JPH08203499A - Conductive composition and electrode using this composition - Google Patents

Conductive composition and electrode using this composition

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JPH08203499A
JPH08203499A JP7009462A JP946295A JPH08203499A JP H08203499 A JPH08203499 A JP H08203499A JP 7009462 A JP7009462 A JP 7009462A JP 946295 A JP946295 A JP 946295A JP H08203499 A JPH08203499 A JP H08203499A
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Japan
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alkali metal
metal salt
carbon particles
conductive composition
electrode
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JP7009462A
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Japanese (ja)
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Kiminori Yokoyama
公憲 横山
Kenichi Suzuki
憲一 鈴木
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NAMITSUKUSU KK
Original Assignee
NAMITSUKUSU KK
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Abstract

PURPOSE: To provide an electrode in which carbon particles are hardly separated, high adhesion is kept, an electrode is not separated from a current collector, and high capacity is held. CONSTITUTION: A conductive composition contains an organic resin and conductive carbon particles. The organic resin is an alkali metal salt of an organic polymer compound having a carboxyl group, and the carbon particles are covered with the alkali metal salt of the organic polymer compound in a mixed solution of ethanol and water, whose pH is controlled to 6-9 to form the conductive composition, then an electrode is prepared by using the conductive composition.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、特にリチウム電池など
の電極に適する導電性組成物に関する。また、本発明
は、そのような導電性組成物によって得られた電極に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conductive composition suitable for electrodes such as lithium batteries. The invention also relates to an electrode obtained with such a conductive composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】リチウム電池の負極に炭素材を使用する
ことは、よく知られている(特開昭63−24555号
および特開昭64−7258号参照)。この種の電池に
ついては、大阪工業試験所報告、42巻、150 〜159 ペー
ジ(1992)にまとめられている。リチウム電池は、たとえ
ば正極と負極の間に多孔質ポリオレフィンからなるセパ
レータを挟んで、両極をスパイラル状に巻いて、電池に
組み立てる。このとき、電極と集電体とを接着させるた
めの結着剤として、電極には炭素粒子とともにポリテト
ラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどを混和
して用いている。
2. Description of the Related Art It is well known to use a carbon material for the negative electrode of a lithium battery (see JP-A-63-24555 and JP-A-64-7258). This type of battery is summarized in Osaka Industrial Laboratory Report, Volume 42, pages 150-159 (1992). A lithium battery is assembled into a battery by, for example, sandwiching a separator made of porous polyolefin between a positive electrode and a negative electrode, winding both electrodes in a spiral shape. At this time, as a binding agent for adhering the electrode and the current collector, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, etc. are mixed with the carbon particles and used for the electrode.

【0003】これらのフッ素樹脂は、金属に対する接着
力が弱く、充放電を繰り返すうちに、電極の最外周が集
電体から剥離して、電池容量の低下をもたらす。
These fluororesins have a weak adhesion to metal, and the outermost periphery of the electrode is peeled off from the current collector during repeated charging and discharging, resulting in a decrease in battery capacity.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電極
の合剤として用いたときに、該電極と集間体との間に剥
離が起こらず、また塗布の際に炭素粒子の分離が起こり
にくい導電性組成物を提供することである。本発明のも
うひとつの課題は、そのような導電性組成物を合剤とし
て用いた電極を提供することである。
The object of the present invention is to prevent peeling between the electrode and the aggregate when used as an electrode mixture and to separate carbon particles during coating. It is to provide a conductive composition that is unlikely to occur. Another object of the present invention is to provide an electrode using such a conductive composition as a mixture.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、この課題
を解決するために検討を重ねた結果、カルボキシル基を
有する有機高分子化合物のアルカリ金属塩を有機樹脂バ
インダーとして用い、また特定のpH範囲を有し、高分子
化合物のアルカリ金属塩で表面を被覆された炭素粒子を
導電粒子として用いることによって、上記の課題を達成
しうることを見出して、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of repeated studies to solve this problem, the present inventors have used an alkali metal salt of an organic polymer compound having a carboxyl group as an organic resin binder, and The inventors have found that the above-mentioned problems can be achieved by using, as conductive particles, carbon particles having a pH range and having a surface coated with an alkali metal salt of a polymer compound, and have completed the present invention.

【0006】すなわち、本発明は、(A)有機樹脂と
(B)炭素粒子を含有する導電性組成物であって、
(A)がカルボキシル基を有する有機高分子化合物のア
ルカリ金属塩であり、(B)が下記(イ)および(ロ)
の要件を満たし、組成物中の(A)の量が1〜10重量
%である導電性組成物、および該導電性組成物を合剤と
して用いた電極に関する。 (イ)エタノール−水の重量比1:1の混合液に該炭素
粒子を10重量%分散させた液のpHが6〜9である。 (ロ)高分子化合物のアルカリ金属塩で表面が被覆され
ている。
That is, the present invention provides a conductive composition containing (A) an organic resin and (B) carbon particles,
(A) is an alkali metal salt of an organic polymer compound having a carboxyl group, and (B) is the following (a) and (b):
The present invention relates to a conductive composition which satisfies the requirement of 1) and the amount of (A) in the composition is 1 to 10% by weight, and an electrode using the conductive composition as a mixture. (A) The pH of the liquid prepared by dispersing 10% by weight of the carbon particles in a mixed liquid of ethanol-water at a weight ratio of 1: 1 is 6-9. (B) The surface is coated with an alkali metal salt of a polymer compound.

【0007】本発明の導電性組成物にバインダーとして
用いられる有機樹脂(A)は、カルボキシル基を有する
有機高分子化合物のアルカリ金属塩である。このような
有機樹脂としては、 (a´)カルボキシル基を有するビニル系またはジエニ
ル系共重合体、 (b´)ポリアミック酸、または (c´)カルボキシル基含有セルロース誘導体 のそれぞれアルカリ金属塩(a)、(b)および(c)
が、特に有効なものとして挙げられる。
The organic resin (A) used as a binder in the conductive composition of the present invention is an alkali metal salt of an organic polymer compound having a carboxyl group. Examples of such an organic resin include (a ') a vinyl-based or dienyl-based copolymer having a carboxyl group, (b') a polyamic acid, or (c ') an alkali metal salt of a carboxyl group-containing cellulose derivative (a). , (B) and (c)
Are particularly effective.

【0008】(a)が誘導される(a´)カルボキシル
基を有するビニル系またはジエニル系共重合体は、
(1)エチレン性不飽和二重結合または共役二重結合を
有する脂肪族炭化水素モノマーの1種または2種以上7
0〜99.99モル%と、(2)分子中に1個もしくは
2個のカルボキシル基または加水分解性の酸無水物基を
有するエチレン性不飽和二重結合含有モノマーの1種ま
たは2種以上0.01〜20モル%と、の共重合体であ
る。該共重合体は、必要に応じて他のモノマーに由来す
る単位を含んでもよい。また、直接にモノマー(1)と
モノマー(2)との共重合によって得られるほか、さら
に加水分解および/または水素添加を経て合成してもよ
い。
The vinyl-based or dienyl-based copolymer having a carboxyl group (a ') from which (a) is derived is
(1) One or more kinds of aliphatic hydrocarbon monomers having an ethylenically unsaturated double bond or a conjugated double bond 7
0-99.99 mol% and (2) one or more ethylenically unsaturated double bond-containing monomers having one or two carboxyl groups or hydrolyzable acid anhydride groups in the molecule. It is a copolymer of 0.01 to 20 mol%. The copolymer may contain units derived from other monomers, if necessary. Further, it may be directly obtained by copolymerization of the monomer (1) and the monomer (2), or may be synthesized through further hydrolysis and / or hydrogenation.

【0009】このような構成の共重合体(a´)を用い
ることにより、モノマー(1)に由来する単位によっ
て、充放電サイクルやヒートサイクルに起因する電極の
膨張、収縮の応力を吸収することができ、モノマー
(2)に由来する単位によって、後述のようにアルカリ
金属塩を形成して、集電体の金属に対する優れた接着性
を有し、電極の合剤として好適な導電性組成物が得られ
る。
By using the copolymer (a ') having such a structure, the unit derived from the monomer (1) absorbs the stress of the expansion and contraction of the electrode due to the charge / discharge cycle or the heat cycle. A conductive composition suitable for use as an electrode mixture, which has an excellent adhesiveness to the metal of the current collector by forming an alkali metal salt by the unit derived from the monomer (2) as described below. Is obtained.

【0010】(1)の脂肪族炭化水素モノマーとして
は、エチレン性不飽和二重結合または共役二重結合を有
する脂肪族炭化水素が用いられる。具体的には、エチレ
ン、プロピレン、ブテン−1、イソブテン、ペンテン−
1、1−メチルペンテン−1、ブタジエンおよびイソプ
レンなどが例示され、ブタジエンまたはイソプレンを用
いた場合、そのままアルカリ金属塩として用いても、共
重合後に水素添加によって飽和化してもよい。これらは
単独で用いても、2種以上を併用しても差支えなく、エ
チレン、プロピレンおよびブタジエン(共重合後、飽和
化する)が好ましい。
As the aliphatic hydrocarbon monomer (1), an aliphatic hydrocarbon having an ethylenically unsaturated double bond or a conjugated double bond is used. Specifically, ethylene, propylene, butene-1, isobutene, pentene-
Examples include 1,1-methylpentene-1, butadiene and isoprene. When butadiene or isoprene is used, it may be used as an alkali metal salt as it is, or may be saturated by hydrogenation after copolymerization. These may be used alone or in combination of two or more, and ethylene, propylene and butadiene (saturated after copolymerization) are preferable.

【0011】このモノマー(1)は、(a´)を合成す
るための共重合にあずかるモノマーの70〜99.99
モル%であり、好ましくは75〜99.9モル%、さら
に好ましくは77〜99.5モル%である。(1)が7
0モル%未満では、共重合体が電極の体積膨張、収縮に
よる応力を吸収する能力に欠け、電極の充放電サイクル
やヒートサイクルによって、使用中に剥離を生ずる。9
9.9モル%を越えると、集電体のような金属に対する
接着性が劣る。
This monomer (1) is 70 to 99.99 of the monomers that participate in the copolymerization for synthesizing (a ').
Mol%, preferably 75 to 99.9 mol%, and more preferably 77 to 99.5 mol%. (1) is 7
If it is less than 0 mol%, the copolymer lacks the ability to absorb the stress due to volume expansion and contraction of the electrode, and peeling occurs during use due to charge / discharge cycle or heat cycle of the electrode. 9
If it exceeds 9.9 mol%, the adhesion to a metal such as a current collector will be poor.

【0012】(2)のモノマーとしては、カルボキシル
基含有モノマーとして、アクリル酸、メタクリル酸、ク
ロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、4−カルボキシス
チレンなどが例示される。後に加水分解によって2個の
カルボキシル基を生ずる酸無水物基を有するモノマーと
しては、無水マレイン酸、イタコン酸無水物など;およ
びシクロペンタジエンとイタコン酸無水物とのディール
ス・アルダー反応付加物などが例示される。これらは単
独で用いても、2種以上を併用しても差支えなく、アク
リル酸および無水マレイン酸が好ましい。(2)として
酸無水物基を有するモノマーを用いたときは、次に加水
分解の工程を加えることによって、2個のカルボキシル
基に転換することができる。また、このような転換工程
を経ないで、(2)として酸無水物基を有するモノマー
を用いて得られた共重合体を、水の存在下にアルカリ金
属の水酸化物と反応させることにより、加水分解を伴っ
てアルカリ金属塩を得ることもできる。
Examples of the monomer (2) include carboxyl group-containing monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, itaconic acid and 4-carboxystyrene. Examples of the monomer having an acid anhydride group which later yields two carboxyl groups by hydrolysis include maleic anhydride, itaconic anhydride and the like; and Diels-Alder reaction adduct of cyclopentadiene and itaconic anhydride and the like. To be done. These may be used alone or in combination of two or more, and acrylic acid and maleic anhydride are preferable. When a monomer having an acid anhydride group is used as (2), it can be converted into two carboxyl groups by adding a hydrolysis step. Further, without undergoing such a conversion step, the copolymer obtained by using the monomer having an acid anhydride group as (2) is reacted with an alkali metal hydroxide in the presence of water. It is also possible to obtain an alkali metal salt by hydrolysis.

【0013】このモノマー(2)は、(a´)を合成す
るための共重合にあずかるモノマーの0.01〜20モ
ル%であり、0.05〜10モル%が好ましく、0.1
〜5モル%がさらに好ましい。0.01モル%未満では
集電体のような金属に対する接着性が劣り、20モル%
を越えると、電極の体積膨張、収縮による応力を吸収し
きれなくなる。
This monomer (2) is 0.01 to 20 mol% of the monomer involved in the copolymerization for synthesizing (a '), preferably 0.05 to 10 mol%,
-5 mol% is more preferable. If it is less than 0.01 mol%, the adhesiveness to a metal such as a current collector is poor, and it is 20 mol%.
If it exceeds, the stress due to volume expansion and contraction of the electrode cannot be absorbed.

【0014】さらに、共重合体(a´)には、必要に応
じて、エチレン性不飽和二重結合を有する他のモノマー
を、30モル%以下共重合させることができる。このよ
うな単位を導入するためのモノマーとしては、スチレ
ン、アクリロニトリルおよび(メタ)アクリル酸のアル
コールエステル、たとえばメチルアクリレート、メチル
メタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリ
レート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレートな
どが例示される。これらが30モル%を越えると、共重
合体が電解液に膨潤または溶解して、バインダーとして
の機能を果たさなくなる。別のモノマーのもうひとつの
例としてフッ化ビニリデンが挙げられる。これが30モ
ル%を越えると、共重合体の接着力が低下し、集電体の
ような金属からの剥離を生ずる。
If desired, the copolymer (a ') may be copolymerized with 30 mol% or less of another monomer having an ethylenically unsaturated double bond. Examples of the monomer for introducing such a unit include styrene, acrylonitrile, and alcohol esters of (meth) acrylic acid, such as methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, and butyl methacrylate. When the content of these exceeds 30 mol%, the copolymer swells or dissolves in the electrolytic solution and fails to function as a binder. Another example of another monomer is vinylidene fluoride. If this content exceeds 30 mol%, the adhesive strength of the copolymer will decrease and peeling from a metal such as a current collector will occur.

【0015】このような共重合体(a´)は、(1)の
モノマー、(2)のモノマー、および必要に応じてその
他のモノマーから、常法によって共重合させて得ること
ができる。さらに、(1)のモノマーの一部もしくは全
部としてブタジエンまたはイソプレンのような共役ジエ
ンを用い、ポリマー鎖に残存する二重結合に無水マレイ
ン酸のような酸無水物基を有する(2)のモノマーを付
加した後、加水分解して、マレイン酸単位に転換しても
よい。また、同様に共役ジエンを用いて得られたポリマ
ー鎖の二重結合を、水素添加によって飽和化してもよ
い。
Such a copolymer (a ') can be obtained by copolymerizing the monomer (1), the monomer (2) and, if necessary, other monomer by a conventional method. Furthermore, a conjugated diene such as butadiene or isoprene is used as a part or all of the monomer of (1), and the monomer of (2) having an acid anhydride group such as maleic anhydride in the double bond remaining in the polymer chain. May be added and then hydrolyzed to be converted into a maleic acid unit. Also, the double bond of the polymer chain similarly obtained by using the conjugated diene may be saturated by hydrogenation.

【0016】(b)が誘導される(b´)ポリアミック
酸は、分子中にカルボキシル基とアミド結合とを有する
重合体であり、ポリイミドの前駆体として各種の芳香族
ポリアミック酸が知られているが、これらに限定される
ものではなく、脂肪族ポリアミック酸も使用できる。
(b´)ポリアミック酸は、カルボン酸二無水物とジア
ミンを、たとえばN,N−ジメチルホルムアミド、N,
N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N
−メチル−2−ピロリドン、テトラメチル尿素などの非
プロトン極性溶媒の存在下に重縮合させて合成できる。
カルボン酸二無水物としては、ピロメリト酸無水物、ナ
フタレン−2,3,6,7−テトラカルボン酸二無水
物、ナフタレン−1,2,5,6−テトラカルボン酸二
無水物、ジフェニル−3,3′,4,4′−テトラカル
ボン酸二無水物、ジフェニル−2,2′,3,3′−テ
トラカルボン酸二無水物、ペリレン−3,4,9,10
−テトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボ
キシフェニル)エーテル二無水物、ベンゾフェノン−
3,3′、4,4′−テトラカルボン酸二無水物のよう
な芳香族カルボン酸二無水物;ならびにエチレンテトラ
カルボン酸二無水物、シクロヘキサンテトラカルボン酸
二無水物、メチルシクロヘキサンテトラカルボン酸二無
水物のような脂肪族テトラカルボン酸二無水物が例示さ
れる。一方、ジアミンとしては、m−フェニレンジアミ
ン、p−フェニレンジアミン、4,4′−メチレンジア
ニリン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパ
ン、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、m−キシ
リレンジアミン、p−キシリレンジアミンのような芳香
族ジアミン;ならびにテトラメチレンジアミン、ヘキサ
メチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチ
レンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサンのよう
な脂肪族ジアミンが例示される。
The polyamic acid (b ') from which (b) is derived is a polymer having a carboxyl group and an amide bond in the molecule, and various aromatic polyamic acids are known as precursors of polyimide. However, it is not limited to these, and an aliphatic polyamic acid can also be used.
(B ') polyamic acid includes carboxylic acid dianhydride and diamine such as N, N-dimethylformamide, N,
N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N
It can be synthesized by polycondensation in the presence of an aprotic polar solvent such as -methyl-2-pyrrolidone or tetramethylurea.
Examples of the carboxylic acid dianhydride include pyromellitic acid anhydride, naphthalene-2,3,6,7-tetracarboxylic acid dianhydride, naphthalene-1,2,5,6-tetracarboxylic acid dianhydride and diphenyl-3. , 3 ', 4,4'-Tetracarboxylic acid dianhydride, Diphenyl-2,2', 3,3'-tetracarboxylic acid dianhydride, Perylene-3,4,9,10
-Tetracarboxylic acid dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, benzophenone-
Aromatic carboxylic dianhydrides such as 3,3 ′, 4,4′-tetracarboxylic dianhydride; and ethylene tetracarboxylic dianhydride, cyclohexane tetracarboxylic dianhydride, methyl cyclohexane tetracarboxylic dianhydride Illustrative are aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as anhydrides. On the other hand, as the diamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4'-methylenedianiline, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, m-xylylenediamine. Examples include amines, aromatic diamines such as p-xylylenediamine; and aliphatic diamines such as tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, octamethylenediamine, decamethylenediamine, and 1,4-diaminocyclohexane.

【0017】(c)が誘導される(c´)カルボキシル
基含有セルロース誘導体は、セルロースにカルボキシル
基を有する置換基を導入したもので、カルボキシメチル
セルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシ
プロピルセルロースのようなカルボキシアルキルセルロ
ースが例示され、カルボキシメチルセルロースが好まし
い。導入されるカルボキシル基の数は、効果およびバイ
ンダーの調製に用いられる有機溶媒への溶解性から、セ
ルロース単位に対して1〜30モル%、好ましくは1〜
10モル%である。
The carboxyl group-containing cellulose derivative (c ') from which (c) is derived is one in which a substituent having a carboxyl group is introduced into cellulose, and is a carboxyalkyl cellulose such as carboxymethyl cellulose, carboxyethyl cellulose or carboxypropyl cellulose. Are exemplified, and carboxymethyl cellulose is preferable. The number of carboxyl groups introduced is 1 to 30 mol%, preferably 1 to 30 mol% based on the cellulose unit, from the effect and the solubility in the organic solvent used for preparing the binder.
It is 10 mol%.

【0018】本発明において、導電性組成物にバインダ
ーとして用いられる有機樹脂(A)は、これら(a
´)、(b´)および(c´)に代表されるカルボキシ
ル基を有する有機高分子化合物のアルカリ金属塩
(a)、(b)および(c)である。アルカリ金属塩を
バインダーとしてを用いることにより、たとえばポリフ
ッ化ビニリデンをバインダーとして用いた従来のリチウ
ム電池に比べて、充放電サイクル寿命が大きくなる。ア
ルカリ金属塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カ
リウム塩、ルビジウム塩およびセシウム塩が挙げられ、
用いられる電解質と同じ陽イオンを有することから、特
にリチウム塩が好ましい。
In the present invention, the organic resin (A) used as a binder in the conductive composition is one of these (a)
′), (B ′) and (c ′) are alkali metal salts (a), (b) and (c) of organic polymer compounds having a carboxyl group. By using the alkali metal salt as the binder, the charge / discharge cycle life becomes longer than that of a conventional lithium battery using, for example, polyvinylidene fluoride as the binder. Examples of the alkali metal salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt, rubidium salt and cesium salt,
Lithium salts are particularly preferred because they have the same cations as the electrolyte used.

【0019】このようなアルカリ金属塩は、前述のよう
なカルボキシル基または酸無水物基を有する有機高分子
化合物を、対応するアルカリ金属の水酸化物と反応させ
ることによって得られる。反応は、好ましくは当量の該
水酸化物を、有機高分子化合物の種類に応じて、たとえ
ばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパ
ノール、エチレングリコールまたはグリセリンのような
1価または多価の低級アルコール;またはN−メチル−
2−ピロリドンのような非プロトン極性溶媒に溶解させ
て、有機高分子化合物に添加し、攪拌することによって
行われる。また、(a)のアルカリ金属塩の場合は、
(1)のモノマーと、(2)で挙げられた酸のアルキル
エステルやニトリル誘導体との共重合体を、対応するア
ルカリ金属の水酸化物で処理することによって得ること
もできる。(c)のアルカリ金属塩の場合は、アルカリ
セルロースに、対応するアルカリ金属のクロロアルカン
酸塩、たとえばモノクロロ酢酸リチウムを反応させて合
成することもできる。
Such an alkali metal salt can be obtained by reacting the above organic polymer compound having a carboxyl group or an acid anhydride group with a corresponding alkali metal hydroxide. The reaction is preferably carried out with an equivalent amount of the hydroxide depending on the type of the organic polymer compound, for example, a monohydric or polyhydric lower alcohol such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, ethylene glycol or glycerin; or N. -Methyl-
It is carried out by dissolving it in an aprotic polar solvent such as 2-pyrrolidone, adding it to the organic polymer compound, and stirring. In the case of the alkali metal salt of (a),
It can also be obtained by treating the copolymer of the monomer of (1) and the alkyl ester or nitrile derivative of the acid mentioned in (2) with the corresponding alkali metal hydroxide. In the case of the alkali metal salt of (c), it can also be synthesized by reacting alkali cellulose with a corresponding alkali metal chloroalkane salt, for example, lithium monochloroacetate.

【0020】本発明の導電性組成物に導電粒子として用
いられる炭素粒子は、エタノール−水の重量比1:1の
混合液に10重量%分散させたときに、該混合液のpHを
6〜9、好ましくは6.5〜8.8にする、中性ないし
弱アルカリ性のものである。pHが6未満では炭素粒子が
沈降、分離しやすく、特に見掛け粘度20Pa・s以下の導
電ペーストを調製した場合、放置中に炭素粒子の凝集、
炭素粒子と有機樹脂、溶媒との分離を起こす。一方、pH
が9を越えても、炭素粒子の凝集、沈降が起こる。炭素
粒子の形状は、球状、りん片状、繊維状のいずれでもよ
い。その大きさ、すなわち球状のものは直径、りん片状
のものは扁平面の長径と短径の平均、繊維状のものは長
さが、好ましくは0.1〜50μm 、さらに好ましくは
2〜30μm である。0.1μm 未満のものは、導電性
組成物を均一に塗布することが困難であり、また結着強
度、塗膜強度、特に曲げ強度が劣る。30μm を越える
と、形成した組成物の表面が平滑性を失い、充填密度が
低下して、単位容積あたりの放電容量が小さくなる。あ
るいは、個々の炭素粒子の大きさが0.02〜0.1μ
m のものが、鎖状または塊状に集合して、上述の大きさ
の二次粒子を形成していてもよい。
The carbon particles used as conductive particles in the conductive composition of the present invention have a pH of 6 to 6 when dispersed in a mixture of ethanol and water at a weight ratio of 1: 1 by 10% by weight. It is a neutral to weakly alkaline one, which is adjusted to 9, preferably 6.5 to 8.8. When the pH is less than 6, the carbon particles are likely to settle and separate, and particularly when a conductive paste having an apparent viscosity of 20 Pa · s or less is prepared, the carbon particles aggregate during standing.
Separation of carbon particles from organic resin and solvent. On the other hand, pH
Even if the value exceeds 9, carbon particles aggregate and settle. The shape of the carbon particles may be spherical, flaky or fibrous. The size, that is, the spherical one has the diameter, the scaly one has the average of the major axis and the minor axis of the flat surface, and the fibrous one has the length of preferably 0.1 to 50 μm, more preferably 2 to 30 μm. Is. If the thickness is less than 0.1 μm, it is difficult to apply the conductive composition uniformly, and the binding strength, coating strength, and especially bending strength are poor. If it exceeds 30 μm, the surface of the formed composition loses smoothness, the packing density decreases, and the discharge capacity per unit volume decreases. Alternatively, the size of each carbon particle is 0.02 to 0.1 μ.
The m 2 particles may be aggregated in the form of chains or agglomerates to form the secondary particles of the above size.

【0021】本発明においては、このような炭素粒子
は、高分子化合物のアルカリ金属塩、好ましくは水溶性
高分子化合物のアルカリ金属塩でその表面を被覆され
る。そのことによって、バインダーである有機樹脂への
炭素粒子の分散性を上げ、沈降を防止することができ
る。また、このことによって、バインダーである有機樹
脂と炭素粒子との間の結着力が高くなり、この導電組成
物を電極に用いたリチウム電池の充放電サイクルによる
電極の膨張、収縮に耐えて、充放電サイクル寿命が大き
くなる。
In the present invention, the surface of such carbon particles is coated with an alkali metal salt of a polymer compound, preferably an alkali metal salt of a water-soluble polymer compound. As a result, the dispersibility of the carbon particles in the organic resin, which is the binder, can be increased and sedimentation can be prevented. Further, this increases the binding force between the organic resin that is the binder and the carbon particles, and withstands the expansion and contraction of the electrode due to the charge / discharge cycle of the lithium battery using this conductive composition for the electrode, The discharge cycle life is extended.

【0022】このような高分子化合物のアルカリ金属塩
としては、カルボキシル基またはスルホン基を有する高
分子化合物の該カルボキシル基またはスルホン基が、ア
ルカリ金属で置換された塩が好ましい。カルボキシル基
を有する高分子化合物のアルカリ金属塩としては、前述
の(A)有機樹脂として記載されたものと同様のものが
例示される。カルボキシル基またはスルホン基を有する
エチレン性不飽和モノマー30〜100モル%と、分子
中に前記の基を含まず、エチレン性不飽和二重結合また
は共役二重結合を有する炭化水素、そのエーテルおよび
そのエステルからなる群より選ばれたモノマー0〜70
モル%との共重合体の水溶性アルカリ金属塩が、さらに
好ましい。このことによって、リチウムイオンのインタ
ーカレーションが容易になる。また、アルカリ金属塩と
しては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、ルビ
ジウム塩およびセシウム塩が挙げられ、用いられる電解
質と同じ陽イオンを有することから、特にリチウム塩が
好ましい。
As the alkali metal salt of such a polymer compound, a salt in which the carboxyl group or the sulfone group of the polymer compound having a carboxyl group or a sulfone group is substituted with an alkali metal is preferable. Examples of the alkali metal salt of the polymer compound having a carboxyl group include the same as those described as the above-mentioned (A) organic resin. 30 to 100 mol% of an ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group or a sulfone group, a hydrocarbon not containing the above group in the molecule and having an ethylenically unsaturated double bond or a conjugated double bond, its ether and its Monomers 0 to 70 selected from the group consisting of esters
Water-soluble alkali metal salts of copolymers with mol% are more preferred. This facilitates intercalation of lithium ions. Examples of the alkali metal salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt, rubidium salt and cesium salt, and the lithium salt is particularly preferable because it has the same cation as the electrolyte used.

【0023】上記のカルボキシル基を有するモノマー単
位としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、
マレイン酸、イタコン酸、4−カルボキシスチレンのよ
うなカルボキシル基含有モノマーが例示される。また、
前述の(a´)の場合と同様に、無水マレイン酸、イタ
コン酸無水物などの二重結合含有酸無水物を重合させた
後、加水分解によって、重合体の側鎖にカルボキシル基
を生じさせてもよい。一方、スルホン基は、たとえばポ
リスチレンをスルホン化することにより、導入すること
ができる。
As the above-mentioned monomer unit having a carboxyl group, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid,
Examples thereof include carboxyl group-containing monomers such as maleic acid, itaconic acid and 4-carboxystyrene. Also,
As in the case of (a ′) above, after polymerizing a double bond-containing acid anhydride such as maleic anhydride and itaconic anhydride, hydrolysis is performed to form a carboxyl group on the side chain of the polymer. May be. On the other hand, the sulfone group can be introduced by sulfonating polystyrene, for example.

【0024】また、必要に応じて70モル%までの範囲
で共重合に用いるモノマーとしては、エチレン、プロピ
レン、ブテン−1、イソブテン、ペンテン−1、1−メ
チルペンテン−1、スチレン、α−メチルスチレンのよ
うなオレフィン;ブタジエン、イソプレンのような共役
ジエン、メチルビニルエーテルのようなエーテル;アク
リル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピ
ル、アクリル酸ブチルのようなアクリル酸エステルおよ
び対応するメタクリル酸エステルが例示される。
Further, as a monomer used for copolymerization in the range of up to 70 mol%, if necessary, ethylene, propylene, butene-1, isobutene, pentene-1, 1-methylpentene-1, styrene, α-methyl Olefins such as styrene; conjugated dienes such as butadiene and isoprene; ethers such as methyl vinyl ether; acrylic acid esters such as methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate and corresponding methacrylic acid esters. It is illustrated.

【0025】このような高分子化合物のアルカリ金属塩
は、バインダーとして用いられる有機樹脂の場合と同様
に、該高分子化合物のカルボキシル基またはスルホン基
を、対応するアルカリ金属の水酸化物と反応させて得ら
れる。反応は、好ましくは当量の該水酸化物の、前述と
同様の低級アルコールなどの溶液を高分子化合物に添加
し、攪拌することによって行われる。また、前述の有機
樹脂と同様に、上記の基を有する高分子化合物を経ない
で、直接に合成することができる。
Such an alkali metal salt of a polymer compound is obtained by reacting a carboxyl group or a sulfone group of the polymer compound with a corresponding hydroxide of an alkali metal, as in the case of an organic resin used as a binder. Obtained. The reaction is preferably carried out by adding an equivalent amount of a solution of the hydroxide, such as the same lower alcohol as described above, to the polymer compound and stirring. Further, like the above-mentioned organic resin, it can be directly synthesized without passing through the polymer compound having the above group.

【0026】このような高分子化合物のアルカリ金属塩
の好ましい具体例としては、スチレン−無水マレイン酸
共重合体加水分解物のアルカリ金属塩、メチルビニルエ
ーテル−無水マレイン酸共重合体加水分解物のアルカリ
金属塩、ポリ(メタ)アクリル酸とポリ(メタ)アクリ
ル酸エステルとの共重合体のアルカリ金属塩、スルホン
化または部分スルホン化ポリスチレンのアルカリ金属塩
などが挙げられる。
Preferred specific examples of such alkali metal salts of polymer compounds include alkali metal salts of hydrolyzed styrene-maleic anhydride copolymers and alkalis of hydrolyzed methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymers. Examples thereof include metal salts, alkali metal salts of copolymers of poly (meth) acrylic acid and poly (meth) acrylic acid ester, and alkali metal salts of sulfonated or partially sulfonated polystyrene.

【0027】炭素粒子の表面の被覆は、たとえば高分子
化合物のアルカリ金属塩の水溶液に該炭素粒子を浸漬
し、撹拌した後、ろ過、乾燥することによって行う。被
覆に用いる該アルカリ金属塩の量は、炭素粒子に対して
0.005〜1重量%が好ましく、0.01〜0.5重
量%がさらに好ましい。0.005重量%未満では、炭
素粒子の沈降や分離が起こり、5重量%を越えると電池
の容量が低下する。
The surface of the carbon particles is coated by, for example, immersing the carbon particles in an aqueous solution of an alkali metal salt of a polymer compound, stirring, filtering, and drying. The amount of the alkali metal salt used for coating is preferably 0.005 to 1% by weight, more preferably 0.01 to 0.5% by weight, based on the carbon particles. If it is less than 0.005% by weight, sedimentation or separation of carbon particles will occur, and if it exceeds 5% by weight, the battery capacity will decrease.

【0028】本発明の導電性組成物は、それぞれ上述の
条件を満たす有機樹脂と炭素粒子を含む。有機樹脂の配
合量は、該組成物中、1〜10重量%、好ましくは2〜
6重量%である。1重量%未満では炭素粒子の結着力が
弱く、充放電サイクル、ヒートサイクルにより炭素粒子
の剥離、脱着が起こって、電池容量の低下を招く。一
方、10重量%を越えると電極への炭素粒子の充填量が
少なく、やはり電池容量が小さくなる。
The conductive composition of the present invention contains an organic resin and carbon particles which satisfy the above-mentioned conditions. The content of the organic resin in the composition is 1 to 10% by weight, preferably 2 to
6% by weight. If it is less than 1% by weight, the binding force of the carbon particles is weak, and the carbon particles are peeled and desorbed by charge / discharge cycles and heat cycles, resulting in a decrease in battery capacity. On the other hand, if it exceeds 10% by weight, the filling amount of carbon particles in the electrode is small and the battery capacity is also small.

【0029】本発明の導電性組成物は、有機樹脂を溶解
させ、炭素粒子を分散させるために、溶媒を加えて、処
理に適する見掛け粘度を有する導電ペーストを調製する
ことができる。溶媒としては、有機樹脂の種類に応じ
て、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、石油留分の
芳香族成分のような芳香族炭化水素類;およびヘキサ
ン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、ミネラルス
ピリット、灯油のような脂肪族炭化水素類が例示され
る。有機樹脂中にアルカリ金属塩の形のカルボキシル基
が多い場合は、有機樹脂の溶解を助けるために、5〜2
0重量%のプロパノールまたはブタノールを併用しても
よい。また、ポリアミック酸のアルカリ金属塩のよう
に、一般の溶媒に難溶性の有機樹脂を用いる場合は、そ
の合成に用いられたのと同様の非プロトン極性溶媒を用
いる。
In the conductive composition of the present invention, a solvent may be added to dissolve an organic resin and disperse carbon particles to prepare a conductive paste having an apparent viscosity suitable for treatment. As the solvent, depending on the type of organic resin, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, ethylbenzene, aromatic components of petroleum fractions; and hexane, heptane, octane, cyclohexane, mineral spirits, kerosene, etc. Aliphatic hydrocarbons are exemplified. When the organic resin contains many carboxyl groups in the form of an alkali metal salt, it may be added in an amount of 5 to 2 to help the dissolution of the organic resin.
You may use together 0 weight% of propanol or butanol. When a poorly soluble organic resin is used in a general solvent, such as an alkali metal salt of polyamic acid, the same aprotic polar solvent used for its synthesis is used.

【0030】導電ペーストの見掛け粘度は使用目的によ
って相違するが、電極の形成に用いるときは、1回の塗
布により電極を形成するように、5〜20Pa・sの範囲で
あることが好ましい。5Pa・s未満では塗布厚さが不十分
となり、20Pa・sを越えると塗布が不均一になる。
The apparent viscosity of the conductive paste varies depending on the purpose of use, but when it is used for forming an electrode, it is preferably in the range of 5 to 20 Pa · s so that the electrode is formed by one application. If it is less than 5 Pa · s, the coating thickness becomes insufficient, and if it exceeds 20 Pa · s, the coating becomes uneven.

【0031】本発明の導電性組成物には、その目的に反
しないかぎり、必要に応じて、ニトリルゴム、イソプレ
ンゴム、エチレンプロピレンゴムなどを配合してもよ
い。
The conductive composition of the present invention may be blended with nitrile rubber, isoprene rubber, ethylene propylene rubber and the like, if necessary, as long as the purpose is not violated.

【0032】本発明の導電性組成物は、有機樹脂、炭素
粒子および必要に応じてその他の成分を、プロペラ撹拌
機、デソルバー、ニーダー、らい解機、三本ロール、ボ
ールミルのような混合分散機によって混合、分散させる
ことによって調製できる。
The conductive composition of the present invention comprises an organic resin, carbon particles and, if necessary, other components, and a mixing / dispersing machine such as a propeller stirrer, a desolver, a kneader, a crusher, a three-roll mill and a ball mill. It can be prepared by mixing and dispersing.

【0033】塗布は、ドクターブレードまたはアプリケ
ータによる塗布;スクリーン印刷または孔版印刷による
印刷など、薄膜状に塗布が可能な任意の方法を用いてよ
い。塗布する層の厚さは70〜200μm が好ましく、
80〜150μm がさらに好ましい。70μm 未満では
体積あたりの電池容量が低く、200μm を越えると、
塗膜の曲げ強度が劣り、クラックを生ずる。
The coating may be carried out by any method capable of coating in a thin film form such as coating with a doctor blade or an applicator; printing by screen printing or stencil printing. The thickness of the applied layer is preferably 70 to 200 μm,
More preferably, it is 80 to 150 μm. If it is less than 70 μm, the battery capacity per volume is low, and if it exceeds 200 μm,
The bending strength of the coating film is poor and cracks occur.

【0034】本発明の導電性組成物を電極の合剤として
使用して、リチウム電池の負極や正極など、各種の電極
を作製することができる。これらの電池のその他の要素
は、公知のものを使用して差支えない。たとえばリチウ
ム電池に使用する電解液は、非水溶媒として、エーテル
類、ケトン類、ラクトン類、ニトリル類、エステル類、
カーボネート類またはスルホラン類が使用され、特に環
状カーボネート類が好ましい。このような非水溶媒とし
ては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メ
チルテトラヒドロフラン、スルホラン、ジメトキシエタ
ンなどが例示される。また、これに溶解させる電解質と
しては、LiClO4 、LiBF4 、LiPF6 、Li
AsF6 、CF3 SO3 Liなどが例示される。活物質
としてのリチウムの担持は、常法によって行ってよい。
By using the conductive composition of the present invention as an electrode mixture, various electrodes such as a negative electrode and a positive electrode of a lithium battery can be produced. The other elements of these batteries can be used as known. For example, an electrolytic solution used in a lithium battery includes non-aqueous solvents such as ethers, ketones, lactones, nitriles, esters,
Carbonates or sulfolanes are used, especially cyclic carbonates. Examples of such non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, sulfolane, dimethoxyethane and the like. Further, as the electrolyte to be dissolved therein, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , Li
Such as AsF 6, CF 3 SO 3 Li and the like. Support of lithium as an active material may be carried out by a conventional method.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によって、保存中および塗布の際
に炭素粒子の分離が起こりにくい、優れた接着性と安定
した導電性を有する導電性組成物が得られる。本発明の
導電性組成物を用いて作製された電極を用いる各種の電
池は、充放電サイクルやヒートサイクルによる電極と集
電体との間の剥離を生ずることなく、高い放電容量を保
持できる。したがって、本発明の導電性組成物は、リチ
ウム電池の負極をはじめとして、各種電池の電極として
有用である。
Industrial Applicability According to the present invention, a conductive composition having excellent adhesiveness and stable conductivity, in which carbon particles are less likely to be separated during storage and during coating, can be obtained. Various batteries using the electrode produced using the conductive composition of the present invention can maintain a high discharge capacity without peeling between the electrode and the current collector due to charge / discharge cycle or heat cycle. Therefore, the conductive composition of the present invention is useful as an electrode of various batteries including a negative electrode of a lithium battery.

【0036】[0036]

【実施例】以下、本発明を参考例、実施例および比較例
によって詳細に説明する。これらの例で、部は重量部を
表す。本発明はこれらの実施例によって限定されるもの
ではない。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to Reference Examples, Examples and Comparative Examples. In these examples, parts represent parts by weight. The invention is not limited by these examples.

【0037】以下の例で、炭素粒子のpHは、下記のよう
にして測定した。すなわち、エタノールと水の重量比
1:1の混合液に、その10重量%の炭素粒子を分散さ
せ、5分間放置した。ついで、遠心分離によって炭素粒
子を除去し、該混合液のpHをpHメーターで測定した。
In the following examples, the pH of carbon particles was measured as follows. That is, 10% by weight of carbon particles were dispersed in a mixed solution of ethanol and water at a weight ratio of 1: 1 and left for 5 minutes. Then, the carbon particles were removed by centrifugation, and the pH of the mixed solution was measured with a pH meter.

【0038】参考例1:炭素材の表面処理 平均分子量20,000のポリメタクリル酸リチウム
0.05部を溶解した水溶液50部に、大きさ20μm
、pH7.6の球状炭素粒子100部を混合して撹拌、
分散させた後、炭素粒子をろ別し、150℃で30分乾
燥して、表面処理炭素粒子C1を得た。同様にして、表
1に示す大きさ、形状およびpHの炭素粒子を、表1に示
す各種の高分子化合物のリチウム塩を用いて表面処理を
行い、表面処理炭素粒子C2〜C6を得た。これらの表
面処理炭素粒子において、該粒子のTG−DTAによる
400℃までの減量を求めた。一方、処理された炭素粒
子を水に分散させ、煮沸して、イオンクロマトグラムに
よってリチウム塩の付着量を求め、これを上記の減量に
加算した値を表面処理量とした。なお、表1には、比較
のために用いた非処理炭素粒子C7を含めて記載した。
Reference Example 1: Surface treatment of carbon material 50 parts of an aqueous solution in which 0.05 parts of lithium polymethacrylate having an average molecular weight of 20,000 was dissolved, and the size was 20 μm.
, 100 parts of spherical carbon particles having a pH of 7.6 are mixed and stirred,
After the dispersion, the carbon particles were filtered off and dried at 150 ° C. for 30 minutes to obtain surface-treated carbon particles C1. Similarly, carbon particles having the size, shape and pH shown in Table 1 were surface-treated with lithium salts of various polymer compounds shown in Table 1 to obtain surface-treated carbon particles C2 to C6. For these surface-treated carbon particles, the weight loss of the particles up to 400 ° C. by TG-DTA was determined. On the other hand, the treated carbon particles were dispersed in water, boiled, the amount of lithium salt attached was determined by an ion chromatogram, and the value obtained by adding this to the above-mentioned weight loss was taken as the surface treatment amount. In addition, in Table 1, the untreated carbon particles C7 used for comparison are also described.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】参考例2:共重合体系有機樹脂の合成 表2に示すモノマー組成の共重合体B1〜B7を、「高
分子合成の実験法」大津隆行、木下雅悦著、化学同人発
行)に記載された方法に準じて、オートクレーブを用
い、高圧下、アゾビスイソブチロニトリルの存在下に、
ベンゼン中でラジカル重合を行って合成した。得られた
共重合体を、無水ジエチルエーテル中に投入して沈殿さ
せることによって精製し、乾燥した。なお、B7は、カ
ルボキシル基を含まない、比較のためのエチレンプロピ
レンゴムである。
Reference Example 2: Synthesis of Copolymer-Based Organic Resins Copolymers B1 to B7 having the monomer compositions shown in Table 2 were used in "Experimental Method for Polymer Synthesis" written by Takayuki Otsu, Masayoshi Kinoshita, Kagaku Dojin). According to the method described, using an autoclave, under high pressure, in the presence of azobisisobutyronitrile,
It was synthesized by radical polymerization in benzene. The obtained copolymer was purified by pouring it into anhydrous diethyl ether to cause precipitation, and was dried. B7 is an ethylene propylene rubber for comparison, which does not contain a carboxyl group.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】このようにして得られた、分子中にカルボ
キシル基を有する共重合体B1〜B6に、それぞれ水酸
化リチウムの5重量%イソプロパノール溶液を当量加え
て攪拌することによって中和し、ついでイソプロパノー
ルで洗浄した後、乾燥して、バインダー用の有機樹脂
B′1〜B′6を得た。
To the copolymers B1 to B6 having a carboxyl group in the molecule thus obtained, a 5% by weight solution of lithium hydroxide in isopropanol was added in an equivalent amount, and the mixture was neutralized by stirring and then isopropanol. After being washed with and dried, organic resins B'1 to B'6 for binders were obtained.

【0043】参考例3:ポリアミック酸リチウム塩の合
成 ピロメリト酸無水物66.1部とp−フェニレンジアミ
ン33.9部をN−メチル−2−ピロリドン900部に
溶解させ、攪拌しつつ80℃に3時間加熱して、ポリア
ミック酸の溶液B9を得た。これに、水酸化リチウムの
5%イソプロパノール溶液を当量加えて、ポリアミック
酸リチウム塩B′9を合成した。
Reference Example 3: Synthesis of lithium polyamic acid salt 66.1 parts of pyromellitic anhydride and 33.9 parts of p-phenylenediamine were dissolved in 900 parts of N-methyl-2-pyrrolidone, and the mixture was heated to 80 ° C. with stirring. After heating for 3 hours, a solution B9 of polyamic acid was obtained. To this, a 5% solution of lithium hydroxide in isopropanol was added in an equivalent amount to synthesize a polyamic acid lithium salt B'9.

【0044】参考例4:カルボキシメチルセルロースリ
チウム塩の合成 セルロースのセルロース単位1個に対して0.2個の水
酸基をカルボキシメチル化したカルボキシメチルセルロ
ースに、水酸化リチウムの5%イソプロパノール溶液
を、カルボキシル基に対して当量添加し、攪拌すること
によって、カルボキシメチルセルロースリチウム塩B′
10を合成した。
Reference Example 4: Synthesis of carboxymethylcellulose lithium salt Carboxymethylcellulose in which 0.2 hydroxyl groups were carboxymethylated per 1 cellulose unit of cellulose was added with a 5% solution of lithium hydroxide in isopropanol for carboxyl groups. To the carboxymethylcellulose lithium salt B ′ was added an equivalent amount to the mixture and stirred.
10 was synthesized.

【0045】実施例1〜9、比較例1〜5 参考例2で合成した有機樹脂B′1〜B′6、および比
較のためのエチレンプロピレンゴムB7を、それぞれn
−ブタノールを10重量%含有するキシレンに溶解させ
た。またポリフッ化ビニリデンB8を、N−メチル−2
−ピロリドンに溶解させた。表3に示す配合になるよう
に、これらの溶液に、参考例1で高分子化合物のアルカ
リ金属塩によって表面処理して得られた炭素粒子C1〜
C6、および比較のための炭素粒子C7をそれぞれ添加
して、らいかい機によって撹拌し、炭素粒子が系に均一
に分散するまで混合することにより、導電ペーストを調
製した。この導電ペーストを常温で24時間放置して、
炭素粒子の分離の度合いを観察した。その結果は、表3
に示すとおりであった。
Examples 1 to 9, Comparative Examples 1 to 5 Organic resins B'1 to B'6 synthesized in Reference Example 2 and ethylene propylene rubber B7 for comparison were respectively used as n.
-Dissolved in xylene containing 10% by weight of butanol. In addition, polyvinylidene fluoride B8 was added to N-methyl-2
-Dissolved in pyrrolidone. Carbon particles C1 to C1 obtained by surface-treating these solutions with an alkali metal salt of a polymer compound in Reference Example 1 so as to have the formulations shown in Table 3
A conductive paste was prepared by adding C6 and carbon particles C7 for comparison, respectively, and stirring with a muller to mix until the carbon particles were uniformly dispersed in the system. Leave this conductive paste at room temperature for 24 hours,
The degree of separation of carbon particles was observed. The results are shown in Table 3.
It was as shown in.

【0046】この導電ペーストを、厚さ12μm の銅箔
に、乾燥後の塗膜厚さが100μmになるように、アプ
リケータを用いて塗布し、50℃で10分間乾燥して、
負極を形成させた。この負極について、次の評価を行っ
た。
This conductive paste was applied to a copper foil having a thickness of 12 μm using an applicator so that the coating film thickness after drying would be 100 μm, and dried at 50 ° C. for 10 minutes,
A negative electrode was formed. The following evaluation was performed on this negative electrode.

【0047】体積抵抗率:負極の炭素層の上に面積1cm
2 の別の銅箔をのせ、負極の銅箔との間の抵抗値を4端
子法によって測定した。炭素層の厚さをマイクロメータ
によって測定し、体積抵抗率を算出した。
Volume resistivity: 1 cm area on the carbon layer of the negative electrode
Another copper foil of No. 2 was placed, and the resistance value between the copper foil of the negative electrode and the copper foil of the negative electrode was measured by the four-terminal method. The thickness of the carbon layer was measured with a micrometer, and the volume resistivity was calculated.

【0048】曲げ強度:直径2mmの折曲げ試験器(安田
精機製作所製)を用い、銅箔を下、炭素層を上にして負
極を折り曲げ、クラックや剥離の状態を、20倍の顕微
鏡で観察した。
Bending strength: Using a bending tester (manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho) having a diameter of 2 mm, the negative electrode was bent with the copper foil facing down and the carbon layer facing up, and the state of cracks and peeling was observed with a 20 × microscope. did.

【0049】上記のようにして形成した、大きさ2cm×
1cmの負極を用いて、該負極;二酸化マンガン85重量
%、pHが7.5で大きさが760Åの炭素粒子10重量
%、参考例2で合成した有機樹脂B1 5重量%を銅箔
に塗布、乾燥して得た正極;ならびにリチウム金属を備
えた3電極法(SANYO TECHNICAL REVIEW 20巻 3号、 76ペ
ージ(1988 年11月) 参照) のリチウム電池を組み立て
た。電解液としては、プロピレンカーボネートとジメト
キシエタンのモル比1:1の混合液1,000mlに、L
iClO4 を1モル溶解したものを用いた。このように
して作製した電池について、放電容量の初期値、ヒート
サイクル試験後の値、および充放電サイクル試験後の値
を測定した。また、上記のヒートサイクル試験および充
放電サイクル試験後の負極の状態をそれぞれ観察した。
2 cm in size formed as described above
Using a 1 cm negative electrode, the negative electrode; manganese dioxide 85% by weight, pH 7.5, 10% by weight of carbon particles having a size of 760Å, and 5% by weight of the organic resin B1 synthesized in Reference Example 2 were applied to a copper foil. A lithium battery of a three-electrode method (see SANYO TECHNICAL REVIEW Vol. 20, No. 3, p. 76 (November 1988)) equipped with a positive electrode obtained by drying; and a lithium metal was assembled. As the electrolyte, 1,000 ml of a mixed solution of propylene carbonate and dimethoxyethane with a molar ratio of 1: 1 was added to L
IClO 4 was used after 1 mole dissolved. The initial value of the discharge capacity, the value after the heat cycle test, and the value after the charge / discharge cycle test of the battery thus manufactured were measured. In addition, the state of the negative electrode after the heat cycle test and the charge / discharge cycle test was observed.

【0050】ヒートサイクル試験は、温度−20℃で3
0分、温度90℃で30分放置を1サイクルとして、5
0サイクル行った。また充放電サイクル試験は、温度2
5℃において、最大電圧3.5Vまで電流0.5mA/cm2
での充電と、カットオフ電圧2.5Vまで電流0.5mA
/cm2での放電を1サイクルとし、50サイクル行った。
The heat cycle test was conducted at a temperature of -20 ° C for 3 hours.
One cycle of 0 minutes, 30 minutes at 90 ℃, 5 cycles
0 cycles were performed. Also, the charge / discharge cycle test is conducted at a temperature of 2
At 5 ℃, current 0.5mA / cm 2 up to maximum voltage 3.5V
0.5mA current with up to 2.5V cutoff voltage
The discharge at / cm 2 was set as one cycle, and 50 cycles were performed.

【0051】これらの結果を、本発明の導電性組成物を
用いた実施例1〜9と、バインダーとしての有機樹脂の
量の多い比較例1、エチレンプロピレンゴムを用いた比
較例2、表面処理を行わない炭素粒子を用いた比較例
3、4およびポリフッ化ビニリデンと表面処理を行わな
い炭素粒子を組み合わせて用いた比較例5とについて、
表3に示す。
These results show that Examples 1 to 9 using the conductive composition of the present invention, Comparative Example 1 containing a large amount of an organic resin as a binder, Comparative Example 2 using ethylene propylene rubber, and surface treatment. Comparative Examples 3 and 4 using carbon particles not subjected to the above and Comparative Example 5 using a combination of polyvinylidene fluoride and carbon particles not subjected to the surface treatment,
It shows in Table 3.

【0052】[0052]

【表3】 [Table 3]

【0053】実施例10、11 表4に示すように、参考例3で得られたポリアミック酸
リチウム塩のN−メチル−2−ピロリドン溶液B′9
と、参考例4で得られたカルボキシメチルセルロースリ
チウムB′10を実施例1〜9に用いたのと同様の混合
溶媒に溶解させた溶液とを、それぞれバインダーとして
用い、実施例3で用いたのと同じ表面処理炭素粒子C3
と組み合わせて、実施例1〜9と同様にして、導電ペー
ストを調製した。これを用いて、実施例1〜9と同様の
実験を行った。その結果は、表4に示すとおりであっ
た。
Examples 10 and 11 As shown in Table 4, an N-methyl-2-pyrrolidone solution B'9 of the lithium polyamic acid salt obtained in Reference Example 3 was obtained.
And a solution prepared by dissolving carboxymethylcellulose lithium B′10 obtained in Reference Example 4 in the same mixed solvent as used in Examples 1 to 9 were used as binders and used in Example 3. Same surface-treated carbon particles C3
And conductive paste was prepared in the same manner as in Examples 1 to 9. Using this, experiments similar to those in Examples 1 to 9 were performed. The results are shown in Table 4.

【0054】実施例12、13 参考例3、4で得られたポリアミック酸リチウム塩B′
9およびカルボキシメチルセルロースリチウム塩B′1
0をそれぞれ0.1部を用いて、大きさ20μm 、pH
7.6の球状炭素粒子100部を、参考例1と同様の手
順で処理して、表面処理炭素粒子C8(B′9で処理)
およびC9(B′10で処理)を得た。表4に示すよう
に、これらの表面処理炭素粒子をバインダーB′2と組
み合わせて、実施例1〜9と同様にして、導電ペースト
を調製した。これを用いて、実施例1〜9と同様の実験
を行った。その結果は、表4に示すとおりであった。
Examples 12 and 13 Polyamic acid lithium salt B'obtained in Reference Examples 3 and 4
9 and carboxymethyl cellulose lithium salt B'1
0 using 0.1 part each, size of 20 μm, pH
100 parts of 7.6 spherical carbon particles were treated in the same procedure as in Reference Example 1 to obtain surface-treated carbon particles C8 (treated with B'9).
And C9 (treated with B'10) were obtained. As shown in Table 4, these surface-treated carbon particles were combined with the binder B′2 to prepare conductive pastes in the same manner as in Examples 1 to 9. Using this, experiments similar to those in Examples 1 to 9 were performed. The results are shown in Table 4.

【0055】[0055]

【表4】 [Table 4]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01M 4/62 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01M 4/62 Z

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)有機樹脂と(B)炭素粒子を含有
する導電性組成物であって、(A)がカルボキシル基を
有する有機高分子化合物のアルカリ金属塩であり、
(B)が下記(イ)および(ロ)の要件を満たし、組成
物中の(A)の量が1〜10重量%である導電性組成
物。 (イ)エタノール−水の重量比1:1の混合液に該炭素
粒子を10重量%分散させた液のpHが6〜9である。 (ロ)高分子化合物のアルカリ金属塩で表面が被覆され
ている。
1. A conductive composition containing (A) an organic resin and (B) carbon particles, wherein (A) is an alkali metal salt of an organic polymer compound having a carboxyl group,
A conductive composition in which (B) satisfies the following requirements (a) and (b), and the amount of (A) in the composition is 1 to 10% by weight. (A) The pH of the liquid prepared by dispersing 10% by weight of the carbon particles in a mixed liquid of ethanol-water at a weight ratio of 1: 1 is 6-9. (B) The surface is coated with an alkali metal salt of a polymer compound.
【請求項2】 (A)が、 (a)(1)エチレン性不飽和二重結合または共役二重
結合を有する脂肪族炭化水素モノマーの1種または2種
以上70〜99.99モル%と、 (2)分子中に1個もしくは2個のカルボキシル基また
は加水分解性の酸無水物基を有するエチレン性不飽和二
重結合含有モノマーの1種または2種以上0.01〜2
0モル%と、の共重合体のアルカリ金属塩; (b)ポリアミック酸のアルカリ金属塩;または (c)カルボキシル基含有セルロース誘導体のアルカリ
金属塩である請求項1記載の導電性組成物。
2. (A) is one or more of (a) (1) an aliphatic hydrocarbon monomer having an ethylenically unsaturated double bond or a conjugated double bond, and 70 to 99.99 mol% (2) One or more kinds of ethylenically unsaturated double bond-containing monomers having one or two carboxyl groups or hydrolyzable acid anhydride groups in the molecule, 0.01 to 2
The electroconductive composition according to claim 1, which is an alkali metal salt of a copolymer with 0 mol%; (b) an alkali metal salt of a polyamic acid; or (c) an alkali metal salt of a carboxyl group-containing cellulose derivative.
【請求項3】 (A)がリチウム塩である請求項1記載
の導電性組成物。
3. The conductive composition according to claim 1, wherein (A) is a lithium salt.
【請求項4】 (B)の表面を被覆する高分子化合物の
アルカリ金属塩が、カルボキシル基またはスルホン基を
有するエチレン性不飽和モノマー30〜100モル%
と、分子中に前記の基を含まず、エチレン性不飽和二重
結合または共役二重結合を有する炭化水素、そのエーテ
ルおよびそのエステルからなる群より選ばれたモノマー
0〜70モル%との共重合体の水溶性アルカリ金属塩で
ある請求項1記載の導電性組成物。
4. An ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group or a sulfone group as an alkali metal salt of a polymer compound which coats the surface of (B) is 30 to 100 mol%.
And a hydrocarbon having no ethylenically unsaturated double bond or conjugated double bond in the molecule and having 0 to 70 mol% of a monomer selected from the group consisting of ethers and esters thereof. The conductive composition according to claim 1, which is a water-soluble alkali metal salt of a polymer.
【請求項5】 (B)の表面を被覆する高分子化合物の
アルカリ金属塩が、リチウム塩である請求項4記載の導
電性組成物。
5. The conductive composition according to claim 4, wherein the alkali metal salt of the polymer compound that coats the surface of (B) is a lithium salt.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の導
電性組成物を合剤として用いた電極。
6. An electrode using the conductive composition according to claim 1 as a mixture.
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