JP7031278B2 - Binder aqueous solution for lithium ion battery, electrode slurry for lithium ion battery and its manufacturing method, electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery - Google Patents

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Description

本開示は、リチウムイオン電池用バインダー水溶液、リチウムイオン電池電極用スラリー及びその製造方法、リチウムイオン電池用電極、並びにリチウムイオン電池に関する。 The present disclosure relates to an aqueous binder solution for a lithium ion battery, a slurry for a lithium ion battery electrode and a method for producing the same, an electrode for a lithium ion battery, and a lithium ion battery.

リチウムイオン電池は、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そのため、近年では、リチウムイオン電池の更なる高性能化を目的として、電極等の電池部材の改良が検討されている。 Lithium-ion batteries are small and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged, and are used in a wide range of applications. Therefore, in recent years, improvement of battery members such as electrodes has been studied for the purpose of further improving the performance of lithium ion batteries.

リチウムイオン電池の正極及び負極はいずれも、電極活物質とバインダー樹脂とを溶媒に分散させてスラリーとしたものを集電体(例えば金属箔)上に両面塗布し、溶媒を乾燥除去して電極層を形成した後、これをロールプレス機等で圧縮成形して作製されている。 For both the positive and negative electrodes of a lithium-ion battery, a slurry obtained by dispersing an electrode active material and a binder resin in a solvent is applied on both sides of a current collector (for example, a metal foil), and the solvent is dried and removed to form an electrode. After forming the layer, it is produced by compression molding with a roll press machine or the like.

上記バインダー樹脂について、例えば、特許文献1では、ケイ素系活物質を含む負極活物質層のバインダーとしてポリ(メタ)アクリル酸を使用する技術が開示されている。 Regarding the binder resin, for example, Patent Document 1 discloses a technique of using poly (meth) acrylic acid as a binder for a negative electrode active material layer containing a silicon-based active material.

特開2007-115671号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-115671

しかしながら、特許文献1に開示した技術では、ポリ(メタ)アクリル酸は可撓性が低いので、活物質の膨張収縮に追従できず、活物質同士を切り離してしまうことから、サイクル特性に改善の余地がある。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, since poly (meth) acrylic acid has low flexibility, it cannot follow the expansion and contraction of the active materials and separates the active materials from each other, so that the cycle characteristics are improved. There is room.

そこで、本発明は、分散安定性に優れたスラリーを調整する事ができるリチウムイオン電池用バインダー水溶液であって、上記水溶液を用いてリチオムイオン電池を製造する際にリチウムイオン電池のサイクル特性等の電気的特性を向上させることができるリチウムイオン電池用バインダー水溶液を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention is a binder aqueous solution for a lithium ion battery capable of preparing a slurry having excellent dispersion stability, and when a lithium ion battery is manufactured using the aqueous solution, electricity such as cycle characteristics of the lithium ion battery is obtained. An object of the present invention is to provide an aqueous binder solution for a lithium ion battery capable of improving the characteristics.

また、本発明はリチオムイオン電池を製造する際にリチウムイオン電池のサイクル特性等の電気的特性を向上させることができるリチウムイオン電池用電極スラリーを提供することに関しても課題とする。 Another object of the present invention is to provide an electrode slurry for a lithium ion battery capable of improving electrical characteristics such as cycle characteristics of the lithium ion battery when manufacturing a lithium ion battery.

本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の組成を有するポリマーを用いることによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor has found that the above problems can be solved by using a polymer having a specific composition, and has completed the present invention.

本開示により以下の項目が提供される。
(項目1)
幹ポリマー(A)を構成する構成単位中、(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)に由来する構成単位の割合が50質量%以上であり、枝ポリマー(B)を構成する構成単位中、3量体以上のポリアルキレングリコールエーテル(b-1)に由来する構成単位の割合が90質量%以上であり、幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)がエステル結合で結合されている水溶性グラフトポリマー(C)を含む、リチウムイオン電池用バインダー水溶液。
(項目2)
前記水溶性グラフトポリマー(C)が、前記(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)と、下記一般式(1)

Figure 0007031278000001
(式中、Rは、水素原子又はメチル基であり、Rは、メチレン基、エチレン基、又はプロピレン基であり、Rは、水素原子又はメチル基であり、nは3以上の整数である。)で表されるマクロモノマーの重合物である、上記項目に記載のリチウムイオン電池用バインダー水溶液。
(項目3)
前記水溶性グラフトポリマー(C)を乾燥し、作成したフィルムのHAZEが3%以上である、上記項目のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用バインダー水溶液。
(項目4)
上記項目のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用バインダー水溶液、及び電極活物質(D)を含む、リチウムイオン電池用電極スラリー。
(項目5)
前記電極活物質(D)100質量%に対し、前記水溶性グラフトポリマー(C)を1~15質量%含む、上記項目のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用電極スラリー。
(項目6)
前記電極活物質(D)が炭素層で覆われたシリコン又はシリコンオキサイドを5質量%以上含む、上記項目のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用電極スラリー。
(項目7)
幹ポリマー(A)を構成する構成単位中、(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)に由来する構成単位の割合が50質量%以上であり、枝ポリマー(B)を構成する構成単位中、3量体以上のポリアルキレングリコールエーテル(b-1)に由来する構成単位の割合が90質量%以上であり、幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)がエステル結合で結合されている水溶性グラフトポリマー(C)、及び電極活物質(D)を混合する工程を含む、上記項目のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーの製造方法。
(項目8)
上記項目のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーを集電体に塗布し乾燥させることにより得られる、リチウムイオン電池用電極。
(項目9)
前記集電体が銅箔である、上記項目に記載のリチウムイオン電池用電極。
(項目10)
上記項目に記載のリチウムイオン電池用電極を含む、リチウムイオン電池。 The disclosure provides the following items:
(Item 1)
Among the constituent units constituting the stem polymer (A), the proportion of the constituent units derived from the (meth) acrylamide group-containing compound (a-1) is 50% by mass or more, and among the constituent units constituting the branch polymer (B). The proportion of the structural unit derived from the trimeric or more polyalkylene glycol ether (b-1) is 90% by mass or more, and the stem polymer (A) and the branch polymer (B) are bonded by an ester bond. An aqueous solution of a binder for a lithium ion battery containing the sex graft polymer (C).
(Item 2)
The water-soluble graft polymer (C) is the same as the (meth) acrylamide group-containing compound (a-1) and the following general formula (1).
Figure 0007031278000001
(In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a methylene group, an ethylene group or a propylene group, R 3 is a hydrogen atom or a methyl group, and n is an integer of 3 or more. The aqueous binder solution for a lithium ion battery according to the above item, which is a polymer of the macromonomer represented by ().
(Item 3)
The binder aqueous solution for a lithium ion battery according to any one of the above items, wherein the film produced by drying the water-soluble graft polymer (C) has a HAZE of 3% or more.
(Item 4)
An electrode slurry for a lithium ion battery containing the aqueous binder solution for a lithium ion battery according to any one of the above items and the electrode active material (D).
(Item 5)
The electrode slurry for a lithium ion battery according to any one of the above items, which contains 1 to 15% by mass of the water-soluble graft polymer (C) with respect to 100% by mass of the electrode active material (D).
(Item 6)
The electrode slurry for a lithium ion battery according to any one of the above items, wherein the electrode active material (D) contains 5% by mass or more of silicon or silicon oxide covered with a carbon layer.
(Item 7)
Among the constituent units constituting the stem polymer (A), the proportion of the constituent units derived from the (meth) acrylamide group-containing compound (a-1) is 50% by mass or more, and among the constituent units constituting the branch polymer (B). The proportion of the structural unit derived from the trimeric or more polyalkylene glycol ether (b-1) is 90% by mass or more, and the stem polymer (A) and the branch polymer (B) are bonded by an ester bond. The method for producing an electrode slurry for a lithium ion battery according to any one of the above items, which comprises a step of mixing the sex graft polymer (C) and the electrode active material (D).
(Item 8)
An electrode for a lithium ion battery obtained by applying the electrode slurry for a lithium ion battery according to any one of the above items to a current collector and drying it.
(Item 9)
The electrode for a lithium ion battery according to the above item, wherein the current collector is a copper foil.
(Item 10)
A lithium ion battery comprising the electrodes for the lithium ion battery described in the above item.

本発明のリチウムイオン電池用の電極用バインダー水溶液及びリチウムイオン電池用電極スラリーは、上記水溶液及び上記スラリーに含まれる水溶性グラフトポリマー(C)が結着性に優れているため、上記水溶液及び/又は上記スラリーから得られる電極を用いることで電池容量の持続性を向上させたリチウムイオン電池を得ることができる。 In the electrode binder aqueous solution for the lithium ion battery and the electrode slurry for the lithium ion battery of the present invention, the aqueous solution and / Alternatively, a lithium ion battery having improved battery capacity sustainability can be obtained by using an electrode obtained from the above slurry.

本発明のリチウムイオン電池用電極は、水溶性グラフトポリマー(C)を含む上記水溶液及び/又は上記スラリーを用いて得られるものであるため、電池容量を高めた場合であっても充放電に伴う体積膨張が少なく、電池容量の持続性に優れるリチウムイオン電池を与える。 Since the electrode for a lithium ion battery of the present invention is obtained by using the above-mentioned aqueous solution and / or the above-mentioned slurry containing the water-soluble graft polymer (C), it accompanies charge and discharge even when the battery capacity is increased. It provides a lithium-ion battery with little volume expansion and excellent durability of battery capacity.

本発明のリチウムイオン電池は、本発明に係る電極を搭載したものであるため、電池容量の持続性に優れる。 Since the lithium ion battery of the present invention is equipped with the electrode according to the present invention, the battery capacity is excellent in sustainability.

[1.リチウムイオン電池用バインダー水溶液:水溶液(1)ともいう]
本開示は、幹ポリマー(A)を構成する構成単位中、(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)に由来する構成単位の割合が50質量%以上であり、枝ポリマー(B)を構成する構成単位中、3量体以上のポリアルキレングリコールエーテル(b-1)に由来する構成単位の割合が90質量%以上であり、幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)がエステル結合で結合されている水溶性グラフトポリマー(C)を含む、リチウムイオン電池用バインダー水溶液を提供する。
[1. Binder aqueous solution for lithium-ion battery: Also called aqueous solution (1)]
In the present disclosure, the proportion of the structural unit derived from the (meth) acrylamide group-containing compound (a-1) in the structural units constituting the stem polymer (A) is 50% by mass or more, and constitutes the branch polymer (B). The proportion of the structural unit derived from the trimeric or more polyalkylene glycol ether (b-1) is 90% by mass or more, and the stem polymer (A) and the branch polymer (B) are bonded by an ester bond. Provided is an aqueous binder solution for a lithium ion battery containing the water-soluble graft polymer (C).

<1-1.水溶性グラフトポリマー(C):(C)成分ともいう>
本開示において、「水溶性」とは、25℃において、その化合物0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が0.5質量%未満であることを意味する。
<1-1. Water-soluble graft polymer (C): Also referred to as (C) component>
In the present disclosure, "water-soluble" means that when 0.5 g of the compound is dissolved in 100 g of water at 25 ° C., the insoluble content is less than 0.5% by mass.

水溶性グラフトポリマー(C)の化学構造は、幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)、及びこれらを結合させる結合部位で構成される。

Figure 0007031278000002
The chemical structure of the water-soluble graft polymer (C) is composed of a stem polymer (A), a branch polymer (B), and a binding site for binding them.
Figure 0007031278000002

本発明の水溶性グラフトポリマー(C)は、幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)の機能を分離して発揮し得る。例えば、幹ポリマー(A)で、機械的強度、耐熱性、高凝集性等を機能させ、枝ポリマー(B)では幹ポリマー(A)の凝集力の結果として生じる応力を緩和し、柔軟性、高密着性を機能させ得る。 The water-soluble graft polymer (C) of the present invention can exert the functions of the stem polymer (A) and the branch polymer (B) separately. For example, the stem polymer (A) has mechanical strength, heat resistance, high cohesiveness, etc., and the branch polymer (B) relieves the stress generated as a result of the cohesive force of the stem polymer (A), and has flexibility. High adhesion can function.

前記グラフト構造を効率的に作用させるには、幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)の親和性を低くすることが好ましい。例えば、幹ポリマー(A)に凝集性が高い官能基で構成される親水性ユニット、枝ポリマー(B)には幹ポリマー(A)に相溶化しない液状ポリマーである場合が好ましい。 In order for the graft structure to act efficiently, it is preferable to reduce the affinity between the stem polymer (A) and the branch polymer (B). For example, it is preferable that the hydrophilic unit composed of a functional group having high agglomerating property is used for the stem polymer (A), and the branch polymer (B) is a liquid polymer that is not compatible with the stem polymer (A).

<1-2.幹ポリマー(A):(A)成分ともいう>
本開示において「(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)」とは、(メタ)アクリルアミド骨格

Figure 0007031278000003
(式中、RA1は水素又はメチル基である。)を有する化合物又はその塩を意味する。(a-1)成分は、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。 <1-2. Stem polymer (A): Also referred to as (A) component>
In the present disclosure, the term "(meth) acrylamide group-containing compound (a-1)" refers to a (meth) acrylamide skeleton.
Figure 0007031278000003
(In the formula, RA1 is a hydrogen or a methyl group) means a compound or a salt thereof. The component (a-1) may be used alone or in combination of two or more.

本開示において「(メタ)アクリル」は「アクリル及びメタクリルからなる群より選択される少なくとも1つ」を意味する。同様に「(メタ)アクリレート」は「アクリレート及びメタクリレートからなる群より選択される少なくとも1つ」を意味する。また「(メタ)アクリロイル」は「アクリロイル及びメタクリロイルからなる群より選択される少なくとも1つ」を意味する。 In the present disclosure, "(meth) acrylic" means "at least one selected from the group consisting of acrylic and methacrylic". Similarly, "(meth) acrylate" means "at least one selected from the group consisting of acrylates and methacrylates". Further, "(meth) acryloyl" means "at least one selected from the group consisting of acryloyl and methacryloyl".

1つの実施形態において、(メタ)アクリルアミド基含有化合物は下記構造式

Figure 0007031278000004
(式中、RA1は水素又はメチル基であり、RA2及びRA3はそれぞれ独立して、水素、置換若しくは非置換のアルキル基、アセチル基、又はスルホン酸基であるか、或いはRA2及びRA3が一緒になって環構造を形成する基であり、RA4及びRA5はそれぞれ独立して、水素、置換若しくは非置換のアルキル基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、アミノ基(-NR(R及びRはそれぞれ独立して水素又は置換若しくは非置換のアルキル基である)(以下同様))、アセチル基、スルホン酸基である。置換アルキル基の置換基はヒドロキシ基、アミノ基、アセチル基、スルホン酸基等が例示される。また、R及びRが一緒になって環構造を形成する基は、モルホリル基等が例示される。)
により表される。(メタ)アクリルアミド基含有化合物は、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。 In one embodiment, the (meth) acrylamide group-containing compound has the following structural formula:
Figure 0007031278000004
(In the formula, RA1 is a hydrogen or a methyl group, and RA2 and RA3 are independently hydrogen, substituted or unsubstituted alkyl groups, acetyl groups, or sulfonic acid groups, or RA2 and RA3 is a group that forms a ring structure together, and RA4 and RA5 are independently hydrogen, substituted or unsubstituted alkyl group, carboxyl group, hydroxy group, amino group (-NR a R). b (R a and R b are independently hydrogen or substituted or unsubstituted alkyl groups) (same below)), acetyl group, sulfonic acid group. Substituents of the substituted alkyl group are hydroxy group and amino. Examples include a group, an acetyl group, a sulfonic acid group, and the like. Further, as a group in which R 2 and R 3 form a ring structure together, a morphoryl group and the like are exemplified.)
Represented by. The (meth) acrylamide group-containing compound may be used alone or in combination of two or more.

アルキル基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、シクロアルキル基等が例示される。 Examples of the alkyl group include a linear alkyl group, a branched alkyl group, a cycloalkyl group and the like.

直鎖アルキル基は、-C2n+1(nは1以上の整数)の一般式で表現できる。直鎖アルキル基は、メチル基、エチル基、プロピレン基、n-ブチレン基、n-ペンチレン基、n-ヘキシレン基、n-ヘプチレン基、n-オクチレン基、n-ノニレン基、n-デカメチレン基等が例示される。 The linear alkyl group can be expressed by the general formula of −C n H 2n + 1 (n is an integer of 1 or more). The linear alkyl group includes a methyl group, an ethyl group, a propylene group, an n-butylene group, an n-pentylene group, an n-hexylene group, an n-heptylene group, an n-octylene group, an n-nonylene group, an n-decamethylene group and the like. Is exemplified.

分岐アルキル基は、直鎖アルキル基の少なくとも1つの水素がアルキル基によって置換された基である。分岐アルキル基は、ジエチルペンチル基、トリメチルブチル基、トリメチルペンチル基、トリメチルヘキシル基(トリメチルヘキサメチル基)等が例示される。 A branched alkyl group is a group in which at least one hydrogen of a linear alkyl group is substituted with an alkyl group. Examples of the branched alkyl group include a diethylpentyl group, a trimethylbutyl group, a trimethylpentyl group, a trimethylhexyl group (trimethylhexamethyl group) and the like.

シクロアルキル基は、単環シクロアルキル基、架橋環シクロアルキル基、縮合環シクロアルキル基等が例示される。 Examples of the cycloalkyl group include a monocyclic cycloalkyl group, a crosslinked ring cycloalkyl group, and a condensed ring cycloalkyl group.

本開示において、単環は、炭素の共有結合により形成された内部に橋かけ構造を有しない環状構造を意味する。また、縮合環は、2つ以上の単環が2個の原子を共有している(すなわち、それぞれの環の辺を互いに1つだけ共有(縮合)している)環状構造を意味する。架橋環は、2つ以上の単環が3個以上の原子を共有している環状構造を意味する。 In the present disclosure, a single ring means a cyclic structure having no bridging structure inside formed by a covalent bond of carbon. Further, a fused ring means a cyclic structure in which two or more monocycles share two atoms (that is, only one side of each ring is shared (condensed) with each other). A crosslinked ring means a cyclic structure in which two or more monocycles share three or more atoms.

単環シクロアルキル基は、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロデシル基、3,5,5-トリメチルシクロヘキシル基等が例示される。 Examples of the monocyclic cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclodecyl group, a 3,5,5-trimethylcyclohexyl group and the like.

架橋環シクロアルキル基は、トリシクロデシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基等が例示される。 Examples of the crosslinked ring cycloalkyl group include a tricyclodecyl group, an adamantyl group, a norbornyl group and the like.

縮合環シクロアルキル基は、ビシクロデシル基等が例示される。 Examples of the fused ring cycloalkyl group include a bicyclodecyl group.

上記の(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a)は、N-無置換(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー、N-一置換(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー、N,N-二置換(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマー等が例示される。
N-無置換(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマーは、(メタ)アクリルアミド、マレイン酸アミド等が例示される。
N-一置換(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマーは、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド(メタ)アクリルアミドt-ブチルスルホン酸、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド等が例示される。
N-二置換(メタ)アクリルアミド骨格含有モノマーは、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン等が例示される。
The above (meth) acrylamide group-containing compound (a) contains an N-unsubstituted (meth) acrylamide skeleton-containing monomer, an N-uni-substituted (meth) acrylamide skeleton-containing monomer, and an N, N-disubstituted (meth) acrylamide skeleton-containing monomer. Monomers and the like are exemplified.
Examples of the N-unsubstituted (meth) acrylamide skeleton-containing monomer include (meth) acrylamide and maleic acid amide.
N-monosubstituted (meth) acrylamide skeleton-containing monomers include N-isopropyl (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, diacetone (meth) acrylamide (meth) acrylamide t-butylsulfonic acid, and hydroxyethyl (meth) acrylamide. Etc. are exemplified.
N-disubstituted (meth) acrylamide skeleton-containing monomers include N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, and (meth) acryloylmorpholine. Etc. are exemplified.

上記塩は、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド塩化メチル4級塩、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートベンジルクロライド4級塩等が例示される。これらの中でも(メタ)アクリルアミド、特にアクリルアミドを用いると、水溶性が高く、スラリーの分散性や、電極活物質同士の結着性が高いバインダーを作製することができる。 Examples of the salt include dimethylaminopropyl (meth) acrylamide methyl chloride quaternary salt, dimethylaminoethyl (meth) acrylate benzyl chloride quaternary salt and the like. Among these, when (meth) acrylamide, particularly acrylamide, is used, it is possible to prepare a binder having high water solubility, high dispersibility of the slurry, and high binding property between the electrode active materials.

上述したように、水溶性グラフトポリマー(C)の化学構造は、幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)、及びこれらを結合させる結合部位で構成される。ここで、本開示において、結合部位は、(A)及び(B)のどちらにも含まれないと定義する。 As described above, the chemical structure of the water-soluble graft polymer (C) is composed of a stem polymer (A), a branch polymer (B), and a binding site for binding them. Here, in the present disclosure, the binding site is defined as not included in either (A) or (B).

幹ポリマー(A)を構成する単量体100質量%中に含まれる(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)に由来する構成単位の割合の上限は、100、99.95、99.8、99.7、99.2、95、90、85、80、75、70、65質量%等が例示され、下限は99.8、99.7、99.2、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50質量%等が例示される。上記構成単位の割合の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、上記構成単位の割合は50質量%以上であることが好ましく、55.0~99.8質量%であることがより好ましく、60.0~99.7質量%であることが特に好ましい。(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)に由来する構成単位を上記範囲で含むことにより、電極活物質の分散性が良好となり、均一な電極層の作製が可能となるため構造欠陥がなくなり、良好な充放電特性を示し、さらに(メタ)アクリルアミド基含有化合物に由来する構成単位を前記範囲で含むことにより、ポリマーの耐酸化性、耐還元性が良好となるため、高電圧時の劣化が抑制され良好な充放電耐久特性を示す。 The upper limit of the proportion of the structural unit derived from the (meth) acrylamide group-containing compound (a-1) contained in 100% by mass of the monomer constituting the stem polymer (A) is 100, 99.95, 99.8. , 99.7, 99.2, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65% by mass, etc., and the lower limit is 99.8, 99.7, 99.2, 95, 90, 85, 80. , 75, 70, 65, 60, 55, 50% by mass and the like. The range of the ratio of the structural units can be set as appropriate (for example, by selecting from the upper and lower limit values). In one embodiment, the proportion of the structural unit is preferably 50% by mass or more, more preferably 55.0 to 99.8% by mass, and 60.0 to 99.7% by mass. Is particularly preferable. By including the structural unit derived from the (meth) acrylamide group-containing compound (a-1) in the above range, the dispersibility of the electrode active material is improved, and a uniform electrode layer can be produced, so that structural defects are eliminated. By including a structural unit derived from a (meth) acrylamide group-containing compound in the above range, the polymer has good oxidation resistance and reduction resistance, and thus deteriorates at high voltage. Is suppressed and shows good charge / discharge durability characteristics.

<(a-1)成分以外の単量体:(a-2)成分ともいう>
幹ポリマー(A)には、(a-1)成分以外の単量体((a-2)成分)由来の構成単位を本発明の所望の効果を損ねない限り含み得る。(a-2)成分は、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。(a-2)成分は、不飽和カルボン酸、不飽和スルホン酸、不飽和リン酸等の酸基含有単量体、不飽和カルボン酸エステル、α,β-不飽和ニトリル化合物、共役ジエン化合物、芳香族ビニル化合物等が例示される。
<Monomers other than the component (a-1): Also referred to as the component (a-2)>
The stem polymer (A) may contain a structural unit derived from a monomer (component (a-2)) other than the component (a-1) as long as the desired effect of the present invention is not impaired. The component (a-2) may be used alone or in combination of two or more. The component (a-2) is an acid group-containing monomer such as unsaturated carboxylic acid, unsaturated sulfonic acid, and unsaturated phosphoric acid, unsaturated carboxylic acid ester, α, β-unsaturated nitrile compound, conjugated diene compound, and the like. Aromatic vinyl compounds and the like are exemplified.

不飽和カルボン酸は、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及びこれらの塩等が例示される。不飽和カルボン酸の使用量は特に限定されないが、上記(a-1)成分との反応を考慮すると、単量体群100モル%に対し40モル%未満(例えば30、20、19、15、10、5、1モル%未満)が好ましい。 Examples of the unsaturated carboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and salts thereof. The amount of the unsaturated carboxylic acid used is not particularly limited, but in consideration of the reaction with the above component (a-1), less than 40 mol% (for example, 30, 20, 19, 15) with respect to 100 mol% of the monomer group. 10, 5, 1 mol% or less) is preferable.

不飽和スルホン酸は、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸等のα,β-エチレン性不飽和スルホン酸;(メタ)アクリルアミドt-ブチルスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸、3-スルホプロパン(メタ)アクリル酸エステル、ビス-(3-スルホプロピル)イタコン酸エステル及びこれらの塩等が例示される。不飽和スルホン酸の使用量は特に限定されないが、上記(a-1)成分との反応を考慮すると、単量体群100モル%に対する不飽和スルホン酸の含有量の上限は、40、30、20、19、15、10、5、1、0.5、0.1、0.05、0.02モル%等が例示され、下限は、30、20、19、15、10、5、1、0.5、0.1、0.05、0.02、0.01モル%等が例示される。上記含有量の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。 The unsaturated sulfonic acid is α, β-ethylenic unsaturated sulfonic acid such as vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid; (meth) acrylamide t-butyl sulfonic acid, 2- (meth) acrylamide- Examples thereof include 2-methylpropanesulfonic acid, 2- (meth) acrylamide-2-hydroxypropanesulfonic acid, 3-sulfopropane (meth) acrylic acid ester, bis- (3-sulfopropyl) itaconic acid ester, and salts thereof. Will be done. The amount of unsaturated sulfonic acid used is not particularly limited, but in consideration of the reaction with the above component (a-1), the upper limit of the content of unsaturated sulfonic acid with respect to 100 mol% of the monomer group is 40, 30. 20, 19, 15, 10, 5, 1, 0.5, 0.1, 0.05, 0.02 mol% and the like are exemplified, and the lower limit is 30, 20, 19, 15, 10, 5, 1 , 0.5, 0.1, 0.05, 0.02, 0.01 mol% and the like. The content range may be set as appropriate (eg, selected from the upper and lower limit values).

不飽和リン酸単量体は、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、ビス((メタ)アクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル-2-(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル-2-(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート、ジオクチル-2-(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート、モノメチル-2-(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート、3-(メタ)アクリロキシ-2-ヒドロキシプロパンリン酸及びこれらの塩等が例示される。不飽和リン酸等の酸基含有単量体の使用量は特に限定されないが、上記(a-1)成分との反応を考慮すると、単量体群100モル%に対し40モル%未満(例えば30、20、19、15、10、5、1モル%未満)が好ましい。 The unsaturated phosphoric acid monomer is vinylphosphonic acid, vinyl phosphate, bis ((meth) acryloxyethyl) phosphate, diphenyl-2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, dibutyl-2- (meth) acryloyloxy. Examples thereof include ethyl phosphate, dioctyl-2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, monomethyl-2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, 3- (meth) acryloxy-2-hydroxypropane phosphate and salts thereof. To. The amount of the acid group-containing monomer such as unsaturated phosphoric acid used is not particularly limited, but considering the reaction with the above component (a-1), it is less than 40 mol% (for example) with respect to 100 mol% of the monomer group. 30, 20, 19, 15, 10, 5, 1 mol% or less) is preferable.

1つの実施形態において、不飽和カルボン酸、不飽和スルホン酸、不飽和リン酸等の酸基含有単量体の使用量は、単量体群100モル%に対し40モル%未満(例えば30、20、19、15、10、5、1モル%未満)が好ましい。 In one embodiment, the amount of the acid group-containing monomer such as unsaturated carboxylic acid, unsaturated sulfonic acid, and unsaturated phosphoric acid used is less than 40 mol% (for example, 30) with respect to 100 mol% of the monomer group. 20, 19, 15, 10, 5, 1 less than 1 mol%) is preferred.

不飽和カルボン酸エステルは、(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。(メタ)アクリル酸エステルは、直鎖(メタ)アクリル酸エステル、分岐(メタ)アクリル酸エステル、脂環(メタ)アクリル酸エステル、置換(メタ)アクリル酸エステル等が例示される。 The unsaturated carboxylic acid ester is preferably a (meth) acrylic acid ester. Examples of the (meth) acrylic acid ester include a linear (meth) acrylic acid ester, a branched (meth) acrylic acid ester, an alicyclic (meth) acrylic acid ester, and a substituted (meth) acrylic acid ester.

直鎖(メタ)アクリル酸エステルは、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸n-アミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル等が例示される。 The linear (meth) acrylate ester is methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, n-amyl (meth) acrylate. , (Meta) hexyl acrylate, (meth) n-octyl acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate and the like are exemplified.

分岐(メタ)アクリル酸エステルは、(メタ)アクリル酸i-プロピル、(メタ)アクリル酸i-ブチル、(メタ)アクリル酸i-アミル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル等が例示される。 Examples of the branched (meth) acrylic acid ester include (meth) acrylic acid i-propyl, (meth) acrylic acid i-butyl, (meth) acrylic acid i-amyl, and (meth) acrylic acid 2-ethylhexyl.

脂環(メタ)アクリル酸エステルは、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等が例示される。 Examples of the alicyclic (meth) acrylic acid ester include cyclohexyl (meth) acrylic acid.

置換(メタ)アクリル酸エステルは、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、トリ(メタ)アクリル酸トリメチロールプロパン、テトラ(メタ)アクリル酸ペンタエリスリトール、ヘキサ(メタ)アクリル酸ジペンタエリスリトール、(メタ)アクリル酸アリル、ジ(メタ)アクリル酸エチレン等が例示される。 The substituted (meth) acrylic acid ester is glycidyl (meth) acrylate, hydroxymethyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, ethylene glycol (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, di. (Meta) propylene glycol acrylate, tri (meth) trimethylolpropane acrylate, tetra (meth) pentaerythritol acrylate, hexa (meth) dipentaerythritol acrylate, allyl (meth) acrylate, di (meth) acrylate Ethylene and the like are exemplified.

不飽和カルボン酸エステルの使用量は特に限定されないが、不飽和カルボン酸エステルを使用することで本発明の水溶性グラフトポリマー(C)のガラス転位温度低下による電極のカールを抑制することができる。一方、本発明のリチウムイオン電池のサイクル特性を考慮すると、不飽和カルボン酸エステルの使用量は単量体群100モル%に対し40モル%未満(例えば30、20、19、15、10、5、1モル%未満)が好ましい。 The amount of the unsaturated carboxylic acid ester used is not particularly limited, but by using the unsaturated carboxylic acid ester, curling of the electrode due to a decrease in the glass transition temperature of the water-soluble graft polymer (C) of the present invention can be suppressed. On the other hand, considering the cycle characteristics of the lithium ion battery of the present invention, the amount of the unsaturated carboxylic acid ester used is less than 40 mol% with respect to 100 mol% of the monomer group (for example, 30, 20, 19, 15, 10, 5). Less than 1 mol%) is preferred.

α,β-不飽和ニトリル化合物は、本発明の電極に柔軟性を与える目的で好適に使用できる。α,β-不飽和ニトリル化合物は、(メタ)アクリロニトリル、α-クロル(メタ)アクリロニトリル、α-エチル(メタ)アクリロニトリル、シアン化ビニリデン等が例示される。これらのうち、(メタ)アクリロニトリルが好ましく、特にアクリロニトリルが好ましい。α,β-不飽和ニトリル化合物の使用量は特に限定されないが、単量体群100モル%に対し40モル%未満(例えば30、20、19、15、10、5、1モル%未満)が好ましい。単量体群100モル%に対し40モル%未満であることで、水溶性グラフトポリマー(C)成分の水への溶解性を保ちつつ、上記スラリーの電極層が均一となり、前記柔軟性を発揮させやすくなる。 The α, β-unsaturated nitrile compound can be suitably used for the purpose of imparting flexibility to the electrode of the present invention. Examples of the α, β-unsaturated nitrile compound include (meth) acrylonitrile, α-chlor (meth) acrylonitrile, α-ethyl (meth) acrylonitrile, and vinylidene cyanide. Of these, (meth) acrylonitrile is preferred, and acrylonitrile is particularly preferred. The amount of the α, β-unsaturated nitrile compound used is not particularly limited, but less than 40 mol% (for example, less than 30, 20, 19, 15, 10, 5, 1 mol%) with respect to 100 mol% of the monomer group. preferable. When it is less than 40 mol% with respect to 100 mol% of the monomer group, the electrode layer of the slurry becomes uniform while maintaining the solubility of the water-soluble graft polymer (C) component in water, and exhibits the flexibility. It will be easier to make it.

共役ジエン化合物は、1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2-クロル-1,3-ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン、置換及び側鎖共役ヘキサジエン等が例示される。共役ジエン化合物の使用量は特に限定されないが、本発明に係るリチウムイオン電池のサイクル特性の観点より、前記単量体群100モル%のうち10モル%未満が好ましく、0モル%がより好ましい。 Conjugated diene compounds include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chlor-1,3-butadiene, substituted linear conjugated pentadiene, substituted. And side chain conjugated hexadiene and the like are exemplified. The amount of the conjugated diene compound used is not particularly limited, but from the viewpoint of the cycle characteristics of the lithium ion battery according to the present invention, less than 10 mol% of the 100 mol% of the monomer group is preferable, and 0 mol% is more preferable.

また、芳香族ビニル化合物は、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、ビニルトルエン、クロルスチレン、ジビニルベンゼン等が例示される。芳香族ビニル化合物の使用量は特に限定されないが、本発明に係るリチウムイオン電池のサイクル特性の観点より、前記単量体群100モル%のうち10モル%未満が好ましく、0モル%がより好ましい。 Examples of the aromatic vinyl compound include styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, vinyltoluene, chlorstyrene, and divinylbenzene. The amount of the aromatic vinyl compound used is not particularly limited, but from the viewpoint of the cycle characteristics of the lithium ion battery according to the present invention, less than 10 mol% of the 100 mol% of the monomer group is preferable, and 0 mol% is more preferable. ..

上記不飽和カルボン酸、不飽和スルホン酸、不飽和リン酸等の酸基含有単量体、不飽和カルボン酸エステル、α,β-不飽和ニトリル化合物、共役ジエン化合物、芳香族ビニル化合物以外の(a-2)成分の単量体群に占める割合は、単量体群100モル%に対して、10モル%未満、5モル%未満、1モル%未満、0.1モル%未満、0.01モル%未満であり、単量体群100質量%に対して、10質量%未満、5質量%未満、1質量%未満、0.5質量%未満、0.1質量%未満、0.01質量%未満である。 Other than acid group-containing monomers such as unsaturated carboxylic acid, unsaturated sulfonic acid, and unsaturated phosphoric acid, unsaturated carboxylic acid ester, α, β-unsaturated nitrile compound, conjugated diene compound, and aromatic vinyl compound ( The ratio of the a-2) component to the monomer group is less than 10 mol%, less than 5 mol%, less than 1 mol%, less than 0.1 mol%, 0. Less than 01 mol%, less than 10% by weight, less than 5% by weight, less than 1% by weight, less than 0.5% by weight, less than 0.1% by weight, 0.01 with respect to 100% by weight of the compound group. Less than% by mass.

(幹ポリマー(A)の物性)
以下、幹ポリマー(A)の物性について記載する。なお、下記幹ポリマー(A)の物性は、幹ポリマー(A)単体(例えば、水溶性グラフトポリマー(C)を合成する際に必要な量(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)を用いて合成したポリマー等)の物性である。
(Physical characteristics of stem polymer (A))
Hereinafter, the physical characteristics of the stem polymer (A) will be described. For the physical characteristics of the stem polymer (A) below, the amount (meth) acrylamide group-containing compound (a-1) required for synthesizing the stem polymer (A) alone (for example, the water-soluble graft polymer (C)) is used. (Polymer etc. synthesized by the above).

幹ポリマー(A)の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、その上限は、600万、550万、500万、450万、400万、350万、300万、250万、200万、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万等が例示され、下限は、550万、500万、450万、400万、350万、300万、290万、250万、200万、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万、35万、30万、25万、20万、15万、10万等が例示される。上記重量平均分子量(Mw)の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、リチウムイオン電池電極用スラリーの分散安定性の観点から好ましくは10万~600万、より好ましくは20万~600万である。 The weight average molecular weight (Mw) of the stem polymer (A) is not particularly limited, but the upper limit thereof is 6 million, 5.5 million, 5 million, 4.5 million, 4 million, 3.5 million, 3 million, 2.5 million, 2 million, 150. 10,000, 1 million, 950,000, 900,000, 850,000, 800,000, 750,000, 700,000, 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, etc. are exemplified, and the lower limit is 5.5 million. , 5 million, 4.5 million, 4 million, 3.5 million, 3 million, 2.9 million, 2.5 million, 2 million, 1.5 million, 1 million, 950,000, 900,000, 850,000, 800,000, 750,000, 700,000, 65 Examples include 10,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, 350,000, 300,000, 250,000, 200,000, 150,000, 100,000 and the like. The range of the weight average molecular weight (Mw) can be appropriately set (for example, selected from the upper and lower limit values). In one embodiment, it is preferably 100,000 to 6 million, more preferably 200,000 to 6 million, from the viewpoint of dispersion stability of the slurry for lithium ion battery electrodes.

幹ポリマー(A)の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、その上限は、600万、550万、500万、450万、400万、350万、300万、250万、200万、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万、30万、20万、10万、5万等が例示され、下限は、550万、500万、450万、400万、350万、300万、290万、250万、200万、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万、35万、30万、20万、10万、5万、1万等が例示される。上記数平均分子量(Mn)の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、幹ポリマー(A)の数平均分子量(Mn)は、1万以上が好ましい。 The weight average molecular weight (Mw) of the stem polymer (A) is not particularly limited, but the upper limit thereof is 6 million, 5.5 million, 5 million, 4.5 million, 4 million, 3.5 million, 3 million, 2.5 million, 2 million, 150. 10,000, 1,000,000, 950,000, 900,000, 850,000, 800,000, 750,000, 700,000, 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, 300,000, 200,000, 100,000, 50,000 etc. are exemplified, and the lower limit is 5.5 million, 5 million, 4.5 million, 4 million, 3.5 million, 3 million, 2.9 million, 2.5 million, 2 million, 1.5 million, 1 million, 950,000, 900,000, 85. Examples include 10,000, 800,000, 750,000, 700,000, 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, 350,000, 300,000, 200,000, 100,000, 10,000, etc. To. The range of the number average molecular weight (Mn) can be appropriately set (for example, selected from the upper and lower limit values). In one embodiment, the number average molecular weight (Mn) of the stem polymer (A) is preferably 10,000 or more.

重量平均分子量及び数平均分子量は、例えばゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により適切な溶媒下で測定したポリアクリル酸換算値として求められる(以下同様)。 The weight average molecular weight and the number average molecular weight are determined as polyacrylic acid equivalent values measured under an appropriate solvent by, for example, gel permeation chromatography (GPC) (the same applies hereinafter).

幹ポリマー(A)のB型粘度は特に限定されないが、その上限は、10万、9万、8万、7万、6万、5万、4万、3万、2万、1万、9000、8000、7000、6000、5000、4000、3000、2000mPa・s等が例示され、下限は、9万、8万、7万、6万、5万、4万、3万、2万、1万、9000、8000、7000、6000、5000、4000、3000、2000、1000、500、100mPa・s等が例示される。上記B型粘度の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、B型粘度の範囲は100~10万mPa・sが好ましい。なお、B型粘度は東機産業株式会社製 製品名「B型粘度計モデルBM」等のB型粘度計により測定される(以下同様)。 The B-type viscosity of the stem polymer (A) is not particularly limited, but the upper limit thereof is 100,000, 90,000, 80,000, 70,000, 60,000, 50,000, 40,000, 30,000, 20,000, 10,000, 9000. , 8000, 7000, 6000, 5000, 4000, 3000, 2000 mPa · s, etc., and the lower limit is 90,000, 80,000, 70,000, 60,000, 50,000, 40,000, 30,000, 20,000, 10,000. , 9000, 8000, 7000, 6000, 5000, 4000, 3000, 2000, 1000, 500, 100 mPa · s and the like are exemplified. The range of the B-type viscosity can be appropriately set (for example, selected from the upper and lower limit values). In one embodiment, the B-type viscosity range is preferably 1 to 100,000 mPa · s. The B-type viscosity is measured by a B-type viscometer such as the product name "B-type viscometer model BM" manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. (the same applies hereinafter).

幹ポリマー(A)を含む水溶液のpHは特に限定されないが、溶液安定性の観点から好ましくはpH2~13(25℃)、より好ましくはpH3~12である。 The pH of the aqueous solution containing the stem polymer (A) is not particularly limited, but is preferably pH 2 to 13 (25 ° C.), more preferably pH 3 to 12, from the viewpoint of solution stability.

幹ポリマー(A)のガラス転移点は特に限定されないが、70℃以上(80℃以上、90℃以上等)が好ましく、機械的強度、耐熱性の観点から100℃以上(125℃以上、150℃以上等)がより好ましい。 The glass transition point of the stem polymer (A) is not particularly limited, but is preferably 70 ° C. or higher (80 ° C. or higher, 90 ° C. or higher, etc.), and 100 ° C. or higher (125 ° C. or higher, 150 ° C. or higher) from the viewpoint of mechanical strength and heat resistance. The above, etc.) are more preferable.

幹ポリマー(A)のガラス転移温度は、(a-1)や前記単量体(a-2)の組み合わせによって調製可能である。(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)、単量体(a-2)を用いた幹ポリマー(A)において、そのガラス転移温度は、(a-1)や(a-2)のホモポリマーのガラス転移温度(Tg)(絶対温度:K)と前記単量体(a-2)の質量分率から、以下に示すFoxの式に基づいて求めることができる。
1/Tg=(W/Tg)+(W/Tg)+(W/Tg)+・・・+(W/Tg
[式中、Tgは、求めようとしているポリマーのガラス転移温度(K)、W~Wは、各単量体の質量分率、Tg~Tgは、各単量体のホモポリマーのガラス転移温度(K)を示す]
The glass transition temperature of the stem polymer (A) can be adjusted by the combination of (a-1) and the monomer (a-2). In the stem polymer (A) using the (meth) acrylamide group-containing compound (a-1) and the monomer (a-2), the glass transition temperature thereof is homozygous to (a-1) or (a-2). It can be obtained from the glass transition temperature (Tg) (absolute temperature: K) of the polymer and the mass fraction of the monomer (a-2) based on the Fox formula shown below.
1 / Tg = (W 1 / Tg 1 ) + (W 2 / Tg 2 ) + (W 3 / Tg 3 ) + ... + (W n / Tg n )
[In the formula, Tg is the glass transition temperature (K) of the polymer to be obtained, W 1 to W n are mass fractions of each monomer, and Tg 1 to Tg n are homopolymers of each monomer. Indicates the glass transition temperature (K) of

例えば、ガラス転移温度は、アクリルアミドのホモポリマーでは165℃、アクリル酸のホモポリマーでは106℃、メタクリル酸メチルのホモポリマーでは126℃、アクリロニトリルのホモポリマーでは105℃である。所望のガラス転移温度を有する幹ポリマー(A)が得られるように、それを構成する(a-1)及び(a-2)の組成を決定することができる。なお、単量体のホモポリマーのガラス転移温度は、DSC(示差走査熱量測定装置)、DTA(示差熱分析装置)、TMA(熱機械測定装置)等によって例えば-100℃から300℃へ昇温させる条件(昇温速度10℃/min.)で測定することができる。また、文献に記載されている値を用いることもできる。文献は、「化学便覧 基礎編II 日本化学会編 (改訂5版)」、p325等が例示される。 For example, the glass transition temperature is 165 ° C for acrylamide homopolymers, 106 ° C for acrylic acid homopolymers, 126 ° C for methyl methacrylate homopolymers, and 105 ° C for acrylonitrile homopolymers. The compositions of (a-1) and (a-2) constituting the stem polymer (A) having a desired glass transition temperature can be determined. The glass transition temperature of the monomeric homopolymer is raised from -100 ° C to 300 ° C by DSC (differential scanning calorimetry device), DTA (differential thermal analysis device), TMA (thermomechanical measurement device), etc. It can be measured under the condition of allowing the temperature to rise (heating rate 10 ° C./min.). In addition, the values described in the literature can also be used. Examples of the literature include "Chemistry Handbook Basics II, Chemical Society of Japan (Revised 5th Edition)", p325, and the like.

<1-3.枝ポリマー(B):(B)成分ともいう>
本発明の水溶性グラフトポリマー(C)の枝ポリマー(B)は、結合部位を介して幹ポリマー(A)に直結しており、3量体以上のポリアルキレングリコールエーテル基を含む化合物(b-1)を構成単位中に含む。枝ポリマー(B)は、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。このような枝ポリマー(B)には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が例示される。このような枝ポリマーは、一般的に使用されているものを使用することができ、特に制限されない。
<1-3. Branch polymer (B): Also called component (B)>
The branch polymer (B) of the water-soluble graft polymer (C) of the present invention is directly linked to the stem polymer (A) via a binding site, and is a compound (b-) containing a trimer or more of a polyalkylene glycol ether group. 1) is included in the constituent unit. The branch polymer (B) may be used alone or in combination of two or more. Examples of such a branch polymer (B) include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol and the like. As such a branch polymer, a commonly used one can be used, and the present invention is not particularly limited.

本開示において、「3量体以上のポリアルキレングリコールエーテル基」とは、
-(RO)
(式中、Rはアルキレン基であり、nは3以上の整数である)を意味する。
In the present disclosure, the term "trimeric or higher polyalkylene glycol ether group" is used.
-(RO) n-
(In the formula, R is an alkylene group and n is an integer of 3 or more).

アルキレン基は、直鎖アルキレン基、分岐アルキレン基、シクロアルキレン基等が例示される。 Examples of the alkylene group include a linear alkylene group, a branched alkylene group, and a cycloalkylene group.

直鎖アルキレン基は、-(CH-(nは1以上の整数)の一般式で表現できる。直鎖アルキレン基は、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、n-ブチレン基、n-ペンチレン基等が例示される。 The linear alkylene group can be expressed by the general formula of-(CH 2 ) n- (n is an integer of 1 or more). Examples of the linear alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, an n-butylene group, an n-pentylene group and the like.

分岐アルキレン基は、直鎖アルキレン基の少なくとも1つの水素がアルキル基によって置換された基である。分岐アルキレン基は、メチルメチレン基、エチルメチレン基、プロピルメチレン基、ブチルメチレン基、メチルエチレン基、エチルエチレン基、プロピルエチレン基、メチルプロピレン基、2-エチルプロピレン基、ジメチルプロピレン基、メチルブチレン基等が例示される。 A branched alkylene group is a group in which at least one hydrogen of a linear alkylene group is substituted with an alkyl group. The branched alkylene group is a methylmethylene group, an ethylmethylene group, a propylmethylene group, a butylmethylene group, a methylethylene group, an ethylethylene group, a propylethylene group, a methylpropylene group, a 2-ethylpropylene group, a dimethylpropylene group, or a methylbutylene group. Etc. are exemplified.

シクロアルキレン基は、単環シクロアルキレン基、架橋環シクロアルキレン基、縮合環シクロアルキレン基等が例示される。 Examples of the cycloalkylene group include a monocyclic cycloalkylene group, a crosslinked ring cycloalkylene group, and a fused ring cycloalkylene group.

単環シクロアルキレン基は、シクロペンチレン基等が例示される。 Examples of the monocyclic cycloalkylene group include a cyclopentylene group and the like.

1つの実施形態において、3量体以上のポリアルキレングリコールエーテル(b-1)を有するマクロモノマーは、下記一般式(1)

Figure 0007031278000005
(式中、Rは、水素原子又はメチル基であり、Rは、メチレン基、エチレン基、又はプロピレン基であり、Rは、水素原子又はメチル基であり、nは3以上の整数である。)
で表わされる。 In one embodiment, the macromonomer having a trimer or more of the polyalkylene glycol ether (b-1) is described in the following general formula (1).
Figure 0007031278000005
(In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a methylene group, an ethylene group or a propylene group, R 3 is a hydrogen atom or a methyl group, and n is an integer of 3 or more. Is.)
It is represented by.

上記のエチレングリゴール基を有するマクロモノマーは、ポリエチレングリコール-モノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール-モノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコールーモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシ-ポリエチレングリコール-モノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール-モノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール-モノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール-モノ(メタ)アクリレート等が例示される。
また、プロピレングリゴール基を有するマクロモノマーは、ポリプロピレングリコール-モノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール-プロピレングリコール-モノ(メタ)アクリレート等が例示される。
これらのマクロモノマーの中でも、ポリエチレングリコール-モノ(メタ)アクリレートがラジカル重合を容易に行うことができるため好ましい。
The macromonomers having an ethylene glycol group described above are polyethylene glycol-mono (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol-mono (meth) acrylate, octoxypolyethylene glycol-polypropylene glycol-mono (meth) acrylate, and stearoxy-polyethylene glycol-. Examples thereof include mono (meth) acrylate, phenoxypolyethylene glycol-mono (meth) acrylate, phenoxypolyethylene glycol-mono (meth) acrylate, and phenoxypolyethylene glycol-polypropylene glycol-mono (meth) acrylate.
Examples of the macromonomer having a propylene glycol group include polypropylene glycol-mono (meth) acrylate and polyethylene glycol-propylene glycol-mono (meth) acrylate.
Among these macromonomers, polyethylene glycol-mono (meth) acrylate is preferable because it can easily carry out radical polymerization.

枝ポリマー(B)を構成する3量体以上のポリアルキレングリコールエーテル(b-1)に由来する構成単位の割合は特に限定されない。枝ポリマー(B)を構成する3量体以上のポリアルキレングリコールエーテル(b-1)に由来する構成単位の割合の上限は、枝ポリマー(B)100質量%に対して、100、99、98、97、96、95、94、93、92、91質量%等が例示され、下限は、99、98、97、96、95、94、93、92、91、90質量%等が例示される。上記構成単位の割合の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、構成単位の割合の範囲は好ましくは90~100質量%であり、より好ましくは91~99質量%である。90質量%以上であれば幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)の機能を分離して発揮させるには十分となり、本発明の効果である電極密着性が向上する。 The ratio of the structural units derived from the trimeric or more polyalkylene glycol ether (b-1) constituting the branch polymer (B) is not particularly limited. The upper limit of the proportion of the structural units derived from the trimer or more of the polyalkylene glycol ether (b-1) constituting the branch polymer (B) is 100, 99, 98 with respect to 100% by mass of the branch polymer (B). , 97, 96, 95, 94, 93, 92, 91% by mass and the like, and the lower limit is 99, 98, 97, 96, 95, 94, 93, 92, 91, 90% by mass and the like. .. The range of the ratio of the structural units can be set as appropriate (for example, by selecting from the upper and lower limit values). In one embodiment, the proportion range of the building blocks is preferably 90 to 100% by weight, more preferably 91 to 99% by weight. If it is 90% by mass or more, it is sufficient to separate and exert the functions of the stem polymer (A) and the branch polymer (B), and the electrode adhesion, which is the effect of the present invention, is improved.

(枝ポリマー(B)の物性)
枝ポリマー(B)の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、重量平均分子量(Mw)の上限は、200万、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万、30万、10万、1万、100、500、250、150等が例示され、下限は、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万、35万、30万、10万、1万、100、500、250、150、100等が例示される。上記重量平均分子量(Mw)の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、リチウムイオン電池電極用スラリーの分散安定性の観点から好ましくは100~200万、より好ましくは150~150万である。
(Physical characteristics of branch polymer (B))
The weight average molecular weight (Mw) of the branch polymer (B) is not particularly limited, but the upper limit of the weight average molecular weight (Mw) is 2 million, 1.5 million, 1 million, 950,000, 900,000, 850,000, 800,000, 75. Examples include 10,000, 700,000, 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, 300,000, 100,000, 10,000, 100, 500, 250, 150, etc., and the lower limit is 1.5 million. 1 million, 950,000, 900,000, 850,000, 800,000, 750,000, 700,000, 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, 350,000, 300,000, 100,000, 10,000 , 100, 500, 250, 150, 100 and the like are exemplified. The range of the weight average molecular weight (Mw) can be appropriately set (for example, selected from the upper and lower limit values). In one embodiment, it is preferably 1 to 2 million, more preferably 1.5 to 1.5 million, from the viewpoint of dispersion stability of the slurry for lithium ion battery electrodes.

枝ポリマー(B)の数平均分子量(Mn)の上限は、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万、30万、20万、10万、5万、1万、1000、500、250、100等が例示され、下限は、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万、35万、30万、20万、10万、5万、1万、1000、500、250、100、50等が例示される。上記数平均分子量(Mn)の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、枝ポリマー(B)の数平均分子量(Mn)は、50以上が好ましい。 The upper limit of the number average molecular weight (Mn) of the branch polymer (B) is 1 million, 950,000, 900,000, 850,000, 800,000, 750,000, 700,000, 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 45. 10,000, 400,000, 300,000, 200,000, 100,000, 50,000, 10,000, 1,000, 500, 250, 100, etc. are exemplified, and the lower limit is 800,000, 750,000, 700,000, 650,000, 600,000, etc. 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, 350,000, 300,000, 200,000, 100,000, 50,000, 10,000, 1,000, 500, 250, 100, 50 and the like are exemplified. The range of the number average molecular weight (Mn) can be appropriately set (for example, selected from the upper and lower limit values). In one embodiment, the number average molecular weight (Mn) of the branch polymer (B) is preferably 50 or more.

枝ポリマー(B)のB型粘度は特に限定されないが、その上限は、10万、9万、8万、7万、6万、5万、4万、3万、2万、1万、9000、8000、7000、6000、5000、4000、3000、2000、1000、750、500、250、100、50、25、10mPa・s等が例示され、下限は、9万、8万、7万、6万、5万、4万、3万、2万、1万、9000、8000、7000、6000、5000、4000、3000、2000、1000、750、500、250、100、50、25、10、1mPa・s等が例示される。上記B型粘度の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、B型粘度の範囲は1~10万mPa・sが好ましい。 The B-type viscosity of the branch polymer (B) is not particularly limited, but the upper limit thereof is 100,000, 90,000, 80,000, 70,000, 60,000, 50,000, 40,000, 30,000, 20,000, 10,000, 9000. , 8000, 7000, 6000, 5000, 4000, 3000, 2000, 1000, 750, 500, 250, 100, 50, 25, 10 mPa · s, etc., and the lower limit is 90,000, 80,000, 70,000, 6 10,000, 50,000, 40,000, 30,000, 20,000, 10,000, 9000, 8000, 7000, 6000, 5000, 4000, 3000, 2000, 1000, 750, 500, 250, 100, 50, 25, 10, 1 mPa -S and the like are exemplified. The range of the B-type viscosity can be appropriately set (for example, selected from the upper and lower limit values). In one embodiment, the B-type viscosity range is preferably 10,000 to 100,000 mPa · s.

枝ポリマー(B)を含む水溶液のpHは特に限定されないが、溶液安定性の観点から好ましくはpH2~13(25℃)、より好ましくはpH3~12(25℃)である。 The pH of the aqueous solution containing the branch polymer (B) is not particularly limited, but is preferably pH 2 to 13 (25 ° C.), more preferably pH 3 to 12 (25 ° C.) from the viewpoint of solution stability.

枝ポリマー(B)のガラス転移点は特に限定されないが、室温環境下よりも低いガラス転移点であれば良く、より好ましくは10℃以下(5℃以下等)であることが好ましい。枝ポリマー(B)のガラス転移温度は、上記3量体以上のポリアルキレングリコールエーテル(b-1)の種類によって調製可能である。枝ポリマー(B)において、そのガラス転移温度は、前記Foxの式に基づいて求めることができる。 The glass transition point of the branch polymer (B) is not particularly limited, but it may be a glass transition point lower than that in a room temperature environment, and more preferably 10 ° C. or lower (5 ° C. or lower, etc.). The glass transition temperature of the branch polymer (B) can be adjusted by the type of the polyalkylene glycol ether (b-1) of the trimer or more. In the branch polymer (B), the glass transition temperature can be determined based on the Fox formula.

例えば、ガラス転移温度は、ポリエチレングリコールのホモポリマーでは-67℃、ポリプロピレングリコールのホモポリマーでは-73℃、ポリプロピレングリコールのホモポリマーでは-78℃、ポリテトラメチレングリコールのホモポリマーでは-95℃である。所望のガラス転移温度を有する枝ポリマー(B)が得られるように、それを構成する(b-1)の組成を決定することができる。 For example, the glass transition temperature is -67 ° C for polyethylene glycol homopolymers, -73 ° C for polypropylene glycol homopolymers, -78 ° C for polypropylene glycol homopolymers, and -95 ° C for polytetramethylene glycol homopolymers. .. The composition of (b-1) constituting the branch polymer (B) having the desired glass transition temperature can be determined so that the branch polymer (B) can be obtained.

水溶性グラフトポリマー(C)において、幹ポリマー(A)に(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)に由来する構成単位と、枝ポリマー(B)に3量体以上のポリアルキレングリコールエーテル(b-1)に由来する構成単位の比率((a-1)成分の物質量/(b-1)成分の物質量)の上限は、2000、1900、1750、1500、1250、1000、750、500、250、100、80等が例示され、下限は、1900、1750、1500、1250、1000、750、500、250、100、80、75等が例示される。上記比率の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、(a-1)成分に由来する構成単位と(b-1)成分に由来する構成単位の比率((a-1)成分の物質量/(b-1)成分の物質量)は、75~2000が好ましい。 In the water-soluble graft polymer (C), the stem polymer (A) has a structural unit derived from the (meth) acrylamide group-containing compound (a-1), and the branch polymer (B) has a trimer or more of a polyalkylene glycol ether ( The upper limit of the ratio of the constituent units derived from b-1) (the amount of substance of the component (a-1) / the amount of substance of the component (b-1)) is 2000, 1900, 1750, 1500, 1250, 1000, 750, 500, 250, 100, 80 and the like are exemplified, and the lower limit is 1900, 1750, 1500, 1250, 1000, 750, 500, 250, 100, 80, 75 and the like. The range of the above ratio can be set as appropriate (for example, by selecting from the above upper and lower limit values). In one embodiment, the ratio of the structural unit derived from the component (a-1) to the structural unit derived from the component (b-1) (amount of substance of the component (a-1) / substance of the component (b-1)). The amount) is preferably 75 to 2000.

<1-4.結合部位>
本発明の結合部位は、エステル基を含み、幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)とを共有結合によって結びつけている。当該結合部位は、エステル結合を有しておれば特に限定されず、幹ポリマー(A)と反応するためのアクリル残基、メタクリル残基、アリル残基、ビニル残基等の二重結合に由来する重合残基を有していることが好ましい。またエステル結合は、枝ポリマー(B)中に含まれるアルキレングリコールエーテル基と結合するために用いられ得る。
<1-4. Binding site>
The binding site of the present invention contains an ester group and binds the stem polymer (A) and the branch polymer (B) by a covalent bond. The binding site is not particularly limited as long as it has an ester bond, and is derived from a double bond such as an acrylic residue, a methacrylic residue, an allyl residue, and a vinyl residue for reacting with the stem polymer (A). It is preferable to have a polymerization residue to be used. The ester bond can also be used to bond with the alkylene glycol ether group contained in the branch polymer (B).

なお、結合部位は、例えば、上記一般式(1)で表わされるマクロモノマーを用いて、水溶性グラフトポリマー(C)を合成した場合、

Figure 0007031278000006
(式中、Rは、水素原子又はメチル基であり、Rは、メチレン基、エチレン基、又はプロピレン基であり、Rは、水素原子又はメチル基であり、nは3以上の整数である。)
上記四角で囲んだ部分となる。 The binding site is, for example, when the water-soluble graft polymer (C) is synthesized using the macromonomer represented by the above general formula (1).
Figure 0007031278000006
(In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a methylene group, an ethylene group or a propylene group, R 3 is a hydrogen atom or a methyl group, and n is an integer of 3 or more. Is.)
It is the part surrounded by the above square.

<1-5.水溶性グラフトポリマー(C)の製造方法>
本発明に用いる水溶性グラフトポリマー(C)は、(1)分岐構造を形成するように共重合させる方法や、(2)得られたポリマーを変性して分岐構造を生成させる方法等により合成することができる。その中でも一つの工程で目的の構造を得ることができるので、前記(1)の方法が好ましい。
<1-5. Method for Producing Water-Soluble Graft Polymer (C)>
The water-soluble graft polymer (C) used in the present invention is synthesized by (1) a method of copolymerizing so as to form a branched structure, (2) a method of modifying the obtained polymer to form a branched structure, or the like. be able to. Among them, the method (1) is preferable because the desired structure can be obtained in one step.

前記(1)分岐構造を形成するように共重合させる方法は、幹ポリマーの存在下にグラフトモノマーを公知の重合法により重合することで連鎖移動反応によりグラフトポリマーを得る方法が例示される。また、幹ポリマー中にラジカルやイオンを発生し得る官能基を導入し、該官能基からグラフトモノマーの重合反応を開始させることによりグラフトポリマーを得ることもできる。そのほか、重合時に分岐構造を形成し得るグラフトモノマーを公知の重合法により重合して得た枝ポリマーを、ラジカル付加反応等により幹ポリマーに付加させてもよい。 As the method of copolymerizing so as to form the (1) branched structure, a method of obtaining a graft polymer by a chain transfer reaction by polymerizing a graft monomer in the presence of a stem polymer by a known polymerization method is exemplified. Further, a graft polymer can also be obtained by introducing a functional group capable of generating radicals or ions into the stem polymer and initiating the polymerization reaction of the graft monomer from the functional group. In addition, a branch polymer obtained by polymerizing a graft monomer capable of forming a branched structure at the time of polymerization by a known polymerization method may be added to the stem polymer by a radical addition reaction or the like.

これらの中でも、特に重合時に分岐構造を形成し得るグラフトモノマーを公知の重合法により重合して得た枝ポリマーを、ラジカル付加反応等により幹ポリマーに付加させる方法が最も構造制御が容易であり、後述するリチウムイオン電池電極用スラリーを安定化し易いので好ましい。具体的には枝ポリマーとしてマクロモノマーを用いて共重合させる方法が例示される。 Among these, the method of adding a branched polymer obtained by polymerizing a graft monomer capable of forming a branched structure at the time of polymerization by a known polymerization method to a stem polymer by a radical addition reaction or the like is the easiest to control the structure. It is preferable because it is easy to stabilize the slurry for the lithium ion battery electrode described later. Specifically, a method of copolymerizing using a macromonomer as a branch polymer is exemplified.

前記マクロモノマーは、幹ポリマー(A)を構成する単量体と同時に重合することで容易に水溶性グラフトポリマー(C)を得ることができる。マクロモノマーは、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。マクロモノマーは、一般的に使用されているものを使用することができ、特に制限されない。 The macromonomer can be easily obtained as a water-soluble graft polymer (C) by polymerizing at the same time as the monomer constituting the stem polymer (A). The macromonomer may be used alone or in combination of two or more. As the macromonomer, a commonly used one can be used, and the macromonomer is not particularly limited.

ラジカル重合開始剤は、各種公知のものが特に制限なく使用される。ラジカル重合開始剤は、過硫酸カリウム及び過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;上記過硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤とを組み合わせたレドックス系重合開始剤;2,2’-アゾビス-2-アミジノプロパン 二塩酸塩等のアゾ系開始剤等が例示される。ラジカル重合開始剤の使用量は特に制限されないが、(C)成分を与える単量体群100質量%に対し0.05~5.00質量%程度が好ましく、0.1~3.0質量%程度がより好ましい。 As the radical polymerization initiator, various known radical polymerization initiators are used without particular limitation. The radical polymerization initiator is a persulfate such as potassium persulfate and ammonium persulfate; a redox-based polymerization initiator that combines the above persulfate and a reducing agent such as sodium hydrogen sulfite; 2,2'-azobis-2-amidino. An azo-based initiator such as propane dihydrochloride is exemplified. The amount of the radical polymerization initiator used is not particularly limited, but is preferably about 0.05 to 5.00% by mass, preferably 0.1 to 3.0% by mass, based on 100% by mass of the monomer group giving the component (C). The degree is more preferable.

ラジカル重合反応前及び/又は得られた(C)成分を水溶化する際等に、製造安定性を向上させる目的で、アンモニアや有機アミン、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の一般的な中和剤で反応溶液のpH調整を行ってもよい。その場合、pHは2~11程度の範囲に調整することが好ましい。また、同様の目的で、金属イオン封止剤であるEDTA又はその塩等を使用することも可能である。 Ammonia, organic amines, potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, etc. are generally used for the purpose of improving production stability before the radical polymerization reaction and / or when the obtained component (C) is solubilized in water. The pH of the reaction solution may be adjusted with a neutralizing agent. In that case, the pH is preferably adjusted to the range of about 2 to 11. It is also possible to use EDTA, which is a metal ion encapsulant, or a salt thereof, for the same purpose.

ラジカル重合の際の重合温度は特に限定されず、50~100℃程度が好ましい。重合時間は特に限定されず、1~10時間程度が好ましい。 The polymerization temperature at the time of radical polymerization is not particularly limited, and is preferably about 50 to 100 ° C. The polymerization time is not particularly limited, and is preferably about 1 to 10 hours.

水溶性グラフトポリマー(C)が酸基を有する場合には、用途に応じて適宜中和率(中和率100%は水溶性グラフトポリマー(C)に含まれる酸成分と同モル数のアルカリにより中和することを示している。中和率50%は水溶性グラフトポリマー(C)に含まれる酸成分に対して半分のモル数のアルカリにより中和されたことを示す)を調整して使用できる。電極活物質を分散させるときの中和率は特に限定されないが、コーティング層等の形成後には70~120%であることが好ましく、80~120%であることがより好ましい。上記コーティング層作製後の中和率を上記範囲とすることで、酸の大半が中和された状態となり、電池内でLiイオン等と結合して、容量低下を起こすことがなくなるため好ましい。中和塩は、Li塩、Na塩、K塩、アンモニウム塩、Mg塩、Ca塩、Zn塩、Al塩等が例示される。 When the water-soluble graft polymer (C) has an acid group, the neutralization rate is appropriately determined according to the application (the neutralization rate of 100% is based on the same number of moles of alkali as the acid component contained in the water-soluble graft polymer (C). It indicates that it is neutralized. A neutralization rate of 50% indicates that it was neutralized by half the number of moles of alkali with respect to the acid component contained in the water-soluble graft polymer (C)). can. The neutralization rate when the electrode active material is dispersed is not particularly limited, but is preferably 70 to 120%, more preferably 80 to 120% after the formation of the coating layer or the like. By setting the neutralization rate after producing the coating layer within the above range, most of the acid is in a neutralized state, and it is preferable because it does not bind to Li ions or the like in the battery and cause a capacity decrease. Examples of the neutralized salt include Li salt, Na salt, K salt, ammonium salt, Mg salt, Ca salt, Zn salt, Al salt and the like.

<1-6.水溶性グラフトポリマー(C)の物性>
水溶性グラフトポリマー(C)の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、その上限は、600万、550万、500万、450万、400万、350万、300万、250万、200万、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万等が例示され、下限は、550万、500万、450万、400万、350万、300万、290万、250万、200万、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万、35万、30万等が例示される。上記重量平均分子量(Mw)の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、リチウムイオン電池電極用スラリーの分散安定性の観点から、水溶性グラフトポリマー(C)の重量平均分子量(Mw)は好ましくは30万~600万、より好ましくは35万~600万である。
<1-6. Physical characteristics of water-soluble graft polymer (C)>
The weight average molecular weight (Mw) of the water-soluble graft polymer (C) is not particularly limited, but the upper limit thereof is 6 million, 5.5 million, 5 million, 4.5 million, 4 million, 3.5 million, 3 million, 2.5 million, 2 million. , 1.5 million, 1 million, 950,000, 900,000, 850,000, 800,000, 750,000, 700,000, 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, etc. 5.5 million, 5 million, 4.5 million, 4 million, 3.5 million, 3 million, 2.9 million, 2.5 million, 2 million, 1.5 million, 1 million, 950,000, 900,000, 850,000, 800,000, 750,000, 700,000 , 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, 350,000, 300,000 and the like are exemplified. The range of the weight average molecular weight (Mw) can be appropriately set (for example, selected from the upper and lower limit values). In one embodiment, the weight average molecular weight (Mw) of the water-soluble graft polymer (C) is preferably 300,000 to 6 million, more preferably 350,000 to 600, from the viewpoint of dispersion stability of the slurry for lithium ion battery electrodes. It is 10,000.

水溶性グラフトポリマー(C)成分の数平均分子量(Mn)の上限は、600万、550万、500万、450万、400万、350万、300万、250万、200万、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万、30万、20万、10万、5万等が例示され、下限は、550万、500万、450万、400万、350万、300万、290万、250万、200万、150万、100万、95万、90万、85万、80万、75万、70万、65万、60万、55万、50万、45万、40万、35万、30万、20万、10万、5万、1万等が例示される。上記数平均分子量(Mn)の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、水溶性グラフトポリマー(C)の数平均分子量(Mn)は、1万以上が好ましい。 The upper limit of the number average molecular weight (Mn) of the water-soluble graft polymer (C) component is 6 million, 5.5 million, 5 million, 4.5 million, 4 million, 3.5 million, 3 million, 2.5 million, 2 million, 1.5 million, 100. 10,000, 950,000, 900,000, 850,000, 800,000, 750,000, 700,000, 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, 300,000, 200,000, 100,000, 50,000, etc. The lower limit is 5.5 million, 5 million, 4.5 million, 4 million, 3.5 million, 3 million, 2.9 million, 2.5 million, 2 million, 1.5 million, 1 million, 950,000, 900,000, 850,000, 80. Examples include 10,000, 750,000, 700,000, 650,000, 600,000, 550,000, 500,000, 450,000, 400,000, 350,000, 300,000, 200,000, 100,000, 50,000, and 10,000. The range of the number average molecular weight (Mn) can be appropriately set (for example, selected from the upper and lower limit values). In one embodiment, the number average molecular weight (Mn) of the water-soluble graft polymer (C) is preferably 10,000 or more.

水溶性グラフトポリマー(C)のB型粘度は特に限定されないが、その上限は、10万、9万、8万、7万、6万、5万、4万、3万、2万、1万、9000、8000、7000、6000、5000、4000、3000、2000mPa・s等が例示され、下限は、9万、8万、7万、6万、5万、4万、3万、2万、1万、9000、8000、7000、6000、5000、4000、3000、2000、1000mPa・s等が例示される。上記B型粘度の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定され得る。1つの実施形態において、B型粘度の範囲は1000~10万mPa・sが好ましい。 The B-type viscosity of the water-soluble graft polymer (C) is not particularly limited, but the upper limit thereof is 100,000, 90,000, 80,000, 70,000, 60,000, 50,000, 40,000, 30,000, 20,000, 10,000. , 9000, 8000, 7000, 6000, 5000, 4000, 3000, 2000 mPa · s, etc., and the lower limit is 90,000, 80,000, 70,000, 60,000, 50,000, 40,000, 30,000, 20,000, etc. Examples thereof include 10,000, 9000, 8000, 7000, 6000, 5000, 4000, 3000, 2000, 1000 mPa · s and the like. The range of the B-type viscosity can be appropriately set (for example, selected from the upper and lower limit values). In one embodiment, the B-type viscosity range is preferably 1000 to 100,000 mPa · s.

水溶性グラフトポリマー(C)を含む水溶液のpHは特に限定されないが、溶液安定性の観点から好ましくはpH2~13(25℃)、より好ましくはpH3~12である。 The pH of the aqueous solution containing the water-soluble graft polymer (C) is not particularly limited, but is preferably pH 2 to 13 (25 ° C.), more preferably pH 3 to 12, from the viewpoint of solution stability.

前記水溶性グラフトポリマー(C)は、幹ポリマー(A)が高いガラス転移点を有するセグメントによる機械的強度、耐熱性、高凝集性を発現させる単量体の重合物であり、かつ、枝ポリマー(B)は低いガラス転移点を有するセグメントにより、応力緩和、柔軟性、高密着性を機能させることが好ましい。ここで、幹ポリマー(A)のガラス転移点は、70℃以上(80℃以上、90℃以上等)であることが好ましく、より好ましくは100℃以上(125℃以上、150℃以上等)であることが機械的強度、耐熱性の観点から好ましい。枝ポリマー(B)は、室温環境下よりも低いガラス転移点であれば良く、より好ましくは10℃以下(5℃以下等)であることが好ましい。幹ポリマー(A)の主構成成分に(メタ)アクリルアミド基含有化合物由来の構成単位を含み、枝ポリマー(B)の主構成成分にアルキレングリコールエーテル由来の構成単位を含むことによって本発明の効果が発現される。 The water-soluble graft polymer (C) is a polymer of monomers in which the stem polymer (A) exhibits mechanical strength, heat resistance, and high cohesiveness due to a segment having a high glass transition point, and is a branch polymer. In (B), it is preferable that the segment having a low glass transition point functions for stress relaxation, flexibility, and high adhesion. Here, the glass transition point of the stem polymer (A) is preferably 70 ° C. or higher (80 ° C. or higher, 90 ° C. or higher, etc.), more preferably 100 ° C. or higher (125 ° C. or higher, 150 ° C. or higher, etc.). It is preferable from the viewpoint of mechanical strength and heat resistance. The branch polymer (B) may have a glass transition point lower than that in a room temperature environment, and is more preferably 10 ° C. or lower (5 ° C. or lower, etc.). The effect of the present invention can be achieved by including the constituent unit derived from the (meth) acrylamide group-containing compound in the main constituent component of the stem polymer (A) and the constituent unit derived from the alkylene glycol ether in the main constituent component of the branch polymer (B). It is expressed.

<1-7.水溶性グラフトポリマー(C)のフィルム>
本発明の水溶性グラフトポリマー(C)は、幹ポリマー(A)を連続層とし、枝ポリマー(B)をドメインとするミクロ相分離構造を有することが好ましい。この相分離構造を有していることを確かめる方法はフィルムのHAZEを測定する方法が例示される。水溶性グラフトポリマー(C)のフィルムは、(C)を含む水溶液を平坦なガラス板上に塗布し、80℃の順風乾燥機内でフィルムの厚さが100~250μmになるように作成する方法で得ることが好ましい。ここで、作成したフィルムのHAZEは、濁度計「NDH-2000(日本電色工業株式会社製)」によって測定することができる。
<1-7. Film of water-soluble graft polymer (C)>
The water-soluble graft polymer (C) of the present invention preferably has a microphase-separated structure in which the stem polymer (A) is a continuous layer and the branch polymer (B) is a domain. As a method for confirming having this phase-separated structure, a method for measuring HAZE of a film is exemplified. The film of the water-soluble graft polymer (C) is prepared by applying an aqueous solution containing (C) on a flat glass plate and preparing the film in a smooth air dryer at 80 ° C. so that the film thickness becomes 100 to 250 μm. It is preferable to obtain it. Here, the HAZE of the produced film can be measured by a turbidity meter "NDH-2000 (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.)".

前記フィルムのHAZEは、3%以上(例えば、5%以上、10%以上、25%以上、50%以上、75%以上、90%以上、97.5%以上、99%以上等)であることが好ましい。フィルムのHAZEが3%より低いと、幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)が相溶していることを示唆する。一方で、フィルムのHAZEが3%より高いと、幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)は相溶していない(ミクロ相分離している)ことを示唆する。この場合、フィルムは高いガラス転移点を有するセグメントと低いガラス転移点を有するセグメントが分離した、親和性が低い状態であるため、フィルムに内部応力が働いたときには低いガラス転移点を有するセグメントに由来する柔軟性により応力を緩和し、高いガラス転移点を有するセグメントに由来する高強度、高耐熱性も発揮する。
ひいては得られるリチウムイオン二次電池において、低いガラス転移点を有するセグメントを有することで電極密着性が高く、また充放電サイクル中に電極内での膨らみによる内部応力を緩和でき、高いガラス転移点を有するセグメントによるサイクル特性の向上が見込める。
The HAZE of the film is 3% or more (for example, 5% or more, 10% or more, 25% or more, 50% or more, 75% or more, 90% or more, 97.5% or more, 99% or more, etc.). Is preferable. A HAZE of the film below 3% suggests that the stem polymer (A) and the branch polymer (B) are compatible. On the other hand, a film HAZE higher than 3% suggests that the stem polymer (A) and the branch polymer (B) are not compatible (microphase separated). In this case, since the film has a low affinity in which the segment having a high glass transition point and the segment having a low glass transition point are separated, it is derived from the segment having a low glass transition point when an internal stress is applied to the film. It relieves stress due to its flexibility, and also exhibits high strength and high heat resistance derived from segments with high glass transition points.
As a result, the obtained lithium-ion secondary battery has a segment with a low glass transition point, so that the electrode adhesion is high, and the internal stress due to swelling in the electrode can be alleviated during the charge / discharge cycle, so that a high glass transition point can be achieved. It is expected that the cycle characteristics will be improved by the segment.

<1-8.添加剤>
リチウムイオン電池用バインダー水溶液には、(C)成分、水のいずれにも該当しない剤を添加剤として含み得る。添加剤は、分散剤、レベリング剤、酸化防止剤、増粘剤、分散体(エマルジョン)、架橋剤、ヒドロキシシリル化合物等が例示される。添加剤の含有量は、(A)成分100質量%に対し、0~5質量%、1質量%未満、0.1質量%未満、0.01質量%未満等が例示され、また水溶液100質量%に対し、0~5質量%、1質量%未満、0.1質量%未満、0.01質量%未満、0質量%等が例示される。
<1-8. Additives>
The aqueous binder solution for a lithium ion battery may contain an agent that does not correspond to either the component (C) or water as an additive. Examples of the additive include a dispersant, a leveling agent, an antioxidant, a thickener, a dispersion (emulsion), a cross-linking agent, a hydroxysilyl compound and the like. The content of the additive is exemplified by 0 to 5% by mass, less than 1% by mass, less than 0.1% by mass, less than 0.01% by mass, etc. with respect to 100% by mass of the component (A), and 100% by mass of the aqueous solution. %, 0 to 5% by mass, less than 1% by mass, less than 0.1% by mass, less than 0.01% by mass, 0% by mass and the like are exemplified.

分散剤は、用いる電極活物質(D)に応じて選択でき、アニオン性分散剤、カチオン性分散剤、非イオン性分散剤、高分子分散剤等が例示される。 The dispersant can be selected according to the electrode active material (D) to be used, and examples thereof include anionic dispersants, cationic dispersants, nonionic dispersants, and polymer dispersants.

レベリング剤は、アルキル系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、金属系界面活性剤等の界面活性剤等が例示される。界面活性剤を用いることにより、塗工時に発生するはじきを防止し、上記スラリーの層(コーティング層)の平滑性を向上させることができる。 Examples of the leveling agent include alkyl-based surfactants, silicon-based surfactants, fluorine-based surfactants, and surfactants such as metal-based surfactants. By using a surfactant, it is possible to prevent repelling generated during coating and improve the smoothness of the layer (coating layer) of the slurry.

酸化防止剤は、フェノール化合物、ハイドロキノン化合物、有機リン化合物、硫黄化合物、フェニレンジアミン化合物、ポリマー型フェノール化合物等が例示される。ポリマー型フェノール化合物は、分子内にフェノール構造を有する重合体であり、重量平均分子量が好ましくは200以上、より好ましくは600以上、好ましくは1000以下、より好ましくは700以下のポリマー型フェノール化合物が好ましく用いられる。 Examples of the antioxidant include a phenol compound, a hydroquinone compound, an organic phosphorus compound, a sulfur compound, a phenylenediamine compound, and a polymer type phenol compound. The polymer-type phenol compound is a polymer having a phenol structure in the molecule, and a polymer-type phenol compound having a weight average molecular weight of preferably 200 or more, more preferably 600 or more, preferably 1000 or less, and more preferably 700 or less is preferable. Used.

増粘剤は、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系ポリマー及びこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩;(変性)ポリ(メタ)アクリル酸及びこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩;(変性)ポリビニルアルコール、アクリル酸又はアクリル酸塩とビニルアルコールの共重合体、無水マレイン酸又はマレイン酸若しくはフマル酸とビニルアルコールの共重合体等のポリビニルアルコール類;ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、変性ポリアクリル酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプン、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体水素化物等が例示される。 Thickeners include cellulose-based polymers such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose and their ammonium salts and alkali metal salts; (modified) poly (meth) acrylic acid and these ammonium salts and alkali metal salts; (modified). Polyvinyl alcohols such as polyvinyl alcohol, acrylic acid or a polymer of acrylic acid salt and vinyl alcohol, maleic anhydride or maleic acid or a polymer of fumaric acid and vinyl alcohol; polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, modified poly Examples thereof include acrylic acid, oxidized starch, phosphate starch, casein, various modified starches, and acrylonitrile-butadiene copolymer hydrides.

分散体(エマルジョン)は、スチレン-ブタジエン系共重合体ラテックス、ポリスチレン系重合体ラテックス、ポリブタジエン系重合体ラテックス、アクリロニトリル-ブタジエン系共重合体ラテックス、ポリウレタン系重合体ラテックス、ポリメチルメタクリレート系重合体ラテックス、メチルメタクリレート-ブタジエン系共重合体ラテックス、ポリアクリレート系重合体ラテックス、塩化ビニル系重合体ラテックス、酢酸ビニル系重合体エマルジョン、酢酸ビニル-エチレン系共重合体エマルジョン、ポリエチレンエマルジョン、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合樹脂エマルジョン、アクリル樹脂エマルジョン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド(PA)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、芳香族ポリアミド、アルギン酸とその塩、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)等が例示される。 The dispersion (emulsion) includes styrene-butadiene polymer latex, polystyrene polymer latex, polybutadiene polymer latex, acrylonitrile-butadiene copolymer latex, polyurethane polymer latex, and polymethylmethacrylate polymer latex. , Methyl methacrylate-butadiene polymer latex, polyacrylate polymer latex, vinyl chloride polymer latex, vinyl acetate polymer emulsion, vinyl acetate-ethylene copolymer emulsion, polyethylene emulsion, carboxy-modified styrene butadiene Polymerized resin emulsion, acrylic resin emulsion, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyamide (PA), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), aromatic polyamide, alginic acid and its salts, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoro Examples thereof include ethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), and ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE). ..

架橋剤は、ホルムアルデヒド、グリオキサール、ヘキサメチレンテトラミン、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メチロールメラミン樹脂、カルボジイミド化合物、多官能エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、多官能ヒドラジド化合物、イソシアネート化合物、メラミン化合物、尿素化合物、及びこれらの混合物が例示される。 The cross-linking agent includes formaldehyde, glyoxal, hexamethylenetetramine, ureaformaldehyde resin, methylolmelamine resin, carbodiimide compound, polyfunctional epoxy compound, oxazoline compound, polyfunctional hydrazide compound, isocyanate compound, melamine compound, urea compound, and a mixture thereof. Illustrated.

ヒドロキシシリル化合物とはケイ素原子にヒドロキシ基(-OH)が直接結合している構造を有する化合物を意味し、トリヒドロキシシリル化合物とは、トリヒドロキシシリル基(-Si(OH))を有する化合物を意味し、テトラヒドロキシシリル化合物とは、Si(OH)で表わされる化合物を意味する。1つの実施形態において、トリヒドロキシシリル化合物は下記一般式
RSi(OH)
(式中、Rは置換又は無置換のアルキル基、ビニル基、又は(メタ)アクリロキシ基を表し、上記置換基は、アミノ基、メルカプト基、グリシドキシ基、(メタ)アクリロキシ基、エポキシ基等が例示される。)で表わされる化合物である。ヒドロキシシリル化合物はシランカップリング剤やテトラアルコキシシランを加水分解して調整することが好ましい。ヒドロキシシリル化合物は水溶性を失わない範囲内で、部分的に縮重合していても構わない。シランカップリング剤は、一般的に使用されているシランカップリング剤を使用することができる。シランカップリング剤は、特に制限されない。シランカップリング剤から製造されるヒドロキシシリル化合物は、単独で用いてもよいし、又は2種以上を併用してもよい。1つの実施形態において、ヒドロキシシリル化合物はトリヒドロキシシリルプロピルアミンを含む。トリアルコキシシランは、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2(アミノエチル) 3- アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3- イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、テトラヒドロキシシラン等が例示される。またテトラアルコキシシランは、テトラメトキシシラン、テトラメトキシシランオリゴマー、テトラエトキシシラン、テトラエトキシシランオリゴマー等が例示される。これらのうち、水溶性グラフトポリマー(C)との安定性及び耐電解液性の観点から、3-アミノプロピルトリメトキシシランを用いてヒドロキシシリル化合物を製造することが好ましい。
The hydroxysilyl compound means a compound having a structure in which a hydroxy group (-OH) is directly bonded to a silicon atom, and a trihydroxysilyl compound is a compound having a trihydroxysilyl group (-Si (OH) 3 ). The tetrahydroxysilyl compound means a compound represented by Si (OH) 4 . In one embodiment, the trihydroxysilyl compound is the following general formula RSi (OH) 3
(In the formula, R represents a substituted or unsubstituted alkyl group, vinyl group, or (meth) acryloxy group, and the above-mentioned substituents include an amino group, a mercapto group, a glycidoxy group, a (meth) acryloxy group, an epoxy group and the like. It is a compound represented by (exemplified). The hydroxysilyl compound is preferably prepared by hydrolyzing a silane coupling agent or tetraalkoxysilane. The hydroxysilyl compound may be partially polycondensed as long as the water solubility is not lost. As the silane coupling agent, a commonly used silane coupling agent can be used. The silane coupling agent is not particularly limited. The hydroxysilyl compound produced from the silane coupling agent may be used alone or in combination of two or more. In one embodiment, the hydroxysilyl compound comprises trihydroxysilylpropylamine. The trialkoxysilanes are 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltriethoxysilane. , 3-Triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-isoxapropyltriethoxysilane, vinyl Examples thereof include trimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, and tetrahydroxysilane. Examples of the tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane, tetramethoxysilane oligomer, tetraethoxysilane, and tetraethoxysilane oligomer. Of these, from the viewpoint of stability with the water-soluble graft polymer (C) and electrolytic solution resistance, it is preferable to produce a hydroxysilyl compound using 3-aminopropyltrimethoxysilane.

[2.リチウムイオン電池電極用スラリー]
本開示は、上記リチウムイオン電池用バインダー水溶液、及び電極活物質(D)を含む、リチウムイオン電池電極用スラリーを提供する。
[2. Lithium-ion battery electrode slurry]
The present disclosure provides a slurry for a lithium ion battery electrode containing the above-mentioned aqueous binder for a lithium ion battery and the electrode active material (D).

本開示において「スラリー」とは、液体と固体粒子の懸濁液を意味する。 In the present disclosure, "slurry" means a suspension of liquid and solid particles.

<2-1.電極活物質(D)((D)成分ともいう)>
電極活物質は、リチウムを可逆的に吸蔵及び放出できるものであれば特に制限されず、目的とする蓄電デバイスの種類により適宜適当な材料を選択することができる。電極活物質は、単独で用いてもよいし、二種以上の電極活物質を併用してもよい。電極活物質は、炭素材料、並びにシリコン材料、リチウム原子を含む酸化物、鉛化合物、錫化合物、砒素化合物、アンチモン化合物、及びアルミニウム化合物等のリチウムと合金化する材料等を挙げることができる。炭素材料やリチウムと合金化する材料は、電池の充電時の体積膨張率が大きいため、本発明の効果を顕著に発揮しうる。
<2-1. Electrode active material (D) (also referred to as (D) component)>
The electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly store and release lithium, and an appropriate material can be appropriately selected depending on the type of the target power storage device. The electrode active material may be used alone or in combination of two or more kinds of electrode active materials. Examples of the electrode active material include carbon materials, silicon materials, oxides containing lithium atoms, lead compounds, tin compounds, arsenic compounds, antimony compounds, and materials that alloy with lithium such as aluminum compounds. Since the carbon material and the material alloying with lithium have a large volume expansion rate when the battery is charged, the effect of the present invention can be remarkably exhibited.

上記炭素材料は、高結晶性カーボンであるグラファイト(黒鉛ともいい、天然グラファイト、人造グラファイト等が例示される)、低結晶性カーボン(ソフトカーボン、ハードカーボン)、カーボンブラック(ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック等)、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンフィブリル、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、ピッチ系炭素繊維等が例示される。 The carbon materials are graphite (also referred to as graphite, natural graphite, artificial graphite, etc.) which is a high crystalline carbon, low crystalline carbon (soft carbon, hard carbon), carbon black (ketchen black, acetylene black, etc.). , Channel black, lamp black, oil furnace black, thermal black, etc.), fullerene, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, carbon fibrils, mesocarbon microbeads (MCMB), pitch-based carbon fibers, and the like.

上記シリコン材料は、シリコン、シリコンオキサイド、シリコン合金等以外にも、SiC、SiO(0<x≦3、0<y≦5)、Si、SiO、SiO(0<x≦2)で表記されるシリコンオキサイド複合体(例えば特開2004-185810号公報や特開2005-259697号公報に記載されている材料等)、特開2004-185810号公報に記載されたシリコン材料が例示される。また、特許第5390336号公報、特許第5903761号公報に記載されたシリコン材料を用いても良い。 In addition to silicon, silicon oxide, and silicon alloys, the silicon materials include SiC, SiO x Cy (0 <x ≦ 3, 0 < y ≦ 5), Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, SiO x . Described in the silicon oxide complex represented by (0 <x≤2) (for example, the materials described in JP-A-2004-185810 and JP-A-2005-25969), JP-A-2004-185810. The silicon material used is exemplified. Further, the silicon materials described in Japanese Patent No. 5390336 and Japanese Patent No. 5903761 may be used.

上記シリコンオキサイドは、組成式SiO(0<x<2、好ましくは0.1≦x≦1)で表されるシリコンオキサイドが好ましい。 The silicon oxide is preferably a silicon oxide represented by the composition formula SiO x (0 <x <2, preferably 0.1 ≦ x ≦ 1).

上記シリコン合金は、ケイ素と、チタン、ジルコニウム、ニッケル、銅、鉄及びモリブデンよりなる群から選ばれる少なくとも一種の遷移金属との合金が好ましい。これらの遷移金属のシリコン合金は、高い電子伝導度を有し、かつ高い強度を有することから好ましく用いられる。シリコン合金は、ケイ素-ニッケル合金又はケイ素-チタン合金を使用することがより好ましく、ケイ素-チタン合金を使用することが特に好ましい。シリコン合金におけるケイ素の含有割合は、上記合金中の金属元素の全部に対して10モル%以上とすることが好ましく、20~70モル%とすることがより好ましい。なお、シリコン材料は、単結晶、多結晶及び非晶質のいずれであってもよい。 The silicon alloy is preferably an alloy of silicon and at least one transition metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, nickel, copper, iron and molybdenum. Silicon alloys of these transition metals are preferably used because they have high electron conductivity and high strength. As the silicon alloy, it is more preferable to use a silicon-nickel alloy or a silicon-titanium alloy, and it is particularly preferable to use a silicon-titanium alloy. The content ratio of silicon in the silicon alloy is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 to 70 mol%, based on all the metal elements in the alloy. The silicon material may be single crystal, polycrystal or amorphous.

また、電極活物質としてシリコン材料を用いる場合には、シリコン材料以外の電極活物質を併用してもよい。シリコン材料以外の電極活物質は、上記の炭素材料;ポリアセン等の導電性高分子;A(Aはアルカリ金属又は遷移金属、Bはコバルト、ニッケル、アルミニウム、スズ、マンガン等の遷移金属から選択される少なくとも一種、Oは酸素原子を表し、X、Y及びZはそれぞれ0.05<X<1.10、0.85<Y<4.00、1.5<Z<5.00の範囲の数である。)で表される複合金属酸化物や、その他の金属酸化物等が例示される。これらの中でも、電極活物質としてシリコン材料を用いる場合には、リチウムの吸蔵及び放出に伴う体積変化が小さいことから、炭素材料を併用することが好ましい。 When a silicon material is used as the electrode active material, an electrode active material other than the silicon material may be used in combination. Electrode active materials other than silicon materials are the above carbon materials; conductive polymers such as polyacene; AX BYO Z (A is an alkali metal or transition metal, B is cobalt, nickel, aluminum, tin, manganese, etc.) At least one selected from transition metals, O represents an oxygen atom, and X, Y and Z represent 0.05 <X <1.10, 0.85 <Y <4.00, 1.5 <Z <5, respectively. A composite metal oxide represented by (a number in the range of .00), other metal oxides, and the like are exemplified. Among these, when a silicon material is used as the electrode active material, it is preferable to use a carbon material in combination because the volume change due to occlusion and release of lithium is small.

上記リチウム原子を含む酸化物は、三元系ニッケルコバルトマンガン酸リチウム、リチウム-マンガン複合酸化物(LiMn等)、リチウム-ニッケル複合酸化物(LiNiO等)、リチウム-コバルト複合酸化物(LiCoO等)、リチウム-鉄複合酸化物(LiFeO等)、リチウム-ニッケル-マンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn0.5等)、リチウム-ニッケル-コバルト複合酸化物(LiNi0.8Co0.2等)、リチウム-遷移金属リン酸化合物(LiFePO等)、及びリチウム-遷移金属硫酸化合物(LiFe(SO)、リチウム-チタン複合酸化物(チタン酸リチウム:LiTiO1)等のリチウム-遷移金属複合酸化物、及びその他の従来公知の電極活物質等が例示される。 The oxides containing lithium atoms are ternary lithium cobalt manganate, lithium-manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 etc.), lithium-nickel composite oxide (LiNiO 2 etc.), lithium-cobalt composite oxide. (LiCoO 2 etc.), Lithium-iron composite oxide (LiFeO 2 etc.), Lithium-nickel-manganese composite oxide (LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 etc.), Lithium-nickel-cobalt composite oxide (LiNi) 0.8 Co 0.2 O 2 etc.), Lithium-transition metal phosphate compound (LiFePO 4 etc.), Lithium-transition metal sulfate compound (Li x Fe 2 (SO 4 ) 3 ), Lithium-titanium composite oxide Examples thereof include lithium-transition metal composite oxides such as (lithium titanate: Li 4 Ti 5 O1 2 ), and other conventionally known electrode active materials.

電極活物質の形状は特に制限されず、微粒子状、薄膜状等の任意の形状であってよいが、好ましくは微粒子状である。電極活物質の平均粒子径は特に制限されないが、その上限は、50、45、40、35、30、25、20、15、10、5、4、3、2.9、2、1、0.5、0.1μm等が例示され、下限は、45、40、35、30、25、20、15、10、5、4、3、2.9、2、1、0.5、0.1μm等が例示される。電極活物質の平均粒子径の範囲は適宜(例えば上記上限及び下限の値から選択して)設定することができる。1つの実施形態において、好ましくは0.1~50μmである。0.1μm以上であればハンドリング性が良好であり、50μm以下であれば電極の塗布が容易である。より好ましくは0.1~45μmであり、さらに好ましくは1~10μmであり、特に好ましくは5μm程度である。このような範囲にあると均一で薄いと膜を形成することができるため好ましい。なお、本開示における「粒子径」とは、粒子の輪郭線上の任意の2点間の距離のうち、最大の距離を意味するものとする。また「平均粒子径」の値は、特に言及のない限り、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)等の観察手段を用い、数~数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。 The shape of the electrode active material is not particularly limited and may be any shape such as a fine particle shape or a thin film shape, but is preferably a fine particle shape. The average particle size of the electrode active material is not particularly limited, but the upper limit thereof is 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2.9, 2, 1, 0. .5, 0.1 μm, etc. are exemplified, and the lower limit is 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2.9, 2, 1, 0.5, 0. 1 μm and the like are exemplified. The range of the average particle size of the electrode active material can be appropriately set (for example, selected from the above upper and lower limit values). In one embodiment, it is preferably 0.1 to 50 μm. If it is 0.1 μm or more, the handleability is good, and if it is 50 μm or less, the electrode can be easily applied. It is more preferably 0.1 to 45 μm, further preferably 1 to 10 μm, and particularly preferably about 5 μm. It is preferable that the film is uniform and thin in such a range because a film can be formed. The "particle diameter" in the present disclosure means the maximum distance among the distances between any two points on the contour line of the particles. Unless otherwise specified, the value of "average particle size" is the value of particles observed in several to several tens of fields using an observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). The value calculated as the average value of the particle size shall be adopted.

1つの実施形態において、本発明の効果を顕著に発揮するという観点から、炭素材料及び/又はリチウムと合金化する材料を電極活物質中に好ましくは50質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは100質量%含む。 In one embodiment, from the viewpoint of significantly exerting the effect of the present invention, the carbon material and / or the material alloying with lithium is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more in the electrode active material. , More preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 100% by mass.

本発明のスラリーにおける、前記(D)成分の含有量は特に限定されないが、それらの固形分質量が、(D)成分100質量%に対して(C)成分が1~15質量%程度が好ましい。また、本発明のリチウムイオン電池用電極スラリーには、水溶性グラフトポリマー(C)以外のバインダーを使用しても構わないが、全バインダー中に占める水溶性グラフトポリマー(C)の含有割合が90質量%以上とすることが好ましい。 The content of the component (D) in the slurry of the present invention is not particularly limited, but the solid content mass thereof is preferably about 1 to 15% by mass with respect to 100% by mass of the component (D). .. Further, a binder other than the water-soluble graft polymer (C) may be used in the electrode slurry for the lithium ion battery of the present invention, but the content ratio of the water-soluble graft polymer (C) in the total binder is 90. It is preferably mass% or more.

電極活物質の使用割合は、電極活物質100質量%に対して水溶性グラフトポリマー(C)が、1~15質量%となるような割合で使用することが好ましく、1.5~14質量%となるような割合で使用することがより好ましく、2~12質量%となるような割合で使用することがさらに好ましい。このような含有割合とすることにより、密着性により優れ、しかも電極抵抗が小さく充放電特性により優れた電極を製造することができる。 The ratio of the electrode active material used is preferably 1.5 to 14% by mass so that the water-soluble graft polymer (C) is 1 to 15% by mass with respect to 100% by mass of the electrode active material. It is more preferable to use it in a ratio such that, and it is further preferable to use it in a ratio such that it becomes 2 to 12% by mass. With such a content ratio, it is possible to manufacture an electrode having excellent adhesion, low electrode resistance, and excellent charge / discharge characteristics.

1つの実施形態において、電極活物質におけるシリコン又はシリコンオキサイドの含有量はリチウムイオン電池の電池容量を高める観点から電極活物質100質量%に対し、5質量%以上が好ましい。 In one embodiment, the content of silicon or silicon oxide in the electrode active material is preferably 5% by mass or more with respect to 100% by mass of the electrode active material from the viewpoint of increasing the battery capacity of the lithium ion battery.

(スラリー粘度調整溶媒)
上記スラリーには、スラリー粘度調整溶媒が含まれ得る。スラリー粘度調整溶媒は、特に制限されることはないが、80~350℃の標準沸点を有する非水系媒体を含めてよい。スラリー粘度調整溶媒は単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。スラリー粘度調整溶媒の例は、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド溶媒;トルエン、キシレン、n-ドデカン、テトラリン等の炭化水素溶媒;メタノール、エタノール、2-プロパノール、イソプロピルアルコール、2-エチル-1-ヘキサノール、1-ノナノール、ラウリルアルコール等のアルコール溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ホロン、アセトフェノン、イソホロン等のケトン溶媒;ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル溶媒;酢酸ベンジル、酪酸イソペンチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等のエステル溶媒;o-トルイジン、m-トルイジン、p-トルイジン等のアミン溶媒;γ-ブチロラクトン、δ-ブチロラクトン等のラクトン;ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホキシド・スルホン溶媒;水等を挙げることができる。これらの中でも、塗布作業性の点より、N-メチルピロリドンが好ましい。上記非水系媒体の使用量は特に限定されないが、通常、本発明のスラリー100質量%に対し0~10質量%程度である。
(Slurry viscosity adjusting solvent)
The slurry may contain a slurry viscosity adjusting solvent. The slurry viscosity adjusting solvent is not particularly limited, but may include a non-aqueous medium having a standard boiling point of 80 to 350 ° C. The slurry viscosity adjusting solvent may be used alone or in combination of two or more. Examples of slurry viscosity adjusting solvents are amide solvents such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide; hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, n-dodecane and tetralin; methanol, ethanol, 2-propanol, Alcohol solvents such as isopropyl alcohol, 2-ethyl-1-hexanol, 1-nonanol, lauryl alcohol; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, holon, acetophenone, isophorone; ether solvents such as dioxane, tetrahydrofuran (THF); acetic acid Ester solvents such as benzyl, isopentyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate; amine solvents such as o-toluidine, m-toluidine, p-toluidine; lactones such as γ-butyrolactone and δ-butyrolactone; Sulfoxide-sulfone solvent; water and the like can be mentioned. Among these, N-methylpyrrolidone is preferable from the viewpoint of coating workability. The amount of the non-aqueous medium used is not particularly limited, but is usually about 0 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the slurry of the present invention.

<2-2.リチウムイオン電池用電極スラリーの製造方法>
本開示は幹ポリマー(A)を構成する構成単位中、(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)に由来する構成単位の割合が50質量%以上であり、枝ポリマー(B)を構成する構成単位中、3量体以上のポリアルキレングリコールエーテル(b-1)に由来する構成単位の割合が90質量%以上であり、幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)がエステル結合で結合されている水溶性グラフトポリマー(C)、及び電極活物質(D)を混合する工程を含むリチウムイオン電池用電極スラリーの製造方法を提供する。
<2-2. Method for manufacturing electrode slurry for lithium-ion batteries>
In the present disclosure, the proportion of the structural unit derived from the (meth) acrylamide group-containing compound (a-1) in the structural units constituting the stem polymer (A) is 50% by mass or more, and constitutes the branch polymer (B). The proportion of the structural unit derived from the trimeric or more polyalkylene glycol ether (b-1) in the structural unit is 90% by mass or more, and the stem polymer (A) and the branch polymer (B) are bonded by an ester bond. Provided is a method for producing an electrode slurry for a lithium ion battery, which comprises a step of mixing the water-soluble graft polymer (C) and the electrode active material (D).

本発明のスラリーの製造法は、(C)成分の水溶液(上記リチウムイオン電池用バインダー水溶液)と、電極活物質とを混合する方法、(C)成分、(D)成分、水を別々に混合する方法が例示される。なお、上記方法において混合の順番は特に限定されない。スラリーの混合手段は、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、ホバートミキサー等が例示される。 The method for producing a slurry of the present invention is a method of mixing an aqueous solution of the component (C) (the above-mentioned aqueous binder solution for a lithium ion battery) and an electrode active material, and separately mixing the component (C), the component (D), and water. The method of doing is exemplified. In the above method, the order of mixing is not particularly limited. Examples of the slurry mixing means include a ball mill, a sand mill, a pigment disperser, a grinder, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, a Hobart mixer and the like.

上記リチウムイオン電池用電極スラリーは、リチウムイオン電池負極用電極スラリーとしても、リチウムイオン電池正極用電極スラリーとしても用いられ得る。 The electrode slurry for a lithium ion battery can be used as an electrode slurry for a negative electrode of a lithium ion battery or as an electrode slurry for a positive electrode of a lithium ion battery.

[3.リチウムイオン電池用電極]
リチウムイオン電池用電極は、リチウムイオン電池用電極スラリーを集電体に塗布し乾燥させることにより得られる。
[3. Electrodes for lithium-ion batteries]
The electrode for a lithium ion battery is obtained by applying an electrode slurry for a lithium ion battery to a current collector and drying it.

塗布手段は特に限定されない。塗布手段は、コンマコーター、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、ダイコーター、バーコーター等の従来公知のコーティング装置が例示される。 The coating means is not particularly limited. Examples of the coating means include conventionally known coating devices such as a comma coater, a gravure coater, a microgravure coater, a die coater, and a bar coater.

乾燥手段も特に限定されず、温度は60~200℃程度が好ましく、100~195℃程度がより好ましい。乾燥雰囲気は乾燥空気又は不活性雰囲気であればよい。 The drying means is not particularly limited, and the temperature is preferably about 60 to 200 ° C, more preferably about 100 to 195 ° C. The dry atmosphere may be dry air or an inert atmosphere.

電極(硬化塗膜)の厚さは特に限定されないが、好ましくは5μm~300μm程度、より好ましくは10μm~250μm程度である。上記範囲とすることにより、高密度の電流値に対する十分なLiの吸蔵・放出の機能が得られやすくなる。 The thickness of the electrode (cured coating film) is not particularly limited, but is preferably about 5 μm to 300 μm, and more preferably about 10 μm to 250 μm. Within the above range, it becomes easy to obtain a sufficient Li storage / release function for a high-density current value.

集電体は、各種公知のものを特に制限なく使用できる。その材質は特に限定されず、例えば、銅、鉄、アルミ、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。集電体の形態も特に限定されず、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が例示される。これらの中でも、電極活物質を負極に用いる場合には集電体として銅箔が、現在工業化製品に使用されていることから好ましい。 As the current collector, various known ones can be used without particular limitation. The material is not particularly limited, and for example, a metal material such as copper, iron, aluminum, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel, and a carbon material such as carbon cloth and carbon paper are used. The form of the current collector is also not particularly limited, and in the case of a metal material, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate and the like are exemplified, and in the case of a carbon material, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder and the like are exemplified. Among these, when the electrode active material is used for the negative electrode, copper foil is preferable as a current collector because it is currently used in industrialized products.

上記リチウムイオン電池用電極は、リチウムイオン電池負極としても、リチウムイオン電池正極としても用いられ得る。 The electrode for a lithium ion battery can be used as both a negative electrode of a lithium ion battery and a positive electrode of a lithium ion battery.

[4.リチウムイオン電池]
本開示は、上記リチウムイオン電池用電極を含む、リチウムイオン電池を提供する。上記電池には、電解質溶液、セパレータ、及び包装材料も含まれ、これらは特に限定されない。
[4. Lithium-ion battery]
The present disclosure provides a lithium ion battery including the above electrode for a lithium ion battery. The battery also includes an electrolyte solution, a separator, and a packaging material, which are not particularly limited.

電解質溶液は、非水系溶媒に支持電解質を溶解した非水系電解液が用いられる。また、上記非水系電解液には、被膜形成剤を含めてもよい。 As the electrolyte solution, a non-aqueous electrolyte solution in which the supporting electrolyte is dissolved in a non-aqueous solvent is used. Further, the film-forming agent may be included in the non-aqueous electrolyte solution.

非水系溶媒は、各種公知のものを特に制限なく使用できる。非水系溶媒は、単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。非水系溶媒は、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート溶媒;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等の環状カーボネート溶媒;1,2-ジメトキシエタン等の鎖状エーテル溶媒;テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、スルホラン、1,3-ジオキソラン等の環状エーテル溶媒;ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル溶媒;γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン等の環状エステル溶媒、アセトニトリル等が例示される。これらの非水系溶媒の中でも、環状カーボネートと鎖状カーボネートを含む混合溶媒の組み合わせが好ましい。 As the non-aqueous solvent, various known ones can be used without particular limitation. The non-aqueous solvent may be used alone or in combination of two or more. The non-aqueous solvent is a chain carbonate solvent such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate; a cyclic carbonate solvent such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate; a chain ether solvent such as 1,2-dimethoxyethane; tetrahydrofuran, Cyclic ether solvents such as 2-methyltetratransferase, sulfolane and 1,3-dioxolane; chain ester solvents such as methyl formate, methyl acetate and methyl propionate; cyclic ester solvents such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, acetonitrile and the like. Is exemplified. Among these non-aqueous solvents, a combination of a mixed solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate is preferable.

支持電解質は、リチウム塩が用いられる。リチウム塩は、各種公知のものを特に制限なく使用でき、LiPF、LiAsF、LiBF、LiSbF、LiAlCl、LiClO、CFSOLi、CSOLi、CFCOOLi、(CFCO)NLi、(CFSONLi、(CSO)NLi等が例示される。中でも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すLiPF、LiClO、CFSOLiが好ましい。これらは、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。 A lithium salt is used as the supporting electrolyte. Various known lithium salts can be used without particular limitation, and LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi can be used. , (CF 3 CO) 2 NLi, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi and the like are exemplified. Of these, LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li, which are easily soluble in a solvent and show a high degree of dissociation, are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. Since the lithium ion conductivity becomes higher as the supporting electrolyte having a higher degree of dissociation is used, the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of the supporting electrolyte.

被膜形成剤は、各種公知のものを特に制限なく使用できる。被膜形成剤は、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、ビニルエチルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート等のカーボネート化合物、エチレンサルファイド、プロピレンサルファイド等のアルケンサルファイド;1,3-プロパンスルトン、1,4-ブタンスルトン等のスルトン化合物;マレイン酸無水物、コハク酸無水物等の酸無水物等が例示される。電解質溶液における被膜形成剤の使用量は特に限定されないが、10質量%以下、8質量%以下、5質量%以下、及び2質量%以下の順で好ましい。使用量を10質量%以下とすることで、被膜形成剤の利点である、初期不可逆容量の抑制や、低温特性及びレート特性の向上等が得られやすくなる。 As the film forming agent, various known ones can be used without particular limitation. The film-forming agent is a carbonate compound such as vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, vinylethyl carbonate, methylphenyl carbonate, fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, alkenesulfide such as ethylenesulfide and propylenesulfide; 1,3-propanesulton, 1 , 4-Sulton compounds such as butane sulton; acid anhydrides such as maleic anhydride and succinic anhydride are exemplified. The amount of the film-forming agent used in the electrolyte solution is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or less, 8% by mass or less, 5% by mass or less, and 2% by mass or less in this order. When the amount used is 10% by mass or less, it becomes easy to obtain the advantages of the film forming agent, such as suppression of the initial irreversible capacity and improvement of low temperature characteristics and rate characteristics.

セパレータは、正極と負極との間に介在する物品であって、電極間の短絡を防止するために使用される。具体的には、多孔膜や不織布等の多孔性のセパレータを好ましく使用でき、それらには前記非水系電解液を含浸させて用いられる。セパレータの材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエーテルスルホン等が例示され、ポリオレフィンが好ましい。 The separator is an article interposed between the positive electrode and the negative electrode, and is used to prevent a short circuit between the electrodes. Specifically, a porous separator such as a porous membrane or a non-woven fabric can be preferably used, and they are impregnated with the non-aqueous electrolyte solution and used. Examples of the material of the separator include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyether sulfone and the like, and polyolefins are preferable.

なお、負極として上記リチウムイオン電池用電極スラリーを用いて製造した負極、正極として上記リチウムイオン電池用電極スラリーを用いないで製造した正極を用いて、リチウムイオン電池を製造した場合、正極は、各種公知のものを特に制限なく使用できる。例えば、正極は、正極活物質、導電助材、正極用バインダーを有機溶媒と混合することによってスラリーを調製し、調製したスラリーを正極集電体に塗布、乾燥、プレスすることによって得られる。 When a lithium ion battery is manufactured using a negative electrode manufactured by using the electrode slurry for a lithium ion battery as a negative electrode and a positive electrode manufactured by not using the electrode slurry for a lithium ion battery as a positive electrode, various positive electrodes are used. Known ones can be used without particular limitation. For example, the positive electrode can be obtained by preparing a slurry by mixing a positive electrode active material, a conductive auxiliary material, and a binder for a positive electrode with an organic solvent, and applying, drying, and pressing the prepared slurry to a positive electrode current collector.

正極活物質は、無機正極活物質、有機正極活物質が例示される。無機正極活物質は、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属硫化物等が例示される。上記遷移金属は、Fe、Co、Ni、Mn、Al等が例示される。正極活物質に使用される無機化合物は、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn、LiFePO、LiNi1/2Mn3/2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、Li[Li0.1Al0.1Mn1.9]O、LiFeVO等のリチウム含有複合金属酸化物;TiS、TiS、非晶質MoS等の遷移金属硫化物;Cu、非晶質VO-P、MoO、V、V13等の遷移金属酸化物等が例示される。これらの化合物は、部分的に元素置換したものであってもよい。有機正極活物質は、ポリアセチレン、ポリ-p-フェニレン等の導電性重合体が例示される。電気伝導性に乏しい、鉄系酸化物は、還元焼成時に炭素源物質を存在させることで、炭素材料で覆われた電極活物質として用いてもよい。また、これらの化合物は、部分的に元素置換したものであってもよい。これらの中でも実用性、電気特性、長寿命の点で、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn、LiFePO、LiNi1/2Mn3/2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、Li[Li0.1Al0.1Mn1.9]Oが好ましい。導電助材は前記したもの等が例示される。 Examples of the positive electrode active material include an inorganic positive electrode active material and an organic positive electrode active material. Examples of the inorganic positive electrode active material include transition metal oxides, composite oxides of lithium and transition metals, and transition metal sulfides. Examples of the transition metal include Fe, Co, Ni, Mn, Al and the like. The inorganic compounds used for the positive electrode active material are LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1 /. Lithium-containing composite metal oxides such as 3 O 2 , Li [Li 0.1 Al 0.1 Mn 1.9 ] O 4 , LiFeVO 4 ; transition metal sulfides such as TiS 2 , TiS 3 , and amorphous MoS 2 . Examples thereof include transition metal oxides such as Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O-P 2 O 5 , MoO 3 , V 2 O 5 , and V 6 O 13 . These compounds may be partially elementally substituted. Examples of the organic positive electrode active material include conductive polymers such as polyacetylene and poly-p-phenylene. The iron-based oxide having poor electrical conductivity may be used as an electrode active material covered with a carbon material by allowing a carbon source material to be present at the time of reduction firing. Further, these compounds may be partially elementally substituted. Among these, in terms of practicality, electrical characteristics, and long life, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , LiCo 1/3 Ni 1 / 3 Mn 1/3 O 2 and Li [Li 0.1 Al 0.1 Mn 1.9 ] O 4 are preferable. Examples of the conductive auxiliary material include those described above.

正極用バインダーは、フッ素系樹脂(ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等)、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、不飽和結合を有する重合体(スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム等)、アクリル酸系重合体(アクリル酸共重合体、メタクリル酸共重合体等)等が例示される。正極用バインダーは、一種又は二種以上を併用してもよい。 Binders for the positive electrode include fluororesins (polyfluorovinylidene, polytetrafluoroethylene, etc.), polyolefins (polyethylene, polypropylene, etc.), polymers having unsaturated bonds (styrene-butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, etc.), acrylics. Examples thereof include acid-based polymers (acrylic acid copolymers, methacrylic acid copolymers, etc.). The binder for the positive electrode may be used alone or in combination of two or more.

正極集電体は、アルミニウム箔、ステンレス鋼箔等が例示される。 Examples of the positive electrode current collector include aluminum foil and stainless steel foil.

本発明のリチウムイオン電池の形態は特に制限されない。リチウムイオン電池の形態は、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ等が例示される。また、これらの形態の電池を任意の外装ケースに収めることにより、コイン型、円筒型、角型等の任意の形状にして用いることができる。 The form of the lithium ion battery of the present invention is not particularly limited. Examples of the form of the lithium ion battery include a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spirally formed, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, and a coin type in which a pellet electrode and a separator are laminated. Further, by housing these types of batteries in an arbitrary outer case, they can be used in any shape such as a coin type, a cylindrical type, and a square type.

本発明のリチウムイオン電池を製造方法は特に制限されず、電池の構造に応じて適切な手順で組み立てればよいが、特開2013-089437号公報に記載される方法が例示される。外装ケース上に負極を乗せ、その上に電解液とセパレータを設け、更に負極と対向するように正極を乗せて、ガスケット、封口板によって固定して電池にすることができる。 The method for producing the lithium ion battery of the present invention is not particularly limited, and the lithium ion battery may be assembled by an appropriate procedure according to the structure of the battery, and the method described in JP2013-089437 is exemplified. A negative electrode can be placed on the outer case, an electrolytic solution and a separator are provided on the negative electrode, a positive electrode is placed so as to face the negative electrode, and the battery is fixed by a gasket and a sealing plate to form a battery.

以下、実施例及び比較例をあげて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、これらに限定されない。なお、実施例中、特に説明がない限り、「%」は「質量%」を示し、「部」は「質量部」を示す。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. In the examples, unless otherwise specified, “%” indicates “% by mass” and “parts” indicates “parts by mass”.

(1)B型粘度
各バインダー水溶液の粘度は、B型粘度計(東機産業株式会社製 製品名「B型粘度計モデルBM」)を用い、25℃にて、以下の条件で測定した。
粘度100,000~20,000mPa・sの場合:No.4ローター使用、回転数6rpm、粘度20,000mPa・s未満の場合:No.3ローター使用、回転数6rpm。
(1) B-type viscosity The viscosity of each binder aqueous solution was measured at 25 ° C. under the following conditions using a B-type viscometer (product name "B-type viscometer model BM" manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
In the case of viscosity of 100,000 to 20,000 mPa · s: No. When 4 rotors are used, the rotation speed is 6 rpm, and the viscosity is less than 20,000 mPa · s: No. 3 rotors used, rotation speed 6 rpm.

(2)重量平均分子量
重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により0.2Mリン酸緩衝液/アセトニトリル溶液(90/10、PH8.0)下で測定したポリアクリル酸換算値として求めた。GPC装置はHLC-8220(東ソー(株)製)を、カラムはSB-806M-HQ(SHODEX製)を用いた。
(2) Weight average molecular weight The weight average molecular weight is determined as a polyacrylic acid conversion value measured under 0.2 M phosphate buffer / acetonitrile solution (90/10, PH8.0) by gel permeation chromatography (GPC). rice field. The GPC apparatus used was HLC-8220 (manufactured by Tosoh Corporation), and the column used was SB-806M-HQ (manufactured by SHODEX).

(3)HAZE
HAZEは、濁度計(日本電色工業株式会社製 製品名「NDH-2000」)を用い、厚み100~250μmのフィルムをガラス板(並質ガラス、厚み2mm)上にコーティングした積層体を測定した。この積層体はガラス板上に水溶性グラフトポリマーを含む水溶液を塗工し、順風乾燥機(アドバンテック東洋株式会社製、商品名「送風定温乾燥器 DSR420DA」)にて80℃2時間乾燥させて作成した。
(3) HAZE
HAZE uses a turbidity meter (product name "NDH-2000" manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) to measure a laminate in which a film with a thickness of 100 to 250 μm is coated on a glass plate (normal glass, thickness 2 mm). did. This laminate is made by applying an aqueous solution containing a water-soluble graft polymer on a glass plate and drying it at 80 ° C for 2 hours with a smooth air dryer (manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd., trade name "Blower constant temperature dryer DSR420DA"). did.

実施例1-1
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素ガス導入管を備えた反応装置に、イオン交換水1282g、50%アクリルアミド水溶液300g(2.10mol)、80%アクリル酸水溶液21.4g(0.24mol)、ポリアルキレングリコールモノメタクリレート9.1g(0.008mol、日油製、製品名「ブレンマーPME-1000」)、メタリルスルホン酸ナトリウム0.19g(0.0012mol)を入れた。窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、50℃まで昇温した。そこに2,2’-アゾビス-2-アミジノプロパン 二塩酸塩(日宝化学株式会社製 製品名「NC-32」)1.79g、イオン交換水30gを投入し、80℃まで昇温し3.0時間反応を行った。粘度(25℃)が7,700mPa・sの水溶性グラフトポリマーを含む水溶液を得た。
Example 1-1
Ion-exchanged water 1282 g, 50% acrylamide aqueous solution 300 g (2.10 mol), 80% acrylic acid aqueous solution 21.4 g (0.24 mol) in a reactor equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen gas introduction tube. , 9.1 g (0.008 mol, manufactured by Nichiyu, product name "Blemmer PME-1000") of polyalkylene glycol monomethacrylate and 0.19 g (0.0012 mol) of sodium methallyl sulfonate were added. After removing oxygen in the reaction system through nitrogen gas, the temperature was raised to 50 ° C. 1.79 g of 2,2'-azobis-2-amidinopropane dihydrochloride (product name "NC-32" manufactured by Nippoh Chemicals, Inc.) and 30 g of ion-exchanged water were added thereto, and the temperature was raised to 80 ° C. 3 The reaction was carried out for 0.0 hours. An aqueous solution containing a water-soluble graft polymer having a viscosity (25 ° C.) of 7,700 mPa · s was obtained.

実施例1-2~1-5、比較例1-1~1-3
上記実施例1-1において、表1で示すように単量体組成の数値を変更した他は実施例1-1と同様にして、水溶性グラフトポリマーを含む水溶液を調製した。
Examples 1-2 to 1-5, Comparative Examples 1-1 to 1-3
In Example 1-1, an aqueous solution containing a water-soluble graft polymer was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the numerical value of the monomer composition was changed as shown in Table 1.

Figure 0007031278000007
Figure 0007031278000007

・AM:アクリルアミド(三菱ケミカル株式会社製 「50%アクリルアミド」)
・ATBS:アクリルアミドt-ブチルスルホン酸(東亞合成株式会社製 「ATBS」)
・アクリル酸(大阪有機化学工業株式会社製 「80%アクリル酸」)
・アクリロニトリル(三菱ケミカル株式会社株式会社製 「アクリロニトリル」)
・SMAS:メタリルスルホン酸ナトリウム
・PME1000:ポリアルキレングリコールモノメタクリレート(日油株式会社製「ブレンマーPME-1000」:一般式(1)におけるnが約23)
・PME4000:ポリアルキレングリコールモノメタクリレート(日油株式会社製「ブレンマーPME-4000」:一般式(1)におけるnが約90)
・PE-90:ジエチレングリコールモノメタクリレート(日油株式会社製 「ブレンマー PE-90」:一般式(1)におけるnが約2)
・ AM: Acrylamide (“50% Acrylamide” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
-ATBS: Acrylamide t-butyl sulfonic acid ("ATBS" manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
・ Acrylic acid (“80% acrylic acid” manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.)
・ Acrylonitrile (“Acrylonitrile” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
SMAS: sodium methallyl sulfonate PME1000: polyalkylene glycol monomethacrylate (NOF CORPORATION "Blemmer PME-1000": n in the general formula (1) is about 23).
PME4000: Polyalkylene glycol monomethacrylate (“Blemmer PME-4000” manufactured by NOF CORPORATION: n in the general formula (1) is about 90).
-PE-90: Diethylene glycol monomethacrylate ("Blemmer PE-90" manufactured by NOF CORPORATION: n in the general formula (1) is about 2)

5.電極用スラリーの製造及び評価
実施例2-1
市販の自転公転ミキサー(製品名「あわとり練太郎」、シンキー(株)製)を用い、上記ミキサー専用の容器に、実施例1-1の水溶性グラフトポリマーの水溶液を固形分換算で5部と、D50が5μmのシリコン粒子を10部と、天然黒鉛(伊藤黒鉛工業株式会社製 製品名「Z-5F」)を90部とを混合した。そこにイオン交換水を固形分濃度40%となるように加えて、当該容器を前記ミキサーにセットした。次いで、2000rpmで10分間混練後、1分間脱泡を行い、電極用スラリーを得た。
5. Production and Evaluation of Slurry for Electrodes Example 2-1
Using a commercially available rotation / revolution mixer (product name "Awatori Rentaro", manufactured by Shinky Co., Ltd.), 5 parts of the aqueous solution of the water-soluble graft polymer of Example 1-1 in terms of solid content was placed in a container dedicated to the mixer. And 10 parts of silicon particles having a D50 of 5 μm and 90 parts of natural graphite (product name “Z-5F” manufactured by Ito Graphite Industry Co., Ltd.) were mixed. Ion-exchanged water was added thereto so as to have a solid content concentration of 40%, and the container was set in the mixer. Then, after kneading at 2000 rpm for 10 minutes, defoaming was performed for 1 minute to obtain an electrode slurry.

実施例2-2~2-6、比較例2-1~2-3
実施例2-1において、バインダー及び活物質の重量部を変更した他は同様にして、電極用スラリーを得た。
Examples 2-2 to 2-6, Comparative Examples 2-1 to 2-3
In Example 2-1 the slurry for electrodes was obtained in the same manner except that the parts by weight of the binder and the active material were changed.

比較例2-4
バインダーをSBR(スチレン-ブタジエン重合体)の水分散体に変更した他は、実施例2-1と同様にして電極用スラリーを得た。
Comparative Example 2-4
An electrode slurry was obtained in the same manner as in Example 2-1 except that the binder was changed to an aqueous dispersion of SBR (styrene-butadiene polymer).

比較例2-5
バインダーを比較例1-1において得られた水溶液、及びポリエチレングリコールを質量比率(樹脂固形分)で50:50と変更した他は、実施例2-1と同様にして電極スラリーを得た。
Comparative Example 2-5
An electrode slurry was obtained in the same manner as in Example 2-1 except that the binder was the aqueous solution obtained in Comparative Example 1-1 and the polyethylene glycol was changed to 50:50 in mass ratio (resin solid content).

<スラリー分散性評価>
スラリー調製直後の分散性を以下の基準で目視評価した。
◎:全体が均質なペースト状であり、液状分離がなく、かつ、凝集物も認められない。
○:全体は略均質なペースト状であり、僅かな液状分離が認められるが、凝集物は認められない。
△:容器底部に少量の凝集物と、やや多くの液状分離とが認められる。
×:容器底部に粘土状の凝集物が多数認められ、液状分離も多く認められる。
<Slurry dispersity evaluation>
The dispersibility immediately after the slurry was prepared was visually evaluated according to the following criteria.
⊚: The whole is a homogeneous paste, there is no liquid separation, and no agglomerates are observed.
◯: The whole is a substantially homogeneous paste, and slight liquid separation is observed, but no agglomerates are observed.
Δ: A small amount of agglomerates and a slightly large amount of liquid separation are observed at the bottom of the container.
X: Many clay-like aggregates are observed at the bottom of the container, and many liquid separations are also observed.

<電極状態の評価>
実施例及び比較例で得られた電極の表面状態を以下の基準で目視評価した。
A:全体が均質な表面状態であり、凝集物も認められない。
B:全体は略均質な表面状態であり、僅かに電極層に凹凸が認められるが、凝集物は認められない。
C:全体に多量の凝集物と、電極層に多くの凹凸が認められる。また割れや集電体と電極層との剥離などの異常が認められる。
<Evaluation of electrode condition>
The surface conditions of the electrodes obtained in Examples and Comparative Examples were visually evaluated according to the following criteria.
A: The surface is homogeneous as a whole, and no agglomerates are observed.
B: The entire surface is in a substantially homogeneous surface state, and the electrode layer has slight irregularities, but no aggregates are observed.
C: A large amount of agglomerates and many irregularities are observed in the electrode layer as a whole. In addition, abnormalities such as cracking and peeling between the current collector and the electrode layer are observed.

<電極密着性の評価(ピール強度)>
実施例及び比較例で得られた電極から幅2cm×長さ10cmの試験片を切り出し、コーティング面を上にして固定する。次いで、該試験片の活物質層表面に、幅15mmの粘着テープ(「セロテープ(登録商標)」 ニチバン(株)製))(JIS Z1522に規定)を押圧しながら貼り付けた後、25℃条件下で引張り試験機((株)エー・アンド・デイ製「テンシロンRTM-100」)を用いて、試験片の一端から該粘着テープを30mm/分の速度で180°方向に引き剥がしたときの応力を測定した。測定は5回行い、幅15mm当たりの値に換算し、その平均値をピール強度として算出した。ピール強度が大きいほど、集電体と活物質層との密着強度あるいは活物質同士の結着性が高く、集電体から活物質層あるいは活物質同士が剥離し難いことを示す。
<Evaluation of electrode adhesion (peel strength)>
A test piece having a width of 2 cm and a length of 10 cm is cut out from the electrodes obtained in Examples and Comparative Examples, and fixed with the coated surface facing up. Next, an adhesive tape having a width of 15 mm (“Cellotape (registered trademark)” manufactured by Nichiban Co., Ltd.) (specified in JIS Z1522) was attached to the surface of the active material layer of the test piece while pressing it, and then the temperature was 25 ° C. When the adhesive tape was peeled off from one end of the test piece in the 180 ° direction at a speed of 30 mm / min using a tensile tester (“Tencilon RTM-100” manufactured by A & D Co., Ltd.) below. The stress was measured. The measurement was performed 5 times, converted into a value per 15 mm width, and the average value was calculated as the peel strength. The larger the peel strength, the higher the adhesion strength between the current collector and the active material layer or the binding property between the active materials, and the more difficult it is for the active material layer or the active materials to peel off from the current collector.

6.リチウムイオン電池電極の製造及び評価
銅箔からなる集電体の表面に、実施例2-1で調製した電極用スラリーを、乾燥後の膜厚が25μmとなるようにドクターブレード法によって均一に塗布し、60℃で30分乾燥後、150℃/真空で120分間加熱処理して電極を得た。その後、膜(電極活物質層)の密度が1.5g/cmになるようにロールプレス機によりプレス加工することにより、電極を得た。
6. Manufacture and Evaluation of Lithium Ion Battery Electrodes The electrode slurry prepared in Example 2-1 is uniformly applied to the surface of a current collector made of copper foil by the doctor blade method so that the dried film thickness is 25 μm. Then, after drying at 60 ° C. for 30 minutes, heat treatment was performed at 150 ° C./vacuum for 120 minutes to obtain an electrode. Then, an electrode was obtained by press working with a roll press machine so that the density of the film (electrode active material layer) was 1.5 g / cm 3 .

7.リチウムハーフセルの組み立て及び評価
(1)リチウムハーフセルの組み立て
アルゴン置換されたグローブボックス内で、上記電極を直径16mmに打ち抜き成形したものを、2極式コインセル(宝泉株式会社製、商品名「HSフラットセル」)上に載置した。次いで、直径24mmに打ち抜いたポリプロピレン製多孔膜からなるセパレータ(CS TECH CO., LTD製、商品名「Selion P2010」)を載置し、さらに、空気が入らないように電解液を500μL注入した後、市販の金属リチウム箔を16mmに打ち抜き成形したものを載置し、前記2極式コインセルの外装ボディーをネジで閉めて封止することにより、リチウムハーフセルを組み立てた。ここで使用した電解液は、エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/1(質量比)の溶媒に、LiPFを1モル/Lの濃度で溶解した溶液である。
7. Assembly and evaluation of lithium half cell (1) Assembly of lithium half cell In a glove box substituted with argon, the above electrodes are punched and molded to a diameter of 16 mm, and a two-pole coin cell (manufactured by Hosen Co., Ltd., trade name "HS Flat") It was placed on the cell "). Next, a separator made of a polypropylene porous membrane punched to a diameter of 24 mm (CS TECH CO., Made by LTD, trade name "Selion P2010") was placed, and further, 500 μL of an electrolytic solution was injected so as not to allow air to enter. A lithium half cell was assembled by placing a commercially available metallic lithium foil punched and molded to 16 mm and sealing the exterior body of the two-pole coin cell by closing it with a screw. The electrolytic solution used here is a solution in which LiPF 6 is dissolved in a solvent of ethylene carbonate / ethylmethyl carbonate = 1/1 (mass ratio) at a concentration of 1 mol / L.

(2)充放電測定
上記で製造したリチウムハーフセルを25℃の恒温槽に入れ、定電流(0.1C)にて充電を開始し、電圧が0.01Vになった時点で充電完了(カットオフ)とした。次いで、定電流(0.1C)にて放電を開始し、電圧が1.0Vになった時点を放電完了(カットオフ)とする充放電を30回繰り返した。
(2) Charge / discharge measurement Put the lithium half cell manufactured above in a constant temperature bath at 25 ° C, start charging at a constant current (0.1C), and complete charging (cutoff) when the voltage reaches 0.01V. ). Next, discharging was started at a constant current (0.1C), and charging / discharging was repeated 30 times with the time when the voltage reached 1.0 V as the discharge completion (cutoff).

(3)放電容量維持率の評価
放電容量維持率は以下の式より求めた。
放電容量維持率={(30サイクル目の放電容量)/(1サイクル目の放電容量)}×100(%)
(3) Evaluation of discharge capacity retention rate The discharge capacity retention rate was calculated from the following formula.
Discharge capacity retention rate = {(discharge capacity in the 30th cycle) / (discharge capacity in the 1st cycle)} x 100 (%)

なお、上記測定条件において「1C」とは、ある一定の電気容量を有するセルを定電流放電して1時間で放電終了となる電流値を示す。例えば「0.1C」とは、10時間かけて放電終了となる電流値のことであり、「10C」とは0.1時間かけて放電完了となる電流値のことをいう。 In the above measurement conditions, "1C" indicates a current value at which a cell having a certain electric capacity is discharged with a constant current and the discharge is completed in 1 hour. For example, "0.1C" is a current value at which the discharge is completed over 10 hours, and "10C" is a current value at which the discharge is completed over 0.1 hours.

8.ラミネート型リチウムイオン電池の作製
ラミネート型リチウムイオン電池を次のようにして作製した。
(1)負極の作製
銅箔からなる集電体に実施例2-1のリチウムイオン電池電極スラリーをのせて、ドクターブレードを用いて膜状に塗布した。集電体にリチウムイオン電池電極スラリーを塗布したものを80℃で20分間乾燥して水を揮発させて除去した後、ロ-ルプレス機により、密着接合させた。この時、電極活物質層の密度は1.0g/cmとなるようにした。接合物を120℃で2時間、真空乾燥機で加熱し、所定の形状(26mm×31mmの矩形状)に切り取り、電極活物質層の厚さが15μmの負極とした。
8. Preparation of Laminated Lithium Ion Battery A laminated lithium ion battery was manufactured as follows.
(1) Preparation of Negative Electrode The lithium ion battery electrode slurry of Example 2-1 was placed on a current collector made of copper foil and applied in a film form using a doctor blade. A lithium-ion battery electrode slurry coated on a current collector was dried at 80 ° C. for 20 minutes to volatilize and remove water, and then closely bonded by a roll press machine. At this time, the density of the electrode active material layer was set to 1.0 g / cm 2 . The bonded material was heated at 120 ° C. for 2 hours in a vacuum dryer and cut into a predetermined shape (26 mm × 31 mm rectangular shape) to obtain a negative electrode having an electrode active material layer having a thickness of 15 μm.

(2)正極の作成
正極活物質としてLiNi0.5Co0.2Mn0.3と導電助剤としてアセチレンブラックと、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、それぞれ88質量部、6質量部、6質量部を混合し、この混合物を適量のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に分散させて、リチウムイオン電池正極用スラリーを作製した。次いで、正極の集電体としてアルミニウム箔を用意し、アルミニウム箔にリチウムイオン電池正極用スラリーをのせ、ドクターブレードを用いて膜状になるように塗布した。リチウムイオン電池正極用スラリーを塗布後のアルミニウム箔を80℃で20分間乾燥してNMPを揮発させて除去した後、ロ-ルプレス機により、密着接合させた。この時、正極活物質層の密度は3.2g/cmとなるようにした。接合物を120℃で6時間、真空乾燥機で加熱し、所定の形状(25mm×30mmの矩形状)に切り取り、正極活物質層の厚さが45μm程度の正極とした。
(2) Preparation of positive electrode LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 as the positive electrode active material, acetylene black as the conductive auxiliary agent, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as the binder, 88 parts by mass and 6 respectively. A parts by mass and 6 parts by mass were mixed, and this mixture was dispersed in an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a slurry for a positive electrode of a lithium ion battery. Next, an aluminum foil was prepared as a current collector for the positive electrode, a slurry for the positive electrode of a lithium ion battery was placed on the aluminum foil, and a film was applied using a doctor blade. The aluminum foil after applying the lithium ion battery positive electrode slurry was dried at 80 ° C. for 20 minutes to volatilize and remove NMP, and then closely joined by a roll press machine. At this time, the density of the positive electrode active material layer was set to 3.2 g / cm 2 . The bonded material was heated at 120 ° C. for 6 hours in a vacuum dryer and cut into a predetermined shape (25 mm × 30 mm rectangular shape) to obtain a positive electrode having a positive electrode active material layer having a thickness of about 45 μm.

(3)ラミネート型リチウムイオン電池の作製
上記の正極及び負極を用いて、ラミネート型リチウムイオン二次電池を製作した。詳しくは、正極及び負極の間に、ポリプロピレン製多孔膜からなるセパレータ(CS TECH CO.,LTD製、商品名「Selion P2010」)の矩形状シート(27×32mm、厚さ25μm)を挟装して極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液を注入した。電解液としてエチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/1(質量比)の溶媒に、LiPFを1モル/Lの濃度で溶解した溶液を用いた。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群及び電解液が密閉されたラミネート型リチウムイオン二次電池を得た。なお、正極及び負極は外部と電気的に接続可能なタブを備え、このタブの一部はラミネート型リチウムイオン二次電池の外側に延出している。以上の工程で作製したラミネート型リチウムイオン電池を通電したところ、動作上の問題は生じなかった。
(3) Preparation of Laminated Lithium Ion Battery A laminated lithium ion secondary battery was manufactured using the above positive and negative electrodes. Specifically, a rectangular sheet (27 x 32 mm, thickness 25 μm) of a separator (CS TECH CO., Made by LTD, trade name “Selion P2010”) made of a polypropylene porous film is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode. It was made into a group of electrode plates. This group of plates was covered with a set of two laminated films, the three sides were sealed, and then the electrolytic solution was injected into the bag-shaped laminated film. As the electrolytic solution, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / L in a solvent of ethylene carbonate / ethylmethyl carbonate = 1/1 (mass ratio) was used. Then, by sealing the remaining one side, a laminated lithium ion secondary battery was obtained in which the four sides were hermetically sealed and the electrode plate group and the electrolytic solution were sealed. The positive electrode and the negative electrode are provided with tabs that can be electrically connected to the outside, and a part of the tabs extends to the outside of the laminated lithium ion secondary battery. When the laminated lithium-ion battery produced in the above steps was energized, no operational problem occurred.

実施例2-2~2-6、比較例2-1~2-5のリチウムイオン電池電極スラリーについても、実施例2-1のリチウムイオン電池電極スラリーの代わりに、実施例2-2~2-6、比較例2-1~2-5のリチウムイオン電池電極スラリーを用いたことを除き、上記手順にて評価を行った。 Regarding the lithium ion battery electrode slurry of Examples 2-2-2-6 and Comparative Examples 2-1 to 2-5, the lithium ion battery electrode slurry of Example 2-1 was replaced with Examples 2-2-2. -Evaluation was performed by the above procedure except that the lithium ion battery electrode slurrys of Comparative Examples 2-1 to 2-5 were used.

Figure 0007031278000008
Figure 0007031278000008

表2から明らかなように、実施例2-1~2-6の電極用スラリーはいずれも、スラリー分散性の評価が良好であった。実施例2-1~2-6の電極用スラリーを用いて作製した電極を含むリチウムハーフセル評価ではいずれも放電容量維持率の評価が良好であった。 As is clear from Table 2, all of the electrode slurries of Examples 2-1 to 2-6 had a good evaluation of slurry dispersibility. In all the lithium half cell evaluations including the electrodes prepared using the electrode slurrys of Examples 2-1 to 2-6, the evaluation of the discharge capacity retention rate was good.

これに対し、直鎖状ポリマーを含む電極用スラリー(比較例2-1)の場合には、実施例の電極用スラリーに比べて、スラリー分散性が劣り、かつ作製した電極表面にはクラックが発生した。また、比較例2-1の電極用スラリーを用いて作製した電極を含むリチウムハーフセルの放電容量維持率は実施例のものより劣っていた。フィルムのHAZEが低い、つまり幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)が相溶しているポリマーを用いた電極用スラリー(比較例2-2)、直鎖状の水溶性ポリマーを含む電極用スラリー(比較例2-3)から作製した電極の電極状態は悪く、集電体からの剥離、クラック発生が起こるため、放電容量維持率が実施例のものより劣っていた。水分散体のSBR(比較例2-4)を用いた電極用スラリーは活物質の分散性が非常に悪く電極を作製することができなかった。直鎖状ポリマーとポリエチレングリコールとを混合したバインダー(比較例2-5)を含む電極用スラリーを用いた場合、電極表面にクラックが発生したため、放電容量維持率は実施例のものより劣っていた。
On the other hand, in the case of the electrode slurry containing the linear polymer (Comparative Example 2-1), the slurry dispersibility is inferior to that of the electrode slurry of the example, and cracks are formed on the prepared electrode surface. Occurred. Further, the discharge capacity retention rate of the lithium half cell containing the electrode prepared by using the electrode slurry of Comparative Example 2-1 was inferior to that of the example. An electrode slurry (Comparative Example 2-2) using a polymer having a low HAZE of a film, that is, a polymer in which a stem polymer (A) and a branch polymer (B) are compatible with each other, and an electrode containing a linear water-soluble polymer. The electrode condition of the electrode prepared from the slurry (Comparative Example 2-3) was poor, and peeling from the current collector and generation of cracks occurred, so that the discharge capacity retention rate was inferior to that of the example. The electrode slurry using the aqueous dispersion SBR (Comparative Example 2-4) had very poor dispersibility of the active material, and the electrode could not be produced. When the electrode slurry containing the binder (Comparative Example 2-5) in which the linear polymer and polyethylene glycol were mixed was used, the discharge capacity retention rate was inferior to that of the example because cracks were generated on the electrode surface. ..

Claims (10)

幹ポリマー(A)を構成する構成単位中、(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)に由来する構成単位の割合が50質量%以上であり、
枝ポリマー(B)を構成する構成単位中、3量体以上のポリアルキレングリコールエーテル(b-1)に由来する構成単位の割合が90質量%以上であり、
幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)がエステル結合で結合されている水溶性グラフトポリマー(C)を含水溶性グラフトポリマー(C)中の不飽和スルホン酸及び/又はその塩の含有量が10モル%未満である、リチウムイオン電池用バインダー水溶液。
The proportion of the structural unit derived from the (meth) acrylamide group-containing compound (a-1) in the structural units constituting the stem polymer (A) is 50% by mass or more.
Among the structural units constituting the branch polymer (B), the proportion of the structural units derived from the trimeric or more polyalkylene glycol ether (b-1) is 90% by mass or more.
Contains a water-soluble graft polymer (C) in which the stem polymer (A) and the branch polymer (B) are bonded by an ester bond, and contains unsaturated sulfonic acid and / or a salt thereof in the water-soluble graft polymer (C). An aqueous solution of a binder for a lithium ion battery having an amount of less than 10 mol% .
前記水溶性グラフトポリマー(C)が、前記(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)と、下記一般式(1)
Figure 0007031278000009
(式中、Rは、水素原子又はメチル基であり、Rは、メチレン基、エチレン基、又はプロピレン基であり、Rは、水素原子又はメチル基であり、nは3以上の整数である。)で表されるマクロモノマーの重合物である、請求項1に記載のリチウムイオン電池用バインダー水溶液。
The water-soluble graft polymer (C) is the same as the (meth) acrylamide group-containing compound (a-1) and the following general formula (1).
Figure 0007031278000009
(In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a methylene group, an ethylene group or a propylene group, R 3 is a hydrogen atom or a methyl group, and n is an integer of 3 or more. The aqueous binder solution for a lithium ion battery according to claim 1, which is a polymer of the macromonomer represented by (1).
前記水溶性グラフトポリマー(C)を乾燥し、作成したフィルムのHAZEが3%以上である、請求項1又は請求項2に記載のリチウムイオン電池用バインダー水溶液。 The aqueous binder solution for a lithium ion battery according to claim 1 or 2, wherein the film produced by drying the water-soluble graft polymer (C) has a HAZE of 3% or more. 請求項1~3のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用バインダー水溶液、及び電極活物質(D)を含む、リチウムイオン電池用電極スラリー。 An electrode slurry for a lithium ion battery containing the aqueous binder solution for a lithium ion battery according to any one of claims 1 to 3 and the electrode active material (D). 前記電極活物質(D)100質量%に対し、前記水溶性グラフトポリマー(C)を1~15質量%含む、請求項4に記載のリチウムイオン電池用電極スラリー。 The electrode slurry for a lithium ion battery according to claim 4, which contains 1 to 15% by mass of the water-soluble graft polymer (C) with respect to 100% by mass of the electrode active material (D). 前記電極活物質(D)が炭素層で覆われたシリコン又はシリコンオキサイドを5質量%以上含む、請求項4又は5に記載のリチウムイオン電池用電極スラリー。 The electrode slurry for a lithium ion battery according to claim 4 or 5, wherein the electrode active material (D) contains 5% by mass or more of silicon or silicon oxide covered with a carbon layer. 幹ポリマー(A)を構成する構成単位中、(メタ)アクリルアミド基含有化合物(a-1)に由来する構成単位の割合が50質量%以上であり、枝ポリマー(B)を構成する構成単位中、3量体以上のポリアルキレングリコールエーテル(b-1)に由来する構成単位の割合が90質量%以上であり、幹ポリマー(A)と枝ポリマー(B)がエステル結合で結合されている水溶性グラフトポリマー(C)、及び電極活物質(D)を混合する工程を含む、請求項4~6のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーの製造方法。 Among the constituent units constituting the stem polymer (A), the proportion of the constituent units derived from the (meth) acrylamide group-containing compound (a-1) is 50% by mass or more, and among the constituent units constituting the branch polymer (B). The proportion of the structural unit derived from the trimeric or more polyalkylene glycol ether (b-1) is 90% by mass or more, and the stem polymer (A) and the branch polymer (B) are bonded by an ester bond. The method for producing an electrode slurry for a lithium ion battery according to any one of claims 4 to 6, which comprises a step of mixing the sex graft polymer (C) and the electrode active material (D). 請求項4~6のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーを集電体に塗布し乾燥させることにより得られる、リチウムイオン電池用電極。 An electrode for a lithium ion battery obtained by applying the electrode slurry for a lithium ion battery according to any one of claims 4 to 6 to a current collector and drying it. 前記集電体が銅箔である、請求項8に記載のリチウムイオン電池用電極。 The electrode for a lithium ion battery according to claim 8, wherein the current collector is a copper foil. 請求項9に記載のリチウムイオン電池用電極を含む、リチウムイオン電池。 A lithium ion battery comprising the electrode for a lithium ion battery according to claim 9.
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