であって、1種目の導電助剤が、平均一次粒子径20~50nm、BET比表面積300~1400m2/g、平均分散粒子径(累積50%粒子径)200~2500nm、2種目の導電助剤が、平均一次粒子径20~70nm、BET比表面積10~200m2/g、平均分散粒子径(累積50%粒子径)200~2400nm、であり、1種目の導電助剤と2種目の導電助剤との質量比が20~80:80~20であることを特徴とする、導電助剤分散液。 A conductive auxiliary agent dispersion liquid containing at least two different carbon materials as a conductive auxiliary agent and water as a solvent. The first type of conductive auxiliary agent has an average primary particle diameter of 20 to 50 nm and a BET specific surface area of 300 to 300. 1400m 2 / g, average dispersed particle diameter (cumulative 50% particle diameter) 200-2500nm, the second type of conductive auxiliary agent has an average primary particle diameter 20-70nm, BET specific surface area 10-200m 2 / g, average dispersed particle diameter. (Cumulative 50% particle size) is 200 to 2400 nm, and the mass ratio of the first type of conductive auxiliary agent to the second type of conductive auxiliary agent is 20 to 80:80 to 20. Dispersion liquid. 1種目の導電助剤および2種目の導電助剤がカーボンブラックであり、1種目の導電助剤と2種目の導電助剤との質量比が35~65:65~35であることを特徴とする、請求項1に記載の導電助剤分散液。 The first type of conductive auxiliary agent and the second type of conductive auxiliary agent are carbon black, and the mass ratio of the first type of conductive auxiliary agent to the second type of conductive auxiliary agent is 35 to 65:65 to 35. The conductive auxiliary agent dispersion liquid according to claim 1. 1種目の導電助剤が中空カーボンブラックであり、1種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~1500nmであることを特徴とする、請求項1または2記載の導電助剤分散液。 The first kind of conductive auxiliary agent is hollow carbon black, and the average dispersed particle diameter (cumulative 50% particle diameter) of the first kind of conductive auxiliary agent is 200 to 1500 nm, according to claim 1 or 2. Conductive aid dispersion. 1種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~1500nmであり、2種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が800~2400nmであることを特徴とする、請求項1~3いずれか記載の導電助剤分散液。 The average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the first type of conductive auxiliary agent is 200 to 1500 nm, and the average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the second type conductive auxiliary agent is 800 to 2400 nm. The conductive auxiliary agent dispersion liquid according to any one of claims 1 to 3. さらに分散剤を含んでなる、請求項1~4いずれか記載の導電助剤分散液。 The conductive auxiliary agent dispersion liquid according to any one of claims 1 to 4, further comprising a dispersant. さらに、バインダーとして少なくとも水溶性高分子(A)、または、樹脂微粒子(B)のうち少なくとも1つを成分として含んでなる、請求項1~5いずれか記載の導電助剤分散液。 The conductive auxiliary agent dispersion liquid according to any one of claims 1 to 5, further comprising at least one of a water-soluble polymer (A) or a resin fine particle (B) as a binder as a component. 請求項6に記載の導電助剤分散液に、さらに電極活物質としてリン酸鉄リチウム、およびチタン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上の電極活物質を含んでなる電極用塗工液であって、
電極用塗工液は、さらに添加剤を含有してもよく、また、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量を100質量部としたとき、電極活物質が90質量部以上94質量部以下、導電助剤が3質量部以上7質量部以下、バインダーの量が2.5質量部以上5質量部以下、添加剤の量が0質量部以上0.5質量部以下(ただしバインダーと添加剤の量の合計は5質量部以下)であることを特徴とする、電極用塗工液。
A coating liquid for an electrode, which comprises the conductive auxiliary agent dispersion liquid according to claim 6 and further contains one or more kinds of electrode active materials selected from the group consisting of lithium iron phosphate and lithium titanate as electrode active materials. And,
The coating liquid for electrodes may further contain an additive, and when the amount of all solid components contained in the coating liquid for electrodes is 100 parts by mass, the electrode active material is 90 parts by mass or more and 94 parts by mass. The amount of the conductive auxiliary agent is 3 parts by mass or more and 7 parts by mass or less, the amount of the binder is 2.5 parts by mass or more and 5 parts by mass or less, and the amount of the additive is 0 parts by mass or more and 0.5 parts by mass or less (however, the binder). And the total amount of additives is 5 parts by mass or less), which is a coating liquid for electrodes.
電極活物質の平均粒子径が0.2~6μmであることを特徴とする、請求項7に記載の電極用塗工液。 The coating liquid for an electrode according to claim 7, wherein the average particle size of the electrode active material is 0.2 to 6 μm. 請求項6に記載の導電助剤分散液に、さらに電極活物質としてLi(NixM1yM2z)O2(x=0.3~0.9、y=0.01~0.69、z=0.01~0.69、x+y+z=1。M1、M2はそれぞれ、Al、Ti、Mn、FeおよびCoからなる群より選ばれる元素であって、M1とM2は異なる元素)、およびマンガン酸リチウムからなる群より選ばれた1種以上の電極活物質を含んでなる電極用塗工液であって、
電極用塗工液は、さらに添加剤を含有してもよく、また、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量を100質量部としたとき、電極活物質が94質量部以上98質量部以下、導電助剤が1質量部以上4質量部以下、バインダーの量が1質量部以上4質量部以下、添加剤の量が0質量部以上0.5質量部以下(ただしバインダーと添加剤の量の合計は4質量部以下)であることを特徴とする、電極用塗工液。
In addition to the conductive additive dispersion liquid according to claim 6, Li (Ni x M1 y M2 z ) O 2 (x = 0.3 to 0.9, y = 0.01 to 0.69, y = 0.01 to 0.69, as an electrode active material, z = 0.01 to 0.69, x + y + z = 1. M1 and M2 are elements selected from the group consisting of Al, Ti, Mn, Fe and Co, respectively, and M1 and M2 are different elements), and manganese. An electrode coating liquid containing one or more electrode active materials selected from the group consisting of lithium acid acid.
The coating liquid for electrodes may further contain an additive, and when the amount of all solid components contained in the coating liquid for electrodes is 100 parts by mass, the electrode active material is 94 parts by mass or more and 98 parts by mass or more. By mass or less, conductive aid is 1 part by mass or more and 4 parts by mass or less, the amount of binder is 1 part by mass or more and 4 parts by mass or less, and the amount of additive is 0 parts by mass or more and 0.5 parts by mass or less (however, added with the binder). A coating liquid for electrodes, characterized in that the total amount of the agents is 4 parts by mass or less).
電極活物質の平均粒子径が1~15μmであることを特徴とする、請求項9に記載の電極用塗工液。 The coating liquid for an electrode according to claim 9, wherein the electrode active material has an average particle size of 1 to 15 μm. バインダーと添加剤の合計量100質量部に対して、1種目の導電助剤が25質量部以上100質量部以下であることを特徴とする、請求項7~10いずれか記載の電極用塗工液。 The electrode coating according to any one of claims 7 to 10, wherein the first kind of conductive auxiliary agent is 25 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the binder and the additive. liquid. 添加剤が分散剤であり、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量を100質量部としたとき、分散剤が0.02質量部以上0.5質量部であることを特徴とする、請求項7~11いずれかに記載の電極用塗工液。 The additive is a dispersant, and when the amount of all solid components contained in the coating liquid for electrodes is 100 parts by mass, the dispersant is 0.02 parts by mass or more and 0.5 parts by mass. The coating liquid for electrodes according to any one of claims 7 to 11. 1種目の導電助剤と2種目の導電助剤がそれぞれカーボンブラックであり、電極用塗工液中に含まれる全固形成分の量を100g、1種目の導電助剤、2種目の導電助剤および電極活物質の量とそれぞれの比表面積との積の総和を総表面積bm2としたとき、(添加剤の量/総表面積b)の値が
0.00005≦(添加剤の量/総表面積b)≦0.00045
を満たすことを特徴とする、請求項7~12いずれかに記載の電極用塗工液。
(なお、総表面積bは、(1種目の導電助剤の量×1種目の導電助剤の比表面積+2種目の導電助剤の量×2種目の導電助剤の比表面積+電極活物質の量×電極活物質の比表面積×0.2)として算出される)
The first type of conductive auxiliary agent and the second type of conductive auxiliary agent are carbon black, respectively, and the amount of all solid components contained in the electrode coating liquid is 100 g, the first type of conductive auxiliary agent and the second type of conductive auxiliary agent. And when the sum of the products of the amount of the electrode active material and the specific surface area of each is the total surface area bm 2 , the value of (amount of additive / total surface area b) is 0.00005 ≦ (amount of additive / total surface area). b) ≤ 0.00045
The coating liquid for an electrode according to any one of claims 7 to 12, which is characterized by satisfying the above conditions.
(The total surface area b is (the amount of the first type of conductive auxiliary agent x the specific surface area of the first type of conductive auxiliary agent + the amount of the second type of conductive auxiliary agent x the specific surface area of the second type of conductive auxiliary agent + the electrode active material. Calculated as amount x specific surface area of electrode active material x 0.2))
請求項7~13いずれか記載の電極用塗工液を塗布してなる電池電極合材層。 A battery electrode mixture layer formed by applying the electrode coating liquid according to any one of claims 7 to 13. 集電体上に正極合材層を有する正極と、集電体上に負極合材層を有する負極と、リチウムを含む電解質とを具備するリチウムイオン二次電池であって、正極および負極の少なくとも一方が、請求項14記載の電池電極合材層を具備してなるリチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode mixture layer on the current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer on the current collector, and an electrolyte containing lithium, at least of the positive electrode and the negative electrode. One is a lithium ion secondary battery provided with the battery electrode mixture layer according to claim 14. (I)1種目の導電助剤をメディアミルで分散処理した後、さらに、
(II)2種目の導電助剤を添加してせん断速度15000s-1以上の条件で運転するミキサー類で分散処理して製造することを特徴とする、請求項1~6いずれか記載の導電助剤分散液の製造方法。
(I) After the first kind of conductive auxiliary agent is dispersed and treated with a media mill, further
(II) The conductive auxiliary according to any one of claims 1 to 6, wherein the second kind of conductive auxiliary agent is added and dispersed treatment is performed with mixers operated under the condition of a shear rate of 15000 s -1 or more. Method for producing agent dispersion.
(i)1種目の導電助剤の分散液と2種目の導電助剤の分散液を、せん断速度15000s-1以上の条件で運転するミキサー類で分散処理、または、メディアミルを使用して分散処理することでそれぞれ作製する工程、
(ii)上記2種の導電助剤分散液を混合する工程、
を経て製造することを特徴とする、請求項1~6いずれか記載の導電助剤分散液の製造方法。
(I) Disperse the dispersion liquid of the first kind of conductive auxiliary agent and the dispersion liquid of the second kind of conductive auxiliary agent by dispersion treatment with mixers operated under the condition of shear rate of 15000s -1 or more, or by using a media mill. The process of making each by processing,
(Ii) A step of mixing the above two types of conductive auxiliary agent dispersions,
The method for producing a conductive auxiliary agent dispersion liquid according to any one of claims 1 to 6, wherein the conductive auxiliary agent is produced.
1種目の導電助剤と2種目の導電助剤を同時に、せん断速度15000s-1以上の条件で運転するミキサー類、または、メディアミルを使用して、1種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~2500nm、かつ、2種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~2400nmとなるときと同等の分散処理工程を経て製造することを特徴とする、請求項1~6いずれか記載の導電助剤分散液の製造方法。 Using a mixer or media mill that operates the first type of conductive auxiliary agent and the second type of conductive auxiliary agent at the same time under the condition of shear rate of 15000s -1 or more, the average dispersed particle size of the first type of conductive auxiliary agent. Manufactured through the same dispersion treatment step as when the (cumulative 50% particle size) is 200 to 2500 nm and the average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the second type of conductive auxiliary agent is 200 to 2400 nm. The method for producing a conductive auxiliary agent dispersion liquid according to any one of claims 1 to 6, wherein the method is characterized by the above-mentioned method. 導電助剤と電極活物質を溶媒中で同時に分散処理する工程を経て電極用塗工液を製造する方法であって、導電助剤を単独で溶媒中に分散処理して1種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~2500nm、かつ、2種目の導電助剤の平均分散粒子径(累積50%粒子径)が200~2400nmとなるときと同等の分散処理工程を経て製造することを特徴とする、請求項7~13いずれか記載の電極用塗工液の製造方法。 This is a method of producing a coating liquid for electrodes through a step of simultaneously dispersing a conductive auxiliary agent and an electrode active material in a solvent. The conductive auxiliary agent is dispersed alone in a solvent to treat the first type of conductive auxiliary agent. The same dispersion treatment step as when the average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) is 200 to 2500 nm and the average dispersed particle size (cumulative 50% particle size) of the second type of conductive auxiliary agent is 200 to 2400 nm. The method for producing an electrode coating liquid according to any one of claims 7 to 13, wherein the coating liquid is produced.
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