JP7156281B2 - Binder composition for electrochemical element electrode, slurry composition for electrochemical element electrode, electrode for electrochemical element, electrochemical element, and method for producing electrode for electrochemical element - Google Patents

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Description

本発明は、電気化学素子電極用バインダー組成物、電気化学素子電極用スラリー組成物、電気化学素子用電極、および電気化学素子、並びに電気化学素子用電極の製造方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a binder composition for an electrochemical element electrode, a slurry composition for an electrochemical element electrode, an electrode for an electrochemical element, an electrochemical element, and a method for producing an electrode for an electrochemical element.

リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなどの電気化学素子は、小型で軽量、且つ、エネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。 Electrochemical devices such as lithium ion secondary batteries and electric double layer capacitors are small, lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged, and are used in a wide range of applications.

ここで、例えばリチウムイオン二次電池用の電極は、通常、集電体と、集電体上に形成された電極合材層(正極合材層または負極合材層)とを備えている。そして、この電極合材層は、例えば、電極活物質と、結着材を含むバインダー組成物などとを含むスラリー組成物を集電体上に塗布し、塗布したスラリー組成物を乾燥させることにより形成される。 Here, for example, an electrode for a lithium ion secondary battery usually includes a current collector and an electrode mixture layer (a positive electrode mixture layer or a negative electrode mixture layer) formed on the current collector. Then, this electrode mixture layer is formed by, for example, applying a slurry composition containing an electrode active material and a binder composition containing a binder onto a current collector and drying the applied slurry composition. It is formed.

そこで、近年では、電気化学素子の更なる性能の向上を達成すべく、電極合材層の形成に用いられるバインダー組成物の改良が試みられている(例えば、特許文献1および2参照)。
特許文献1では、結着材として、水素添加されたカルボキシ変性ゴムを用いてリチウムイオン二次電池用負極を作製することで、負極剥離強度を高めて、リチウムイオン二次電池のハイレート放電特性およびサイクル特性を向上させている。
特許文献2では、結着材としてカルボキシ変性ゴムを用い、且つ分散剤として塩基を用いて電池用電極板を作製することで、当該電池用電極板の剥離強度を高めて、電池のサイクル特性を向上させている。
Therefore, in recent years, attempts have been made to improve the binder composition used for forming the electrode mixture layer in order to further improve the performance of the electrochemical device (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
In Patent Document 1, a hydrogenated carboxy-modified rubber is used as a binder to prepare a negative electrode for a lithium ion secondary battery, thereby increasing the negative electrode peel strength and improving the high rate discharge characteristics of the lithium ion secondary battery. It improves cycle characteristics.
In Patent Document 2, a battery electrode plate is produced using a carboxy-modified rubber as a binder and a base as a dispersant, thereby increasing the peel strength of the battery electrode plate and improving the cycle characteristics of the battery. are improving.

特開平11-111268号公報JP-A-11-111268 特開2013-89528号公報JP-A-2013-89528

ここで近年、電気化学素子には、一層の高容量化が求められている。電気化学素子の容量を高めるためには、集電体上の電極合材層が高密度化および高膜厚化された電極を用いる手法が有効である。しかしながら、上記従来のバインダー組成物を用いて電極合材層を形成するに際し、電極合材層の高密度化を達成すべくプレス処理を行っても、十分な高密度化を達成することは困難であった。
また、上記従来のバインダー組成物を用いて電極合材層を形成するに際し、電極合材層を高膜厚化すると、電極合材層に含まれる電極活物質等の成分が電極合材層から脱離し易くなるという問題もあった。このような電極合材層を備える電極を用いると、電気化学素子のサイクル特性が損なわれる虞がある。
すなわち、上記従来のバインダー組成物には、電極合材層を容易に高密度化すると共に、電極合材層を集電体に強固に密着させるという点において、改善の余地があった。
Here, in recent years, electrochemical devices are required to have even higher capacities. In order to increase the capacity of an electrochemical device, it is effective to use an electrode in which the electrode mixture layer on the current collector has a high density and a large thickness. However, when forming an electrode mixture layer using the conventional binder composition, it is difficult to achieve a sufficient density even if a press treatment is performed to achieve a high density of the electrode mixture layer. Met.
Further, when forming the electrode mixture layer using the conventional binder composition, if the thickness of the electrode mixture layer is increased, components such as the electrode active material contained in the electrode mixture layer are removed from the electrode mixture layer. There is also a problem that it becomes easy to detach. If an electrode having such an electrode mixture layer is used, the cycle characteristics of the electrochemical device may be impaired.
That is, the above-described conventional binder composition has room for improvement in terms of easily increasing the density of the electrode mixture layer and firmly adhering the electrode mixture layer to the current collector.

そこで、本発明は、電極合材層を容易に高密度化しつつ、当該電極合材層を集電体に強固に密着させうる電気化学素子電極用バインダー組成物および電気化学素子電極用スラリー組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、電気化学素子を高容量化しうり、且つ当該電気化学素子に優れたサイクル特性を発揮させうる電気化学素子用電極および当該電気化学素子用電極の製造方法を提供することを目的とする。
更に、本発明は、高容量であると共に、サイクル特性に優れる電気化学素子を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a binder composition for an electrochemical element electrode and a slurry composition for an electrochemical element electrode that can easily increase the density of the electrode mixture layer and firmly adhere the electrode mixture layer to the current collector. intended to provide
Another object of the present invention is to provide an electrode for an electrochemical device that can increase the capacity of the electrochemical device and that can exhibit excellent cycle characteristics in the electrochemical device, and a method for producing the electrode for the electrochemical device. and
A further object of the present invention is to provide an electrochemical device that has a high capacity and excellent cycle characteristics.

本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、結着材として、ニトリル基含有単量体と、少なくとも2種の脂肪族共役ジエン単量体を重合して得られる重合体を含有するバインダー組成物を用いれば、高密度であると共に集電体に強固に密着し得る電極合材層を形成可能であることを見出し、本発明を完成させた。 The inventor of the present invention has made intensive studies with the aim of solving the above problems. Then, the present inventors found that if a binder composition containing a polymer obtained by polymerizing a nitrile group-containing monomer and at least two kinds of aliphatic conjugated diene monomers is used as a binder, high The inventors have found that it is possible to form an electrode mixture layer that has a high density and can firmly adhere to a current collector, and have completed the present invention.

即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の電気化学素子電極用バインダー組成物は、重合体を含有する電気化学素子電極用バインダー組成物であって、前記重合体が、ニトリル基含有単量体単位と、少なくとも2種の脂肪族共役ジエン単量体単位とを含むことを特徴とする。上述の組成を有する重合体を含有するバインダー組成物を用いれば、電極合材層を容易に高密度化しつつ、当該電極合材層を集電体に強固に密着させることができる。そして、上述の組成を有する重合体を含有するバインダー組成物を用いて得られる電極合材層を備える電極を使用すれば、電気化学素子を高容量化しうり、且つ電気化学素子に優れたサイクル特性を発揮させることができる。
なお、本発明において、「単量体単位を含む」とは、「その単量体を用いて得た重合体中に単量体由来の繰り返し単位が含まれている」ことを意味する。
That is, an object of the present invention is to advantageously solve the above problems, and a binder composition for an electrochemical element electrode of the present invention is a binder composition for an electrochemical element electrode containing a polymer. The polymer comprises a nitrile group-containing monomer unit and at least two aliphatic conjugated diene monomer units. By using the binder composition containing the polymer having the composition described above, the electrode mixture layer can be easily densified and firmly adhered to the current collector. Then, by using an electrode comprising an electrode mixture layer obtained using a binder composition containing a polymer having the above composition, the electrochemical device can have a high capacity and excellent cycle characteristics of the electrochemical device. can be demonstrated.
In the present invention, "containing a monomer unit" means "a repeating unit derived from the monomer is contained in the polymer obtained using the monomer".

ここで、本発明の電気化学素子電極用バインダー組成物は、前記脂肪族共役ジエン単量体単位が、炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位を含むことが好ましい。重合体が、脂肪族共役ジエン単量体単位として、炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体由来の繰り返し単位を含めば、電極合材層の容易な高密度化および集電体への強固な密着を、更に高いレベルで達成することができる。 Here, in the binder composition for an electrochemical element electrode of the present invention, the aliphatic conjugated diene monomer unit preferably contains an aliphatic conjugated diene monomer unit having from 5 to 12 carbon atoms. If the polymer contains a repeating unit derived from an aliphatic conjugated diene monomer having 5 to 12 carbon atoms as the aliphatic conjugated diene monomer unit, the electrode mixture layer can be easily increased in density and current collection. Strong adhesion to the body can be achieved at even higher levels.

また、本発明の電気化学素子電極用バインダー組成物は、前記重合体中の前記炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合が、1質量%以上50質量%以下であることが好ましい。重合体が上述の割合で炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位を含めば、電極合材層の容易な高密度化および集電体への強固な密着を、より一層高いレベルで達成することができる。
なお、本発明において、複数種類の単量体を共重合して製造される重合体において、ある単量体を重合して形成される「単量体単位の割合」は、通常は、その重合体の重合に用いる全単量体に占める当該ある単量体の比率(仕込み比)と一致する。また、本発明において、重合体中における「単量体単位の割合」は、H-NMRおよび13C-NMRなどの核磁気共鳴(NMR)法を用いて測定することができる。
Further, in the binder composition for an electrochemical element electrode of the present invention, the ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit having 5 to 12 carbon atoms in the polymer is 1 to 50 mass%. Preferably. If the polymer contains aliphatic conjugated diene monomer units having 5 or more and 12 or less carbon atoms in the above ratio, it is possible to easily increase the density of the electrode mixture layer and firmly adhere to the current collector. can be achieved at a high level.
In the present invention, in the polymer produced by copolymerizing a plurality of types of monomers, the "proportion of monomer units" formed by polymerizing a certain monomer is usually the weight It corresponds to the ratio (feed ratio) of the certain monomer to the total monomers used for the polymerization of the coalescence. Further, in the present invention, the "proportion of monomer units" in the polymer can be measured using nuclear magnetic resonance (NMR) methods such as 1 H-NMR and 13 C-NMR.

そして、本発明の電気化学素子電極用バインダー組成物は、前記脂肪族共役ジエン単量体単位が、1,3-ブタジエン単位を含むことが好ましい。重合体が、脂肪族共役ジエン単量体単位として、1,3-ブタジエン由来の繰り返し単位を含めば、電極合材層を一層容易に高密度化することができる。 In the binder composition for electrochemical element electrodes of the present invention, the aliphatic conjugated diene monomer unit preferably contains a 1,3-butadiene unit. If the polymer contains repeating units derived from 1,3-butadiene as aliphatic conjugated diene monomer units, the electrode mixture layer can be more easily densified.

更に、本発明の電気化学素子電極用バインダー組成物は、前記重合体中の前記1,3-ブタジエン単位の割合が、1質量%以上50質量%以下であることが好ましい。重合体が上述の割合で1,3-ブタジエン単位を含めば、電極合材層の容易な高密度化および集電体への強固な密着を、更に高いレベルで達成することができる。 Furthermore, in the binder composition for an electrochemical element electrode of the present invention, the proportion of the 1,3-butadiene unit in the polymer is preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less. If the polymer contains 1,3-butadiene units in the above ratio, it is possible to easily increase the density of the electrode mixture layer and achieve a higher level of strong adhesion to the current collector.

ここで、本発明の電気化学素子電極用バインダー組成物は、前記重合体中の前記ニトリル基含有単量体単位の割合が、20質量%以上85質量%以下であることが好ましい。重合体が上述の割合でニトリル基含有単量体単位を含めば、電極合材層の容易な高密度化および集電体への強固な密着を、更に高いレベルで達成することができる。また、重合体の有機溶媒(特には、N-メチルピロリドンなどの極性有機溶媒)に対する親和性が確保され、重合体が有機溶媒に良好に溶解したバインダー組成物を得ることができる。 Here, in the binder composition for electrochemical element electrodes of the present invention, the proportion of the nitrile group-containing monomer unit in the polymer is preferably 20% by mass or more and 85% by mass or less. When the polymer contains the nitrile group-containing monomer unit in the above ratio, it is possible to easily increase the density of the electrode mixture layer and achieve a higher level of firm adhesion to the current collector. In addition, the affinity of the polymer for organic solvents (in particular, polar organic solvents such as N-methylpyrrolidone) is ensured, and a binder composition in which the polymer is well dissolved in the organic solvent can be obtained.

また、本発明の電気化学素子電極用バインダー組成物は、前記脂肪族共役ジエン単量体単位が、炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位および1,3-ブタジエン単位を含み、前記重合体中の前記1,3-ブタジエン単位の割合に対する前記炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合の比が、0.02以上50以下であることが好ましい。重合体が炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位と1,3-ブタジエン単位の双方を含み、且つ重合体中の1,3-ブタジエン単位の割合に対する炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合の比が上述の範囲内であれば、電極合材層の容易な高密度化および集電体への強固な密着を、更に高いレベルで達成することができる。 Further, in the binder composition for an electrochemical element electrode of the present invention, the aliphatic conjugated diene monomer unit includes an aliphatic conjugated diene monomer unit having 5 to 12 carbon atoms and a 1,3-butadiene unit. and the ratio of the ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit having 5 to 12 carbon atoms to the ratio of the 1,3-butadiene unit in the polymer is 0.02 to 50. preferable. The polymer contains both aliphatic conjugated diene monomer units having 5 to 12 carbon atoms and 1,3-butadiene units, and the number of carbon atoms is 5 or more relative to the ratio of 1,3-butadiene units in the polymer. If the ratio of the ratio of the aliphatic conjugated diene monomer units of 12 or less is within the above range, the electrode mixture layer can be easily densified and the strong adhesion to the current collector can be achieved at a higher level. can do.

また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の電気化学素子電極用スラリー組成物は、電極活物質と、上述した電気化学素子電極用バインダー組成物の何れかとを含むことを特徴とする。このように、上述したバインダー組成物の何れかを含むスラリー組成物を用いて電極合材層を形成すれば、当該電極合材層を容易に高密度化しつつ、集電体に強固に密着させることができる。そして、上述のスラリー組成物を用いて得られる電極合材層を備える電極を使用すれば、電気化学素子を高容量化しうり、且つ電気化学素子に優れたサイクル特性を発揮させることができる。 Another object of the present invention is to advantageously solve the above-described problems, and the slurry composition for an electrochemical element electrode of the present invention comprises an electrode active material and the binder composition for an electrochemical element electrode described above. characterized by including any of Thus, by forming the electrode mixture layer using a slurry composition containing any of the binder compositions described above, the electrode mixture layer can be easily densified and firmly adhered to the current collector. be able to. By using an electrode having an electrode mixture layer obtained using the slurry composition described above, the capacity of the electrochemical device can be increased, and excellent cycle characteristics can be exhibited by the electrochemical device.

ここで、本発明の電気化学素子電極用スラリー組成物は、前記電極活物質が、ニッケルを含有する電極活物質であることが好ましい。ニッケルを含有する電極活物質を用いれば、電気化学素子を更に高容量化することができる。 Here, in the slurry composition for electrochemical element electrodes of the present invention, the electrode active material is preferably an electrode active material containing nickel. By using an electrode active material containing nickel, the capacity of the electrochemical device can be further increased.

また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の電気化学素子用電極は、上述した電気化学素子電極用スラリー組成物の何れかを用いて形成した電極合材層を備えることを特徴とする。このように、上述したスラリー組成物の何れかを使用すれば、電気化学素子を高容量化しうり、且つ当該電気化学素子に優れたサイクル特性を発揮させうる電極を作製することができる。 Another object of the present invention is to advantageously solve the above-described problems, and an electrode for an electrochemical device of the present invention is formed using any of the slurry compositions for an electrochemical device electrode described above. It is characterized by comprising an electrode mixture layer. As described above, by using any of the slurry compositions described above, it is possible to produce an electrode capable of increasing the capacity of the electrochemical element and allowing the electrochemical element to exhibit excellent cycle characteristics.

また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の電気化学素子は、上述した電気化学素子用電極を備えることを特徴とする。このように、上述した電気化学素子用電極を使用すれば、高容量であると共にサイクル特性に優れる電気化学素子が得られる。 Another object of the present invention is to advantageously solve the above-described problems, and an electrochemical device of the present invention is characterized by comprising the electrode for an electrochemical device described above. Thus, by using the electrode for an electrochemical device described above, an electrochemical device having a high capacity and excellent cycle characteristics can be obtained.

そして、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の電気化学素子用電極の製造方法は、上述した電気化学素子電極用スラリー組成物の何れかを集電体上に塗布する工程と、前記集電体上に塗布された前記電気化学素子電極用スラリー組成物を乾燥して、前記集電体上にプレス前電極合材層を形成する工程と、前記プレス前電極合材層を、500kN/cm以上3000kN/cm以下の線圧でロールプレスして、プレス後電極合材層を得る工程と、を含む。上述したスラリー組成物の何れかを用いる上述した手順を採用すれば、電極合材層を十分に高密度化しつつ、集電体に強固に密着させることができる。
なお、本発明において、「線圧」とは、ロールプレスの際にプレス前電極合材層にかかる荷重(kN)を、プレス前電極合材層の幅(cm)で除して得られる値である。
An object of the present invention is to advantageously solve the above-described problems. A method for producing an electrode for an electrochemical element according to the present invention comprises collecting any of the above slurry compositions for an electrode for an electrochemical element. A step of applying onto a current collector, and a step of drying the electrochemical element electrode slurry composition applied onto the current collector to form a pre-pressing electrode mixture layer on the current collector; and a step of roll-pressing the pre-pressed electrode mixture layer at a linear pressure of 500 kN/cm or more and 3000 kN/cm or less to obtain a post-press electrode mixture layer. By adopting the procedure described above using any of the slurry compositions described above, the electrode mixture layer can be sufficiently densified and firmly adhered to the current collector.
In the present invention, the “linear pressure” is a value obtained by dividing the load (kN) applied to the electrode mixture layer before pressing during roll pressing by the width (cm) of the electrode mixture layer before pressing. is.

本発明によれば、電極合材層を容易に高密度化しつつ、当該電極合材層を集電体に強固に密着させうる電気化学素子電極用バインダー組成物および電気化学素子電極用スラリー組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、電気化学素子を高容量化しうり、且つ当該電気化学素子に優れたサイクル特性を発揮させうる電気化学素子用電極および当該電気化学素子用電極の製造方法を提供することができる。
更に、本発明によれば、高容量であると共に、サイクル特性に優れる電気化学素子を提供することができる。
According to the present invention, a binder composition for an electrochemical element electrode and a slurry composition for an electrochemical element electrode, which can easily increase the density of the electrode mixture layer and firmly adhere the electrode mixture layer to the current collector. can be provided.
Further, according to the present invention, there is provided an electrode for an electrochemical element which can increase the capacity of the electrochemical element and which can exhibit excellent cycle characteristics in the electrochemical element, and a method for producing the electrode for the electrochemical element. can be done.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an electrochemical device that has a high capacity and excellent cycle characteristics.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、本発明の電気化学素子電極用バインダー組成物は、本発明の電気化学素子電極用スラリー組成物を調製する際に用いることができる。そして、本発明の電気化学素子電極用バインダー組成物を用いて調製した本発明の電気化学素子電極用スラリー組成物は、例えば、本発明の電気化学素子用電極の製造方法を使用して、本発明の電気化学素子用電極を作製する際に用いることができる。更に、本発明の電気化学素子は、本発明の電気化学素子電極用スラリー組成物を用いて作製した、本発明の電気化学素子用電極を用いたことを特徴とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Here, the binder composition for electrochemical element electrodes of the present invention can be used when preparing the slurry composition for electrochemical element electrodes of the present invention. Then, the slurry composition for an electrochemical element electrode of the present invention prepared using the binder composition for an electrochemical element electrode of the present invention is prepared by, for example, using the method for producing an electrode for an electrochemical element of the present invention. It can be used when producing an electrode for an electrochemical device of the invention. Furthermore, the electrochemical device of the present invention is characterized by using the electrode for an electrochemical device of the present invention produced using the slurry composition for an electrochemical device electrode of the present invention.

(電気化学素子電極用バインダー組成物)
本発明のバインダー組成物は、重合体を含み、任意に、電気化学素子の電極に配合され得るその他の成分を更に含有する。また、本発明のバインダー組成物は、溶媒を更に含有することができる。ここで、本発明のバインダー組成物に含まれる上記重合体は、ニトリル基含有単量体単位と、少なくとも2種の脂肪族共役ジエン単量体単位とを含む。
そして、本発明のバインダー組成物は、結着材として上述した重合体を含有しているので、当該バインダー組成物を用いて電気化学素子用電極の電極合材層を形成すれば、電極合材層を容易に高密度化しつつ、集電体に強固に密着させることができる。
なお、本発明のバインダー組成物を用いることで、電極合材層の容易な高密度化および集電体への強固な密着を達成可能である理由は定かではないが、以下の通りであると推察される。
即ち、本発明のバインダー組成物に含有される重合体は、ガラス転移温度を低下させて重合体の柔軟性の向上に寄与しうる脂肪族共役ジエン単量体単位を含む。そして、脂肪族共役ジエン単量体単位を、1種単独でなく2種以上の脂肪族共役ジエン単量体を用いて形成することで、重合体は、電極活物質や導電材などの配合成分(特には、炭素系材料)との親和性が高まり、バインダー組成物を用いて調製されるスラリー組成物中において、それらの配合成分を良好に分散させることができる。このように、配合成分が良好に分散したスラリー組成物を集電体上に塗布すれば、高い塗布密度を実現することができる。更に、柔軟性に優れると共に配合成分を良好に分散させうる重合体を含むスラリー組成物によれば、電極合材層の形成に際し、各成分が偏在することがなく、また、例えば比較的低い線圧でロールプレスした場合であっても、得られる電極合材層の密度を十分に高めつつ、当該電極合材層を集電体に良好に密着させることができる。加えて、本発明のバインダー組成物に含有される重合体は、上述した脂肪族共役ジエン単量体単位のみならず、ニトリル基含有単量体単位を含むため、強度に優れる。このように優れた強度を有する重合体は、高い結着性を発揮するため、当該重合体を含むバインダー組成物を用いれば、電極合材層を集電体に強固に密着させることができる。
(Binder composition for electrochemical element electrode)
The binder composition of the present invention contains a polymer and optionally further contains other ingredients that can be incorporated into the electrode of an electrochemical device. Moreover, the binder composition of the present invention can further contain a solvent. Here, the polymer contained in the binder composition of the present invention contains a nitrile group-containing monomer unit and at least two aliphatic conjugated diene monomer units.
Since the binder composition of the present invention contains the polymer described above as a binder, if the electrode mixture layer of the electrode for an electrochemical element is formed using the binder composition, the electrode mixture The layer can be easily densified and adhered strongly to the current collector.
The reason why it is possible to easily increase the density of the electrode mixture layer and achieve strong adhesion to the current collector by using the binder composition of the present invention is not clear, but it is as follows. guessed.
That is, the polymer contained in the binder composition of the present invention contains an aliphatic conjugated diene monomer unit that can contribute to improving the flexibility of the polymer by lowering the glass transition temperature. Then, by forming the aliphatic conjugated diene monomer unit by using two or more kinds of aliphatic conjugated diene monomers instead of one kind alone, the polymer is a compounding component such as an electrode active material and a conductive material (Particularly, carbon-based materials) are enhanced, and these ingredients can be well dispersed in the slurry composition prepared using the binder composition. By coating the current collector with the slurry composition in which the ingredients are well dispersed in this way, a high coating density can be achieved. Furthermore, according to a slurry composition containing a polymer that is excellent in flexibility and capable of well dispersing the ingredients, the components are not unevenly distributed during the formation of the electrode mixture layer, and, for example, relatively low linearity is achieved. Even in the case of roll pressing with pressure, the density of the obtained electrode mixture layer can be sufficiently increased, and the electrode mixture layer can be adhered well to the current collector. In addition, the polymer contained in the binder composition of the present invention contains not only the above-described aliphatic conjugated diene monomer units but also nitrile group-containing monomer units, and therefore has excellent strength. Since a polymer having such excellent strength exhibits high binding properties, the use of a binder composition containing the polymer allows the electrode mixture layer to be firmly adhered to the current collector.

<重合体>
重合体は、バインダー組成物を用いて調製したスラリー組成物を使用して電極合材層を形成することにより製造した電極において、電極合材層に含まれる成分が電極合材層から脱離しないように保持する(即ち、結着材として機能する)。
<Polymer>
The polymer prevents components contained in the electrode mixture layer from detaching from the electrode mixture layer in the electrode produced by forming the electrode mixture layer using the slurry composition prepared using the binder composition. (that is, it functions as a binding material).

<<重合体の組成>>
重合体は、ニトリル基含有単量体単位を含み、且つ、少なくとも2種の脂肪族共役ジエン単量体単位を含む。すなわち、重合体は、少なくとも1種のニトリル基含有単量体に由来する繰り返し単位と、少なくとも2種の脂肪族共役ジエン単量体に由来する繰り返し単位を含む。
なお、重合体Aは、任意に、ニトリル基含有単量体単位および脂肪族共役ジエン単量体単位以外の繰り返し単位(その他の繰り返し単位)を含むことができる。
<<Polymer composition>>
The polymer comprises nitrile group-containing monomeric units and at least two aliphatic conjugated diene monomeric units. That is, the polymer contains repeating units derived from at least one nitrile group-containing monomer and repeating units derived from at least two aliphatic conjugated diene monomers.
The polymer A can optionally contain repeating units (other repeating units) other than the nitrile group-containing monomer units and the aliphatic conjugated diene monomer units.

[ニトリル基含有単量体単位]
ニトリル基含有単量体単位を形成し得るニトリル基含有単量体としては、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体が挙げられる。具体的には、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体としては、ニトリル基を有するα,β-エチレン性不飽和化合物であれば特に限定されないが、例えば、アクリロニトリル;α-クロロアクリロニトリル、α-ブロモアクリロニトリルなどのα-ハロゲノアクリロニトリル;メタクリロニトリル、α-エチルアクリロニトリルなどのα-アルキルアクリロニトリル;などが挙げられる。これらの中でも、電極合材層を集電体に一層強固に密着させつつ、電気化学素子の出力特性を向上させる観点から、ニトリル基含有単量体としては、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルが好ましい。
なお、ニトリル基含有単量体は、単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。
[Nitrile group-containing monomer unit]
Examples of nitrile group-containing monomers capable of forming nitrile group-containing monomer units include α,β-ethylenically unsaturated nitrile monomers. Specifically, the α,β-ethylenically unsaturated nitrile monomer is not particularly limited as long as it is an α,β-ethylenically unsaturated compound having a nitrile group. Examples include acrylonitrile; α-chloroacrylonitrile; α-halogenoacrylonitrile such as α-bromoacrylonitrile; α-alkylacrylonitrile such as methacrylonitrile and α-ethylacrylonitrile; Among these, acrylonitrile and methacrylonitrile are preferable as the nitrile group-containing monomer from the viewpoint of improving the output characteristics of the electrochemical device while allowing the electrode mixture layer to adhere more firmly to the current collector.
Incidentally, the nitrile group-containing monomers can be used alone or in combination of two or more.

そして、重合体が含有するニトリル基含有単量体単位の割合は、重合体の全繰り返し単位を100質量%とした場合、20質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることが更に好ましく、60質量%以上であることが特に好ましく、85質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、75質量%以下であることが更に好ましい。重合体中のニトリル基含有単量体単位の割合が20質量%以上であれば、電極合材層を集電体に一層強固に密着させて、電気化学素子のサイクル特性を更に向上させることができる。加えて、有機溶媒(特には、N-メチルピロリドンなどの極性有機溶媒)に対する重合体の親和性が確保され、重合体が有機溶媒に良好に溶解したバインダー組成物を得ることができる。一方、重合体中のニトリル基含有単量体単位の割合が85質量%以下であれば、ガラス転移温度が過度に高まることもなく、重合体の柔軟性を確保することができる。そのため、十分に高密度化した電極合材層を容易に形成することができる。 The ratio of the nitrile group-containing monomer unit contained in the polymer is preferably 20% by mass or more, and preferably 40% by mass or more, when the total repeating units of the polymer are 100% by mass. It is more preferably 50% by mass or more, particularly preferably 60% by mass or more, preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and 75% by mass or less. is more preferable. If the proportion of the nitrile group-containing monomer unit in the polymer is 20% by mass or more, the electrode mixture layer can be adhered to the current collector more firmly, and the cycle characteristics of the electrochemical device can be further improved. can. In addition, the affinity of the polymer for organic solvents (especially polar organic solvents such as N-methylpyrrolidone) is ensured, and a binder composition in which the polymer is well dissolved in the organic solvent can be obtained. On the other hand, if the ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the polymer is 85% by mass or less, the flexibility of the polymer can be ensured without excessively increasing the glass transition temperature. Therefore, an electrode mixture layer having a sufficiently high density can be easily formed.

[脂肪族共役ジエン単量体単位]
脂肪族共役ジエン単量体単位は、2種以上の脂肪族共役ジエン単量体により形成される。そして、脂肪族共役ジエン単量体単位を形成し得る脂肪族共役ジエン単量体としては、特に限定されないが、例えば、炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体(C5~12脂肪族共役ジエン単量体)、1,3-ブタジエンが挙げられる。
[Aliphatic conjugated diene monomer unit]
The aliphatic conjugated diene monomer unit is formed by two or more aliphatic conjugated diene monomers. The aliphatic conjugated diene monomer capable of forming the aliphatic conjugated diene monomer unit is not particularly limited. aliphatic conjugated diene monomer) and 1,3-butadiene.

炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体としては、2-メチル-1,3-ブタジエン(イソプレン、炭素原子数:5)、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン(炭素原子数:6)などが挙げられ、これらの中でもイソプレンが好ましい。重合体が、炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体に由来する炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位を含めば、重合体の柔軟性が確保される。その上、二重結合を有する炭素原子上に存在する疎水性基(メチル基など)の存在によって、重合体の配合成分(特には、炭素材料)に対する親和性が向上するためと推察されるが、配合成分を一層良好に分散させることができる。配合成分が一層良好に分散したスラリー組成物を集電体上に塗布すれば、更に高い塗布密度を実現することができる。加えて、バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いた電極合材層の形成に際し、各成分が偏在することがなく、また、例えば比較的低い線圧でロールプレスした場合であっても、得られる電極合材層の密度を更に高めつつ、当該電極合材層を集電体に一層良好に密着させることができる。従って、電極合材層の容易な高密度化および集電体への強固な密着を、更に高いレベルで達成することができる。
なお、炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体は、単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of aliphatic conjugated diene monomers having 5 to 12 carbon atoms include 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene, carbon atoms: 5), 2,3-dimethyl-1,3-butadiene (carbon number of atoms: 6), and among these, isoprene is preferred. When the polymer contains an aliphatic conjugated diene monomer unit having 5 to 12 carbon atoms derived from an aliphatic conjugated diene monomer having 5 to 12 carbon atoms, the flexibility of the polymer is ensured. be. In addition, it is presumed that the presence of a hydrophobic group (such as a methyl group) present on a carbon atom having a double bond improves the affinity of the polymer for blending components (especially carbon materials). , the ingredients can be better dispersed. A higher coating density can be achieved by coating the current collector with a slurry composition in which the ingredients are better dispersed. In addition, when forming an electrode mixture layer using a slurry composition containing a binder composition, each component is not unevenly distributed, and even when roll-pressing at a relatively low linear pressure, for example, While the density of the electrode mixture layer obtained is further increased, the electrode mixture layer can be adhered to the current collector more favorably. Therefore, it is possible to easily increase the density of the electrode mixture layer and achieve strong adhesion to the current collector at a higher level.
The aliphatic conjugated diene monomer having 5 to 12 carbon atoms may be used alone or in combination of two or more.

そして、重合体が含有する炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合は、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることが更に好ましく、50質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましい。重合体中の炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合が1質量%以上であれば、重合体の柔軟性が向上する共に、配合成分(特には、炭素材料)との親和性が向上して塗布密度が更に高まる。そのため、電極合材層の容易な高密度化および集電体への強固な密着を更に高いレベルで達成することができる。一方、重合体中の炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合が50質量%以下であれば、ガラス転移温度が大幅に低下することによる重合体の過度な柔軟化が抑制されるので、電極合材層を集電体へ良好に密着させることができる。 The proportion of aliphatic conjugated diene monomer units having 5 to 12 carbon atoms contained in the polymer is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and 15% by mass. % or more, preferably 50% by mass or less, and more preferably 25% by mass or less. If the proportion of the aliphatic conjugated diene monomer unit having 5 to 12 carbon atoms in the polymer is 1% by mass or more, the flexibility of the polymer is improved, and the compounding component (particularly, the carbon material) The affinity with is improved, and the coating density is further increased. Therefore, it is possible to easily increase the density of the electrode mixture layer and achieve strong adhesion to the current collector at a higher level. On the other hand, if the proportion of the aliphatic conjugated diene monomer unit having 5 to 12 carbon atoms in the polymer is 50% by mass or less, the glass transition temperature is significantly lowered, resulting in excessive softening of the polymer. is suppressed, the electrode mixture layer can be adhered well to the current collector.

また、重合体が、1,3-ブタジエンに由来する1,3-ブタジエン単位を含めば、ガラス転移温度が低下することにより重合体の柔軟性が十分に確保されて、高密度化した電極合材層を一層容易に形成することができる。 In addition, if the polymer contains 1,3-butadiene units derived from 1,3-butadiene, the glass transition temperature is lowered and the flexibility of the polymer is sufficiently ensured. The material layer can be formed more easily.

そして、重合体が含有する1,3-ブタジエン単位の割合は、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、7質量%以上であることが更に好ましく、50質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることが更に好ましい。重合体中の1,3-ブタジエン単位の割合が1質量%以上であれば、十分に高密度化した電極合材層を容易に形成することができる。一方、重合体中の1,3-ブタジエン単位の割合が50質量%以下であれば、ガラス転移温度が大幅に低下することによる重合体の過度な柔軟化が抑制されるので、電極合材層を集電体へ良好に密着させることができる。 The proportion of 1,3-butadiene units contained in the polymer is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, even more preferably 7% by mass or more. It is preferably 25% by mass or less, even more preferably 15% by mass or less. If the proportion of 1,3-butadiene units in the polymer is 1% by mass or more, a sufficiently densified electrode mixture layer can be easily formed. On the other hand, if the proportion of 1,3-butadiene units in the polymer is 50% by mass or less, excessive softening of the polymer due to a significant decrease in the glass transition temperature is suppressed. can be adhered well to the current collector.

ここで、電極合材層の容易な高密度化および集電体への強固な密着をより一層高いレベルで達成する観点からは、脂肪族共役ジエン単量体として、炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体および1,3-ブタジエンを併用することが好ましく、イソプレンおよび1,3-ブタジエンを併用することがより好ましい。すなわち、重合体は、炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位と1,3-ブタジエン単位の双方を含むことが好ましく、イソプレン単位と1,3-ブタジエン単位の双方を含むことがより好ましい。 Here, from the viewpoint of easily increasing the density of the electrode mixture layer and achieving a higher level of strong adhesion to the current collector, the aliphatic conjugated diene monomer having 5 to 12 carbon atoms and 1,3-butadiene, and more preferably isoprene and 1,3-butadiene. That is, the polymer preferably contains both aliphatic conjugated diene monomer units having 5 to 12 carbon atoms and 1,3-butadiene units, and contains both isoprene units and 1,3-butadiene units. is more preferable.

また、重合体が含有する脂肪族共役ジエン単量体単位の割合(少なくとも2種の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合の合計)は、重合体の全繰り返し単位を100質量%とした場合、15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、25質量%以上であることが更に好ましく、80質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることが更に好ましい。重合体中の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合が15質量%以上であれば、ガラス転移温度が過度に高まることもなく、重合体の柔軟性を確保することができる。そのため、十分に高密度化した電極合材層を容易に形成することができる。一方、重合体中の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合が80質量%以下であれば、電極合材層を集電体に一層強固に密着させて、電気化学素子のサイクル特性を更に向上させることができる。 In addition, the ratio of the aliphatic conjugated diene monomer units contained in the polymer (the total ratio of at least two aliphatic conjugated diene monomer units) is 100% by mass of the total repeating units of the polymer. , preferably 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, still more preferably 25% by mass or more, preferably 80% by mass or less, and 60% by mass or less is more preferable, and 50% by mass or less is even more preferable. If the ratio of the aliphatic conjugated diene monomer units in the polymer is 15% by mass or more, the flexibility of the polymer can be ensured without excessively increasing the glass transition temperature. Therefore, an electrode mixture layer having a sufficiently high density can be easily formed. On the other hand, if the ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit in the polymer is 80% by mass or less, the electrode mixture layer is adhered to the current collector more firmly, thereby further improving the cycle characteristics of the electrochemical device. can be made

そして、重合体が含有するニトリル基含有単量体単位と脂肪族共役ジエン単量体単位の合計量に占める、脂肪族共役ジエン単量体単位の量の割合が、15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、80質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。ニトリル基含有単量体単位と脂肪族共役ジエン単量体単位の合計中の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合が15質量%以上であれば、十分に高密度化した電極合材層を容易に形成することができ、80質量%以下であれば、ガラス転移温度が大幅に低下することによる重合体の過度な柔軟化が抑制されるので、電極合材層を集電体へ良好に密着させることができる。また、ニトリル基含有単量体単位と脂肪族共役ジエン単量体単位の合計中の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合が15質量%以上80質量%以下であれば、重合体の電解液中における膨潤度(電解液膨潤度)が良好に制御されて、重合体が電解液中で良好な結着性を発揮する。そのため、電気化学素子のサイクル特性を更に高めることができる。 And the ratio of the amount of the aliphatic conjugated diene monomer unit to the total amount of the nitrile group-containing monomer unit and the aliphatic conjugated diene monomer unit contained in the polymer is 15% by mass or more. is preferably 20% by mass or more, preferably 80% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less. If the ratio of the aliphatic conjugated diene monomer units in the total of the nitrile group-containing monomer units and the aliphatic conjugated diene monomer units is 15% by mass or more, a sufficiently densified electrode mixture layer can be formed. It can be easily formed, and if it is 80% by mass or less, excessive softening of the polymer due to a significant decrease in the glass transition temperature is suppressed, so that the electrode mixture layer can be well formed into a current collector. can be adhered. Further, if the ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit in the total of the nitrile group-containing monomer unit and the aliphatic conjugated diene monomer unit is 15% by mass or more and 80% by mass or less, the electrolytic solution of the polymer The degree of swelling in the electrolyte (swelling degree of the electrolyte solution) is well controlled, and the polymer exhibits good binding properties in the electrolyte solution. Therefore, the cycle characteristics of the electrochemical device can be further improved.

加えて、重合体中の1,3-ブタジエン単位の割合に対する炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合の比が、0.02以上であることが好ましく、0.5以上であることがより好ましく、1以上であることが更に好ましく、1超であることが特に好ましく、50以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましく、5以下であることが更に好ましく、4以下であることが特に好ましい。1,3-ブタジエン単位の割合に対する炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合の比が0.02以上であれば、重合体の柔軟性が向上する共に、配合成分(特には、炭素材料)との親和性が向上して塗布密度が高まる。そのため、電極合材層の容易な高密度化および集電体への強固な密着を更に高いレベルで達成することができる。一方、1,3-ブタジエン単位の割合に対する炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位の量の割合の比が50以下であれば、ガラス転移温度が大幅に低下することによる重合体の過度な柔軟化が抑制されるので、電極合材層を集電体へ良好に密着させることができる。 In addition, the ratio of the proportion of aliphatic conjugated diene monomer units having 5 to 12 carbon atoms to the proportion of 1,3-butadiene units in the polymer is preferably 0.02 or more. It is more preferably 5 or more, more preferably 1 or more, particularly preferably greater than 1, preferably 50 or less, more preferably 10 or less, and 5 or less. More preferably, it is particularly preferably 4 or less. If the ratio of the ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit having 5 to 12 carbon atoms to the ratio of the 1,3-butadiene unit is 0.02 or more, the flexibility of the polymer is improved, and the blending component (Particularly, the affinity with the carbon material) is improved, and the coating density is increased. Therefore, it is possible to easily increase the density of the electrode mixture layer and achieve strong adhesion to the current collector at a higher level. On the other hand, if the ratio of the amount of the aliphatic conjugated diene monomer unit having 5 to 12 carbon atoms to the ratio of the 1,3-butadiene unit is 50 or less, the glass transition temperature is greatly lowered. Since excessive softening of the polymer is suppressed, the electrode mixture layer can be adhered well to the current collector.

[その他の繰り返し単位]
重合体が任意に含有し得るその他の繰り返し単位は、特に限定されない。例えば、重合体は、繰り返し単位として、上記脂肪族共役ジエン単量体単位を水素添加して得られるアルキレン構造単位を含んでいてもよい。なお、重合体が含有するその他の繰り返し単位は、電極合材層の容易な高密度化および集電体への強固な密着を高いレベルで達成する観点から、0質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、0質量%以上2質量%以下であることが更に好ましい。
[Other repeating units]
Other repeating units that the polymer may optionally contain are not particularly limited. For example, the polymer may contain, as a repeating unit, an alkylene structural unit obtained by hydrogenating the above aliphatic conjugated diene monomer unit. The other repeating unit contained in the polymer is 0% by mass or more and 10% by mass or less from the viewpoint of easily increasing the density of the electrode mixture layer and achieving a high level of strong adhesion to the current collector. It is preferably 0% by mass or more and 5% by mass or less, and even more preferably 0% by mass or more and 2% by mass or less.

<<重合体の調製>>
重合体は、例えば上述した単量体を含む単量体組成物を水系溶媒中で重合することにより製造することができる。ここで、本発明において単量体組成物中の各単量体の含有割合は、重合体における単量体単位(繰り返し単位)の含有割合に準じて定めることができる。
水系溶媒は、重合体が分散可能なものであれば格別限定されず、水を単独で使用してもよいし、水と他の溶媒の混合溶媒を使用してもよい。
重合様式は、特に限定されず、例えば溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの様式も用いることができる。重合方法としては、例えばイオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などいずれの方法も用いることができる。
そして、重合に使用される乳化剤、分散剤、重合開始剤、重合助剤などは、一般に用いられるものを使用することができ、その使用量も、一般に使用される量とする。
なお、上述のようにして調製される重合体の電解液膨潤度は、通常100%以上であり、110%以上であることが好ましく、500%以下であることが好ましく、300%以下であることがより好ましい。重合体の電解液膨潤度が110%以上であれば、電解液のみならず有機溶媒に対する重合体の親和性が確保され、重合体が有機溶媒に良好に溶解したバインダー組成物を得ることができる。一方、重合体の電解液膨潤度が500%以下であれば、重合体が電解液中で結着性を保持し易く、電気化学素子に優れた特性(特にはサイクル特性)を発揮させることができる。
ここで、本発明において、「電解液膨潤度」は、本明細書の実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
<<Preparation of polymer>>
The polymer can be produced, for example, by polymerizing a monomer composition containing the above monomers in an aqueous solvent. Here, in the present invention, the content ratio of each monomer in the monomer composition can be determined according to the content ratio of the monomer units (repeating units) in the polymer.
The water-based solvent is not particularly limited as long as it can disperse the polymer, and water may be used alone, or a mixed solvent of water and another solvent may be used.
The polymerization method is not particularly limited, and any method such as solution polymerization method, suspension polymerization method, bulk polymerization method, and emulsion polymerization method can be used. As the polymerization method, any method such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used.
Commonly used emulsifiers, dispersants, polymerization initiators, polymerization aids, and the like can be used in the polymerization, and the amounts used are also generally used amounts.
The electrolyte swelling degree of the polymer prepared as described above is usually 100% or more, preferably 110% or more, preferably 500% or less, and 300% or less. is more preferred. If the degree of swelling of the polymer in the electrolyte solution is 110% or more, the affinity of the polymer not only for the electrolyte solution but also for the organic solvent is ensured, and a binder composition in which the polymer is satisfactorily dissolved in the organic solvent can be obtained. . On the other hand, if the degree of swelling of the polymer in the electrolyte solution is 500% or less, the polymer can easily maintain the binding property in the electrolyte solution, and the electrochemical device can exhibit excellent characteristics (especially cycle characteristics). can.
Here, in the present invention, the "electrolytic solution swelling degree" can be measured using the method described in the examples of the present specification.

<溶媒>
バインダー組成物が含みうる溶媒としては、特に限定されないが、有機溶媒が好ましい。有機溶媒としては、例えば、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、イソブタノール、t-ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、アミルアルコールなどのアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類;ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン(NMP)などのアミド系極性有機溶媒;N,N-ジメチルスルホキシド;トルエン、キシレン、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン、パラジクロロベンゼンなどの芳香族炭化水素類;などが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。中でも、溶媒としては、NMPが好ましい。
<Solvent>
The solvent that the binder composition may contain is not particularly limited, but an organic solvent is preferred. Examples of organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, t-butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, nonanol, decanol, and amyl alcohol; acetone, ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone; esters such as ethyl acetate and butyl acetate; ethers such as diethyl ether, dioxane and tetrahydrofuran; N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone (NMP) amide-based polar organic solvents such as N,N-dimethylsulfoxide; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, chlorobenzene, orthodichlorobenzene, and paradichlorobenzene; These may be used individually by 1 type, and may be used in mixture of 2 or more types. Among them, NMP is preferable as the solvent.

<その他の成分>
バインダー組成物には、上記成分の他に、上記所定の重合体以外の結着材、導電材、補強材、レベリング剤、粘度調整剤、電解液添加剤等の成分をバインダー組成物に含有させてもよい。これらは、特に限定されず公知のもの、例えば国際公開第2012/115096号に記載のものを使用することができる。また、これらの成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
<Other ingredients>
In addition to the above components, the binder composition may contain components other than the predetermined polymer, such as a binder, a conductive material, a reinforcing material, a leveling agent, a viscosity modifier, and an electrolyte additive. may These are not particularly limited, and known ones such as those described in WO 2012/115096 can be used. Moreover, these components may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types by arbitrary ratios.

<バインダー組成物の調製>
本発明のバインダー組成物は、上記各成分を既知の方法で混合することにより調製することができる。なお、例えば、重合体を水分散液の状態で調製した場合、既知の方法で水系溶媒を有機溶媒に置換して、必要に応じてその他の成分を添加することで、溶媒として有機溶媒を含むバインダー組成物を調製することができる。
<Preparation of binder composition>
The binder composition of the present invention can be prepared by mixing the above components by known methods. In addition, for example, when the polymer is prepared in the state of an aqueous dispersion, the aqueous solvent is replaced with an organic solvent by a known method, and other components are added as necessary, so that the organic solvent is included as a solvent. A binder composition can be prepared.

(電気化学素子電極用スラリー組成物)
本発明の電気化学素子電極用スラリー組成物は、少なくとも、電極活物質と、上述した本発明の電気化学素子電極用バインダー組成物とを含むスラリー状の組成物である。換言すると、本発明のスラリー組成物は、通常、電極活物質と、上述した重合体と、任意に配合される上述したその他の成分とが、上述した溶媒中に溶解および/または分散してなる組成物である。そして、本発明のスラリー組成物は、上述した本発明のバインダー組成物を含んでいるので、本発明のスラリー組成物を用いて電極合材層を形成すれば、電極合材層を容易に高密度化しつつ、集電体に強固に密着させることができる。
(Slurry composition for electrochemical element electrode)
The slurry composition for an electrochemical element electrode of the present invention is a slurry composition containing at least an electrode active material and the above-described binder composition for an electrochemical element electrode of the present invention. In other words, the slurry composition of the present invention usually comprises the electrode active material, the polymer described above, and the optionally blended other components described above dissolved and/or dispersed in the solvent described above. composition. Further, since the slurry composition of the present invention contains the above-described binder composition of the present invention, if the electrode mixture layer is formed using the slurry composition of the present invention, the electrode mixture layer can be easily made high. While increasing the density, it can be firmly adhered to the current collector.

<電極活物質>
電極活物質は、電気化学素子の電極において電子の受け渡しをする物質である。そして、本発明のスラリー組成物は、電極活物質として、ニッケルを含有する電極活物質(以下、「Ni含有電極活物質」と略記する場合がある。)を含むことが好ましい。Ni含有電極活物質を含む電極を用いれば、電気化学素子を更に高容量化することができる。なお、Ni含有電極活物質は、リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池における正極活物質として、特に好適に用いることができる。
<Electrode active material>
An electrode active material is a material that transfers electrons in an electrode of an electrochemical device. The slurry composition of the present invention preferably contains an electrode active material containing nickel (hereinafter sometimes abbreviated as "Ni-containing electrode active material") as an electrode active material. By using an electrode containing a Ni-containing electrode active material, the capacity of the electrochemical device can be further increased. Incidentally, the Ni-containing electrode active material can be particularly preferably used as a positive electrode active material in non-aqueous secondary batteries such as lithium ion secondary batteries.

<<Ni含有電極活物質>>
Ni含有電極活物質としては、例えば、式(A):Li(NiCo(1-x-y))O[式(A)中、Mは、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、セリウム(Ce)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、カリウム(K)、ガリウム(Ga)、およびインジウム(In)からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、xおよびyは、0<x≦1、0≦y<1、x+y≦1の関係式を満たす。]で表されるリチウム含有複合酸化物を用いることができる。
<<Ni-containing electrode active material>>
Examples of the Ni-containing electrode active material include formula (A): Li(Ni x Co y M (1-xy) )O 2 [wherein M is manganese (Mn), magnesium (Mg ), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), tungsten (W), aluminum (Al), chromium (Cr), vanadium (V), cerium (Ce), titanium (Ti), iron (Fe), potassium (K ), gallium (Ga), and indium (In), and x and y satisfy the relational expressions of 0<x≦1, 0≦y<1, and x+y≦1. ] can be used.

上記式(A)に該当するものの中でも、電気化学素子の容量をより一層高める観点からは、式(A1):Li(NiCoAl(1-x-y))O[式(A1)中、xおよびyは、0.30≦x≦1、0≦y<0.7、x+y≦1の関係式を満たす。]で表されるリチウム含有複合酸化物がより好ましい。また、上記(A)に該当するものの中でも、電気化学素子の容量と安全性をバランス良く向上させる観点からは、式(A2):Li(NiCoMn(1-x-y))O[式(A2)中、xおよびyは、0.30≦x≦1、0≦y<0.7、x+y≦1の関係式を満たす。]で表されるリチウム含有複合酸化物がより好ましい。Among those corresponding to the above formula (A), from the viewpoint of further increasing the capacity of the electrochemical device, the formula (A1): Li(Ni x Co y Al (1-xy) )O 2 [formula (A1 ), x and y satisfy the relational expressions of 0.30≦x≦1, 0≦y<0.7, and x+y≦1. ] is more preferable. In addition, among those corresponding to the above (A), from the viewpoint of improving the capacity and safety of the electrochemical device in a well-balanced manner, the formula (A2): Li(Ni x Co y Mn (1-xy) )O 2 [In formula (A2), x and y satisfy the relational expressions of 0.30≦x≦1, 0≦y<0.7, and x+y≦1. ] is more preferable.

<<その他の電極活物質>>
電極活物質としては、上述したNi含有電極活物質以外の電極活物質を用いることもできる。以下では、一例として電気化学素子電極用スラリー組成物がリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物である場合について説明するが、本発明は下記の一例に限定されるものではない。
<<Other electrode active materials>>
As the electrode active material, an electrode active material other than the Ni-containing electrode active material described above can also be used. Although the case where the slurry composition for an electrochemical element electrode is a slurry composition for a lithium ion secondary battery electrode will be described below as an example, the present invention is not limited to the following example.

リチウムイオン二次電池用の正極活物質としては、上述したNi含有電極活物質に加え、リチウム含有コバルト酸化物(LiCoO)、マンガン酸リチウム(LiMn)、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO)、オリビン型リン酸マンガンリチウム(LiMnPO)、Li1+xMn2-x(0<x<2)で表されるリチウム過剰のスピネル化合物等の既知の正極活物質が挙げられる。
なお、正極活物質の配合量や粒子径は、特に限定されることなく、従来使用されている正極活物質と同様とすることができる。
As positive electrode active materials for lithium ion secondary batteries, in addition to the Ni-containing electrode active materials described above, lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), olivine-type lithium iron phosphate ( LiFePO 4 ), olivine-type lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ), and lithium-excess spinel compounds represented by Li 1+x Mn 2-x O 4 (0<x<2).
The amount and particle size of the positive electrode active material are not particularly limited, and may be the same as those of conventionally used positive electrode active materials.

また、リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、例えば、炭素系負極活物質、金属系負極活物質、およびこれらを組み合わせた負極活物質などが挙げられる。 Examples of negative electrode active materials for lithium ion secondary batteries include carbon-based negative electrode active materials, metal-based negative electrode active materials, and negative electrode active materials in which these are combined.

ここで、炭素系負極活物質とは、リチウムを挿入(「ドープ」ともいう。)可能な、炭素を主骨格とする活物質をいい、炭素系負極活物質としては、例えば炭素質材料と黒鉛質材料とが挙げられる。 Here, the carbon-based negative electrode active material refers to an active material having carbon as a main skeleton and capable of inserting lithium (also referred to as “doping”). Examples of carbon-based negative electrode active materials include carbonaceous materials and graphite quality materials.

そして、炭素質材料としては、例えば、易黒鉛性炭素や、ガラス状炭素に代表される非晶質構造に近い構造を持つ難黒鉛性炭素などが挙げられる。
ここで、易黒鉛性炭素としては、例えば、石油または石炭から得られるタールピッチを原料とした炭素材料が挙げられる。具体例を挙げると、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソフェーズピッチ系炭素繊維、熱分解気相成長炭素繊維などが挙げられる。
また、難黒鉛性炭素としては、例えば、フェノール樹脂焼成体、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、擬等方性炭素、フルフリルアルコール樹脂焼成体(PFA)、ハードカーボンなどが挙げられる。
Examples of the carbonaceous material include graphitizable carbon and non-graphitizable carbon having a structure close to an amorphous structure represented by glassy carbon.
Here, graphitizable carbon includes, for example, carbon materials made from tar pitch obtained from petroleum or coal. Specific examples include coke, mesocarbon microbeads (MCMB), mesophase pitch-based carbon fibers, and pyrolytic vapor growth carbon fibers.
Non-graphitic carbons include, for example, phenolic resin sintered bodies, polyacrylonitrile-based carbon fibers, pseudoisotropic carbons, furfuryl alcohol resin sintered bodies (PFA), and hard carbons.

更に、黒鉛質材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛などが挙げられる。
ここで、人造黒鉛としては、例えば、易黒鉛性炭素を含んだ炭素を主に2800℃以上で熱処理した人造黒鉛、MCMBを2000℃以上で熱処理した黒鉛化MCMB、メソフェーズピッチ系炭素繊維を2000℃以上で熱処理した黒鉛化メソフェーズピッチ系炭素繊維などが挙げられる。
Furthermore, examples of graphite materials include natural graphite and artificial graphite.
Here, as artificial graphite, for example, artificial graphite obtained by heat-treating carbon containing graphitizable carbon mainly at 2800 ° C. or higher, graphitized MCMB obtained by heat-treating MCMB at 2000 ° C. or higher, mesophase pitch-based carbon fiber at 2000 ° C. Graphitized mesophase pitch-based carbon fibers heat-treated as described above may be used.

また、金属系負極活物質とは、金属を含む活物質であり、通常は、リチウムの挿入が可能な元素を構造に含み、リチウムが挿入された場合の単位質量当たりの理論電気容量が500mAh/g以上である活物質をいう。金属系活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウム合金を形成し得る単体金属(例えば、Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn、Tiなど)およびその合金、並びに、それらの酸化物、硫化物、窒化物、ケイ化物、炭化物、燐化物などが用いられる。これらの中でも、金属系負極活物質としては、ケイ素を含む活物質(シリコン系負極活物質)が好ましい。シリコン系負極活物質を用いることにより、リチウムイオン二次電池を高容量化することができるからである。 In addition, the metal-based negative electrode active material is an active material containing a metal, and usually contains an element capable of intercalating lithium in its structure, and the theoretical electric capacity per unit mass when lithium is intercalated is 500 mAh / g or more. As the metal-based active material, for example, lithium metal, elemental metals capable of forming a lithium alloy (eg, Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn , Sr, Zn, Ti, etc.) and alloys thereof, as well as their oxides, sulfides, nitrides, silicides, carbides, phosphides, and the like. Among these, active materials containing silicon (silicon-based negative electrode active materials) are preferable as the metal-based negative electrode active materials. This is because the use of the silicon-based negative electrode active material can increase the capacity of the lithium ion secondary battery.

シリコン系負極活物質としては、例えば、ケイ素(Si)、ケイ素を含む合金、SiO、SiO、Si含有材料を導電性カーボンで被覆または複合化してなるSi含有材料と導電性カーボンとの複合化物などが挙げられる。なお、これらのシリコン系負極活物質は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類上を組み合わせて用いてもよい。
なお、負極活物質の配合量や粒子径は、特に限定されることなく、従来使用されている負極活物質と同様とすることができる。
Silicon-based negative electrode active materials include, for example, silicon (Si), alloys containing silicon, SiO, SiO x , and composites of Si-containing materials and conductive carbon obtained by coating or combining Si-containing materials with conductive carbon. etc. One of these silicon-based negative electrode active materials may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
The amount and particle size of the negative electrode active material are not particularly limited, and can be the same as those of conventionally used negative electrode active materials.

<バインダー組成物>
バインダー組成物としては、上述した重合体を含有する本発明の電気化学素子電極用バインダー組成物を用いる。
<Binder composition>
As the binder composition, the binder composition for electrochemical element electrodes of the present invention containing the polymer described above is used.

ここで、電気化学素子電極用スラリー組成物中のバインダー組成物の含有割合は、電極活物質100質量部当たり、重合体の量が0.5質量部以上となる量であることが好ましく、1.0質量部以上となる量であることがより好ましく、1.5質量部以上となる量であることが更に好ましく、4.0質量部以下となる量であることが好ましく、3.0質量部以下となる量であることがより好ましく、2.5質量部以下となる量であることが更に好ましい。スラリー組成物に、重合体の量が0.5質量部以上となる量でバインダー組成物を含有させれば、電極合材層を集電体に一層強固に密着させることができる。一方、スラリー組成物に、重合体の量が4.0質量部以下となるようでバインダー組成物を含有させれば、電極合材層中に占める電極活物質の割合を確保して、電気化学素子の容量を十分に高めることができる。 Here, the content of the binder composition in the slurry composition for an electrochemical element electrode is preferably such that the amount of the polymer is 0.5 parts by mass or more per 100 parts by mass of the electrode active material. The amount is more preferably 0 parts by mass or more, more preferably 1.5 parts by mass or more, and preferably 4.0 parts by mass or less, and 3.0 parts by mass. The amount is more preferably 2.5 parts by mass or less, more preferably 2.5 parts by mass or less. When the binder composition is added to the slurry composition in an amount such that the amount of the polymer is 0.5 parts by mass or more, the electrode mixture layer can be adhered to the current collector more firmly. On the other hand, if the binder composition is included in the slurry composition so that the amount of the polymer is 4.0 parts by mass or less, the ratio of the electrode active material in the electrode mixture layer is secured, and the electrochemical The capacity of the device can be sufficiently increased.

<その他の成分>
スラリー組成物に配合し得るその他の成分としては、特に限定することなく、上述したバインダー組成物に配合し得るその他の成分と同様のものが挙げられる。また、その他の成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
<Other ingredients>
Other components that can be blended in the slurry composition are not particularly limited, and include the same other components that can be blended in the binder composition described above. Moreover, other components may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types by arbitrary ratios.

<スラリー組成物の調製>
上述したスラリー組成物は、上記各成分を混合することにより調製することができる。具体的には、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどの混合機を用いて、上記各成分と、任意に添加される溶媒とを混合することにより、スラリー組成物を調製することができる。なお、スラリー組成物の調製の際に任意に添加される溶媒としては、バインダー組成物の項で記載した溶媒と同じものを使用することができる。
<Preparation of slurry composition>
The slurry composition described above can be prepared by mixing the components described above. Specifically, using a mixer such as a ball mill, a sand mill, a bead mill, a pigment disperser, a crusher, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, and a film mix, the above components are optionally added. A slurry composition can be prepared by mixing with a solvent. As the solvent optionally added during preparation of the slurry composition, the same solvents as those described in the section of the binder composition can be used.

(電気化学素子用電極)
本発明の電気化学素子用電極は、例えば集電体上に、上述した電気化学素子電極用スラリー組成物を用いて形成した電極合材層を備える。具体的に、電極合材層は、通常、上述した電気化学素子電極用スラリー組成物の乾燥物よりなり、電極合材層には、少なくとも、電極活物質と、上述した重合体と、任意に、その他の成分とが含有されている。なお、電極合材層中に含まれている各成分は、上記電気化学素子電極用スラリー組成物中に含まれていたものであり、それら各成分の好適な存在比は、スラリー組成物中の各成分の好適な存在比と同じである。
そして、本発明の電気化学素子用電極では、上述した電気化学素子電極用スラリー組成物を使用して電極合材層を形成しているので、当該電気化学素子用電極を用いて電気化学素子を製造すれば、高容量であると共にサイクル特性に優れる電気化学素子が得られる。
(electrode for electrochemical device)
The electrode for an electrochemical device of the present invention includes, for example, an electrode mixture layer formed on a current collector using the slurry composition for an electrochemical device electrode described above. Specifically, the electrode mixture layer is usually made of the dried slurry composition for the electrochemical element electrode described above, and the electrode mixture layer contains at least the electrode active material, the polymer described above, and optionally , and other ingredients. In addition, each component contained in the electrode mixture layer was contained in the slurry composition for the electrochemical element electrode, and the preferred abundance ratio of each component in the slurry composition is It is the same as the preferred abundance ratio of each component.
In the electrode for an electrochemical element of the present invention, the slurry composition for an electrochemical element electrode described above is used to form the electrode mixture layer. If produced, an electrochemical device having a high capacity and excellent cycle characteristics can be obtained.

(電気化学素子用電極の製造方法)
上述した本発明の電気化学素子用電極は、例えば、本発明の電気化学素子用電極の製造方法を用いて製造することができる。
本発明の電極の製造方法は、上述した本発明のスラリー組成物を集電体上に塗布する工程(塗布工程)と、集電体上に塗布されたスラリー組成物を乾燥して、集電体上にプレス前電極合材層を形成する工程(乾燥工程)と、プレス前電極合材層を、500kN/cm以上3000kN/cm以下の線圧でロールプレスして、プレス後電極合材層を得る工程(プレス工程)とを備える。
(Manufacturing method of electrode for electrochemical device)
The electrode for an electrochemical device of the present invention described above can be produced, for example, using the method for producing an electrode for an electrochemical device of the present invention.
The method for producing an electrode of the present invention includes a step of applying the slurry composition of the present invention on a current collector (application step), and drying the slurry composition applied on the current collector to obtain a current collector. A step of forming a pre-pressed electrode mixture layer on the body (drying step), and roll-pressing the pre-pressed electrode mixture layer at a linear pressure of 500 kN/cm or more and 3000 kN/cm or less to form a post-press electrode mixture layer. A step (pressing step) of obtaining

<塗布工程>
上記スラリー組成物を集電体上に塗布する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などを用いることができる。この際、スラリー組成物を集電体の片面だけに塗布してもよいし、両面に塗布してもよい。塗布後乾燥前の集電体上のスラリー膜の厚みは、所望の電極合材層の厚みに応じて適宜に設定しうる。
<Coating process>
The method for applying the slurry composition onto the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, as the coating method, a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush coating method, or the like can be used. At this time, the slurry composition may be applied to only one side of the current collector, or may be applied to both sides. The thickness of the slurry film on the current collector after application and before drying can be appropriately set according to the desired thickness of the electrode mixture layer.

ここで、スラリー組成物を塗布する集電体としては、電気導電性を有し、かつ、電気化学的に耐久性のある材料が用いられる。具体的には、集電体としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などからなる集電体を用い得る。なお、前記の材料は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 Here, as the current collector to which the slurry composition is applied, a material having electrical conductivity and electrochemical durability is used. Specifically, as the current collector, for example, a current collector made of iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, platinum, or the like can be used. In addition, one type of the above materials may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio.

<乾燥工程>
集電体上のスラリー組成物を乾燥する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥法、真空乾燥法、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。このように集電体上のスラリー組成物を乾燥することで、集電体上にプレス前電極合材層を形成することができる。
<Drying process>
The method for drying the slurry composition on the current collector is not particularly limited, and known methods can be used. A drying method by irradiation can be mentioned. By drying the slurry composition on the current collector in this manner, the pre-pressing electrode mixture layer can be formed on the current collector.

<プレス工程>
集電体上のプレス前電極合材層をロールプレスする際の線圧は、500kN/cm以上3000kN/cm以下であることが必要であり、1000kN/cm以上であることが好ましく、2500kN/cm以下であることが好ましい。集電体上のプレス前電極合材層は、本発明のスラリー組成物から形成されているため、500kN/cm以上の線圧であれば、容易に圧縮されて高密度のプレス後電極合材層を得ることができる。また、線圧が3000kN/cm以下であれば、プレスにより電極活物質が過度に破壊されることもない。
なお、ロールプレスする際のロール温度は、通常25℃以上150℃以下である。また、ロールプレスする際の、プレス前電極合材層と集電体の積層体の搬送速度は、通常5m/分以上100m/分以下である。そして、ロールプレスの回数は、複数回であってもよいが、通常1回である。
<Press process>
The linear pressure when roll-pressing the pre-pressed electrode mixture layer on the current collector is required to be 500 kN/cm or more and 3000 kN/cm or less, preferably 1000 kN/cm or more, and 2500 kN/cm. The following are preferable. Since the pre-pressed electrode mixture layer on the current collector is formed from the slurry composition of the present invention, it can be easily compressed at a linear pressure of 500 kN/cm or more to form a high-density pressed electrode mixture. You can get layers. Moreover, if the linear pressure is 3000 kN/cm or less, the electrode active material is not excessively destroyed by pressing.
In addition, the roll temperature at the time of roll pressing is usually 25° C. or more and 150° C. or less. Further, the conveying speed of the electrode mixture layer before pressing and the laminate of current collectors during roll pressing is usually 5 m/min or more and 100 m/min or less. The number of times of roll pressing may be plural times, but is usually one time.

(電気化学素子)
本発明の電気化学素子は、特に限定されることなく、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタであり、好ましくはリチウムイオン二次電池である。そして、本発明の電気化学素子は、本発明の電気化学素子用電極を備えるため、高容量であると共に、優れたサイクル特性を有する。
(Electrochemical element)
The electrochemical device of the present invention is not particularly limited, and may be a lithium ion secondary battery or an electric double layer capacitor, preferably a lithium ion secondary battery. Since the electrochemical device of the present invention includes the electrode for an electrochemical device of the present invention, it has high capacity and excellent cycle characteristics.

ここで、以下では、一例として電気化学素子がリチウムイオン二次電池である場合について説明するが、本発明は下記の一例に限定されるものではない。本発明の電気化学素子としてのリチウムイオン二次電池は、通常、電極(正極および負極)、電解液、並びにセパレータを備え、正極および負極の少なくとも一方に本発明の電気化学素子用電極を使用する。 Here, the case where the electrochemical device is a lithium ion secondary battery will be described below as an example, but the present invention is not limited to the following example. A lithium ion secondary battery as an electrochemical element of the present invention usually comprises electrodes (a positive electrode and a negative electrode), an electrolytic solution, and a separator, and uses the electrode for an electrochemical element of the present invention as at least one of the positive electrode and the negative electrode. .

<電極>
ここで、本発明の電気化学素子としてのリチウムイオン二次電池に使用し得る、上述した電気化学素子用電極以外の電極としては、特に限定されることなく、既知の電極を用いることができる。具体的には、上述した電気化学素子用電極以外の電極としては、既知の製造方法を用いて集電体上に電極合材層を形成してなる電極を用いることができる。
<Electrode>
Here, known electrodes can be used without particular limitation as electrodes other than the electrodes for electrochemical devices described above that can be used in the lithium-ion secondary battery as the electrochemical device of the present invention. Specifically, as the electrodes other than the electrodes for the electrochemical device described above, an electrode obtained by forming an electrode mixture layer on a current collector using a known manufacturing method can be used.

<電解液>
電解液としては、通常、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。リチウムイオン二次電池の支持電解質としては、例えば、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、例えば、LiPF、LiAsF、LiBF、LiSbF、LiAlCl、LiClO、CFSOLi、CSOLi、CFCOOLi、(CFCO)NLi、(CFSONLi、(CSO)NLiなどが挙げられる。なかでも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すので、LiPF、LiClO、CFSOLiが好ましく、LiPFが特に好ましい。なお、電解質は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。通常は、解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
<Electrolyte>
As the electrolytic solution, an organic electrolytic solution in which a supporting electrolyte is dissolved in an organic solvent is usually used. Lithium salts, for example, are used as supporting electrolytes for lithium ion secondary batteries. Examples of lithium salts include LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi. , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi and the like. Among them, LiPF 6 , LiClO 4 and CF 3 SO 3 Li are preferable, and LiPF 6 is particularly preferable, because they are easily dissolved in a solvent and exhibit a high degree of dissociation. In addition, one electrolyte may be used alone, or two or more electrolytes may be used in combination at an arbitrary ratio. Generally, lithium ion conductivity tends to increase as a supporting electrolyte with a higher degree of dissociation is used, so the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of supporting electrolyte.

電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等のカーボネート類;γ-ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類;1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物類;などが好適に用いられる。またこれらの溶媒の混合液を用いてもよい。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いのでカーボネート類を用いることが好ましく、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとの混合物を用いることが更に好ましい。
また、電解液には、既知の添加剤、例えば、ビニレンカーボネート(VC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)やエチルメチルスルホンなどを添加してもよい。
The organic solvent used in the electrolytic solution is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte. Examples include dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), carbonates such as butylene carbonate (BC) and ethyl methyl carbonate (EMC); esters such as γ-butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; sulfur-containing compounds such as sulfolane and dimethylsulfoxide and the like are preferably used. A mixture of these solvents may also be used. Among them, carbonates are preferably used because they have a high dielectric constant and a wide stable potential range, and a mixture of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate is more preferably used.
Further, known additives such as vinylene carbonate (VC), fluoroethylene carbonate (FEC), and ethyl methyl sulfone may be added to the electrolytic solution.

<セパレータ>
セパレータとしては、特に限定されることなく、例えば特開2012-204303号公報に記載のものを用いることができる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、リチウムイオン二次電池内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという点より、ポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)の樹脂からなる微多孔膜が好ましい。
<Separator>
The separator is not particularly limited, and for example, those described in JP-A-2012-204303 can be used. Among these, the film thickness of the entire separator can be made thin, and as a result, the ratio of the electrode active material in the lithium ion secondary battery can be increased to increase the capacity per volume. Microporous membranes made of resins of the system (polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride) are preferred.

<リチウムイオン二次電池の製造方法>
本発明の電気化学素子としてのリチウムイオン二次電池は、例えば、正極と、負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、これを必要に応じて電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口することにより製造することができる。リチウムイオン二次電池の内部の圧力上昇、過充放電等の発生を防止するために、必要に応じて、ヒューズ、PTC素子等の過電流防止素子、エキスパンドメタル、リード板などを設けてもよい。リチウムイオン二次電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。
<Method for manufacturing lithium ion secondary battery>
A lithium-ion secondary battery as an electrochemical device of the present invention can be prepared, for example, by superimposing a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween, and winding or folding this according to the shape of the battery as necessary to form a battery container. It can be produced by putting it in a battery container, injecting an electrolytic solution into the battery container, and sealing the battery container. In order to prevent the internal pressure rise of the lithium ion secondary battery and the occurrence of overcharge/discharge, etc., a fuse, an overcurrent prevention element such as a PTC element, an expanded metal, a lead plate, etc. may be provided as necessary. . The shape of the lithium-ion secondary battery may be, for example, coin-shaped, button-shaped, sheet-shaped, cylindrical, rectangular, or flat.

以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
実施例および比較例において、重合体の電解液膨潤度、正極のピール強度、プレス前正極合材層の密度(塗布密度)、プレス後正極合材層の密度(プレス密度)、および、リチウムイオン二次電池のサイクル特性は、下記の方法で評価した。評価結果は、何れも表1に示す。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following description, "%" and "parts" representing amounts are based on mass unless otherwise specified.
In the examples and comparative examples, the degree of swelling of the electrolyte solution of the polymer, the peel strength of the positive electrode, the density of the positive electrode mixture layer before pressing (coating density), the density of the positive electrode mixture layer after pressing (press density), and the lithium ion The cycle characteristics of secondary batteries were evaluated by the following methods. All evaluation results are shown in Table 1.

<重合体の電解液膨潤度>
正極用バインダー組成物(重合体のNMP溶液)を、ポリテトラフルオロエチレン製シート上に塗布し、温度80~120℃の環境下で0.5~3時間乾燥させて、厚み500μm±50μmのキャストフィルムを得た。このキャストフィルムを1cm×1cmの正方形状に切り出して試験片を得て、当該試験片の質量(浸漬前質量A)を測定した。その後、試験片を温度60℃の電解液に72時間浸漬した。なお、電解液は、EC:EMC=3:7(重量基準)の混合物に、FECを濃度5質量%となるよう添加し、次いで、FEC添加後の混合物にLiPFを濃度1.0Mとなるよう溶解し、そして、LiPF溶解後の混合物に、ビニレンカーボネートを濃度2質量%となるように添加することで調製した。浸漬後の試験片を引き上げ、表面の電解液をタオルペーパーで拭き取った後、試験片の質量(浸漬後質量B)を測定した。
そして、以下の計算式を用いて電解液膨潤度(%)を算出した。電解液膨潤度の値が低い重合体ほど、電解液中で結着性を保持し易く、電気化学素子に優れた特性(特にはサイクル特性)を発揮させ得る。
電解液膨潤度(%)=浸漬後質量B/浸漬前質量A×100
<正極のピール強度>
正極を、幅1.0cm×長さ10cmの長方形状に切り出して試験片を得て、この試験片を、正極合材層を上にして水平な台上に固定した。そして、試験片の正極合材層表面にセロハンテープを貼り付けた後、試験片の一端からセロハンテープを50mm/分の速度で180°方向に引き剥がしたときの応力を測定した。この際、セロハンテープとしてはJIS Z1522に規定されるものを用いた。測定を10回行い、得られた値の平均値をピール強度(N/m)とし、以下の基準で評価した。ピール強度が大きいほど、正極合材層が集電体に強固に密着していることを示す。
A:ピール強度が70N/m以上
B:ピール強度が50N/m以上70N/m未満
C:ピール強度が30N/m以上50N/m未満
D:ピール強度が10N/m以上30N/m未満
E:ピール強度が10N/m未満
<プレス前正極合材層の密度(塗布密度)>
正極原反のプレス前正極合材層の厚み(cm)と塗布量(g/cm)から、以下の計算式を用いて塗布密度(g/cm)を算出した。なお、プレス前正極合材層の厚みはマイクロメーターにより測定した。塗布密度が大きいほど(即ち、プレス前正極合材層の密度が大きいほど)、ロールプレスによって高密度の正極合材層を容易に形成可能であることを示す。
塗布密度(g/cm)=塗布量(g/cm)/厚み(cm)
A:塗布密度が2.5g/cm以上
B:塗布密度が2.4g/cm以上2.5g/cm未満
C:塗布密度が2.3g/cm以上2.4g/cm未満
D:塗布密度が2.3g/cm未満
<プレス後正極の密度(プレス密度)>
正極原反を直径1.2cmの円状に打ち抜いて試験片とした。この試験片を、平板の上に載置し、9MPaの圧力でプレスした(プレス試験)。そして、プレス後正極合材層の厚み(cm)と重量(g)を求め、電極合材層の密度を算出した。なお、プレス後正極合材層の厚みはマイクロメーターにより測定した。また、プレス後正極合材層の重量は、プレス後の試験片の重量から集電体の重量を差し引くことで算出した。このプレス試験を10回行い、得られた値の平均値をプレス密度(g/cm)とし、以下の基準で評価した。プレス密度が大きいほど、プレス前正極合材層が圧縮性に優れ、ロールプレスによって高密度の正極合材層を容易に形成可能であることを示す。
A:プレス密度が3.8g/cm以上
B:プレス密度が3.7g/cm以上3.8g/cm未満
C:プレス密度が3.6g/cm以上3.7g/cm未満
D:プレス密度が3.5g/cm以上3.6g/cm未満
E:プレス密度が3.5g/cm未満
<リチウムイオン二次電池のサイクル特性>
得られたリチウムイオン二次電池を、充電深度(SOC;State of Charge)10%、60℃で10時間エージングした。エージング後、0.2Cで電圧が4.2Vになるまで充電し、0.2Cで電圧が3.0Vになるまで放電する操作を3回繰り返した。その後、このリチウムイオン二次電池について、45℃環境下、1Cで電圧が4.2Vになるまで充電し、1Cで電圧が3.0Vになるまで放電する操作を100回繰り返した。そして、1サイクル終了時の放電容量に対する100サイクル終了時の放電容量の割合を容量維持率(%)(={(100サイクル終了時の放電容量)/(1サイクル終了時の放電容量)}×100)とし、以下の基準で評価した。容量維持率が大きいほど、サイクル特性に優れていることを示す。
A:容量維持率が84%以上
B:容量維持率が82%以上84%未満
C:容量維持率が80%以上82%未満
D:容量維持率が77%以上80%未満
E:容量維持率が77%未満
<Polymer electrolyte swelling degree>
The positive electrode binder composition (NMP solution of the polymer) is applied to a polytetrafluoroethylene sheet, dried at a temperature of 80 to 120° C. for 0.5 to 3 hours, and cast to a thickness of 500 μm ± 50 μm. got the film. This cast film was cut into a square of 1 cm×1 cm to obtain a test piece, and the mass of the test piece (mass A before immersion) was measured. After that, the test piece was immersed in an electrolytic solution at a temperature of 60°C for 72 hours. The electrolytic solution was prepared by adding FEC to a mixture of EC:EMC=3:7 (by weight) to a concentration of 5% by mass, and then adding LiPF 6 to the mixture after adding FEC to a concentration of 1.0M. and vinylene carbonate was added to the mixture after dissolving LiPF 6 so as to have a concentration of 2% by mass. After the immersed test piece was pulled up, the electrolytic solution on the surface was wiped off with towel paper, and then the mass of the test piece (mass after immersion B) was measured.
Then, the degree of swelling of the electrolytic solution (%) was calculated using the following formula. A polymer with a lower degree of swelling in an electrolyte solution is more likely to retain its binding properties in the electrolyte solution, and can exhibit excellent characteristics (especially cycle characteristics) in the electrochemical device.
Swelling degree of electrolytic solution (%) = Mass after immersion B/Mass before immersion A x 100
<Peel strength of positive electrode>
The positive electrode was cut into a rectangular shape with a width of 1.0 cm and a length of 10 cm to obtain a test piece, which was fixed on a horizontal table with the positive electrode mixture layer facing up. Then, after a cellophane tape was attached to the surface of the positive electrode mixture layer of the test piece, the stress was measured when the cellophane tape was peeled off from one end of the test piece in a 180° direction at a rate of 50 mm/min. At this time, the cellophane tape specified in JIS Z1522 was used. The measurement was performed 10 times, and the average value of the obtained values was taken as the peel strength (N/m), which was evaluated according to the following criteria. A higher peel strength indicates that the positive electrode mixture layer is firmly adhered to the current collector.
A: Peel strength of 70 N/m or more B: Peel strength of 50 N/m or more and less than 70 N/m C: Peel strength of 30 N/m or more and less than 50 N/m D: Peel strength of 10 N/m or more and less than 30 N/m E: Peel strength less than 10 N/m <density of positive electrode mixture layer before pressing (coating density)>
The coating density (g/cm 3 ) was calculated from the thickness (cm) and coating amount (g/cm 2 ) of the positive electrode mixture layer before pressing of the positive electrode material using the following formula. The thickness of the positive electrode mixture layer before pressing was measured with a micrometer. The higher the coating density (that is, the higher the density of the positive electrode mixture layer before pressing), the easier it is to form a high-density positive electrode mixture layer by roll pressing.
Coating density (g/cm 3 ) = coating amount (g/cm 2 )/thickness (cm)
A: Application density is 2.5 g/cm 3 or more B: Application density is 2.4 g/cm 3 or more and less than 2.5 g/cm 3 C: Application density is 2.3 g/cm 3 or more and less than 2.4 g/cm 3 D: Coating density less than 2.3 g/cm 3 <density of positive electrode after pressing (press density)>
A circular test piece having a diameter of 1.2 cm was punched from the positive electrode material. This test piece was placed on a flat plate and pressed at a pressure of 9 MPa (press test). Then, the thickness (cm) and weight (g) of the positive electrode mixture layer after pressing were determined, and the density of the electrode mixture layer was calculated. The thickness of the positive electrode mixture layer after pressing was measured with a micrometer. The weight of the positive electrode mixture layer after pressing was calculated by subtracting the weight of the current collector from the weight of the test piece after pressing. This press test was performed 10 times, and the average value of the obtained values was defined as the press density (g/cm 3 ) and evaluated according to the following criteria. The higher the press density, the better the compressibility of the positive electrode mixture layer before pressing, indicating that the positive electrode mixture layer with high density can be easily formed by roll pressing.
A: Press density is 3.8 g/cm 3 or more B: Press density is 3.7 g/cm 3 or more and less than 3.8 g/cm 3 C: Press density is 3.6 g/cm 3 or more and less than 3.7 g/cm 3 D: Press density of 3.5 g/cm 3 or more and less than 3.6 g/cm 3 E: Press density of less than 3.5 g/cm 3 <Cycle characteristics of lithium ion secondary battery>
The obtained lithium ion secondary battery was aged for 10 hours at a state of charge (SOC) of 10% at 60°C. After aging, the operation of charging at 0.2C until the voltage reached 4.2V and discharging at 0.2C until the voltage reached 3.0V was repeated three times. After that, the lithium ion secondary battery was charged at 1 C to a voltage of 4.2 V and discharged at 1 C to a voltage of 3.0 V in an environment of 45° C., and this operation was repeated 100 times. Then, the ratio of the discharge capacity at the end of 100 cycles to the discharge capacity at the end of 1 cycle is the capacity retention rate (%) (= {(discharge capacity at the end of 100 cycles) / (discharge capacity at the end of 1 cycle)} x 100) and evaluated according to the following criteria. A higher capacity retention rate indicates better cycle characteristics.
A: Capacity retention rate of 84% or more B: Capacity retention rate of 82% or more and less than 84% C: Capacity retention rate of 80% or more and less than 82% D: Capacity retention rate of 77% or more and less than 80% E: Capacity retention rate is less than 77%

(実施例1)
<重合体および正極用バインダー組成物の調製>
反応器に、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン10.0部およびイソプレン20.0部、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル70.0部、t-ドデシルメルカプタン0.4部、イオン交換水132部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム3部、β-ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩0.5部、過硫酸カリウム0.3部、並びに、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム塩0.05部を仕込み、重合温度を15℃に保持して重合を行い、重合転化率が94%に達するまで反応させた。その後、内容物を常温に戻し、系内を窒素雰囲気とした後、エバポレータを用いて固形分濃度が40%となるまで濃縮して、重合体の水分散液を得た。
この重合体の水分散液100部にNMP320部を加え、次いで減圧下で水を蒸発させることで溶媒置換を行い、重合体のNMP溶液(正極用バインダー組成物)を得た。
得られた重合体のNMP溶液100gをメタノール1Lで凝固した後、60℃で一晩真空乾燥し、乾燥体を得た。この乾燥体をNMR法により分析し、重合体は、アクリロニトリル単位を70%、1,3-ブタジエン単位を10%、イソプレン単位を20%含んでいることを確認した。
<正極用スラリー組成物の調製>
正極活物質としてのLi(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O(平均粒子径:10μm)96部と、導電材としてのアセチレンブラック(電気化学工業社製、製品名「HS-100」)2.0部と、上述の正極用バインダー組成物(固形分濃度:8.0%)を固形分換算で2.0部と、追加の溶媒として適量のNMPとをプラネタリーミキサーに加え、当該ミキサーで混合することにより、正極用スラリー組成物を調製した。
<正極の作製>
集電体として、厚さ20μmのアルミ箔を準備した。上述のようにして調製した正極用スラリー組成物を、アルミ箔の一方の面に、乾燥後の塗布量が22mg/cm程度になるように塗布した。そして、アルミ箔上の塗膜を80℃で20分、120℃で20分間乾燥後、150℃で2時間加熱処理して、プレス前負極合材層と集電体からなる正極原反を得た。この正極原反を、2000kN/cmの線圧でロールプレスして、密度が3.7g/cmの正極合材層を集電体の片面に備える正極を作製した。
<負極の作製>
負極活物質としての球状人造黒鉛(体積平均粒子径:12μm)90部とSiO(体積平均粒子径:10μm)10部との混合物、結着材としてのスチレンブタジエンゴム(個数平均粒子径:180nm、ガラス転移温度:10℃)1部、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース1部、および適量の水をプラネタリーミキサーにて攪拌し、負極用スラリー組成物を調製した。
次に、集電体として、厚さ15μmの銅箔を準備した。上述のようにして調製した負極用スラリー組成物を、銅箔の一方の面に、乾燥後の塗布量が12mg/cmになるように塗布した。そして、銅箔上の塗膜を50℃で20分、110℃で20分間乾燥後、150℃で2時間加熱処理して、負極原反を得た。この負極原反をロールプレスで圧延し、密度が1.8g/cmの負極合材層を集電体の片面に備える負極を作製した。
<リチウムイオン二次電池の作製>
作製した正極と負極とを、厚さ20μmのセパレータ(ポリプロピレン製微多孔膜)を介在させて、直径20mmの芯を用いて捲回し、捲回体を得た。なお、正極および負極は、正極合材層と負極合材層がセパレータを介して向き合うように配置した。そして、得られた捲回体を、10mm/秒の速度で厚さ4.5mmになるまで一方向から圧縮した。なお、圧縮後の捲回体は平面視楕円形をしており、その長径と短径との比(長径/短径)は7.7であった。
また別途、EC:EMC=3:7(重量基準)の混合物に、FECを濃度5質量%となるよう添加した。次いで、FEC添加後の混合物にLiPFを濃度1.0Mとなるよう溶解した。そして、LiPF溶解後の混合物に、ビニレンカーボネートを濃度2質量%となるように添加することで、電解液を調製した。
そして、圧縮後の捲回体をアルミ製ラミネートケース内に3.2gの電解液とともに収容した。そして、負極の所定の箇所にリード線を接続し、正極の所定の箇所にリード線を接続したのち、ケースの開口部を熱で封口し、リチウムイオン二次電池とした。このリチウムイオン二次電池は、幅35mm、高さ48mm、厚さ5mmのパウチ形であり、電池の公称容量は720mAhであった。
(Example 1)
<Preparation of Polymer and Binder Composition for Positive Electrode>
In a reactor, 10.0 parts of 1,3-butadiene and 20.0 parts of isoprene as aliphatic conjugated diene monomers, 70.0 parts of acrylonitrile as nitrile group-containing monomers, and 0.4 parts of t-dodecyl mercaptan 132 parts of ion-exchanged water, 3 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate, 0.5 parts of β-naphthalenesulfonic acid formalin condensate sodium salt, 0.3 parts of potassium persulfate, and 0.05 parts of ethylenediaminetetraacetic acid sodium salt was charged, and the polymerization was carried out while maintaining the polymerization temperature at 15° C. until the polymerization conversion reached 94%. After that, the content was returned to normal temperature, the inside of the system was made into a nitrogen atmosphere, and then concentrated using an evaporator until the solid content concentration reached 40% to obtain an aqueous polymer dispersion.
320 parts of NMP was added to 100 parts of the water dispersion of the polymer, and then the water was evaporated under reduced pressure to replace the solvent, thereby obtaining an NMP solution of the polymer (positive electrode binder composition).
After 100 g of NMP solution of the obtained polymer was coagulated with 1 L of methanol, it was vacuum-dried at 60° C. overnight to obtain a dried product. This dried product was analyzed by the NMR method, and it was confirmed that the polymer contained 70% acrylonitrile units, 10% 1,3-butadiene units, and 20% isoprene units.
<Preparation of positive electrode slurry composition>
96 parts of Li(Ni 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 )O 2 (average particle diameter: 10 μm) as a positive electrode active material, and acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., product name “HS -100"), 2.0 parts of the positive electrode binder composition described above (solid content concentration: 8.0%) in terms of solid content, and an appropriate amount of NMP as an additional solvent in a planetary mixer. In addition, the slurry composition for positive electrodes was prepared by mixing with the said mixer.
<Preparation of positive electrode>
An aluminum foil having a thickness of 20 μm was prepared as a current collector. The positive electrode slurry composition prepared as described above was applied to one surface of an aluminum foil so that the applied amount after drying was about 22 mg/cm 2 . Then, the coating film on the aluminum foil was dried at 80° C. for 20 minutes and then at 120° C. for 20 minutes, and then heat-treated at 150° C. for 2 hours to obtain a positive electrode material roll consisting of a negative electrode mixture layer before pressing and a current collector. rice field. This positive electrode material was roll-pressed at a linear pressure of 2000 kN/cm to produce a positive electrode having a positive electrode mixture layer with a density of 3.7 g/cm 3 on one side of a current collector.
<Production of negative electrode>
A mixture of 90 parts of spherical artificial graphite (volume average particle size: 12 μm) and 10 parts of SiO x (volume average particle size: 10 μm) as a negative electrode active material, and styrene-butadiene rubber (number average particle size: 180 nm) as a binder. , glass transition temperature: 10° C.), 1 part of carboxymethyl cellulose as a thickener, and an appropriate amount of water were stirred in a planetary mixer to prepare a negative electrode slurry composition.
Next, a copper foil having a thickness of 15 μm was prepared as a current collector. The negative electrode slurry composition prepared as described above was applied to one surface of a copper foil so that the applied amount after drying was 12 mg/cm 2 . Then, the coating film on the copper foil was dried at 50° C. for 20 minutes and at 110° C. for 20 minutes, and then heat-treated at 150° C. for 2 hours to obtain a negative electrode blank. This negative electrode material was rolled by a roll press to prepare a negative electrode having a negative electrode mixture layer with a density of 1.8 g/cm 3 on one side of a current collector.
<Production of lithium ion secondary battery>
The prepared positive electrode and negative electrode were wound using a core having a diameter of 20 mm with a separator (microporous polypropylene film) having a thickness of 20 μm interposed therebetween to obtain a wound body. The positive electrode and the negative electrode were arranged so that the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer faced each other with the separator interposed therebetween. Then, the obtained wound body was compressed in one direction at a speed of 10 mm/sec until the thickness became 4.5 mm. The wound body after compression had an elliptical shape in plan view, and the ratio of the major axis to the minor axis (major axis/minor axis) was 7.7.
Separately, FEC was added to a mixture of EC:EMC=3:7 (based on weight) so as to have a concentration of 5% by mass. Then, LiPF 6 was dissolved in the mixture after the addition of FEC to a concentration of 1.0M. Then, an electrolytic solution was prepared by adding vinylene carbonate to the mixture after dissolving LiPF 6 so that the concentration was 2% by mass.
Then, the wound body after compression was placed in an aluminum laminate case together with 3.2 g of electrolyte. Then, a lead wire was connected to a predetermined portion of the negative electrode and a lead wire was connected to a predetermined portion of the positive electrode, and then the opening of the case was sealed with heat to obtain a lithium ion secondary battery. This lithium ion secondary battery was a pouch-shaped battery with a width of 35 mm, a height of 48 mm, and a thickness of 5 mm, and the nominal capacity of the battery was 720 mAh.

(実施例2~7)
重合体の調製時に表1に記載の単量体組成を採用した以外は、実施例1と同様にして、重合体のNMP溶液(正極用バインダー組成物)、正極用スラリー組成物、正極、負極、およびリチウムイオン二次電池を作製した。なお、実施例1と同様にしてNMR法による分析を行い、重合体中に占める、ある単量体単位の割合が、その重合体の重合に用いた全単量体に占める当該ある単量体の比率(仕込み比)と一致することを確認した。
(Examples 2-7)
In the same manner as in Example 1, except that the monomer composition shown in Table 1 was used when preparing the polymer, NMP solution of the polymer (binder composition for positive electrode), slurry composition for positive electrode, positive electrode, negative electrode , and a lithium-ion secondary battery were produced. Analysis by the NMR method was performed in the same manner as in Example 1, and the ratio of a certain monomer unit in the polymer to the total monomers used in the polymerization of the polymer was It was confirmed that it matches the ratio of (feed ratio).

(比較例1~2)
重合体の調製時に表1に記載の単量体組成を採用した以外は、実施例1と同様にして、重合体のNMP溶液(正極用バインダー組成物)、正極用スラリー組成物、正極、負極、およびリチウムイオン二次電池を作製した。なお、実施例1と同様にしてNMR法による分析を行い、重合体中に占める、ある単量体単位の割合が、その重合体の重合に用いた全単量体に占める当該ある単量体の比率(仕込み比)と一致することを確認した。
(Comparative Examples 1 and 2)
In the same manner as in Example 1, except that the monomer composition shown in Table 1 was used when preparing the polymer, NMP solution of the polymer (binder composition for positive electrode), slurry composition for positive electrode, positive electrode, negative electrode , and a lithium-ion secondary battery were fabricated. Analysis by the NMR method was performed in the same manner as in Example 1, and the ratio of a certain monomer unit in the polymer to the total monomers used in the polymerization of the polymer was It was confirmed that it matches the ratio of (feed ratio).

(比較例3)
重合体の調製時に表1に記載の単量体組成を採用した以外は、実施例1と同様にして重合体の水分散液を調製した。そして実施例1と同様にしてNMPへの溶媒置換を行ったが、重合体がNMPに溶解しなかった。このような正極用バインダー組成物を用いても、優れた性能を発揮するリチウムイオン二次電池が得られないことは明らかであったため、正極、負極、およびリチウムイオン二次電池は製造しなかった。なお、重合体の電解液膨潤度の項目については評価を行った。また、実施例1と同様にしてNMR法による分析を行い、重合体中に占める、ある単量体単位の割合が、その重合体の重合に用いた全単量体に占める当該ある単量体の比率(仕込み比)と一致することを確認した。
(Comparative Example 3)
An aqueous polymer dispersion was prepared in the same manner as in Example 1, except that the monomer composition shown in Table 1 was used during the preparation of the polymer. Then, the solvent was replaced with NMP in the same manner as in Example 1, but the polymer did not dissolve in NMP. Since it was clear that a lithium ion secondary battery exhibiting excellent performance could not be obtained by using such a positive electrode binder composition, a positive electrode, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were not produced. . In addition, the item of the electrolyte solution swelling degree of the polymer was evaluated. Further, analysis by the NMR method was performed in the same manner as in Example 1, and the ratio of a certain monomer unit in the polymer to the total monomers used in the polymerization of the polymer was It was confirmed that it matches the ratio of (feed ratio).

Figure 0007156281000001
Figure 0007156281000001

表1より、ニトリル基含有単量体単位と、2種の脂肪族共役ジエン単量体単位とを含む重合体を含有するバインダー組成物を用いた実施例1~7では、塗布密度を高めつつ、電極合材層を十分に高密度化し得ることがわかる。また、実施例1~7では、電極合材層を集電体に強固に密着させて、リチウムイオン二次電池に、十分に優れたサイクル特性を発揮させ得ることが分かる。
一方、ニトリル基含有単量体単位を含むが、脂肪族共役ジエン単量体単位として1,3-ブタジエン単位のみを含む重合体を含有するバインダー組成物を用いた比較例1では、電極合材層の高密度化が困難であることが分かる。
また、ニトリル基含有単量体単位を含むが、脂肪族共役ジエン単量体単位としてイソプレン単位のみを含む重合体を含有するバインダー組成物を用いた比較例2では、電極合材層の高密度化が困難であることが分かる。
そして、2種の脂肪族共役ジエン単量体単位を含むが、ニトリル基含有単量体単位を含まない重合体を含有するバインダー組成物を用いた比較例3では、上述した通り、重合体がNMPに溶解しなかったため、正極、負極、およびリチウムイオン二次電池は製造しなかった。
From Table 1, in Examples 1 to 7 using a binder composition containing a polymer containing a nitrile group-containing monomer unit and two types of aliphatic conjugated diene monomer units, while increasing the coating density , the electrode mixture layer can be sufficiently densified. In addition, in Examples 1 to 7, it can be seen that the electrode mixture layer is firmly adhered to the current collector, and sufficiently excellent cycle characteristics can be exhibited in the lithium ion secondary battery.
On the other hand, in Comparative Example 1 using a binder composition containing a polymer containing only a 1,3-butadiene unit as an aliphatic conjugated diene monomer unit, although the nitrile group-containing monomer unit was used, the electrode mixture It can be seen that densification of the layer is difficult.
In addition, in Comparative Example 2 using a binder composition containing a polymer containing only isoprene units as aliphatic conjugated diene monomer units although it contains nitrile group-containing monomer units, the high density of the electrode mixture layer It can be seen that it is difficult to
Then, in Comparative Example 3 using a binder composition containing a polymer containing two kinds of aliphatic conjugated diene monomer units but not containing a nitrile group-containing monomer unit, as described above, the polymer Since it did not dissolve in NMP, a positive electrode, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were not produced.

本発明によれば、電極合材層を容易に高密度化しつつ、当該電極合材層を集電体に強固に密着させうる電気化学素子電極用バインダー組成物および電気化学素子電極用スラリー組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、電気化学素子を高容量化しうり、且つ当該電気化学素子に優れたサイクル特性を発揮させうる電気化学素子用電極および当該電気化学素子用電極の製造方法を提供することができる。
更に、本発明によれば、高容量であると共に、サイクル特性に優れる電気化学素子を提供することができる。
According to the present invention, a binder composition for an electrochemical element electrode and a slurry composition for an electrochemical element electrode, which can easily increase the density of the electrode mixture layer and firmly adhere the electrode mixture layer to the current collector. can be provided.
Further, according to the present invention, there is provided an electrode for an electrochemical element which can increase the capacity of the electrochemical element and which can exhibit excellent cycle characteristics in the electrochemical element, and a method for producing the electrode for the electrochemical element. can be done.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an electrochemical device that has a high capacity and excellent cycle characteristics.

Claims (10)

重合体を含有する電気化学素子電極用バインダー組成物であって、
前記重合体が、ニトリル基含有単量体単位と、少なくとも2種の脂肪族共役ジエン単量体単位とを含み、
前記脂肪族共役ジエン単量体単位が、炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位および1,3-ブタジエン単位を含み、前記重合体中の前記1,3-ブタジエン単位の割合に対する前記炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合の比が1超である、電気化学素子電極用バインダー組成物。
A binder composition for an electrochemical element electrode containing a polymer,
the polymer comprises a nitrile group-containing monomer unit and at least two aliphatic conjugated diene monomer units ;
The aliphatic conjugated diene monomer unit contains an aliphatic conjugated diene monomer unit having 5 to 12 carbon atoms and a 1,3-butadiene unit, and the 1,3-butadiene unit in the polymer A binder composition for an electrochemical element electrode, wherein the ratio of the proportion of the aliphatic conjugated diene monomer unit having 5 to 12 carbon atoms to the proportion is greater than 1 .
前記重合体中の前記炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合が、1質量%以上50質量%以下である、請求項に記載の電気化学素子電極用バインダー組成物。 2. The binder composition for an electrochemical element electrode according to claim 1 , wherein the proportion of said aliphatic conjugated diene monomer unit having 5 to 12 carbon atoms in said polymer is 1 to 50 mass %. thing. 前記重合体中の前記1,3-ブタジエン単位の割合が、1質量%以上50質量%以下である、請求項1または2に記載の電気化学素子電極用バインダー組成物。 3. The binder composition for an electrochemical element electrode according to claim 1 , wherein the proportion of said 1,3-butadiene unit in said polymer is 1% by mass or more and 50% by mass or less. 前記重合体中の前記ニトリル基含有単量体単位の割合が、20質量%以上85質量%以下である、請求項1~の何れかに記載の電気化学素子電極用バインダー組成物。 4. The binder composition for an electrochemical element electrode according to claim 1 , wherein the proportion of said nitrile group-containing monomer unit in said polymer is 20% by mass or more and 85% by mass or less. 前記重合体中の前記1,3-ブタジエン単位の割合に対する前記炭素原子数5以上12以下の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合の比が、1超50以下である、請求項1~の何れかに記載の電気化学素子電極用バインダー組成物。 Claims 1 to 4 , wherein the ratio of the ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit having 5 to 12 carbon atoms to the ratio of the 1,3-butadiene unit in the polymer is more than 1 to 50. The binder composition for an electrochemical element electrode according to any one of the above. 電極活物質と、請求項1~の何れかに記載の電気化学素子電極用バインダー組成物とを含む、電気化学素子電極用スラリー組成物。 A slurry composition for an electrochemical element electrode, comprising an electrode active material and the binder composition for an electrochemical element electrode according to any one of claims 1 to 5 . 前記電極活物質が、ニッケルを含有する電極活物質である、請求項に記載の電気化学素子電極用スラリー組成物。 7. The slurry composition for an electrochemical element electrode according to claim 6 , wherein said electrode active material is an electrode active material containing nickel. 請求項またはに記載の電気化学素子電極用スラリー組成物を用いて形成した電極合材層を備える、電気化学素子用電極。 An electrode for an electrochemical element, comprising an electrode mixture layer formed using the slurry composition for an electrochemical element electrode according to claim 6 or 7 . 請求項に記載の電気化学素子用電極を備える、電気化学素子。 An electrochemical device comprising the electrode for an electrochemical device according to claim 8 . 請求項またはに記載の電気化学素子電極用スラリー組成物を集電体上に塗布する工程と、
前記集電体上に塗布された前記電気化学素子電極用スラリー組成物を乾燥して、前記集電体上にプレス前電極合材層を形成する工程と、
前記プレス前電極合材層を、500kN/cm以上3000kN/cm以下の線圧でロールプレスして、プレス後電極合材層を得る工程と、を含む、
電気化学素子用電極の製造方法。
A step of applying the slurry composition for an electrochemical element electrode according to claim 6 or 7 onto a current collector;
a step of drying the electrochemical element electrode slurry composition applied on the current collector to form a pre-pressing electrode mixture layer on the current collector;
a step of roll-pressing the pre-pressed electrode mixture layer at a linear pressure of 500 kN/cm or more and 3000 kN/cm or less to obtain a post-press electrode mixture layer;
A method for manufacturing an electrode for an electrochemical device.
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