JPWO2020090695A1 - Binder for secondary battery electrode and its use - Google Patents

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篤史 西脇
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直彦 斎藤
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Abstract

二次電池電極における結着性と電極スラリー粘度の抑制との両立を図るため、非架橋構造単位と架橋構造単位とを備え、前記非架橋構造単位は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する非架橋構造単位を含み、前記架橋構造単位は、1分子中に(メタ)アクリロイル基を2個以上有し、かつ水酸基を有する架橋性単量体に由来する架橋構造単位を含む、架橋重合体又はその塩を有する二次電池電極バインダーを提供する。In order to achieve both binding properties in the secondary battery electrode and suppression of electrode slurry viscosity, a non-crosslinked structural unit and a crosslinked structural unit are provided, and the non-crosslinked structural unit is an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. The crosslinked structural unit contains a non-crosslinked structural unit derived from the crosslinked structural unit, and the crosslinked structural unit contains a crosslinked structural unit derived from a crosslinkable monomer having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule and having a hydroxyl group. A secondary battery electrode binder having a polymer or a salt thereof is provided.

Description

本明細書は二次電池電極用バインダー及びその利用に関する。
(関連出願の相互参照)
本出願は、2018年10月31日に出願された日本国特許出願である特願2018−205228の関連出願であり、この日本出願に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は、引用により、本明細書に組み込まれるものとする。
The present specification relates to a binder for a secondary battery electrode and its use.
(Cross-reference of related applications)
This application is a related application of Japanese Patent Application No. 2018-205228, which is a Japanese patent application filed on October 31, 2018, and claims priority based on this Japanese application. It is incorporated herein by reference.

二次電池として、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ等の様々な蓄電デバイスが実用化されている。これらの二次電池に使用される電極は、活物質及びバインダー等を含む電極合剤層を形成するための組成物を集電体上に塗布・乾燥等することにより作製される。例えばリチウムイオン二次電池では、負極合剤層組成物に用いられるバインダーとして、スチレンブタジエンゴム(SBR)ラテックス及びカルボキシメチルセルロース(CMC)を含む水系のバインダーが使用されている。 As the secondary battery, various power storage devices such as a nickel hydrogen secondary battery, a lithium ion secondary battery, and an electric double layer capacitor have been put into practical use. The electrodes used in these secondary batteries are produced by applying, drying, or the like on a current collector a composition for forming an electrode mixture layer containing an active material, a binder, and the like. For example, in a lithium ion secondary battery, an aqueous binder containing styrene-butadiene rubber (SBR) latex and carboxymethyl cellulose (CMC) is used as the binder used in the negative electrode mixture layer composition.

一方、各種二次電池の用途が拡大するにつれて、エネルギー密度、信頼性及び耐久性向上への要求が強まる傾向にある。例えば、リチウムイオン二次電池の電気容量を高める目的で、負極用活物質としてシリコン系の活物質を用いる仕様が増えてきている。しかしながら、シリコン系活物質は充放電時の体積変化が大きいことが知られており、繰り返し使用するにつれて電極合剤層の剥離又は脱落等が生じ、その結果、電池の容量が低下し、サイクル特性(耐久性)が悪化するという問題があった。このような不具合を抑制するためには、一般的にはバインダーの結着性を高めることが有効であり、耐久性を改善する目的で、バインダーの結着性向上に関する検討が行われている。 On the other hand, as the applications of various secondary batteries expand, the demand for improving energy density, reliability and durability tends to increase. For example, for the purpose of increasing the electric capacity of a lithium ion secondary battery, specifications for using a silicon-based active material as a negative electrode active material are increasing. However, it is known that the volume of a silicon-based active material changes significantly during charging and discharging, and the electrode mixture layer peels off or falls off as it is used repeatedly, resulting in a decrease in battery capacity and cycle characteristics. There was a problem that (durability) deteriorated. In order to suppress such a defect, it is generally effective to improve the binder's binding property, and for the purpose of improving the durability, studies on improving the binder's binding property have been conducted.

良好な結着性を有し、耐久性向上への効果を奏するバインダーとして、上記アクリル酸系重合体を利用したバインダーが提案されている。特許文献1では、特定の架橋剤によりポリアクリル酸を架橋したポリマーを結着剤として用いることにより、シリコンを含む活物質を用いた場合であっても電極構造が破壊されることのない電極の提供が可能であることが記載されている。特許文献2には、カルボキシ基を有する架橋重合体又はその塩であって、中和後に塩水中に分散させた際の粒子径が十分小さい重合体を含むバインダーを用いて得られた電極が、優れた結着性を示すことが記載されている。 As a binder having good binding properties and exerting an effect of improving durability, a binder using the above acrylic acid-based polymer has been proposed. In Patent Document 1, by using a polymer obtained by cross-linking polyacrylic acid with a specific cross-linking agent as a binder, the electrode structure is not destroyed even when an active material containing silicon is used. It is stated that it can be provided. Patent Document 2 describes an electrode obtained by using a crosslinked polymer having a carboxy group or a salt thereof and a binder containing a polymer having a sufficiently small particle size when dispersed in salt water after neutralization. It is described that it exhibits excellent binding properties.

国際公開第2014/065407号International Publication No. 2014/060407 国際公開第2017/073589号International Publication No. 2017/073589

各特許文献に開示されるバインダーは、いずれも良好な結着性を付与し得るものであるが、二次電池の性能向上に伴い、より一層結着性の高い電極合剤層が求められるようになっている。また、結着性を高めるためにバインダーを増量すると、電極合剤層組成物のスラリー粘度が高くなり、塗工性が低下してしまっていた。このため、スラリー粘度の低減が可能なバインダーが求められている。 All of the binders disclosed in the patent documents can impart good binding properties, but as the performance of the secondary battery is improved, an electrode mixture layer having even higher binding properties is required. It has become. Further, when the amount of the binder is increased in order to improve the binding property, the slurry viscosity of the electrode mixture layer composition is increased and the coatability is lowered. Therefore, there is a demand for a binder capable of reducing the slurry viscosity.

本明細書は、結着性の向上と電極合剤層用スラリーの粘度低下とを両立できるバインダー及びその利用を提供する。 The present specification provides a binder capable of improving the binding property and reducing the viscosity of the slurry for the electrode mixture layer, and the use thereof.

本発明者らは、スラリー粘度を増大させることなく結着性を向上させることについて、架橋性単量体に着目して種々検討した結果、ラジカル反応性の高い(メタ)アクリロイル基を2個以上有するとともに水酸基を有する架橋性単量体を用いた架橋重合体によれば、上記課題を解決できるという知見を得た。本明細書によれば、かかる知見に基づき以下の手段が提供される。 As a result of various studies focusing on crosslinkable monomers to improve the binding property without increasing the slurry viscosity, the present inventors have found two or more (meth) acryloyl groups having high radical reactivity. It was found that the above-mentioned problems can be solved by using a crosslinked polymer using a crosslinkable monomer having a hydroxyl group as well as having a hydroxyl group. According to the present specification, the following means are provided based on such findings.

[1]架橋重合体又はその塩を有する二次電池電極バインダーであって、
前記架橋重合体又はその塩は、非架橋構造単位と架橋構造単位とを備え、
前記非架橋構造単位は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する非架橋構造単位を含み、
前記架橋構造単位は、1分子中に(メタ)アクリロイル基を2個以上有し、かつ水酸基を有する架橋性単量体に由来する架橋構造単位を含む、
バインダー。
[2]前記エチレン性不飽和単量体に由来する非架橋構造単位を、前記非架橋構造単位の総量に対して30質量%以上100質量%以下含有する、[1]に記載のバインダー。
[3]二次電池電極用組成物であって、
[1]又は[2]に記載の二次電池電極用バインダーと、
活物質と、
水と、
を含有する組成物。
[4]二次電池電極であって、
[1]又は[2]に記載の二次電池電極用バインダーと、
活物質と、
を含有する電極。
[5]さらに、前記活物質は、ケイ素含有物質である、[4]に記載の電極。
[6]二次電池電極用バインダーの製造方法であって、
エチレン性不飽和カルボン酸単量体と、1分子中に(メタ)アクリロイル基を2個以上有し、かつ水酸基を有する架橋性単量体と、を含有する単量体組成物を重合する工程、
を有する、製造方法。
[1] A secondary battery electrode binder having a crosslinked polymer or a salt thereof.
The crosslinked polymer or a salt thereof comprises a non-crosslinked structural unit and a crosslinked structural unit.
The non-crosslinked structural unit includes a non-crosslinked structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer.
The crosslinked structural unit contains a crosslinked structural unit derived from a crosslinkable monomer having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule and having a hydroxyl group.
binder.
[2] The binder according to [1], which contains 30% by mass or more and 100% by mass or less of the non-crosslinked structural unit derived from the ethylenically unsaturated monomer with respect to the total amount of the non-crosslinked structural unit.
[3] A composition for a secondary battery electrode.
The binder for the secondary battery electrode according to [1] or [2],
With active material
water and,
Composition containing.
[4] A secondary battery electrode
The binder for the secondary battery electrode according to [1] or [2],
With active material
Electrode containing.
[5] Further, the electrode according to [4], wherein the active material is a silicon-containing substance.
[6] A method for manufacturing a binder for a secondary battery electrode.
A step of polymerizing a monomer composition containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer and a crosslinkable monomer having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule and having a hydroxyl group. ,
A manufacturing method.

本明細書に開示される二次電池電極用バインダー(以下、単に、本バインダーともいう。)は、架橋重合体又はその塩(以下、単に、本重合体ともいう。)を含むことができる。本重合体は、非架橋構造単位と架橋構造単位とを備え、前記非架橋構造単位は、エチレン性不飽和単量体に由来する非架橋構造単位を含み、前記架橋構造単位は、1分子中に(メタ)アクリロイル基を2個以上有し、かつ水酸基を有する架橋性単量体に由来する架橋構造単位を含むことができる。 The binder for a secondary battery electrode disclosed in the present specification (hereinafter, also simply referred to as the present binder) may contain a crosslinked polymer or a salt thereof (hereinafter, also simply referred to as the present polymer). The present polymer comprises a non-crosslinked structural unit and a crosslinked structural unit, the non-crosslinked structural unit contains a non-crosslinked structural unit derived from an ethylenically unsaturated monomer, and the crosslinked structural unit is contained in one molecule. Can contain a crosslinked structural unit derived from a crosslinkable monomer having two or more (meth) acryloyl groups and having a hydroxyl group.

本重合体は、非架橋構造単位に、カルボン酸を有するため、結着性の良好なバインダーとなる。また、本重合体は、架橋構造単位に、(メタ)アクリロイル基を2個以上有する架橋性単量体に由来する架橋構造単位を含む。このような架橋性単量体は、ラジカル重合性が比較的高いため、重合体粒子内部から表面部分にわたり比較的均一に架橋構造単位が形成される。換言すると、架橋重合によって得られる本重合体粒子表面の架橋密度が過度に高まることを抑制できると考えられ、その結果、水中での本重合体粒子表面の膨潤度が比較的高く、活物質や集電体との接着面積を確保でき、本重合体粒子を含むバインダーが良好な結着性を示すと考えられる。 Since this polymer has a carboxylic acid as a non-crosslinked structural unit, it is a binder having good binding properties. In addition, the present polymer contains a crosslinked structural unit derived from a crosslinkable monomer having two or more (meth) acryloyl groups as the crosslinked structural unit. Since such a crosslinkable monomer has a relatively high radical polymerizable property, a crosslinked structural unit is formed relatively uniformly from the inside of the polymer particles to the surface portion. In other words, it is considered that the excessive increase in the cross-linking density on the surface of the present polymer particles obtained by the cross-linking polymerization can be suppressed, and as a result, the degree of swelling of the surface of the present polymer particles in water is relatively high, and the active material or It is considered that the adhesion area with the current collector can be secured and the binder containing the present polymer particles exhibits good binding properties.

また、本重合体は、架橋構造単位に、水酸基を有するため、重合体粒子内において水酸基による相互作用(水素結合等)により本重合体粒子の膨潤度を抑制して、スラリー粘度の上昇を抑制することができる。 Further, since the present polymer has a hydroxyl group in the crosslinked structural unit, the degree of swelling of the present polymer particles is suppressed by the interaction (hydrogen bond, etc.) by the hydroxyl groups in the polymer particles, and the increase in slurry viscosity is suppressed. can do.

二次電池電極用組成物は、本バインダーを含むため、塗工容易性を備えたものとなる。また、本バインダーを含む二次電池電極は、優れた結着性を示す。また、本バインダーの製造方法、二次電池電極用組成物及び二次電池電極の製造方法によれば、電極用スラリー調製時における粘度上昇を抑制して結着性に優れる電極を提供することができる。 Since the composition for the secondary battery electrode contains the present binder, it is easy to apply. In addition, the secondary battery electrode containing the present binder exhibits excellent binding properties. Further, according to the method for producing the present binder, the composition for the secondary battery electrode, and the method for producing the secondary battery electrode, it is possible to provide an electrode having excellent binding property by suppressing an increase in viscosity during preparation of the electrode slurry. can.

本バインダーは、本重合体を含有するものであり、活物質及び水と混合することにより二次電池電極用組成物(電極合剤層組成物、以下、単に、本組成物ともいう。)とすることができる。本組成物は、集電体への塗工が可能なスラリー状態であってもよいし、湿粉状態として調製し、集電体表面へのプレス加工に対応できるようにしてもよい。銅箔又はアルミニウム箔等の集電体表面に本組成物から形成される合剤層を形成することにより、本明細書に開示される二次電池電極(以下、単に、本電極ともいう。)が得られる。 The binder contains the polymer, and can be mixed with an active material and water to form a composition for a secondary battery electrode (electrode mixture layer composition, hereinafter simply referred to as the composition). can do. The present composition may be in a slurry state that can be applied to the current collector, or may be prepared in a wet powder state so that it can be pressed on the surface of the current collector. A secondary battery electrode disclosed in the present specification by forming a mixture layer formed from the present composition on the surface of a current collector such as a copper foil or an aluminum foil (hereinafter, also simply referred to as the present electrode). Is obtained.

以下、本バインダーほか、本組成物、本バインダーの製造方法、本組成物の製造方法及び本電極の製造方法等についての代表的かつ非限定的な具体例について、適宜図面を参照して詳細に説明する。この詳細な説明は、本開示の好ましい例を実施するための詳細を当業者に示すことを単純に意図しており、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。また、以下に開示される追加的な特徴は、さらに改善された「二次電池電極用バインダー及びその利用」を提供するために、他の特徴や開示とは別に、又は共に用いることができる。 Hereinafter, in addition to the present binder, typical and non-limiting specific examples of the present composition, the method for producing the present binder, the method for producing the present composition, the method for producing the present electrode, etc. will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. explain. This detailed description is intended to provide those skilled in the art with details for implementing the preferred examples of the present disclosure and is not intended to limit the scope of the present disclosure. In addition, the additional features disclosed below may be used separately or together with other features and disclosures to provide a further improved "binder for secondary battery electrodes and their use".

また、以下の詳細な説明で開示される特徴や工程の組み合わせは、最も広い意味において本開示を実施する際に必須のものではなく、特に本開示の代表的な具体例を説明するためにのみ記載されるものである。さらに、上記及び下記の代表的な具体例の様々な特徴、ならびに、独立及び従属クレームに記載されるものの様々な特徴は、本開示の追加的かつ有用な実施形態を提供するにあたって、ここに記載される具体例のとおりに、あるいは列挙された順番のとおりに組合せなければならないものではない。 In addition, the combination of features and processes disclosed in the following detailed description is not essential in carrying out the present disclosure in the broadest sense, and is particularly for explaining typical specific examples of the present disclosure. It is to be described. In addition, the various features of the above and below representative examples, as well as the various features of those described in the independent and dependent claims, are described herein in providing additional and useful embodiments of the present disclosure. It does not have to be combined according to the specific examples given or in the order listed.

本明細書及び/又はクレームに記載された全ての特徴は、実施例及び/又はクレームに記載された特徴の構成とは別に、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、個別に、かつ互いに独立して開示されることを意図するものである。さらに、全ての数値範囲及びグループ又は集団に関する記載は、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、それらの中間の構成を開示する意図を持ってなされている。 All features described herein and / or claims are, separately, as a limitation to the disclosure at the time of filing and the specific matters claimed, apart from the composition of the features described in the examples and / or claims. And it is intended to be disclosed independently of each other. In addition, all numerical ranges and statements relating to groups or groups are made with the intention of disclosing their intermediate composition as a limitation to the disclosure at the time of filing and the specific matters claimed.

尚、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及び/又はメタクリルを意味し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。また、「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基及び/又はメタクリロイル基を意味する。 In addition, in this specification, "(meth) acrylic" means acrylic and / or methacrylic, and "(meth) acrylate" means acrylate and / or methacrylate. Further, the “(meth) acryloyl group” means an acryloyl group and / or a methacryloyl group.

<バインダー>
本バインダーは、本重合体、すなわち、架橋重合体又はその塩を含むことができる。本バインダーは、本重合体のみを含んでいてもよいし、後述するように他のバインダー成分を含んでいてもよい。好ましくは、本重合体をバインダー成分の50質量%以上含有し、また例えば60質量%以上含有し、また例えば70質量%以上含有し、また例えば80質量%以上含有し、また例えば90質量%以上含有し、また例えば95質量%以上含有し、また例えば100質量%含有する。
<Binder>
The binder may contain the polymer, i.e., a crosslinked polymer or a salt thereof. The present binder may contain only the present polymer, or may contain other binder components as described later. Preferably, the present polymer is contained in an amount of 50% by mass or more, for example, 60% by mass or more, for example, 70% by mass or more, and for example, 80% by mass or more, and for example, 90% by mass or more. It contains, for example, 95% by mass or more, and also contains, for example, 100% by mass.

<架橋重合体の構造単位>
<非架橋構造単位>
本重合体は、非架橋構造単位と架橋構造単位とを備えている。非架橋構造単位としては、特に限定しないで、二次電池電極のバインダーとして用いることのできる架橋重合体に用いることができる各種非架橋性単量体に由来する構造単位を非架橋構造単位として備えることができる。
<Structural unit of crosslinked polymer>
<Non-crosslinked structural unit>
The present polymer has a non-crosslinked structural unit and a crosslinked structural unit. The non-crosslinked structural unit is not particularly limited, and a structural unit derived from various non-crosslinkable monomers that can be used in a crosslinked polymer that can be used as a binder for a secondary battery electrode is provided as the non-crosslinked structural unit. be able to.

非架橋構造単位としては、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位(以下、「(a)成分」ともいう。)を有することができる。カルボキシ基を構造単位に有することで、集電体への接着性が向上するとともに、リチウムイオンの脱溶媒和効果及びイオン伝導性に優れるため、抵抗が小さく、ハイレート特性に優れた電極が得られる。また、水膨潤性が付与されるため、本組成物中における活物質等の分散安定性を高めることができる。上記構造単位は、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体を重合することにより本重合体に導入することができる。その他にも、(メタ)アクリル酸エステル単量体を(共)重合した後、加水分解することによっても得られる。また、(メタ)アクリルアミド及び(メタ)アクリロニトリル等を重合した後、強アルカリで処理してもよいし、水酸基を有する本重合体に酸無水物を反応させる方法であってもよい。 As the non-crosslinked structural unit, for example, a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (hereinafter, also referred to as “component (a)”) can be included. By having a carboxy group as a structural unit, the adhesiveness to the current collector is improved, and the lithium ion desolvation effect and ionic conductivity are excellent, so that an electrode having low resistance and excellent high rate characteristics can be obtained. .. Further, since water swelling property is imparted, the dispersion stability of the active material or the like in the present composition can be enhanced. The structural unit can be introduced into the present polymer, for example, by polymerizing a monomer containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Alternatively, it can also be obtained by (co) polymerizing a (meth) acrylic acid ester monomer and then hydrolyzing it. Further, after polymerizing (meth) acrylamide, (meth) acrylonitrile or the like, the polymer may be treated with a strong alkali, or the present polymer having a hydroxyl group may be reacted with an acid anhydride.

エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸;(メタ)アクリルアミドヘキサン酸及び(メタ)アクリルアミドドデカン酸等の(メタ)アクリルアミドアルキルカルボン酸;コハク酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ω−カルボキシ−カプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、β−カルボキシエチル(メタ)アクリレート等のカルボキシ基を有するエチレン性不飽和単量体またはそれらの(部分)アルカリ中和物が挙げられ、これらの内の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。上記の中でも、重合速度が大きいために一次鎖長の長い重合体が得られ、バインダーの結着力が良好となる点で重合性官能基としてアクリロイル基を有する化合物が好ましく、特に好ましくはアクリル酸である。エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてアクリル酸を用いた場合、カルボキシ基含有量の高い重合体を得ることができる。 Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include (meth) acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid; and (meth) acrylamide alkyl such as (meth) acrylamide hexane acid and (meth) acrylamide dodecanoic acid. Carboxylic acid; ethylenically unsaturated monomers having carboxy groups such as monohydroxyethyl succinate (meth) acrylate, ω-carboxy-caprolactone mono (meth) acrylate, β-carboxyethyl (meth) acrylate, or (partial) thereof. ) Alkaline neutralized products may be mentioned, and one of these may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Among the above, a compound having an acryloyl group as a polymerizable functional group is preferable, and acrylic acid is particularly preferable, in that a polymer having a long primary chain length can be obtained due to a high polymerization rate and the binder has a good binding force. be. When acrylic acid is used as the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, a polymer having a high carboxy group content can be obtained.

エチレン性不飽和カルボン酸単量体のカルボキシ基に関してフリーであってもよいし少なくとも一部が塩であってもよい。塩の種類としては特に限定しないが、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩;カルシウム塩及びバリウム塩等のアルカリ土類金属塩;マグネシウム塩、アルミニウム塩等のその他の金属塩;アンモニウム塩及び有機アミン塩等が挙げられる。これらの中でも電池特性への悪影響が生じにくい点からアルカリ金属塩及びマグネシウム塩が好ましく、アルカリ金属塩がより好ましい。特に好ましいアルカリ金属塩は、リチウム塩である。 The ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer may be free with respect to the carboxy group, or at least a part thereof may be a salt. The type of salt is not particularly limited, but alkali metal salts such as lithium, sodium and potassium; alkaline earth metal salts such as calcium salt and barium salt; other metal salts such as magnesium salt and aluminum salt; ammonium salt and organic Examples include amine salts. Among these, alkali metal salts and magnesium salts are preferable, and alkali metal salts are more preferable, from the viewpoint that adverse effects on battery characteristics are unlikely to occur. A particularly preferred alkali metal salt is a lithium salt.


本重合体における(a)成分の含有量は、特に限定するものではないが、例えば、本重合体の非架橋構造単位の総量に対して10質量%以上、100質量%以下含むことができる。かかる範囲で(a)成分を含有することで、集電体に対する優れた接着性を容易に確保することができる。下限は、例えば20質量%以上であり、また例えば30質量%以上であり、また例えば40質量%以上である。下限は、50質量%以上であってもよく、例えば、60質量%以上であり、また例えば70質量%以上であり、また例えば80質量%以上である。30質量%以上であると、集電体への接着性を確保でき、良好なリチウムイオンの脱溶媒和効果及びイオン伝導性を備えるため、ハイレート特性に優れた電極が得られる。また、水膨潤性により本組成物中における活物質等の分散安定性を高めることができる。(a)成分の含有量の増大により、こうした効果が向上する傾向がある。

The content of the component (a) in the present polymer is not particularly limited, but may be, for example, 10% by mass or more and 100% by mass or less with respect to the total amount of the non-crosslinked structural units of the present polymer. By containing the component (a) in such a range, excellent adhesiveness to the current collector can be easily ensured. The lower limit is, for example, 20% by mass or more, for example, 30% by mass or more, and for example, 40% by mass or more. The lower limit may be 50% by mass or more, for example, 60% by mass or more, for example, 70% by mass or more, and for example, 80% by mass or more. When it is 30% by mass or more, the adhesiveness to the current collector can be ensured, and since it has a good lithium ion desolvation effect and ionic conductivity, an electrode having excellent high rate characteristics can be obtained. Further, the water swelling property can enhance the dispersion stability of the active material or the like in the present composition. (A) Such effects tend to be improved by increasing the content of the component.

また、上限は、100質量%であって、100質量%も好適であり得るが、例えば、99質量%以下であり、また例えば98質量%以下であり、また例えば95質量%以下であり、また例えば90質量%以下である。 Further, the upper limit is 100% by mass, and 100% by mass may be preferable, but for example, it is 99% by mass or less, for example 98% by mass or less, and for example 95% by mass or less. For example, it is 90% by mass or less.

(a)成分の範囲としては、こうした下限及び上限を適宜組み合わせた範囲とすることができるが、例えば、本重合体の非架橋構造単位の総量に対して10質量%以上、100質量%以下であり、また例えば20質量%以上、100質量%以下であり、また例えば30質量%以上、100質量%以下であり、また例えば50質量%以上、100質量%以下であり、また例えば60質量%以上、100質量%以下であり、また例えば70質量%以上100質量%以下などとすることができる。全構造単位に対する(a)成分の割合が10質量%未満の場合、分散安定性、結着性及び電池としての耐久性が不足する場合があり得る。 The range of the component (a) may be a range in which such a lower limit and an upper limit are appropriately combined, and for example, it is 10% by mass or more and 100% by mass or less with respect to the total amount of the non-crosslinked structural units of the present polymer. Yes, for example, 20% by mass or more and 100% by mass or less, and for example, 30% by mass or more and 100% by mass or less, and for example, 50% by mass or more and 100% by mass or less, and for example, 60% by mass or more. , 100% by mass or less, and can be, for example, 70% by mass or more and 100% by mass or less. If the ratio of the component (a) to all the structural units is less than 10% by mass, the dispersion stability, the binding property and the durability as a battery may be insufficient.

非架橋構造単位の総量に対する(a)成分の含有量は、例えば、本重合体に用いる非架橋性単量体の総量に対するエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量としても取得できる。 The content of the component (a) with respect to the total amount of the non-crosslinked structural units can also be obtained, for example, as the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer with respect to the total amount of the non-crosslinked monomers used in the present polymer.

<その他の構造単位>
本重合体は、(a)成分以外に、これらと共重合可能な他のエチレン性不飽和単量体に由来する構造単位(以下、「(b)成分」ともいう。)を含むことができる。(b)成分としては、例えば、スルホン酸基及びリン酸基等のカルボキシ基以外のアニオン性基を有するエチレン性不飽和単量体化合物、または非イオン性のエチレン性不飽和単量体等に由来する構造単位が挙げられる。これらの構造単位は、スルホン酸基及びリン酸基等のカルボキシ基以外のアニオン性基を有するエチレン性不飽和単量体化合物、または非イオン性のエチレン性不飽和単量体を含む単量体を共重合することにより導入することができる。これらの内でも、(b)成分としては、耐屈曲性良好な電極が得られる観点から非イオン性のエチレン性不飽和単量体に由来する構造単位が好ましく、バインダーの結着性やスラリー粘度が優れる点で(メタ)アクリルアミド及びその誘導体等が好ましい。また、(b)成分として水中への溶解性が1g/100ml以下の疎水性のエチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を導入した場合、電極材料と強い相互作用を奏することができ、活物質に対して良好な結着性を発揮することができる。これにより、堅固で一体性の良好な電極合剤層を得ることができるため好ましい。特に脂環構造含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位が好ましい。
<Other structural units>
In addition to the component (a), the present polymer may contain a structural unit derived from another ethylenically unsaturated monomer copolymerizable with the component (hereinafter, also referred to as “component (b)”). .. Examples of the component (b) include an ethylenically unsaturated monomer compound having an anionic group other than a carboxy group such as a sulfonic acid group and a phosphoric acid group, a nonionic ethylenically unsaturated monomer, and the like. The structural unit from which it is derived can be mentioned. These structural units are ethylenically unsaturated monomer compounds having anionic groups other than carboxy groups such as sulfonic acid groups and phosphoric acid groups, or monomers containing nonionic ethylenically unsaturated monomers. Can be introduced by copolymerizing. Among these, as the component (b), a structural unit derived from a nonionic ethylenically unsaturated monomer is preferable from the viewpoint of obtaining an electrode having good bending resistance, and the binder binding property and slurry viscosity are preferable. (Meta) acrylamide and its derivatives are preferable in that Further, when a structural unit derived from a hydrophobic ethylenically unsaturated monomer having a solubility in water of 1 g / 100 ml or less is introduced as the component (b), a strong interaction with the electrode material can be achieved. It can exhibit good binding properties to active materials. This is preferable because a solid and well-integrated electrode mixture layer can be obtained. In particular, a structural unit derived from an alicyclic structure-containing ethylenically unsaturated monomer is preferable.

非イオン性のエチレン性不飽和単量体としては、バインダーの結着性やスラリー粘度が優れる点で(メタ)アクリルアミド及びその誘導体等が好ましい。(メタ)アクリルアミド誘導体としては、例えば、イソプロピル(メタ)アクリルアミド、t−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−n−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のN−アルキル(メタ)アクリルアミド化合物;ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジエチル(メタ)アクリルアミド等のN,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド化合物が挙げられ、これらの内の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 As the nonionic ethylenically unsaturated monomer, (meth) acrylamide and its derivative are preferable in terms of excellent binder binding property and slurry viscosity. Examples of the (meth) acrylamide derivative include N-alkyls such as isopropyl (meth) acrylamide, t-butyl (meth) acrylamide, Nn-butoxymethyl (meth) acrylamide, and N-isobutoxymethyl (meth) acrylamide. Meta) acrylamide compounds; N, N-dialkyl (meth) acrylamide compounds such as dimethyl (meth) acrylamide and diethyl (meth) acrylamide can be mentioned, and one of these may be used alone or two. The above may be used in combination.

(メタ)アクリルアミド及びその誘導体である(b)成分の割合は、非架橋構造単位の総量に対し、例えば0質量%以上、90質量%以下とすることができる。(b)成分の割合は、また例えば1質量%以上、70質量%以下、また例えば2質量%以上、60質量%以下、また例えば5質量%以上、50質量%以下、また例えば10質量%以上、30質量%以下である。また、非架橋構造単位の総量に対して(b)成分を1質量%以上含む場合、電解液への親和性が向上するため、リチウムイオン電導性が向上する効果も期待できる。また、非架橋構造単位の総量に対して70質量%以下含む場合、スラリー粘度の抑制に有用な場合がある。 The ratio of (meth) acrylamide and the component (b) which is a derivative thereof can be, for example, 0% by mass or more and 90% by mass or less with respect to the total amount of the non-crosslinked structural units. The proportion of the component (b) is also, for example, 1% by mass or more, 70% by mass or less, for example, 2% by mass or more, 60% by mass or less, and for example, 5% by mass or more, 50% by mass or less, and for example, 10% by mass or more. , 30% by mass or less. Further, when the component (b) is contained in an amount of 1% by mass or more based on the total amount of the non-crosslinked structural units, the affinity for the electrolytic solution is improved, so that the effect of improving the lithium ion conductivity can be expected. Further, when it contains 70% by mass or less with respect to the total amount of the non-crosslinked structural units, it may be useful for suppressing the viscosity of the slurry.

その他に非イオン性のエチレン性不飽和単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸エステルを用いてもよい。上記(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル及び(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物;(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル等の(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル化合物;(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル等の(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル化合物;(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル及び(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル化合物等が挙げられ、これらの内の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。非イオン性のエチレン性不飽和単量体として(メタ)アクリル酸エステルを用いる場合、該(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位の割合は、本重合体の非架橋構造単位の総量に対し、好ましくは1〜30質量%であり、より好ましくは5〜30質量%であり、さらに好ましくは10〜30質量%である。また、この場合、上記(a)成分の割合は、本重合体の全構造単位に対し、好ましくは70〜99質量%であり、より好ましくは70〜95質量%であり、さらに好ましくは70〜90質量%である。 In addition, as the nonionic ethylenically unsaturated monomer, for example, (meth) acrylic acid ester may be used. Examples of the (meth) acrylic acid ester include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl (meth) acrylate. (Meta) acrylic acid alkyl ester compounds; (meth) acrylic acid cycloalkyl ester compounds such as (meth) acrylic acid cyclohexyl, (meth) acrylic acid methylcyclohexyl; (meth) acrylic acid 2-methoxyethyl, (meth) acrylic acid (Meta) acrylic acid alkoxyalkyl ester compounds such as ethoxyethyl; (meth) acrylic acid hydroxyalkyl ester compounds such as (meth) acrylic acid hydroxyethyl, (meth) acrylic acid hydroxypropyl and (meth) acrylic acid hydroxybutyl One of these may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. When a (meth) acrylic acid ester is used as the nonionic ethylenically unsaturated monomer, the ratio of the structural units derived from the (meth) acrylic acid ester is the total amount of the non-crosslinked structural units of the present polymer. , It is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and further preferably 10 to 30% by mass. Further, in this case, the ratio of the component (a) is preferably 70 to 99% by mass, more preferably 70 to 95% by mass, and further preferably 70 to 70% by mass with respect to the total structural units of the present polymer. It is 90% by mass.

上記の中でも、リチウムイオン伝導性が高く、ハイレート特性がより向上する点から、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル及び(メタ)アクリル酸エトキシエチルなどの(メタ)アクリル酸アルコキシアルキル類等、エーテル結合を有する化合物が好ましく、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチルがより好ましい。 Among the above, ethers such as (meth) acrylate alkoxyalkyls such as 2-methoxyethyl (meth) acrylate and ethoxyethyl (meth) acrylate are used because they have high lithium ion conductivity and higher high-rate characteristics. A compound having a bond is preferable, and 2-methoxyethyl (meth) acrylate is more preferable.

非イオン性のエチレン性不飽和単量体の中でも、重合速度が速いために一次鎖長の長い重合体が得られ、バインダーの結着力が良好となる点でアクリロイル基を有する化合物が好ましい。また、非イオン性のエチレン性不飽和単量体としては、得られる電極の耐屈曲性が良好となる点でホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が0℃以下の化合物が好ましい。 Among the nonionic ethylenically unsaturated monomers, a compound having an acryloyl group is preferable in that a polymer having a long primary chain length can be obtained because the polymerization rate is high and the binding force of the binder is good. Further, as the nonionic ethylenically unsaturated monomer, a compound having a homopolymer glass transition temperature (Tg) of 0 ° C. or lower is preferable in terms of improving the bending resistance of the obtained electrode.

<架橋構造単位>
本重合体は、架橋構造単位として、1分子中に(メタ)アクリロイル基を2個以上有し、かつ水酸基を有する架橋性単量体に由来する架橋構造単位(以下、「(c)成分」ともいう。)を備えることができる。
<Cross-linked structural unit>
This polymer has a crosslinked structural unit derived from a crosslinkable monomer having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule and a hydroxyl group as a crosslinked structural unit (hereinafter, “component (c)”). Also referred to as).

(c)成分が有することができる、2個以上の(メタ)アクリロイル基は、2個以上のメタクリロイル基、1個以上のアクリロイル基及び1個以上のメタクリロイル基、2個以上のアクリロイル基などとすることができる。特に限定するものではないが、例えば2個以上6個以下の(メタ)アクリロイル基であり、また例えば2個以上5個以下の(メタ)アクリロイル基、また例えば2個以上4個以下の(メタ)アクリロイル基、また例えば2個以上3個以下の(メタ)アクリロイル基、また例えば2個の(メタ)アクリロイル基を備えことができる。 (C) The two or more (meth) acryloyl groups that the component can have include two or more methacryloyl groups, one or more acryloyl groups, one or more methacryloyl groups, two or more acryloyl groups, and the like. can do. Although not particularly limited, for example, 2 or more and 6 or less (meth) acryloyl groups, for example, 2 or more and 5 or less (meth) acryloyl groups, and for example, 2 or more and 4 or less (meth) acryloyl groups. ) Acryloyl groups, for example, 2 or more and 3 or less (meth) acryloyl groups, and for example, 2 (meth) acryloyl groups can be provided.

(メタ)アクリロイル基は、本重合体の粒子表面の架橋密度を低くして水中での膨潤度を低減することができる。結着性向上の観点からは、(c)成分が有する(メタ)アクリロイル基は、より好ましくはメタクリロイル基である。このため、(c)成分が(メタ)アクリロイル基を2個有する2官能性化化合物である場合、当該(c)成分は、例えば、結着性向上の観点からは、好ましい順に、ジメタクリロイル基、メタクリロイル基とアクリロイル基、ジアクリロイル基を備える。また、(c)成分が有する(メタ)アクリロイル基は、合剤層組成物(スラリー)の粘度の観点からは、より好ましくは、アクリロイル基である。このため、上記2官能性化合物は、例えば、スラリー粘度抑制の観点からは、好ましい順に、ジアクリロイル基、メタクリロイル基とアクリロイル基、ジメタクリロイル基を備える。二次電池電極用バインダーとして意図する結着性及びスラリー粘度のほか、架橋構造単位量を考慮して、(c)成分における(メタ)アクリロイル基の個数や組合せを適宜選択することができる。 The (meth) acryloyl group can reduce the degree of swelling in water by lowering the crosslink density of the particle surface of the present polymer. From the viewpoint of improving the binding property, the (meth) acryloyl group contained in the component (c) is more preferably a methacryloyl group. Therefore, when the component (c) is a bifunctionalized compound having two (meth) acryloyl groups, the component (c) is, for example, a dimethacryloyl group in a preferable order from the viewpoint of improving the binding property. , Methacryloyl group, acryloyl group, diacryloyl group. Further, the (meth) acryloyl group contained in the component (c) is more preferably an acryloyl group from the viewpoint of the viscosity of the mixture layer composition (slurry). Therefore, the bifunctional compound includes, for example, a diacryloyl group, a methacryloyl group and an acryloyl group, and a dimethacryloyl group in a preferable order from the viewpoint of suppressing slurry viscosity. In addition to the binding property and slurry viscosity intended as a binder for a secondary battery electrode, the number and combination of (meth) acryloyl groups in the component (c) can be appropriately selected in consideration of the amount of crosslinked structural units.

(c)成分が有することができる水酸基は、1個以上であればよく、特に限定するものではないが、例えば1個以上3個以下であり、また例えば1個以上2個以下であり、また例えば1個である。水酸基が多いほど、重合体粒子内の相互作用が大きくなる傾向があると考えられる。二次電池電極用バインダーとして意図するスラリー粘度等のほか、架橋構造単位量を考慮して、(c)成分における水酸基の個数を適宜選択することができる。 The number of hydroxyl groups that the component (c) can have is not particularly limited as long as it is 1 or more, but is, for example, 1 or more and 3 or less, and for example, 1 or more and 2 or less. For example, one. It is considered that the more hydroxyl groups there are, the greater the interaction within the polymer particles tends to be. In addition to the slurry viscosity intended as the binder for the secondary battery electrode, the number of hydroxyl groups in the component (c) can be appropriately selected in consideration of the amount of crosslinked structural units.

(c)成分としては、特に限定するものではないが、例えば、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールのジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールのジ、トリ、テトラ又はペンタ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート等を用いることができる。(c)成分は、1種のみを用いてもよいが、2種以上を組みあわせて用いることができる。 The component (c) is not particularly limited, but is, for example, trimethylolpropane di (meth) acrylate, pentaerythritol di or tri (meth) acrylate, dipentaerythritol di, tri, tetra or penta (meth). ) Acrylate, glycerindi (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate and the like can be used. As the component (c), only one kind may be used, but two or more kinds may be used in combination.

(c)成分は、特に限定するものではないが、例えば、非架橋構造単位の全量を100質量部としたとき、0.01質量部以上、20質量部以下である。0.01質量部未満であると、結着性が得られずスラリー粘度が高くなりすぎ、20質量部を超えると、結着性がかえって得られなくなる。(c)成分は、また例えば0.02質量部以上であり、また例えば0.04質量部以上であり、また例えば0.05質量部以上であり、また例えば0.1質量部以上であり、また例えば0.2質量部以上である。(c)成分は、また例えば15質量部以下であり、また例えば12質量部以下であり、また例えば10質量部以下であり、また例えば9質量部以下であり、また例えば7質量部以下であり、また例えば5質量部以下であり、また例えば3質量部以下であり、また例えば2質量部以下であり、又は1質量部以下である。(c)成分の好ましい含有量の範囲は、これらの上限及び下限を適宜組み合わせることができるが、例えば、0.1質量部以上15質量部以下であり、また例えば0.1質量部以上10質量部以下であり、また例えば0.2質量部以上9質量部以下であり、また例えば0.2質量部以上7質量部以下であり、また例えば0.2質量部以上5質量部以下であり、また例えば0.2質量部以上2質量部以下であり、また例えば0.2質量部以上1質量部以下である。 The component (c) is not particularly limited, but is, for example, 0.01 part by mass or more and 20 parts by mass or less when the total amount of the non-crosslinked structural unit is 100 parts by mass. If it is less than 0.01 parts by mass, the binding property cannot be obtained and the slurry viscosity becomes too high, and if it exceeds 20 parts by mass, the binding property cannot be obtained. The component (c) is also, for example, 0.02 parts by mass or more, for example 0.04 parts by mass or more, for example 0.05 parts by mass or more, and for example 0.1 parts by mass or more. Further, for example, it is 0.2 parts by mass or more. The component (c) is also, for example, 15 parts by mass or less, for example, 12 parts by mass or less, for example, 10 parts by mass or less, for example, 9 parts by mass or less, and for example, 7 parts by mass or less. , For example, 5 parts by mass or less, for example, 3 parts by mass or less, and for example, 2 parts by mass or less, or 1 part by mass or less. The range of the preferable content of the component (c) can be appropriately combined with the upper limit and the lower limit thereof, and is, for example, 0.1 part by mass or more and 15 parts by mass or less, and for example, 0.1 part by mass or more and 10 parts by mass. It is, for example, 0.2 parts by mass or more and 9 parts by mass or less, for example, 0.2 parts by mass or more and 7 parts by mass or less, and for example, 0.2 parts by mass or more and 5 parts by mass or less. Further, for example, it is 0.2 parts by mass or more and 2 parts by mass or less, and for example, 0.2 parts by mass or more and 1 part by mass or less.

本重合体は、(c)成分以外の架橋構造単位を備えることもできる。かかる架橋構造単位は、2個以上の重合性不飽和基を有する多官能重合性単量体及び加水分解性シリル基等の自己架橋可能な架橋性官能基を有する単量体等に由来する構造単位が挙げられる。多官能重合性単量体は、(メタ)アクリロイル基、アルケニル基等の重合性官能基を分子内に2つ以上有する化合物であり、多官能(メタ)アクリレート化合物、多官能アルケニル化合物、(メタ)アクリロイル基及びアルケニル基の両方を有する化合物等が挙げられる。これらの化合物は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The present polymer may also include a crosslinked structural unit other than the component (c). Such a crosslinked structural unit is a structure derived from a polyfunctional polymerizable monomer having two or more polymerizable unsaturated groups, a monomer having a self-crosslinkable crosslinkable functional group such as a hydrolyzable silyl group, and the like. The unit is mentioned. The polyfunctional polymerizable monomer is a compound having two or more polymerizable functional groups such as a (meth) acryloyl group and an alkenyl group in the molecule, and is a polyfunctional (meth) acrylate compound, a polyfunctional alkenyl compound, and (meth). ) Examples thereof include compounds having both an acryloyl group and an alkenyl group. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

多官能(メタ)アクリレート化合物としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の2価アルコールのジ(メタ)アクリレート類;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性体のトリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等の3価以上の多価アルコールのトリ(メタ)アクリレート、テトラ(メタ)アクリレート等のポリ(メタ)アクリレート;メチレンビスアクリルアミド、ヒドロキシエチレンビスアクリルアミド等のビスアミド類等を挙げることができる。 Examples of the polyfunctional (meth) acrylate compound include ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, and polypropylene glycol di (meth) acrylate. Di (meth) acrylates of dihydric alcohols such as meta) acrylates; trimethylol propantri (meth) acrylates, tri (meth) acrylates of modified trimethylolpropane ethylene oxide, glycerin tri (meth) acrylates, pentaerythritol tetra (meth). Tri (meth) acrylates of trivalent or higher valent alcohols such as meta) acrylates, poly (meth) acrylates such as tetra (meth) acrylates; bisamides such as methylene bisacrylamide and hydroxyethylene bisacrylamide can be mentioned. ..

多官能アルケニル化合物としては、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、テトラアリルオキシエタン、ポリアリルサッカロース等の多官能アリルエーテル化合物;ジアリルフタレート等の多官能アリル化合物;ジビニルベンゼン等の多官能ビニル化合物等を挙げることができる。 Examples of the polyfunctional alkenyl compound include polyfunctional allyl ether compounds such as trimethylolpropanediallyl ether, trimethylolpropanetriallyl ether, pentaerythritol diallyl ether, pentaerythritol triallyl ether, tetraallyloxyethane, and polyallyl saccharose; diallyl phthalate and the like. Polyfunctional allyl compound; Examples thereof include polyfunctional vinyl compounds such as divinylbenzene.

(メタ)アクリロイル基及びアルケニル基の両方を有する化合物としては、(メタ)アクリル酸アリル、(メタ)アクリル酸イソプロペニル、(メタ)アクリル酸ブテニル、(メタ)アクリル酸ペンテニル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル等を挙げることができる。 Compounds having both (meth) acryloyl group and alkenyl group include allyl (meth) acrylate, isopropenyl (meth) acrylate, butenyl (meth) acrylate, pentenyl (meth) acrylate, and (meth) acrylate. 2- (2-Vinyloxyethoxy) ethyl and the like can be mentioned.

上記自己架橋可能な架橋性官能基を有する単量体の具体的な例としては、加水分解性シリル基含有ビニル単量体、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メトキシアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの化合物は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Specific examples of the above-mentioned monomer having a crosslinkable functional group include a hydrolyzable silyl group-containing vinyl monomer, N-methylol (meth) acrylamide, N-methoxyalkyl (meth) acrylate and the like. Can be mentioned. These compounds can be used alone or in combination of two or more.

加水分解性シリル基含有ビニル単量体としては、加水分解性シリル基を少なくとも1個有するビニル単量体であれば、特に限定されない。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシランン等のビニルシラン類;アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、アクリル酸トリエトキシシリルプロピル、アクリル酸メチルジメトキシシリルプロピル等のシリル基含有アクリル酸エステル類;メタクリル酸トリメトキシシリルプロピル、メタクリル酸トリエトキシシリルプロピル、メタクリル酸メチルジメトキシシリルプロピル、メタクリル酸ジメチルメトキシシリルプロピル等のシリル基含有メタクリル酸エステル類;トリメトキシシリルプロピルビニルエーテル等のシリル基含有ビニルエーテル類;トリメトキシシリルウンデカン酸ビニル等のシリル基含有ビニルエステル類等を挙げることができる。 The hydrolyzable silyl group-containing vinyl monomer is not particularly limited as long as it is a vinyl monomer having at least one hydrolyzable silyl group. For example, vinyl silanes such as vinyl trimethoxysilane, vinyl triethoxysilane, vinyl methyl dimethoxysilane, vinyl dimethyl methoxysilanen; silyl such as trimethoxysilylpropyl acrylate, triethoxysilylpropyl acrylate, methyldimethoxysilylpropyl acrylate and the like. Group-containing acrylic acid esters; silyl group-containing methacrylate esters such as trimethoxysilylpropyl methacrylate, triethoxysilylpropyl methacrylate, methyldimethoxysilylpropyl methacrylate, dimethylmethoxysilylpropyl methacrylate; trimethoxysilylpropyl vinyl ether and the like. Cyril group-containing vinyl ethers; Examples thereof include silyl group-containing vinyl esters such as trimethoxysilyl undecanoate vinyl.

(c)成分以外の架橋構造単位は、特に限定するものではないが、例えば、非架橋性単量体の総量100質量部に対して、0.1質量部以上、5.0質量部以下、備えることができる。同構造単位は、0.2質量部、3.0質量部以下であってもよく、0.3質量部、2.0質量部以下であってもよく、0.5質量部、1.0質量部以下であってもよい。 The crosslinked structural unit other than the component (c) is not particularly limited, but for example, 0.1 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the non-crosslinkable monomer. Can be prepared. The structural unit may be 0.2 parts by mass, 3.0 parts by mass or less, 0.3 parts by mass, 2.0 parts by mass or less, 0.5 parts by mass, 1.0 parts by mass. It may be less than a part by mass.

<中和度>
本重合体は、本組成物中において、中和度が20〜100モル%となるように、エチレン性不飽和カルボン酸単量体由来のカルボキシ基等の酸基が中和され、塩の態様として用いることが好ましい。上記中和度は50〜100モル%であることがより好ましく、例えば60モル%以上、また例えば65モル%以上、また例えば70モル%以上、また例えば75モル%以上、また例えば80モル%以上、また例えば85モル%以上、また例えば90モル%以上、また例えば95モル%以上である。中和度が50モル%以上の場合、水膨潤性が良好となり分散安定化効果が得やすいという点で好ましい。
<Neutralization degree>
In the present polymer, acid groups such as a carboxy group derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer are neutralized so that the degree of neutralization is 20 to 100 mol% in the present composition, and the mode of the salt is It is preferable to use as. The degree of neutralization is more preferably 50 to 100 mol%, for example, 60 mol% or more, for example 65 mol% or more, for example 70 mol% or more, for example 75 mol% or more, and for example 80 mol% or more. Also, for example, 85 mol% or more, for example 90 mol% or more, and for example 95 mol% or more. When the degree of neutralization is 50 mol% or more, the water swelling property is good and the dispersion stabilizing effect is easily obtained, which is preferable.

本明細書では、上記中和度は、カルボキシ基等の酸基を有する単量体及び中和に用いる中和剤の仕込み値から計算により算出することができる。なお、中和度は本重合体を、減圧条件下、80℃で3時間乾燥処理後の粉末をIR測定し、カルボン酸のC=O基由来のピークとカルボン酸塩のC=O基由来のピークの強度比より確認することができる。 In the present specification, the degree of neutralization can be calculated by calculation from the charged values of a monomer having an acid group such as a carboxy group and a neutralizing agent used for neutralization. The degree of neutralization was determined by measuring the IR of the polymer after drying the polymer at 80 ° C. for 3 hours under reduced pressure conditions, and measuring the peak derived from the C = O group of the carboxylic acid and the C = O group of the carboxylic acid salt. It can be confirmed from the intensity ratio of the peak of.

<架橋重合体又はその塩の製造方法/二次電池電極用バインダーの製造方法>
本バインダーのバインダー成分である本重合体は、以下の準備工程(重合工程)により製造することができる。以下に説明する本重合体の製造方法は、本バインダーの製造方法としても実施できる。
<Manufacturing method of crosslinked polymer or salt thereof / Manufacturing method of binder for secondary battery electrode>
The present polymer, which is a binder component of the present binder, can be produced by the following preparatory step (polymerization step). The method for producing the present polymer described below can also be carried out as a method for producing the present binder.

<準備工程>
準備工程は、本重合体を準備する工程である。本重合体を入手するか又は本重合体を重合により取得する工程(重合工程)である。重合工程は、少なくとも、既述の(a)成分が由来する非架橋性単量体と、(c)成分が由来する架橋性単量体と、を含有する単量体組成物を重合する工程である。
<Preparation process>
The preparation step is a step of preparing the present polymer. This is a step (polymerization step) of obtaining the present polymer or obtaining the present polymer by polymerization. The polymerization step is a step of polymerizing a monomer composition containing at least the non-crosslinkable monomer derived from the above-mentioned component (a) and the crosslinkable monomer derived from the component (c). Is.

<重合工程>
<重合方法>
本重合体は、溶液重合、沈殿重合、懸濁重合、乳化重合等の公知の重合方法を使用することが可能であるが、生産性の点で沈殿重合及び懸濁重合(逆相懸濁重合)が好ましい。結着性等に関してより良好な性能が得られる点で、沈殿重合、懸濁重合、乳化重合等の不均一系の重合法が好ましく、中でも均一性に優れた小粒子径の重合体微粒子を得易い点で沈殿重合法がより好ましい。沈殿重合は、原料である不飽和単量体を溶解するが、生成する重合体を実質溶解しない溶媒中で重合反応を行うことにより重合体を製造する方法である。重合の進行とともにポリマー粒子は凝集及び成長により大きくなり、数十nm〜数百nmの一次粒子が数μm〜数十μmに二次凝集したポリマー粒子の分散液が得られる。ポリマーの粒子サイズを制御するために分散安定剤を使用することもできる。尚、分散安定剤や重合溶剤等を選定することにより上記二次凝集を抑制することもできる。一般に、二次凝集を抑制した沈殿重合は、分散重合とも呼ばれる。
<Polymerization process>
<Polymerization method>
Known polymerization methods such as solution polymerization, precipitation polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization can be used for this polymer, but precipitation polymerization and suspension polymerization (reverse phase suspension polymerization) can be used in terms of productivity. ) Is preferable. Non-uniform polymerization methods such as precipitation polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization are preferable in terms of obtaining better performance in terms of binding properties, and among them, polymer fine particles having a small particle size having excellent uniformity can be obtained. The precipitation polymerization method is more preferable because it is easy. Precipitation polymerization is a method for producing a polymer by carrying out a polymerization reaction in a solvent that dissolves an unsaturated monomer as a raw material but does not substantially dissolve the polymer to be produced. As the polymerization progresses, the polymer particles become larger due to aggregation and growth, and a dispersion liquid of the polymer particles in which the primary particles of several tens of nm to several hundreds nm are secondarily aggregated to several μm to several tens of μm can be obtained. Dispersion stabilizers can also be used to control the particle size of the polymer. The secondary aggregation can also be suppressed by selecting a dispersion stabilizer, a polymerization solvent, or the like. In general, precipitation polymerization in which secondary agglutination is suppressed is also called dispersion polymerization.

<重合溶媒>
沈殿重合の場合、重合溶媒は、使用する単量体の種類等を考慮して水及び各種有機溶剤等から選択される溶媒を使用することができる。より一次鎖長の長い重合体を得るためには、連鎖移動定数の小さい溶媒を使用することが好ましい。
<Polymerization solvent>
In the case of precipitation polymerization, a solvent selected from water, various organic solvents and the like can be used as the polymerization solvent in consideration of the type of monomer used and the like. In order to obtain a polymer having a longer primary chain length, it is preferable to use a solvent having a small chain transfer constant.

具体的な重合溶媒としては、メタノール、t−ブチルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル及びテトラヒドロフラン等の水溶性溶剤の他、ベンゼン、酢酸エチル、ジクロロエタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン及びn−ヘプタン等が挙げられ、これらの1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。又は、これらと水との混合溶媒として用いてもよい。本明細書において水溶性溶剤とは、20℃における水への溶解度が10g/100mlより大きいものを指す。上記の内、粗大粒子の生成や反応器への付着が小さく重合安定性が良好であること、析出した重合体微粒子が二次凝集しにくい(若しくは二次凝集が生じても水媒体中で解れやすい)こと、連鎖移動定数が小さく重合度(一次鎖長)の大きい重合体が得られること、及び後述する工程中和の際に操作が容易であること等の点で、メチルエチルケトン及びアセトニトリルが好ましい。 Specific examples of the polymerization solvent include water-soluble solvents such as methanol, t-butyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, acetonitrile and tetrahydrofuran, as well as benzene, ethyl acetate, dichloroethane, n-hexane, cyclohexane and n-heptane. , One of these can be used alone or in combination of two or more. Alternatively, it may be used as a mixed solvent of these and water. As used herein, the water-soluble solvent refers to a solvent having a solubility in water at 20 ° C. of more than 10 g / 100 ml. Of the above, the formation of coarse particles and adhesion to the reactor are small and the polymerization stability is good, and the precipitated polymer fine particles are difficult to secondary agglomerate (or even if secondary agglomeration occurs, they dissolve in the aqueous medium. Methyl ethyl ketone and acetonitrile are preferable because they are easy to use), a polymer having a small chain transfer constant and a large degree of polymerization (primary chain length) can be obtained, and the operation is easy during the step neutralization described later. ..

また、同じく工程中和において中和反応を安定かつ速やかに進行させるため、重合溶媒中に高極性溶媒を少量加えておくことが好ましい。係る高極性溶媒としては、好ましくは水及びメタノールが挙げられる。高極性溶媒の使用量は、媒体の全質量に基づいて好ましくは0.05〜10.0質量%であり、より好ましくは0.1〜5.0質量%、さらに好ましくは0.1〜1.0質量%である。高極性溶媒の割合が0.05質量%以上であれば、上記中和反応への効果が認められ、10.0質量%以下であれば重合反応への悪影響も見られない。また、アクリル酸等の親水性の高いエチレン性不飽和カルボン酸単量体の重合では、高極性溶媒を加えた場合には重合速度が向上し、一次鎖長の長い重合体を得やすくなる。高極性溶媒の中でも特に水は上記重合速度を向上させる効果が大きく好ましい。 Similarly, in order to allow the neutralization reaction to proceed stably and rapidly in the step neutralization, it is preferable to add a small amount of a highly polar solvent to the polymerization solvent. Such highly polar solvents preferably include water and methanol. The amount of the highly polar solvent used is preferably 0.05 to 10.0% by mass, more preferably 0.1 to 5.0% by mass, still more preferably 0.1 to 1 based on the total mass of the medium. It is 0.0% by mass. When the proportion of the highly polar solvent is 0.05% by mass or more, the effect on the neutralization reaction is recognized, and when it is 10.0% by mass or less, no adverse effect on the polymerization reaction is observed. Further, in the polymerization of highly hydrophilic ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer such as acrylic acid, the polymerization rate is improved when a highly polar solvent is added, and it becomes easy to obtain a polymer having a long primary chain length. Among the highly polar solvents, water is particularly preferable because it has a large effect of improving the polymerization rate.

<単量体及びその使用量>
本製造方法においては、例えば、非架橋性単量体の総量に対して、(a)成分の由来となるエチレン性不飽和カルボン酸単量体を10質量%以上、100質量%以下、及び(b)成分の由来となる他のエチレン性不飽和単量体を0質量%以上、90質量%以下を含む単量体を、(c)成分の由来となる架橋性単量体を非架橋性単量体100質量部に対して、0.01質量部以上20質量部以下含有する単量体組成物を重合する重合工程を備えることが好ましい。上記重合工程により、本重合体には、非架橋構造単位に対して、(a)成分が10質量%以上、100質量%以下導入され、(b)成分が0質量%以上、90質量%以下導入される。(a)成分が由来するエチレン性不飽和カルボン酸単量体及び(b)成分が由来する他のエチレン性不飽和単量体の使用量は、既に説明した、非架橋構造単位に対する含有量に対応するように適宜設定される。また、(c)成分が由来する架橋性単量体の使用量についても、既に説明した(c)成分の含有量に対応するように適宜設定される。
<Monomer and its usage amount>
In this production method, for example, the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer from which the component (a) is derived is 10% by mass or more, 100% by mass or less, and ( b) A monomer containing 0% by mass or more and 90% by mass or less of another ethylenically unsaturated monomer from which the component is derived, and a crosslinkable monomer from which the component (c) is derived is non-crosslinkable. It is preferable to include a polymerization step of polymerizing a monomer composition containing 0.01 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the monomer. By the above polymerization step, the component (a) is introduced into the polymer in an amount of 10% by mass or more and 100% by mass or less, and the component (b) is contained in an amount of 0% by mass or more and 90% by mass or less based on the non-crosslinked structural unit. be introduced. The amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer from which the component (a) is derived and the other ethylenically unsaturated monomer from which the component (b) is derived is the content with respect to the non-crosslinked structural unit already described. It is set appropriately to correspond. Further, the amount of the crosslinkable monomer from which the component (c) is derived is also appropriately set so as to correspond to the content of the component (c) already described.

なお、エチレン性不飽和カルボン酸単量体は、未中和の状態であってもよいし、また、その少なくとも一部が中和された塩の状態であってもよい。重合速度及び結着性の観点から、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の中和度は、例えば10モル%以下であり、また例えば5モル%以下であり、未中和であることが好ましい。 The ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer may be in an unneutralized state, or may be in a salt state in which at least a part thereof is neutralized. From the viewpoint of polymerization rate and binding property, the neutralization degree of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is, for example, 10 mol% or less, for example, 5 mol% or less, and is preferably unneutralized. ..

なお、本明細書によれば、こうした単量体組成物は、二次電池電極用バインダーを製造するために好適な組成物である。 According to the present specification, such a monomer composition is a suitable composition for producing a binder for a secondary battery electrode.

重合工程における単量体の総濃度は、例えば2.0質量%以上、また例えば4.0質量%以上、また例えば10.0質量%以上程度であってもよいが、結着性の観点から好ましくは、例えば10.0質量%以上であり、また例えば13.0質量%以上である。後述するように、塩基化合物の存在下に重合工程を行う場合には、高い単量体濃度であっても重合反応を安定して実施できる。単量体濃度はより好ましくは15.0質量%以上であり、更に好ましくは17.0質量%以上であり、一層好ましくは19.0質量%以上である。単量体濃度はなお好ましくは20.0質量%以上であり、より一層好ましくは22.0質量%以上であり、更に一層好ましくは25.0質量%以上である。一般に、重合時の単量体濃度を高くするほど高分子量化が可能であり、一次鎖長の長い重合体を製造することができる。本重合体は、十分に長い一次鎖長を有する重合体に適度な架橋を施した微架橋重合体であるため、その一次鎖長を直接測定することは、分析的に困難である。一般的には、重合体の一次鎖長は溶液粘度と相関することが知られているが、本重合体の場合にはその架橋度によっても溶液粘度は変動する。よって、上記の方法で得られた本重合体を、本重合体の構造又は特性で規定することは非常に困難である。なお、本明細書において「単量体濃度」とは、重合を開始する時点における反応液中の単量体濃度を示す。 The total concentration of the monomers in the polymerization step may be, for example, 2.0% by mass or more, for example 4.0% by mass or more, and for example about 10.0% by mass or more, but from the viewpoint of binding property. Preferably, it is, for example, 10.0% by mass or more, and for example, 13.0% by mass or more. As will be described later, when the polymerization step is carried out in the presence of a basic compound, the polymerization reaction can be stably carried out even at a high monomer concentration. The monomer concentration is more preferably 15.0% by mass or more, further preferably 17.0% by mass or more, and even more preferably 19.0% by mass or more. The monomer concentration is still more preferably 20.0% by mass or more, even more preferably 22.0% by mass or more, and even more preferably 25.0% by mass or more. In general, the higher the monomer concentration at the time of polymerization, the higher the molecular weight can be, and a polymer having a long primary chain length can be produced. Since this polymer is a microcrosslinked polymer in which a polymer having a sufficiently long primary chain length is appropriately crosslinked, it is analytically difficult to directly measure the primary chain length. Generally, it is known that the primary chain length of a polymer correlates with the solution viscosity, but in the case of this polymer, the solution viscosity also varies depending on the degree of cross-linking. Therefore, it is very difficult to define the present polymer obtained by the above method by the structure or characteristics of the present polymer. In the present specification, the “monomer concentration” indicates the monomer concentration in the reaction solution at the time when the polymerization is started.

単量体濃度の上限値は、使用する単量体及び溶媒の種類、並びに、重合方法及び各種重合条件等により異なるが、重合反応熱の除熱が可能であれば、沈殿重合では概ね40質量%程度、懸濁重合では概ね50質量%程度、乳化重合では概ね70質量%程度である。 The upper limit of the monomer concentration varies depending on the type of monomer and solvent used, the polymerization method, various polymerization conditions, etc., but if the heat of the polymerization reaction can be removed, the amount of precipitation polymerization is approximately 40 mass. %, About 50% by mass in suspension polymerization, and about 70% by mass in emulsion polymerization.

<塩基化合物の使用>
本製造方法では、塩基化合物の存在下、重合工程を実施してもよい。このようにして得られた本重合体を含むバインダーは高い結着性を発揮することができる。また、塩基化合物の存在下において、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体組成物を重合した場合には、重合安定性が向上し、高い単量体濃度であっても本重合体を安定に製造することができる。
<Use of base compounds>
In this production method, the polymerization step may be carried out in the presence of the basic compound. The binder containing the present polymer thus obtained can exhibit high binding properties. Further, when a monomer composition containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is polymerized in the presence of a basic compound, the polymerization stability is improved and the main weight is improved even at a high monomer concentration. The coalescence can be stably produced.

塩基化合物存在下において重合反応を行うことにより、例えば13.0質量%を超えるような高い単量体濃度条件下であっても、重合反応を安定に実施することができる。このような高い単量体濃度で重合して得られた重合体は、分子量が高いため(一次鎖長が長いため)結着性にも優れる。 By carrying out the polymerization reaction in the presence of a basic compound, the polymerization reaction can be stably carried out even under high monomer concentration conditions such as exceeding 13.0% by mass. The polymer obtained by polymerizing at such a high monomer concentration has a high molecular weight (because the primary chain length is long), and therefore has excellent binding properties.

塩基化合物は、いわゆるアルカリ性化合物であり、無機塩基化合物及び有機塩基化合物のいずれを用いてもよい。無機塩基化合物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属炭酸水素塩が挙げられる。これらの1種又は2種以上を用いることができる。有機塩基化合物としては、アンモニアの他、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、モノヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン及びトリドデシルアミン等のN−アルキル置換アミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン、ジメチルエタノールアミン及びN,N−ジメチルエタノールアミン等の(アルキル)アルカノールアミン;ピリジン、ピペリジン、ピペラジン、1,8−ビス(ジメチルアミノ)ナフタレン、モルホリン及びジアザビシクロウンデセン(DBU)等の環状アミン;ジエチレントリアミン、N、N−ジメチルベンジルアミンなどの有機アミン化合物が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。これらの内でも、結着性の観点からアンモニアを除く有機アミン化合物が好ましい。 The base compound is a so-called alkaline compound, and either an inorganic base compound or an organic base compound may be used. Examples of the inorganic base compound include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide, and alkalis such as sodium carbonate and potassium carbonate. Examples thereof include alkali metal hydrogen carbonates such as metal carbonates, sodium hydrogen carbonates and potassium hydrogen carbonates. One or more of these can be used. Examples of organic base compounds include ammonia, for example, monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, monoethylamine, diethylamine, triethylamine, monobutylamine, dibutylamine, tributylamine, monohexylamine, dihexylamine, trihexylamine, and trioctylamine. And N-alkyl substituted amines such as tridodecylamine; (alkyl) alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, propanolamine, dimethylethanolamine and N, N-dimethylethanolamine; Cyclic amines such as 1,8-bis (dimethylamino) naphthalene, morpholin and diazabicycloundecene (DBU); organic amine compounds such as diethylenetriamine, N, N-dimethylbenzylamine and one of these. Alternatively, two or more types can be used. Among these, an organic amine compound excluding ammonia is preferable from the viewpoint of binding property.

重合工程において塩基化合物を用いる場合には、上記エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対し、0.001モル%以上の塩基化合物を用いることが好ましい。0.001モル%以上の塩基化合物存在下で重合反応を行うことにより、重合安定性を向上することができ、高い単量体濃度条件でも円滑に重合反応が進行する。エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対する塩基化合物の使用量は、好ましくは0.01モル%以上であり、より好ましくは0.03モル%以上であり、さらに好ましくは0.05モル%以上である。塩基化合物の使用量は、0.3モル%以上であってもよく、0.5モル%以上であってもよい。また、塩基化合物の使用量の上限は、4.0モル%以下であることが好ましい。4.0モル%以下の塩基化合物存在下で重合反応を行うことにより、重合安定性を向上することができ、高い単量体濃度条件でも円滑に重合反応が進行する。エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対する塩基化合物の使用量は、好ましくは3.0モル%以下であり、より好ましくは2.0モル%以下であり、さらに好ましくは1.0モル%以下である。尚、本明細書では、塩基化合物の使用量は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対して用いた塩基化合物のモル濃度を表したものであり、中和度を意味するものではない。すなわち、用いる塩基化合物の価数は考慮しない。 When a base compound is used in the polymerization step, it is preferable to use 0.001 mol% or more of the base compound with respect to the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. By carrying out the polymerization reaction in the presence of 0.001 mol% or more of the basic compound, the polymerization stability can be improved, and the polymerization reaction proceeds smoothly even under high monomer concentration conditions. The amount of the base compound used with respect to the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is preferably 0.01 mol% or more, more preferably 0.03 mol% or more, still more preferably 0.05 mol% or more. be. The amount of the basic compound used may be 0.3 mol% or more, or 0.5 mol% or more. The upper limit of the amount of the basic compound used is preferably 4.0 mol% or less. By carrying out the polymerization reaction in the presence of 4.0 mol% or less of the basic compound, the polymerization stability can be improved, and the polymerization reaction proceeds smoothly even under high monomer concentration conditions. The amount of the base compound used with respect to the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is preferably 3.0 mol% or less, more preferably 2.0 mol% or less, still more preferably 1.0 mol% or less. be. In this specification, the amount of the base compound used represents the molar concentration of the base compound used with respect to the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, and does not mean the degree of neutralization. That is, the valence of the base compound used is not considered.

<重合開始剤>
重合開始剤は、アゾ系化合物、有機過酸化物、無機過酸化物等の公知の重合開始剤を用いることができるが、特に限定されるものではない。熱開始、還元剤を併用したレドックス開始、UV開始等、公知の方法で適切なラジカル発生量となるように使用条件を調整することができる。一次鎖長の長い架橋重合体を得るためには、製造時間が許容される範囲内で、ラジカル発生量がより少なくなるように条件を設定することが好ましい。
<Polymerization initiator>
As the polymerization initiator, known polymerization initiators such as azo compounds, organic peroxides, and inorganic peroxides can be used, but the polymerization initiator is not particularly limited. The conditions of use can be adjusted by known methods such as heat initiation, redox initiation with a reducing agent, and UV initiation so that the amount of radicals generated is appropriate. In order to obtain a crosslinked polymer having a long primary chain length, it is preferable to set the conditions so that the amount of radicals generated is smaller within the allowable range of the production time.

上記アゾ系化合物としては、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、2−(tert−ブチルアゾ)−2−シアノプロパン、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。 Examples of the azo compound include 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (N-butyl-2-methylpropionamide), and 2- (tert-butylazo) -2. -Cyanopropane, 2,2'-azobis (2,4,4-trimethylpentane), 2,2'-azobis (2-methylpropane) and the like, and one or more of these are used. be able to.

上記有機過酸化物としては、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン(日油社製、商品名「パーテトラA」)、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン(同「パーヘキサHC」)、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン(同「パーヘキサC」)、n−ブチル−4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレレート(同「パーヘキサV」)、2,2−ジ(t−ブチルパーオキシ)ブタン(同「パーヘキサ22」)、t−ブチルハイドロパーオキサイド(同「パーブチルH」)、クメンハイドロパーオキサイド(日油社製、商品名「パークミルH」)、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド(同「パーオクタH」)、t−ブチルクミルパーオキサイド(同「パーブチルC」)、ジ−t−ブチルパーオキサイド(同「パーブチルD」)、ジ−t−ヘキシルパーオキサイド(同「パーヘキシルD」)、ジ(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド(同「パーロイル355」)、ジラウロイルパーオキサイド(同「パーロイルL」)、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(同「パーロイルTCP」)、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート(同「パーロイルOPP」)、ジ−sec−ブチルパーオキシジカーボネート(同「パーロイルSBP」)、クミルパーオキシネオデカノエート(同「パークミルND」)、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート(同「パーオクタND」)、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート(同「パーヘキシルND」)、t−ブチルパーオキシネオデカノエート(同「パーブチルND」)、t−ブチルパーオキシネオヘプタノエート(同「パーブチルNHP」)、t−ヘキシルパーオキシピバレート(同「パーヘキシルPV」)、t−ブチルパーオキシピバレート(同「パーブチルPV」)、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイル)ヘキサン(同「パーヘキサ250」)、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(同「パーオクタO」)、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(同「パーヘキシルO」)、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(同「パーブチルO」)、t−ブチルパーオキシラウレート(同「パーブチルL」)、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート(同「パーブチル355」)、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート(同「パーヘキシルI」)、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート(同「パーブチルI」)、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート(同「パーブチルE」)、t−ブチルパーオキシアセテート(同「パーブチルA」)、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート(同「パーヘキシルZ」)及びt−ブチルパーオキシベンゾエート(同「パーブチルZ」)等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。 Examples of the organic peroxide include 2,2-bis (4,5-di-t-butylperoxycyclohexyl) propane (manufactured by Nichiyu Co., Ltd., trade name "Pertetra A") and 1,1-di (t-). Hexylperoxy) cyclohexane (same as "perhexa HC"), 1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane (same as "perhexa C"), n-butyl-4,4-di (t-butylperoxy) Valerate (“Perhexa V”), 2,2-di (t-Butyl Peroxy) Butan (“Perhexa 22”), t-Butyl Hydroperoxide (“Per Butyl H”), Kumen Hydroperoxide (Japan) Made by Yuyu Co., Ltd., trade name "Park Mill H"), 1,1,3,3-tetramethylbutylhydroperoxide ("Perocta H"), t-butylcumyl peroxide ("Perbutyl C"), di- t-Butyl peroxide (“Perbutyl D”), di-t-hexyl peroxide (“Perhexyl D”), di (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide (“Perloyl355”), Dilauroyl peroxide (“Parloyl L”), Bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate (“Parloyl TCP”), Di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate (“Parloyl OPP”), Di-sec-Butylperoxydicarbonate (“Parloyl SBP”), Cumylperoxyneodecanoate (“Parkmill ND”), 1,1,3,3-Tetramethylbutylperoxyneodecanoate (1,1,3,3-tetramethylbutylperoxyneodecanoate) The same "Perocta ND"), t-hexyl peroxyneodecanoate (the same "Perhexyl ND"), t-butylperoxyneodecanoate (the same "Perbutyl ND"), t-butylperoxyneoheptanoate (Same as "Perbutyl NHP"), t-hexyl peroxypivalate (same as "Perhexyl PV"), t-butyl peroxypivalate (same as "Perbutyl PV"), 2,5-dimethyl-2,5-di (same as "Perbutyl PV") 2-Ethylhexanoyl) hexane (“Perhexa 250”), 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate (“Perocta O”), t-hexylperoxy-2 -Ethylhexanoate ("Perhexyl O"), t-Butylperoxy-2-ethylhexanoate ("Perbutyl O"), t-Butyl peroxylaurate ("Perbutyl L"), t- Butyl Luperoxy-3,5,5-trimethylhexanoate (“Perbutyl 355”), t-hexyl peroxyisopropyl monocarbonate (“Perhexyl I”), t-butyl peroxyisopropyl monocarbonate (“Perbutyl I”) ), T-Butylperoxy-2-ethylhexyl monocarbonate (“Perbutyl E”), t-Butylperoxyacetate (“Perbutyl A”), t-hexyl peroxybenzoate (“Perhexyl Z”) and t. -Butyl peroxybenzoate (the same "perbutyl Z") and the like can be mentioned, and one or more of these can be used.

上記無機過酸化物としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等が挙げられる。また、レドックス開始の場合、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート、アスコルビン酸、亜硫酸ガス(SO2)、硫酸第一鉄等を還元剤として用いることができる。Examples of the inorganic peroxide include potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate and the like. When starting redox, sodium sulfite, sodium thiosulfate, sodium formaldehyde sulfoxylate, ascorbic acid, sulfurous acid gas (SO 2 ), ferrous sulfate and the like can be used as the reducing agent.

重合開始剤の好ましい使用量は、用いる単量体の総量を100質量部としたときに、例えば、0.001〜2質量部であり、また例えば、0.005〜1質量部であり、また例えば、0.01〜0.1質量部である。重合開始剤の使用量が0.001質量部以上であれば重合反応を安定的に行うことができ、2質量部以下であれば一次鎖長の長い重合体を得やすい。 The preferable amount of the polymerization initiator used is, for example, 0.001 to 2 parts by mass, and for example 0.005 to 1 part by mass, when the total amount of the monomers used is 100 parts by mass. For example, it is 0.01 to 0.1 parts by mass. When the amount of the polymerization initiator used is 0.001 part by mass or more, the polymerization reaction can be stably carried out, and when it is 2 parts by mass or less, a polymer having a long primary chain length can be easily obtained.

<重合温度等>
重合温度は、使用する単量体の種類及び濃度等の条件にもよるが、0〜100℃が好ましく、20〜80℃がより好ましい。重合温度は一定であってもよいし、重合反応の期間において変化するものであってもよい。また、重合時間は1分間〜20時間が好ましく、1時間〜10時間がより好ましい。
<Polymerization temperature, etc.>
The polymerization temperature is preferably 0 to 100 ° C., more preferably 20 to 80 ° C., although it depends on conditions such as the type and concentration of the monomer used. The polymerization temperature may be constant or may change during the polymerization reaction. The polymerization time is preferably 1 minute to 20 hours, more preferably 1 hour to 10 hours.

<乾燥工程等>
乾燥工程に先立って、未反応単量体又はその塩、開始剤由来の不純物等を除去する目的で、重合工程に引き続き、遠心分離及びろ過等の固液分離工程、水、メタノール、アセトニトリル又は重合溶媒と同一の溶媒等を用いた洗浄工程を備えることが好ましい。上記洗浄工程を備えた場合、本重合体が二次凝集した場合であっても、使用時に解れやすく、さらに残存する未反応単量体が除去されることにより、結着性や電池特性の点でも有利である。
<Drying process, etc.>
Prior to the drying step, for the purpose of removing unreacted monomers or salts thereof, impurities derived from the initiator, etc., following the polymerization step, solid-liquid separation steps such as centrifugation and filtration, water, methanol, acetonitrile or polymerization It is preferable to include a cleaning step using the same solvent as the solvent. When the above cleaning step is provided, even when the present polymer is secondarily agglutinated, it is easily unraveled at the time of use, and the remaining unreacted monomer is removed, so that the binding property and the battery characteristics are improved. But it is advantageous.

<中和工程>
本製造方法では、エチレン性不飽和カルボン酸単量体として未中和又は部分中和塩を用いた場合、重合工程により得られた重合体分散液にアルカリ性化合物を添加して重合体を中和(以下、「工程中和」ともいう)する工程を実施した後、既述の乾燥工程で溶媒を除去して固体状態の本重合体を得てもよい。また、未中和若しくは部分中和塩状態のまま乾燥工程を実施して粉末等の固体状態の本重合体を得た後、電極合剤層スラリーを調製する際に塩を形成するためのアルカリ化合物を添加して、重合体を中和(以下、「後中和」ともいう)する工程を実施してもよい。上記の内、工程中和の方が、二次凝集体が解れやすい傾向にあり好ましい。
<Neutralization process>
In this production method, when an unneutralized or partially neutralized salt is used as the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, an alkaline compound is added to the polymer dispersion obtained in the polymerization step to neutralize the polymer. After carrying out the step (hereinafter, also referred to as “step neutralization”), the solvent may be removed in the drying step described above to obtain the present polymer in a solid state. Further, after the drying step is carried out in the unneutralized or partially neutralized salt state to obtain the present polymer in the solid state such as powder, an alkali for forming a salt when preparing the electrode mixture layer slurry. A step of adding a compound to neutralize the polymer (hereinafter, also referred to as “post-neutralization”) may be carried out. Of the above, process neutralization is preferable because the secondary aggregates tend to be easily disintegrated.

工程中和などの中和工程において用いることができるアルカリ性化合物は、特に限定されないが、既に説明した、重合工程において用いうる各種のアルカリ性化合物を用いることができる。例えば、LiOH、NaOH、KOH、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられる。Li塩を用いた場合の電池性能の観点から、本重合体のLi塩が得られる、LiOHが好適である。 The alkaline compound that can be used in a neutralization step such as step neutralization is not particularly limited, but various alkaline compounds that can be used in the polymerization step as described above can be used. For example, LiOH, NaOH, KOH, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate and the like can be mentioned. From the viewpoint of battery performance when a Li salt is used, LiOH, which can obtain a Li salt of the present polymer, is preferable.

<二次電池電極用組成物及びその製造方法>
本組成物は、二次電池の電極(合剤層)用の組成物であり、本重合体を含有するバインダー、活物質及び水を含むことができる。本組成物における本重合体の使用量は、活物質の全量に対して、例えば、0.1質量%以上20質量%以下である。上記使用量は、また例えば、0.2質量%以上10質量%以下であり、また例えば0.3質量%以上8質量%以下であり、また例えば0.4質量%以上5質量%以下である。本重合体及びその塩の使用量が0.1質量%未満の場合、十分な結着性が得られないことがある。また、活物質等の分散安定性が不十分となり、形成される合剤層の均一性が低下する場合がある。一方、本重合体及びその塩の使用量が20質量%を超える場合、電極合剤層組成物が高粘度となり集電体への塗工性が低下することがある。その結果、得られた合剤層にブツや凹凸が生じて電極特性に悪影響を及ぼす虞がある。
<Composition for secondary battery electrode and its manufacturing method>
The present composition is a composition for an electrode (mixture layer) of a secondary battery, and may contain a binder, an active material, and water containing the present polymer. The amount of the present polymer used in the present composition is, for example, 0.1% by mass or more and 20% by mass or less with respect to the total amount of the active material. The amount used is, for example, 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, for example, 0.3% by mass or more and 8% by mass or less, and for example, 0.4% by mass or more and 5% by mass or less. .. If the amount of the polymer and its salt used is less than 0.1% by mass, sufficient binding properties may not be obtained. In addition, the dispersion stability of the active material or the like may become insufficient, and the uniformity of the formed mixture layer may decrease. On the other hand, when the amount of the present polymer and its salt used exceeds 20% by mass, the electrode mixture layer composition may have a high viscosity and the coatability to the current collector may be lowered. As a result, the obtained mixture layer may have lumps or irregularities, which may adversely affect the electrode characteristics.

なお、本明細書によれば、本重合体の準備工程と、本重合体を用いて本組成物を調製する工程と、を備える、二次電池電極用組成物の製造方法も提供される。 According to the present specification, there is also provided a method for producing a composition for a secondary battery electrode, which comprises a step of preparing the present polymer and a step of preparing the present composition using the present polymer.

本重合体及びその塩の使用量が上記範囲内であれば、スラリー粘度が十分に低い本組成物が得られるとともに、集電体への密着性ひいては合剤層の結着性が極めて高い合剤層を得ることができ、結果として電池の耐久性が向上する。さらに、本重合体及びその塩は、活物質に対して少量(例えば5質量%以下)でも十分高い結着性を示し、かつ、カルボキシアニオンを有することから、界面抵抗が小さく、ハイレート特性に優れた電極が得られる。 When the amount of the present polymer and its salt used is within the above range, the present composition having a sufficiently low slurry viscosity can be obtained, and the adhesion to the current collector and the binding property of the mixture layer are extremely high. An agent layer can be obtained, and as a result, the durability of the battery is improved. Further, the present polymer and its salt show sufficiently high binding property to the active material even in a small amount (for example, 5% by mass or less) and have a carboxy anion, so that the interfacial resistance is small and the high rate characteristics are excellent. The electrode is obtained.

上記活物質の内、正極活物質としては主に遷移金属酸化物のリチウム塩が用いられ、例えば、層状岩塩型及びスピネル型のリチウム含有金属酸化物を使用することができる。層状岩塩型の正極活物質の具体的な化合物としては、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、並びに、三元系と呼ばれるNCM{Li(Nix,Coy,Mnz)、x+y+z=1}及びNCA{Li(Ni1-a-bCoaAlb)}等が挙げられる。また、スピネル型の正極活物質としてはマンガン酸リチウム等が挙げられる。酸化物以外にもリン酸塩、ケイ酸塩及び硫黄等が使用され、リン酸塩としては、オリビン型のリン酸鉄リチウム等が挙げられる。正極活物質としては、上記のうちの1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて混合物又は複合物として使用してもよい。Among the above active materials, lithium salts of transition metal oxides are mainly used as the positive electrode active materials, and for example, layered rock salt type and spinel type lithium-containing metal oxides can be used. Specific compounds of the layered rock salt type positive electrode active material include lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, and NCM {Li (Ni x , Co y , Mn z ), x + y + z = 1} and NCA, which are called ternary systems. {Li (Ni 1-ab Co a Al b )} and the like can be mentioned. Moreover, as a spinel type positive electrode active material, lithium manganate and the like can be mentioned. In addition to oxides, phosphates, silicates, sulfur and the like are used, and examples of phosphates include olivine-type lithium iron phosphate and the like. As the positive electrode active material, one of the above may be used alone, or two or more thereof may be combined and used as a mixture or a composite.

尚、層状岩塩型のリチウム含有金属酸化物を含む正極活物質を水に分散させた場合、活物質表面のリチウムイオンと水中の水素イオンとが交換されることにより、分散液がアルカリ性を示す。このため、一般的な正極用集電体材料であるアルミ箔(Al)等が腐食される虞がある。このような場合には、バインダーとして未中和又は部分中和された本重合体を用いることにより、活物質から溶出するアルカリ分を中和することが好ましい。また、未中和又は部分中和された本重合体の使用量は、本重合体の中和されていないカルボキシ基量が活物質から溶出するアルカリ量に対して当量以上となるように用いることが好ましい。 When a positive electrode active material containing a layered rock salt type lithium-containing metal oxide is dispersed in water, the dispersion liquid becomes alkaline by exchanging lithium ions on the surface of the active material and hydrogen ions in water. Therefore, there is a risk that aluminum foil (Al) or the like, which is a general current collector material for positive electrodes, will be corroded. In such a case, it is preferable to neutralize the alkali content eluted from the active material by using the present polymer which has not been neutralized or partially neutralized as the binder. The amount of the unneutralized or partially neutralized present polymer used should be equal to or greater than the amount of alkali eluted from the active material in the amount of unneutralized carboxy groups of the present polymer. Is preferable.

正極活物質はいずれも電気伝導性が低いため、導電助剤を添加して使用されるのが一般的である。導電助剤としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛微粉、炭素繊維等の炭素系材料が挙げられ、これらの内、優れた導電性を得やすい点からカーボンブラック、カーボンナノチューブ及びカーボンファイバー、が好ましい。また、カーボンブラックとしては、ケッチェンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。導電助剤は、上記の1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。導電助剤の使用量は、導電性とエネルギー密度を両立するという観点から活物質の全量に対して、例えば、0.2〜20質量%とすることができ、また例えば、0.2〜10質量%とすることができる。また正極活物質は導電性を有する炭素系材料で表面コーティングしたものを使用してもよい。 Since all positive electrode active materials have low electrical conductivity, they are generally used by adding a conductive auxiliary agent. Examples of the conductive auxiliary agent include carbon-based materials such as carbon black, carbon nanotubes, carbon fibers, graphite fine powder, and carbon fibers. Among these, carbon black, carbon nanotubes, and carbon fibers are easy to obtain excellent conductivity. , Are preferred. Further, as the carbon black, Ketjen black and acetylene black are preferable. As the conductive auxiliary agent, one of the above types may be used alone, or two or more types may be used in combination. The amount of the conductive auxiliary agent used can be, for example, 0.2 to 20% by mass, and for example, 0.2 to 10% by mass, based on the total amount of the active material from the viewpoint of achieving both conductivity and energy density. It can be mass%. Further, as the positive electrode active material, a material whose surface is coated with a conductive carbon-based material may be used.

一方、負極活物質としては、例えば炭素系材料、リチウム金属、リチウム合金及び金属酸化物等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの内でも、天然黒鉛、人造黒鉛、ハードカーボン及びソフトカーボン等の炭素系材料からなる活物質(以下、「炭素系活物質」ともいう)が好ましく、天然黒鉛及び人造黒鉛等の黒鉛、並びにハードカーボンがより好ましい。また、黒鉛の場合、電池性能の面から球形化黒鉛が好適に用いられ、その粒子サイズの好ましい範囲は、例えば、1〜20μmであり、また例えば、5〜15μmである。また、エネルギー密度を高くするために、ケイ素やスズなどのリチウムを吸蔵できる金属又は金属酸化物等を負極活物質として使用することもできる。その中でも、ケイ素は黒鉛に比べて高容量であり、ケイ素、ケイ素合金及び一酸化ケイ素(SiO)等のケイ素酸化物のようなケイ素系材料からなる活物質(以下、「ケイ素系活物質」ともいう)を用いることができる。しかし、上記ケイ素系活物質は高容量である反面充放電に伴う体積変化が大きい。このため、上記炭素系活物質と併用するのが好ましい。この場合、ケイ素系活物質の配合量が多いと電極材料の崩壊を招き、サイクル特性(耐久性)が大きく低下する場合がある。このような観点から、ケイ素系活物質を併用する場合、その使用量は炭素系活物質に対して、例えば、60質量%以下であり、また例えば、30質量%以下である。 On the other hand, examples of the negative electrode active material include carbon-based materials, lithium metals, lithium alloys, metal oxides, and the like, and one or a combination of two or more of these can be used. Among these, active materials made of carbon-based materials such as natural graphite, artificial graphite, hard carbon and soft carbon (hereinafter, also referred to as "carbon-based active material") are preferable, and graphite such as natural graphite and artificial graphite, and graphite such as artificial graphite, and Hard carbon is more preferred. Further, in the case of graphite, spherical graphite is preferably used from the viewpoint of battery performance, and the preferable range of the particle size thereof is, for example, 1 to 20 μm, and for example, 5 to 15 μm. Further, in order to increase the energy density, a metal such as silicon or tin that can occlude lithium, a metal oxide, or the like can be used as the negative electrode active material. Among them, silicon has a higher capacity than graphite, and is an active material made of a silicon-based material such as silicon, a silicon alloy, and a silicon oxide such as silicon monoxide (SiO) (hereinafter, also referred to as "silicon-based active material"). ) Can be used. However, while the silicon-based active material has a high capacity, the volume change due to charging and discharging is large. Therefore, it is preferable to use it in combination with the above carbon-based active material. In this case, if the amount of the silicon-based active material is large, the electrode material may be disintegrated and the cycle characteristics (durability) may be significantly deteriorated. From such a viewpoint, when a silicon-based active material is used in combination, the amount used is, for example, 60% by mass or less, and for example, 30% by mass or less, based on the carbon-based active material.

本重合体を含むバインダーは、本重合体がエチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位((a)成分)を有する。ここで、(a)成分はケイ素系活物質に対する親和性が高く、良好な結着性を示す。このため、本バインダーはケイ素系活物質を含む高容量タイプの活物質を用いた場合にも優れた結着性を示すことから、得られる電極の耐久性向上に対しても有効であるものと考えられる。 The binder containing the present polymer has a structural unit (component (a)) in which the present polymer is derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Here, the component (a) has a high affinity for a silicon-based active material and exhibits good binding properties. For this reason, this binder exhibits excellent binding properties even when a high-capacity type active material containing a silicon-based active material is used, and is therefore effective in improving the durability of the obtained electrode. Conceivable.

炭素系活物質は、それ自身が良好な電気伝導性を有するため、必ずしも導電助剤を添加する必要はない。抵抗をより低減する等の目的で導電助剤を添加する場合、エネルギー密度の観点からその使用量は活物質の総量に対して、例えば、10質量%以下であり、また例えば、5重量%以下である。 Since the carbon-based active material itself has good electrical conductivity, it is not always necessary to add a conductive additive. When a conductive additive is added for the purpose of further reducing resistance, the amount used is, for example, 10% by mass or less, and for example, 5% by weight or less, based on the total amount of the active material, from the viewpoint of energy density. Is.

本組成物がスラリー状態の場合、活物質の使用量は、本組成物全量に対して、例えば、10〜75質量%の範囲であり、また例えば、30〜65質量%の範囲である。活物質の使用量が10質量%以上であればバインダー等のマイグレーションが抑えられるとともに、媒体の乾燥コストの面でも有利となる。一方、75質量%以下であれば本組成物の流動性及び塗工性を確保することができ、均一な合剤層を形成することができる。 When the composition is in a slurry state, the amount of the active material used is, for example, in the range of 10 to 75% by mass, and for example, in the range of 30 to 65% by mass, based on the total amount of the composition. If the amount of the active material used is 10% by mass or more, migration of the binder or the like can be suppressed, and the drying cost of the medium is also advantageous. On the other hand, if it is 75% by mass or less, the fluidity and coatability of the present composition can be ensured, and a uniform mixture layer can be formed.

また、湿粉状態で本組成物を調製する場合、活物質の使用量は、本組成物全量に対して、例えば、60〜97質量%の範囲であり、また例えば、70〜90質量%の範囲である。また、エネルギー密度の観点から、バインダーや導電助剤等の活物質以外の不揮発成分は、必要な結着性や導電性が担保される範囲内で出来る限り少ない方がよい。 When the present composition is prepared in a wet powder state, the amount of the active material used is, for example, in the range of 60 to 97% by mass, and for example, 70 to 90% by mass, based on the total amount of the present composition. The range. Further, from the viewpoint of energy density, it is preferable that the amount of non-volatile components other than the active material such as the binder and the conductive auxiliary agent is as small as possible within the range in which the necessary binding property and conductivity are guaranteed.

本組成物は、媒体として水を使用する。また、本組成物の性状及び乾燥性等を調整する目的で、メタノール及びエタノール等の低級アルコール類、エチレンカーボネート等のカーボネート類、アセトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン等の水溶性有機溶剤との混合溶媒としてもよい。混合媒体中の水の割合は、例えば、50質量%以上であり、また例えば、70質量%以上である。 The composition uses water as the medium. Further, for the purpose of adjusting the properties and dryness of the composition, lower alcohols such as methanol and ethanol, carbonates such as ethylene carbonate, ketones such as acetone, and water-soluble organic substances such as tetrahydrofuran and N-methylpyrrolidone. It may be a mixed solvent with a solvent. The proportion of water in the mixing medium is, for example, 50% by mass or more, and for example, 70% by mass or more.

本組成物を塗工可能なスラリー状態とする場合、組成物全体に占める水を含む媒体の含有量は、スラリーの塗工性、および乾燥に必要なエネルギーコスト、生産性の観点から、例えば、25〜90質量%の範囲とすることができ、また例えば、35〜70質量%とすることができる。また、プレス可能な湿粉状態とする場合、上記媒体の含有量はプレス後の合剤層の均一性の観点から、例えば、3〜40質量%の範囲とすることができ、また例えば、10〜30質量%の範囲とすることができる。 When the present composition is in a coatable slurry state, the content of the medium containing water in the entire composition is, for example, from the viewpoint of the coatability of the slurry, the energy cost required for drying, and the productivity. It can be in the range of 25-90% by mass, and can be, for example, 35-70% by mass. Further, in the case of a pressable wet powder state, the content of the medium can be, for example, in the range of 3 to 40% by mass from the viewpoint of the uniformity of the mixture layer after pressing, and for example, 10 It can be in the range of ~ 30% by mass.

なお、本組成物に含まれるバインダー成分は、本重合体のみからなるものであってもよいが、これ以外にもスチレン/ブタジエン系ラテックス(SBR)、アクリル系ラテックス及びポリフッ化ビニリデン系ラテックス等の他のバインダー成分を併用してもよい。他のバインダー成分を併用する場合、その使用量は、活物質に対して、例えば、0.1〜5質量%以下とすることができ、また例えば、0.1〜2質量%以下とすることができ、また例えば、0.1〜1質量%以下とすることができる。他のバインダー成分の使用量が5質量%を超えると抵抗が増大し、ハイレート特性が不十分なものとなる場合がある。上記の中でも、結着性及び耐屈曲性のバランスに優れる点で、スチレン/ブタジエン系ラテックスが好ましい。 The binder component contained in the present composition may consist only of the present polymer, but other than this, styrene / butadiene latex (SBR), acrylic latex, polyvinylidene fluoride latex and the like may be used. Other binder components may be used in combination. When other binder components are used in combination, the amount used may be, for example, 0.1 to 5% by mass or less, and for example, 0.1 to 2% by mass or less, based on the active material. And, for example, it can be 0.1 to 1% by mass or less. If the amount of the other binder component used exceeds 5% by mass, the resistance increases and the high rate characteristics may become insufficient. Among the above, styrene / butadiene latex is preferable because it has an excellent balance between binding property and bending resistance.

本組成物は、上記の活物質、水及びバインダーを必須の構成成分とするものであり、公知の手段を用いて各成分を混合することにより得られる。各成分の混合方法は特段制限されるものではなく、公知の方法を採用することができるが、活物質、導電助剤及びバインダーである本重合体等の粉末成分をドライブレンドした後、水等の分散媒と混合し、分散混練する方法が好ましい。本組成物をスラリー状態で得る場合、分散不良や凝集のないスラリーに仕上げることが好ましい。混合手段としては、プラネタリーミキサー、薄膜旋回式ミキサー及び自公転式ミキサー等の公知のミキサーを使用することができるが、短時間で良好な分散状態が得られる点で薄膜旋回式ミキサーを使用して行うことが好ましい。また、薄膜旋回式ミキサーを用いる場合は、予めディスパー等の攪拌機で予備分散を行うことが好ましい。 The present composition contains the above-mentioned active material, water and a binder as essential constituents, and can be obtained by mixing the respective components using known means. The mixing method of each component is not particularly limited, and a known method can be adopted. However, after dry blending the powder components such as the active material, the conductive additive and the present polymer which is a binder, water or the like is used. The method of mixing with the dispersion medium of the above and dispersing and kneading is preferable. When the present composition is obtained in a slurry state, it is preferable to finish the composition into a slurry having no poor dispersion or aggregation. As the mixing means, a known mixer such as a planetary mixer, a thin film swirl mixer, or a self-revolving mixer can be used, but a thin film swirl mixer is used because a good dispersion state can be obtained in a short time. It is preferable to do this. When using a thin film swirl mixer, it is preferable to pre-disperse in advance with a stirrer such as a disper.

本組成物のスラリーの粘度は、25℃におけるせん断速度60s-1のずり粘度として、例えば、500〜100,000mPa・sの範囲とすることができ、また例えば、1,000〜50,000mPa・sの範囲とすることができる。また例えば、本組成物のスラリー粘度は、500〜10,000mPa・sの範囲であることが好ましく、より好ましくは、同500〜7,000mPa・s、さらに好ましくは、同500〜6,000mPa・sとすることができ、なお好ましくは同500〜5,000mPa・sとすることが、一層好ましくは同500〜4,000mPa・sとすることができ、より一層好ましくは同500〜3,000mPa・sとすることができ、さらに一層好ましくは同500〜2,000mPa・sとすることができ、なお一層好ましくは同500〜1,800mPa・s、また好ましくは、同500〜1,700mPa・sとすることができ、また好ましくは同500〜1,600mPa・sであり、また好ましくは同500〜1,500mPa・sである。The viscosity of the slurry of the present composition can be, for example, in the range of 500 to 100,000 mPa · s as the shear viscosity at a shear rate of 60 s -1 at 25 ° C., and for example, 1,000 to 50,000 mPa · s. It can be in the range of s. Further, for example, the slurry viscosity of the present composition is preferably in the range of 500 to 10,000 mPa · s, more preferably 500 to 7,000 mPa · s, still more preferably 500 to 6,000 mPa · s. It can be s, more preferably 500 to 5,000 mPa · s, even more preferably 500 to 4,000 mPa · s, and even more preferably 500 to 3,000 mPa · s. It can be s, more preferably 500 to 2,000 mPa · s, even more preferably 500 to 1,800 mPa · s, and even more preferably 500 to 1,700 mPa · s. It can be s, preferably 500 to 1,600 mPa · s, and preferably 500 to 1,500 mPa · s.

一方、本組成物を湿粉状態で得る場合、ヘンシェルミキサー、ブレンダ―、プラネタリーミキサー及び2軸混練機等を用いて、濃度ムラのない均一な状態まで混練することが好ましい。 On the other hand, when the present composition is obtained in a wet powder state, it is preferable to knead the composition using a Henschel mixer, a blender, a planetary mixer, a twin-screw kneader or the like to a uniform state without uneven concentration.

<二次電池電極>
本電極は、銅又はアルミニウム等の集電体表面に本組成物から形成される合剤層を備えてなるものである。合剤層は、集電体の表面に本組成物を塗工した後、水等の媒体を乾燥除去することにより形成される。本組成物を塗工する方法は特に限定されず、ドクターブレード法、ディップ法、ロールコート法、コンマコート法、カーテンコート法、グラビアコート法及びエクストルージョン法などの公知の方法を採用することができる。また、上記乾燥は、温風吹付け、減圧、(遠)赤外線、マイクロ波照射等の公知の方法により行うことができる。通常、乾燥後に得られた合剤層には、金型プレス及びロールプレス等による圧縮処理が施される。圧縮することにより活物質及びバインダーを密着させ、合剤層の強度及び集電体への密着性を向上させることができる。圧縮により合剤層の厚みを、例えば、圧縮前の30〜80%程度に調整することができ、圧縮後の合剤層の厚みは4〜200μm程度が一般的である。
<Secondary battery electrode>
The present electrode is provided with a mixture layer formed from the present composition on the surface of a current collector such as copper or aluminum. The mixture layer is formed by applying the present composition to the surface of the current collector and then drying and removing a medium such as water. The method for applying the present composition is not particularly limited, and known methods such as a doctor blade method, a dip method, a roll coating method, a comma coating method, a curtain coating method, a gravure coating method and an extrusion method can be adopted. can. Further, the drying can be performed by a known method such as blowing warm air, reducing the pressure, (far) infrared rays, and irradiating microwaves. Usually, the mixture layer obtained after drying is subjected to a compression treatment by a mold press, a roll press or the like. By compressing, the active material and the binder can be brought into close contact with each other, and the strength of the mixture layer and the adhesion to the current collector can be improved. The thickness of the mixture layer can be adjusted to, for example, about 30 to 80% before compression by compression, and the thickness of the mixture layer after compression is generally about 4 to 200 μm.

なお、本明細書によれば、本重合体の準備工程と、本重合体を用いて本組成物を調製する工程と、本組成物を用いて二次電池電極を調製する工程と、を備える、二次電池電極の製造方法も提供される。 According to the present specification, the present invention includes a step of preparing the present polymer, a step of preparing the present composition using the present polymer, and a step of preparing a secondary battery electrode using the present composition. , A method for manufacturing a secondary battery electrode is also provided.

本電極にセパレータ及び非水電解液を備えることにより、二次電池を作製することができる。セパレータは電池の正極及び負極間に配され、両極の接触による短絡の防止や電解液を保持してイオン導電性を確保する役割を担う。セパレータにはフィルム状の絶縁性微多孔膜であって、良好なイオン透過性及び機械的強度を有するものが好ましい。具体的な素材としては、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン等を使用することができる。 A secondary battery can be manufactured by providing the present electrode with a separator and a non-aqueous electrolytic solution. The separator is arranged between the positive electrode and the negative electrode of the battery, and plays a role of preventing a short circuit due to contact between the two electrodes and holding an electrolytic solution to ensure ionic conductivity. The separator is preferably a film-like insulating microporous membrane having good ion permeability and mechanical strength. As a specific material, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene and the like can be used.

非水電解液は、二次電池に一般的に使用される公知のものを用いることができる。具体的な溶媒としては、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネート等の高誘電率で電解質の溶解能力の高い環状カーボネート、並びに、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート及びジエチルカーボネート等の粘性の低い鎖状カーボネート等が挙げられ、これらを単独で又は混合溶媒として使用することができる。非水電解液は、これらの溶媒にLiPF6、LiSbF6、LiBF4、LiClO4、LiAlO4等のリチウム塩を溶解して使用される。二次電池は、セパレータで仕切られた正極板及び負極板を渦巻き状又は積層構造にしてケース等に収納することにより得られる。As the non-aqueous electrolyte solution, known ones generally used for secondary batteries can be used. Specific examples of the solvent include cyclic carbonates having a high dielectric constant and a high dissolving ability of an electrolyte such as propylene carbonate and ethylene carbonate, and chain carbonates having a low viscosity such as ethylmethyl carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate. , These can be used alone or as a mixed solvent. The non-aqueous electrolyte solution is used by dissolving lithium salts such as LiPF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , and LiAlO 4 in these solvents. The secondary battery is obtained by forming a positive electrode plate and a negative electrode plate partitioned by a separator into a spiral or laminated structure and storing them in a case or the like.

以上説明したように、本明細書に開示される二次電池電極用バインダーは、優れた結着性と合剤層スラリーの粘度低下とを両立することができる。上記バインダーを使用して得られた電極を備えた二次電池は、良好な一体性を確保でき、充放電を繰り返しても良好な耐久性(サイクル特性)を示すと予想され、例えば、車載用二次電池等に好適である。 As described above, the binder for the secondary battery electrode disclosed in the present specification can achieve both excellent binding properties and a decrease in the viscosity of the mixture layer slurry. A secondary battery provided with an electrode obtained by using the above binder is expected to ensure good integrity and exhibit good durability (cycle characteristics) even after repeated charging and discharging. For example, it is used for automobiles. Suitable for secondary batteries and the like.

以下、本明細書に開示される本重合体の製造及び使用について具体的に例示して説明するが、本明細書の開示は、以下の実施例に限定されるものではない。また、以下において、特に断りの無い限り、「部」及び「%」は、特に断りの無い限り、質量部及び質量%を意味するものとする。 Hereinafter, the production and use of the polymer disclosed in the present specification will be specifically exemplified and described, but the disclosure of the present specification is not limited to the following examples. Further, in the following, unless otherwise specified, "parts" and "%" shall mean parts by mass and% by mass unless otherwise specified.

<本重合体の製造例>
<製造例1:架橋重合体塩R−1の製造>
重合には、攪拌翼、温度計、還流冷却器及び窒素導入管を備えた反応器を用いた。反応器内にアセトニトリル567部、イオン交換水2.20部、アクリル酸(以下、「AA」という)100部、2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート(共栄社化学社製、ライトエステルG−201P)0.20部及び上記AAに対して1.0モル%に相当するトリエチルアミンを仕込んだ。反応器内を十分に窒素置換した後、加温して内温を55℃まで昇温した。内温が55℃で安定したことを確認した後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業社製、商品名「V−65」)0.040部を添加したところ、反応液に白濁が認められたため、この点を重合開始点とした。単量体濃度は15.0%と算出された。
<Production example of this polymer>
<Production Example 1: Production of crosslinked polymer salt R-1>
A reactor equipped with a stirring blade, a thermometer, a reflux condenser and a nitrogen introduction tube was used for the polymerization. In the reactor, 567 parts of acetonitrile, 2.20 parts of ion-exchanged water, 100 parts of acrylic acid (hereinafter referred to as "AA"), 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., light ester G- 201P) 0.20 part and triethylamine corresponding to 1.0 mol% with respect to the above AA were charged. After sufficiently replacing the inside of the reactor with nitrogen, the inside temperature was raised to 55 ° C. by heating. After confirming that the internal temperature was stable at 55 ° C., 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name "V-65") 0 as a polymerization initiator. When .040 parts were added, white turbidity was observed in the reaction solution, and this point was set as the polymerization initiation point. The monomer concentration was calculated to be 15.0%.

外温(水バス温度)を調整して内温を55℃に維持しながら重合反応を継続し、重合開始点から6時間経過した時点で内温を65℃まで昇温した。内温を65℃で維持し、反応開始点から12時間経過した時点で反応液の冷却を開始し、内温が25℃まで低下した後、水酸化リチウム・一水和物(以下、「LiOH・HO」という)の粉末52.5部を添加した。添加後室温下12時間撹拌を継続して、架橋重合体塩R−1(Li塩、中和度90モル%)の粒子が媒体に分散したスラリー状の重合反応液を得た。The polymerization reaction was continued while maintaining the internal temperature at 55 ° C. by adjusting the external temperature (water bath temperature), and the internal temperature was raised to 65 ° C. when 6 hours had passed from the polymerization initiation point. The internal temperature is maintained at 65 ° C., cooling of the reaction solution is started 12 hours after the reaction start point, and after the internal temperature drops to 25 ° C., lithium hydroxide monohydrate (hereinafter, “LiOH”). 52.5 parts of powder (referred to as "H 2 O") was added. After the addition, stirring was continued at room temperature for 12 hours to obtain a slurry-like polymerization reaction solution in which particles of the crosslinked polymer salt R-1 (Li salt, neutralization degree 90 mol%) were dispersed in a medium.

得られた重合反応液を遠心分離して重合体粒子を沈降させた後、上澄みを除去した。その後、重合反応液と同重量のアセトニトリルに沈降物を再分散させた後、遠心分離により重合体粒子を沈降させて上澄みを除去する操作を2回繰り返した。沈降物を回収し、減圧条件下、80℃で3時間乾燥処理を行い、揮発分を除去することにより、架橋重合体塩R−1の粉末を得た。架橋重合体塩R−1は吸湿性を有するため、水蒸気バリア性を有する容器に密封保管した。なお、架橋重合体塩R−1の粉末をIR測定し、カルボン酸のC=O基由来のピークとカルボン酸LiのC=O由来のピークの強度比より中和度を求めたところ、仕込みからの計算値に等しく90モル%であった。 The obtained polymerization reaction solution was centrifuged to settle the polymer particles, and then the supernatant was removed. Then, after redispersing the precipitate in acetonitrile having the same weight as the polymerization reaction solution, the operation of precipitating the polymer particles by centrifugation and removing the supernatant was repeated twice. The precipitate was recovered and dried under reduced pressure at 80 ° C. for 3 hours to remove volatile components to obtain a powder of the crosslinked polymer salt R-1. Since the crosslinked polymer salt R-1 has hygroscopicity, it was stored in a container having a water vapor barrier property. The powder of the crosslinked polymer salt R-1 was measured by IR, and the degree of neutralization was determined from the intensity ratio of the peak derived from the C = O group of the carboxylic acid and the peak derived from the C = O of the carboxylic acid Li. It was 90 mol%, which was equal to the value calculated from.

<製造例2〜15:架橋重合体塩R−2〜R−15の製造>
各原料の仕込み量を表1に記載の通りとした以外は製造例1と同様の操作を行い、架橋重合体塩R−2〜R−15を含む重合反応液を得た。次いで、各重合反応液について製造例1と同様の操作を行い、粉末状の架橋重合体塩R−2〜R−15を得た。各架橋重合体塩は、水蒸気バリア性を有する容器に密封保管した。尚、製造例9では、LiOH・HOの粉末の代わりにNaOHを用いることにより、架橋重合体Na塩(中和度90モル%)を得た。
<Production Examples 2 to 15: Production of crosslinked polymer salts R-2 to R-15>
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the amount of each raw material charged was as shown in Table 1, to obtain a polymerization reaction solution containing crosslinked polymer salts R-2 to R-15. Next, the same operations as in Production Example 1 were carried out for each polymerization reaction solution to obtain powdered crosslinked polymer salts R-2 to R-15. Each crosslinked polymer salt was sealed and stored in a container having a water vapor barrier property. In the production example 9, by using NaOH instead of powder LiOH · H 2 O, to obtain a crosslinked polymer Na salt (degree of neutralization 90 mol%).

Figure 2020090695
Figure 2020090695

以下に、表1に示す表記について説明する。
AA:アクリル酸
DMAA:ジメチルアクリルアミド
HAPMA:2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート(ライトエステルG−201P、共栄社化学)
GDMA:グリセリンジメタクリレート(ライトエステルG−101P、共栄社化学)
EGDMA:二メタクリル酸エチレン(富士フィルム和光純薬)
T−20:トリメチロールプロパンジアリルエーテル(大阪ソーダ)
TEA:トリエチルアミン
AcCN:アセトニトリル
V−65:2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業社製)
The notations shown in Table 1 will be described below.
AA: DMAA acrylate: Dimethylacrylamide HAPMA: 2-Hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate (light ester G-201P, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
GDMA: Glycerin dimethacrylate (light ester G-101P, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
EGDMA: Ethylene dimethacrylate (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
T-20: Trimethylolpropane diallyl ether (Osaka Soda)
TEA: Triethylamine AcCN: Acetonitrile V-65: 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)

<実施例>
<実施例1>
天然黒鉛100部に粉末状の架橋重合体Li塩R−1を3.2部秤量し、予めよく混合した後、イオン交換水160部を加えてディスパーで予備分散を行った後、薄膜旋回式ミキサー(プライミクス社製、FM−56−30)を用いて周速度20m/秒の条件で本分散を15秒間行うことにより、スラリー状の負極合剤層組成物を得た。スラリー濃度(固形分)は、39.2%と算出された。
<Example>
<Example 1>
3.2 parts of powdered crosslinked polymer Li salt R-1 is weighed in 100 parts of natural graphite, mixed well in advance, 160 parts of ion-exchanged water is added and pre-dispersed with a disper, and then a thin film swirl type is used. This dispersion was carried out for 15 seconds under the condition of a peripheral speed of 20 m / sec using a mixer (FM-56-30 manufactured by Primix Corporation) to obtain a slurry-like negative electrode mixture layer composition. The slurry concentration (solid content) was calculated to be 39.2%.

<電極スラリーの粘度測定>
上記で得られた負極合剤層組成物(スラリー)について、アントンパール社製レオメーター(Physica MCR301)を用い、CP25−5のコーンプレート(直径25mm、コーン角度5°)にて、25℃におけるせん断速度60s-1のスラリー粘度を測定した。
<Viscosity measurement of electrode slurry>
The negative electrode mixture layer composition (slurry) obtained above was prepared at 25 ° C. using a rheometer (Physica MCR301) manufactured by Anton Pearl Co., Ltd. on a CP25-5 cone plate (diameter 25 mm, cone angle 5 °). The slurry viscosity at a shear rate of 60s -1 was measured.

<90°剥離強度(結着性)>
可変式アプリケーターを用いて、厚さ20μmの銅箔(日本製箔社製)上に上記合剤層組成物を塗布し、通風乾燥機内で100℃×15分間の乾燥を行うことにより合剤層を形成した。その後、合剤層の厚みが70±5μm、充填密度が1.70±0.20g/cmになるよう圧延し、負極電極を作製した。上記で得られた負極電極を25mm幅の短冊状に裁断した後、水平面に固定された両面テープに上記試料の合剤層面を貼付け、剥離試験用試料を作成した。試験用試料を60℃、1晩減圧条件下で乾燥させた後、引張速度50mm/分における90°剥離を行い、合剤層と銅箔間の剥離強度を測定した。剥離強度は15.8N/mと高く、良好であった。
<90 ° peel strength (bonding property)>
Using a variable applicator, the mixture layer composition is applied onto a copper foil (manufactured by Nippon Foil Co., Ltd.) having a thickness of 20 μm, and dried in a ventilation dryer at 100 ° C. for 15 minutes to form a mixture layer. Was formed. Then, the mixture layer was rolled so that the thickness was 70 ± 5 μm and the packing density was 1.70 ± 0.20 g / cm 3 , and a negative electrode was prepared. The negative electrode obtained above was cut into strips having a width of 25 mm, and then the mixture layer surface of the sample was attached to a double-sided tape fixed on a horizontal surface to prepare a sample for a peeling test. The test sample was dried at 60 ° C. overnight under reduced pressure, and then peeled at 90 ° at a tensile speed of 50 mm / min, and the peeling strength between the mixture layer and the copper foil was measured. The peel strength was as high as 15.8 N / m, which was good.

<実施例2〜15、比較例1〜3>
活物質及びバインダーとして使用する架橋重合体塩を表2に記載の通り用いた以外は実施例1と同様の操作により負極合剤層組成物を調製した。なお、実施例3及び実施例4では、天然黒鉛及びケイ素粒子を、遊星ボールミル(FRITSCH社製、P−5)を用いて400rpmで1時間撹拌し、得られた混合物に粉末状の架橋重合体Li塩R−2を3.2部秤量し、予めよく混合した後、実施例1と同様の操作を行うことにより合剤層組成物を調製した。各合剤層組成物についてスラリー粘度及び90°剥離強度を評価した。結果を表2に示す。
<Examples 2 to 15, Comparative Examples 1 to 3>
A negative electrode mixture layer composition was prepared by the same operation as in Example 1 except that the crosslinked polymer salt used as the active material and the binder was used as shown in Table 2. In Examples 3 and 4, natural graphite and silicon particles were stirred at 400 rpm for 1 hour using a planetary ball mill (manufactured by FRITSCH, P-5), and a powdery crosslinked polymer was added to the obtained mixture. After weighing 3.2 parts of Li salt R-2 and mixing well in advance, a mixture layer composition was prepared by performing the same operation as in Example 1. The slurry viscosity and 90 ° peel strength were evaluated for each mixture layer composition. The results are shown in Table 2.

Figure 2020090695
Figure 2020090695

表2に示すように、2個以上の(メタ)アクリロイル基と水酸基とを有する架橋性単量体を用いた架橋重合体R−1〜R−13を用いた実施例1〜15は、合剤層スラリーの粘度が330〜1800mPa・sであり、極めて良好な粘性を示した。また、これらの実施例1〜15の剥離強度は、14.4〜19.1N/mであり、十分な電極結着性を示した。これに対して、架橋していない製造例14の重合体を用いた比較例1では、粘度が高い一方結着性が低く、アクリロイル基を2個有するが水酸基を有しない架橋性単量体を用いた製造例15の架橋重合体を用いた比較例2では、結着性は良好であったが、スラリー粘度が依然として相当高く、アリル基を2個有し、かつ水酸基を有する架橋性単量体を用いた製造例16の架橋重合体を用いた比較例3では、結着性が低いほか、スラリー粘度も依然高かった。 As shown in Table 2, Examples 1 to 15 using the crosslinked polymers R-1 to R-13 using the crosslinkable monomer having two or more (meth) acryloyl groups and a hydroxyl group are combined. The viscosity of the agent layer slurry was 330 to 1800 mPa · s, and showed extremely good viscosity. The peel strength of Examples 1 to 15 was 14.4 to 19.1 N / m, showing sufficient electrode binding property. On the other hand, in Comparative Example 1 using the polymer of Production Example 14 which was not crosslinked, a crosslinkable monomer having high viscosity but low binding property and having two acryloyl groups but not a hydroxyl group was used. In Comparative Example 2 using the crosslinked polymer of Production Example 15 used, the binding property was good, but the slurry viscosity was still considerably high, the crosslinkable single amount having two allyl groups and having a hydroxyl group. In Comparative Example 3 using the crosslinked polymer of Production Example 16 using the body, the binding property was low and the slurry viscosity was still high.

以上のことから、エチレン性不飽和カルボン酸単量体と(メタ)アクリロイル基を2個有し、かつ水酸基を有する架橋性単量体とを重合して、かかる架橋性単量体に由来する架橋構造を備えることで、良好な結着性とスラリー粘度を両立できることがわかった。 From the above, it is derived from such a crosslinkable monomer by polymerizing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer and a crosslinkable monomer having two (meth) acryloyl groups and having a hydroxyl group. It was found that by providing a crosslinked structure, both good binding property and slurry viscosity can be achieved at the same time.

また、実施例1〜2、5〜7によれば、架橋性単量体の使用量が非架橋性単量体100部に対して0.1部〜10部程度で結着性の良好な架橋重合体を得ることができ、0.2部〜9部、0.2部〜5部、0.2部〜2部、0.2部〜1部程度でより結着性の良好な架橋重合体を得られることがわかった。また、架橋性単量体の使用量が、0.1〜10部程度で、十分に低いスラリー粘度の架橋重合体を得られることがわかった。 Further, according to Examples 1 to 2 and 5 to 7, the amount of the crosslinkable monomer used is about 0.1 to 10 parts with respect to 100 parts of the non-crosslinkable monomer, and the binding property is good. A crosslinked polymer can be obtained, and crosslinks with better binding properties are obtained in about 0.2 to 9 parts, 0.2 to 5 parts, 0.2 to 2 parts, and 0.2 to 1 part. It was found that a polymer could be obtained. It was also found that a crosslinked polymer having a sufficiently low slurry viscosity can be obtained when the amount of the crosslinkable monomer used is about 0.1 to 10 parts.

また、実施例3〜4によれば、活物質としてケイ素粒子を含有しても、安定した結着性とスラリー粘度を両立できることがわかった。さらに、実施例8によれば、製造例1〜5とは構造の異なる架橋性単量体を用いた製造例6の架橋重合体を用いても、優れた結着性とスラリー粘度が得られることがわかった。 Further, according to Examples 3 to 4, it was found that even if silicon particles are contained as the active material, stable binding property and slurry viscosity can be achieved at the same time. Further, according to Example 8, even if the crosslinked polymer of Production Example 6 using a crosslinkable monomer having a structure different from that of Production Examples 1 to 5 is used, excellent binding property and slurry viscosity can be obtained. I understand.

さらにまた、実施例9〜12によれば、塩の中和度(85%、70%及び90%)や中和する塩の種類(Li,Na,K)によらず、安定した結着性とスラリー粘度を確保できることがわかった。さらに、実施例13〜15によれば、非架橋性単量体としてジメチルアクリルアミドを用いることでも、優れた結着性とスラリー粘度を確保できることがわかった。なお、ジメチルアクリルアミドを用いることで、スラリー粘度が低くなる傾向もあった。 Furthermore, according to Examples 9 to 12, stable binding property was observed regardless of the degree of salt neutralization (85%, 70% and 90%) and the type of salt to be neutralized (Li, Na, K). It was found that the slurry viscosity could be secured. Further, according to Examples 13 to 15, it was found that excellent binding property and slurry viscosity can be ensured even by using dimethylacrylamide as the non-crosslinkable monomer. The use of dimethylacrylamide also tended to lower the slurry viscosity.

Claims (6)

架橋重合体又はその塩を有する二次電池電極バインダーであって、
前記架橋重合体又はその塩は、非架橋構造単位と架橋構造単位とを備え、
前記非架橋構造単位は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する非架橋構造単位を含み、
前記架橋構造単位は、1分子中に(メタ)アクリロイル基を2個以上有し、かつ水酸基を有する架橋性単量体に由来する架橋構造単位を含む、
バインダー。
A secondary battery electrode binder having a crosslinked polymer or a salt thereof.
The crosslinked polymer or a salt thereof comprises a non-crosslinked structural unit and a crosslinked structural unit.
The non-crosslinked structural unit includes a non-crosslinked structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer.
The crosslinked structural unit contains a crosslinked structural unit derived from a crosslinkable monomer having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule and having a hydroxyl group.
binder.
前記エチレン性不飽和単量体に由来する非架橋構造単位を、前記非架橋構造単位の総量に対して30質量%以上100質量%以下含有する、請求項1に記載のバインダー。 The binder according to claim 1, wherein the non-crosslinked structural unit derived from the ethylenically unsaturated monomer is contained in an amount of 30% by mass or more and 100% by mass or less based on the total amount of the non-crosslinked structural units. 二次電池電極用組成物であって、
請求項1又は2に記載の二次電池電極用バインダーと、
活物質と、
水と、
を含有する組成物。
A composition for a secondary battery electrode
The binder for the secondary battery electrode according to claim 1 or 2,
With active material
water and,
Composition containing.
二次電池電極であって、
請求項1又は2に記載の二次電池電極用バインダーと、
活物質と、
を含有する電極。
It is a secondary battery electrode
The binder for the secondary battery electrode according to claim 1 or 2,
With active material
Electrode containing.
さらに、前記活物質は、ケイ素含有物質である、請求項4に記載の電極。 The electrode according to claim 4, wherein the active material is a silicon-containing substance. 二次電池電極用バインダーの製造方法であって、
エチレン性不飽和カルボン酸単量体と、1分子中に(メタ)アクリロイル基を2個以上有し、かつ水酸基を有する架橋性単量体と、を含有する単量体組成物を重合する工程、
を有する、製造方法。
A method for manufacturing a binder for a secondary battery electrode.
A step of polymerizing a monomer composition containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer and a crosslinkable monomer having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule and having a hydroxyl group. ,
A manufacturing method.
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