JP7139342B2 - Electrode mix for non-aqueous electrolyte secondary batteries - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解質二次電池用電極合剤等に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrode mixture for non-aqueous electrolyte secondary batteries and the like.

近年、ノートパソコン、スマートフォン、携帯ゲーム機器、PDA等の携帯電子機器の普及に伴い、これらの機器をより軽量化し、且つ、長時間の使用を可能とするため、電源として使用される二次電池の小型化及び高容量化が要求されている。さらに最近では、電池の携帯性及び取扱性を重視して、大きな電流で短時間での充電が可能な急速充電特性も重要な要求特性となってきている。 In recent years, with the spread of portable electronic devices such as laptop computers, smartphones, portable game devices, and PDAs, secondary batteries are used as power sources in order to make these devices lighter and enable them to be used for a long time. There is a demand for miniaturization and high capacity. Furthermore, recently, with emphasis on portability and handling of batteries, rapid charging characteristics that enable charging with a large current in a short period of time have also become an important requirement.

リチウム二次電池の急速充電特性を向上させる手段としては、主として電極構成部材の改良が挙げられる。 Means for improving the rapid charging characteristics of a lithium secondary battery mainly include improvement of electrode constituent members.

電極構成要素であるバインダー(結着剤)も二次電池の性能を左右する部品の一つである。電極の構造を強固に固定するためにバインダーが用いられるが、より結着力が高く強靭なバインダーを用いることで、電池充放電時の電極の崩壊を防ぎ、サイクル特性がよくなる(すなわち、寿命が長くなる)。ただ、一般に、電極を構成する部材の1つであるバインダーは、電極活物質や導電助剤などに比べて、導電性が低く充放電時の抵抗の要因となり得る。活物質や導電助剤だけでは電極は形成できず、部材の接着のためにはバインダーは欠かせない。このため、電池性能を向上させるために、バインダーを含有しつつも抵抗が小さい電極の開発が求められている。 A binder, which is an electrode component, is also one of the components that affect the performance of the secondary battery. A binder is used to firmly fix the structure of the electrode, but using a binder with a higher binding strength and toughness prevents the electrode from collapsing during battery charging and discharging, and improves cycle characteristics (i.e., longer life). Become). However, in general, a binder, which is one of the members constituting an electrode, has lower conductivity than an electrode active material, a conductive aid, and the like, and can cause resistance during charging and discharging. Electrodes cannot be formed with only active materials and conductive aids, and binders are indispensable for bonding members. Therefore, in order to improve battery performance, it is desired to develop an electrode that contains a binder and has a low resistance.

特開2012-204203号公報JP 2012-204203 A 特開2000-348730号公報JP-A-2000-348730

本発明は、上記従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、結着剤を含有しつつも抵抗が小さい電極合剤を提供すること、ひいては、当該電極合剤から電極を製造し、当該電極を備えた非水電解質二次電池用電極合剤を提供することにある。 The present invention has been made in view of the current state of the prior art described above, and its main object is to provide an electrode mixture that contains a binder and has a low resistance, and furthermore, to provide an electrode mixture containing a binder. An object of the present invention is to manufacture an electrode and provide an electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery having the electrode.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の結着剤、特定の架橋剤、及び電極活物質を含み、特に当該結着剤と当該架橋剤とを特定の比率で含む、非水電解質二次電池用電極合剤を用いることで、抵抗値が低い電極を製造できること見出し、さらに改良を重ねて本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a specific binding agent, a specific cross-linking agent, and an electrode active material are included, and in particular, the binding agent and the cross-linking agent are mixed in a specific ratio. By using the electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery contained in, it was found that an electrode with a low resistance value can be produced, and further improvements were repeated to complete the present invention.

本発明は例えば以下の項に記載の主題を包含する。
項1.
電極活物質と、架橋剤と、結着剤とを含有し、
前記結着剤が、ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体を含み、
前記架橋剤が、金属キレート錯体化合物であり、
前記結着剤及び前記架橋剤の合計量100質量部に対して前記架橋剤が0.2質量部以上10質量部未満含有される、
非水電解質二次電池用電極合剤。
項2.
金属キレート錯体化合物が、チタンキレート錯体化合物及びジルコニウムキレート錯体化合物からなる群より選択される少なくとも1種である、項1に記載の非水電解質二次電池用電極合剤。
項3.
前記架橋剤は、カルボキシル基および/または水酸基と反応可能な官能基を2個以上有する架橋剤である、項1又は2に記載の非水電解質二次電池用電極合剤。
項4.
前記架橋剤は、アルコキシ基及びアシレート基からなる群より選択される官能基を、同一又は異なって2個以上有する架橋剤である、項1又は2に記載の非水電解質二次電池用電極合剤。
項5.
前記エチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物が、アクリル酸アルカリ金属中和物および/またはメタクリル酸アルカリ金属中和物である、項1~4のいずれかに記載の非水電解質二次電池用電極合剤。
項6.
項1~5のいずれかに記載の非水電解質二次電池用電極合剤を用いた非水電解質二次電池用電極。
項7.
項6に記載の非水電解質二次電池用電極を備えた非水電解質二次電池。
項8.
項7に記載の非水電解質二次電池を備えた電気機器。
項9.
電極活物質、架橋剤、及び結着剤を混合する工程を含み、
ここで、前記架橋剤は金属キレート錯体化合物であり、前記結着剤はビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体であり、前記結着剤及び前記架橋剤の合計量100質量部に対して前記架橋剤が0.2質量部以上10質量部未満となるよう混合される、
非水電解質二次電池用電極合剤の製造方法。
The invention includes, for example, the subject matter described in the following sections.
Section 1.
containing an electrode active material, a cross-linking agent, and a binder;
The binder contains a copolymer of vinyl alcohol and an ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product,
the cross-linking agent is a metal chelate complex compound,
0.2 parts by mass or more and less than 10 parts by mass of the cross-linking agent is contained with respect to 100 parts by mass of the total amount of the binder and the cross-linking agent.
Electrode mixture for non-aqueous electrolyte secondary batteries.
Section 2.
Item 2. The electrode mixture for non-aqueous electrolyte secondary batteries according to Item 1, wherein the metal chelate complex compound is at least one selected from the group consisting of titanium chelate complex compounds and zirconium chelate complex compounds.
Item 3.
Item 3. The electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to Item 1 or 2, wherein the cross-linking agent has two or more functional groups capable of reacting with a carboxyl group and/or a hydroxyl group.
Section 4.
Item 3. The electrode assembly for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to Item 1 or 2, wherein the cross-linking agent has two or more identical or different functional groups selected from the group consisting of an alkoxy group and an acylate group. agent.
Item 5.
Item 5. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of Items 1 to 4, wherein the neutralized alkali metal ethylenically unsaturated carboxylic acid is a neutralized alkali metal acrylate and/or a neutralized alkali metal methacrylate. Electrode mixture for
Item 6.
Item 6. An electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery using the electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of Items 1 to 5.
Item 7.
Item 7. A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising the electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to Item 6.
Item 8.
Item 8. An electrical device comprising the non-aqueous electrolyte secondary battery according to Item 7.
Item 9.
mixing an electrode active material, a cross-linking agent, and a binder;
Here, the cross-linking agent is a metal chelate complex compound, the binder is a copolymer of vinyl alcohol and an ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product, and the binder and the cross-linking agent are The cross-linking agent is mixed so that 0.2 parts by mass or more and less than 10 parts by mass with respect to the total amount of 100 parts by mass.
A method for producing an electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明に係る非水電解質二次電池用電極合剤を用いた電極はサイクル性が高く、サイクル後の抵抗値が比較的低い。つまり、本発明の結着剤を電極に用いることで、電池充放電時の電極の崩壊を防ぎ、サイクル特性がよくなる(すなわち、寿命が長くなる)ため、充放電後の抵抗が低く(すなわち、レート特性が向上し高出力が可能と)なる。 An electrode using the electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention has high cyclability and a relatively low resistance value after cycling. In other words, by using the binder of the present invention for the electrode, the electrode is prevented from collapsing during battery charging and discharging, and the cycle characteristics are improved (that is, the life is extended), so the resistance after charging and discharging is low (that is, rate characteristics are improved and high output is possible).

本発明に包含される非水電解質二次電池用電極合剤の一態様について、その概要を示す。An outline of one aspect of the electrode mixture for non-aqueous electrolyte secondary batteries included in the present invention will be shown. 図1に示す非水電解質二次電池用電極合剤を金属箔に塗工し、乾燥させ、プレスし、加熱して電極を調製した際の一態様の概要を示す。An outline of one mode when an electrode is prepared by applying the electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 to a metal foil, drying, pressing, and heating is shown. 架橋型樹脂を含む結着剤及び電極活物質を含有する電極合剤、並びに、これにさらに架橋剤を加えた場合には本発明の非水電解質二次電池用電極合剤となり得ることについて、概要を示す。An electrode mixture containing a binder containing a cross-linkable resin and an electrode active material, and the fact that when a cross-linking agent is further added to this, it can be the electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, Give an overview.

以下、本発明の各実施形態について、さらに詳細に説明する。 Each embodiment of the present invention will be described in further detail below.

本発明に包含される非水電解質二次電池用電極合剤は、電極活物質(正極または負極用活物質)と、架橋剤と、結着剤とを含有し、前記結着剤は、ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体を含み、前記架橋剤は金属キレート錯体化合物である。また、前記結着剤と前記架橋剤とは、特定の比率(前記結着剤100質量部に対して前記架橋剤が0.2質量部以上10質量部未満)で含有される。当該合剤は、前記各成分を含む組成物(合剤組成物)である。また、当該合剤は、スラリーの形態であることが好ましい。 The electrode mixture for non-aqueous electrolyte secondary batteries included in the present invention contains an electrode active material (positive electrode or negative electrode active material), a cross-linking agent, and a binder. It comprises a copolymer of an alcohol and an ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product, and the cross-linking agent is a metal chelate complex compound. The binder and the cross-linking agent are contained in a specific ratio (0.2 parts by mass or more and less than 10 parts by mass of the cross-linking agent with respect to 100 parts by mass of the binder). The mixture is a composition (mixture composition) containing each of the above components. Moreover, the mixture is preferably in the form of slurry.

また、当該電極合剤には、電極活物質、架橋剤、及び結着剤の他にも、例えば液体媒体(好ましくは水)が含まれていてもよい。またさらに、導電助剤、分散助剤などが含まれていてもよい。 Moreover, the electrode mixture may contain, for example, a liquid medium (preferably water) in addition to the electrode active material, the cross-linking agent, and the binder. Furthermore, a conductive aid, a dispersing aid, and the like may be included.

(結着剤)
本発明に用いられる結着剤は、ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体を含む。当該共重合体は、例えば、ビニルエステルとエチレン性不飽和カルボン酸エステルとを共重合させて得られた共重合体を、アルカリ金属を含むアルカリの存在下、水性有機溶媒と水の混合溶媒中でケン化することによって得ることができる。すなわち、ビニルアルコール自体は不安定であるため直接モノマーとして使用することはできないが、ビニルエステルをモノマーとして使用して得られた重合体をケン化することにより、生成された重合体は結果としてビニルアルコールをモノマーとして重合させた態様となる。
(Binder)
The binder used in the present invention contains a copolymer of vinyl alcohol and an ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product. The copolymer is, for example, a copolymer obtained by copolymerizing a vinyl ester and an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester, in the presence of an alkali containing an alkali metal, in a mixed solvent of an aqueous organic solvent and water. It can be obtained by saponifying with That is, vinyl alcohol itself is unstable and cannot be used directly as a monomer. It becomes a mode in which alcohol is polymerized as a monomer.

前記ビニルエステルとしては、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニルなどが挙げられるが、ケン化反応が進行しやすいため酢酸ビニルが好ましい。これらのビニルエステルは、1種を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。 Examples of the vinyl ester include vinyl acetate, vinyl propionate, and vinyl pivalate. Vinyl acetate is preferred because the saponification reaction proceeds easily. These vinyl esters may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

前記エチレン性不飽和カルボン酸エステルとしては、例えばアクリル酸、メタクリル酸のメチルエステル、エチルエステル、n-プロピルエステル、iso-プロピルエステル、n-ブチルエステル、及びt-ブチルエステルなどが挙げられるが、ケン化反応が進行しやすいためアクリル酸メチル、及びメタクリル酸メチルが好ましい。これらのエチレン性不飽和カルボン酸エステルは、1種を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。 Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid esters include methyl esters, ethyl esters, n-propyl esters, iso-propyl esters, n-butyl esters, and t-butyl esters of acrylic acid and methacrylic acid. Methyl acrylate and methyl methacrylate are preferred because the saponification reaction proceeds easily. These ethylenically unsaturated carboxylic acid esters may be used alone or in combination of two or more.

また、必要に応じて、ビニルエステル及びエチレン性不飽和カルボン酸エステルと共重合可能な他のエチレン性不飽和単量体を、ビニルエステル及びエチレン性不飽和カルボン酸エステルに加えて使用し、これらを共重合させてもよい。このようにして得られる共重合体をケン化して得られる、ビニルアルコールをモノマーとして重合させた態様の共重合体も、本発明において結着剤として用いることができる。 In addition, if necessary, other ethylenically unsaturated monomers copolymerizable with vinyl esters and ethylenically unsaturated carboxylic acid esters are used in addition to vinyl esters and ethylenically unsaturated carboxylic acid esters, may be copolymerized. A copolymer in which vinyl alcohol is polymerized as a monomer, which is obtained by saponifying the copolymer thus obtained, can also be used as a binder in the present invention.

またさらに、ビニルエステル及びエチレン性不飽和カルボン酸エステル(並びに必要に応じて前記他のエチレン性不飽和単量体)を共重合する際、架橋剤をも組み合わせて共重合させてもよい。このようにして得られる共重合体をケン化して得られる共重合体も、本発明において、ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体に包含され、結着剤として好ましく用いることができる。つまり、ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体は、未架橋樹脂であっても架橋型樹脂であってもよい。 Furthermore, when copolymerizing the vinyl ester and the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester (and optionally the other ethylenically unsaturated monomers), a cross-linking agent may also be combined for copolymerization. In the present invention, a copolymer obtained by saponifying the copolymer thus obtained is also included in the copolymer of vinyl alcohol and an ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product, and is used as a binder. It can be preferably used as. That is, the copolymer of vinyl alcohol and the neutralized ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal may be an uncrosslinked resin or a crosslinked resin.

なお、このようにして得られる架橋型樹脂を調製するために用いられる架橋剤を、本明細書では「樹脂内架橋モノマー」と表記して、本発明に係る非水電解質二次電池用電極合剤が含有する「架橋剤」と概念上区別する。すなわち、本発明に係る非水電解質二次電池用電極合剤は、電極活物質と、「架橋剤」と、結着剤とを含有するところ、当該結着剤は架橋型樹脂を含んでいてもよく、当該架橋型樹脂の調製には「樹脂内架橋モノマー」が用いられ得る。ただし、概念上区別するだけであって、当該「架橋剤」として用いられる物質と、当該「樹脂内架橋モノマー」として用いられる物質とが、同一物質であることは妨げない。 In this specification, the cross-linking agent used for preparing the cross-linked resin obtained in this way is referred to as "intra-resin cross-linking monomer", and the non-aqueous electrolyte secondary battery electrode combination according to the present invention is used. It is conceptually distinguished from the "crosslinking agent" that the agent contains. That is, the electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention contains an electrode active material, a "crosslinking agent", and a binder, and the binder contains a crosslinked resin. Alternatively, an "intra-resin cross-linking monomer" may be used in the preparation of the cross-linkable resin. However, this is merely a conceptual distinction, and the substance used as the "crosslinking agent" and the substance used as the "intra-resin crosslinking monomer" may be the same substance.

樹脂内架橋モノマーとしては、共重合が可能な反応性官能基を2つ又はそれ以上有するものが挙げられる。当該反応性官能基は、ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体の原料であるモノマーと、共重合が可能な反応性官能基である。2つ又はそれ以上の反応性官能基のそれぞれが別の共重合体の骨格中に取り込まれる(結合する)ことで架橋する。共重合が可能な反応性官能基としてはビニル基が好ましく挙げられる。樹脂内架橋モノマーとして、ビニル基を2個有するモノマーが好ましく挙げられる。より具体的には、当該樹脂内架橋モノマーとしては、例えばジビニルベンゼンが好ましく挙げられる。また例えば、2官能性アクリレート、2官能性メタクリレート等(例えば2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、等)が好ましく挙げられる。またさらに、ビニルスルホン基を2個又はそれ以上有する架橋剤も樹脂内架橋モノマーとして用いることができ、例えば、CH=CH-SO-CH-CO-NH-(CH-NH-CO-CH-SO-CH=CH(ここでnは1~6の自然数を示し、2又は3が特に好ましい)で表される化合物が好ましく挙げられる。このような化合物の市販品として、例えば富士フイルム社製VS-B、VS-Cを挙げることができる。Intra-resin cross-linking monomers include those having two or more reactive functional groups capable of copolymerization. The reactive functional group is a reactive functional group capable of copolymerization with a monomer that is a raw material for a copolymer of vinyl alcohol and an ethylenically unsaturated alkali metal neutralized product. Each of the two or more reactive functional groups is incorporated (bonded) into the backbone of another copolymer to crosslink. As the reactive functional group capable of copolymerization, a vinyl group is preferred. As the intra-resin cross-linking monomer, a monomer having two vinyl groups is preferably used. More specifically, the intra-resin cross-linking monomer is preferably divinylbenzene, for example. Further, for example, bifunctional acrylates, bifunctional methacrylates (eg, 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate, polyethylene glycol diacrylate, etc.) are preferred. Furthermore, cross-linking agents having two or more vinyl sulfone groups can also be used as intra-resin cross-linking monomers, such as CH 2 ═CH—SO 2 —CH 2 —CO—NH—(CH 2 ) n —NH Compounds represented by —CO—CH 2 —SO 2 —CH═CH 2 (where n is a natural number of 1 to 6, with 2 or 3 being particularly preferred) are preferred. Commercial products of such compounds include, for example, VS-B and VS-C manufactured by Fuji Film.

上記の通り、本発明に包含される非水電解質二次電池用電極合剤は、電極活物質と、架橋剤と、結着剤とを含有する。ここで、当該非水電解質二次電池用電極合剤は、前記架橋型樹脂を含む結着剤及び電極活物質を含有する電極合剤とは異なるものであり、区別される。つまり、前記架橋型樹脂に含まれる「樹脂内架橋モノマー」由来部分は、「架橋剤」ではない。樹脂内架橋モノマーは架橋型樹脂調製時に既に架橋のために用いられており架橋能を有していない(換言すれば、樹脂内架橋モノマーは架橋型樹脂の架橋部分を既に構成している)からである。 As described above, the electrode mixture for non-aqueous electrolyte secondary batteries included in the present invention contains an electrode active material, a cross-linking agent, and a binder. Here, the electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery is different from the electrode mixture containing the binder containing the crosslinked resin and the electrode active material, and is distinguished. That is, the portion derived from the "intra-resin cross-linking monomer" contained in the cross-linkable resin is not a "cross-linking agent". The intra-resin cross-linking monomer has already been used for cross-linking at the time of preparation of the cross-linkable resin and does not have cross-linking ability (in other words, the intra-resin cross-linking monomer already constitutes the cross-linked portion of the cross-linkable resin). is.

またさらに、本発明に包含される非水電解質二次電池用電極合剤を熱処理して架橋剤による架橋がなされた後の組成物(例えば、当該合剤を金属版もしくは金属箔に塗布及び熱処理して調製した非水電解質二次電池用電極が備える電極組成物)についても、前記架橋型樹脂を含む結着剤と電極活物質とを含有する電極合剤とは異なるものであり、区別される。当該組成物において、架橋剤は結着剤に含まれる共重合体どうしを架橋するのみならず、結着剤に含まれる共重合体と電極活物質とをも架橋し得、また電極活物質どうしを架橋し得るからである。さらには、本発明に包含される非水電解質二次電池用電極合剤が金属板若しくは金属箔に塗布された後熱処理されて当該組成物が得られた場合(例えば、電極組成物である場合)、架橋剤は、当該金属板若しくは金属箔と結着剤に含まれる共重合体又は電極活物質とをも結合し得る。前記架橋型樹脂を含む結着剤と電極活物質とを含有する電極合剤では、架橋型樹脂内に樹脂内架橋モノマー由来の架橋部分が存在するが、架橋型樹脂と電極活物質とは架橋されていない。 Furthermore, a composition after the electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery included in the present invention is heat-treated and cross-linked with a cross-linking agent (for example, the mixture is applied to a metal plate or metal foil and heat-treated The electrode composition provided in the electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery prepared by the above) is also different from the electrode mixture containing the binder containing the crosslinked resin and the electrode active material, and is distinguished. be. In the composition, the cross-linking agent not only cross-links the copolymer contained in the binder, but also cross-links the copolymer contained in the binder and the electrode active material. can be crosslinked. Furthermore, when the electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery included in the present invention is applied to a metal plate or metal foil and then heat-treated to obtain the composition (for example, when it is an electrode composition ), the cross-linking agent can also bind the metal plate or metal foil and the copolymer or electrode active material contained in the binder. In the electrode mixture containing the binder containing the crosslinkable resin and the electrode active material, a crosslinked portion derived from the intra-resin crosslinkable monomer exists in the crosslinkable resin. It has not been.

本発明に包含される非水電解質二次電池用電極合剤の一態様について、その概要を図1に示す。また、当該電極合剤を金属箔に塗工し、乾燥させ、プレスし、加熱して電極を調製した際の一態様の概要を図2に示す。また、架橋型樹脂を含む結着剤及び電極活物質を含有するだけの電極合剤は、本発明の非水電解質二次電池用電極合剤とは異なるが、これにさらに架橋剤を加えた場合には本発明の非水電解質二次電池用電極合剤となり得ることについて、概要を図3に示す。 An outline of one embodiment of the electrode mixture for non-aqueous electrolyte secondary batteries included in the present invention is shown in FIG. In addition, FIG. 2 shows an outline of one mode when the electrode mixture is coated on a metal foil, dried, pressed, and heated to prepare an electrode. Further, the electrode mixture containing only the binder containing the cross-linkable resin and the electrode active material is different from the electrode mixture for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, but the cross-linking agent is added thereto. FIG. 3 shows an outline of what can be the electrode mixture for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention in some cases.

本実施形態におけるケン化反応の一例として、酢酸ビニル/アクリル酸メチル共重合体が水酸化カリウム(KOH)により100%ケン化されたときのケン化反応を以下に示す。 As an example of the saponification reaction in this embodiment, the saponification reaction when a vinyl acetate/methyl acrylate copolymer is 100% saponified with potassium hydroxide (KOH) is shown below.

Figure 0007139342000001
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なお、上に示すように本実施形態に係るビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体は、ビニルエステルとエチレン性不飽和カルボン酸エステルをランダム共重合させて、モノマー由来のエステル部分をケン化させた物質であり、モノマー同士の結合はC-C共有結合である。(以下、ビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体ケン化物と記載する場合がある。また、前記説明から明らかなように、ここでの「/」はランダム共重合していることを示す。) As shown above, the copolymer of vinyl alcohol and ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product according to the present embodiment is obtained by random copolymerization of vinyl ester and ethylenically unsaturated carboxylic acid ester. It is a substance obtained by saponifying an ester moiety derived from a monomer, and the bond between the monomers is a CC covalent bond. (Hereinafter, it may be described as a vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester copolymer saponified product. As is clear from the above description, "/" here indicates random copolymerization. show.)

本実施形態の共重合体においては、ビニルエステルとエチレン性不飽和カルボン酸エステルのモル比(ビニルアルコール/エチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物)は、95/5~5/95が好ましく、95/5~50/50がより好ましく、90/10~60/40が更に好ましい。95/5~5/95の範囲内であれば、ケン化後得られる重合体が、結着剤としての保持力が特に好ましく向上する。 In the copolymer of the present embodiment, the molar ratio of vinyl ester and ethylenically unsaturated carboxylic acid ester (vinyl alcohol/ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product) is preferably 95/5 to 5/95. , 95/5 to 50/50 is more preferred, and 90/10 to 60/40 is even more preferred. Within the range of 95/5 to 5/95, the polymer obtained after saponification is particularly favorably improved in holding power as a binder.

したがって、得られるビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との前記共重合体において、共重合組成比はモル比で95/5~5/95が好ましく、95/5~50/50がより好ましく、90/10~60/40が更に好ましい。 Therefore, in the obtained copolymer of vinyl alcohol and the neutralized ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal, the copolymer composition ratio is preferably 95/5 to 5/95, more preferably 95/5 to 50/ 50 is more preferred, and 90/10 to 60/40 is even more preferred.

エチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物としては、アクリル酸アルカリ金属中和物及びメタクリル酸アルカリ金属中和物からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。また、エチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物のアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等が例示できるが、好ましくはカリウム及びナトリウムである。特に好ましいエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物は、アクリル酸ナトリウム中和物、アクリル酸カリウム中和物、メタクリル酸ナトリウム中和物、及びメタクリル酸カリウム中和物からなる群より選択される少なくとも1種である。 The neutralized alkali metal ethylenically unsaturated carboxylic acid is preferably at least one selected from the group consisting of neutralized alkali metal acrylates and neutralized alkali metal methacrylates. Examples of the alkali metal of the neutralized alkali metal ethylenically unsaturated carboxylic acid include lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium, with potassium and sodium being preferred. Particularly preferred neutralized alkali metal ethylenically unsaturated carboxylic acids are selected from the group consisting of neutralized sodium acrylate, neutralized potassium acrylate, neutralized sodium methacrylate, and neutralized potassium methacrylate. At least one.

ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体の前駆体であるビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体は、粉末状で共重合体が得られる観点から、重合触媒を含む分散剤水溶液中にビニルエステルおよびエチレン性不飽和カルボン酸エステルを主体とする単量体を懸濁させた状態で重合させて重合体粒子とする懸濁重合法により得られたものが好ましい。 A vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester copolymer, which is a precursor of a copolymer of vinyl alcohol and an ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product, is preferred from the viewpoint of obtaining a powdery copolymer. , Polymerized in a state in which monomers mainly composed of vinyl ester and ethylenically unsaturated carboxylic acid ester are suspended in an aqueous solution of a dispersant containing a polymerization catalyst to obtain polymer particles by a suspension polymerization method. things are preferred.

前記重合触媒としては、例えばベンゾイルパーオキシド、ラウリルパーオキシドなどの有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリルなどのアゾ化合物が挙げられるが、とりわけラウリルパーオキシドが好ましい。 Examples of the polymerization catalyst include organic peroxides such as benzoyl peroxide and lauryl peroxide, and azo compounds such as azobisisobutyronitrile and azobisdimethylvaleronitrile, with lauryl peroxide being particularly preferred.

重合触媒の添加量は、単量体の総質量に対して、0.01~5質量%が好ましく、0.05~3質量%がより好ましく、0.1~3質量%がさらに好ましい。0.01質量%未満では、重合反応が完結しない場合があり、5質量%を超えると最終的に得られるビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体の結着効果が十分でない場合がある。 The amount of the polymerization catalyst added is preferably 0.01 to 5% by mass, more preferably 0.05 to 3% by mass, even more preferably 0.1 to 3% by mass, relative to the total mass of the monomers. If it is less than 0.01% by mass, the polymerization reaction may not be completed, and if it exceeds 5% by mass, binding of the finally obtained copolymer of vinyl alcohol and neutralized ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal. The effect may not be sufficient.

重合を行わせる際の前記分散剤は、使用する単量体の種類、量などにより適当な物質を選択すればよいが、具体的にはポリビニルアルコール(部分ケン化ポリビニルアルコール、完全ケン化ポリビニルアルコール)、ポリ(メタ)アクリル酸およびその塩、ポリビニルピロリドン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどの水溶性高分子;リン酸カルシウム、珪酸マグネシウムなどの水不溶性無機化合物などが挙げられる。これらの分散剤は、単独で使用してもよいし、2種以上を組合せて使用してもよい。 As the dispersant used in the polymerization, an appropriate substance may be selected depending on the type and amount of the monomers used. Specifically, polyvinyl alcohol (partially saponified polyvinyl alcohol, fully saponified polyvinyl alcohol ), water-soluble polymers such as poly(meth)acrylic acid and its salts, polyvinylpyrrolidone, methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, and hydroxypropylcellulose; water-insoluble inorganic compounds such as calcium phosphate and magnesium silicate. These dispersants may be used alone or in combination of two or more.

分散剤の使用量は、使用する単量体の種類などにもよるが、単量体の総質量に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.05~5質量%がより好ましい。 The amount of the dispersant used depends on the type of monomer used, etc., but is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 5% by mass, based on the total mass of the monomers. .

さらに、前記分散剤の界面活性効果などを調整するため、アルカリ金属、アルカリ土類金属などの水溶性塩を添加することもできる。例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化リチウム、無水硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三ナトリウム及びリン酸三カリウムなどが挙げられ、これらの水溶性塩は、1種を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。 Further, water-soluble salts such as alkali metals and alkaline earth metals can be added in order to adjust the surface active effect of the dispersant. Examples include sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, lithium chloride, anhydrous sodium sulfate, potassium sulfate, disodium hydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, trisodium phosphate and tripotassium phosphate. A salt may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

水溶性塩の使用量は、使用する分散剤の種類、量などにもよるが、分散剤水溶液の質量に対して通常0.01~10質量%である。 The amount of the water-soluble salt used depends on the type and amount of the dispersant used, but is usually 0.01 to 10% by mass based on the mass of the aqueous dispersant solution.

単量体を重合させる温度は、重合触媒の10時間半減期温度に対して-20~20℃が好ましく、-10~10℃がより好ましい。例えば、ラウリルパーオキシドの10時間半減期温度は約62℃である。 The temperature for polymerizing the monomers is preferably -20 to 20°C, more preferably -10 to 10°C, relative to the 10-hour half-life temperature of the polymerization catalyst. For example, the 10-hour half-life temperature of lauryl peroxide is about 62°C.

10時間半減期温度に対して-20℃未満では、重合反応が完結しない場合があり、20℃を超えると、得られるビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体の結着効果が十分でない場合がある。 When the 10-hour half-life temperature is less than -20°C, the polymerization reaction may not be completed. may not have sufficient binding effect.

単量体を重合させる時間は、使用する重合触媒の種類、量、重合温度などにもよるが、通常数時間~数十時間である。 The time for polymerizing the monomers depends on the type and amount of the polymerization catalyst used, the polymerization temperature, etc., but is usually several hours to several tens of hours.

重合反応終了後、共重合体は遠心分離、濾過などの方法により分離され、含水ケーキ状で得られる。得られた含水ケーキ状の共重合体はそのまま、もしくは必要に応じて乾燥し、ケン化反応に使用することができる。 After completion of the polymerization reaction, the copolymer is separated by a method such as centrifugation or filtration to obtain a water-containing cake. The obtained hydrous cake-like copolymer can be used for the saponification reaction as it is or, if necessary, dried.

本明細書における重合体の数平均分子量は、溶媒としてDMFを用いGFCカラム(例えばShodex社製OHpak)を備えた分子量測定装置にて求めた値である。このような分子量測定装置としては、例えばウォーターズ社製2695、RI検出器2414が挙げられる。 The number average molecular weight of a polymer in this specification is a value determined by a molecular weight measuring apparatus equipped with a GFC column (for example, OHpak manufactured by Shodex) using DMF as a solvent. Examples of such a molecular weight measuring device include Waters 2695 and RI detector 2414.

ケン化前の共重合体の数平均分子量は、10,000~1,000,000が好ましく、50,000~800,000がより好ましい。ケン化前の数平均分子量を10,000~1,000,000の範囲内にすることで、結着剤として結着力がより向上する傾向がある。従って、電極用合剤(特に負極合剤)が水系スラリーであっても、スラリーの厚塗りが容易になる。 The number average molecular weight of the copolymer before saponification is preferably 10,000 to 1,000,000, more preferably 50,000 to 800,000. By setting the number average molecular weight in the range of 10,000 to 1,000,000 before saponification, there is a tendency that the binding strength of the binder is further improved. Therefore, even if the electrode mixture (particularly the negative electrode mixture) is a water-based slurry, thick application of the slurry is facilitated.

ケン化反応は、例えば、アルカリ金属を含むアルカリの存在下、水性有機溶媒のみ、又は水性有機溶媒と水との混合溶媒中で実施することができる。前記ケン化反応に使用するアルカリ金属を含むアルカリとしては、従来公知のものを使用することができるが、アルカリ金属水酸化物が好ましく、反応性が高いという観点より、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムが特に好ましい。 The saponification reaction can be carried out, for example, in the presence of an alkali containing an alkali metal, in an aqueous organic solvent alone, or in a mixed solvent of an aqueous organic solvent and water. As the alkali containing an alkali metal used in the saponification reaction, conventionally known alkalis can be used, but alkali metal hydroxides are preferable, and from the viewpoint of high reactivity, sodium hydroxide and potassium hydroxide is particularly preferred.

前記アルカリの量は、単量体のモル数に対して60~140モル%が好ましく、80~120モル%がより好ましい。60モル%より少ないアルカリ量ではケン化が不十分となる場合があり、140モル%を超えて使用してもそれ以上の効果が得られず経済的でない。 The amount of the alkali is preferably 60-140 mol %, more preferably 80-120 mol %, relative to the number of moles of the monomer. If the amount of alkali is less than 60 mol %, the saponification may be insufficient, and even if it exceeds 140 mol %, no further effect is obtained and it is not economical.

前記ケン化反応には、水性有機溶媒のみ、又は水性有機溶媒と水との混合溶媒を用いることが好ましい。当該水性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、t-ブタノールなどの低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;およびこれらの混合物などが挙げられるが、なかでも低級アルコール類が好ましく、優れた結着効果と機械的せん断に対して優れた耐性を有するビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体が得られることから、特にメタノールおよびエタノールが好ましい。 For the saponification reaction, it is preferable to use only an aqueous organic solvent or a mixed solvent of an aqueous organic solvent and water. Examples of the aqueous organic solvent include lower alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol and t-butanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; and mixtures thereof. Lower alcohols are preferred, and methanol is particularly preferred because it gives a copolymer of vinyl alcohol and an ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product having excellent binding effect and excellent resistance to mechanical shearing. and ethanol are preferred.

前記水性有機溶媒と水の混合溶媒における水性有機溶媒/水の質量比は、30/70~85/15が好ましく、40/60~85/15がより好ましく、40/60~80/20がさらに好ましい。30/70~85/15の範囲を逸脱する場合、ケン化前の共重合体の溶媒親和性またはケン化後の共重合体の溶媒親和性が不足し、充分にケン化反応を進行させることができないおそれがある。水性有機溶媒が30/70の比率より少ない場合、結着剤としての結着力が低下するだけでなく、ケン化反応の際に著しく増粘するため工業的にビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体ケン化物を得ることが難しく、水性有機溶媒が85/15の比率より多い場合、得られるビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体ケン化物の水溶性が低下するので電極に使用すると、乾燥後の結着力が損なわれる場合がある。なお、含水ケーキ状の共重合体をそのままケン化反応に使用する場合、前記水性有機溶媒/水の質量比は、含水ケーキ状の共重合体中の水を含むものとする。 The aqueous organic solvent/water mass ratio in the mixed solvent of the aqueous organic solvent and water is preferably 30/70 to 85/15, more preferably 40/60 to 85/15, and further 40/60 to 80/20. preferable. If it deviates from the range of 30/70 to 85/15, the solvent affinity of the copolymer before saponification or the solvent affinity of the copolymer after saponification will be insufficient, and the saponification reaction will proceed sufficiently. may not be possible. When the ratio of the aqueous organic solvent is less than 30/70, not only does the binding strength as a binder decrease, but the viscosity increases significantly during the saponification reaction, so it is industrially used as a vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid. It is difficult to obtain a saponified ester copolymer, and if the aqueous organic solvent is more than the ratio of 85/15, the obtained vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester copolymer saponified product has low water solubility. If used for , the adhesive strength after drying may be impaired. When the hydrous cake-like copolymer is directly used for the saponification reaction, the mass ratio of aqueous organic solvent/water includes the water in the hydrous cake-like copolymer.

ビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体をケン化させる温度は、単量体のモル比にもよるが、例えば20~60℃が好ましく、20~50℃がより好ましい。20℃より低い温度でケン化させた場合、ケン化反応が完結しないおそれがあり、60℃を超える温度の場合、反応系内が増粘し撹拌不能となる場合がある。 The temperature for saponifying the vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester copolymer is preferably, for example, 20 to 60°C, more preferably 20 to 50°C, although it depends on the molar ratio of the monomers. If the saponification is performed at a temperature lower than 20°C, the saponification reaction may not be completed, and if the temperature exceeds 60°C, the inside of the reaction system may become viscous and cannot be stirred.

ケン化反応の時間は、使用するアルカリの種類、量などにより異なるが、通常数時間程度で反応は終了する。 The saponification reaction time varies depending on the type and amount of alkali used, but the reaction is usually completed in about several hours.

ケン化反応が終了した時点で通常、ペーストないしスラリー状の共重合体ケン化物の分散体となる。遠心分離、濾過など従来公知の方法により固液分離し、メタノールなどの低級アルコールなどでよく洗浄して得られた含液共重合体ケン化物を乾燥することにより、球状単一粒子または球状粒子が凝集した凝集粒子として共重合体ケン化物、すなわちビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体を得ることができる。 When the saponification reaction is completed, it usually becomes a dispersion of the saponified copolymer in the form of paste or slurry. Solid-liquid separation is performed by a conventionally known method such as centrifugation or filtration, and the liquid-containing copolymer saponified product obtained by thoroughly washing with a lower alcohol such as methanol is dried to obtain spherical single particles or spherical particles. A copolymer saponified product, that is, a copolymer of vinyl alcohol and an ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product can be obtained as aggregated aggregated particles.

前記ケン化反応以降において、塩酸、硫酸、燐酸、硝酸などの無機酸;ギ酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸などの有機酸等の酸を用いて共重合体ケン化物を酸処理した後に、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化フランシウムなど任意のアルカリ金属を用いて、異種の(つまり、アルカリ金属が異なる)、ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物の共重合体を得ることもできる。 After the saponification reaction, the saponified copolymer is acid-treated with an acid such as inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid; organic acids such as formic acid, acetic acid, oxalic acid and citric acid. Using any alkali metal such as lithium oxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, francium hydroxide, dissimilar (that is, different alkali metals) vinyl alcohol and ethylenically unsaturated carboxylic acid Copolymers of neutralized acid alkali metals can also be obtained.

含液共重合体ケン化物を乾燥する条件は、特に限定されないが通常、常圧もしくは減圧下、30~120℃の温度で乾燥することが好ましい。 The conditions for drying the saponified liquid-containing copolymer are not particularly limited, but it is usually preferable to dry at a temperature of 30 to 120° C. under normal pressure or reduced pressure.

乾燥時間は、乾燥時の圧力、温度にもよるが通常数時間~数十時間である。 The drying time is usually several hours to several tens of hours depending on the pressure and temperature during drying.

ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体の体積平均粒子径は、1~200μmであることが好ましく、10~100μmであることがより好ましい。1μm以上でより好ましく結着効果が得られ、200μm以下であることで水系増粘液がより均一になり好ましい結着効果が得られる。なお、共重合体の体積平均粒子径はレーザー回折式粒度分布測定装置(例えば島津製作所社製、SALD-7100)に回分セル(例えば、同社製、SALD-BC)を設置し、分散溶媒に2-プロパノールまたはメタノールを用い測定した値である。 The volume average particle size of the copolymer of vinyl alcohol and neutralized ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal is preferably 1 to 200 μm, more preferably 10 to 100 μm. When the thickness is 1 μm or more, a more preferable binding effect can be obtained, and when the thickness is 200 μm or less, the water-based thickened liquid becomes more uniform and a preferable binding effect can be obtained. In addition, the volume average particle diameter of the copolymer was measured by installing a batch cell (eg, SALD-BC manufactured by Shimadzu Corporation) in a laser diffraction particle size distribution analyzer (eg, SALD-7100 manufactured by Shimadzu Corporation). - Values measured using propanol or methanol.

含液共重合体ケン化物を乾燥し、得られた共重合体ケン化物の体積平均粒子径が100μmを超える場合は、メカニカルミリング処理などの従来公知の粉砕方法にて粉砕することにより体積平均粒子径を例えば10~100μmに調整することができる。 When the liquid-containing saponified copolymer is dried and the resulting saponified copolymer has a volume average particle size of more than 100 μm, it is pulverized by a conventionally known pulverization method such as mechanical milling to obtain volume average particles. The diameter can be adjusted, for example, from 10 to 100 μm.

メカニカルミリング処理とは、衝撃・引張り・摩擦・圧縮・せん断等の外力を得られた共重合体ケン化物に与える方法で、そのための装置としては、転動ミル、振動ミル、遊星ミル、揺動ミル、水平ミル、アトライターミル、ジェットミル、擂潰機、ホモジナイザー、フルイダイザー、ペイントシェイカー、ミキサー等などが挙げられる。例えば、遊星ミルは、共重合体ケン化物とボールとを共に容器に入れ、自転と公転をさせることによって生じる力学的エネルギーにより、共重合体ケン化物粉末を粉砕又は混合させるものである。この方法によれば、ナノオーダーまで粉砕されることが知られている。 Mechanical milling is a method of applying an external force such as impact, tension, friction, compression, shear, etc. to the saponified copolymer. Mills, horizontal mills, attritor mills, jet mills, grinders, homogenizers, fluidizers, paint shakers, mixers and the like. For example, in a planetary mill, a saponified copolymer and balls are put together in a container, and the saponified copolymer powder is pulverized or mixed by mechanical energy generated by rotating and revolving. This method is known to pulverize to nano-order.

ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体の結着剤における増粘効果としては、ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体を1質量%含む水溶液の粘度が30mPa・s~10000mPa・sであることが好ましく、40~5000mPa・sであることがより好ましい。前記粘度が30mPa・s以上であれば、作製したスラリー状電極用合剤の粘度が好ましく得られ、集電体へ塗工する際に合剤が広がりすぎず塗工が容易となり得、また合剤中の活物質や導電助剤の分散性も良好となる。前記粘度が10000mPa・s以下であると、作製した合剤の粘度が高過ぎず、集電体に薄く均一に塗工することがより簡単となる。なお、前記1質量%水溶液の粘度は、BROOKFIELD製回転粘度計(型式DV-I+)、スピンドルNo.5、50rpm(液温25℃)にて測定した値である。 As the thickening effect in the binder of the copolymer of vinyl alcohol and the neutralized alkali metal ethylenically unsaturated carboxylic acid, the copolymer of vinyl alcohol and the neutralized alkali metal ethylenically unsaturated carboxylic acid is used. The viscosity of an aqueous solution containing 1% by mass is preferably 30 mPa·s to 10000 mPa·s, more preferably 40 to 5000 mPa·s. When the viscosity is 30 mPa·s or more, the viscosity of the prepared slurry electrode mixture is preferably obtained, and when the mixture is applied to a current collector, the mixture does not spread excessively and can be easily applied. The dispersibility of the active material and conductive aid in the agent is also improved. When the viscosity is 10,000 mPa·s or less, the viscosity of the mixture prepared is not too high, and it becomes easier to thinly and uniformly coat the current collector. The viscosity of the 1% by mass aqueous solution was measured using a BROOKFIELD rotational viscometer (model DV-I+), spindle No. It is a value measured at 5 and 50 rpm (liquid temperature 25°C).

ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体は、結着力と結着持続性に優れるリチウムイオン二次電池電極用結着剤として機能し得る。その理由としては、限定的な解釈を望むものではないが、ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体は、集電体と活物質および活物質同士を強固に結着し、充放電の繰り返しに起因する活物質の体積変化によって集電体から電極用合剤が剥離したり、活物質が脱落したりすることがないような結着持続性を有することで、活物質の容量を低下させることがないためであると考えられる。 A copolymer of vinyl alcohol and an ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product can function as a binder for lithium ion secondary battery electrodes, which is excellent in binding strength and binding durability. The reason for this is that the copolymer of vinyl alcohol and the neutralized product of an ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal strengthens the current collector, the active material, and the active materials themselves, although this is not intended to be a limited interpretation. By binding and having durability such that the electrode mixture will not peel off from the current collector or the active material will not fall off due to changes in the volume of the active material caused by repeated charging and discharging. , the capacity of the active material is not lowered.

本実施形態リチウムイオン二次電池電極用合剤(好ましくは電極スラリー)には、本発明の効果を損なわない範囲で、結着剤として、ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体にさらに他の水系結着剤を加えてもよい。この場合、他の水系結着剤の添加量は、ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体と他の水系結着剤との合計質量に対して80質量%未満であることが好ましい。より好ましくは、70質量%未満である。すなわち、換言すれば、結着剤中におけるビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体の含有割合は、20質量%以上100質量%以下であることが好ましく、より好ましくは、30質量%以上100質量%以下である。さらに、当該下限は、例えば40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、又は95質量%以上であり得る。 In the lithium ion secondary battery electrode mixture (preferably electrode slurry) of the present embodiment, vinyl alcohol and an ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product are added as binders within a range that does not impair the effects of the present invention. Another water-based binder may be added to the copolymer with. In this case, the amount of the other water-based binder to be added is 80% by mass based on the total weight of the copolymer of vinyl alcohol and the neutralized ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal and the other water-based binder. It is preferably less than More preferably, it is less than 70% by mass. That is, in other words, the content of the copolymer of vinyl alcohol and the neutralized ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal in the binder is preferably 20% by mass or more and 100% by mass or less. Preferably, it is 30% by mass or more and 100% by mass or less. Furthermore, the lower limit may be, for example, 40% by mass or more, 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, 90% by mass or more, or 95% by mass or more.

他の水系結着剤の材料としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸塩などのアクリル樹脂、アルギン酸ナトリウム、ポリイミド(PI)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアミド、ポリアミドイミド、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン酢酸共重合体(EVA)等の材料が挙げられる。これらは、一種単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。他の水系結着剤のうち、ポリアクリル酸ナトリウムに代表されるアクリル樹脂、アルギン酸ナトリウム、ポリイミド等が好適に用いられ、アクリル樹脂が特に好適に用いられる。 Other water-based binder materials include, for example, carboxymethyl cellulose (CMC), acrylic resins such as polyacrylic acid, sodium polyacrylate and polyacrylate, sodium alginate, polyimide (PI), polytetrafluoroethylene ( PTFE), polyamide, polyamideimide, styrene-butadiene rubber (SBR), polyvinyl alcohol (PVA), ethylene acetate copolymer (EVA), and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among other water-based binders, acrylic resins represented by sodium polyacrylate, sodium alginate, polyimide and the like are preferably used, and acrylic resins are particularly preferably used.

(架橋剤)
本発明に用いられる架橋剤は、架橋能を有する金属キレート錯体化合物である。当該金属キレート錯体化合物としては、例えばチタンキレート錯体化合物、ジルコニウムキレート錯体化合物、及びアルミニウムキレート錯体化合物等が挙げられ、中でもチタンキレート錯体化合物及びジルコニウムキレート錯体化合物が好ましく、チタンキレート錯体化合物がより好ましい。
(crosslinking agent)
The cross-linking agent used in the present invention is a metal chelate complex compound having cross-linking ability. Examples of the metal chelate complex compound include titanium chelate complex compounds, zirconium chelate complex compounds, and aluminum chelate complex compounds. Among them, titanium chelate complex compounds and zirconium chelate complex compounds are preferred, and titanium chelate complex compounds are more preferred.

当該架橋剤(金属キレート錯体化合物)は、カルボキシル基および/または水酸基と反応可能な官能基を2個以上(好ましくは2、3、又は4個であり、より好ましくは2個)有する架橋剤が好ましい。また、架橋剤は、水系架橋剤(水溶性架橋剤)であることが好ましい。カルボキシル基および/または水酸基と反応可能な官能基とは、カルボキシル基および/または水酸基と反応して化学結合を形成する官能基をいう。アルコキシ基のように、自らは反応により脱離してしまっても、結果として結合が形成されていれば、これに含まれる。触媒の必要性、加熱の必要性は特に限定されない。このような官能基の具体例としては、アルコキシ基及びアシレート基等が好ましく挙げられる。アルコキシ基としては、例えば、炭素数1~18(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、又は18)の、直鎖若しくは分岐鎖状のアルコキシ基が挙げられる。アシレート基としては、例えばラクテート基、ステアレート基、イソステアレート基等が挙げられる。 The cross-linking agent (metal chelate complex compound) is a cross-linking agent having two or more (preferably 2, 3, or 4, more preferably 2) functional groups capable of reacting with carboxyl groups and/or hydroxyl groups. preferable. Moreover, the cross-linking agent is preferably a water-based cross-linking agent (water-soluble cross-linking agent). A functional group capable of reacting with a carboxyl group and/or a hydroxyl group refers to a functional group that reacts with a carboxyl group and/or a hydroxyl group to form a chemical bond. Like an alkoxy group, even if it is eliminated by a reaction, it is included if a bond is formed as a result. The necessity of a catalyst and the necessity of heating are not particularly limited. Preferred examples of such functional groups include an alkoxy group and an acylate group. The alkoxy group, for example, has 1 to 18 carbon atoms (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, or 18) and straight or branched chain alkoxy groups. The acylate group includes, for example, a lactate group, a stearate group, an isostearate group and the like.

これら官能基がビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体分子鎖のカルボキシル基および/または水酸基と反応することによって、ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体が架橋され、機械強度が向上する。架橋剤として作用するために、カルボキシル基および/または水酸基と反応可能な官能基は、架橋剤分子中に2個以上(好ましくは2、3、又は4個であり、より好ましくは2個)存在する必要がある。架橋剤一分子内に存在する当該官能基は同一であっても異なっていてもよい。官能基の数が多いほど架橋点が増えるため機械強度が向上し得るが、多すぎると電極塗工液の状態でゲル化が進むため塗工が困難になってしまう場合があり、この場合不便である。ゲル化が生じるかどうかはビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体分子鎖中のカルボキシル基および/または水酸基の個数の他、当該共重合体と架橋剤との混合比によっても左右されるため、これらを適宜調整することでゲル化を回避可能である。 These functional groups react with the carboxyl groups and/or hydroxyl groups in the molecular chain of the copolymer of vinyl alcohol and the neutralized alkali metal ethylenically unsaturated carboxylic acid to give The copolymer with the hydrate is crosslinked to improve the mechanical strength. Two or more (preferably 2, 3, or 4, more preferably 2) functional groups capable of reacting with carboxyl groups and/or hydroxyl groups are present in the molecule of the cross-linking agent in order to act as a cross-linking agent. There is a need to. The functional groups present in one molecule of the cross-linking agent may be the same or different. The greater the number of functional groups, the greater the number of cross-linking points, which can improve the mechanical strength. is. Whether or not gelation occurs depends on the number of carboxyl groups and/or hydroxyl groups in the molecular chain of the copolymer of vinyl alcohol and the neutralized alkali metal ethylenically unsaturated carboxylic acid, as well as the relationship between the copolymer and the cross-linking agent. Since it also depends on the mixing ratio, it is possible to avoid gelation by adjusting these appropriately.

アルコキシ基及び/又はアシレート基を有する架橋剤(金属キレート錯体化合物)としてはマツモトファインケミカル(株)製 オルガチックスシリーズ等の金属キレート化合物が例示される。 Examples of cross-linking agents (metal chelate complex compounds) having an alkoxy group and/or an acylate group include metal chelate compounds such as ORGATICS series manufactured by Matsumoto Fine Chemicals Co., Ltd.

チタンキレート錯体化合物としては、具体的には、例えばチタンラクテートアンモニウム塩、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネート、チタンジエタノールアミネート、チタンアミノエチルアミノエタノレート、チタンアセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンエチルアセトアセテート、ドデシルベンゼンスルホン酸チタン化合物、リン酸チタン化合物、チタンオクチレングリコート、チタンエチルアセトアセテート等が好ましく挙げられ、中でもチタンラクテートアンモニウム塩、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネート、チタンジエタノールアミネート、チタンアミノエチルアミノエタノレートがより好ましい。より具体的には、例えば(i-CO)Ti(C14NO、(HO)Ti[OCH(CH)COO(NH 、(HO)Ti[OCH(CH)COOH]、(i-CO)Ti(OCNHCNH、(i-CO)Ti(C、Ti(C、(i-CO)Ti(C、Ti(O-i-C、(C17O)Ti(O17、(i-CO)Ti(C、等が挙げられる。Specific examples of titanium chelate complex compounds include titanium lactate ammonium salt, titanium lactate, titanium triethanolamine, titanium diethanolamine, titanium aminoethylaminoethanolate, titanium acetylacetonate, titanium tetraacetylacetonate, titanium Ethyl acetoacetate, titanium dodecylbenzenesulfonate compound, titanium phosphate compound, titanium octylene glycolate, titanium ethyl acetoacetate and the like are preferable, and among them, titanium lactate ammonium salt, titanium lactate, titanium triethanolamine, titanium diethanolamine. , and titanium aminoethylaminoethanolate are more preferred. More specifically, for example, (iC 3 H 7 O) 2 Ti(C 6 H 14 NO 3 ) 2 , (HO) 2 Ti[OCH(CH 3 )COO ] 2 (NH 4 + ) 2 , (HO) 2 Ti[OCH(CH 3 )COOH] 2 , (iC 3 H 7 O) Ti(OC 2 H 4 NHC 2 H 4 NH 2 ) 3 , (iC 3 H 7 O) 2 Ti (C 6 H 7 O 2 ) 2 , Ti(C 5 H 7 O 2 ) 4 , (iC 3 H 7 O) 2 Ti(C 6 H 9 O 3 ) 2 , Ti(Oi-C 3 H 7 ) 4 , (C 8 H 17 O) 2 Ti(O 2 C 8 H 17 ) 2 , (iC 3 H 7 O) 2 Ti(C 6 H 9 O 3 ) 2 and the like.

このようなチタンキレート錯体化合物の市販品としては、例えばマツモトファインケミカル(株)製 オルガチックスTCシリーズが挙げられ、より具体的には、例えばオルガチックスTC-300、TC-310、TC-400、TC-315、TC-335、TC-500、及びTC-510等が挙げられる。 Commercially available products of such titanium chelate complex compounds include, for example, the Orgatics TC series manufactured by Matsumoto Fine Chemicals Co., Ltd. More specifically, for example, Orgatics TC-300, TC-310, TC-400 and TC. -315, TC-335, TC-500, and TC-510.

また、ジルコニウムキレート錯体化合物としては、例えば塩化ジルコニル化合物、ジルコニウムラクテートアンモニウム塩、炭酸ジルコニウムアンモニウム等が好ましく挙げられる。より具体的には、例えば(HO)Zr[OCH(CH)COO(NH 等が挙げられる。Zirconium chelate complex compounds include, for example, zirconyl chloride compounds, zirconium lactate ammonium salts, zirconium ammonium carbonate, and the like. More specific examples include (HO)Zr[OCH(CH 3 )COO ] 3 (NH 4 + ) 3 and the like.

このようなジルコニウムキレート錯体化合物の市販品としては、例えばマツモトファインケミカル(株)製 オルガチックスZAシリーズ、オルガチックスZCシリーズ(例えばオルガチックスZC-126、ZC-300等)及びサンノプコ(株)製 AZ コート 5800MT等が挙げられる。 Commercially available products of such zirconium chelate complex compounds include, for example, Matsumoto Fine Chemicals Co., Ltd.'s ORGATICS ZA series, ORGATICS ZC series (eg, ORGATICS ZC-126, ZC-300, etc.) and San Nopco Co., Ltd.'s AZ Coat. 5800MT etc. are mentioned.

アルミニウムキレート錯体化合物としては、例えばアルミニウムトリスアセチルアセトネート、アルミニウムビスエチルアセトアセテートモノアセチルアセトネート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート等が挙げられ、より具体的には例えばAl(C、Al(C)(C、Al(Cが挙げられる。Examples of aluminum chelate complex compounds include aluminum trisacetylacetonate, aluminum bisethylacetoacetate monoacetylacetonate, aluminum trisethylacetoacetate, and more specifically Al(C 5 H 7 O 2 ) 3 . , Al ( C5H7O2 ) ( C6H9O3 ) 2 and Al ( C6H9O3 ) 3 .

このような有機アルミニウム化合物の市販品としては、例えばマツモトファインケミカル(株)製 オルガチックスALシリーズが挙げられる。 Commercially available products of such organoaluminum compounds include, for example, ORGATICS AL series manufactured by Matsumoto Fine Chemicals Co., Ltd.

架橋剤は1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 A crosslinking agent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

架橋剤の含有量は、架橋剤及び結着剤の合計質量を100質量部としたとき、0.2質量部以上10質量部未満である。0.3、0.4、又は0.5質量部以上であることがより好ましく、0.6、0.7、0.8、0.9又は1質量部以上であることがさらに好ましい。また、9、8、又は7又は6質量部以下であることがより好ましく、5又は4質量部以下であることがさらに好ましく、3質量%以下であることがよりさらに好ましい。当該架橋剤の含有比率が10質量部未満であることにより、電極塗工液の状態でゲル化が進みづらくなり塗工を簡便に行うことができる。またさらに、活物質の比率が相対的に高くなり得られる電極の電気抵抗値が特に好ましく低下し得る。また、当該架橋剤の含有比率が0.2質量部以上であることにより、架橋効果が十分に発現し、結着剤樹脂の機械強度が高く好ましい電池性能が好ましく得られる。 The content of the cross-linking agent is 0.2 parts by mass or more and less than 10 parts by mass when the total mass of the cross-linking agent and the binder is 100 parts by mass. It is more preferably 0.3, 0.4, or 0.5 parts by mass or more, and even more preferably 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, or 1 part by mass or more. Further, it is more preferably 9, 8, 7 or 6 mass parts or less, even more preferably 5 or 4 mass parts or less, and even more preferably 3 mass % or less. When the content ratio of the cross-linking agent is less than 10 parts by mass, the gelation of the electrode coating solution is less likely to proceed, and coating can be performed easily. Furthermore, the electrical resistance value of the electrode obtained by relatively increasing the ratio of the active material can be particularly favorably lowered. In addition, when the content ratio of the cross-linking agent is 0.2 parts by mass or more, the cross-linking effect is sufficiently exhibited, and the mechanical strength of the binder resin is high, and favorable battery performance is preferably obtained.

(正極活物質)
正極活物質としては、本技術分野で使用される正極活物質が使用できる。例えば、リン酸鉄リチウム(LiFePO)、リン酸マンガンリチウム(LiMnPO)、リン酸コバルトリチウム(LiCoPO)、ピロリン酸鉄(LiFeP)、コバルト酸リチウム複合酸化物(LiCoO)、スピネル型マンガン酸リチウム複合酸化物(LiMn)、マンガン酸リチウム複合酸化物(LiMnO)、ニッケル酸リチウム複合酸化物(LiNiO)、ニオブ酸リチウム複合酸化物(LiNbO)、鉄酸リチウム複合酸化物(LiFeO)、マグネシウム酸リチウム複合酸化物(LiMgO)、カルシウム酸リチウム複合酸化物(LiCaO)、銅酸リチウム複合酸化物(LiCuO)、亜鉛酸リチウム複合酸化物(LiZnO)、モリブデン酸リチウム複合酸化物(LiMoO)、タンタル酸リチウム複合酸化物(LiTaO)、タングステン酸リチウム複合酸化物(LiWO)、リチウム-ニッケル-コバルト-アルミニウム複合酸化物(LiNi0.8Co0.15Al0.05)、リチウム-ニッケル-コバルト-マンガン複合酸化物(LiNiCoMn1-x-yここで0<x<1,0<y<1,x+y<1)、Li過剰系ニッケル-コバルト-マンガン複合酸化物、酸化マンガンニッケル(LiNi0.5Mn1.5)、酸化マンガン(MnO)、バナジウム系酸化物、硫黄系酸化物、シリケート系酸化物、等が好適に使用される。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(Positive electrode active material)
As the positive electrode active material, a positive electrode active material used in this technical field can be used. For example, lithium iron phosphate ( LiFePO4 ), lithium manganese phosphate ( LiMnPO4 ), lithium cobalt phosphate ( LiCoPO4 ), iron pyrophosphate ( Li2FeP2O7 ), lithium cobaltate composite oxide ( LiCoO2 ), spinel-type lithium manganate composite oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium manganate composite oxide (LiMnO 2 ), lithium nickelate composite oxide (LiNiO 2 ), lithium niobate composite oxide (LiNbO 2 ), lithium ferrate composite oxide (LiFeO 2 ), lithium magnesium oxide composite oxide (LiMgO 2 ), lithium calcium oxide composite oxide (LiCaO 2 ), lithium cuprate composite oxide (LiCuO 2 ), lithium zincate composite oxide (LiZnO 2 ), lithium molybdate composite oxide (LiMoO 2 ), lithium tantalate composite oxide (LiTaO 2 ), lithium tungstate composite oxide (LiWO 2 ), lithium-nickel-cobalt-aluminum composite oxide (LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 ), lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide (LiNi x Co y Mn 1-x-y O 2 where 0<x<1,0<y< 1, x+y<1), Li excess nickel-cobalt-manganese composite oxide, manganese nickel oxide (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ), manganese oxide (MnO 2 ), vanadium oxide, sulfur oxide materials, silicate-based oxides, and the like are preferably used. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

(負極活物質)
負極活物質としては、特に限定はなく、例えばケイ素(Si)やスズ(Sn)あるいはこれらを含む材料、炭素(特に炭素材料(例えばグラファイト、ハードカーボン、ソフトカーボン))、チタン酸リチウムなどのようにリチウムイオンを大量に吸蔵放出可能な材料、等を用いることができる。このような材料であれば、単体、合金、化合物、固溶体およびケイ素含有材料やスズ含有材料を含む複合活物質の何れであっても、本実施形態の効果を発揮させることは可能である。ケイ素含有材料としては、Si(ケイ素)の他に、酸化ケイ素(好ましくはSiOx(0.05<x<1.95)、より具体的には例えばSiO)、またはこれらのいずれかにB、Mg、Ni、Ti、Mo、Co、Ca、Cr、Cu、Fe、Mn、Nb、Ta、V、W、Zn、C、N、Snからなる群から選択される少なくとも1つ以上の元素でSiの一部を置換した合金や化合物、もしくは固溶体などを用いることができる。これらはケイ素化合物ということができる。スズ含有材料としてはNiSn、MgSn、SnOx(0<x<2)、SnO、SnSiO、LiSnOなどを挙げることができる。炭素材料としては結晶質炭素、非晶質炭素またはこれらを共に使用しても良い。これらの材料は、それぞれ1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。特に、ケイ素、ケイ素化合物、および炭素材料からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。また、特に、ケイ素及び/又はケイ素化合物と炭素材料とを組み合わせて用いる場合、炭素材料とケイ素及び/又はケイ素化合物との比率(炭素材料/ケイ素又はケイ素化合物)が質量比で5/95~50/50であることが好ましい。当該質量比の上限は、10/90又は15/85であってもよい。また、当該質量比の下限は、40/60、35/65、30/70、又は25/75であってもよい。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material is not particularly limited. A material capable of intercalating and deintercalating a large amount of lithium ions can be used as the material. As long as such materials are used, the effects of the present embodiment can be exhibited regardless of whether the material is a simple substance, an alloy, a compound, a solid solution, or a composite active material containing a silicon-containing material or a tin-containing material. As the silicon-containing material, in addition to Si (silicon), silicon oxide (preferably SiOx (0.05<x<1.95), more specifically, for example, SiO), or any of these with B, Mg , Ni, Ti, Mo, Co, Ca, Cr, Cu, Fe, Mn, Nb, Ta, V, W, Zn, C, N, and Sn. Partially substituted alloys, compounds, or solid solutions can be used. These can be referred to as silicon compounds. Examples of tin-containing materials include Ni 2 Sn 4 , Mg 2 Sn, SnOx (0<x<2), SnO 2 , SnSiO 3 and LiSnO. As the carbon material, crystalline carbon, amorphous carbon, or both of them may be used. These materials can be used singly or in combination of two or more. In particular, at least one selected from the group consisting of silicon, silicon compounds and carbon materials is preferred. In particular, when silicon and/or a silicon compound and a carbon material are used in combination, the ratio of the carbon material to the silicon and/or silicon compound (carbon material/silicon or silicon compound) is 5/95 to 50 by mass. /50 is preferred. The upper limit of the mass ratio may be 10/90 or 15/85. Also, the lower limit of the mass ratio may be 40/60, 35/65, 30/70, or 25/75.

(導電助剤)
導電助剤を用いる場合、導電助剤は、導電性を有していれば、特に限定されることはない。例えば、金属、炭素、導電性高分子、導電性ガラスなどの粉末が例示でき、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(KB)、カーボンブラック(例えばSuperP(SP))、黒鉛、サーマルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、チャンネルブラック、ローラーブラック、ディスクブラック、ソフトカーボン、ハードカーボン、グラフェン、アモルファスカーボンカーボンナノチューブ(CNT)、カーボンナノファイバー(例えば、登録商標であるVGCFという名称の気相成長炭素繊維)などが挙げられる。これらは一種単独で用いてもよいし、または二種以上を併用してもよい。特に制限されないが、伝導助剤は、電極合剤中例えば0.01~5質量%程度含有させることが好ましく、0.02~3質量%又は0.05~2質量%程度含有させることがより好ましい。
(Conductivity aid)
When using a conductive aid, the conductive aid is not particularly limited as long as it has conductivity. For example, powders of metals, carbon, conductive polymers, conductive glasses, etc. can be exemplified, acetylene black (AB), ketjen black (KB), carbon black (for example, SuperP (SP)), graphite, thermal black, furnace black, lamp black, channel black, roller black, disc black, soft carbon, hard carbon, graphene, amorphous carbon nanotubes (CNT), carbon nanofibers (e.g. Vapor Grown Carbon Fiber under the registered trademark VGCF) etc. These may be used singly or in combination of two or more. Although not particularly limited, the conduction aid is preferably contained in the electrode mixture at, for example, about 0.01 to 5% by mass, and more preferably about 0.02 to 3% by mass or 0.05 to 2% by mass. preferable.

(分散助剤)
分散助剤を用いる場合、分散助剤としては、例えば、グルクロン酸、フミン酸、グリシン、ポリグリシン、アスパラギン酸、グルタミン酸などが例示される。
(dispersion aid)
When a dispersing aid is used, examples of the dispersing aid include glucuronic acid, humic acid, glycine, polyglycine, aspartic acid, glutamic acid and the like.

(電極合剤)
電極活物質(正極活物質又は負極活物質)に、架橋剤、結着剤、および必要に応じて液体媒体(好ましくは水)を加えてペースト状のスラリーとすることにより電極合剤(正極合剤又は負極合剤)が得られる。結着剤は、あらかじめ水に溶かして用いてもよいし、活物質、結着剤の粉末をあらかじめ混合し、その後に水を加え混合してもよい。また、その他の成分を加える場合にも当該スラリーへ混合することができる。
(electrode mixture)
A cross-linking agent, a binder, and, if necessary, a liquid medium (preferably water) are added to the electrode active material (positive electrode active material or negative electrode active material) to form a paste-like slurry to form an electrode mixture (positive electrode mixture). agent or negative electrode mixture) is obtained. The binder may be used by dissolving it in water in advance, or the powder of the active material and the binder may be mixed in advance, and then water may be added and mixed. Also, when adding other components, they can be mixed into the slurry.

液体媒体(好ましくは水)の使用量については、特に限定的ではないが、例えば、活物質、架橋剤、結着剤の合計を100質量%とした場合、40質量%以上2000質量%以下が好ましく50質量%以上1000質量%以下がより好ましく、60質量%以上500質量%以下がさらに好ましい。
結着剤は、活物質同士、およびこれらと集電体との接着を目的として使用される。すなわち、両極の集電体上にスラリーを塗布し、乾燥させたときに良好な活物質層を形成するために使用される。
The amount of the liquid medium (preferably water) used is not particularly limited, but for example, when the total of the active material, the cross-linking agent, and the binder is 100% by mass, the amount is 40% by mass or more and 2000% by mass or less. More preferably 50% by mass or more and 1000% by mass or less, and even more preferably 60% by mass or more and 500% by mass or less.
A binder is used for the purpose of bonding active materials to each other and bonding them to a current collector. That is, it is used to form a good active material layer when the slurry is applied on both current collectors and dried.

結着剤の使用量についても、特に限定的ではないが、例えば、電極活物質、架橋剤、及び結着剤の合計質量に対して、0.5質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、2質量%以上であることがさらに好ましい。また、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがさらに好ましく、10質量%以下であることがよりさらに好ましい。結着剤が当該上限以下であることで、活物質の割合が相対的に少なすぎず、電池の充放電時に高容量がより得られうる。また、当該下限以上であることで、より好ましく結着力が得られ、好ましいサイクル寿命特性を得られ、またスラリーの粘性不足による凝集が生じる傾向も減少する。 The amount of the binder used is also not particularly limited, but for example, it is preferably 0.5% by mass or more with respect to the total mass of the electrode active material, the cross-linking agent, and the binder, and 1 mass % or more, more preferably 2% by mass or more. Also, it is preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, even more preferably 20% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less. When the amount of the binder is equal to or less than the upper limit, the proportion of the active material is not relatively too small, and a high capacity can be obtained during charging and discharging of the battery. Moreover, when it is at least the lower limit, a more preferable binding force can be obtained, preferable cycle life characteristics can be obtained, and the tendency of aggregation due to insufficient viscosity of the slurry to occur is reduced.

当該電極合剤は、正極用合剤又は負極用合剤で有り得、特に負極用合剤であることが好ましい。 The electrode mixture may be a positive electrode mixture or a negative electrode mixture, and is particularly preferably a negative electrode mixture.

なお、特に制限はされないが、電極合剤においては、電極活物質の含有量が80質量%以上であることが好ましく、85質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましい。 Although not particularly limited, in the electrode mixture, the content of the electrode active material is preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more. More preferred.

また、特に制限はされないが、電極合剤における架橋剤及び結着剤の合計含有量は、20質量%より小さいことが好ましく、15質量%より小さいことがより好ましく、10質量%より小さいことがさらに好ましい。 Although not particularly limited, the total content of the cross-linking agent and the binder in the electrode mixture is preferably less than 20% by mass, more preferably less than 15% by mass, and less than 10% by mass. More preferred.

(正極)
正極は、本技術分野で使用される手法を用いて作製することができる。
(positive electrode)
The positive electrode can be made using techniques used in the art.

正極の集電体は、電子伝導性を有し、保持した正極材料に通電し得る材料であれば特に限定されない。例えば、C、Ti、Cr、Mo、Ru、Rh、Ta、W、Os、Ir、Pt、Au、Al等の導電性物質、これら導電性物質の二種類以上を含有する合金(例えば、ステンレス鋼)を使用し得る。電気伝導性が高く、電解液中の安定性と耐酸化性がよい観点から、集電体としてはC、Al、ステンレス鋼等が好ましく、さらに材料コストの観点からAl等が好ましい。 The current collector of the positive electrode is not particularly limited as long as it is a material that has electronic conductivity and can conduct electricity to the retained positive electrode material. For example, conductive substances such as C, Ti, Cr, Mo, Ru, Rh, Ta, W, Os, Ir, Pt, Au, Al, alloys containing two or more of these conductive substances (for example, stainless steel ) can be used. From the viewpoints of high electrical conductivity, good stability in the electrolyte, and good oxidation resistance, the current collector is preferably C, Al, stainless steel, or the like, and from the viewpoint of material cost, Al or the like is preferable.

集電体の形状には、特に制約はないが、箔状基材、三次元基材などを用いることができる。ただし、三次元基材(発泡メタル、メッシュ、織布、不織布、エキスパンド等)を用いると、集電体との密着性に欠けるような結着剤であっても高い容量密度の電極が得られる。加えて、高率充放電特性も良好になる。 The shape of the current collector is not particularly limited, but a foil-like base material, a three-dimensional base material, or the like can be used. However, if a three-dimensional substrate (metal foam, mesh, woven fabric, non-woven fabric, expanded, etc.) is used, an electrode with a high capacitance density can be obtained even with a binder that lacks adhesion to the current collector. . In addition, high rate charge/discharge characteristics are also improved.

(負極)
負極は、本技術分野で使用される手法を用いて作製することができる。
(negative electrode)
The negative electrode can be made using techniques used in this technical field.

負極の集電体は、電子伝導性を有し、保持した負極材料に通電し得る材料であれば特に限定されない。例えば、C、Cu、Ni、Fe、V、Nb、Ti、Cr、Mo、Ru、Rh、Ta、W、Os、Ir、Pt、Au、Al等の導電性物質、これら導電性物質の二種類以上を含有する合金(例えば、ステンレス鋼)を使用し得る。あるいは、FeにCuをめっきしたものであってもよい。電気伝導性が高く、電解液中の安定性と耐酸化性がよい観点から、集電体としてはC、Ni、ステンレス鋼等が好ましく、さらに材料コストの観点からCu、Niが好ましい。 The current collector of the negative electrode is not particularly limited as long as it is a material that has electronic conductivity and can conduct electricity to the retained negative electrode material. For example, conductive substances such as C, Cu, Ni, Fe, V, Nb, Ti, Cr, Mo, Ru, Rh, Ta, W, Os, Ir, Pt, Au, Al, and two types of these conductive substances Alloys (eg, stainless steel) containing the above may be used. Alternatively, Fe may be plated with Cu. From the viewpoints of high electrical conductivity, good stability in the electrolytic solution, and good oxidation resistance, the current collector is preferably C, Ni, stainless steel, or the like, and more preferably Cu or Ni from the viewpoint of material cost.

集電体の形状には、特に制約はないが、箔状基材、三次元基材などを用いることができる。なかでも、三次元基材(発泡メタル、メッシュ、織布、不織布、エキスパンド基材等)を用いると、集電体との密着性に欠けるような結着剤であっても高い容量密度の電極が得られる。加えて、高率充放電特性も良好になる。 The shape of the current collector is not particularly limited, but a foil-like base material, a three-dimensional base material, or the like can be used. Among them, when a three-dimensional base material (foam metal, mesh, woven fabric, non-woven fabric, expanded base material, etc.) is used, even with a binder that lacks adhesion to the current collector, an electrode with a high capacity density can be obtained. is obtained. In addition, high rate charge/discharge characteristics are also improved.

(電池)
本実施形態の非水電解質二次電池用電極を用い、本実施形態の非水電解質二次電池とすることができる。非水電解質二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池が好ましい。
(battery)
A non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment can be obtained by using the electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment. As the nonaqueous electrolyte secondary battery, for example, a lithium ion secondary battery is preferable.

本実施形態の非水電解質二次電池のなかでもリチウムイオン二次電池は、リチウムイオンを含有する必要があることから、電解質塩としてはリチウム塩が好ましい。このリチウム塩としては特に制限されないが、具体例としては、ヘキサフルオロリン酸リチウム、過塩素酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸イミドリチウムなどを挙げることができる。これらのリチウム塩は、1種単独又は2種以上混合して用いることができる。上記のリチウム塩は、電気的陰性度が高くイオン化しやすいことから、充放電サイクル特性に優れ、二次電池の充放電容量を向上させることができる。 Among the non-aqueous electrolyte secondary batteries of the present embodiment, a lithium ion secondary battery needs to contain lithium ions, and therefore lithium salts are preferable as the electrolyte salt. This lithium salt is not particularly limited, but specific examples include lithium hexafluorophosphate, lithium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, lithium trifluoromethanesulfonate, and lithium trifluoromethanesulfonate imide. . These lithium salts can be used singly or in combination of two or more. Since the above lithium salt has high electronegativity and is easily ionized, it is excellent in charge-discharge cycle characteristics and can improve the charge-discharge capacity of the secondary battery.

上記電解質の溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトン等を用いることができ、これらの溶媒を一種単独又は2種以上混合して用いることができる。特に、プロピレンカーボネート単体、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物又はγ-ブチロラクトン単体が好適である。なお、上記エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物の混合比は、一方の成分が10体積%以上90体積%以下となる範囲で任意に調整することができる。 As the solvent for the electrolyte, for example, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone and the like can be used, and these solvents can be used alone or in combination of two or more. Propylene carbonate alone, a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate, or γ-butyrolactone alone is particularly preferred. The mixing ratio of the mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate can be arbitrarily adjusted within the range of 10% by volume or more and 90% by volume or less of one of the components.

また、本実施形態のリチウム二次電池の電解質は、固体電解質やイオン性液体であっても構わない。 Also, the electrolyte of the lithium secondary battery of the present embodiment may be a solid electrolyte or an ionic liquid.

上述の構造のリチウム二次電池によれば、寿命特性に優れるリチウム二次電池として機能することができる。 The lithium secondary battery having the structure described above can function as a lithium secondary battery with excellent life characteristics.

リチウム二次電池の構造としては、特に限定されないが、積層式電池、捲回式電池などの既存の電池形態・構造に適用できる。 Although the structure of the lithium secondary battery is not particularly limited, it can be applied to existing battery forms and structures such as stacked batteries and wound batteries.

(電気機器)
本実施形態の負極を具備した非水電解質二次電池は、寿命特性に優れており、様々な電気機器(電気を使用する乗り物を含む)の電源として利用することができる。
(Electrical equipment)
The non-aqueous electrolyte secondary battery equipped with the negative electrode of the present embodiment has excellent life characteristics and can be used as a power source for various electric devices (including vehicles that use electricity).

電気機器としては、例えば、ポータブルテレビ、ノートパソコン、タブレット、スマートフォン、パソコンキーボード、パソコン用ディスプレイ、デスクトップ型パソコン、CRTモニター、パソコンラック、プリンター、一体型パソコン、ウェアラブルコンピュータ、ワープロ、マウス、ハードディスク、パソコン周辺機器、アイロン、冷房機器、冷蔵庫、温風ヒーター、ホットカーペット、衣類乾燥機、布団乾燥機、加湿器、除湿器、ウインドウファン、送風機、換気扇、洗浄機能付便座、カーナビ、懐中電灯、照明器具、携帯カラオケ機、マイク、空気清浄器、血圧計、コーヒーミル、コーヒーメーカー、こたつ、携帯電話、ゲーム機、音楽レコーダー、音楽プレーヤー、ディスクチェンジャー、ラジオ、シェーバー、ジューサー、シュレッダー、浄水器、食器乾燥機、カーコンポ、ステレオ、スピーカー、ヘッドホン、トランシーバー、ズボンプレッサー、掃除機、体脂肪計、体重計、ヘルスメーター、ムービープレーヤー、電気釜、電気かみそり、電気スタンド、電気ポット、電子ゲーム機、携帯ゲーム機、電子辞書、電子手帳、電磁調理器、電卓、電動カート、電動車椅子、電動工具、電動歯ブラシ、あんか、散髪器具、電話機、時計、インターホン、電撃殺虫器、ホットプレート、トースター、ドライヤー、電動ドリル、給湯器、パネルヒーター、粉砕機、はんだごて、ビデオカメラ、ファクシミリ、フードプロセッサー、マッサージ機、豆電球、ミキサー、ミシン、もちつき機、リモコン、冷水器、冷風器、泡だて器、電子楽器、オートバイ、おもちゃ類、芝刈り機、うき、自転車、自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道、船、飛行機、非常用蓄電池などが挙げられる。 Examples of electrical equipment include portable TVs, notebook computers, tablets, smartphones, computer keyboards, computer displays, desktop computers, CRT monitors, computer racks, printers, integrated computers, wearable computers, word processors, mice, hard disks, and personal computers. Peripherals, irons, air conditioners, refrigerators, hot air heaters, hot carpets, clothes dryers, futon dryers, humidifiers, dehumidifiers, window fans, blowers, ventilation fans, toilet seats with washing function, car navigation systems, flashlights, lighting equipment , portable karaoke machine, microphone, air purifier, sphygmomanometer, coffee grinder, coffee maker, kotatsu, mobile phone, game machine, music recorder, music player, disc changer, radio, shaver, juicer, shredder, water purifier, dish dryer machine, car components, stereo, speakers, headphones, walkie-talkie, trouser press, vacuum cleaner, body fat scale, weight scale, health meter, movie player, electric kettle, electric razor, desk lamp, electric pot, electronic game console, portable game console , electronic dictionary, electronic notebook, electromagnetic cooker, calculator, electric cart, electric wheelchair, electric tools, electric toothbrush, hair paste, haircutting equipment, telephone, clock, intercom, electric insect killer, hot plate, toaster, dryer, electric drill , water heater, panel heater, grinder, soldering iron, video camera, facsimile machine, food processor, massage machine, miniature light bulb, mixer, sewing machine, rice cake maker, remote control, water cooler, cooler, whisk, electronic instrument , motorcycles, toys, lawn mowers, floats, bicycles, automobiles, hybrid automobiles, plug-in hybrid automobiles, electric automobiles, railroads, ships, airplanes, emergency storage batteries, and the like.

なお、本明細書において「含む」とは、「本質的にからなる」と、「からなる」をも包含する(The term "comprising" includes"consisting essentially of” and "consisting of.")。 In this specification, the term "comprising" includes "consisting essentially of" and "consisting of."

また、上述した本発明の各実施形態について説明した各種特性(性質、構造、機能等)は、本発明に包含される主題を特定するにあたり、どのように組み合わせられてもよい。すなわち、本発明には、本明細書に記載される組み合わせ可能な各特性のあらゆる組み合わせからなる主題が全て包含される。 Also, the various characteristics (property, structure, function, etc.) described for each of the embodiments of the invention described above may be combined in any way to identify subject matter encompassed by the invention. That is, the invention encompasses all subject matter consisting of any and all possible combinations of the features described herein.

以下、実施例により本実施形態を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、Grはグラファイトを示す。 EXAMPLES The present embodiment will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Note that Gr indicates graphite.

(結着剤の作製)
(製造例1)ビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体の合成
撹拌機、温度計、Nガス導入管、還流冷却機および滴下ロートを備えた容量2Lの反応槽に、水768g、無水硫酸ナトリウム12gを仕込み、Nガスを吹き込んで系内を脱酸素した。続いて部分ケン化ポリビニルアルコール(ケン化度88%)1g、ラウリルパーオキシド1gを仕込み内温60℃まで昇温した後、アクリル酸メチル104g(1.209mol)および酢酸ビニル155g(1.802mol)の単量体を滴下ロートにより4時間かけて適下した後、内温65℃で2時間保持し反応を完結させた。その後、固形分を濾別することによりビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体288g(10.4質量%含水)を得た。得られた重合体をDMFに溶解させた後フィルターにてろ過を実施、分子量測定装置(ウォーターズ社製2695、RI検出器2414)により求めた数平均分子量は18.8万であった。
(Preparation of binder)
(Production Example 1) Synthesis of Vinyl Ester/Ethylenically Unsaturated Carboxylic Acid Ester Copolymer 768 g of water was added to a 2 L reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer, N2 gas inlet tube, reflux condenser and dropping funnel. , and 12 g of anhydrous sodium sulfate were charged, and N 2 gas was blown to deoxygenate the system. Subsequently, 1 g of partially saponified polyvinyl alcohol (degree of saponification 88%) and 1 g of lauryl peroxide were charged and the internal temperature was raised to 60° C., followed by 104 g (1.209 mol) of methyl acrylate and 155 g (1.802 mol) of vinyl acetate. was added dropwise from the dropping funnel over 4 hours, and the internal temperature was kept at 65° C. for 2 hours to complete the reaction. After that, 288 g of a vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester copolymer (water content of 10.4% by mass) was obtained by filtering off the solid content. The obtained polymer was dissolved in DMF and then filtered with a filter. The number average molecular weight determined by a molecular weight measuring device (2695 manufactured by Waters, RI detector 2414) was 188,000.

(製造例2)ビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体ケン化物の調製
上記同様の反応槽に、メタノール450g、水420g、水酸化ナトリウム132g(3.3mol)および製造例1で得られた含水共重合体288g(10.4質量%含水)を仕込み、撹拌下で30℃、3時間ケン化反応を行った。ケン化反応終了後、得られた共重合体ケン化物をメタノールで洗浄、濾過し、70℃で6時間乾燥させ、ビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体ケン化物(ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体、アルカリ金属はナトリウム)193gを得た。ビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体ケン化物の体積平均粒子径は180μmであった。なお、体積平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(株式会社島津製作所社製SALD-7100)により測定した。
(Production Example 2) Preparation of saponified vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester copolymer Into the same reaction tank as above, 450 g of methanol, 420 g of water, 132 g (3.3 mol) of sodium hydroxide, and the 288 g of the obtained hydrous copolymer (water content of 10.4% by mass) was charged, and saponification reaction was carried out at 30° C. for 3 hours while stirring. After completion of the saponification reaction, the resulting saponified copolymer was washed with methanol, filtered and dried at 70° C. for 6 hours to give a saponified copolymer of vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester (vinyl alcohol and ethylene 193 g of a copolymer with a polyunsaturated carboxylic acid neutralized with an alkali metal (alkali metal is sodium) was obtained. The volume average particle size of the vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester copolymer saponified product was 180 μm. The volume average particle diameter was measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-7100 manufactured by Shimadzu Corporation).

(製造例3)ビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体ケン化物の粉砕
上記ビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体ケン化物193gを、ジェットミル(日本ニューマチック工業社製LJ)により粉砕し、微粉末状のビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体ケン化物173gを得た。得られた共重合体ケン化物の粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所社製SALD-7100)により測定したところ、体積平均粒子径は39μmであった。以下、製造例3で得られたビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体ケン化物を共重合体〔1〕として検討に用いた。
(Production Example 3) Pulverization of the saponified vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester copolymer 193 g of the saponified vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester copolymer was placed in a jet mill (manufactured by Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd.). LJ) to obtain 173 g of finely powdered vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester copolymer saponified product. The particle size of the resulting saponified copolymer was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-7100 manufactured by Shimadzu Corporation), and the volume average particle size was 39 μm. In the following, the saponified vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester copolymer obtained in Production Example 3 was used in the study as copolymer [1].

なお、共重合体〔1〕の1質量%水溶液の粘度は1,630mPa・s、ビニルエステルとエチレン性不飽和カルボン酸エステルの共重合組成比はモル比で6/4であった。前記1質量%水溶液の粘度は、BROOKFIELD製回転粘度計(型式DV-I+)を用いて、スピンドルNo.5、50rpm(液温25℃)の条件で測定した。 The viscosity of a 1 mass % aqueous solution of copolymer [1] was 1,630 mPa·s, and the copolymer composition ratio of vinyl ester and ethylenically unsaturated carboxylic acid ester was 6/4 in terms of molar ratio. The viscosity of the 1% by mass aqueous solution was measured using a rotational viscometer manufactured by BROOKFIELD (model DV-I+). Measured under conditions of 5 and 50 rpm (liquid temperature 25°C).

(製造例4)
製造例1において、アクリル酸メチル104g(1.209mol)および酢酸ビニル155g(1.802mol)に代えて、アクリル酸メチル25.9g(0.301mol)および酢酸ビニル232.8g(2.704mol)を用いた以外は製造例1~3と同様の操作を行い、ビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体ケン化物を得た。当該ビニルエステル/エチレン性不飽和カルボン酸エステル共重合体ケン化物を共重合体〔2〕とした。
(Production example 4)
In Production Example 1, 25.9 g (0.301 mol) of methyl acrylate and 232.8 g (2.704 mol) of vinyl acetate were substituted for 104 g (1.209 mol) of methyl acrylate and 155 g (1.802 mol) of vinyl acetate. A vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester copolymer saponified product was obtained in the same manner as in Production Examples 1 to 3 except that the copolymer was used. The vinyl ester/ethylenically unsaturated carboxylic acid ester copolymer saponified product was designated as copolymer [2].

なお、共重合体〔2〕の体積平均粒子径は34μmであった。また、共重合体〔2〕の1質量%水溶液の粘度は50mPa・s、ビニルエステルとエチレン性不飽和カルボン酸エステルの共重合組成比は9/1であった。当該体積平均粒子径及び1質量%水溶液の粘度は、共重合体〔1〕と同様にして測定した。 The volume average particle size of copolymer [2] was 34 μm. The viscosity of a 1 mass % aqueous solution of copolymer [2] was 50 mPa·s, and the copolymer composition ratio of vinyl ester and ethylenically unsaturated carboxylic acid ester was 9/1. The volume average particle size and the viscosity of a 1% by mass aqueous solution were measured in the same manner as for copolymer [1].

(架橋剤量の検討)
(実施例1)
SiO(平均粒子径5-10μm:日立化成社製)18.8質量部、Gr(G1:江西紫宸科技社製)75.2質量部(SiO/Gr=2/8の質量比)、SP(SuperP:Timcal社製カーボンブラック)1.0質量部、製造例3で得られた共重合体〔1〕 4.95質量部、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-400)0.05質量部、及び水100質量部を混合してスラリー状の負極合剤を調製した。
(Examination of amount of cross-linking agent)
(Example 1)
SiO (average particle size 5-10 μm: manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) 18.8 parts by mass, Gr (G1: manufactured by Jiangxi Shishin Technology Co., Ltd.) 75.2 parts by mass (SiO / Gr = 2/8 mass ratio), SP (SuperP: carbon black manufactured by Timcal) 1.0 parts by mass, copolymer [1] obtained in Production Example 3 4.95 parts by mass, organotitanium compound cross-linking agent (manufactured by Matsumoto Fine Chemicals Co., Ltd., TC-400) 0 05 parts by mass and 100 parts by mass of water were mixed to prepare a negative electrode mixture slurry.

得られた合剤を厚さ10μmの電解銅箔上に塗布し乾燥させた後、ロールプレス(大野ロール社製)を用いて圧力を加えることで、電解銅箔と塗膜とを密着接合させ、次に、加熱処理(減圧中、120℃、12時間)を行って負極を作製した。活物質層(塗膜)の厚みは50μm、負極の目付重量は10mg/cmであった。After the resulting mixture was applied to an electrolytic copper foil having a thickness of 10 μm and dried, pressure was applied using a roll press (manufactured by Ohno Roll Co., Ltd.) to adhere and bond the electrolytic copper foil and the coating film. Then, heat treatment (120° C. under reduced pressure for 12 hours) was performed to prepare a negative electrode. The active material layer (coating film) had a thickness of 50 μm, and the negative electrode had a basis weight of 10 mg/cm 2 .

(実施例2)
実施例1において、共重合体〔1〕 4.95質量部に代えて、共重合体〔1〕 4.9質量部を用い、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-400) 0.05質量部に代えて、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-400) 0.1質量部を用いた以外は実施例1と同様にして負極を作製した。活物質層の厚みは50μm、負極の目付重量は10mg/cmであった。
(Example 2)
In Example 1, instead of 4.95 parts by mass of copolymer [1], 4.9 parts by mass of copolymer [1] was used, and an organic titanium compound cross-linking agent (TC-400, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) 0 A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.1 part by mass of an organic titanium compound cross-linking agent (TC-400, manufactured by Matsumoto Fine Chemicals Co., Ltd.) was used instead of 0.05 part by mass. The thickness of the active material layer was 50 μm, and the basis weight of the negative electrode was 10 mg/cm 2 .

(実施例3)
実施例1において、共重合体〔1〕 4.95質量部に代えて、共重合体〔1〕 4.65質量部を用い、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-400) 0.05質量部に代えて、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-400) 0.35質量部を用いた以外は実施例1と同様にして負極を作製した。活物質層の厚みは50μm、負極の目付重量は10mg/cmであった。
(Example 3)
In Example 1, instead of 4.95 parts by mass of copolymer [1], 4.65 parts by mass of copolymer [1] was used, and an organic titanium compound cross-linking agent (TC-400, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) 0 A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.35 parts by mass of an organic titanium compound cross-linking agent (TC-400, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) was used instead of 0.05 parts by mass. The thickness of the active material layer was 50 μm, and the basis weight of the negative electrode was 10 mg/cm 2 .

(比較例A)
実施例1において、共重合体〔1〕 4.95質量部に代えて、架橋剤を加えず、共重合体〔1〕 5.0質量部のみを混合した以外は実施例1と同様にして負極を作製した。活物質層の厚みは50μm、負極の目付重量は10mg/cmであった。
(Comparative Example A)
In Example 1, in place of 4.95 parts by mass of copolymer [1], the same procedure as in Example 1 was performed except that only 5.0 parts by mass of copolymer [1] was mixed without adding a cross-linking agent. A negative electrode was produced. The thickness of the active material layer was 50 μm, and the basis weight of the negative electrode was 10 mg/cm 2 .

(比較例1)
実施例1において、共重合体〔1〕 4.95質量部に代えて、共重合体〔1〕 4.995質量部を用い、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-400) 0.05質量部に代えて、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-400) 0.005質量部を用いた以外は実施例1と同様にして負極を作製した。活物質層の厚みは50μm、負極の目付重量は10mg/cmであった。
(Comparative example 1)
In Example 1, instead of 4.95 parts by mass of copolymer [1], 4.995 parts by mass of copolymer [1] was used, and an organic titanium compound cross-linking agent (TC-400, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) 0 A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.005 part by mass of an organic titanium compound cross-linking agent (TC-400, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) was used instead of 0.05 part by mass. The thickness of the active material layer was 50 μm, and the basis weight of the negative electrode was 10 mg/cm 2 .

(参考例1)
実施例2において、共重合体〔1〕 4.95質量部に代えて、共重合体〔1〕 4.5質量部を用い、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-400) 0.05質量部に代えて、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-400) 0.5質量部を用いた以外は実施例1と同様にして負極スラリーを作製しようとしたところ、ゲル化をおこしスラリーが得られず、このため電解銅箔への塗工が困難であった。
(Reference example 1)
In Example 2, instead of 4.95 parts by mass of copolymer [1], 4.5 parts by mass of copolymer [1] was used, and an organic titanium compound cross-linking agent (TC-400, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) 0 An attempt was made to prepare a negative electrode slurry in the same manner as in Example 1, except that 0.5 parts by mass of an organic titanium compound cross-linking agent (TC-400, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) was used instead of 0.05 parts by mass. However, it was difficult to coat the electrodeposited copper foil.

(架橋剤種の検討)
(実施例4)
実施例2において、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-400) 0.1質量部に代えて、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-300) 0.1質量部を用いた以外は実施例2と同様にして負極を作製した。活物質層の厚みは50μm、負極の目付重量は10mg/cmであった。
(Examination of cross-linking agent species)
(Example 4)
In Example 2, instead of 0.1 part by mass of the organic titanium compound cross-linking agent (manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., TC-400), 0.1 part by mass of the organic titanium compound cross-linking agent (manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., TC-300) was added. A negative electrode was produced in the same manner as in Example 2, except that it was used. The thickness of the active material layer was 50 μm, and the basis weight of the negative electrode was 10 mg/cm 2 .

(実施例5)
実施例2において、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-400) 0.1質量部に代えて、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-315) 0.1質量部を用いた以外は実施例2と同様にして負極を作製した。活物質層の厚みは50μm、負極の目付重量は10mg/cmであった。
(Example 5)
In Example 2, instead of 0.1 part by mass of the organic titanium compound cross-linking agent (Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., TC-400), 0.1 part by mass of the organic titanium compound cross-linking agent (Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., TC-315) was added. A negative electrode was produced in the same manner as in Example 2, except that it was used. The thickness of the active material layer was 50 μm, and the basis weight of the negative electrode was 10 mg/cm 2 .

(実施例6)
実施例2において、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-400) 0.1質量部に代えて、有機ジルコニア化合物架橋剤(サンノプコ社製、AZ-コート 5800MT)0.1質量部を用いた以外は実施例2と同様にして負極を作製した。活物質層の厚みは50μm、負極の目付重量は10mg/cmであった。
(Example 6)
In Example 2, instead of 0.1 part by mass of the organic titanium compound cross-linking agent (Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., TC-400), 0.1 part by mass of the organic zirconia compound cross-linking agent (San Nopco Co., Ltd., AZ-Coat 5800MT) was added. A negative electrode was produced in the same manner as in Example 2, except that it was used. The thickness of the active material layer was 50 μm, and the basis weight of the negative electrode was 10 mg/cm 2 .

(比較例2)
実施例2において、有機チタン化合物架橋剤(マツモトファインケミカル社製、TC-400) 0.1質量部に代えて、エポキシ系架橋剤(ナガセケムテック社製、デナコール EX-810)0.1質量部を用いた以外は実施例2と同様にして負極を作製した。活物質層の厚みは50μm、負極の目付重量は10mg/cmであった。
(Comparative example 2)
In Example 2, instead of 0.1 part by mass of an organic titanium compound cross-linking agent (TC-400, manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.), 0.1 part by mass of an epoxy-based cross-linking agent (Denacol EX-810, manufactured by Nagase Chemtech Co., Ltd.) A negative electrode was produced in the same manner as in Example 2, except for using . The thickness of the active material layer was 50 μm, and the basis weight of the negative electrode was 10 mg/cm 2 .

なお、上記各実施例で用いた架橋剤について、表1にまとめて示す。 Table 1 summarizes the cross-linking agents used in the above Examples.

Figure 0007139342000002
Figure 0007139342000002

表2に、各負極の組成を示す。 Table 2 shows the composition of each negative electrode.

Figure 0007139342000003
Figure 0007139342000003

(正極)
(実施例A)
活物質(Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2:北京当升科技社製)95質量部、バインダーとして共重合体〔1〕3質量部、導電助剤としてアセチレンブラック(デンカブラック:デンカ製)2質量部、及び水100質量部を混合してスラリー状の正極合剤を調製した。
(positive electrode)
(Example A)
Active material (Li (Ni0.8Co0.1Mn0.1) O2: manufactured by Beijing Dangsheng Technology Co., Ltd.) 95 parts by mass, copolymer [1] 3 parts by mass as a binder, acetylene black (Denka black: manufactured by Denka ) and 100 parts by mass of water were mixed to prepare a slurry positive electrode mixture.

厚さ10μmのアルミニウム箔上に前記合剤を塗布・乾燥後、ロールプレス機(大野ロール社製)により、アルミニウム箔と塗膜とを密着接合させ、次に、加熱処理(減圧中、120℃、12時間以上)して、正極を作製した。当該正極において、正極容量密度は1.6mAh/cm(活物質物質層の平均厚み:50μm)であった。なお、以下に示すいずれの検討においても、正極電極として当該正極を用いた。After coating and drying the mixture on an aluminum foil having a thickness of 10 μm, the aluminum foil and the coating film are closely bonded by a roll press machine (manufactured by Ohno Roll Co., Ltd.), and then heat treated (under reduced pressure, 120 ° C. , 12 hours or more) to prepare a positive electrode. The positive electrode had a positive electrode capacity density of 1.6 mAh/cm 2 (average thickness of the active material layer: 50 μm). In addition, the positive electrode was used as the positive electrode in any of the studies described below.

(電池の組立)
実施例1~7、比較例Aおよび比較例1~2で得られた負極電極と、実施例Aで得た正極を用い、セパレータとしてPP(セルガード#2500:セルガード社製)、電解液として、LiPF6 1mol/Lの電解質入りのEC/DEC(1/1 v/v%)+1質量%VC溶液(キシダ化学社製)を具備した20mAhの小型パウチセルを作製した。
(Battery assembly)
Using the negative electrodes obtained in Examples 1 to 7, Comparative Examples A and 1 and 2, and the positive electrode obtained in Example A, PP (Celgard #2500: manufactured by Celgard) as a separator, and an electrolytic solution, A small pouch cell of 20 mAh equipped with an EC/DEC (1/1 v/v %) + 1% by mass VC solution (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) containing LiPF6 1 mol/L electrolyte was prepared.

なお、PPはポリプロピレンを、LiPF6はヘキサフルオロリン酸リチウムを、ECはエチレンカルボナートを、DECは炭酸ジエチルを、VCはビニレンカーボネートを、それぞれ示す。 PP indicates polypropylene, LiPF6 lithium hexafluorophosphate, EC ethylene carbonate, DEC diethyl carbonate, and VC vinylene carbonate.

<エージング後高率放電試験>
上記のようにして作製したパウチセルを用いて以下(1)~(10)に示すような手順で、エージングから高率放電試験を行い、DC-IR抵抗値を算出した。
試験温度 :30℃
カットオフ電位:2.5-4.3V(vs.Li+/Li)
(1)CC(CV)充電/CC放電において、0.2C(0.05C)/0.2Cの条件で10サイクルエージングを実施した。この際、エージング最後の平均放電電圧値を記録した。
※充電/放電の順に記載。カッコ内はCVの終端電流である。
(2)0.2C(0.05C)/0.5Cの条件で3サイクル実施し、3サイクル目の平均放電電圧値を記録した。
(3)0.2C(0.05C)/0.2Cで2サイクル実施した。
(4)(2)の放電レートを0.7Cにして3サイクル実施し、3サイクル目の平均放電電圧値を記録した。
(5)0.2C(0.05C)/0.2Cで2サイクル実施した。
(6)(2)の放電レートを1.0Cにして3サイクル実施し、3サイクル目の平均放電電圧値を記録した。
(7)0.2C(0.05C)/0.2Cで2サイクル実施した。
(8)(2)の放電レートを2.0Cにして3サイクル実施し、3サイクル目の平均放電電圧値を記録した。
(9)横軸に放電電流(レート)、縦軸に平均放電電圧のグラフを作成した。その際、0.2、0.5、0.7、1.0、2.0C時の平均電圧値を入力した。
(10)グラフの傾きをDC-IRの値(Ω)とした。
なお、作製した全てのパウチセルを用いて、本条件にて試験を行った。
試験により算出したDC-IR値を、表3に示す。
<High rate discharge test after aging>
Using the pouch cell produced as described above, a DC-IR resistance value was calculated by conducting aging and high-rate discharge tests according to the procedures shown in (1) to (10) below.
Test temperature: 30°C
Cutoff potential: 2.5-4.3 V (vs. Li+/Li)
(1) In CC (CV) charge/CC discharge, 10 cycles of aging were performed under the conditions of 0.2C (0.05C)/0.2C. At this time, the average discharge voltage value at the end of aging was recorded.
* Described in order of charging/discharging. In brackets is the termination current of CV.
(2) Three cycles were performed under the conditions of 0.2C (0.05C)/0.5C, and the average discharge voltage value at the third cycle was recorded.
(3) Two cycles were performed at 0.2C (0.05C)/0.2C.
(4) The discharge rate in (2) was set to 0.7 C, and 3 cycles were performed, and the average discharge voltage value at the 3rd cycle was recorded.
(5) Two cycles were performed at 0.2C (0.05C)/0.2C.
(6) The discharge rate in (2) was set to 1.0 C and 3 cycles were performed, and the average discharge voltage value at the 3rd cycle was recorded.
(7) Two cycles of 0.2C (0.05C)/0.2C were performed.
(8) The discharge rate of (2) was set to 2.0C, and 3 cycles were performed, and the average discharge voltage value at the 3rd cycle was recorded.
(9) A graph was created in which the horizontal axis represents the discharge current (rate) and the vertical axis represents the average discharge voltage. At that time, the average voltage values at 0.2, 0.5, 0.7, 1.0 and 2.0C were input.
(10) The slope of the graph was taken as the DC-IR value (Ω).
In addition, the test was conducted under these conditions using all the produced pouch cells.
Table 3 shows the DC-IR values calculated by the test.

<サイクル試験>
上記のようにして高率放電試験を終えた各パウチセルを用いて、以下に示すような手順で、サイクル試験を行った。
試験温度 :30℃
カットオフ電位:2.5-4.3V(vs.Li+/Li)
サイクルレート:0.5C(0.05C)/0.5C
サイクル数 :100
サイクル後、次の式を用いて容量維持率を算出した。結果を表3に示す。
※ 容量維持率(%)=[100サイクル後の放電容量(mAh/g)]/[エージング後の初期放電容量(mAh/g)]×100
<Cycle test>
A cycle test was performed in the following procedure using each pouch cell that had been subjected to the high-rate discharge test as described above.
Test temperature: 30°C
Cutoff potential: 2.5-4.3 V (vs. Li+/Li)
Cycle rate: 0.5C (0.05C)/0.5C
Number of cycles: 100
After cycling, the capacity retention rate was calculated using the following formula. Table 3 shows the results.
* Capacity retention rate (%) = [Discharge capacity after 100 cycles (mAh/g)]/[Initial discharge capacity after aging (mAh/g)] x 100

<100サイクル後高率放電試験>
上記のようにしてサイクル試験を終えた各パウチセルを用いて、高率放電試験を行った。なお、試験方法・条件はエージング後高率放電試験と同様とした。
試験により算出したDC-IR値を、表3に示す。
<High rate discharge test after 100 cycles>
A high-rate discharge test was performed using each pouch cell that had undergone the cycle test as described above. The test method and conditions were the same as those of the post-aging high-rate discharge test.
Table 3 shows the DC-IR values calculated by the test.

なお、DC-IR抵抗値(Ω)は、値が低いほど電池性能(放電特性)において良好と言え、容量維持率(%)は値が高いほど電池性能(サイクル特性)において良好と言える。 It can be said that the lower the DC-IR resistance value (Ω), the better the battery performance (discharge characteristics), and the higher the capacity retention rate (%), the better the battery performance (cycle characteristics).

Figure 0007139342000004
Figure 0007139342000004

Claims (9)

電極活物質と、架橋剤と、結着剤とを含有し、
前記結着剤が、ビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体を含み、
前記架橋剤が、金属キレート錯体化合物であり、
前記結着剤及び前記架橋剤の合計量100質量部に対して前記架橋剤が0.2質量部以上10質量部未満含有される、
非水電解質二次電池用電極合剤。
containing an electrode active material, a cross-linking agent, and a binder;
The binder contains a copolymer of vinyl alcohol and an ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product,
the cross-linking agent is a metal chelate complex compound,
0.2 parts by mass or more and less than 10 parts by mass of the cross-linking agent is contained with respect to 100 parts by mass of the total amount of the binder and the cross-linking agent.
Electrode mixture for non-aqueous electrolyte secondary batteries.
金属キレート錯体化合物が、チタンキレート錯体化合物及びジルコニウムキレート錯体化合物からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の非水電解質二次電池用電極合剤。 The electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the metal chelate complex compound is at least one selected from the group consisting of titanium chelate complex compounds and zirconium chelate complex compounds. 前記架橋剤は、カルボキシル基および/または水酸基と反応可能な官能基を2個以上有する架橋剤である、請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池用電極合剤。 3. The electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein said cross-linking agent has two or more functional groups capable of reacting with a carboxyl group and/or a hydroxyl group. 前記架橋剤は、アルコキシ基及びアシレート基からなる群より選択される官能基を、同一又は異なって2個以上有する架橋剤である、請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池用電極合剤。 3. The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the cross-linking agent has two or more identical or different functional groups selected from the group consisting of an alkoxy group and an acylate group. Mixture. 前記エチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物が、アクリル酸アルカリ金属中和物および/またはメタクリル酸アルカリ金属中和物である、請求項1~4のいずれかに記載の非水電解質二次電池用電極合剤。 The non-aqueous electrolyte secondary according to any one of claims 1 to 4, wherein the neutralized alkali metal ethylenically unsaturated carboxylic acid is a neutralized alkali metal acrylate and/or a neutralized alkali metal methacrylate. Electrode mixture for batteries. 請求項1~5のいずれかに記載の非水電解質二次電池用電極合剤を用いた非水電解質二次電池用電極。 An electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery using the electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5. 請求項6に記載の非水電解質二次電池用電極を備えた非水電解質二次電池。 A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising the electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 6 . 請求項7に記載の非水電解質二次電池を備えた電気機器。 An electrical device comprising the non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 7 . 電極活物質、架橋剤、及び結着剤を混合する工程を含み、
ここで、前記架橋剤は金属キレート錯体化合物であり、前記結着剤はビニルアルコールとエチレン性不飽和カルボン酸アルカリ金属中和物との共重合体であり、前記結着剤及び前記架橋剤の合計量100質量部に対して前記架橋剤が0.2質量部以上10質量部未満となるよう混合される、
非水電解質二次電池用電極合剤の製造方法。
mixing an electrode active material, a cross-linking agent, and a binder;
Here, the cross-linking agent is a metal chelate complex compound, the binder is a copolymer of vinyl alcohol and an ethylenically unsaturated carboxylic acid alkali metal neutralized product, and the binder and the cross-linking agent are The cross-linking agent is mixed so that 0.2 parts by mass or more and less than 10 parts by mass with respect to the total amount of 100 parts by mass.
A method for producing an electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
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