JP7130037B2 - Lithium ion battery electrode, lithium ion battery electrode slurry, method for producing lithium ion battery electrode, and lithium ion battery - Google Patents

Lithium ion battery electrode, lithium ion battery electrode slurry, method for producing lithium ion battery electrode, and lithium ion battery Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン電池用電極、リチウムイオン電池用電極スラリー、リチウムイオン電池用電極の製造方法およびリチウムイオン電池に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lithium ion battery electrode, a lithium ion battery electrode slurry, a method for producing a lithium ion battery electrode, and a lithium ion battery.

リチウムイオン電池に用いられる電極は、一般的に、電極活物質層と集電体層から主に構成されている。電極活物質層は、例えば、電極活物質、バインダー樹脂および増粘剤等を含む電極スラリーを金属箔等の集電体層表面に塗布して乾燥することにより得ることができる。 Electrodes used in lithium ion batteries are generally mainly composed of an electrode active material layer and a current collector layer. The electrode active material layer can be obtained, for example, by applying an electrode slurry containing an electrode active material, a binder resin, a thickening agent and the like to the surface of a current collector layer such as a metal foil and drying it.

このようなリチウムイオン電池用電極に関する技術としては、例えば、特許文献1および2に記載のものが挙げられる。 Techniques related to such electrodes for lithium ion batteries include those described in Patent Documents 1 and 2, for example.

特許文献1(特開2013-114747号公報)には、金属箔の少なくとも一方の表面に負極合材ペーストを塗工後、乾燥することにより負極活物質層を形成してなる負極板を用いるリチウムイオン二次電池の製造方法において、上記負極合材ペーストとして、いずれも粉末状の負極活物質および第1の増粘剤を、溶媒とともに混練する第1の混練と、上記第1の混練後の混練物に第2の増粘剤と溶媒とを加えて混練する第2の混練と、上記第2の混練後の混練物に結着材を加えて混練する第3の混練とにより製造したものを用い、上記第1の増粘剤は、分子量が33万以下のカルボキシメチルセルロースであり、上記第2の増粘剤は、分子量が33万以上のカルボキシメチルセルロースであることを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法が記載されている。 Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-114747) discloses that a negative electrode plate formed by forming a negative electrode active material layer by coating a negative electrode mixture paste on at least one surface of a metal foil and drying the lithium In the method for producing an ion secondary battery, as the negative electrode mixture paste, a first kneading of kneading a powdery negative electrode active material and a first thickening agent with a solvent, and a first kneading after the first kneading Manufactured by second kneading in which a second thickener and a solvent are added to the kneaded material and kneaded, and third kneading in which a binder is added to the kneaded material after the second kneading and kneaded. wherein the first thickening agent is carboxymethyl cellulose having a molecular weight of 330,000 or less, and the second thickening agent is carboxymethyl cellulose having a molecular weight of 330,000 or more. A method for manufacturing a secondary battery is described.

特許文献2(特開2014-203561号公報)には、電極活物質粒子を混練溶媒とともに混練した電極活物質合材ペーストを電極芯材に塗工して乾燥させることにより上記電極芯材上に電極活物質層を形成する、非水電解質二次電池の電極板の製造方法において、上記電極活物質合材ペーストとして、電極活物質粒子と、カルボキシルメチルセルロースであって,重量平均分量Mwが350万以下で、多分散度(重量平均分量Mw/数平均分量Mn)が6以上のものと、水溶媒とを混練して、(せん断速度2sec-1での粘度A/せん断速度40sec-1での粘度B)が3.8以上で、粘度Bが500~1500mPa・secの範囲内としたものを用い、上記電極活物質合材ペーストを、目開きが上記電極活物質粒子のD50値の4~5倍の範囲内でかつ上記電極活物質粒子のD50値以上であるフィルタを通して上記電極芯材への塗工に供することを特徴とする非水電解質二次電池の電極板の製造方法が記載されている。In Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-203561), an electrode active material mixture paste obtained by kneading electrode active material particles together with a kneading solvent is applied to an electrode core material and dried to form a paste on the electrode core material. In the method for manufacturing an electrode plate of a non-aqueous electrolyte secondary battery for forming an electrode active material layer, the electrode active material mixture paste is composed of electrode active material particles and carboxymethyl cellulose, and has a weight average amount Mw of 3.5 million. In the following, those having a polydispersity (weight average content Mw/number average content Mn) of 6 or more and a water solvent are kneaded to obtain (viscosity A at a shear rate of 2 sec -1 / viscosity A at a shear rate of 40 sec -1 The viscosity B) is 3.8 or more and the viscosity B is in the range of 500 to 1500 mPa·sec, and the electrode active material mixture paste is used so that the opening is 4 to the D50 value of the electrode active material particles. A method for producing an electrode plate of a non-aqueous electrolyte secondary battery is described, wherein the electrode core material is coated through a filter having a D50 value of the electrode active material particles or more within the range of 5 times. ing.

特開2013-114747号公報JP 2013-114747 A 特開2014-203561号公報JP 2014-203561 A

本発明者らの検討によれば、従来の製造方法により得られるリチウムイオン電池用電極は剥離強度が低い場合があり、集電体層と電極活物質層との接着性に改善の余地があることが明らかになった。
リチウムイオン電池用電極の剥離強度が低い場合、電極や電池の生産性が低下したり、電池を組み立てる工程において電極活物質層の粉落ちが起こり、その結果、電池の品質劣化や電池のサイクル特性等に不具合が起きたりする懸念がある。
According to studies by the present inventors, lithium-ion battery electrodes obtained by conventional manufacturing methods may have low peel strength, and there is room for improvement in the adhesiveness between the current collector layer and the electrode active material layer. It became clear.
If the peel strength of the lithium-ion battery electrode is low, the productivity of the electrode and the battery will decrease, and the electrode active material layer will fall off during the battery assembly process, resulting in deterioration of battery quality and battery cycle characteristics. There is concern that problems such as

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、集電体層と電極活物質層との接着性に優れたリチウムイオン電池用電極を提供するものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an electrode for a lithium ion battery having excellent adhesiveness between a current collector layer and an electrode active material layer.

本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討を重ねた。その結果、増粘剤の分解が抑制されるような条件すなわち電極スラリーに含まれる増粘剤の重量平均分子量が特定の範囲になるような条件で増粘剤を含む混合物を混練して電極スラリーを調製することによって、得られる電極スラリーや電極中の増粘剤の重量平均分子量を高い値に維持することができ、その結果、集電体層と電極活物質層との接着性に優れたリチウムイオン電池用電極が得られることを見出して本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have made intensive studies in order to achieve the above problems. As a result, the mixture containing the thickener is kneaded under conditions such that decomposition of the thickener is suppressed, that is, under conditions such that the weight average molecular weight of the thickener contained in the electrode slurry is within a specific range, and the electrode slurry is obtained. By preparing the obtained electrode slurry and the weight average molecular weight of the thickener in the electrode can be maintained at a high value, as a result, excellent adhesion between the current collector layer and the electrode active material layer The inventors have completed the present invention by discovering that an electrode for a lithium ion battery can be obtained.

本発明によれば、
集電体層と、
前記集電体層の少なくとも一方の面に設けられ、かつ、電極活物質、バインダー樹脂および増粘剤を含む電極活物質層と、
を備えるリチウムイオン電池用電極であって、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を用いてプルラン換算で算出される、前記電極活物質層から抽出された前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)が2000000以上であり、
GPC法を用いてプルラン換算で算出される、前記電極活物質層から抽出された前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が6.0未満であり、
前記増粘剤がセルロース系水溶性高分子を含み、前記セルロース系水溶性高分子のエーテル化度が0.50以上1.0以下であるリチウムイオン電池用電極が提供される。
According to the invention,
a current collector layer;
an electrode active material layer provided on at least one surface of the current collector layer and containing an electrode active material, a binder resin and a thickening agent;
An electrode for a lithium ion battery comprising
The weight average molecular weight (Mw) of the thickening agent extracted from the electrode active material layer, which is calculated in terms of pullulan using a gel permeation chromatography (GPC) method, is 2000000 or more ,
The ratio (Mw/Mn) between the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the thickening agent extracted from the electrode active material layer, calculated in terms of pullulan using the GPC method, is 6. is less than .0,
Provided is a lithium ion battery electrode, wherein the thickener contains a cellulose-based water-soluble polymer, and the cellulose-based water-soluble polymer has a degree of etherification of 0.50 or more and 1.0 or less .

さらに、本発明によれば、
電極活物質、バインダー樹脂、増粘剤および水系媒体を含むリチウムイオン電池用電極スラリーであって、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を用いてプルラン換算で算出される、前記リチウムイオン電池用電極スラリーから抽出された前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)が2000000以上であり、
GPC法を用いてプルラン換算で算出される、前記リチウムイオン電池用電極スラリーから抽出された前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が6.0未満であり、
前記増粘剤がセルロース系水溶性高分子を含み、前記セルロース系水溶性高分子のエーテル化度が0.50以上1.0以下であるリチウムイオン電池用電極スラリーが提供される。
Furthermore, according to the present invention,
An electrode slurry for a lithium ion battery containing an electrode active material, a binder resin, a thickener and an aqueous medium,
The weight average molecular weight (Mw) of the thickener extracted from the lithium ion battery electrode slurry, which is calculated in terms of pullulan using a gel permeation chromatography (GPC) method, is 2000000 or more,
Ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight (Mw) of the thickener extracted from the lithium ion battery electrode slurry and the number average molecular weight (Mn), which is calculated in terms of pullulan using the GPC method. is less than 6.0,
There is provided an electrode slurry for a lithium ion battery, wherein the thickener contains a cellulose-based water-soluble polymer, and the cellulose-based water-soluble polymer has a degree of etherification of 0.50 or more and 1.0 or less.

さらに、本発明によれば、
集電体層と、
上記集電体層の少なくとも一方の面に設けられ、かつ、上記リチウムイオン電池用電極スラリーの固形分により構成された電極活物質層と、を含むリチウムイオン電池用電極が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
a current collector layer;
and an electrode active material layer provided on at least one surface of the current collector layer and composed of the solid content of the lithium ion battery electrode slurry.

さらに、本発明によれば、
上記リチウムイオン電池用電極を製造するための製造方法であって、
上記リチウムイオン電池用電極スラリーを調製する工程を含み、
上記リチウムイオン電池用電極スラリーを調製する工程は、
GPC法を用いてプルラン換算で算出される、前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)が2000000以上になり、かつGPC法を用いてプルラン換算で算出される、前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が6.0未満になるような条件で、電極活物質、バインダー樹脂および増粘剤を含む混合物を混練する工程を含むリチウムイオン電池用電極の製造方法が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
A manufacturing method for manufacturing the lithium ion battery electrode,
Including the step of preparing the electrode slurry for the lithium ion battery,
The step of preparing the lithium ion battery electrode slurry includes:
The weight average molecular weight (Mw) of the thickener is 2,000,000 or more, calculated in terms of pullulan using the GPC method, and the weight average of the thickening agent, calculated in terms of pullulan using the GPC method. A step of kneading a mixture containing an electrode active material, a binder resin and a thickening agent under conditions such that the ratio (Mw/Mn) of the molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) is less than 6.0. A method is provided for making an electrode for a lithium ion battery comprising:

また、本発明によれば、
上記リチウムイオン電池用電極を備える、リチウムイオン電池が提供される。
Moreover, according to the present invention,
Provided is a lithium ion battery comprising the lithium ion battery electrode described above.

本発明によれば、集電体層と電極活物質層との接着性に優れたリチウムイオン電池用電極を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrode for lithium ion batteries which was excellent in the adhesiveness of a collector layer and an electrode active material layer can be provided.

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。 The above objectives, as well as other objectives, features and advantages, will become further apparent from the preferred embodiments described below and the accompanying drawings below.

本発明に係る実施形態のリチウムイオン電池用電極の構造の一例を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows an example of the structure of the electrode for lithium ion batteries of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のリチウムイオン電池の構造の一例を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows an example of the structure of the lithium ion battery of embodiment which concerns on this invention.

以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図において各構成要素は本発明が理解できる程度の形状、大きさおよび配置関係を概略的に示したものであり、実寸とは異なっている。
なお、本実施形態では特に断りがなければ、電極活物質を含む層を電極活物質層と呼び、集電体層上に電極活物質層を形成させたものを電極と呼ぶ。また、本実施形態では数値範囲の「A~B」は特に断りがなければ、A以上B以下を表す。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in all the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. In addition, each component in the drawings schematically shows the shape, size, and arrangement relationship to the extent that the present invention can be understood, and is different from the actual size.
In this embodiment, unless otherwise specified, a layer containing an electrode active material is called an electrode active material layer, and a current collector layer on which the electrode active material layer is formed is called an electrode. Further, in the present embodiment, the numerical range "A to B" represents from A to B, unless otherwise specified.

<リチウムイオン電池用電極およびリチウムイオン電池用電極スラリー>
はじめに、本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極およびリチウムイオン電池用電極スラリーについて説明する。図1は、本発明に係る実施形態のリチウムイオン電池用電極100の構造の一例を示す断面図である。
本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極100は、集電体層101と、集電体層101の少なくとも一方の面に設けられ、かつ、電極活物質、バインダー樹脂および増粘剤を含む電極活物質層103と、を備え、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を用いてプルラン換算で算出される、電極活物質層103から抽出された上記増粘剤の重量平均分子量(Mw)が2000000以上である。
また、本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極スラリーは、電極活物質、バインダー樹脂、増粘剤および水系媒体を含み、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を用いてプルラン換算で算出される、上記リチウムイオン電池用電極スラリーから抽出された上記増粘剤の重量平均分子量(Mw)が2000000以上である。
また、本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極100は、集電体層101と、集電体層101の少なくとも一方の面に設けられ、かつ、本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極スラリーの固形分により構成された電極活物質層103と、を備え、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を用いてプルラン換算で算出される、電極活物質層103から抽出された上記増粘剤の重量平均分子量(Mw)が2000000以上であってもよい。
ここで、本実施形態に係る電極スラリーにおいて、増粘剤は電極スラリー中に溶解しており、粉末状態ではない。
また、本実施形態に係るリチウムイオン電池はリチウムイオン一次電池またはリチウムイオン二次電池であり、好ましくはリチウムイオン二次電池である。
<Lithium ion battery electrode and lithium ion battery electrode slurry>
First, a lithium ion battery electrode and a lithium ion battery electrode slurry according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a lithium-ion battery electrode 100 according to an embodiment of the invention.
The lithium ion battery electrode 100 according to the present embodiment includes a current collector layer 101 and an electrode active material provided on at least one surface of the current collector layer 101 and containing an electrode active material, a binder resin, and a thickener. and a material layer 103, wherein the weight average molecular weight (Mw) of the thickener extracted from the electrode active material layer 103 is 2000000 or more, calculated in terms of pullulan using a gel permeation chromatography (GPC) method. is.
Further, the lithium ion battery electrode slurry according to the present embodiment contains an electrode active material, a binder resin, a thickener and an aqueous medium, and is calculated in terms of pullulan using a gel permeation chromatography (GPC) method. The thickener extracted from the lithium ion battery electrode slurry has a weight average molecular weight (Mw) of 2,000,000 or more.
In addition, the lithium ion battery electrode 100 according to the present embodiment is provided on at least one surface of the current collector layer 101 and the current collector layer 101, and the lithium ion battery electrode slurry according to the present embodiment and the weight of the thickener extracted from the electrode active material layer 103, which is calculated in terms of pullulan using a gel permeation chromatography (GPC) method. The average molecular weight (Mw) may be 2,000,000 or more.
Here, in the electrode slurry according to the present embodiment, the thickener is dissolved in the electrode slurry and is not in a powder state.
Also, the lithium ion battery according to the present embodiment is a lithium ion primary battery or a lithium ion secondary battery, preferably a lithium ion secondary battery.

ここで、本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極スラリーから抽出された増粘剤の重量平均分子量(Mw)は、例えば、以下の手順により測定することができる。
(1)電極スラリー約12.5gをメスフラスコに量りとり、蒸留水を加えて50mLとする。
(2)軽く振り混ぜて均一な溶液にした後(例えば目視により確認)、超遠心分離機(日立工機株式会社製、製品名:日立分離用超遠心機、型式:CP80WX、ロータ:アングルロータP70AT)を用いて、超遠心分離(30000rpm(66000G)×30分)を行う。
(3)(2)で得られた分離後の上澄み液を回収して、再度超遠心分離(30000rpm(66000G)×30分)を行う。さらに、上澄み液を回収して、再度超遠心分離(30000rpm(66000G)×30分)を行う。これらの超遠心分離操作によって、スラリー中の電極活物質、バインダー樹脂、導電助剤等を除去する。
(4)(3)で得られた上澄み液を0.45μmフィルターでろ過し、得られた濾液をさらに0.20μmフィルターでろ過する。これにより、(3)で得られた上澄み液に残っている、電極活物質、バインダー樹脂および導電助剤等を除去する。得られた濾液を測定溶媒(0.1M塩化ナトリウム水溶液)で5倍に希釈し、以下の測定条件で増粘剤の分子量分布の測定をおこない、得られた結果からプルラン換算の重量平均分子量を算出する。ここで、プルラン換算の重量平均分子量とは、標準物質として単分散プルランを用いて作成した検量線を用いて算出した値である。
(測定条件)
装置:ゲル浸透クロマトグラフ GPC(東ソー株式会社製、ポンプ型式:DP-8020)
検出器:示差屈折率検出器RI(東ソー株式会社製、RI-8020型、感度16)
カラム:TSKgel guardcolumn PWXL(1本)、TSKgel PWXL(2本)(φ6mm×4cm、φ7.8mm×30cm、東ソー株式会社製)
溶媒:0.1M塩化ナトリウム水溶液
流速:0.5mL/min
カラム温度:45℃
注入量:0.2mL
標準物質:単分散プルラン(昭和電工製)
Here, the weight average molecular weight (Mw) of the thickener extracted from the lithium ion battery electrode slurry according to the present embodiment can be measured, for example, by the following procedure.
(1) About 12.5 g of the electrode slurry is weighed into a volumetric flask, and distilled water is added to make 50 mL.
(2) After lightly shaking to make a uniform solution (for example, visually confirmed), an ultracentrifuge (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd., product name: Hitachi separation ultracentrifuge, model: CP80WX, rotor: angle rotor P70AT) is used to perform ultracentrifugation (30000 rpm (66000 G) x 30 minutes).
(3) The supernatant after the separation obtained in (2) is collected and ultracentrifuged again (30000 rpm (66000 G)×30 minutes). Furthermore, the supernatant is recovered and ultracentrifuged again (30000 rpm (66000 G)×30 minutes). These ultracentrifugation operations remove electrode active materials, binder resins, conductive aids, and the like in the slurry.
(4) The supernatant obtained in (3) is filtered through a 0.45 μm filter, and the obtained filtrate is further filtered through a 0.20 μm filter. This removes the electrode active material, the binder resin, the conductive aid, etc. remaining in the supernatant liquid obtained in (3). The resulting filtrate was diluted 5-fold with a measurement solvent (0.1 M sodium chloride aqueous solution), and the molecular weight distribution of the thickener was measured under the following measurement conditions. calculate. Here, the pullulan-equivalent weight average molecular weight is a value calculated using a calibration curve prepared using monodisperse pullulan as a standard substance.
(Measurement condition)
Apparatus: Gel permeation chromatograph GPC (manufactured by Tosoh Corporation, pump model: DP-8020)
Detector: Differential refractive index detector RI (manufactured by Tosoh Corporation, RI-8020 type, sensitivity 16)
Column: TSKgel guard column PW XL (1 piece), TSKgel PW XL (2 pieces) (φ6 mm × 4 cm, φ7.8 mm × 30 cm, manufactured by Tosoh Corporation)
Solvent: 0.1 M aqueous sodium chloride solution Flow rate: 0.5 mL/min
Column temperature: 45°C
Injection volume: 0.2 mL
Reference material: Monodisperse pullulan (manufactured by Showa Denko)

また、電極活物質層103から抽出された増粘剤の重量平均分子量(Mw)は、例えば、以下の手順により測定することができる。
(1)リチウムイオン電池用電極から電極活物質層約1.0gを容器に削り取り、蒸留水を加えて撹拌し、スラリー状にする。
(2)得られた電極スラリー約12.5gをメスフラスコに量りとり、蒸留水を加えて50mLとする。
(3)軽く振り混ぜて均一な溶液にした後(例えば目視により確認)、超遠心分離機(日立工機株式会社製、製品名:日立分離用超遠心機、型式:CP80WX、ロータ:アングルロータP70AT)を用いて、超遠心分離(30000rpm(66000G)×30分)を行う。
(4)(3)で得られた分離後の上澄み液を回収して、再度超遠心分離(30000rpm(66000G)×30分)を行う。さらに、上澄み液を回収して、再度超遠心分離(30000rpm(66000G)×30分)を行う。これらの超遠心分離操作によって、スラリー中の電極活物質、バインダー樹脂、導電助剤等を除去する。
(5)(4)で得られた上澄み液を0.45μmフィルターでろ過し、得られた濾液をさらに0.20μmフィルターでろ過する。これにより、(4)で得られた上澄み液に残っている、電極活物質、バインダー樹脂および導電助剤等を除去する。得られた濾液を測定溶媒(0.1M塩化ナトリウム水溶液)で5倍に希釈し、以下の測定条件で増粘剤の分子量分布の測定をおこない、得られた結果からプルラン換算の重量平均分子量を算出する。ここで、プルラン換算の重量平均分子量とは、標準物質として単分散プルランを用いて作成した検量線を用いて算出した値である。
Also, the weight average molecular weight (Mw) of the thickener extracted from the electrode active material layer 103 can be measured, for example, by the following procedure.
(1) About 1.0 g of an electrode active material layer is scraped off from a lithium ion battery electrode into a container, and distilled water is added and stirred to form a slurry.
(2) About 12.5 g of the obtained electrode slurry is weighed into a volumetric flask, and distilled water is added to make 50 mL.
(3) After lightly shaking to make a uniform solution (for example, visually confirmed), an ultracentrifuge (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd., product name: Hitachi separation ultracentrifuge, model: CP80WX, rotor: angle rotor P70AT) is used to perform ultracentrifugation (30000 rpm (66000 G) x 30 minutes).
(4) The supernatant after the separation obtained in (3) is collected and ultracentrifuged again (30000 rpm (66000 G)×30 minutes). Furthermore, the supernatant is recovered and ultracentrifuged again (30000 rpm (66000 G)×30 minutes). These ultracentrifugation operations remove electrode active materials, binder resins, conductive aids, and the like in the slurry.
(5) The supernatant obtained in (4) is filtered through a 0.45 μm filter, and the obtained filtrate is further filtered through a 0.20 μm filter. This removes the electrode active material, the binder resin, the conductive aid, etc. remaining in the supernatant liquid obtained in (4). The resulting filtrate was diluted 5-fold with a measurement solvent (0.1 M sodium chloride aqueous solution), and the molecular weight distribution of the thickener was measured under the following measurement conditions. calculate. Here, the pullulan-equivalent weight average molecular weight is a value calculated using a calibration curve prepared using monodisperse pullulan as a standard substance.

前述したように、本発明者らの検討によれば、従来の製造方法により得られるリチウムイオン電池用電極は剥離強度が低い場合があり、集電体層と電極活物質層との接着性に改善の余地があることが明らかになった。
リチウムイオン電池用電極の剥離強度が低い場合、電極や電池の生産性が低下したり、電池を組み立てる工程において電極活物質層の粉落ちが起こり、その結果、電池の品質劣化や電池のサイクル特性等に不具合が起きたりする懸念がある。
本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討を重ねた。その結果、剥離強度が低いリチウムイオン電池用電極では、電極に含まれる増粘剤の重量平均分子量が、原料として用いた、スラリーに添加する前の原料増粘剤の重量平均分子量に比べて大きく低下していることを知見した。すなわち、リチウムイオン電池用電極を作製する工程、より具体的にはリチウムイオン電池用電極スラリーを調製する工程において、増粘剤の分子鎖が分解して重量平均分子量が大きく低下した場合に、集電体層と電極活物質層との接着性が低下し、剥離強度が低いリチウムイオン電池用電極が得られることが明らかになった。
本発明者らは上記知見を基にさらに鋭意検討した。その結果、増粘剤の分解が抑制されるような条件すなわちリチウムイオン電池用電極スラリーに含まれる増粘剤の重量平均分子量が上記下限値以上になるよう条件で増粘剤を含む混合物を混練して電極スラリーを調製することによって、得られる電極スラリーやリチウムイオン電池用電極中の増粘剤の重量平均分子量を高い値に維持することができ、その結果、集電体層と電極活物質層との接着性に優れたリチウムイオン電池用電極が得られることを見出した。
すなわち、本実施形態によれば、電極活物質層あるいはリチウムイオン電池用電極スラリーから抽出された増粘剤の重量平均分子量を上記下限値以上とすることによって、集電体層と電極活物質層との接着性に優れたリチウムイオン電池用電極を得ることが可能となる。
As described above, according to the study of the present inventors, the peel strength of the lithium ion battery electrode obtained by the conventional manufacturing method may be low, and the adhesion between the current collector layer and the electrode active material layer may be affected. It became clear that there was room for improvement.
If the peel strength of the lithium-ion battery electrode is low, the productivity of the electrode and the battery will decrease, and the electrode active material layer will fall off during the battery assembly process, resulting in deterioration of battery quality and battery cycle characteristics. There is concern that problems such as
The inventors of the present invention have made intensive studies in order to achieve the above problems. As a result, in lithium-ion battery electrodes with low peel strength, the weight average molecular weight of the thickener contained in the electrode is larger than the weight average molecular weight of the raw material thickener used as a raw material before being added to the slurry. found that it was declining. That is, in the step of producing a lithium ion battery electrode, more specifically in the step of preparing a lithium ion battery electrode slurry, when the molecular chains of the thickener are decomposed and the weight average molecular weight is greatly reduced, It has been found that the adhesion between the conductor layer and the electrode active material layer is lowered, and a lithium ion battery electrode having a low peel strength can be obtained.
The inventors of the present invention further conducted extensive studies based on the above findings. As a result, the mixture containing the thickening agent is kneaded under conditions such that the decomposition of the thickening agent is suppressed, that is, under conditions such that the weight average molecular weight of the thickening agent contained in the lithium ion battery electrode slurry is equal to or higher than the above lower limit. By preparing the electrode slurry, the weight average molecular weight of the thickener in the resulting electrode slurry and lithium ion battery electrode can be maintained at a high value. It was found that a lithium ion battery electrode having excellent adhesion to the layer can be obtained.
That is, according to the present embodiment, the weight-average molecular weight of the thickener extracted from the electrode active material layer or the electrode slurry for a lithium ion battery is equal to or higher than the above lower limit, so that the current collector layer and the electrode active material layer It is possible to obtain an electrode for a lithium ion battery that has excellent adhesiveness to.

ここで、電極活物質層あるいはリチウムイオン電池用電極スラリーから抽出された増粘剤の重量平均分子量を上記下限値以上とすることによって、集電体層と電極活物質層との接着性に優れたリチウムイオン電池用電極を得ることができる理由は必ずしも明らかではないが、以下の理由が考えられる。
まず、増粘剤の重量平均分子量が高いリチウムイオン電池用電極スラリーほど弾性が粘性よりも相対的に高く、リチウムイオン電池用電極スラリーを構成する各材料間の相互作用による3次元的なネットワークが発達していると考えられる。リチウムイオン電池用電極スラリー中の3次元的なネットワークが発達すると、集電体層に塗布したリチウムイオン電池用電極スラリーを乾燥する際のバインダー樹脂の電極活物質層表面への移動が抑えられ、その結果、バインダー樹脂が電極活物質層の表面に偏在してしまうことを抑制できると考えられる。
そして、バインダー樹脂の電極活物質層への表面偏在が抑制された結果、集電体層と電極活物質層との界面におけるバインダー樹脂の量を増やすことができ、集電体層と電極活物質層との接着性を向上させることができると考えられる。
すなわち、本実施形態によれば、電極活物質層あるいはリチウムイオン電池用電極スラリーから抽出された増粘剤の重量平均分子量を上記下限値以上とすることによって、集電体層と電極活物質層との接着性に優れたリチウムイオン電池用電極を得ることが可能である。
すなわち、本実施形態によれば、電極活物質層あるいはリチウムイオン電池用電極スラリーから抽出された増粘剤の重量平均分子量を上記下限値以上とすることによって、バインダー樹脂の電極活物質層表面への偏在を抑制でき、集電体層と電極活物質層との接着性を向上させることができる。
以上から、本実施形態によれば、集電体層と電極活物質層との接着性に優れたリチウムイオン電池用電極を提供することができる。
Here, by setting the weight-average molecular weight of the thickener extracted from the electrode active material layer or the lithium ion battery electrode slurry to the above lower limit or more, the adhesion between the current collector layer and the electrode active material layer is excellent. Although the reason why such a lithium ion battery electrode can be obtained is not necessarily clear, the following reasons are conceivable.
First, the higher the weight-average molecular weight of the thickener in the lithium ion battery electrode slurry, the higher the elasticity than the viscosity. considered to be developed. When the three-dimensional network in the lithium ion battery electrode slurry develops, the movement of the binder resin to the electrode active material layer surface is suppressed when drying the lithium ion battery electrode slurry applied to the current collector layer. As a result, it is thought that uneven distribution of the binder resin on the surface of the electrode active material layer can be suppressed.
As a result of suppressing uneven distribution of the binder resin on the surface of the electrode active material layer, the amount of the binder resin at the interface between the current collector layer and the electrode active material layer can be increased. It is believed that the adhesion to the layer can be improved.
That is, according to the present embodiment, the weight-average molecular weight of the thickener extracted from the electrode active material layer or the electrode slurry for a lithium ion battery is equal to or higher than the above lower limit, so that the current collector layer and the electrode active material layer It is possible to obtain an electrode for a lithium ion battery having excellent adhesion to.
That is, according to the present embodiment, the weight-average molecular weight of the thickener extracted from the electrode active material layer or the lithium-ion battery electrode slurry is set to the lower limit value or more, so that the binder resin adheres to the surface of the electrode active material layer. can be suppressed, and the adhesion between the current collector layer and the electrode active material layer can be improved.
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a lithium ion battery electrode having excellent adhesiveness between the current collector layer and the electrode active material layer.

また、GPC法を用いてプルラン換算で算出される、電極活物質層あるいは電極スラリーから抽出された増粘剤の重量平均分子量(Mw)の下限は2000000以上であるが、集電体層と電極活物質層との接着性をより一層良好にする観点から、2100000以上であることが好ましく、2200000以上であることがより好ましい。
また、GPC法を用いてプルラン換算で算出される、電極活物質層あるいは電極スラリーから抽出された増粘剤の重量平均分子量(Mw)の上限は特に限定されないが、5000000以下であることが好ましく、4000000以下であることがより好ましく、3000000以下であることがさらに好ましく、2800000以下であることが特に好ましい。重量平均分子量が上記上限値以下であると、増粘剤の水系媒体への溶解性が向上し、電極スラリーの固形分濃度を高めることができ、その結果、本実施形態に係る電極スラリーの貯蔵弾性率を効果的に高めることができる。これにより、バインダー樹脂の電極活物質層表面への偏在をより一層抑制できるため、集電体層と電極活物質層との接着性をより一層向上させることができる。
In addition, the lower limit of the weight average molecular weight (Mw) of the thickener extracted from the electrode active material layer or electrode slurry, which is calculated in terms of pullulan using the GPC method, is 2,000,000 or more. It is preferably 2,100,000 or more, more preferably 2,200,000 or more, from the viewpoint of further improving the adhesiveness to the active material layer.
The upper limit of the weight-average molecular weight (Mw) of the thickener extracted from the electrode active material layer or electrode slurry, which is calculated in terms of pullulan using the GPC method, is not particularly limited, but is preferably 5,000,000 or less. , 4,000,000 or less, more preferably 3,000,000 or less, and particularly preferably 2,800,000 or less. When the weight average molecular weight is equal to or less than the above upper limit, the solubility of the thickener in the aqueous medium is improved, and the solid content concentration of the electrode slurry can be increased. Elastic modulus can be effectively increased. As a result, the uneven distribution of the binder resin on the surface of the electrode active material layer can be further suppressed, so that the adhesiveness between the current collector layer and the electrode active material layer can be further improved.

本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極において、GPC法を用いてプルラン換算で算出される、電極活物質層あるいは電極スラリーから抽出された増粘剤の重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が、集電体層と電極活物質層との接着性をより一層向上させる観点から、6.0未満であることが好ましく、5.9以下であることがより好ましく、5.8以下がさらに好ましく、そして、電極スラリーの安定性を向上させる観点から、2.0以上が好ましく、3.0以上がより好ましく、4.0以上がさらに好ましい。 In the lithium ion battery electrode according to the present embodiment, the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight of the thickener extracted from the electrode active material layer or electrode slurry, which are calculated in terms of pullulan using the GPC method, The ratio (Mw/Mn) to (Mn) is preferably less than 6.0 and 5.9 or less from the viewpoint of further improving the adhesion between the current collector layer and the electrode active material layer. is more preferably 5.8 or less, and from the viewpoint of improving the stability of the electrode slurry, it is preferably 2.0 or more, more preferably 3.0 or more, and even more preferably 4.0 or more.

本実施形態に係る電極活物質層および電極スラリーから抽出された増粘剤の重量平均分子量(Mw)やMw/Mnは、原料増粘剤の重量平均分子量、電極スラリーの調製方法等の製造条件を高度に制御することにより実現することが可能である。より具体的には、原料増粘剤として、重量平均分子量(Mw)が250万以上、好ましくは300万以上の超高分子量の増粘剤を用いることや、増粘剤の分解が抑制されるような条件すなわち増粘剤の重量平均分子量(Mw)が上記下限値以上を維持できるような緩やかな条件で電極活物質、バインダー樹脂および増粘剤を含む混合物を混練すること等が特に重要である。 The weight-average molecular weight (Mw) and Mw/Mn of the thickener extracted from the electrode active material layer and the electrode slurry according to the present embodiment are determined by the weight-average molecular weight of the raw material thickener and the manufacturing conditions such as the preparation method of the electrode slurry. can be realized by highly controlling the More specifically, as a raw material thickener, a weight average molecular weight (Mw) of 2,500,000 or more, preferably 3,000,000 or more ultra-high molecular weight thickener is used, and the decomposition of the thickener is suppressed. It is particularly important to knead the mixture containing the electrode active material, the binder resin and the thickener under such conditions, that is, under mild conditions such that the weight average molecular weight (Mw) of the thickener can be maintained at the above lower limit or more. be.

本実施形態に係る電極スラリーにおいて、電極スラリーの塗工性や電極スラリーを構成する各材料の分散安定性をより良好にする点等から、B型粘度計を用いて、25℃、せん断速度3.4s-1の条件で測定される粘度が、好ましくは1000mPa・s以上20000mPa・s以下であり、より好ましくは2000mPa・s以上15000mPa・s以下、さらに好ましくは4000mPa・s以上14000mPa・s以下、特に好ましくは5000mPa・s以上13000mPa・s以下である。
本実施形態に係る電極スラリーの粘度は、例えば、電極スラリーの固形分濃度、電極スラリーを構成する各材料の配合比率、電極スラリーを構成する各材料の種類、電極スラリーを作製する際の固練り工程における固形分濃度や混合速度、混合時間等の製造条件を制御することにより調整することが可能である。
In the electrode slurry according to the present embodiment, from the viewpoint of improving the coatability of the electrode slurry and the dispersion stability of each material constituting the electrode slurry, using a Brookfield viscometer, 25 ° C., shear rate 3 Viscosity measured under the condition of .4s -1 is preferably 1000 mPa s or more and 20000 mPa s or less, more preferably 2000 mPa s or more and 15000 mPa s or less, still more preferably 4000 mPa s or more and 14000 mPa s or less, Particularly preferably, it is 5000 mPa·s or more and 13000 mPa·s or less.
The viscosity of the electrode slurry according to the present embodiment includes, for example, the solid content concentration of the electrode slurry, the mixing ratio of each material constituting the electrode slurry, the type of each material constituting the electrode slurry, and the hard kneading during preparation of the electrode slurry. It can be adjusted by controlling manufacturing conditions such as solid content concentration, mixing speed and mixing time in the process.

本実施形態に係る電極スラリーの固形分濃度は、電極スラリーの塗工性や電極スラリーを構成する各材料の分散安定性をより良好にする点等から、好ましくは35質量%以上65質量%以下であり、より好ましくは40質量%以上60質量%以下、さらに好ましくは40質量%以上58質量%以下、特に好ましくは45質量%以上55質量%以下である。 The solid content concentration of the electrode slurry according to the present embodiment is preferably 35% by mass or more and 65% by mass or less from the viewpoint of improving the coatability of the electrode slurry and the dispersion stability of each material constituting the electrode slurry. , more preferably 40% by mass or more and 60% by mass or less, still more preferably 40% by mass or more and 58% by mass or less, and particularly preferably 45% by mass or more and 55% by mass or less.

本実施形態に係る電極スラリーのpHは、電極スラリーの分散安定性を良好にする観点から、例えば6.0以上8.0以下であり、好ましくは6.5以上7.5以下である。
本実施形態に係る電極スラリーのpHの調整方法はとくに限定はされないが、例えば、電極スラリーを構成する各材料の配合比率や、電極スラリーを構成する各材料の種類等を調整することによって調整することができる。
From the viewpoint of improving the dispersion stability of the electrode slurry, the pH of the electrode slurry according to the present embodiment is, for example, 6.0 or more and 8.0 or less, preferably 6.5 or more and 7.5 or less.
Although the method for adjusting the pH of the electrode slurry according to the present embodiment is not particularly limited, for example, it is adjusted by adjusting the compounding ratio of each material constituting the electrode slurry, the type of each material constituting the electrode slurry, and the like. be able to.

<電極活物質層およびリチウムイオン電池用電極スラリーの構成材料>
次に、本実施形態に係る電極活物質層およびリチウムイオン電池用電極スラリーを構成する各材料について説明する。
本実施形態に係る電極活物質層は、正極活物質および負極活物質から選択される電極活物質と、バインダー樹脂と、増粘剤と、を含み、さらに必要に応じて導電助剤を含む。
本実施形態に係る電極スラリーは、正極活物質および負極活物質から選択される電極活物質と、バインダー樹脂と、増粘剤と、水系媒体と、を含み、さらに必要に応じて導電助剤を含む。
<Constituent Materials for Electrode Active Material Layer and Electrode Slurry for Lithium Ion Battery>
Next, each material constituting the electrode active material layer and the lithium ion battery electrode slurry according to the present embodiment will be described.
The electrode active material layer according to this embodiment contains an electrode active material selected from a positive electrode active material and a negative electrode active material, a binder resin, a thickener, and, if necessary, a conductive aid.
The electrode slurry according to the present embodiment contains an electrode active material selected from a positive electrode active material and a negative electrode active material, a binder resin, a thickener, an aqueous medium, and, if necessary, a conductive aid. include.

(電極活物質)
本実施形態に係る電極活物質は用途に応じて適宜選択される。正極を作製するときは正極活物質を使用し、負極を作製するときは負極活物質を使用する。
本実施形態において、電極活物質としては負極活物質を使用したときに、本実施形態の剥離強度向上効果を特に効果的に得ることができる。
(electrode active material)
The electrode active material according to this embodiment is appropriately selected according to the application. A positive electrode active material is used when manufacturing a positive electrode, and a negative electrode active material is used when manufacturing a negative electrode.
In the present embodiment, when a negative electrode active material is used as the electrode active material, the effect of improving the peel strength of the present embodiment can be obtained particularly effectively.

正極活物質としてはリチウムイオン電池の正極に使用可能な通常の正極活物質であれば特に限定されない。例えば、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム-マンガン-ニッケル複合酸化物等のリチウムと遷移金属との複合酸化物;TiS、FeS、MoS等の遷移金属硫化物;MnO、V、V13、TiO等の遷移金属酸化物、オリビン型リチウムリン酸化物等が挙げられる。
オリビン型リチウムリン酸化物は、例えば、Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Al、Ga、Mg、B、Nb、およびFeよりなる群のうちの少なくとも1種の元素と、リチウムと、リンと、酸素とを含んでいる。これらの化合物はその特性を向上させるために一部の元素を部分的に他の元素に置換したものであってもよい。
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a normal positive electrode active material that can be used for the positive electrode of a lithium ion battery. For example, composite oxides of lithium and transition metals such as lithium-nickel composite oxides, lithium-cobalt composite oxides, lithium-manganese composite oxides, lithium-manganese-nickel composite oxides; transitions such as TiS 2 , FeS, MoS 2 Metal sulfides; MnO , V2O5 , V6O13 , transition metal oxides such as TiO2 , olivine - type lithium phosphate oxides, and the like.
The olivine-type lithium phosphate is, for example, at least one selected from the group consisting of Mn, Cr, Co, Cu, Ni, V, Mo, Ti, Zn, Al, Ga, Mg, B, Nb, and Fe. It contains the elements Lithium, Phosphorus and Oxygen. These compounds may have some elements partially substituted with other elements in order to improve their properties.

これらの中でも、オリビン型リチウム鉄リン酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム-マンガン-ニッケル複合酸化物が好ましい。これらの正極活物質は作用電位が高いことに加えて容量も大きく、大きなエネルギー密度を有する。
正極活物質は1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
Among these, olivine-type lithium iron phosphate oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium manganese composite oxide, and lithium-manganese-nickel composite oxide are preferred. These positive electrode active materials have high action potentials, large capacities, and high energy densities.
A positive electrode active material may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

負極活物質としては、リチウムイオン電池の負極に使用可能な通常の負極活物質であれば特に限定されない。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、樹脂炭、炭素繊維、活性炭、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料;リチウム金属、リチウム合金等のリチウム系金属;シリコン、スズ等の金属;ポリアセン、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性ポリマー等が挙げられる。これらの中でも炭素材料が好ましく、特に天然黒鉛や人造黒鉛等の黒鉛質材料が好ましい。
負極活物質は1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
The negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a normal negative electrode active material that can be used for the negative electrode of a lithium ion battery. For example, carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, resin carbon, carbon fiber, activated carbon, hard carbon, and soft carbon; lithium-based metals such as lithium metal and lithium alloy; metals such as silicon and tin; polyacene, polyacetylene, polypyrrole, etc. and the like. Among these, carbon materials are preferable, and graphite materials such as natural graphite and artificial graphite are particularly preferable.
A negative electrode active material may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

電極活物質の含有量は、電極活物質層の全体または電極スラリーの固形分の全量を100質量部としたとき、70質量部以上99.97質量部以下であることが好ましく、85質量部以上99.85質量部以下であることがより好ましい。 The content of the electrode active material is preferably 70 parts by mass or more and 99.97 parts by mass or less, and is preferably 85 parts by mass or more when the total amount of the solid content of the entire electrode active material layer or the electrode slurry is 100 parts by mass. It is more preferably 99.85 parts by mass or less.

黒鉛質材料としては、リチウムイオン電池の負極に使用可能な通常の黒鉛質材料であれば特に限定されない。例えば、天然黒鉛、石油系および石炭系コークスを熱処理することで製造される人造黒鉛等が挙げられる。
ここで、天然黒鉛とは、鉱石として天然に産出する黒鉛のことをいう。本実施形態の核材として用いる天然黒鉛は、産地や性状、種類は特に限定されない。
また、人造黒鉛とは、人工的な手法で作られた黒鉛および黒鉛の完全結晶に近い黒鉛をいう。このような人造黒鉛は、例えば、石炭の乾留、原油の蒸留による残渣等から得られるタールやコークスを原料にして、焼成工程、黒鉛化工程を経ることにより得られる。
The graphite material is not particularly limited as long as it is a normal graphite material that can be used for the negative electrode of a lithium ion battery. Examples include natural graphite, artificial graphite produced by heat-treating petroleum-based and coal-based coke, and the like.
Here, natural graphite means graphite that is naturally produced as an ore. The natural graphite used as the core material of the present embodiment is not particularly limited in its place of origin, properties, and type.
Artificial graphite refers to graphite produced by an artificial method and graphite that is close to a perfect crystal of graphite. Such artificial graphite can be obtained, for example, by using tar or coke obtained from residues of dry distillation of coal, distillation of crude oil, or the like as raw materials and subjecting them to a firing process and a graphitization process.

また、黒鉛質材料は、黒鉛粉末を核材とし、上記黒鉛粉末の表面の少なくとも一部が上記黒鉛粉末よりも結晶性の低い炭素材料により被覆されているもの(以下、表面被覆黒鉛とも呼ぶ。)が好ましい。特に黒鉛粉末のエッジ部が上記炭素材料により被覆されていることが好ましい。黒鉛粉末のエッジ部が被覆されることにより、エッジ部と電解液との不可逆的な反応を抑制することができ、その結果、不可逆容量の増大による初期の充放電効率の低下を抑制することができる。
また、表面被覆黒鉛を用いると、黒鉛単独のときよりもバインダー樹脂との結着性を向上させることができるため、バインダー樹脂の量を減らすことができる。その結果、得られるリチウムイオン電池の電池特性を向上させることができる。
ここで、上記黒鉛粉末よりも結晶性の低い炭素材料とは、例えば、ソフトカーボン、ハードカーボン等のアモルファスカーボンである。
The graphite material has graphite powder as a core material, and at least a part of the surface of the graphite powder is coated with a carbon material having a lower crystallinity than the graphite powder (hereinafter also referred to as surface-coated graphite. ) is preferred. In particular, it is preferable that the edges of the graphite powder are coated with the carbon material. By coating the edges of the graphite powder, it is possible to suppress the irreversible reaction between the edges and the electrolytic solution, and as a result, it is possible to suppress the decrease in the initial charge-discharge efficiency due to the increase in the irreversible capacity. can.
Further, when surface-coated graphite is used, the binding property with the binder resin can be improved more than when graphite is used alone, so the amount of the binder resin can be reduced. As a result, the battery characteristics of the resulting lithium ion battery can be improved.
Here, the carbon material having lower crystallinity than the graphite powder is, for example, amorphous carbon such as soft carbon and hard carbon.

核材として用いる黒鉛粉末としては、例えば、天然黒鉛、石油系および石炭系コークスを熱処理することで製造される人造黒鉛等が挙げられる。本実施形態においては、これらの黒鉛粉末を一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、コストの点から、天然黒鉛が好ましい。 Graphite powder used as the core material includes, for example, natural graphite, artificial graphite produced by heat-treating petroleum-based or coal-based coke, and the like. In this embodiment, one of these graphite powders may be used alone, or two or more of them may be used in combination. Among these, natural graphite is preferable from the viewpoint of cost.

本実施形態に係る表面被覆黒鉛は、焼成工程により炭素化されて上記黒鉛粉末よりも結晶性の低い炭素材料となる有機化合物と、上記黒鉛粉末とを混合した後に、上記有機化合物を焼成炭素化することによって作製することができる。 The surface-coated graphite according to the present embodiment is obtained by mixing an organic compound that is carbonized in a baking process to become a carbon material with lower crystallinity than the graphite powder and the graphite powder, and then baking and carbonizing the organic compound. It can be made by

上記黒鉛粉末と混合する有機化合物は、焼成することによって炭素化して、上記黒鉛粉末よりも結晶性の低い炭素材料が得られるものであれば特に限定されないが、例えば、石油系タール、石炭系タール等のタール;石油系ピッチ、石炭系ピッチ等のピッチ;ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル等の熱可塑性樹脂;フェノール樹脂、フルフリルアルコール樹脂等の熱硬化性樹脂;セルロース等の天然樹脂;ナフタレン、アルキルナフタレン、アントラセン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。
本実施形態においては、これらの有機化合物は一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの有機化合物は、必要に応じて、溶媒により溶解または分散させて用いてもよい。
上記有機化合物の中でも、価格の点からタールおよびピッチが好ましい。
The organic compound to be mixed with the graphite powder is not particularly limited as long as it can be carbonized by firing to obtain a carbon material with lower crystallinity than the graphite powder. Examples include petroleum-based tar and coal-based tar. tar such as petroleum-based pitch, coal-based pitch, etc.; thermoplastic resins such as polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile; curable resins; natural resins such as cellulose; aromatic hydrocarbons such as naphthalene, alkylnaphthalene and anthracene;
In this embodiment, these organic compounds may be used singly or in combination of two or more. In addition, these organic compounds may be used by dissolving or dispersing them in a solvent, if necessary.
Among the above organic compounds, tar and pitch are preferred from the viewpoint of cost.

本実施形態に係る表面被覆黒鉛における有機化合物由来の炭素材料の割合(以下「被覆量」と呼ぶ。)は、負極活物質を100質量%としたとき、好ましくは0.7質量%以上8.0質量%以下である。
炭素材料の被覆量を上記上限値以下とすることにより、リチウムイオンを吸蔵・放出する面積が大きくなり、得られるリチウムイオン電池のレート特性を向上させることができる。
炭素材料の被覆量を上記下限値以上とすることにより、不可逆容量の増大による初期の充放電効率の低下を抑制することができる。また、炭素材料の被覆量を上記下限値以上とすることにより、得られる電極スラリーの安定性を向上させることができる。
ここで、上記被覆量は、熱重量分析により算出することができる。より具体的には、熱重量分析計(例えば、パーキンエルマ社製TGA7アナライザ)を用いて、酸素雰囲気下、昇温速度5℃/minにて負極活物質を900℃まで昇温したとき、質量減少が始まった温度から、質量減少割合が緩やかになり、その後質量減少が加速する温度までの減少質量を被覆量とすることができる。
The ratio of the organic compound-derived carbon material in the surface-coated graphite according to the present embodiment (hereinafter referred to as "coating amount") is preferably 0.7% by mass or more when the negative electrode active material is 100% by mass. It is 0% by mass or less.
By making the coating amount of the carbon material equal to or less than the above upper limit, the area for intercalating and deintercalating lithium ions is increased, and the rate characteristics of the resulting lithium ion battery can be improved.
By making the coating amount of the carbon material equal to or more than the above lower limit, it is possible to suppress the decrease in the initial charging/discharging efficiency due to the increase in the irreversible capacity. Moreover, the stability of the obtained electrode slurry can be improved by making the coating amount of the carbon material equal to or higher than the above lower limit.
Here, the coating amount can be calculated by thermogravimetric analysis. More specifically, using a thermogravimetric analyzer (for example, TGA7 analyzer manufactured by PerkinElmer), when the negative electrode active material is heated to 900 ° C. at a temperature increase rate of 5 ° C./min in an oxygen atmosphere, the mass The mass reduction from the temperature at which the decrease starts to the temperature at which the rate of mass decrease slows down and then accelerates can be used as the amount of coating.

電極活物質の窒素吸着BET法による比表面積は、好ましくは1.0m/g以上6.0m/g以下であり、より好ましくは2.0m/g以上5.0m/g以下である。
比表面積を上記上限値以下とすることにより、不可逆容量の増大による初期の充放電効率の低下を抑制することができる。また、比表面積を上記上限値以下とすることにより、得られる電極スラリーの安定性を向上させることができる。
比表面積を上記下限値以上とすることにより、リチウムイオンを吸蔵・放出する面積が大きくなり、得られるリチウムイオン電池のレート特性を向上させることができる。
また、比表面積を上記範囲内とすることにより、バインダー樹脂の結着性を向上させることができる。
The specific surface area of the electrode active material by the nitrogen adsorption BET method is preferably 1.0 m 2 /g or more and 6.0 m 2 /g or less, more preferably 2.0 m 2 /g or more and 5.0 m 2 /g or less. be.
By making the specific surface area equal to or less than the above upper limit, it is possible to suppress the decrease in the initial charge-discharge efficiency due to the increase in the irreversible capacity. Further, by setting the specific surface area to the above upper limit value or less, the stability of the obtained electrode slurry can be improved.
By making the specific surface area equal to or higher than the above lower limit, the area for intercalating and deintercalating lithium ions is increased, and the rate characteristics of the resulting lithium ion battery can be improved.
Further, by setting the specific surface area within the above range, the binding property of the binder resin can be improved.

電極活物質の平均粒子径は、充放電時の副反応を抑えて充放電効率の低下を抑える点から、1μm以上が好ましく、3μm以上がより好ましく、5μm以上がさらに好ましく、8μm以上が特に好ましく、入出力特性や電極作製上の観点(電極表面の平滑性等)から、50μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましく、30μm以下が特に好ましい。ここで、平均粒径は、レーザ回折散乱法による粒度分布(体積基準)における積算値50%での粒子径(メジアン径:d50)を意味する。The average particle size of the electrode active material is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, even more preferably 5 μm or more, and particularly preferably 8 μm or more, from the viewpoint of suppressing side reactions during charging and discharging and suppressing deterioration of charging and discharging efficiency. , from the viewpoint of input/output characteristics and electrode fabrication (smoothness of the electrode surface, etc.), the thickness is preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and particularly preferably 30 μm or less. Here, the average particle diameter means the particle diameter (median diameter: d 50 ) at 50% of the integrated value in the particle size distribution (volume basis) according to the laser diffraction scattering method.

(バインダー樹脂)
バインダー樹脂は、電極成形が可能であり、十分な電気化学的安定性を有していれば特に限定されないが、例えば、ゴム系バインダー樹脂やアクリル系バインダー樹脂等を用いることができる。
本実施形態に係るバインダー樹脂はラテックス粒子により形成され、水に分散させてエマルジョン水溶液として用いることが好ましい。すなわち、本実施形態に係るバインダー樹脂は、バインダー樹脂のラテックス粒子により形成され、かつ、水に分散してエマルジョン水溶液を形成できる、いわゆる水系バインダー樹脂が好ましい。これにより、電極活物質間や導電助剤間、電極活物質と導電助剤との間との接触を阻害せず、バインダー樹脂を電極活物質層中に含有させることができる。
なお、バインダー樹脂を分散させる水にはアルコール等の水と親水性の高い溶媒を混合させてもよい。
(binder resin)
The binder resin is not particularly limited as long as it can be formed into an electrode and has sufficient electrochemical stability. For example, a rubber binder resin, an acrylic binder resin, or the like can be used.
The binder resin according to the present embodiment is formed of latex particles, and is preferably dispersed in water to be used as an aqueous emulsion solution. That is, the binder resin according to the present embodiment is preferably a so-called water-based binder resin that is formed from latex particles of the binder resin and that can be dispersed in water to form an aqueous emulsion solution. Thereby, the binder resin can be contained in the electrode active material layer without impeding contact between the electrode active materials, between the conductive aids, and between the electrode active material and the conductive aids.
The water in which the binder resin is dispersed may be a mixture of water such as alcohol and a highly hydrophilic solvent.

ゴム系バインダー樹脂としては、例えば、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム等が挙げられる。
アクリル系バインダー樹脂としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリル酸塩、またはメタクリル酸塩の単位(以下「アクリル単位」という)を含む重合体(単独重合体又は共重合体)等が挙げられる。この共重合体としては、アクリル単位とスチレン単位を含む共重合体、アクリル単位とシリコン単位を含む共重合体等が挙げられる。
これらのバインダー樹脂は一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、結着性、電解液との親和性、価格および電気化学安定性等に優れる点から、スチレン・ブタジエン共重合体ゴムが特に好ましい。
Examples of the rubber binder resin include styrene/butadiene copolymer rubber.
Examples of acrylic binder resins include polymers (homopolymers or copolymer) and the like. Examples of the copolymer include copolymers containing acrylic units and styrene units, copolymers containing acrylic units and silicon units, and the like.
These binder resins may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types. Among these, styrene/butadiene copolymer rubber is particularly preferred from the viewpoints of excellent binding properties, affinity with the electrolytic solution, price, electrochemical stability, and the like.

バインダー樹脂の含有量は、電極活物質層の全体または電極スラリーの固形分の全量を100質量部としたとき、0.01質量部以上10.0質量部以下であることが好ましく、0.05質量部以上5.0質量部以下であることがより好ましい。バインダー樹脂の含有量が上記範囲内であると、電極スラリーの塗工性、バインダー樹脂の結着性および電池特性のバランスがより一層優れる。 The content of the binder resin is preferably 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less when the total solid content of the electrode active material layer or the electrode slurry is 100 parts by mass. More preferably, the amount is not less than 5.0 parts by mass and not more than 5.0 parts by mass. When the content of the binder resin is within the above range, the balance between the coatability of the electrode slurry, the binding property of the binder resin and the battery characteristics is further improved.

バインダー樹脂は、例えば、水系媒体に分散させてエマルジョン水溶液として用いる。これにより、電極活物質間や導電助剤間、電極活物質と導電助剤との間との接触を阻害せず、バインダー樹脂の分散性を向上させることができる。
バインダー樹脂を分散させる水系媒体については、バインダー樹脂を分散できるものであれば特に限定されないが、蒸留水、イオン交換水、市水、工業用水等を使用できる。これらの中でも、蒸留水やイオン交換水が好ましい。また、水には、アルコール等の水と親水性の高い溶媒を混合させてもよい。
The binder resin is, for example, dispersed in an aqueous medium and used as an aqueous emulsion solution. Thereby, the dispersibility of the binder resin can be improved without impeding the contact between the electrode active materials, between the conductive aids, and between the electrode active material and the conductive aids.
The aqueous medium in which the binder resin is dispersed is not particularly limited as long as it can disperse the binder resin. Distilled water, ion-exchanged water, city water, industrial water and the like can be used. Among these, distilled water and ion-exchanged water are preferred. In addition, water may be mixed with a highly hydrophilic solvent such as alcohol.

スチレン・ブタジエン共重合体ゴムは、スチレンと1,3-ブタジエンを主成分とする共重合体である。ここで、主成分とは、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム中において、スチレン由来の構成単位および1,3-ブタジエン由来の構成単位の合計含有量が、スチレン・ブタジエン共重合体ゴムの全重合単位中50質量%以上の場合をいう。
スチレン由来の構成単位(以下、Stとも呼ぶ。)と1,3-ブタジエン由来の構成単位(以下、BDとも呼ぶ。)との質量比(St/BD)は、例えば、10/90~90/10である。
Styrene-butadiene copolymer rubber is a copolymer composed mainly of styrene and 1,3-butadiene. Here, the main component means that the total content of the styrene-derived structural units and the 1,3-butadiene-derived structural units in the styrene/butadiene copolymer rubber is the total polymerized units of the styrene/butadiene copolymer rubber. It means the case of 50% by mass or more.
The mass ratio (St/BD) between the structural unit derived from styrene (hereinafter also referred to as St) and the structural unit derived from 1,3-butadiene (hereinafter also referred to as BD) is, for example, 10/90 to 90/ 10.

スチレン・ブタジエン共重合体ゴムは、スチレンおよび1,3-ブタジエン以外のモノマー成分を共重合させてもよい。例えば、共役ジエン系モノマー、不飽和カルボン酸モノマー、その他共重合可能である公知のモノマー等が挙げられる。
共役ジエン系モノマーとしては、例えば、イソプレン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、ピペリレン等が挙げられる。
不飽和カルボン酸モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられる。
The styrene/butadiene copolymer rubber may be obtained by copolymerizing monomer components other than styrene and 1,3-butadiene. Examples thereof include conjugated diene-based monomers, unsaturated carboxylic acid monomers, and other known copolymerizable monomers.
Conjugated diene-based monomers include, for example, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, and piperylene.
Examples of unsaturated carboxylic acid monomers include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid.

スチレン・ブタジエン共重合体ゴムの製造方法は特に限定されないが、乳化重合法により製造することが好ましい。乳化重合法を用いると、スチレン・ブタジエン共重合体ゴムを含むラテックス粒子で得ることができる。
乳化重合としては従来既知の方法を用いることができる。例えば、スチレンと、1,3-ブタジエンと、さらには上記の各種共重合可能なモノマー成分とを、好ましくは乳化剤の存在下、重合開始剤を添加し、水中で乳化重合することにより製造することができる。
Although the method for producing the styrene-butadiene copolymer rubber is not particularly limited, it is preferably produced by an emulsion polymerization method. Using an emulsion polymerization method, latex particles containing styrene-butadiene copolymer rubber can be obtained.
A conventionally known method can be used as the emulsion polymerization. For example, styrene, 1,3-butadiene, and various copolymerizable monomer components described above are preferably produced by adding a polymerization initiator in the presence of an emulsifier and subjecting them to emulsion polymerization in water. can be done.

(増粘剤)
増粘剤としては、例えば、セルロース系水溶性高分子;ポリカルボン酸;ポリエチレンオキシド;ポリビニルピロリドン;ポリアクリル酸ナトリウム等のポリアクリル酸塩;ポリビニルアルコール;等の水溶性ポリマーが挙げられる。これらの増粘剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
これらの中でもセルロース系水溶性高分子が好ましい。
(thickener)
Examples of thickeners include water-soluble polymers such as cellulose-based water-soluble polymers; polycarboxylic acids; polyethylene oxide; polyvinylpyrrolidone; polyacrylates such as sodium polyacrylate; These thickeners may be used singly or in combination of two or more.
Among these, cellulose-based water-soluble polymers are preferred.

セルロース系水溶性高分子としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルエチルヒドロキシセルロース、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、およびこれらのセルロース系ポリマーのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩等のセルロース系ポリマー塩等から選択される一種または二種以上を用いることができる。
これらの中でもカルボキシメチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロース塩から選択される少なくとも一種を含むことが好ましく、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩およびカルボキシメチルセルロースのカリウム塩から選択される一種または二種以上を含むことがより好ましい。
Cellulose-based water-soluble polymers include, for example, cellulosic polymers such as carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, methylethylhydroxycellulose, methylcellulose, and hydroxypropylcellulose, and ammonium salts and alkali metal salts of these cellulosic polymers. 1 or 2 or more selected from cellulose-based polymer salts and the like can be used.
Among these, it is preferable to include at least one selected from carboxymethylcellulose and carboxymethylcellulose salts, and one or more selected from carboxymethylcellulose, ammonium salts of carboxymethylcellulose, sodium salts of carboxymethylcellulose and potassium salts of carboxymethylcellulose. It is more preferable to include

セルロース系水溶性高分子の水系媒体への溶解性を向上させ、電極スラリーの固形分濃度を高めることができる点等から、セルロース系水溶性高分子のエーテル化度は0.50以上1.0以下であることが好ましく、0.75以上0.90以下であることがより好ましい。
ここで、エーテル化度とは、セルロース系水溶性高分子中の無水グルコース単位1個当たりの水酸基のカルボキシメチル基等への置換体への置換度のことをいう。
The etherification degree of the cellulose-based water-soluble polymer is 0.50 or more and 1.0 because it can improve the solubility of the cellulose-based water-soluble polymer in an aqueous medium and increase the solid content concentration of the electrode slurry. is preferably 0.75 or more and 0.90 or less.
Here, the degree of etherification refers to the degree of substitution of a hydroxyl group to a carboxymethyl group or the like per anhydroglucose unit in the cellulose-based water-soluble polymer.

増粘剤の含有量は、電極活物質層の全体または電極スラリーの固形分の全量を100質量部としたとき、0.01質量部以上10.0質量部以下であることが好ましく、0.05質量部以上5.0質量部以下であることがより好ましい。増粘剤の含有量が上記範囲内であると、電極スラリーの塗工性、バインダー樹脂の結着性および電池特性のバランスがより一層優れる。 The content of the thickener is preferably 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less when the total solid content of the electrode active material layer or the electrode slurry is 100 parts by mass. 05 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less is more preferable. When the content of the thickener is within the above range, the balance between the coatability of the electrode slurry, the binding property of the binder resin, and the battery characteristics is further improved.

(導電助剤)
本実施形態に係る電極活物質層および電極スラリーは、得られる電極の電子伝導性を向上させる観点から、導電助剤をさらに含むことが好ましい。
導電助剤は、電子伝導性を有しており、電極の導電性を向上させるものであれば特に限定されない。本実施形態に係る導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラック、カーボンナノファイバー、活物質として使用される黒鉛よりも粒子径の小さい黒鉛等の炭素材料が挙げられる。これらの導電助剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
(Conductivity aid)
It is preferable that the electrode active material layer and the electrode slurry according to the present embodiment further contain a conductive aid from the viewpoint of improving the electron conductivity of the resulting electrode.
The conductive aid has electronic conductivity and is not particularly limited as long as it improves the conductivity of the electrode. Examples of the conductive aid according to the present embodiment include carbon materials such as acetylene black, ketjen black, carbon black, carbon nanofibers, and graphite having a particle size smaller than that of the graphite used as the active material. These conductive aids may be used singly or in combination of two or more.

導電助剤の含有量は、電極活物質層の全体または電極スラリーの固形分の全量を100質量部としたとき、0.01質量部以上10.0質量部以下であることが好ましく、0.05質量部以上5.0質量部以下であることがより好ましい。
導電助剤の含有量が上記範囲内であると、電極スラリーの塗工性およびバインダー樹脂の結着性のバランスがより一層優れる。
The content of the conductive aid is preferably 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less when the total amount of the solid content of the entire electrode active material layer or the electrode slurry is 100 parts by mass. 05 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less is more preferable.
When the content of the conductive aid is within the above range, the balance between the coatability of the electrode slurry and the binding property of the binder resin is even more excellent.

導電助剤の窒素吸着BET法による比表面積は、電極スラリーの塗工性および電極の伝導性のバランスの点から、好ましくは50m/g以上1000m/g以下である。The specific surface area of the conductive aid as determined by the nitrogen adsorption BET method is preferably 50 m 2 /g or more and 1000 m 2 /g or less from the viewpoint of the balance between the coatability of the electrode slurry and the conductivity of the electrode.

(水系媒体)
本実施形態に係る水系媒体については特に限定されず、例えば、蒸留水、イオン交換水、市水、工業用水等を使用できる。これらの中でも、蒸留水やイオン交換水が好ましい。また、水には、アルコール等の水と親水性の高い溶媒を混合させてもよい。
(Aqueous medium)
The aqueous medium according to this embodiment is not particularly limited, and for example, distilled water, ion-exchanged water, city water, industrial water, etc. can be used. Among these, distilled water and ion-exchanged water are preferred. In addition, water may be mixed with a highly hydrophilic solvent such as alcohol.

本実施形態に係る電極活物質層は、電極活物質層の全体を100質量部としたとき、電極活物質の含有量は好ましくは70質量部以上99.97質量部以下であり、より好ましくは85質量部以上99.85質量部以下である。また、バインダー樹脂の含有量は好ましくは0.01質量部以上10.0質量部以下であり、より好ましくは0.05質量部以上5.0質量部以下である。また、増粘剤の含有量は好ましくは0.01質量部以上10.0質量部以下であり、より好ましくは0.05質量部以上5.0質量部以下である。また、導電助剤の含有量は好ましくは0.01質量部以上10.0質量部以下であり、より好ましくは0.05質量部以上5.0質量部以下である。
電極活物質層を構成する各成分の含有量が上記範囲内であると、リチウムイオン電池用電極の取扱い性と、得られるリチウムイオン電池の電池特性のバランスが特に優れる。
In the electrode active material layer according to the present embodiment, when the entire electrode active material layer is 100 parts by mass, the content of the electrode active material is preferably 70 parts by mass or more and 99.97 parts by mass or less, and more preferably It is 85 parts by mass or more and 99.85 parts by mass or less. Also, the content of the binder resin is preferably 0.01 to 10.0 parts by mass, more preferably 0.05 to 5.0 parts by mass. The content of the thickener is preferably 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less, more preferably 0.05 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less. Moreover, the content of the conductive aid is preferably 0.01 to 10.0 parts by mass, more preferably 0.05 to 5.0 parts by mass.
When the content of each component constituting the electrode active material layer is within the above range, the balance between the handling properties of the lithium ion battery electrode and the battery characteristics of the obtained lithium ion battery is particularly excellent.

本実施形態に係る電極スラリーは、電極スラリーの固形分の全量を100質量部としたとき、電極活物質の含有量は好ましくは70質量部以上99.97質量部以下であり、より好ましくは85質量部以上99.85質量部以下である。また、バインダー樹脂の含有量は好ましくは0.01質量部以上10.0質量部以下であり、より好ましくは0.05質量部以上5.0質量部以下である。また、増粘剤の含有量は好ましくは0.01質量部以上10.0質量部以下であり、より好ましくは0.05質量部以上5.0質量部以下である。また、導電助剤の含有量は好ましくは0.01質量部以上10.0質量部以下であり、より好ましくは0.05質量部以上5.0質量部以下である。
電極スラリーを構成する各成分の含有量が上記範囲内であると、電極スラリーの品質安定性と、得られるリチウムイオン電池の電池特性のバランスが特に優れる。
In the electrode slurry according to the present embodiment, when the total solid content of the electrode slurry is 100 parts by mass, the content of the electrode active material is preferably 70 parts by mass or more and 99.97 parts by mass or less, more preferably 85 parts by mass. It is more than 99.85 parts by mass and less than 99.85 parts by mass. Also, the content of the binder resin is preferably 0.01 to 10.0 parts by mass, more preferably 0.05 to 5.0 parts by mass. The content of the thickener is preferably 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less, more preferably 0.05 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less. Moreover, the content of the conductive aid is preferably 0.01 to 10.0 parts by mass, more preferably 0.05 to 5.0 parts by mass.
When the content of each component constituting the electrode slurry is within the above range, the balance between the quality stability of the electrode slurry and the battery characteristics of the resulting lithium ion battery is particularly excellent.

<リチウムイオン電池用電極スラリーおよびリチウムイオン電池用電極の製造方法>
次に、本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極スラリーおよびリチウムイオン電池用電極の製造方法について説明する。
電極スラリーまたは電極活物質層から抽出された増粘剤の重量平均分子量(Mw)が上記範囲内であるリチウムイオン電池用電極スラリーまたはリチウムイオン電池用電極を得るためには、(1)原料増粘剤の重量平均分子量、(2)電極スラリーの調製方法等の製造条件を高度に制御することが重要である。すなわち、以下の(1)および(2)の2つの条件に係る各種因子を高度に制御する製造方法によって初めて本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極スラリーおよびリチウムイオン電池用電極を得ることができる。
(1)原料増粘剤の重量平均分子量
(2)電極スラリーの調製方法(特に、電極スラリーを作製する際の固練り工程における固形分濃度や混合速度、混練時間等の製造条件)
<Method for producing lithium ion battery electrode slurry and lithium ion battery electrode>
Next, a method for producing the lithium ion battery electrode slurry and the lithium ion battery electrode according to the present embodiment will be described.
In order to obtain a lithium ion battery electrode slurry or a lithium ion battery electrode in which the weight average molecular weight (Mw) of the thickener extracted from the electrode slurry or the electrode active material layer is within the above range, (1) increase in raw materials It is important to highly control manufacturing conditions such as the weight average molecular weight of the viscous agent and (2) the method of preparing the electrode slurry. That is, the lithium ion battery electrode slurry and the lithium ion battery electrode according to the present embodiment can be obtained for the first time by a manufacturing method that highly controls various factors related to the following two conditions (1) and (2). .
(1) Weight-average molecular weight of raw material thickener (2) Preparation method of electrode slurry (in particular, manufacturing conditions such as solid content concentration, mixing speed, kneading time, etc. in the hard kneading process when preparing electrode slurry)

ただし、本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極スラリーおよびリチウムイオン電池用電極は、上記2つの条件に係る各種因子を高度に制御することを前提に、例えば、その他の具体的な製造条件は種々のものを採用することができる。言い換えれば、本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極スラリーおよびリチウムイオン電池用電極は、上記2つの条件に係る各種因子を高度に制御すること以外の点については、公知の方法を採用して作製することが可能である。
以下、上記2つの条件に係る各種因子を高度に制御していることを前提に、本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極スラリーおよびリチウムイオン電池用電極の製造方法の一例について説明する。
However, the lithium ion battery electrode slurry and the lithium ion battery electrode according to the present embodiment are based on the premise that various factors related to the above two conditions are highly controlled, and other specific manufacturing conditions, for example, are various. can be adopted. In other words, the electrode slurry for a lithium ion battery and the electrode for a lithium ion battery according to the present embodiment are produced by adopting a known method except for highly controlling various factors related to the above two conditions. It is possible to
An example of a lithium ion battery electrode slurry and a method for producing a lithium ion battery electrode according to the present embodiment will be described below on the premise that various factors related to the above two conditions are highly controlled.

本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極100の製造方法は、以下の(1)および(2)の2つの工程を含んでいるのが好ましい。
(1)電極活物質と、バインダー樹脂と、増粘剤と、水系媒体と、必要に応じて導電助剤と、を混合することにより電極スラリーを調製する工程
(2)得られた電極スラリーを集電体層101上に塗布して乾燥し、水系媒体を除去することによって、集電体層101上に電極活物質層103を形成する工程
以下、各工程について説明する。
The method for manufacturing the lithium ion battery electrode 100 according to the present embodiment preferably includes the following two steps (1) and (2).
(1) A step of preparing an electrode slurry by mixing an electrode active material, a binder resin, a thickener, an aqueous medium, and, if necessary, a conductive aid (2) The obtained electrode slurry is Step of forming electrode active material layer 103 on current collector layer 101 by coating and drying on current collector layer 101 and removing the aqueous medium. Each step will be described below.

まず、(1)電極活物質と、バインダー樹脂と、増粘剤と、水系媒体と、必要に応じて導電助剤と、を混合することにより電極スラリーを調製する。電極活物質、バインダー樹脂、増粘剤および導電助剤の種類や配合比率は前述したため、ここでは説明を省略する。 First, (1) an electrode slurry is prepared by mixing an electrode active material, a binder resin, a thickener, an aqueous medium, and, if necessary, a conductive aid. Since the types and blending ratios of the electrode active material, binder resin, thickener, and conductive aid have been described above, description thereof will be omitted here.

電極スラリーは、電極活物質と、バインダー樹脂と、増粘剤と、必要に応じて導電助剤と、を水系媒体に分散または溶解させたものである。
電極スラリーを調製する工程では、GPC法を用いてプルラン換算で算出される、増粘剤の重量平均分子量(Mw)が上記下限値以上になるような条件すなわち増粘剤の重量平均分子量(Mw)が上記下限値以上を維持できるような緩やかな条件で、電極活物質、バインダー樹脂および増粘剤を含む混合物を混練することが重要である。
The electrode slurry is obtained by dispersing or dissolving an electrode active material, a binder resin, a thickener, and optionally a conductive aid in an aqueous medium.
In the step of preparing the electrode slurry, the condition that the weight-average molecular weight (Mw) of the thickener calculated in terms of pullulan using the GPC method is equal to or higher than the above lower limit, that is, the weight-average molecular weight (Mw ) is maintained at the above lower limit or more, it is important to knead the mixture containing the electrode active material, the binder resin and the thickener.

本実施形態において、電極スラリーを調製する工程は、例えば、以下のスラリー前駆体調製工程(B)および電極スラリー調製工程(C)を含み、必要に応じて乾式混合工程(A)を含む。ここで、スラリー前駆体調製工程(B)において、増粘剤の分解が特に起きやすいため、増粘剤の重量平均分子量(Mw)を上記下限値以上に維持するためには、スラリー前駆体調製工程(B)における固形分濃度や混合速度、混練時間等の製造条件を調整することが重要である。
例えば、固形分濃度が高いほどスラリー前駆体に対して大きなせん断がかかるため増粘剤の分子鎖が切断されやすくなる。したがって、スラリー前駆体の固形分濃度が相対的に高くなるほど、スラリー前駆体を混練する際の混合速度を遅くしたり、混練時間を短くしたりすることによって、増粘剤の分解を抑制でき、その結果、重量平均分子量(Mw)を高い値に維持することができる。
In this embodiment, the step of preparing the electrode slurry includes, for example, the following slurry precursor preparation step (B) and electrode slurry preparation step (C), and optionally includes a dry mixing step (A). Here, in the slurry precursor preparation step (B), the decomposition of the thickener is particularly likely to occur. It is important to adjust production conditions such as solid content concentration, mixing speed and kneading time in step (B).
For example, the higher the solid content concentration, the greater the shear applied to the slurry precursor, and the more easily the molecular chains of the thickener are cut. Therefore, as the solid content concentration of the slurry precursor becomes relatively higher, the decomposition of the thickener can be suppressed by slowing down the mixing speed or shortening the kneading time when kneading the slurry precursor. As a result, the weight average molecular weight (Mw) can be maintained at a high value.

乾式混合工程(A):電極活物質および増粘剤粉末を紛体状態で乾式混合することにより、電極活物質および増粘剤粉末を含む紛体混合物を調製する工程
スラリー前駆体調製工程(B):混合物あるいは電極活物質中に、水系媒体、バインダー樹脂を含むエマルジョン水溶液および増粘剤溶液から選択される一種または二種以上の液体成分を添加して湿式混合することにより、スラリー前駆体を調製する工程
電極スラリー調製工程(C):上記スラリー前駆体中に、水系媒体、バインダー樹脂を含むエマルジョン水溶液および増粘剤溶液から選択される一種または二種以上の液体成分をさらに添加して湿式混合することにより電極スラリーを調製する工程
また、原料増粘剤として増粘剤粉末ではなく、増粘剤溶液を使用してもよい。この場合、工程(A)はおこなわずに、スラリー前駆体調製工程(B)または電極スラリー調製工程(C)の段階で、増粘剤溶液を添加することができる。
Dry mixing step (A): step of preparing a powder mixture containing the electrode active material and the thickener powder by dry mixing the electrode active material and the thickener powder in a powder state Slurry precursor preparation step (B): A slurry precursor is prepared by adding one or more liquid components selected from an aqueous medium, an aqueous emulsion solution containing a binder resin, and a thickener solution to a mixture or an electrode active material and wet-mixing them. Step Electrode slurry preparation step (C): One or more liquid components selected from an aqueous medium, an aqueous emulsion solution containing a binder resin, and a thickening agent solution are further added to the slurry precursor and wet-mixed. A step of preparing an electrode slurry by using a thickener solution instead of a thickener powder as a raw material thickener. In this case, the thickening agent solution can be added at the stage of the slurry precursor preparation step (B) or the electrode slurry preparation step (C) without performing the step (A).

乾式混合工程(A)では、電極活物質および増粘剤粉末を紛体状態で乾式混合することにより、電極活物質および増粘剤粉末を含む粉体混合物を調製する。このとき、導電助剤を合わせて紛体混合してもよい。また、工程(B)において、増粘剤を増粘剤溶液として添加する場合は、電極活物質と導電助剤のみで乾式混合工程(A)をおこなってもよい。
本実施形態において、乾式混合工程(A)をおこなうことにより、電極活物質および増粘剤の分散性を高めることができ、その後の工程において、増粘剤由来のゲル成分の生成をより一層抑制できる。これにより、得られる電極スラリー中の増粘剤由来のゲル成分の発生を抑制できたり、電極スラリーの貯蔵弾性率を向上できたりする。
In the dry mixing step (A), a powder mixture containing the electrode active material and the thickener powder is prepared by dry-mixing the electrode active material and the thickener powder in powder form. At this time, the powder may be mixed together with a conductive aid. Moreover, in the step (B), when the thickening agent is added as a thickening agent solution, the dry mixing step (A) may be performed only with the electrode active material and the conductive aid.
In the present embodiment, by performing the dry mixing step (A), the dispersibility of the electrode active material and the thickener can be improved, and in the subsequent steps, the formation of the gel component derived from the thickener is further suppressed. can. As a result, generation of a gel component derived from the thickener in the obtained electrode slurry can be suppressed, and the storage elastic modulus of the electrode slurry can be improved.

乾式混合をおこなう混合機としては、遊星運動型ミキサーを用いるのが好ましく、遊星運動型プラネタリーミキサーを用いることがより好ましい。このような混合機を用いることにより、電極活物質および増粘剤粉末の飛散を抑制しながら、電極活物質および増粘剤粉末を十分に混合することができる。なお、遊星運動型ミキサーは、攪拌機構として自転と公転機能を有しているミキサーのことをいう。遊星運動型プラネタリーミキサーとは、攪拌機構として自転と公転機能を有するブレードをもつミキサーをいう。 As a mixer for dry mixing, a planetary motion type mixer is preferably used, and a planetary motion type planetary mixer is more preferably used. By using such a mixer, it is possible to sufficiently mix the electrode active material and the thickener powder while suppressing scattering of the electrode active material and the thickener powder. Note that the planetary motion mixer is a mixer having rotation and revolution functions as a stirring mechanism. A planetary motion type planetary mixer refers to a mixer having blades having rotation and revolution functions as a stirring mechanism.

乾式混合工程(A)における上記乾式混合の自転速度は、0.05m/sec以上0.55m/sec以下の範囲内であることが好ましく、0.07m/sec以上0.52m/sec以下の範囲内であることがより好ましい。
乾式混合工程(A)における上記乾式混合の自転速度が、上記範囲内であると、電極活物質および増粘剤粉末の飛散を抑制しながら、電極活物質および増粘剤粉末を十分に混合することができる。
The rotation speed of the dry mixing in the dry mixing step (A) is preferably in the range of 0.05 m / sec or more and 0.55 m / sec or less, and is in the range of 0.07 m / sec or more and 0.52 m / sec or less. More preferably within
When the autorotation speed of the dry mixing in the dry mixing step (A) is within the above range, the electrode active material and the thickener powder are sufficiently mixed while suppressing scattering of the electrode active material and the thickener powder. be able to.

また、乾式混合工程(A)における上記乾式混合の公転速度は、0.01m/sec以上0.20m/sec以下の範囲内であることが好ましく、0.02m/sec以上0.15m/sec以下の範囲内であることがより好ましい。
乾式混合工程(A)における上記乾式混合の公転速度が、上記範囲内であると、電極活物質および増粘剤粉末の飛散を抑制しながら、電極活物質および増粘剤粉末を十分に混合することができる。
In addition, the revolution speed of the dry mixing in the dry mixing step (A) is preferably in the range of 0.01 m / sec or more and 0.20 m / sec or less, and 0.02 m / sec or more and 0.15 m / sec or less. is more preferably within the range of
When the revolution speed of the dry mixing in the dry mixing step (A) is within the above range, the electrode active material and the thickener powder are sufficiently mixed while suppressing scattering of the electrode active material and the thickener powder. be able to.

乾式混合工程(A)における上記乾式混合の混合時間は、特に限定されないが、例えば、5分以上120分以下、好ましくは10分以上60分以下である。 The mixing time of the dry mixing in the dry mixing step (A) is not particularly limited, but is, for example, 5 minutes or more and 120 minutes or less, preferably 10 minutes or more and 60 minutes or less.

スラリー前駆体調製工程(B)では、工程(A)により得られた紛体混合物、あるいは工程(A)を行わない場合は電極活物質を含む紛体物中に、水系媒体、バインダー樹脂を含むエマルジョン水溶液および増粘剤溶液から選択される一種または二種以上の液体成分を添加して湿式混合することにより、スラリー前駆体を調製する。 In the slurry precursor preparation step (B), an aqueous emulsion solution containing an aqueous medium and a binder resin is added to the powder mixture obtained in the step (A), or the powder containing the electrode active material when the step (A) is not performed. and a thickening agent solution are added and wet-mixed to prepare a slurry precursor.

スラリー前駆体調製工程(B)における湿式混合をおこなう混合機としては、遊星運動型ミキサーを用いるのが好ましく、遊星運動型プラネタリーミキサーを用いることがより好ましい。このような混合機を用いることにより、電極スラリーを構成する各材料の飛散を抑制しながら、各材料の分散性を高めることができる。 As a mixer for performing wet mixing in the slurry precursor preparation step (B), a planetary motion mixer is preferably used, and a planetary motion planetary mixer is more preferably used. By using such a mixer, it is possible to improve the dispersibility of each material while suppressing scattering of each material constituting the electrode slurry.

ここで、スラリー前駆体調製工程(B)は特に限定されないが、第1の固練り工程(B2)と、第2の固練り工程(B3)とを少なくとも含む二段階以上の工程としてもよい。さらに必要に応じて、第1の固練り工程(B2)の前に行う、なじませ工程(B1)を行ってもよい。 Here, the slurry precursor preparation step (B) is not particularly limited, but it may be a two or more step process including at least the first hard kneading step (B2) and the second hard kneading step (B3). Furthermore, if necessary, a familiarization step (B1) performed before the first hard kneading step (B2) may be performed.

なじませ工程(B1)は、工程(A)により得られた紛体混合物、あるいは工程(A)を行わない場合は電極活物質を含む紛体物に、水系媒体、バインダー樹脂を含むエマルジョン水溶液および増粘剤溶液から選択される一種または二種以上の液体成分をなじませる工程である。このなじませ工程(B1)を含むことにより、紛体物が湿式混合時に混合機のふちにせり上がってくることや、紛体物の濡れが偏ってしまうこと、紛体物が混練時に飛び散ること等を一定の範囲で抑制できる。 In the blending step (B1), the powder mixture obtained in the step (A), or the powder containing the electrode active material when the step (A) is not performed, is mixed with an aqueous medium, an aqueous emulsion solution containing a binder resin, and a thickened It is a step of blending one or two or more liquid components selected from the agent solution. By including this familiarization step (B1), it is possible to prevent the powder from rising to the edge of the mixer during wet mixing, the uneven wetting of the powder, and the scattering of the powder during kneading. can be suppressed within the range of

なじませ工程(B1)における上記湿式混合の自転速度は、0.10m/sec以上2.5m/sec以下の範囲内であることが好ましく、0.15m/sec以上2.0m/sec以下の範囲内であることがより好ましい。
なじませ工程(B1)における上記湿式混合の自転速度が上記範囲内であると、紛体物が湿式混合時に混合機のふちにせり上がってくることや、紛体物の濡れが偏ってしまうこと、紛体物が混練時に飛び散ること等をより効果的に抑制しながら、紛体物に液体成分を十分になじませることができる。
The rotation speed of the wet mixing in the blending step (B1) is preferably in the range of 0.10 m / sec or more and 2.5 m / sec or less, and is in the range of 0.15 m / sec or more and 2.0 m / sec or less. More preferably within
If the rotation speed of the wet mixing in the blending step (B1) is within the above range, the powder will rise to the edge of the mixer during wet mixing, the wetting of the powder will be uneven, and the powder will The liquid component can be sufficiently blended with the powder material while effectively suppressing scattering of the material during kneading.

また、なじませ工程(B1)における上記湿式混合の公転速度は、0.03m/sec以上1.00m/sec以下の範囲内であることが好ましく、0.04m/sec以上0.80m/sec以下の範囲内であることがより好ましい。
なじませ工程(B1)における上記湿式混合の公転速度が上記範囲内であると、紛体物が湿式混合時に混合機のふちにせり上がってくることや、紛体物の濡れが偏ってしまうこと、紛体物が混練時に飛び散ること等をより効果的に抑制しながら、紛体物に液体成分を十分になじませることができる。
In addition, the revolution speed of the wet mixing in the familiarization step (B1) is preferably in the range of 0.03 m / sec to 1.00 m / sec, and 0.04 m / sec to 0.80 m / sec. is more preferably within the range of
If the revolution speed of the wet mixing in the blending step (B1) is within the above range, the powder will rise to the edge of the mixer during wet mixing, the wetting of the powder will be uneven, and the powder will The liquid component can be sufficiently blended with the powder material while effectively suppressing scattering of the material during kneading.

なじませ工程(B1)における上記湿式混合の混合時間は、特に限定されないが、例えば、0.5分以上120分以下であることが好ましく、2分以上60分以下であることがより好ましい。 The mixing time of the wet mixing in the blending step (B1) is not particularly limited, but is, for example, preferably 0.5 minutes or more and 120 minutes or less, more preferably 2 minutes or more and 60 minutes or less.

また、第1の固練り工程(B2)および第2の固練り工程(B3)は、紛体物と液体成分とを混練し、スラリー前駆体を得る工程である。 Further, the first hard kneading step (B2) and the second hard kneading step (B3) are steps of kneading the powder material and the liquid component to obtain a slurry precursor.

第1の固練り工程(B2)における上記湿式混合の混合時間は、特に限定されないが、例えば、5分以上120分以下である。 The mixing time of the wet mixing in the first hard kneading step (B2) is not particularly limited, but is, for example, 5 minutes or more and 120 minutes or less.

第2の固練り工程(B3)における上記湿式混合の混合時間は、特に限定されないが、例えば、5分以上120分以下である。 The mixing time of the wet mixing in the second hard kneading step (B3) is not particularly limited, but is, for example, 5 minutes or more and 120 minutes or less.

第1の固練り工程(B2)および第2の固練り工程(B3)において、スラリー前駆体の固形分濃度を55質量%以上77質量%以下に調整することが好ましく、58質量%以上74質量%以下に調整することがより好ましく、60質量%以上73質量%以下に調整することがさらに好ましい。 In the first hard kneading step (B2) and the second hard kneading step (B3), it is preferable to adjust the solid content concentration of the slurry precursor to 55% by mass or more and 77% by mass or less, and 58% by mass or more and 74% by mass. % or less, and more preferably 60% by mass or more and 73% by mass or less.

第1の固練り工程(B2)および第2の固練り工程(B3)における上記湿式混合の自転速度(遊星運動型ミキサーのブレードの線速度)は、0.10m/sec以上3.0m/sec以下の範囲内であることが好ましく、0.20m/sec以上2.5m/sec以下の範囲内であることがより好ましい。 The rotation speed of the wet mixing in the first hard kneading step (B2) and the second hard kneading step (B3) (linear velocity of the blades of the planetary motion mixer) is 0.10 m / sec or more and 3.0 m / sec. It is preferably within the following range, and more preferably within the range of 0.20 m/sec or more and 2.5 m/sec or less.

また、第1の固練り工程(B2)および第2の固練り工程(B3)における上記湿式混合の公転速度(遊星運動型ミキサーのブレードの線速度)は、0.01m/sec以上2.0m/sec以下の範囲内であることが好ましく、0.05m/sec以上1.0m/sec以下の範囲内であることがより好ましい。 In addition, the revolution speed of the wet mixing in the first hard kneading step (B2) and the second hard kneading step (B3) (linear velocity of the blades of the planetary motion mixer) is 0.01 m / sec or more and 2.0 m /sec or less, and more preferably 0.05 m/sec or more and 1.0 m/sec or less.

電極スラリー調製工程(C)では、スラリー前駆体調製工程(B)により得られた上記スラリー前駆体中に、水系媒体、バインダー樹脂を含むエマルジョン水溶液および増粘剤溶液から選択される一種または二種以上の液体成分をさらに添加して湿式混合することにより、上記電極スラリーを調製する。 In the electrode slurry preparation step (C), one or two selected from an aqueous medium, an aqueous emulsion solution containing a binder resin, and a thickener solution are added to the slurry precursor obtained in the slurry precursor preparation step (B). The electrode slurry is prepared by further adding the above liquid components and wet-mixing them.

電極スラリー調製工程(C)における湿式混合をおこなう混合機としては、遊星運動型ミキサーを用いるのが好ましく、遊星運動型プラネタリーミキサーを用いることがより好ましい。このような混合機を用いることにより、低速で攪拌しながら、十分に混合することができる。そのため、攪拌混合による増粘剤の分子鎖の切断を抑制し、かつ、バインダー樹脂同士の凝集を抑制しながら、電極スラリーを構成する各材料の分散性を高めることができる。そして、その結果として、品質安定性により一層優れた電極スラリーを得ることができる。
また、得られる電極スラリーは分散性がより一層優れるため、このような電極スラリーを用いると、より一層均一な電極活物質層を得ることができる。その結果、より一層電池特性に優れた電池を得ることができる。
As a mixer for performing wet mixing in the electrode slurry preparation step (C), a planetary motion mixer is preferably used, and a planetary motion planetary mixer is more preferably used. By using such a mixer, it is possible to sufficiently mix while stirring at a low speed. Therefore, it is possible to improve the dispersibility of each material constituting the electrode slurry while suppressing breakage of the molecular chain of the thickener due to stirring and mixing and suppressing aggregation of the binder resin. As a result, an electrode slurry with even better quality stability can be obtained.
In addition, the resulting electrode slurry has even better dispersibility, so that the use of such an electrode slurry makes it possible to obtain a more uniform electrode active material layer. As a result, a battery with even better battery characteristics can be obtained.

本実施形態において、電極スラリー調製工程(C)における湿式混合の自転速度(遊星運動型ミキサーのブレードの線速度)は特に限定されないが、例えば、0.10m/sec以上10.0m/sec以下の範囲内である。
また、本実施形態において、電極スラリー調製工程(C)における湿式混合の公転速度(遊星運動型ミキサーのブレードの線速度)は特に限定されないが、例えば、0.02m/sec以上3.0m/sec以下の範囲内である。
In the present embodiment, the rotation speed of the wet mixing in the electrode slurry preparation step (C) (the linear speed of the blades of the planetary motion mixer) is not particularly limited. Within range.
Further, in the present embodiment, the revolution speed of wet mixing (linear speed of the blades of the planetary motion mixer) in the electrode slurry preparation step (C) is not particularly limited. Within the following range.

電極スラリー調製工程(C)における上記湿式混合の混合時間は、特に限定されないが、例えば、5分以上60分以下である。 The mixing time of the wet mixing in the electrode slurry preparation step (C) is not particularly limited, but is, for example, 5 minutes or more and 60 minutes or less.

なお、電極スラリー調製工程(C)における電極スラリーの固形分濃度は、上記液体成分の濃度や添加量を調整することにより調整することができる。 The solid content concentration of the electrode slurry in the electrode slurry preparing step (C) can be adjusted by adjusting the concentration and amount of the liquid component added.

本実施形態に係る電極スラリーの製造方法は、脱泡工程(D):真空脱泡する工程をさらにおこなってもよい。これにより、スラリー中に巻き込んだ気泡を取り除くことができ、スラリーの塗工性を向上させることができる。
真空脱泡は混合機の容器や軸部にシール処理を施して気泡を除去してもよいし、別の容器に移してから行ってもよい。
The method for producing an electrode slurry according to the present embodiment may further include a defoaming step (D): a vacuum defoaming step. As a result, air bubbles entrained in the slurry can be removed, and the coatability of the slurry can be improved.
Vacuum defoaming may be performed by sealing the container or shaft of the mixer to remove air bubbles, or by transferring the mixture to another container.

次に、(2)得られた電極スラリーを集電体層101上に塗布して乾燥し、水系媒体を除去することによって、集電体層101上に電極活物質層103を形成する。これにより集電体層101と電極活物質層103との接着性に優れたリチウムイオン電池用電極100を得ることができる。 Next, (2) the electrode active material layer 103 is formed on the collector layer 101 by applying the obtained electrode slurry onto the collector layer 101 and drying it to remove the aqueous medium. Thereby, the electrode 100 for a lithium ion battery having excellent adhesiveness between the current collector layer 101 and the electrode active material layer 103 can be obtained.

すなわち、本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極100は、本実施形態に係る電極スラリーを正極集電体や負極集電体等の集電体層101上に塗布して乾燥し、水系媒体を除去することにより集電体層101上に電極活物質層103を形成することにより得ることができる。 That is, the lithium ion battery electrode 100 according to the present embodiment is obtained by coating the electrode slurry according to the present embodiment on a current collector layer 101 such as a positive electrode current collector and a negative electrode current collector, drying it, and removing an aqueous medium. It can be obtained by forming the electrode active material layer 103 on the collector layer 101 by removing it.

本実施形態に係る電極スラリーを集電体層101上に塗布する方法は、一般的に公知の方法を用いることができる。例えば、リバースロール法、ダイレクトロール法、ドクターブレード法、ナイフ法、エクストルージョン法、カーテン法、グラビア法、バー法、ディップ法およびスクイーズ法等を挙げることができる。これらの中でも、電極スラリーの粘性等の物性および乾燥性に合わせて、良好な塗布層の表面状態を得ることが可能となる点で、ドクターブレード法、ナイフ法、エクストルージョン法が好ましい。 A generally known method can be used as a method for applying the electrode slurry according to the present embodiment onto the current collector layer 101 . For example, a reverse roll method, a direct roll method, a doctor blade method, a knife method, an extrusion method, a curtain method, a gravure method, a bar method, a dip method and a squeeze method can be used. Among these methods, the doctor blade method, the knife method, and the extrusion method are preferable in that a good surface condition of the coating layer can be obtained according to the physical properties such as the viscosity and the drying property of the electrode slurry.

本実施形態に係る電極スラリーは、集電体層101の片面のみに塗布しても両面に塗布してもよい。集電体層101の両面に塗布する場合は、片面ずつ逐次でも、両面同時に塗布してもよい。また、集電体層101の表面に連続で、あるいは、間欠で塗布してもよい。塗布層の厚さや長さ、幅は、電池の大きさに応じて、適宜決定することができる。 The electrode slurry according to this embodiment may be applied to only one side of the current collector layer 101 or to both sides. When coating both surfaces of the current collector layer 101, the coating may be performed one by one successively or simultaneously on both surfaces. Moreover, the surface of the collector layer 101 may be coated continuously or intermittently. The thickness, length, and width of the coating layer can be appropriately determined according to the size of the battery.

本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極100の製造に用いられる集電体層101としては、例えば、リチウムイオン電池に使用可能な通常の集電体を用いることができる。
負極集電体としては銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはこれらの合金を用いることができ、これらの中でも銅が特に好ましい。
正極集電体としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはこれらの合金等を用いることができ、これらの中でもアルミニウムが特に好ましい。
集電体の形状については特に限定されないが、例えば、厚さが0.001~0.5mmの範囲で箔状のものを用いることができる。
As the current collector layer 101 used for manufacturing the lithium ion battery electrode 100 according to the present embodiment, for example, a normal current collector that can be used for lithium ion batteries can be used.
Copper, stainless steel, nickel, titanium, or alloys thereof can be used as the negative electrode current collector, and among these, copper is particularly preferred.
Aluminum, stainless steel, nickel, titanium, alloys thereof, or the like can be used as the positive electrode current collector, and among these, aluminum is particularly preferable.
Although the shape of the current collector is not particularly limited, for example, a foil-like one having a thickness in the range of 0.001 to 0.5 mm can be used.

本実施形態に係る電極活物質層103の厚みや密度は、電池の使用用途等に応じて適宜決定されるため特に限定されず、一般的に公知の情報に準じて設定することができる。 The thickness and density of the electrode active material layer 103 according to the present embodiment are not particularly limited because they are appropriately determined according to the intended use of the battery, and can be set according to generally known information.

塗布した電極スラリーの乾燥方法は、一般的に公知の方法を用いることができる。例えば、熱風、真空、赤外線、遠赤外線、電子線および低温風を単独あるいは組み合わせて用いることができる。乾燥温度は、例えば、30℃以上350℃以下の範囲である。 A commonly known method can be used for drying the applied electrode slurry. For example, hot air, vacuum, infrared rays, far infrared rays, electron beams and cold air can be used alone or in combination. The drying temperature is, for example, in the range of 30°C or higher and 350°C or lower.

本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極は、必要に応じてプレスしてもよい。プレスの方法としては、一般的に公知の方法を用いることができる。例えば、金型プレス法やカレンダープレス法等が挙げられる。プレス圧は特に限定されないが、例えば、0.2~3t/cmの範囲である。The lithium-ion battery electrode according to this embodiment may be pressed if necessary. A generally known method can be used as the pressing method. For example, a die press method, a calender press method, and the like can be mentioned. Although the pressing pressure is not particularly limited, it is in the range of 0.2 to 3 t/cm 2 , for example.

本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極の厚みや密度は、電池の使用用途等に応じて適宜決定されるため特に限定されず、一般的に公知の情報に準じて設定することができる。 The thickness and density of the lithium-ion battery electrode according to the present embodiment are not particularly limited because they are appropriately determined according to the intended use of the battery, and can be set according to generally known information.

<リチウムイオン電池>
つづいて、本実施形態に係るリチウムイオン電池150について説明する。図2は、本発明に係る実施形態のリチウムイオン電池150の構造の一例を示す断面図である。
本実施形態に係るリチウムイオン電池150は、本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極を備える。より具体的には、本実施形態に係るリチウムイオン電池150は、例えば、正極120と、電解質層110と、負極130とを少なくとも備え、正極120および負極130の少なくとも一方が本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極を含む。また、本実施形態に係るリチウムイオン電池150は、必要に応じてセパレーターを含んでもよい。
本実施形態に係るリチウムイオン電池150は、正極120および負極130の少なくとも一方が本実施形態に係るリチウムイオン電池用電極を含むため、電池を組み立てる際の電極活物質層の粉落ちが抑制されており、電池の品質や電池のサイクル特性等が良好である。
本実施形態に係るリチウムイオン電池150は公知の方法に準じて作製することができる。
電極の形態としては、例えば、積層体や捲回体等が挙げられる。外装体としては、例えば、金属外装体やアルミラミネート外装体等が挙げられる。電池の形状としては、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角型、扁平型等の形状が挙げられる。
<Lithium-ion battery>
Next, the lithium ion battery 150 according to this embodiment will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the lithium ion battery 150 according to the embodiment of the invention.
The lithium ion battery 150 according to this embodiment includes the lithium ion battery electrode according to this embodiment. More specifically, the lithium ion battery 150 according to the present embodiment includes, for example, at least a positive electrode 120, an electrolyte layer 110, and a negative electrode 130, and at least one of the positive electrode 120 and the negative electrode 130 is lithium according to the present embodiment. Includes electrodes for ion batteries. In addition, the lithium ion battery 150 according to this embodiment may contain a separator as needed.
In the lithium ion battery 150 according to the present embodiment, at least one of the positive electrode 120 and the negative electrode 130 includes the lithium ion battery electrode according to the present embodiment. Therefore, the quality of the battery and the cycle characteristics of the battery are good.
The lithium ion battery 150 according to this embodiment can be produced according to a known method.
Examples of the form of the electrode include a laminate and a wound body. Examples of the exterior body include a metal exterior body and an aluminum laminate exterior body. Examples of the shape of the battery include coin-shaped, button-shaped, sheet-shaped, cylindrical, square-shaped, and flat-shaped.

電解質層110に使用される電解質としては、公知のリチウム塩がいずれも使用でき、活物質の種類に応じて選択すればよい。例えば、LiClO、LiBF、LiPF、LiCFSO、LiCFCO、LiAsF、LiSbF、LiB10Cl10、LiAlCl、LiCl、LiBr、LiB(C、CFSOLi、CH SOLi、LiCFSO、LiCSO、Li(CFSON、低級脂肪酸カルボン酸リチウム等が挙げられる。As the electrolyte used for the electrolyte layer 110, any known lithium salt can be used, and the electrolyte may be selected according to the type of active material. For example, LiClO4, LiBF6 , LiPF6 , LiCF3SO3 , LiCF3CO2 , LiAsF6 , LiSbF6 , LiB10Cl10 , LiAlCl4 , LiCl, LiBr, LiB ( C2H5 ) 4 , CF3 SO 3 Li, CH 3 SO 3 Li, LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, lithium lower fatty acid carboxylate, and the like.

電解質層110に使用される電解質を溶解する溶媒としては、電解質を溶解させる液体成分として通常用いられるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、ビニレンカーボネート(VC)等のカーボネート類;γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン等のラクトン類;トリメトキシメタン、1,2-ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、2-エトキシエタン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン等のエーテル類;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;1,3-ジオキソラン、4-メチル-1,3-ジオキソラン等のオキソラン類;アセトニトリル、ニトロメタン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド等の含窒素類;ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の有機酸エステル類;リン酸トリエステルやジグライム類;トリグライム類;スルホラン、メチルスルホラン等のスルホラン類;3-メチル-2-オキサゾリジノン等のオキサゾリジノン類;1,3-プロパンスルトン、1,4-ブタンスルトン、ナフタスルトン等のスルトン類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The solvent for dissolving the electrolyte used in the electrolyte layer 110 is not particularly limited as long as it is commonly used as a liquid component for dissolving the electrolyte. Examples include ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC). , butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (MEC), vinylene carbonate (VC); lactones such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; Ethers such as methoxymethane, 1,2-dimethoxyethane, diethyl ether, 2-ethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran; sulfoxides such as dimethylsulfoxide; 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3- Oxolanes such as dioxolane; Nitrogen-containing compounds such as acetonitrile, nitromethane, formamide and dimethylformamide; Organic acid esters such as methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate and ethyl propionate; and diglymes; triglymes; sulfolane, methylsulfolane and other sulfolane; 3-methyl-2-oxazolidinone and other oxazolidinones; . These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

セパレーターとしては、例えば、多孔性セパレーターが挙げられる。セパレーターの形態は、例えば、膜、フィルム、不織布等が挙げられる。
多孔性セパレーターとしては、例えば、ポリプロピレン系、ポリエチレン系等のポリオレフィン系多孔性セパレーター;ポリビニリデンフルオリド、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンフルオリドヘキサフルオロプロピレン共重合体等により形成された多孔性セパレーターが挙げられる。
Examples of separators include porous separators. Examples of the form of the separator include membranes, films, non-woven fabrics, and the like.
Examples of the porous separator include polyolefin porous separators such as polypropylene and polyethylene; porous separators made of polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene copolymer, etc. is mentioned.

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
また、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
以下、実施形態の例を付記する。
1. 集電体層と、
前記集電体層の少なくとも一方の面に設けられ、かつ、電極活物質、バインダー樹脂および増粘剤を含む電極活物質層と、
を備えるリチウムイオン電池用電極であって、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を用いてプルラン換算で算出される、前記電極活物質層から抽出された前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)が2000000以上であるリチウムイオン電池用電極。
2. 1.に記載のリチウムイオン電池用電極において、
GPC法を用いてプルラン換算で算出される、前記電極活物質層から抽出された前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が6.0未満であるリチウムイオン電池用電極。
3. 1.または2.に記載のリチウムイオン電池用電極において、
前記電極活物質が炭素材料を含むリチウムイオン電池用電極。
4. 1.乃至3.のいずれかに記載のリチウムイオン電池用電極において、
前記増粘剤がセルロース系水溶性高分子を含むリチウムイオン電池用電極。
5. 4.に記載のリチウムイオン電池用電極において、
前記セルロース系水溶性高分子のエーテル化度が0.50以上1.0以下であるリチウムイオン電池用電極。
6. 1.乃至5.のいずれかに記載のリチウムイオン電池用電極において、
前記バインダー樹脂がゴム系バインダー樹脂およびアクリル系バインダー樹脂から選択される少なくとも一種の樹脂を含むリチウムイオン電池用電極。
7. 6.に記載のリチウムイオン電池用電極において、
前記バインダー樹脂がスチレン・ブタジエン共重合体ゴムを含むリチウムイオン電池用電極。
8. 1.乃至7.のいずれかに記載のリチウムイオン電池用電極において、
前記電極活物質層の全体を100質量部としたとき、
前記電極活物質の含有量が70質量部以上99.97質量部以下であり、
前記増粘剤の含有量が0.01質量部以上10.0質量部以下であり、
前記バインダー樹脂の含有量が0.01質量部以上10.0質量部以下であるリチウムイオン電池用電極。
9. 1.乃至8.のいずれかに記載のリチウムイオン電池用電極において、
前記電極活物質層が導電助剤をさらに含むリチウムイオン電池用電極。
10. 電極活物質、バインダー樹脂、増粘剤および水系媒体を含むリチウムイオン電池用電極スラリーであって、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を用いてプルラン換算で算出される、前記リチウムイオン電池用電極スラリーから抽出された前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)が2000000以上であるリチウムイオン電池用電極スラリー。
11. 10.に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーにおいて、
GPC法を用いてプルラン換算で算出される、前記リチウムイオン電池用電極スラリーから抽出された前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が6.0未満であるリチウムイオン電池用電極スラリー。
12. 10.または11.に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーにおいて、
前記電極活物質が炭素材料を含むリチウムイオン電池用電極スラリー。
12. 10.乃至12.のいずれかに記載のリチウムイオン電池用電極スラリーにおいて、
前記増粘剤がセルロース系水溶性高分子を含むリチウムイオン電池用電極スラリー。
14. 13.に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーにおいて、
前記セルロース系水溶性高分子のエーテル化度が0.50以上1.0以下であるリチウムイオン電池用電極スラリー。
15. 10.乃至14.のいずれかに記載のリチウムイオン電池用電極スラリーにおいて、
前記バインダー樹脂がゴム系バインダー樹脂およびアクリル系バインダー樹脂から選択される少なくとも一種の樹脂を含むリチウムイオン電池用電極スラリー。
16. 15.に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーにおいて、
前記バインダー樹脂がスチレン・ブタジエン共重合体ゴムを含むリチウムイオン電池用電極スラリー。
17. 10.乃至16.のいずれかに記載のリチウムイオン電池用電極スラリーにおいて、
前記リチウムイオン電池用電極スラリーの固形分の全量を100質量部としたとき、
前記電極活物質の含有量が70質量部以上99.97質量部以下であり、
前記増粘剤の含有量が0.01質量部以上10.0質量部以下であり、
前記バインダー樹脂の含有量が0.01質量部以上10.0質量部以下であるリチウムイオン電池用電極スラリー。
18. 10.乃至17.のいずれかに記載のリチウムイオン電池用電極スラリーにおいて、
導電助剤をさらに含むリチウムイオン電池用電極スラリー。
19. 集電体層と、
前記集電体層の少なくとも一方の面に設けられ、かつ、10.乃至18.のいずれかに記載のリチウムイオン電池用電極スラリーの固形分により構成された電極活物質層と、を含むリチウムイオン電池用電極。
20. 19.に記載のリチウムイオン電池用電極を製造するための製造方法であって、
10.乃至18.のいずれかに記載のリチウムイオン電池用電極スラリーを調製する工程を含み、
前記リチウムイオン電池用電極スラリーを調製する工程は、
GPC法を用いてプルラン換算で算出される、前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)が2000000以上になるような条件で、電極活物質、バインダー樹脂および増粘剤を含む混合物を混練する工程を含むリチウムイオン電池用電極の製造方法。
21. 1.乃至9.および19.のいずれかに記載のリチウムイオン電池用電極を備える、リチウムイオン電池。
Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of the present invention, and various configurations other than those described above can also be adopted.
Moreover, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications, improvements, etc. within the scope of achieving the object of the present invention.
Examples of embodiments are added below.
1. a current collector layer;
an electrode active material layer provided on at least one surface of the current collector layer and containing an electrode active material, a binder resin and a thickening agent;
An electrode for a lithium ion battery comprising
An electrode for a lithium ion battery, wherein the thickener extracted from the electrode active material layer has a weight-average molecular weight (Mw) of 2,000,000 or more, calculated in terms of pullulan using a gel permeation chromatography (GPC) method.
2. 1. In the lithium ion battery electrode according to
The ratio (Mw/Mn) between the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the thickening agent extracted from the electrode active material layer, calculated in terms of pullulan using the GPC method, is 6. An electrode for a lithium ion battery that is less than .0.
3. 1. or 2. In the lithium ion battery electrode according to
An electrode for a lithium ion battery, wherein the electrode active material comprises a carbon material.
4. 1. to 3. In the lithium ion battery electrode according to any one of
An electrode for a lithium ion battery, wherein the thickener comprises a cellulose-based water-soluble polymer.
5. 4. In the lithium ion battery electrode according to
An electrode for a lithium ion battery, wherein the cellulose-based water-soluble polymer has a degree of etherification of 0.50 or more and 1.0 or less.
6. 1. to 5. In the lithium ion battery electrode according to any one of
An electrode for a lithium ion battery, wherein the binder resin comprises at least one resin selected from rubber binder resins and acrylic binder resins.
7. 6. In the lithium ion battery electrode according to
An electrode for a lithium ion battery, wherein the binder resin contains a styrene-butadiene copolymer rubber.
8. 1. to 7. In the lithium ion battery electrode according to any one of
When the entire electrode active material layer is 100 parts by mass,
The content of the electrode active material is 70 parts by mass or more and 99.97 parts by mass or less,
The content of the thickener is 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less,
A lithium ion battery electrode, wherein the content of the binder resin is 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less.
9. 1. to 8. In the lithium ion battery electrode according to any one of
The electrode for a lithium ion battery, wherein the electrode active material layer further contains a conductive aid.
10. An electrode slurry for a lithium ion battery containing an electrode active material, a binder resin, a thickener and an aqueous medium,
For a lithium ion battery, wherein the thickener extracted from the lithium ion battery electrode slurry has a weight average molecular weight (Mw) of 2,000,000 or more, calculated in terms of pullulan using a gel permeation chromatography (GPC) method. electrode slurry.
11. 10. In the lithium ion battery electrode slurry according to
Ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight (Mw) of the thickener extracted from the lithium ion battery electrode slurry and the number average molecular weight (Mn), which is calculated in terms of pullulan using the GPC method. is less than 6.0 for a lithium ion battery electrode slurry.
12. 10. or 11. In the lithium ion battery electrode slurry according to
An electrode slurry for a lithium ion battery, wherein the electrode active material contains a carbon material.
12. 10. 12. In the lithium ion battery electrode slurry according to any one of
An electrode slurry for a lithium ion battery, wherein the thickener contains a cellulose-based water-soluble polymer.
14. 13. In the lithium ion battery electrode slurry according to
An electrode slurry for a lithium ion battery, wherein the cellulose-based water-soluble polymer has a degree of etherification of 0.50 or more and 1.0 or less.
15. 10. to 14. In the lithium ion battery electrode slurry according to any one of
An electrode slurry for a lithium ion battery, wherein the binder resin contains at least one resin selected from a rubber binder resin and an acrylic binder resin.
16. 15. In the lithium ion battery electrode slurry according to
An electrode slurry for a lithium ion battery, wherein the binder resin contains a styrene-butadiene copolymer rubber.
17. 10. to 16. In the lithium ion battery electrode slurry according to any one of
When the total solid content of the lithium ion battery electrode slurry is 100 parts by mass,
The content of the electrode active material is 70 parts by mass or more and 99.97 parts by mass or less,
The content of the thickener is 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less,
An electrode slurry for a lithium ion battery, wherein the content of the binder resin is 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less.
18. 10. to 17. In the lithium ion battery electrode slurry according to any one of
An electrode slurry for a lithium ion battery, further comprising a conductive aid.
19. a current collector layer;
10. provided on at least one surface of the current collector layer; to 18. and an electrode active material layer composed of the solid content of the electrode slurry for a lithium ion battery according to any one of the above.
20. 19. A manufacturing method for manufacturing a lithium ion battery electrode according to
10. to 18. A step of preparing a lithium ion battery electrode slurry according to any one of
The step of preparing the lithium ion battery electrode slurry includes:
A step of kneading a mixture containing an electrode active material, a binder resin and a thickening agent under conditions such that the weight average molecular weight (Mw) of the thickening agent, calculated in terms of pullulan using the GPC method, is 2,000,000 or more. A method for producing a lithium ion battery electrode comprising:
21. 1. to 9. and 19. A lithium ion battery comprising the electrode for a lithium ion battery according to any one of .

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these.

(実施例1)
<電極スラリーの作製>
(A)乾式混合工程
遊星運動型プラネタリーミキサー(釜の大きさ:1600L)に、電極活物質として炭素材料1(平均粒子径d50:16μm、窒素吸着BET法による比表面積:3.4m/g)620kgと、原料増粘剤としてカルボキシメチルセルロース粉末(日本製紙株式会社製、MAC350HC(登録商標)、エーテル化度:0.8、重量平均分子量Mw:3230000、Mw/Mn=7.56)7kgと、導電助剤として約30nmの1次粒子が連鎖状に凝集したカーボンブラック(窒素吸着BET法による比表面積:60m/g)3kgを投入した。次いで、自転速度:0.26m/sec、公転速度:0.08m/sec、温度:20℃の条件下で20分間乾式混合をおこない、粉体混合物を得た。ここで、自転速度および公転速度は、遊星運動型プラネタリーミキサーのブレードの線速度である。
以下、平均粒子径d50はMicrotrac社製、MT3000装置により測定し、比表面積は、Quantachrome Corporation社製、Quanta Sorbを用いて、窒素吸着BET法にて求めた。
また、電極スラリーの作製に用いる前の原料増粘剤の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、以下の手順により測定した。
濃度が1.2質量%の増粘剤水溶液を測定溶媒(0.1M塩化ナトリウム水溶液)で5倍に希釈し、以下の測定条件で増粘剤の分子量分布の測定をおこない、得られた結果からプルラン換算の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)をそれぞれ算出した。ここで、プルラン換算の重量平均分子量とは、標準物質として単分散プルランを用いて作成した検量線を用いて算出した値である。
(測定条件)
装置:ゲル浸透クロマトグラフ GPC(東ソー株式会社製、ポンプ型式:DP-8020)
検出器:示差屈折率検出器RI(東ソー社製、RI-8020型、感度16)
カラム:TSKgel guardcolumn PWXL(1本)、TSKgel PWXL(2本)(φ6mm×4cm、φ7.8mm×30cm、東ソー株式会社製)
溶媒:0.1M塩化ナトリウム水溶液
流速:0.5mL/min
カラム温度:45℃
注入量:0.2mL
標準物質:単分散プルラン(昭和電工製)
(Example 1)
<Preparation of electrode slurry>
(A) Dry mixing step In a planetary motion planetary mixer (pot size: 1600 L), carbon material 1 (average particle diameter d 50 : 16 μm, specific surface area by nitrogen adsorption BET method: 3.4 m 2 as an electrode active material) / g) 620 kg, and carboxymethyl cellulose powder as a raw material thickener (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., MAC350HC (registered trademark), degree of etherification: 0.8, weight average molecular weight Mw: 3230000, Mw / Mn = 7.56) 7 kg and 3 kg of carbon black (specific surface area determined by nitrogen adsorption BET method: 60 m 2 /g) in which primary particles of about 30 nm are agglomerated in chain form as a conductive agent were added. Then, dry mixing was performed for 20 minutes under the conditions of rotation speed: 0.26 m/sec, revolution speed: 0.08 m/sec, and temperature: 20°C to obtain a powder mixture. Here, the rotation speed and revolution speed are the linear velocities of the blades of the planetary motion type planetary mixer.
Hereinafter, the average particle diameter d50 was measured with a MT3000 device manufactured by Microtrac, and the specific surface area was obtained by the nitrogen adsorption BET method using Quanta Sorb manufactured by Quantachrome Corporation.
Also, the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the raw material thickener before being used to prepare the electrode slurry were measured by the following procedure.
A thickener aqueous solution with a concentration of 1.2% by mass was diluted 5 times with a measurement solvent (0.1M sodium chloride aqueous solution), and the molecular weight distribution of the thickener was measured under the following measurement conditions. The pullulan-equivalent weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) were calculated from the above. Here, the pullulan-equivalent weight average molecular weight is a value calculated using a calibration curve prepared using monodisperse pullulan as a standard substance.
(Measurement condition)
Apparatus: Gel permeation chromatograph GPC (manufactured by Tosoh Corporation, pump model: DP-8020)
Detector: Differential refractive index detector RI (manufactured by Tosoh Corporation, RI-8020 type, sensitivity 16)
Column: TSKgel guard column PW XL (1 piece), TSKgel PW XL (2 pieces) (φ6 mm × 4 cm, φ7.8 mm × 30 cm, manufactured by Tosoh Corporation)
Solvent: 0.1 M aqueous sodium chloride solution Flow rate: 0.5 mL/min
Column temperature: 45°C
Injection volume: 0.2 mL
Reference material: Monodisperse pullulan (manufactured by Showa Denko)

ここで、炭素材料1(表面が非晶質の炭素で被覆された黒鉛)は以下のように作製した。
平均粒子径d50が16μm、比表面積が3.4m/gの天然黒鉛を核材として使用した。
この天然黒鉛粉末99.0質量部と、石炭系ピッチ粉末1.0質量部とを、Vブレンダーを用いた単純混合により固相で混合した。得られた混合粉末を黒鉛るつぼに入れ、窒素気流下1300℃で1時間熱処理して、表面が非晶質の炭素で被覆された黒鉛を得た。
Here, carbon material 1 (graphite whose surface is coated with amorphous carbon) was produced as follows.
Natural graphite with an average particle size d 50 of 16 μm and a specific surface area of 3.4 m 2 /g was used as the core material.
99.0 parts by mass of this natural graphite powder and 1.0 parts by mass of coal-based pitch powder were mixed in a solid phase by simple mixing using a V blender. The obtained mixed powder was placed in a graphite crucible and heat-treated at 1300° C. for 1 hour in a nitrogen stream to obtain graphite whose surface was coated with amorphous carbon.

(B2)第1の固練り工程
次いで、上記乾式混合工程(A)が終了した遊星運動型プラネタリーミキサーに、得られるスラリー前駆体の固形分濃度が71質量%になるように水を添加した。その後、自転速度:0.45m/sec、公転速度:0.14m/sec、温度:20℃、大気圧の条件下で15分間湿式混合をおこなった。ここで、自転速度および公転速度は、遊星運動型プラネタリーミキサーのブレードの線速度である。
(B2) First solid kneading step Next, water was added to the planetary motion type planetary mixer after the dry mixing step (A) was completed so that the solid content concentration of the resulting slurry precursor was 71% by mass. . After that, wet mixing was performed for 15 minutes under conditions of rotation speed: 0.45 m/sec, revolution speed: 0.14 m/sec, temperature: 20°C, and atmospheric pressure. Here, the rotation speed and revolution speed are the linear velocities of the blades of the planetary motion type planetary mixer.

(B3)第2の固練り工程
次いで、上記第1の固練り工程(B2)が終了した遊星運動型プラネタリーミキサーに、得られるスラリー前駆体の固形分濃度が63質量%になるように水を添加し、自転速度、公転速度、温度は上記第1の固練り工程(B2)と同じ条件にしたまま、大気圧の条件下で30分間湿式混合をおこない、電極スラリー前駆体を得た。
(B3) Second hard kneading step Next, water is added to the planetary motion type planetary mixer after the first hard kneading step (B2) is completed so that the solid content concentration of the resulting slurry precursor is 63% by mass. was added, and while the rotation speed, revolution speed, and temperature were the same as in the first hard kneading step (B2), wet mixing was performed for 30 minutes under atmospheric pressure conditions to obtain an electrode slurry precursor.

(C)電極スラリー調製工程
次いで、バインダー樹脂としてスチレン・ブタジエン共重合体ゴム(SBR)を水に分散した固形分濃度40質量%のSBRエマルジョン水溶液を調製した。得られたSBRエマルジョン水溶液24kgを、固練り工程が終了した遊星運動型プラネタリーミキサーに添加した。
その後、自転速度:0.52m/sec、公転速度:0.15m/sec、温度:20℃の条件下で40分間湿式混合をおこなった。ここで、自転速度および公転速度は、遊星運動型プラネタリーミキサーのブレードの線速度である。
(C) Electrode Slurry Preparation Step Next, an SBR emulsion aqueous solution having a solid content concentration of 40% by mass was prepared by dispersing styrene-butadiene copolymer rubber (SBR) as a binder resin in water. 24 kg of the obtained SBR emulsion aqueous solution was added to a planetary motion type planetary mixer after the hard kneading process was completed.
After that, wet mixing was performed for 40 minutes under conditions of rotation speed: 0.52 m/sec, revolution speed: 0.15 m/sec, and temperature: 20°C. Here, the rotation speed and revolution speed are the linear velocities of the blades of the planetary motion type planetary mixer.

(D)脱泡工程
次いで、真空脱泡を行い、電極スラリーを得た。
なお、電極スラリーの最終的な固形分濃度は、電極スラリーを調製する工程(C)において水を添加することによって51質量%に調整した。
(D) Degassing Step Subsequently, vacuum degassing was performed to obtain an electrode slurry.
The final solid content concentration of the electrode slurry was adjusted to 51% by mass by adding water in the step (C) of preparing the electrode slurry.

<電極の作製>
得られた電極スラリーを集電体層である銅箔の両面にダイコータを用いて塗布し、乾燥した。次いで、得られた電極をプレスして、電極(負極)を得た。
<Production of electrodes>
The resulting electrode slurry was applied to both sides of a copper foil as a current collector layer using a die coater and dried. Then, the obtained electrode was pressed to obtain an electrode (negative electrode).

<評価>
(1)電極スラリーの粘度測定
B型粘度計(ブルックフィールド社製、回転粘度計)を用いて、25℃、せん断速度3.4s-1の条件で電極スラリーの粘度を測定した。
<Evaluation>
(1) Measurement of Viscosity of Electrode Slurry Using a Brookfield viscometer (Rotational viscometer manufactured by Brookfield), the viscosity of the electrode slurry was measured at 25° C. and a shear rate of 3.4 s −1 .

(2)剥離強度試験
以下の手順により、得られた電極の剥離強度を測定した。電極を幅20mm、長さ10cmにわたって切り取り、電極の片面を両面テープが張られた板に貼り付けた。次いで、板を固定し、電極を100mm/minの速度で90°方向に剥離した。そのときの剥離強度(mN/mm)を3回測定し、その平均値を剥離強度とした。
(2) Peel strength test The peel strength of the obtained electrode was measured by the following procedure. A 20 mm wide and 10 cm long electrode was cut out, and one side of the electrode was attached to a plate with double-sided tape. Then, the plate was fixed and the electrode was peeled off in the direction of 90° at a speed of 100 mm/min. The peel strength (mN/mm) at that time was measured three times, and the average value was taken as the peel strength.

(3)増粘剤の分子量測定
電極スラリーから抽出された増粘剤の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、以下の手順により測定した。
(3-1)電極スラリー約12.5gをメスフラスコに量りとり、蒸留水を加えて50mLとした。
(3-2)軽く振り混ぜて均一な溶液にした後(例えば目視により確認)、超遠心分離機(日立工機株式会社製、製品名:日立分離用超遠心機、型式:CP80WX、ロータ:アングルロータP70AT)を用いて、超遠心分離(30000rpm(66000G)×30分)を行った。
(3-3)(3-2)で得られた分離後の上澄み液を回収して、再度超遠心分離(30000rpm(66000G)×30分)を行った。さらに、上澄み液を回収して、再度超遠心分離(30000rpm(66000G)×30分)を行った。これらの超遠心分離操作によって、スラリー中の電極活物質、バインダー樹脂および導電助剤を除去した。
(3-4)(3-3)で得られた上澄み液を0.45μmフィルターでろ過し、得られた濾液をさらに0.20μmフィルターでろ過した。これにより、(3-3)で得られた上澄み液に残っている、電極活物質、バインダー樹脂および導電助剤を除去した。得られた濾液を測定溶媒(0.1M塩化ナトリウム水溶液)で5倍に希釈し、以下の測定条件で増粘剤の分子量分布の測定をおこない、得られた結果からプルラン換算の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)をそれぞれ算出した。ここで、プルラン換算の重量平均分子量とは、標準物質として単分散プルランを用いて作成した検量線を用いて算出した値である。
(測定条件)
装置:ゲル浸透クロマトグラフ GPC(東ソー株式会社製、ポンプ型式:DP-8020)
検出器:示差屈折率検出器RI(東ソー社製、RI-8020型、感度16)
カラム:TSKgel guardcolumn PWXL(1本)、TSKgel PWXL(2本)(φ6mm×4cm、φ7.8mm×30cm、東ソー株式会社製)
溶媒:0.1M塩化ナトリウム水溶液
流速:0.5mL/min
カラム温度:45℃
注入量:0.2mL
標準物質:単分散プルラン(昭和電工製)
(3) Measurement of Molecular Weight of Thickener The weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the thickener extracted from the electrode slurry were measured by the following procedures.
(3-1) About 12.5 g of the electrode slurry was weighed into a volumetric flask, and distilled water was added to make 50 mL.
(3-2) After lightly shaking to make a uniform solution (for example, visually confirmed), an ultracentrifuge (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd., product name: Hitachi separation ultracentrifuge, model: CP80WX, rotor: Ultracentrifugation (30000 rpm (66000 G) x 30 minutes) was performed using an angle rotor P70AT).
(3-3) The supernatant after the separation obtained in (3-2) was collected and subjected to ultracentrifugation (30000 rpm (66000 G)×30 minutes) again. Furthermore, the supernatant was collected and ultracentrifuged again (30000 rpm (66000 G)×30 minutes). These ultracentrifugation operations removed the electrode active material, the binder resin and the conductive aid in the slurry.
(3-4) The supernatant obtained in (3-3) was filtered through a 0.45 μm filter, and the obtained filtrate was further filtered through a 0.20 μm filter. As a result, the electrode active material, binder resin and conductive aid remaining in the supernatant obtained in (3-3) were removed. The resulting filtrate was diluted 5-fold with a measurement solvent (0.1 M aqueous sodium chloride solution), and the molecular weight distribution of the thickener was measured under the following measurement conditions. Mw) and number average molecular weight (Mn) were calculated respectively. Here, the pullulan-equivalent weight average molecular weight is a value calculated using a calibration curve prepared using monodisperse pullulan as a standard substance.
(Measurement condition)
Apparatus: Gel permeation chromatograph GPC (manufactured by Tosoh Corporation, pump model: DP-8020)
Detector: Differential refractive index detector RI (manufactured by Tosoh Corporation, RI-8020 type, sensitivity 16)
Column: TSKgel guard column PW XL (1 piece), TSKgel PW XL (2 pieces) (φ6 mm × 4 cm, φ7.8 mm × 30 cm, manufactured by Tosoh Corporation)
Solvent: 0.1 M aqueous sodium chloride solution Flow rate: 0.5 mL/min
Column temperature: 45°C
Injection volume: 0.2 mL
Reference material: Monodisperse pullulan (manufactured by Showa Denko)

得られた評価結果を表1に示す。 Table 1 shows the obtained evaluation results.

(実施例2)
第1の固練り工程(B2)の固形分濃度および混合時間を表1に示す値にそれぞれ変化させ、電極活物質として、炭素材料1の代わりに炭素材料2(天然黒鉛、平均粒子径d50:13μm、窒素吸着BET法による比表面積:3.6m/g)を使用し、さらに第2の固練り工程(B3)を実施しない以外は実施例1と同様に電極スラリーおよび電極を作製し、各評価をそれぞれおこなった。得られた結果を表1に示す。
(Example 2)
The solid content concentration and mixing time in the first solid kneading step (B2) were changed to the values shown in Table 1, and carbon material 2 (natural graphite, average particle diameter d 50 ) was used instead of carbon material 1 as the electrode active material. : 13 μm, specific surface area by nitrogen adsorption BET method: 3.6 m 2 /g), and an electrode slurry and an electrode were prepared in the same manner as in Example 1 except that the second hard kneading step (B3) was not performed. , each evaluation was performed. Table 1 shows the results obtained.

(実施例3)
<電極スラリーの作製>
(A)乾式混合工程
遊星運動型プラネタリーミキサー(釜の大きさ:1600L)に、電極活物質として炭素材料1(平均粒子径d50:16μm、窒素吸着BET法による比表面積:3.4m/g)620kgと、導電助剤として約30nmの1次粒子が連鎖状に凝集したカーボンブラック(窒素吸着BET法による比表面積:60m/g)3kgを投入した。次いで、自転速度:0.26m/sec、公転速度:0.08m/sec、温度:20℃の条件下で20分間乾式混合をおこない、粉体混合物を得た。ここで、自転速度および公転速度は、遊星運動型プラネタリーミキサーのブレードの線速度である。
以下、平均粒子径d50はMicrotrac社製、MT3000装置により測定し、比表面積は、Quantachrome Corporation社製、Quanta Sorbを用いて、窒素吸着BET法にて求めた。
(Example 3)
<Preparation of electrode slurry>
(A) Dry mixing step In a planetary motion planetary mixer (pot size: 1600 L), carbon material 1 (average particle diameter d 50 : 16 μm, specific surface area by nitrogen adsorption BET method: 3.4 m 2 as an electrode active material) /g) and 3 kg of carbon black (specific surface area by nitrogen adsorption BET method: 60 m 2 /g) in which primary particles of about 30 nm are agglomerated in a chain as a conductive aid. Then, dry mixing was performed for 20 minutes under the conditions of rotation speed: 0.26 m/sec, revolution speed: 0.08 m/sec, and temperature: 20°C to obtain a powder mixture. Here, the rotation speed and revolution speed are the linear velocities of the blades of the planetary motion type planetary mixer.
Hereinafter, the average particle diameter d50 was measured with a MT3000 device manufactured by Microtrac, and the specific surface area was obtained by the nitrogen adsorption BET method using Quanta Sorb manufactured by Quantachrome Corporation.

(B1)なじませ工程
次いで、上記乾式混合工程(A)が終了した遊星運動型プラネタリーミキサーに、得られるペースト前駆体の固形分濃度が86質量%になるように、濃度が1.2質量%の増粘剤水溶液(カルボキシメチルセルロース(日本製紙株式会社製 MAC350HC(登録商標)、エーテル化度:0.8、重量平均分子量Mw:3230000、Mw/Mn=7.56)を水に溶解させたもの)101kgを添加した。その後、自転速度:1.36m/sec、公転速度:0.43m/sec、温度:20℃、大気圧の条件下で35分間湿式混合をおこなった。ここで、自転速度および公転速度は、遊星運動型プラネタリーミキサーのブレードの線速度である。
(B1) Blending step Next, the concentration is 1.2 mass so that the solid content concentration of the resulting paste precursor is 86 mass% in the planetary motion type planetary mixer after the dry mixing step (A) is completed. % thickening agent aqueous solution (carboxymethyl cellulose (MAC350HC (registered trademark) manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., etherification degree: 0.8, weight average molecular weight Mw: 3230000, Mw / Mn = 7.56) was dissolved in water. thing) 101 kg was added. After that, wet mixing was performed for 35 minutes under the conditions of rotation speed: 1.36 m/sec, revolution speed: 0.43 m/sec, temperature: 20°C, and atmospheric pressure. Here, the rotation speed and revolution speed are the linear velocities of the blades of the planetary motion type planetary mixer.

(B2)第1の固練り工程
次いで、得られるスラリー前駆体の固形分濃度が63質量%になるように濃度が1.2質量%の増粘剤水溶液(カルボキシメチルセルロース(日本製紙株式会社製 MAC350HC(登録商標)、エーテル化度:0.8、重量平均分子量Mw:3230000、Mw/Mn=7.56)を水に溶解させたもの)280kgを添加した。その後、自転速度:2.04m/sec、公転速度:0.65m/sec、温度:20℃、大気圧の条件下で50分間湿式混合をおこなった。ここで、自転速度および公転速度は、遊星運動型プラネタリーミキサーのブレードの線速度である。
(B2) First kneading step Next, a thickening agent aqueous solution (carboxymethylcellulose (MAC350HC manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) having a concentration of 1.2% by mass so that the solid content concentration of the resulting slurry precursor is 63% by mass (registered trademark), degree of etherification: 0.8, weight average molecular weight Mw: 3230000, Mw/Mn = 7.56) dissolved in water) was added. After that, wet mixing was performed for 50 minutes under conditions of rotation speed: 2.04 m/sec, revolution speed: 0.65 m/sec, temperature: 20° C., and atmospheric pressure. Here, the rotation speed and revolution speed are the linear velocities of the blades of the planetary motion type planetary mixer.

(B3)第2の固練り工程
次いで、上記第1の固練り工程(B2)が終了した遊星運動型プラネタリーミキサーに、得られるスラリー前駆体の固形分濃度が61質量%になるように濃度が1.2質量%の増粘剤水溶液(カルボキシメチルセルロース(日本製紙株式会社製 MAC350HC(登録商標)、エーテル化度:0.8、重量平均分子量Mw:3230000、Mw/Mn=7.56)を水に溶解させたもの)21kgを添加した。その後、自転速度:2.04m/sec、公転速度:0.65m/sec、温度:20℃、大気圧の条件下で11分間湿式混合をおこない、電極スラリー前駆体を得た。ここで、自転速度および公転速度は、遊星運動型プラネタリーミキサーのブレードの線速度である。
(B3) Second hard kneading step Next, in the planetary motion type planetary mixer after the first hard kneading step (B2) has been completed, the slurry precursor obtained has a solid content concentration of 61% by mass. is 1.2% by mass of a thickening agent aqueous solution (carboxymethyl cellulose (MAC350HC (registered trademark) manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., degree of etherification: 0.8, weight average molecular weight Mw: 3230000, Mw / Mn = 7.56) dissolved in water) was added. After that, wet mixing was performed for 11 minutes under conditions of rotation speed: 2.04 m/sec, revolution speed: 0.65 m/sec, temperature: 20° C., and atmospheric pressure to obtain an electrode slurry precursor. Here, the rotation speed and revolution speed are the linear velocities of the blades of the planetary motion type planetary mixer.

(C)電極スラリー調製工程
次いで、バインダー樹脂としてスチレン・ブタジエン共重合体ゴム(SBR)を水に分散した固形分濃度40質量%のSBRエマルジョン水溶液を調製した。得られたSBRエマルジョン水溶液24kgと、濃度が1.2質量%の増粘剤水溶液(カルボキシメチルセルロース(日本製紙株式会社製 MAC350HC(登録商標)、エーテル化度:0.8、重量平均分子量Mw:3230000、Mw/Mn=7.56)を水に溶解させたもの)131kgとを、固練り工程が終了した遊星運動型プラネタリーミキサーに添加した。
その後、自転速度:0.52m/sec、公転速度:0.15m/sec、温度:20℃の条件下で40分間湿式混合をおこなった。ここで、自転速度および公転速度は、遊星運動型プラネタリーミキサーのブレードの線速度である。
(C) Electrode Slurry Preparation Step Next, an SBR emulsion aqueous solution having a solid content concentration of 40% by mass was prepared by dispersing styrene-butadiene copolymer rubber (SBR) as a binder resin in water. 24 kg of the resulting aqueous SBR emulsion solution and an aqueous thickener solution having a concentration of 1.2% by mass (carboxymethyl cellulose (MAC350HC (registered trademark) manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., etherification degree: 0.8, weight average molecular weight Mw: 3230000 , Mw/Mn=7.56) dissolved in water) were added to the planetary motion type planetary mixer after the kneading process was completed.
After that, wet mixing was performed for 40 minutes under conditions of rotation speed: 0.52 m/sec, revolution speed: 0.15 m/sec, and temperature: 20°C. Here, the rotation speed and revolution speed are the linear velocities of the blades of the planetary motion type planetary mixer.

(D)脱泡工程
次いで、真空脱泡を行い、電極スラリーを得た。
なお、電極スラリーの最終的な固形分濃度は、電極スラリーを調製する工程(C)において水を添加することによって51質量%に調整した。
(D) Degassing Step Subsequently, vacuum degassing was performed to obtain an electrode slurry.
The final solid content concentration of the electrode slurry was adjusted to 51% by mass by adding water in the step (C) of preparing the electrode slurry.

<電極の作製>
得られた電極スラリーを集電体層である銅箔の両面にダイコータを用いて塗布し、乾燥した。次いで、得られた電極をプレスして、電極(負極)を得た。
<Production of electrodes>
The resulting electrode slurry was applied to both sides of a copper foil as a current collector layer using a die coater and dried. Then, the obtained electrode was pressed to obtain an electrode (negative electrode).

<評価>
実施例1と同様の評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
<Evaluation>
The same evaluation as in Example 1 was performed. Table 1 shows the results obtained.

(実施例4)
電極活物質として、炭素材料1の代わりに炭素材料2(天然黒鉛、平均粒子径d50:13μm、窒素吸着BET法による比表面積:3.6m/g)を用いた以外は実施例3と同様に電極スラリーおよび電極を作製し、各評価をそれぞれおこなった。得られた結果を表1に示す。
(Example 4)
Carbon material 2 (natural graphite, average particle diameter d 50 : 13 μm, specific surface area by nitrogen adsorption BET method: 3.6 m 2 /g) was used as the electrode active material instead of carbon material 1. Electrode slurries and electrodes were prepared in the same manner, and each evaluation was performed. Table 1 shows the results obtained.

(実施例5および比較例1)
第1の固練り工程(B2)の固形分濃度および混合時間を表1に示す値にそれぞれ設定し、さらに第2の固練り工程(B3)を実施しない以外は実施例1と同様に電極スラリーおよび電極を作製し、各評価をそれぞれおこなった。得られた結果を表1に示す。
(Example 5 and Comparative Example 1)
Electrode slurry in the same manner as in Example 1 except that the solid content concentration and mixing time in the first hard kneading step (B2) are set to the values shown in Table 1, and the second hard kneading step (B3) is not performed. and electrodes were produced, and each evaluation was performed. Table 1 shows the results obtained.

(比較例2)
第1の固練り工程(B2)の自転速度および公転速度を表1に示す値にそれぞれ変化させた以外は実施例2と同様に電極スラリーおよび電極を作製し、各評価をそれぞれおこなった。得られた結果を表1に示す。
(Comparative example 2)
An electrode slurry and an electrode were prepared in the same manner as in Example 2 except that the rotation speed and revolution speed in the first hard kneading step (B2) were changed to the values shown in Table 1, and each evaluation was performed. Table 1 shows the results obtained.

Figure 0007130037000001
Figure 0007130037000001

この出願は、2018年6月6日に出願された日本出願特願2018-108732号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-108732 filed on June 6, 2018, and the entire disclosure thereof is incorporated herein.

Claims (15)

集電体層と、
前記集電体層の少なくとも一方の面に設けられ、かつ、電極活物質、バインダー樹脂および増粘剤を含む電極活物質層と、
を備えるリチウムイオン電池用電極であって、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を用いてプルラン換算で算出される、前記電極活物質層から抽出された前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)が2000000以上であり、
GPC法を用いてプルラン換算で算出される、前記電極活物質層から抽出された前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が6.0未満であり、
前記増粘剤がセルロース系水溶性高分子を含み、前記セルロース系水溶性高分子のエーテル化度が0.50以上1.0以下であるリチウムイオン電池用電極。
a current collector layer;
an electrode active material layer provided on at least one surface of the current collector layer and containing an electrode active material, a binder resin and a thickening agent;
An electrode for a lithium ion battery comprising
The weight average molecular weight (Mw) of the thickening agent extracted from the electrode active material layer, which is calculated in terms of pullulan using a gel permeation chromatography (GPC) method, is 2000000 or more,
The ratio (Mw/Mn) between the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the thickening agent extracted from the electrode active material layer, calculated in terms of pullulan using the GPC method, is 6. is less than .0,
An electrode for a lithium ion battery, wherein the thickener contains a cellulose-based water-soluble polymer, and the cellulose-based water-soluble polymer has a degree of etherification of 0.50 or more and 1.0 or less.
請求項1に記載のリチウムイオン電池用電極において、
前記電極活物質が炭素材料を含むリチウムイオン電池用電極。
In the lithium ion battery electrode according to claim 1,
An electrode for a lithium ion battery, wherein the electrode active material comprises a carbon material.
請求項1または2に記載のリチウムイオン電池用電極において、
前記バインダー樹脂がゴム系バインダー樹脂およびアクリル系バインダー樹脂から選択される少なくとも一種の樹脂を含むリチウムイオン電池用電極。
In the lithium ion battery electrode according to claim 1 or 2,
An electrode for a lithium ion battery, wherein the binder resin comprises at least one resin selected from rubber binder resins and acrylic binder resins.
請求項3に記載のリチウムイオン電池用電極において、
前記バインダー樹脂がスチレン・ブタジエン共重合体ゴムを含むリチウムイオン電池用電極。
In the lithium ion battery electrode according to claim 3,
An electrode for a lithium ion battery, wherein the binder resin contains a styrene-butadiene copolymer rubber.
請求項1乃至4のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池用電極において、
前記電極活物質層の全体を100質量部としたとき、
前記電極活物質の含有量が70質量部以上99.97質量部以下であり、
前記増粘剤の含有量が0.01質量部以上10.0質量部以下であり、
前記バインダー樹脂の含有量が0.01質量部以上10.0質量部以下であるリチウムイオン電池用電極。
In the lithium ion battery electrode according to any one of claims 1 to 4,
When the entire electrode active material layer is 100 parts by mass,
The content of the electrode active material is 70 parts by mass or more and 99.97 parts by mass or less,
The content of the thickener is 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less,
A lithium ion battery electrode, wherein the content of the binder resin is 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池用電極において、
前記電極活物質層が導電助剤をさらに含むリチウムイオン電池用電極。
In the lithium ion battery electrode according to any one of claims 1 to 5,
The electrode for a lithium ion battery, wherein the electrode active material layer further contains a conductive aid.
電極活物質、バインダー樹脂、増粘剤および水系媒体を含むリチウムイオン電池用電極スラリーであって、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を用いてプルラン換算で算出される、前記リチウムイオン電池用電極スラリーから抽出された前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)が2000000以上であり、
GPC法を用いてプルラン換算で算出される、前記リチウムイオン電池用電極スラリーから抽出された前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が6.0未満であり、
前記増粘剤がセルロース系水溶性高分子を含み、前記セルロース系水溶性高分子のエーテル化度が0.50以上1.0以下である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 an electrode active material, a binder resin, a thickener and an aqueous medium,
The weight average molecular weight (Mw) of the thickener extracted from the lithium ion battery electrode slurry, which is calculated in terms of pullulan using a gel permeation chromatography (GPC) method, is 2000000 or more,
Ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight (Mw) of the thickener extracted from the lithium ion battery electrode slurry and the number average molecular weight (Mn), which is calculated in terms of pullulan using the GPC method. is less than 6.0,
An electrode slurry for a lithium ion battery, wherein the thickener contains a cellulose-based water-soluble polymer, and the cellulose-based water-soluble polymer has a degree of etherification of 0.50 or more and 1.0 or less.
請求項7に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーにおいて、
前記電極活物質が炭素材料を含むリチウムイオン電池用電極スラリー。
In the lithium ion battery electrode slurry according to claim 7,
An electrode slurry for a lithium ion battery, wherein the electrode active material contains a carbon material.
請求項7または8に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーにおいて、
前記バインダー樹脂がゴム系バインダー樹脂およびアクリル系バインダー樹脂から選択される少なくとも一種の樹脂を含むリチウムイオン電池用電極スラリー。
In the lithium ion battery electrode slurry according to claim 7 or 8,
An electrode slurry for a lithium ion battery, wherein the binder resin contains at least one resin selected from a rubber binder resin and an acrylic binder resin.
請求項9に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーにおいて、
前記バインダー樹脂がスチレン・ブタジエン共重合体ゴムを含むリチウムイオン電池用電極スラリー。
In the lithium ion battery electrode slurry according to claim 9,
An electrode slurry for a lithium ion battery, wherein the binder resin contains a styrene-butadiene copolymer rubber.
請求項7乃至10のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーにおいて、
前記リチウムイオン電池用電極スラリーの固形分の全量を100質量部としたとき、
前記電極活物質の含有量が70質量部以上99.97質量部以下であり、
前記増粘剤の含有量が0.01質量部以上10.0質量部以下であり、
前記バインダー樹脂の含有量が0.01質量部以上10.0質量部以下であるリチウムイオン電池用電極スラリー。
In the lithium ion battery electrode slurry according to any one of claims 7 to 10,
When the total solid content of the lithium ion battery electrode slurry is 100 parts by mass,
The content of the electrode active material is 70 parts by mass or more and 99.97 parts by mass or less,
The content of the thickener is 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less,
An electrode slurry for a lithium ion battery, wherein the content of the binder resin is 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less.
請求項7乃至11のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーにおいて、
導電助剤をさらに含むリチウムイオン電池用電極スラリー。
In the lithium ion battery electrode slurry according to any one of claims 7 to 11,
An electrode slurry for a lithium ion battery, further comprising a conductive aid.
集電体層と、
前記集電体層の少なくとも一方の面に設けられ、かつ、請求項7乃至12のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーの固形分により構成された電極活物質層と、を含むリチウムイオン電池用電極。
a current collector layer;
and an electrode active material layer provided on at least one surface of the current collector layer and composed of the solid content of the lithium ion battery electrode slurry according to any one of claims 7 to 12. Electrodes for lithium-ion batteries.
請求項13に記載のリチウムイオン電池用電極を製造するための製造方法であって、
請求項7乃至12のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池用電極スラリーを調製する工程を含み、
前記リチウムイオン電池用電極スラリーを調製する工程は、
GPC法を用いてプルラン換算で算出される、前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)が2000000以上になり、かつGPC法を用いてプルラン換算で算出される、前記増粘剤の重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が6.0未満になるような条件で、電極活物質、バインダー樹脂および増粘剤を含む混合物を混練する工程を含むリチウムイオン電池用電極の製造方法。
A manufacturing method for manufacturing a lithium ion battery electrode according to claim 13,
A step of preparing the lithium ion battery electrode slurry according to any one of claims 7 to 12,
The step of preparing the lithium ion battery electrode slurry includes:
The weight average molecular weight (Mw) of the thickener is 2,000,000 or more, calculated in terms of pullulan using the GPC method, and the weight average of the thickening agent, calculated in terms of pullulan using the GPC method. A step of kneading a mixture containing an electrode active material, a binder resin and a thickening agent under conditions such that the ratio (Mw/Mn) of the molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) is less than 6.0. A method for manufacturing an electrode for a lithium ion battery comprising:
請求項1乃至6および13のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池用電極を備える、リチウムイオン電池。 A lithium ion battery comprising the lithium ion battery electrode according to any one of claims 1 to 6 and 13.
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