KR102184050B1 - Lithium ion secondary battery - Google Patents
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Abstract
유연하고, 굴곡 시에 활물질층의 크랙 발생이 없고 고전위 사이클 특성이 우수한 고용량의 리튬 이온 2 차 전지를 제공하는 것. 본 발명에 관련된 리튬 이온 2 차 전지는 정극, 부극 및 비수 전해액을 구비하고, 상기 정극이, 정극 활물질, 정극용 결착제 및 도전재를 함유하고, 상기 정극 활물질이, SP 값이 9 ∼ 11 (cal/㎤)1/2 인 니트릴기 함유 아크릴 중합체로 피복되어 있고, 상기 정극용 결착제가 불소 함유 중합체를 함유한다.To provide a high-capacity lithium-ion secondary battery that is flexible, does not generate cracks in an active material layer during bending, and has excellent high potential cycle characteristics. The lithium ion secondary battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, the positive electrode contains a positive electrode active material, a binder for a positive electrode, and a conductive material, and the positive electrode active material has an SP value of 9 to 11 ( cal/cm 3) 1/2 of a nitrile group-containing acrylic polymer, and the binder for positive electrodes contains a fluorine-containing polymer.
Description
본 발명은, 리튬 이온 2 차 전지에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 고용량화를 가능하게 할 수 있는 리튬 이온 2 차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium ion secondary battery, and more particularly, to a lithium ion secondary battery capable of increasing capacity.
최근, 노트북 컴퓨터, 휴대 전화, PDA (Personal Digital Assistant) 등의 휴대 단말의 보급이 현저하다. 이들 휴대 단말의 전원에 사용되고 있는 2 차 전지에는, 니켈 수소 2 차 전지, 리튬 이온 2 차 전지 등이 다용되고 있다. 휴대 단말은, 보다 쾌적한 휴대성이 요구되어 소형화, 박형화, 경량화, 고성능화가 급속히 진행되고, 그 결과, 휴대 단말은 다양한 장소에서 이용되게 되고 있다.In recent years, the spread of portable terminals such as notebook computers, mobile phones, and personal digital assistants (PDAs) is remarkable. As secondary batteries used for power supplies of these portable terminals, nickel hydride secondary batteries, lithium ion secondary batteries, and the like are widely used. Portable terminals are required to have more comfortable portability, so that miniaturization, thinness, weight reduction, and high performance are rapidly progressing, and as a result, portable terminals are being used in various places.
또, 전지에 대해서도, 휴대 단말에 대한 것과 마찬가지로, 소형화, 박형화, 경량화, 고성능화가 요구되고 있다. 또, 전지의 고용량화를 위해서 활물질층 중에 있어서의 활물질의 배합량을 증가하기 위해, 활물질을 집전체 상에 고정시키기 위한 결착재나 도전성을 확보하기 위한 도전재 등의 재료를 줄이는 것이 요구되고 있다.In addition, for batteries, similar to those for portable terminals, miniaturization, thinning, weight reduction, and high performance are required. Further, in order to increase the amount of the active material in the active material layer to increase the capacity of the battery, it is required to reduce materials such as a binder for fixing the active material on the current collector and a conductive material for securing conductivity.
리튬 이온 2 차 전지의 고용량화를 목적으로 하여, Si 등을 함유하는 합금계 활물질을 사용한 리튬 이온 2 차 전지용 부극이 개발되어 있다 (예를 들어 특허문헌 1). 고용량화에 수반하여, 충방전 시의 전압도 높아지고 있고, 에틸렌카보네이트나 프로필렌카보네이트 등으로 이루어지는 전해액에서는 고전압에 견디지 못하고, 분해되는 경우가 있기 때문에, 불소계 전해액 첨가제를 병용하는 것도 실시되고 있다.For the purpose of increasing the capacity of a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery using an alloy-based active material containing Si or the like has been developed (for example, Patent Document 1). As the capacity increases, the voltage at the time of charging and discharging is also increasing, and since the electrolytic solution made of ethylene carbonate or propylene carbonate may not withstand high voltage and may be decomposed, a combination of a fluorine-based electrolytic solution additive is also used.
한편, 정극에서는, 활물질층을 형성하기 위한 결착제로서는, 폴리불화비닐리덴 (PVdF) 등의 불소 함유 중합체가 사용되어 왔다. 불소 함유 중합체는, 전해액에 용해되지 않기 때문에, 안정적인 결착성이 기대되지만, PVdF 등의 불소 함유 중합체는 단단하여, 구부리기 어렵다는 성질이 있다. 이 때문에, 전지의 형상이나 크기에 따라서는, 전극을 권회한 후, 눌러 찌부러뜨려 소정 형상으로 성형할 때에, 불소 함유 중합체만을 사용한 경우에는, 활물질층에 크랙이 생기는 경우가 있다.On the other hand, in the positive electrode, as a binder for forming the active material layer, a fluorine-containing polymer such as polyvinylidene fluoride (PVdF) has been used. Since the fluorine-containing polymer does not dissolve in the electrolytic solution, stable binding properties are expected, but fluorine-containing polymers such as PVdF are hard and difficult to bend. For this reason, depending on the shape and size of the battery, cracks may occur in the active material layer when only the fluorine-containing polymer is used when the electrode is wound and then crushed to form a predetermined shape.
또한, 고용량화를 달성하기 위해, 특히 정극에 있어서 도전재인 카본 블랙 등을 세립화하는 것이 검토되고 있다. 그러나, 불소 함유 중합체를 단독으로 결착제로서 사용한 경우에는, 세립화된 도전재가 응집하여, 분산성이 불충분하게 되고, 도전성이 오르지 않아, 용량의 향상을 도모할 수 없는 경우가 있었다.In addition, in order to achieve a high capacity, it has been studied to fine-grain carbon black, which is a conductive material, particularly in the positive electrode. However, when the fluorine-containing polymer is used alone as a binder, the fine-grained conductive material aggregates, the dispersibility becomes insufficient, the conductivity does not increase, and the capacity cannot be improved in some cases.
리튬 이온 2 차 전지에 대해, 고용량화를 달성하기 위해, 정극에 있어서, 결착제로서 불소 함유 중합체를 사용하면, 활물질층에 크랙이 생긴다는 문제가 있었다. 또, 정극에 사용하는 결착제로서, 불소 함유 중합체와 니트릴 고무를 병용하는 것이나, 불소 함유 중합체와 가교 아크릴레이트계 중합체를 병용하는 것이 검토되고 있다.For lithium ion secondary batteries, when a fluorine-containing polymer is used as a binder in the positive electrode in order to achieve a high capacity, there is a problem that cracks are generated in the active material layer. In addition, as a binder used for the positive electrode, it is being studied to use a fluorine-containing polymer and a nitrile rubber in combination, or to use a fluorine-containing polymer and a crosslinked acrylate polymer in combination.
예를 들어, 특허문헌 2 에서는, 리튬 이온 2 차 전지의 활물질층을 형성하기 위한 결착제로서, 불소 함유 중합체와 니트릴 고무를 병용하고 있다. 그러나, 결착제량이 많아짐으로써, 상대적으로 활물질 밀도는 저하되기 때문에, 충분한 전지 용량이 얻어지지 않는 경우가 있다. 또, 결착제량이 많아지기 때문에, 전해액에 대한 활물질층의 팽윤도도 높아지고, 특히 고전위 사이클 시의 박리 강도가 저하되어, 사이클 특성이 저하되는 경우가 있다.For example, in Patent Document 2, a fluorine-containing polymer and nitrile rubber are used in combination as a binder for forming an active material layer of a lithium ion secondary battery. However, as the amount of the binder increases, the density of the active material relatively decreases, and thus sufficient battery capacity may not be obtained. In addition, since the amount of the binder increases, the degree of swelling of the active material layer with respect to the electrolyte solution also increases, and in particular, the peel strength in the high potential cycle decreases, and the cycle characteristics may decrease.
또, 특허문헌 3 에서는, 결착제로서 불소 함유 중합체와 가교 아크릴레이트계 중합체를 병용하고 있다. 그러나, 가교 아크릴레이트계 중합체를 사용하기 때문에, 활물질층의 전해액에 대한 팽윤은 억제되지만, 가교 아크릴레이트계 중합체가 입자상으로 존재하기 때문에, 분산성이 불충분해지고, 이 결과, 고전위 사이클 특성이 저하되는 경우가 있다.In addition, in Patent Document 3, a fluorine-containing polymer and a crosslinked acrylate polymer are used together as a binder. However, since the crosslinked acrylate polymer is used, swelling of the active material layer to the electrolyte is suppressed, but since the crosslinked acrylate polymer exists in the form of particles, the dispersibility becomes insufficient, and as a result, the high potential cycle characteristics decrease. There are cases.
따라서, 본 발명의 목적은, 유연하고, 굴곡 시에 활물질층의 크랙 발생이 없고 고전위 사이클 특성이 우수한 고용량의 리튬 이온 2 차 전지를 제공하는 것에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a high-capacity lithium ion secondary battery that is flexible, does not cause cracks in the active material layer during bending, and has excellent high potential cycle characteristics.
본 발명자들은 상기의 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 정극 활물질을 특정의 물성을 갖는 니트릴기 함유 아크릴 중합체로 피복함으로써, 니트릴기 함유 아크릴 중합체가 정극용 슬러리 조성물의 분산매에는 용해되면서도, 용해 파라미터 (SP 값) 가 가까운 전해액에는 용해되지 않고 적절한 범위에서 팽윤시킬 수 있는 것을 알아냈다. 또한, 정극에 도전재 분말을 사용함으로써, 고용량화를 도모하면서도, 정극용 결착제로서 불소 함유 중합체를 사용함으로써, 유연하고, 굴곡 시에 활물질층의 크랙 발생이 없고, 게다가 활물질 밀도가 높은 전극이 얻어지는 것, 또한 고전위 사이클 특성이 우수한 고용량의 리튬 이온 2 차 전지가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 이들의 지견에 기초하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have studied intensively in order to solve the above problems. As a result of coating the positive electrode active material with a nitrile group-containing acrylic polymer having specific physical properties, the nitrile group-containing acrylic polymer is dissolved in the dispersion medium of the slurry composition for the positive electrode, while the dissolution parameter It was found out that (SP value) could be swelled in an appropriate range without being dissolved in an electrolytic solution close to. In addition, by using a conductive material powder for the positive electrode, while trying to increase the capacity, by using a fluorine-containing polymer as a binder for the positive electrode, it is flexible, there is no crack in the active material layer during bending, and an electrode having a high active material density is obtained. In addition, it was found that a high-capacity lithium ion secondary battery having excellent high potential cycle characteristics can be obtained. Based on these findings, the present invention has been completed.
본 발명의 요지는 이하와 같다.The summary of the present invention is as follows.
〔1〕정극, 부극 및 비수 전해액을 구비하는 리튬 이온 2 차 전지로서,[1] As a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte,
상기 정극이, 정극 활물질, 정극용 결착제 및 도전재를 함유하고,The positive electrode contains a positive electrode active material, a binder for a positive electrode, and a conductive material,
상기 정극 활물질이, SP 값이 9 ∼ 11 (cal/㎤)1/2 인 니트릴기 함유 아크릴 중합체로 피복되어 있고, The positive electrode active material is coated with a nitrile group-containing acrylic polymer having an SP value of 9 to 11 (cal/cm 3) 1/2 ,
상기 정극용 결착제가 불소 함유 중합체를 함유하는, 리튬 이온 2 차 전지.The lithium ion secondary battery, wherein the binder for positive electrodes contains a fluorine-containing polymer.
〔2〕상기 정극 활물질이, Li, Mn, Co 및 Ni 를 함유하는 리튬 과잉 층상 화합물인〔1〕에 기재된 리튬 이온 2 차 전지.[2] The lithium ion secondary battery according to [1], wherein the positive electrode active material is an excess lithium layered compound containing Li, Mn, Co, and Ni.
〔3〕상기 부극이 합금계 활물질을 함유하는〔1〕또는〔2〕에 기재된 리튬 이온 2 차 전지.[3] The lithium ion secondary battery according to [1] or [2], wherein the negative electrode contains an alloy-based active material.
〔4〕상기 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 비수 전해액에 대한 팽윤도가 3 배 이하이고, THF 불용해분량이 30 질량% 이하인〔1〕∼〔3〕중 어느 하나에 기재된 리튬 이온 2 차 전지.[4] The lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [3], wherein the swelling degree of the nitrile group-containing acrylic polymer in the nonaqueous electrolyte solution is 3 times or less, and the amount of THF insoluble content is 30 mass% or less.
〔5〕상기 도전재의 입자경이 5 ∼ 40 nm 인〔1〕∼〔4〕중 어느 하나에 기재된 리튬 이온 2 차 전지.[5] The lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [4], wherein the conductive material has a particle diameter of 5 to 40 nm.
〔6〕상기 정극 활물질 100 질량부에 대해, 도전재가 1 ∼ 3 질량부, 정극용 결착제가 0.4 ∼ 2 질량부 함유되는,〔1〕∼〔5〕중 어느 하나에 기재된 리튬 이온 2 차 전지.[6] The lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [5], wherein 1 to 3 parts by mass of a conductive material and 0.4 to 2 parts by mass of a binder for a positive electrode are contained with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material.
〔7〕상기 불소 함유 중합체가, 폴리불화비닐리덴인〔1〕∼〔6〕중 어느 하나에 기재된 리튬 이온 2 차 전지.[7] The lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [6], wherein the fluorine-containing polymer is polyvinylidene fluoride.
〔8〕상기 니트릴기 함유 아크릴 중합체가, 에틸렌성 불포화산 단량체 단위를 함유하는,〔1〕∼〔7〕중 어느 하나에 기재된 리튬 이온 2 차 전지.[8] The lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [7], wherein the nitrile group-containing acrylic polymer contains an ethylenically unsaturated acid monomer unit.
〔9〕상기 니트릴기 함유 아크릴 중합체에 있어서의 에틸렌성 불포화산 단량체 단위의 함유 비율이 10 ∼ 30 질량% 인,〔8〕에 기재된 리튬 이온 2 차 전지.[9] The lithium ion secondary battery according to [8], wherein the content ratio of the ethylenically unsaturated acid monomer unit in the nitrile group-containing acrylic polymer is 10 to 30 mass%.
〔10〕권회형 파우치셀인,〔1〕∼〔9〕중 어느 하나에 기재된 리튬 이온 2 차 전지.[10] The lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [9], which is a wound pouch cell.
본 발명에 의하면, 정극에 도전재 분말을 사용하고, 정극 활물질을 특정의 물성을 갖는 니트릴기 함유 아크릴 중합체로 피복하고, 결착제로서 불소 함유 중합체를 사용함으로써, 유연하고, 굴곡 시에 활물질층의 크랙 발생이 없는 것에 더하여, 활물질 밀도가 높은 전극이 얻어진다. 또, 우수한 고전위 사이클 특성을 갖는 리튬 이온 2 차 전지를 제공할 수 있다.According to the present invention, by using a conductive material powder for the positive electrode, coating the positive electrode active material with a nitrile group-containing acrylic polymer having specific physical properties, and using a fluorine-containing polymer as a binder, it is flexible, and the active material layer is formed during bending. In addition to having no cracking, an electrode having a high active material density is obtained. In addition, it is possible to provide a lithium ion secondary battery having excellent high potential cycle characteristics.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명에 관련된 리튬 이온 2 차 전지 (이하, 간단히 「2 차 전지」 라고 기재하는 경우가 있다) 는, 정극, 부극 및 비수 전해액을 구비한다. 정극은, 정극 활물질, 정극용 결착제 및 도전재를 함유한다. 정극 활물질은, SP 값이 9 ∼ 11 (cal/㎤)1/2 인 니트릴기 함유 아크릴 중합체로 피복되어 있다. 정극용 결착제는 불소 함유 중합체이다. 이하, 정극, 부극 및 비수 전해액의 각각을 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The lithium ion secondary battery according to the present invention (hereinafter, simply referred to as "secondary battery" in some cases) includes a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. The positive electrode contains a positive electrode active material, a binder for positive electrodes, and a conductive material. The positive electrode active material is coated with a nitrile group-containing acrylic polymer having an SP value of 9 to 11 (cal/cm 3) 1/2 . The binder for the positive electrode is a fluorine-containing polymer. Hereinafter, each of the positive electrode, the negative electrode, and the non-aqueous electrolyte will be described in more detail.
(정극)(Positive)
정극은, 집전체와, 상기 집전체 상에 적층되는 정극 활물질층으로 이루어진다. 정극 활물질층은, 정극 활물질 (A), 정극용 결착제 (B) 및 도전재 (C) 를 함유하고, 필요에 따라 그 밖의 성분을 함유한다. 또, 정극 활물질 (A) 는, SP 값이 9 ∼ 11 (cal/㎤)1/2 인 니트릴기 함유 아크릴 중합체로 피복된 정극 활물질이다.The positive electrode comprises a current collector and a positive electrode active material layer laminated on the current collector. The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material (A), a binder for positive electrodes (B), and a conductive material (C), and contains other components as necessary. Further, the positive electrode active material (A) is a positive electrode active material coated with a nitrile group-containing acrylic polymer having an SP value of 9 to 11 (cal/cm 3) 1/2 .
(A) 정극 활물질(A) positive electrode active material
정극 활물질은, 리튬 이온을 삽입 및 탈리 가능한 활물질이 사용되고, 이와 같은 정극 활물질은, 무기 화합물로 이루어지는 것과 유기 화합물로 이루어지는 것으로 대별된다.As the positive electrode active material, an active material capable of intercalating and desorbing lithium ions is used, and such a positive electrode active material is roughly classified into an inorganic compound and an organic compound.
무기 화합물로 이루어지는 정극 활물질로서는, 천이 금속 산화물, 천이 금속 황화물, 리튬과 천이 금속의 리튬 함유 복합 금속 산화물 등을 들 수 있다.Examples of the positive electrode active material made of the inorganic compound include transition metal oxides, transition metal sulfides, and lithium-containing composite metal oxides of lithium and transition metals.
상기의 천이 금속으로서는, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo 등이 사용된다.As the transition metal, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, and the like are used.
천이 금속 산화물로서는, MnO, MnO2, V2O5, V6O13, TiO2, Cu2V2O3, 비정질 V2O-P2O5, MoO3, V2O5, V6O13 등을 들 수 있고, 그 중에서도 사이클 특성과 용량에서 MnO, V2O5, V6O13, TiO2 가 바람직하다.As transition metal oxides, MnO, MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 OP 2 O 5 , MoO 3 , V 2 O 5 , V 6 O 13 And the like, among them, MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 , and TiO 2 are preferable in terms of cycle characteristics and capacity.
천이 금속 황화물로서는, TiS2, TiS3, 비정질 MoS2, FeS 등을 들 수 있다.Examples of the transition metal sulfide include TiS 2 , TiS 3 , amorphous MoS 2 , and FeS.
리튬 함유 복합 금속 산화물로서는, 예를 들어, 층상 구조를 갖는 리튬 함유 복합 금속 산화물, 스피넬 구조를 갖는 리튬 함유 복합 금속 산화물, 올리빈형 구조를 갖는 리튬 함유 복합 금속 산화물 등을 들 수 있다.Examples of the lithium-containing composite metal oxide include a lithium-containing composite metal oxide having a layered structure, a lithium-containing composite metal oxide having a spinel structure, and a lithium-containing composite metal oxide having an olivine-type structure.
층상 구조를 갖는 리튬 함유 복합 금속 산화물로서는, 예를 들어, 리튬 함유 코발트 산화물 (LiCoO2), 리튬 함유 니켈 산화물 (LiNiO2), Co-Ni-Mn 의 리튬 복합 산화물 (Li(CoMnNi)O2), Li, Mn, Co 및 Ni 를 함유하는 리튬 과잉 층상 화합물 (Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56]O2), Ni-Mn-Al 의 리튬 복합 산화물, Ni-Co-Al 의 리튬 복합 산화물 등을 들 수 있다.As a lithium-containing composite metal oxide having a layered structure, for example, a lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ), a lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ), and a lithium composite oxide of Co-Ni-Mn (Li(CoMnNi)O 2 ) , Li, Mn, Co and Ni containing lithium excess layered compound (Li[Ni 0.17 Li 0.2 Co 0.07 Mn 0.56 ]O 2 ), Ni-Mn-Al lithium composite oxide, Ni-Co-Al lithium composite oxide And the like.
스피넬 구조를 갖는 리튬 함유 복합 금속 산화물로서는, 예를 들어, 망간산리튬 (LiMn2O4) 이나 Mn 의 일부를 다른 천이 금속으로 치환한 Li[Mn3/2M1/2]O4 (여기서 M 은, Cr, Fe, Co, Ni, Cu 등) 등을 들 수 있다.As the lithium-containing composite metal oxide having a spinel structure, for example, lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) or Li[Mn 3/2 M 1/2 ]O 4 in which a part of Mn is substituted with another transition metal (here M is Cr, Fe, Co, Ni, Cu, etc.), etc. are mentioned.
올리빈형 구조를 갖는 리튬 함유 복합 금속 산화물로서는, 예를 들어, LiXMPO4 (식 중, M 은, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B 및 Mo 에서 선택되는 적어도 1 종, 0 ≤ X ≤ 2) 로 나타내는 올리빈형 인산리튬 화합물을 들 수 있다.As a lithium-containing composite metal oxide having an olivine structure, for example, Li X MPO 4 (in the formula, M is, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti , At least one selected from Al, Si, B and Mo, and an olivine-type lithium phosphate compound represented by 0≦X≦2).
이들 중에서도, 사이클 특성과 초기 용량이 우수한 점에서, 리튬 함유 코발트 산화물 (LiCoO2), 리튬 함유 니켈 산화물 (LiNiO2), Co-Ni-Mn 의 리튬 복합 산화물 (Li(CoMnNi)O2), Li, Mn, Co 및 Ni 를 함유하는 리튬 과잉 층상 화합물 (Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56]O2), 스피넬 구조를 갖는 리튬 함유 복합 금속 산화물 (LiNi0.5 Mn1.5O4) 이 바람직하고, 리튬 함유 코발트 산화물 (LiCoO2), Li, Mn, Co 및 Ni 를 함유하는 리튬 과잉 층상 화합물 (Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56]O2) 이 보다 바람직하다.Among these, in terms of excellent cycle characteristics and initial capacity, lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium composite oxide of Co-Ni-Mn (Li(CoMnNi)O 2 ), Li , Mn, Co and a lithium-excessive layered compound containing Ni (Li[Ni 0.17 Li 0.2 Co 0.07 Mn 0.56 ]O 2 ), a lithium-containing composite metal oxide having a spinel structure (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ) is preferred, A lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ), a lithium-excessive layered compound containing Li, Mn, Co and Ni (Li[Ni 0.17 Li 0.2 Co 0.07 Mn 0.56 ]O 2 ) is more preferable.
유기 화합물로 이루어지는 정극 활물질로서는, 예를 들어, 폴리아세틸렌, 폴리-p-페닐렌 등의 도전성 고분자를 사용할 수도 있다.As a positive electrode active material made of an organic compound, for example, a conductive polymer such as polyacetylene and poly-p-phenylene may be used.
또, 전기 전도성이 부족한, 철계 산화물은, 환원 소성 시에 탄소원 물질을 존재시킴으로써, 탄소 재료로 덮인 전극 활물질로서 사용해도 된다.Further, the iron-based oxide, which is poor in electrical conductivity, may be used as an electrode active material covered with a carbon material by making a carbon source material present during reduction firing.
또한, 이들 화합물을, 부분적으로 원소 치환한 것을 사용해도 된다.Moreover, you may use what element substituted these compounds partially.
리튬 이온 2 차 전지용의 정극 활물질은, 상기의 무기 화합물과 유기 화합물의 혼합물이어도 된다.The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery may be a mixture of the above inorganic compound and organic compound.
정극 활물질의 체적 평균 입자경은, 통상적으로 1 ∼ 50 ㎛, 바람직하게는 2 ∼ 30 ㎛ 이다. 정극 활물질의 체적 평균 입자경이 상기 범위에 있음으로써, 정극 활물질층에 있어서의 정극용 결착제의 양을 적게 할 수 있고, 전지 용량의 저하를 억제할 수 있다. 또, 정극 활물질층을 형성하기 위해서는, 통상적으로, 정극 활물질 및 정극용 결착제를 함유하는 슬러리 (이하, 「정극용 슬러리 조성물」 이라고 기재하는 경우가 있다.) 를 준비하지만, 이 정극용 슬러리 조성물을, 도포하는데 적정한 점도로 조제하는 것이 용이하게 되어, 균일한 정극 활물질층을 얻을 수 있다.The volume average particle diameter of the positive electrode active material is usually 1 to 50 µm, preferably 2 to 30 µm. When the volume average particle diameter of the positive electrode active material is in the above range, the amount of the positive electrode binder in the positive electrode active material layer can be reduced, and a decrease in battery capacity can be suppressed. In addition, in order to form a positive electrode active material layer, a slurry containing a positive electrode active material and a positive electrode binder (hereinafter, sometimes referred to as “a positive electrode slurry composition”) is usually prepared, but this slurry composition for a positive electrode is prepared. It becomes easy to prepare with a viscosity suitable for coating, and a uniform positive electrode active material layer can be obtained.
정극 활물질층에 있어서의 정극 활물질의 함유 비율은, 바람직하게는 90 ∼ 99.9 질량%, 보다 바람직하게는 95 ∼ 99 질량% 이다. 정극 활물질층에 있어서의 정극 활물질의 함유량을, 상기 범위로 함으로써, 높은 용량을 나타내면서도 유연성, 결착성을 나타낼 수 있다.The content ratio of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 90 to 99.9 mass%, more preferably 95 to 99 mass%. When the content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is in the above range, flexibility and binding properties can be exhibited while exhibiting high capacity.
본 발명에 있어서의 정극 활물질 (A) 는, 니트릴기 함유 아크릴 중합체로 피복되어 있다. 니트릴기 함유 아크릴 중합체로 피복된 정극 활물질 (A) 를 사용함으로써, 리튬 이온 2 차 전지의 고전위에서의 사이클 특성이 향상된다. 이하, 니트릴기 함유 아크릴 중합체에 대해 설명한다.The positive electrode active material (A) in the present invention is coated with a nitrile group-containing acrylic polymer. By using the positive electrode active material (A) coated with a nitrile group-containing acrylic polymer, the cycle characteristics at a high potential of a lithium ion secondary battery are improved. Hereinafter, a nitrile group-containing acrylic polymer will be described.
니트릴기 함유 아크릴 중합체Nitrile group-containing acrylic polymer
니트릴기 함유 아크릴 중합체는, 니트릴기 함유 단량체 단위 및 (메트)아크릴산에스테르 단량체 단위를 함유하는 중합체이다. 니트릴기 함유 단량체 단위는, 니트릴기를 갖는 단량체를 중합하여 형성되는 구조 단위를 말하며, (메트)아크릴산에스테르 단량체 단위는, (메트)아크릴산에스테르 단량체를 중합하여 형성되는 구조 단위를 말한다. 니트릴기 함유 아크릴 중합체는, 니트릴기 함유 단량체 단위 및 (메트)아크릴산에스테르 단량체 단위를 함유하고, 추가로 필요에 따라, 에틸렌성 불포화산 단량체 단위 및, 가교성 단량체 등의 그 밖의 단량체로부터 유도되는 단량체 단위를 함유한다. 이들의 단량체 단위는, 당해 단량체를 중합하여 형성되는 구조 단위이다. 여기서, 각 단량체의 함유 비율 (단량체의 주입비) 은, 통상적으로, 니트릴기 함유 아크릴 중합체에 있어서의 각 단량체 단위의 함유 비율과 일치한다.The nitrile group-containing acrylic polymer is a polymer containing a nitrile group-containing monomer unit and a (meth)acrylic acid ester monomer unit. The nitrile group-containing monomer unit refers to a structural unit formed by polymerizing a monomer having a nitrile group, and the (meth)acrylic acid ester monomer unit refers to a structural unit formed by polymerizing a (meth)acrylic acid ester monomer. The nitrile group-containing acrylic polymer contains a nitrile group-containing monomer unit and a (meth)acrylic acid ester monomer unit, and further, if necessary, a monomer derived from other monomers such as ethylenic unsaturated acid monomer units and crosslinkable monomers. Contains units. These monomer units are structural units formed by polymerizing the monomer. Here, the content ratio of each monomer (injection ratio of the monomer) generally matches the content ratio of each monomer unit in the nitrile group-containing acrylic polymer.
니트릴기 함유 단량체의 구체예로서는, 아크릴로니트릴이나 메타크릴로니트릴 등을 들 수 있고, 그 중에서도 아크릴로니트릴이, 집전체와의 밀착성을 높여 전극 강도를 향상할 수 있는 점에서 바람직하다.Specific examples of the nitrile group-containing monomer include acrylonitrile, methacrylonitrile, and the like, and among them, acrylonitrile is preferable from the viewpoint of increasing the adhesion to the current collector and improving electrode strength.
니트릴기 함유 아크릴 중합체에 있어서의 니트릴기 함유 단량체 단위의 함유 비율은, 바람직하게는 5 ∼ 35 질량%, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 30 질량%, 특히 바람직하게는 15 ∼ 25 질량% 의 범위이다. 니트릴기 함유 단량체 단위의 함유 비율이 이 범위이면, 집전체와의 밀착성이 우수하여, 얻어지는 전극의 강도가 향상된다.The content ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the nitrile group-containing acrylic polymer is preferably 5 to 35% by mass, more preferably 10 to 30% by mass, and particularly preferably 15 to 25% by mass. When the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit is within this range, the adhesion to the current collector is excellent, and the strength of the obtained electrode is improved.
(메트)아크릴산에스테르 단량체 단위는, 일반식 (1) : CH2=CR1-COOR2 (식 중, R1 은 수소 원자 또는 메틸기를, R2 는 알킬기 또는 시클로알킬기를 나타낸다.) 로 나타내는 화합물 유래의 단량체를 중합하여 형성되는 구조 단위이다.The (meth)acrylic acid ester monomer unit is a compound represented by the general formula (1): CH 2 =CR 1 -COOR 2 (in the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents an alkyl group or a cycloalkyl group.) It is a structural unit formed by polymerizing the derived monomer.
일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 구체예로서는, 아크릴산에틸, 아크릴산프로필, 아크릴산이소프로필, 아크릴산n-부틸, 아크릴산이소부틸, 아크릴산t-부틸, 아크릴산n-아밀, 아크릴산이소아밀, 아크릴산n-헥실, 아크릴산2-에틸헥실, 아크릴산라우릴, 아크릴산스테아릴 등의 아크릴레이트 ; 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산이소프로필, 메타크릴산n-부틸, 메타크릴산이소부틸, 메타크릴산t-부틸, 메타크릴산n-아밀, 메타크릴산이소아밀, 메타크릴산n-헥실, 메타크릴산2-에틸헥실, 메타크릴산라우릴, 메타크릴산스테아릴 등의 메타크릴레이트를 들 수 있다. 이들 중에서도, 아크릴레이트가 바람직하고, 아크릴산n-부틸 및 아크릴산2-에틸헥실이, 얻어지는 전극의 강도를 향상할 수 있는 점에서, 특히 바람직하다.Specific examples of the compound represented by the general formula (1) include ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, n-amyl acrylate, isoamyl acrylate, and n-hexyl acrylate. Acrylates such as 2-ethylhexyl acrylate, lauryl acrylate, and stearyl acrylate; Ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate, n-amyl methacrylate, isoamyl methacrylate, meth And methacrylates such as n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, and stearyl methacrylate. Among these, acrylate is preferable, and n-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate are particularly preferable from the viewpoint of improving the strength of the obtained electrode.
(메트)아크릴산에스테르 단량체는, 1 종류를 단독으로 사용해도 되고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합해도 된다. 따라서, 니트릴기 함유 아크릴 중합체는, (메트)아크릴산에스테르 단량체를, 1 종류만 함유하고 있어도 되고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 함유하고 있어도 된다.One type of (meth)acrylic acid ester monomer may be used alone, or two or more types may be combined in an arbitrary ratio. Accordingly, the nitrile group-containing acrylic polymer may contain only one type of (meth)acrylic acid ester monomer, or may contain two or more types in combination in an arbitrary ratio.
니트릴기 함유 아크릴 중합체 중의 (메트)아크릴산에스테르 단량체 단위의 함유 비율은, 바람직하게는 35 ∼ 85 질량%, 보다 바람직하게는 45 ∼ 80 질량%, 더욱 바람직하게는 45 ∼ 75 질량%, 특히 바람직하게는 50 ∼ 70 질량% 이다. (메트)아크릴산에스테르 단량체 단위의 함유 비율이 상기 범위인 니트릴기 함유 아크릴 중합체를 사용하면, 전극의 유연성이 높고, 비수 전해액에 대한 팽윤성이 억제된다. 또, 내열성이 높고, 또한 얻어지는 전극의 내부 저항을 작게 할 수 있다.The content ratio of the (meth)acrylic acid ester monomer unit in the nitrile group-containing acrylic polymer is preferably 35 to 85% by mass, more preferably 45 to 80% by mass, still more preferably 45 to 75% by mass, particularly preferably Is 50 to 70 mass%. When a nitrile group-containing acrylic polymer in which the content ratio of the (meth)acrylic acid ester monomer unit is in the above range is used, the flexibility of the electrode is high and the swelling property to the non-aqueous electrolyte is suppressed. Moreover, heat resistance is high, and the internal resistance of the electrode obtained can be made small.
니트릴기 함유 아크릴 중합체는, 상기 니트릴기 함유 단량체 단위 및 (메트)아크릴산에스테르 단량체 단위에 더하여, 에틸렌성 불포화산 단량체 단위를 함유하고 있어도 된다.The nitrile group-containing acrylic polymer may contain an ethylenically unsaturated acid monomer unit in addition to the nitrile group-containing monomer unit and the (meth)acrylic acid ester monomer unit.
에틸렌성 불포화산 단량체 단위는, 에틸렌성 불포화산 단량체를 중합하여 형성되는 구조 단위이다. 에틸렌성 불포화산 단량체는, 카르복실기, 술폰산기, 포스피닐기 등의 산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체이며, 특정 단량체로 한정되지 않는다. 에틸렌성 불포화산 단량체의 구체예는, 에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체, 에틸렌성 불포화 술폰산 단량체, 에틸렌성 불포화 인산 단량체 등이다.The ethylenically unsaturated acid monomer unit is a structural unit formed by polymerizing an ethylenically unsaturated acid monomer. The ethylenically unsaturated acid monomer is an ethylenically unsaturated monomer having an acid group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphinyl group, and is not limited to a specific monomer. Specific examples of the ethylenically unsaturated acid monomer include an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, an ethylenically unsaturated sulfonic acid monomer, and an ethylenically unsaturated phosphoric acid monomer.
에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체의 구체예로서는, 에틸렌성 불포화 모노카르복실산 및 그 유도체, 에틸렌성 불포화 디카르복실산 및 그 산무수물 그리고 그들의 유도체를 들 수 있다.Specific examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include ethylenically unsaturated monocarboxylic acids and derivatives thereof, ethylenically unsaturated dicarboxylic acids and acid anhydrides thereof, and derivatives thereof.
에틸렌성 불포화 모노카르복실산의 예로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 및 크로톤산을 들 수 있다.Examples of ethylenically unsaturated monocarboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid.
에틸렌성 불포화 모노카르복실산의 유도체의 예로서는, 2-에틸아크릴산, 이소크로톤산, α-아세톡시아크릴산, β-trans-아릴옥시아크릴산, α-클로로-β-E-메톡시아크릴산, 및 β-디아미노아크릴산을 들 수 있다.Examples of derivatives of ethylenically unsaturated monocarboxylic acids include 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, α-acetoxyacrylic acid, β-trans-aryloxyacrylic acid, α-chloro-β-E-methoxyacrylic acid, and β- Diaminoacrylic acid may be mentioned.
에틸렌성 불포화 디카르복실산의 예로서는, 말레산, 푸마르산, 및 이타콘산을 들 수 있다.Examples of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids include maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid.
에틸렌성 불포화 디카르복실산의 산무수물의 예로서는, 무수 말레산, 아크릴산 무수물, 메틸 무수 말레산, 및 디메틸 무수 말레산을 들 수 있다.Examples of the acid anhydride of the ethylenically unsaturated dicarboxylic acid include maleic anhydride, acrylic anhydride, methyl maleic anhydride, and dimethyl maleic anhydride.
에틸렌성 불포화 디카르복실산의 유도체의 예로서는, 메틸말레산, 디메틸말레산, 페닐말레산, 클로로말레산, 디클로로말레산, 플루오로말레산 등의 말레산메틸알릴 ; 그리고 말레산디페닐, 말레산노닐, 말레산데실, 말레산도데실, 말레산옥타데실, 말레산플루오로알킬 등의 말레산에스테르를 들 수 있다.Examples of derivatives of ethylenically unsaturated dicarboxylic acid include methyl allyl maleate such as methyl maleic acid, dimethyl maleic acid, phenyl maleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, and fluoromaleic acid; And maleic acid esters, such as diphenyl maleate, nonyl maleate, decyl maleate, dodecyl maleate, octadecyl maleate, and fluoroalkyl maleate, are mentioned.
에틸렌성 불포화 술폰산 단량체의 구체예는, 비닐술폰산, 메틸비닐술폰산, 스티렌술폰산, (메트)아크릴술폰산, (메트)아크릴산-2-술폰산에틸, 2-아크릴아미드-2-하이드록시프로판술폰산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 등이다.Specific examples of ethylenically unsaturated sulfonic acid monomers are vinylsulfonic acid, methylvinylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, (meth)acrylic sulfonic acid, (meth)acrylic acid-2-ethyl sulfonic acid, 2-acrylamide-2-hydroxypropanesulfonic acid, 2- Acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid and the like.
에틸렌성 불포화 인산 단량체의 구체예는, (메트)아크릴산-3-클로로-2-인산프로필, (메트)아크릴산-2-인산에틸, 3-알릴옥시-2-하이드록시프로판인산 등이다.Specific examples of the ethylenically unsaturated phosphoric acid monomer include propyl (meth)acrylate-3-chloro-2-phosphate, ethyl (meth)acrylate-2-phosphate, and 3-allyloxy-2-hydroxypropanephosphate.
또, 상기 에틸렌성 불포화산 단량체의 알칼리 금속염 또는 암모늄염도 사용할 수 있다.Further, an alkali metal salt or an ammonium salt of the ethylenically unsaturated acid monomer can also be used.
상기 에틸렌성 불포화산 단량체는, 1 종류를 단독으로 사용해도 되고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합해도 된다. 따라서, 니트릴기 함유 아크릴 중합체는, 에틸렌성 불포화산 단량체를, 1 종류만 함유하고 있어도 되고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 함유하고 있어도 된다.One type of the ethylenically unsaturated acid monomer may be used alone, or two or more types may be combined in an arbitrary ratio. Accordingly, the nitrile group-containing acrylic polymer may contain only one type of ethylenically unsaturated acid monomer, or may contain two or more types in combination in an arbitrary ratio.
이들 중에서도, 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 분산성을 향상한다는 관점에서, 에틸렌성 불포화산 단량체로서는, 에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체 또는 에틸렌성 불포화 술폰산 단량체를 단독으로 사용하거나, 에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체와 에틸렌성 불포화 술폰산 단량체의 병용이 바람직하다.Among these, from the viewpoint of improving the dispersibility of the nitrile group-containing acrylic polymer, as the ethylenically unsaturated acid monomer, an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer or an ethylenically unsaturated sulfonic acid monomer is used alone, or an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer And ethylenically unsaturated sulfonic acid monomers are preferably used in combination.
에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체 중에서도, 니트릴기 함유 아크릴 중합체에 양호한 분산성을 발현시킨다는 관점에서, 바람직하게는 에틸렌성 불포화 모노카르복실산이며, 보다 바람직하게는 아크릴산이나 메타크릴산이며, 특히 바람직하게는 메타크릴산이다.Among ethylenically unsaturated carboxylic acid monomers, from the viewpoint of expressing good dispersibility in the nitrile group-containing acrylic polymer, it is preferably an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid, more preferably acrylic acid or methacrylic acid, and particularly preferably Is methacrylic acid.
또, 에틸렌성 불포화 술폰산 단량체 중에서도, 니트릴기 함유 아크릴 중합체에 양호한 분산성을 발현시킨다는 관점에서, 바람직하게는 2-아크릴아미드-2-하이드록시프로판술폰산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산이며, 보다 바람직하게는 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산이다.In addition, among ethylenically unsaturated sulfonic acid monomers, 2-acrylamide-2-hydroxypropanesulfonic acid and 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid are preferred from the viewpoint of exhibiting good dispersibility in the nitrile group-containing acrylic polymer. , More preferably 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid.
니트릴기 함유 아크릴 중합체에 있어서의 에틸렌성 불포화산 단량체 단위의 함유 비율은, 바람직하게는 3 ∼ 30 질량%, 보다 바람직하게는 10 ∼ 30 질량%, 더욱 바람직하게는 12 ∼ 28 질량%, 특히 바람직하게는 14 ∼ 26 질량% 의 범위이다. 에틸렌성 불포화산 단량체로서, 에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체와 에틸렌성 불포화 술폰산 단량체를 병용하는 경우, 니트릴기 함유 아크릴 중합체에 있어서의 에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체의 함유 비율은, 바람직하게는 3 ∼ 30 질량%, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 30 질량%, 특히 바람직하게는 12 ∼ 28 질량% 이며, 에틸렌성 불포화 술폰산 단량체의 함유 비율은, 바람직하게는 0.1 ∼ 10 질량% 이다.The content ratio of the ethylenically unsaturated acid monomer unit in the nitrile group-containing acrylic polymer is preferably 3 to 30% by mass, more preferably 10 to 30% by mass, still more preferably 12 to 28% by mass, particularly preferably It is in the range of 14 to 26 mass%. When an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer and an ethylenically unsaturated sulfonic acid monomer are used in combination as the ethylenically unsaturated acid monomer, the content ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the nitrile group-containing acrylic polymer is preferably 3 to It is 30 mass %, more preferably 10 to 30 mass %, particularly preferably 12 to 28 mass %, and the content ratio of the ethylenically unsaturated sulfonic acid monomer is preferably 0.1 to 10 mass %.
에틸렌성 불포화산 단량체 단위의 함유 비율을 상기 범위로 함으로써, 슬러리화했을 때의 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 분산성이 향상되어, 정극 활물질을 양호하게 피복할 수 있고, 그 결과, 균일성이 높은 정극 활물질층을 형성할 수 있고, 정극의 저항을 저감할 수 있다.By setting the content ratio of the ethylenically unsaturated acid monomer unit in the above range, the dispersibility of the nitrile group-containing acrylic polymer when slurry is improved, the positive electrode active material can be satisfactorily coated, and as a result, the positive electrode having high uniformity An active material layer can be formed, and the resistance of the positive electrode can be reduced.
니트릴기 함유 아크릴 중합체는, 상기 각 단량체 단위에 더하여, 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 THF 불용해분량에 영향을 주지 않는 범위에서, 추가로 가교성 단량체 단위를 함유하고 있어도 된다. 가교성 단량체 단위는, 가교성 단량체를 가열 또는 에너지 조사에 의해, 중합 중 또는 중합 후에 가교 구조를 형성할 수 있는 구조 단위이다. 가교성 단량체의 예로서는, 통상적으로는, 열가교성을 갖는 단량체를 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 열가교성의 가교성기 및 1 분자당 1 개의 올레핀성 이중 결합을 갖는 단관능성 단량체, 및 1 분자당 2 개 이상의 올레핀성 이중 결합을 갖는 다관능성 단량체를 들 수 있다.The nitrile group-containing acrylic polymer may further contain a crosslinkable monomer unit in a range that does not affect the amount of insoluble THF of the nitrile group-containing acrylic polymer in addition to the respective monomer units. The crosslinkable monomer unit is a structural unit capable of forming a crosslinked structure during or after polymerization by heating or irradiating the crosslinkable monomer with energy. As an example of a crosslinkable monomer, a monomer which has thermal crosslinkability is mentioned normally. More specifically, a monofunctional monomer having a thermally crosslinkable crosslinkable group and one olefinic double bond per molecule, and a polyfunctional monomer having two or more olefinic double bonds per molecule may be mentioned.
단관능성 단량체에 함유되는 열가교성의 가교성기의 예로서는, 에폭시기, N-메틸올아미드기, 옥세타닐기, 옥사졸린기, 및 이들의 조합을 들 수 있다. 이들 중에서도, 에폭시기가, 가교 및 가교 밀도의 조절이 용이한 점에서 보다 바람직하다.Examples of the thermally crosslinkable crosslinkable group contained in the monofunctional monomer include an epoxy group, an N-methylolamide group, an oxetanyl group, an oxazoline group, and combinations thereof. Among these, an epoxy group is more preferable because it is easy to control crosslinking and crosslinking density.
열가교성의 가교성기로서 에폭시기를 가지며, 또한 올레핀성 이중 결합을 갖는 가교성 단량체의 예로서는, 비닐글리시딜에테르, 알릴글리시딜에테르, 부테닐글리시딜에테르, o-알릴페닐글리시딜에테르 등의 불포화 글리시딜에테르 ; 부타디엔모노에폭시드, 클로로프렌모노에폭시드, 4,5-에폭시-2-펜텐, 3,4-에폭시-1-비닐시클로헥센, 1,2-에폭시-5,9-시클로도데카디엔 등의 디엔 또는 폴리엔의 모노에폭시드 ; 3,4-에폭시-1-부텐, 1,2-에폭시-5-헥센, 1,2-에폭시-9-데센 등의 알케닐에폭시드 ; 그리고 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 글리시딜크로토네이트, 글리시딜-4-헵테노에이트, 글리시딜소르베이트, 글리시딜리놀레이트, 글리시딜-4-메틸-3-펜테노에이트, 3-시클로헥센카르복실산의 글리시딜에스테르, 4-메틸-3-시클로헥센카르복실산의 글리시딜에스테르 등의 불포화 카르복실산의 글리시딜에스테르류를 들 수 있다.Examples of the crosslinkable monomer having an epoxy group as a thermally crosslinkable crosslinkable group and an olefinic double bond include vinyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, butenyl glycidyl ether, o-allylphenyl glycidyl ether Unsaturated glycidyl ethers such as; Dienes such as butadiene monoepoxide, chloroprene monoepoxide, 4,5-epoxy-2-pentene, 3,4-epoxy-1-vinylcyclohexene, 1,2-epoxy-5,9-cyclododecadiene, or Monoepoxide of polyene; Alkenyl epoxides such as 3,4-epoxy-1-butene, 1,2-epoxy-5-hexene, and 1,2-epoxy-9-decene; And glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl crotonate, glycidyl-4-heptenoate, glycidyl sorbate, glycidylinoleate, glycidyl-4-methyl Glycidyl esters of unsaturated carboxylic acids such as glycidyl esters of -3-pentenoate, 3-cyclohexenecarboxylic acid, and glycidyl esters of 4-methyl-3-cyclohexenecarboxylic acid. I can.
열가교성의 가교성기로서 N-메틸올아미드기를 가지며, 또한 올레핀성 이중 결합을 갖는 가교성 단량체의 예로서는, N-메틸올(메트)아크릴아미드 등의 메틸올기를 갖는 (메트)아크릴아미드류를 들 수 있다.Examples of the crosslinkable monomer having an N-methylolamide group as a thermally crosslinkable crosslinkable group and an olefinic double bond include (meth)acrylamides having a methylol group such as N-methylol (meth)acrylamide. I can.
열가교성의 가교성기로서 옥세타닐기를 가지며, 또한 올레핀성 이중 결합을 갖는 가교성 단량체의 예로서는, 3-((메트)아크릴로일옥시메틸)옥세탄, 3-((메트)아크릴로일옥시메틸)-2-트리플로로메틸옥세탄, 3-((메트)아크릴로일옥시메틸)-2-페닐옥세탄, 2-((메트)아크릴로일옥시메틸)옥세탄, 및 2-((메트)아크릴로일옥시메틸)-4-트리플로로메틸옥세탄을 들 수 있다.Examples of the crosslinkable monomer having an oxetanyl group as a thermally crosslinkable crosslinkable group and an olefinic double bond include 3-((meth)acryloyloxymethyl)oxetane, 3-((meth)acryloyloxy Methyl)-2-trifluoromethyloxetane, 3-((meth)acryloyloxymethyl)-2-phenyloxetane, 2-((meth)acryloyloxymethyl)oxetane, and 2-( (Meth)acryloyloxymethyl)-4-trifluoromethyloxetane.
열가교성의 가교성기로서 옥사졸린기를 가지며, 또한 올레핀성 이중 결합을 갖는 가교성 단량체의 예로서는, 2-비닐-2-옥사졸린, 2-비닐-4-메틸-2-옥사졸린, 2-비닐-5-메틸-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-4-메틸-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-5-메틸-2-옥사졸린, 및 2-이소프로페닐-5-에틸-2-옥사졸린을 들 수 있다.Examples of a crosslinkable monomer having an oxazoline group as a thermally crosslinkable crosslinkable group and an olefinic double bond include 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl- 5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-methyl-2-oxazoline, And 2-isopropenyl-5-ethyl-2-oxazoline.
2 개 이상의 올레핀성 이중 결합을 갖는 다관능성 단량체의 예로서는, 알릴(메트)아크릴레이트, 에틸렌디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판-트리(메트)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디알릴에테르, 폴리글리콜디알릴에테르, 트리에틸렌글리콜디비닐에테르, 하이드로퀴논디알릴에테르, 테트라알릴옥시에탄, 트리메틸올프로판-디알릴에테르, 상기 이외의 다관능성 알코올의 알릴 또는 비닐에테르, 트리알릴아민, 메틸렌비스아크릴아미드, 및 디비닐벤젠을 들 수 있다.Examples of the polyfunctional monomer having two or more olefinic double bonds include allyl (meth) acrylate, ethylene di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, Tetraethylene glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane-tri(meth)acrylate, dipropylene glycol diallyl ether, polyglycol diallyl ether, triethylene glycol divinyl ether, hydroquinone diallyl ether, tetraallyloxy Ethane, trimethylolpropane-diallyl ether, allyl or vinyl ether of polyfunctional alcohols other than the above, triallylamine, methylenebisacrylamide, and divinylbenzene.
가교성 단량체로서는, 특히, 알릴(메트)아크릴레이트, 에틸렌디(메트)아크릴레이트, 알릴글리시딜에테르, 및 글리시딜메타크릴레이트를 바람직하게 사용할 수 있다.As the crosslinkable monomer, in particular, allyl (meth)acrylate, ethylene di (meth)acrylate, allyl glycidyl ether, and glycidyl methacrylate can be preferably used.
상기 가교성 단량체는, 1 종류를 단독으로 사용해도 되고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합해도 된다. 따라서, 니트릴기 함유 아크릴 중합체는, 가교성 단량체를, 1 종류만 함유하고 있어도 되고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 함유하고 있어도 된다.The said crosslinkable monomer may be used individually by 1 type, and may combine 2 or more types by arbitrary ratios. Accordingly, the nitrile group-containing acrylic polymer may contain only one type of crosslinkable monomer, or may contain two or more types in combination in an arbitrary ratio.
니트릴기 함유 아크릴 중합체에 가교성 단량체 단위가 함유되는 경우, 그 함유 비율은, 바람직하게는 0.1 질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.2 질량% 이상, 특히 바람직하게는 0.5 질량% 이상이며, 바람직하게는 5 질량% 이하, 보다 바람직하게는 4 질량% 이하, 특히 바람직하게는 2 질량% 이하이다. 가교성 단량체 단위의 함유 비율을 상기 범위의 하한치 이상으로 함으로써, 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 가교도를 높여, 팽윤도가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 가교성 단량체 단위의 비율을 상기 범위의 상한치 이하로 함으로써, 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 분산성을 양호하게 할 수 있다. 따라서, 가교성 단량체 단위의 함유 비율을 상기 범위 내로 함으로써, 팽윤도 및 분산성의 양방을 양호한 것으로 할 수 있다.When the crosslinkable monomer unit is contained in the nitrile group-containing acrylic polymer, the content ratio is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, particularly preferably 0.5% by mass or more, and preferably It is 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or less. By making the content ratio of the crosslinkable monomer unit more than the lower limit of the above range, the degree of crosslinking of the nitrile group-containing acrylic polymer can be increased, and the degree of swelling can be prevented from excessively increasing. On the other hand, by making the ratio of the crosslinkable monomer unit below the upper limit of the above range, the dispersibility of the nitrile group-containing acrylic polymer can be improved. Therefore, both the swelling degree and the dispersibility can be made favorable by making the content ratio of a crosslinkable monomer unit within the said range.
또, 니트릴기 함유 아크릴 중합체에는, 상기에 더하여, 방향족 비닐 단량체 단위, 에틸렌성 불포화 카르복실산아미드 단량체 단위 등이 함유되어 있어도 된다.Further, in addition to the above, the nitrile group-containing acrylic polymer may contain an aromatic vinyl monomer unit, an ethylenically unsaturated carboxylic acid amide monomer unit, or the like.
방향족 비닐 단량체의 예로서는, 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 클로로스티렌, 하이드록시메틸스티렌 등을 들 수 있다.Examples of the aromatic vinyl monomer include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, chlorostyrene, and hydroxymethylstyrene.
에틸렌성 불포화 카르복실산아미드 단량체의 예로서는, (메트)아크릴아미드, N-메톡시메틸(메트)아크릴아미드 등을 들 수 있다.Examples of ethylenically unsaturated carboxylic acid amide monomers include (meth)acrylamide and N-methoxymethyl (meth)acrylamide.
이들 단량체 단위를 함유함으로써, 슬러리화했을 때의 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 분산성이 향상되고, 정극 활물질을 양호하게 피복할 수 있다. 이들 단량체 단위는, 10 질량% 이하의 비율로 함유되어 있어도 된다.By containing these monomer units, the dispersibility of the nitrile group-containing acrylic polymer when it is made into a slurry is improved, and the positive electrode active material can be satisfactorily coated. These monomer units may be contained in a ratio of 10% by mass or less.
여기서, 각 단량체의 함유 비율 (단량체의 주입비) 은, 통상적으로, 니트릴기 함유 아크릴 중합체에 있어서의 각 단량체 단위 (예를 들어, (메트)아크릴산에스테르 단량체 단위, 에틸렌성 불포화산 단량체 단위, 및 가교성 단량체 단위) 의 함유 비율과 일치한다.Here, the content ratio of each monomer (injection ratio of the monomer) is usually each monomer unit in the nitrile group-containing acrylic polymer (for example, a (meth)acrylic acid ester monomer unit, an ethylenically unsaturated acid monomer unit, and It coincides with the content ratio of the crosslinkable monomer unit).
다음으로, 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 SP 값, 비수 전해액에 대한 팽윤도, 및 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 테트라하이드로푸란 (THF) 불용해분량에 대해 설명한다.Next, the SP value of the nitrile group-containing acrylic polymer, the degree of swelling in the non-aqueous electrolyte, and the amount of tetrahydrofuran (THF) insoluble in the nitrile group-containing acrylic polymer will be described.
니트릴기 함유 아크릴 중합체의 SP 값은, 9 ∼ 11 (cal/㎤)1/2 이며, 바람직하게는 9 ∼ 10.5 (cal/㎤)1/2 이며, 보다 바람직하게는 9.5 ∼ 10 (cal/㎤)1/2 이다. 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 SP 값을, 상기 범위로 함으로써, 후술하는 정극용 슬러리 조성물을 제조할 때에 사용하는 분산매 (이하, 「슬러리 분산매」 라고 기재하는 경우가 있다.) 에 대한 용해성을 유지하면서, 비수 전해액에 대한 적당한 팽윤성을 갖게 할 수 있다. 그것에 의해, 얻어지는 전극의 균일성이 보다 향상되고, 그것을 사용한 2 차 전지의 사이클 특성을 향상시킬 수 있다.The SP value of the nitrile group-containing acrylic polymer is 9 to 11 (cal/cm 3) 1/2 , preferably 9 to 10.5 (cal/cm 3) 1/2 , more preferably 9.5 to 10 (cal/cm 3) ) 1/2 . By setting the SP value of the nitrile group-containing acrylic polymer in the above range, while maintaining the solubility in the dispersion medium (hereinafter sometimes referred to as “slurry dispersion medium”) used when preparing the slurry composition for a positive electrode described later. It can have an appropriate swelling property for a non-aqueous electrolyte. Thereby, the uniformity of the obtained electrode is further improved, and the cycle characteristic of the secondary battery using it can be improved.
SP 값이란, 용해도 파라미터를 의미한다. 이 SP 값은, J. Brandrup 및 E. H. Immergut 편 "Polymer Handbook" VII Solubility Parameter Values, pp 519-559 (John Wiley & Sons 사, 제 3 판 1989 년 발행) 에 기재되는 방법에 따라 구할 수 있다.The SP value means a solubility parameter. This SP value can be obtained according to the method described in J. Brandrup and E. H. Immergut edition "Polymer Handbook" VII Solubility Parameter Values, pp 519-559 (John Wiley & Sons, 3rd edition, published in 1989).
또, 상기의 문헌 "Polymer Handbook" 에 기재가 없는 폴리머의 SP 값은, Small 이 제안한 「분자 인력 정수법 (定數法)」 에 따라 구할 수 있다. 이 방법은, 화합물 분자를 구성하는 관능기 (원자단) 의 특성치, 즉, 분자 인력 정수 (G) 의 통계와 분자량으로부터 다음 식에 따라 SP 값 (δ) 을 구하는 방법이다.In addition, the SP value of a polymer that is not described in the above document "Polymer Handbook" can be obtained according to the "molecular attraction constant method" proposed by Small. This method is a method of determining the SP value (δ) according to the following equation from the characteristic value of the functional group (atomic group) constituting the compound molecule, that is, the statistics of the molecular attraction constant (G) and the molecular weight.
상기의 식에 있어서, δ 는 SP 값을 나타내고, ΣG 는 분자 인력 정수 G 의 총계를 나타내고, V 는 비용을 나타내고, M 은 분자량을 나타내고, d 는 비중을 나타낸다.In the above formula, δ represents the SP value, ΣG represents the total number of molecular attraction constants G, V represents the cost, M represents the molecular weight, and d represents the specific gravity.
또한, 2 종류 이상의 니트릴기 함유 아크릴 중합체를 조합하여 정극 활물질의 표면을 피복하는 경우에는, 니트릴기 함유 아크릴 중합체 전체의 SP 값은, 개개의 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 SP 값과 혼합 몰비로부터 계산으로 구할 수 있다. 구체적으로는, 개개의 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 SP 값에 대해 몰비에 의해 가중치를 부여한 가중 평균으로서, 니트릴기 함유 아크릴 중합체 전체의 SP 값을 산출한다.In addition, when two or more types of nitrile group-containing acrylic polymers are combined to cover the surface of the positive electrode active material, the SP value of the entire nitrile group-containing acrylic polymer is calculated from the SP value and the mixing molar ratio of the respective nitrile group-containing acrylic polymers. You can get it. Specifically, the SP value of the entire nitrile group-containing acrylic polymer is calculated as a weighted average weighted by a molar ratio with respect to the SP value of each nitrile group-containing acrylic polymer.
니트릴기 함유 아크릴 중합체가 상기와 같은 SP 값을 갖는 것은, 니트릴기 함유 아크릴 중합체가 슬러리 분산매에는 용해되지만, 비수 전해액에는 팽윤되는 것을 의미한다. 따라서, 리튬 이온 2 차 전지에 있어서, 정극 활물질의 니트릴기 함유 아크릴 중합체에 피복된 부분은, 비수 전해액에 접촉하지 않기 때문에, 정극 활물질의 열화가 억제되어, 충방전 사이클을 반복해도 사이클 특성의 저하를 방지할 수 있다.When the nitrile group-containing acrylic polymer has the above SP value, it means that the nitrile group-containing acrylic polymer is dissolved in the slurry dispersion medium, but swells in the non-aqueous electrolyte solution. Therefore, in the lithium ion secondary battery, since the portion coated with the nitrile group-containing acrylic polymer of the positive electrode active material does not contact the non-aqueous electrolyte, deterioration of the positive electrode active material is suppressed, and the cycle characteristics decrease even if the charge/discharge cycle is repeated. Can be prevented.
또, 니트릴기 함유 아크릴 중합체가 상기와 같은 SP 값을 갖는 것은, 니트릴기 함유 아크릴 중합체가 리튬 이온 2 차 전지의 비수 전해액에 팽윤될 수 있는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명의 리튬 이온 2 차 전지에 있어서 니트릴기 함유 아크릴 중합체는 이온의 이동을 방해하지 않기 때문에, 리튬 이온 2 차 전지의 정극에 있어서의 내부 저항을 작게 억제할 수 있다. 또, 통상적으로는, 리튬 이온 2 차 전지에는 물은 함유되지 않거나, 함유된다고 해도 소량이므로, 니트릴기 함유 아크릴 중합체가 팽윤되어도 정극 활물질의 용출에 의한 집전체의 부식은 진행되기 어렵게 되어 있다.In addition, the fact that the nitrile group-containing acrylic polymer has the above SP value means that the nitrile group-containing acrylic polymer can swell in the non-aqueous electrolyte solution of the lithium ion secondary battery. Therefore, in the lithium ion secondary battery of the present invention, since the nitrile group-containing acrylic polymer does not hinder the movement of ions, the internal resistance in the positive electrode of the lithium ion secondary battery can be suppressed to a small extent. In addition, since water is not usually contained in a lithium ion secondary battery, or even if it is contained in a small amount, even if the nitrile group-containing acrylic polymer is swollen, corrosion of the current collector due to elution of the positive electrode active material is difficult to proceed.
니트릴기 함유 아크릴 중합체의 비수 전해액에 대한 팽윤도는, 이러한 중합체의 체적이 비수 전해액 중에서 현저하게 변화하는 것을 피하기 위해, 바람직하게는 1.0 배 이상 3 배 이하이며, 보다 바람직하게는 1.0 배 이상 2.8 배 이하, 더욱 바람직하게는 1.0 배 이상 2.6 배 이하이다. 여기서, 비수 전해액은, 본 발명의 리튬 이온 2 차 전지를 구성하는 전해액이다. 비수 전해액에 대한 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 팽윤도를 상기 범위로 함으로써, 충방전 사이클을 반복해도, 정극 활물질층의 집전체에 대한 밀착성이 유지되어, 사이클 특성이 향상된다. 비수 전해액에 대한 팽윤도는, 예를 들어, 전술한 각 단량체 단위의 함유 비율에 의해 제어할 수 있다. 구체적으로는, 니트릴기 함유 단량체 단위의 함유 비율을 늘리면 증대한다. 또, 에틸렌성 불포화산 단량체 단위의 함유 비율을 늘리면 감소한다.The degree of swelling of the nitrile group-containing acrylic polymer in the nonaqueous electrolyte solution is preferably 1.0 times or more and 3 times or less, and more preferably 1.0 times or more and 2.8 times or less, in order to avoid remarkable changes in the volume of these polymers in the nonaqueous electrolyte. , More preferably 1.0 times or more and 2.6 times or less. Here, the non-aqueous electrolytic solution is an electrolytic solution constituting the lithium ion secondary battery of the present invention. By making the swelling degree of the nitrile group-containing acrylic polymer with respect to the non-aqueous electrolyte solution in the above range, even if the charge/discharge cycle is repeated, the adhesion of the positive electrode active material layer to the current collector is maintained, and the cycle characteristics are improved. The degree of swelling to the non-aqueous electrolytic solution can be controlled by, for example, the content ratio of each monomer unit described above. Specifically, it increases when the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit is increased. Further, it decreases when the content ratio of the ethylenically unsaturated acid monomer unit is increased.
또, 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 테트라하이드로푸란 (THF) 불용해분량은, 이러한 중합체를 슬러리 분산매에 적당히 용해시키기 위해, 바람직하게는 30 질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 25 질량% 이하이며, 더욱 바람직하게는 20 질량% 이하의 범위에 있다. THF 불용해분은, 겔량의 지표이며, THF 불용해분량이 많으면, N-메틸피롤리돈 (이하, NMP 라고 기재하는 경우가 있다) 등의 유기 용제를 사용한 슬러리 중에 있어서 입자상으로 존재할 가능성이 높아지고, 슬러리 중에서의 분산성이 저해되는 경우가 있다. THF 불용해분량은, 후술하는 바와 같이, 중합 반응 온도, 단량체의 첨가 시간, 중합 개시제량 등에 의해 제어할 수 있다. 구체적으로는, 중합 반응 온도를 올리는, 중합 개시제, 연쇄 이동제를 많게 하는 등의 방법으로 THF 불용해분량이 감소한다. 또한, THF 불용해분량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0 질량% 이상이며, 보다 바람직하게는 0 질량% 보다 크고, 특히 바람직하게는 5 질량% 이상이다.In addition, the amount of tetrahydrofuran (THF) insoluble in the nitrile group-containing acrylic polymer is preferably 30 mass% or less, more preferably 25 mass% or less, in order to properly dissolve such a polymer in the slurry dispersion medium. Preferably, it is in the range of 20 mass% or less. THF insoluble matter is an index of the amount of gel, and if the amount of THF insoluble matter is large, the possibility of present in the form of particles increases in a slurry using an organic solvent such as N-methylpyrrolidone (hereinafter, it may be described as NMP). , The dispersibility in the slurry may be impaired. The amount of THF insoluble can be controlled by the polymerization reaction temperature, the addition time of the monomer, the amount of the polymerization initiator, and the like, as described later. Specifically, the amount of THF insoluble content decreases by increasing the polymerization reaction temperature or increasing the polymerization initiator or chain transfer agent. In addition, the lower limit of the amount of THF insoluble content is not particularly limited, but is preferably 0% by mass or more, more preferably more than 0% by mass, and particularly preferably 5% by mass or more.
비수 전해액과 슬러리 분산매인 유기 용제는, 용해 파라미터 (SP 값) 가 가깝기 때문에, 중합체의 비수 전해액에 대한 팽윤도를 적절한 범위 내로 하면, 슬러리 분산매인 유기 용제에는 이러한 중합체가 용해되지 않는 (THF 불용해분량이 과다가 된다) 경우가 있고, 반대로, 이러한 중합체가 유기 용제에 용해되기 쉽게 하면, 그 중합체의 비수 전해액에 대한 팽윤도가 적절한 범위 외가 되어 버리는 경우가 있지만, 본 발명에서는, 이들의 팽윤도 및 THF 불용해분량이, 모두 적절한 범위 내에 있다.Since the dissolution parameter (SP value) of the nonaqueous electrolyte and the organic solvent as the slurry dispersion medium is close, if the swelling degree of the polymer to the nonaqueous electrolyte is within an appropriate range, such a polymer is not dissolved in the organic solvent as the slurry dispersion medium (THF insoluble content) In some cases, conversely, if such a polymer is easily dissolved in an organic solvent, the swelling degree of the polymer in the non-aqueous electrolyte solution may be out of the appropriate range, but in the present invention, the swelling degree and THF insoluble All of them are within an appropriate range.
니트릴기 함유 아크릴 중합체의 제법은 특별히 한정은 되지 않지만, 상기 서술한 바와 같이, 니트릴기 함유 아크릴 중합체를 구성하는 단량체를 함유하는 단량체 혼합물을, 유화 중합하여 얻을 수 있다. 유화 중합의 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 유화 중합법을 채용하면 된다. 혼합 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 교반식, 진탕식, 및 회전식 등의 혼합 장치를 사용한 방법을 들 수 있다. 또, 호모게나이저, 볼 밀, 샌드 밀, 롤 밀, 플래니터리 믹서 및 유성식 혼련기 등의 분산 혼련 장치를 사용한 방법을 들 수 있다.The method for producing the nitrile group-containing acrylic polymer is not particularly limited, but as described above, a monomer mixture containing a monomer constituting the nitrile group-containing acrylic polymer can be obtained by emulsion polymerization. The method of emulsion polymerization is not particularly limited, and a conventionally known emulsion polymerization method may be employed. The mixing method is not particularly limited, and examples thereof include a method using a mixing device such as a stirring type, a shaking type, and a rotary type. Further, a method using a dispersion kneading apparatus such as a homogenizer, a ball mill, a sand mill, a roll mill, a planetary mixer, and a planetary kneader can be mentioned.
유화 중합에 사용하는 중합 개시제로서는, 예를 들어, 과황산나트륨, 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과인산칼륨, 과산화수소 등의 무기 과산화물 ; t-부틸퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드, p-멘탄하이드로퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, t-부틸쿠밀퍼옥사이드, 아세틸퍼옥사이드, 이소부티릴퍼옥사이드, 옥타노일퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸헥사노일퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시이소부틸레이트 등의 유기 과산화물 ; 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴, 아조비스시클로헥산카르보니트릴, 아조비스이소부티르산메틸 등의 아조 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the polymerization initiator used in the emulsion polymerization include inorganic peroxides such as sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate, potassium perphosphate, and hydrogen peroxide; t-butyl peroxide, cumene hydroperoxide, p-mentane hydroperoxide, di-t-butyl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, acetyl peroxide, isobutyryl peroxide, octanoyl peroxide, benzoyl peroxide Organic peroxides such as 3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide and t-butylperoxyisobutyrate; Azo compounds, such as azobisisobutyronitrile, azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, azobiscyclohexanecarbonitrile, and methyl azobisisobutyrate, etc. are mentioned.
이들 중에서도, 무기 과산화물을 바람직하게 사용할 수 있다. 이들 중합 개시제는, 각각 단독으로 또는 2 종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또, 과산화물 개시제는, 중아황산나트륨 등의 환원제와 조합하여, 레독스계 중합 개시제로서 사용할 수도 있다.Among these, inorganic peroxides can be preferably used. These polymerization initiators can be used individually or in combination of two or more, respectively. Moreover, the peroxide initiator can also be used as a redox-based polymerization initiator in combination with a reducing agent such as sodium bisulfite.
중합 개시제의 사용량은, 중합에 사용하는 단량체 혼합물의 전체량 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.05 ∼ 5 질량부, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 2 질량부이다. 상기 범위로, 중합 개시제를 사용함으로써, 얻어지는 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 THF 불용분량을 적절히 조절할 수 있다.The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.05 to 5 parts by mass, more preferably 0.1 to 2 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total amount of the monomer mixture used for polymerization. Within the above range, by using a polymerization initiator, the amount of THF insoluble content of the obtained nitrile group-containing acrylic polymer can be appropriately adjusted.
얻어지는 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 THF 불용분량을 조절하기 위해서, 유화 중합시에 연쇄 이동제를 사용해도 된다. 연쇄 이동제로서는, 예를 들어, n-헥실메르캅탄, n-옥틸메르캅탄, t-옥틸메르캅탄, n-도데실메르캅탄, t-도데실메르캅탄, n-스테아릴메르캅탄 등의 알킬메르캅탄 ; 디메틸잔토겐디술파이드, 디이소프로필잔토겐디술파이드 등의 잔토겐 화합물 ; 타피노렌이나, 테트라메틸티우람디술파이드, 테트라에틸티우람디술파이드, 테트라메틸티우람모노술파이드 등의 티우람계 화합물 ; 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀, 스티렌화페놀 등의 페놀계 화합물 ; 알릴알코올 등의 알릴 화합물 ; 디클로르메탄, 디브로모메탄, 사브롬화탄소 등의 할로겐화 탄화수소 화합물 ; 티오글리콜산, 티오말산, 2-에틸헥실티오글리콜레이트, 디페닐에틸렌, α-메틸스티렌다이머 등을 들 수 있다.In order to control the amount of THF insoluble content of the obtained nitrile group-containing acrylic polymer, a chain transfer agent may be used during emulsion polymerization. Examples of the chain transfer agent include alkyl mers such as n-hexyl mercaptan, n-octyl mercaptan, t-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, and n-stearyl mercaptan. Captan; Xanthogen compounds, such as dimethyl xanthogen disulfide and diisopropyl xanthogen disulfide; Thiuram compounds, such as tapinorene, tetramethyl thiuram disulfide, tetraethyl thiuram disulfide, and tetramethyl thiuram monosulfide; Phenolic compounds such as 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol and styrenated phenol; Allyl compounds such as allyl alcohol; Halogenated hydrocarbon compounds such as dichloromethane, dibromomethane, and carbon tetrabromide; Thioglycolic acid, thiomalic acid, 2-ethylhexylthioglycolate, diphenylethylene, α-methylstyrene dimer, etc. are mentioned.
이들 중에서도, 알킬메르캅탄이 바람직하고, t-도데실메르캅탄을 보다 바람직하게 사용할 수 있다. 이들의 연쇄 이동제는, 단독 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다.Among these, alkyl mercaptan is preferable, and t-dodecyl mercaptan can be more preferably used. These chain transfer agents can be used alone or in combination of two or more.
연쇄 이동제의 사용량은, 단량체 혼합물 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.05 ∼ 2 질량부, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 1 질량부이다.The amount of the chain transfer agent used is preferably 0.05 to 2 parts by mass, more preferably 0.1 to 1 part by mass, based on 100 parts by mass of the monomer mixture.
유화 중합 시에, 계면 활성제를 사용해도 된다. 계면 활성제는, 아니온성 계면 활성제, 논이온성 계면 활성제, 카티온성 계면 활성제, 양쪽성 계면 활성제 중 어느 것이어도 된다. 아니온성 계면 활성제의 구체예로서는, 나트륨라우릴술페이트, 암모늄라우릴술페이트, 나트륨도데실술페이트, 암모늄도데실술페이트, 나트륨옥틸술페이트, 나트륨데실술페이트, 나트륨테트라데실술페이트, 나트륨헥사데실술페이트, 나트륨옥타데실술페이트 등의 고급 알코올의 황산에스테르염 ; 도데실벤젠술폰산나트륨, 라우릴벤젠술폰산나트륨, 헥사데실벤젠술폰산나트륨 등의 알킬벤젠술폰산염 ; 라우릴술폰산나트륨, 도데실술폰산나트륨, 테트라데실술폰산나트륨 등의 지방족 술폰산염 ; 등을 들 수 있다.In the case of emulsion polymerization, a surfactant may be used. The surfactant may be any of anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants. Specific examples of the anionic surfactant include sodium lauryl sulfate, ammonium lauryl sulfate, sodium dodecyl sulfate, ammonium dodecyl sulfate, sodium octyl sulfate, sodium decyl sulfate, sodium tetradecyl sulfate, sodium hexadecyl sulfate. Sulfates of higher alcohols such as pate and sodium octadecyl sulfate; Alkylbenzene sulfonates, such as sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium laurylbenzenesulfonate, and sodium hexadecylbenzenesulfonate; Aliphatic sulfonic acid salts such as sodium lauryl sulfonate, sodium dodecyl sulfonate, and sodium tetradecyl sulfonate; And the like.
계면 활성제의 사용량은, 단량체 혼합물 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.5 ∼ 10 질량부, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5 질량부이다.The surfactant is used in an amount of preferably 0.5 to 10 parts by mass, and more preferably 1 to 5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the monomer mixture.
또한 유화 중합 시에, 수산화나트륨, 암모니아 등의 pH 조정제 ; 분산제, 킬레이트제, 산소 포착제, 빌더, 입자경 조절을 위한 시드라텍스 등의 각종 첨가제를 적절히 사용할 수 있다. 시드라텍스란, 유화 중합 시에 반응의 핵이 되는 미소 입자의 분산액을 말한다. 미소 입자는 입경이 100 nm 이하인 것이 많다. 미소 입자는 특별히 한정은 되지 않고, 디엔계 중합체나 아크릴계 중합체 등의 범용의 중합체가 사용된다. 시드라텍스를 사용한 유화 중합법에 의하면, 비교적 입경이 고른 중합체 입자가 얻어진다.Moreover, at the time of emulsion polymerization, pH adjusters, such as sodium hydroxide and ammonia; Various additives, such as a dispersing agent, a chelating agent, an oxygen scavenger, a builder, and sidratex, for particle diameter control can be used suitably. Cydratex refers to a dispersion of fine particles that become the nucleus of a reaction during emulsion polymerization. The fine particles often have a particle diameter of 100 nm or less. The microparticles are not particularly limited, and general-purpose polymers such as diene polymers and acrylic polymers are used. According to the emulsion polymerization method using Sidratex, polymer particles having a relatively even particle size are obtained.
중합 반응을 실시할 때의 중합 온도는, 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로, 0 ∼ 100 ℃, 바람직하게는 40 ∼ 80 ℃ 로 한다. 이와 같은 온도 범위에서 유화 중합하고, 소정의 중합 전화율로, 중합 정지제를 첨가하거나, 중합계를 냉각시키거나 하여, 중합 반응을 정지한다. 중합 반응을 정지하는 중합 전화율은, 바람직하게는 93 질량% 이상, 보다 바람직하게는 95 질량% 이상이다. 또, 중합 온도를 상기 범위로 함으로써, 얻어지는 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 THF 불용분량을 적절히 조절할 수 있다.The polymerization temperature at the time of performing the polymerization reaction is not particularly limited, but is usually 0 to 100°C, preferably 40 to 80°C. Emulsion polymerization is carried out in such a temperature range, and a polymerization terminator is added or the polymerization system is cooled to stop the polymerization reaction at a predetermined polymerization conversion rate. The polymerization conversion rate at which the polymerization reaction is stopped is preferably 93% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more. Moreover, by making the polymerization temperature into the said range, the amount of THF insoluble content of the obtained nitrile group-containing acrylic polymer can be adjusted suitably.
중합 반응을 정지한 후, 원하는 바에 따라, 미반응 단량체를 제거하고, pH 나 고형분 농도를 조정하여, 중합체가 분산매에 분산된 형태 (라텍스) 로 니트릴기 함유 아크릴 중합체가 얻어진다. 그 후, 필요에 따라, 분산매를 치환해도 되고, 또 분산매를 증발시켜, 입자상의 니트릴기 함유 아크릴 중합체를 분말 형상으로 얻어도 된다.After stopping the polymerization reaction, if desired, unreacted monomers are removed, and the pH or solid content concentration is adjusted to obtain an acrylic polymer containing a nitrile group in a form in which the polymer is dispersed in a dispersion medium (latex). Thereafter, if necessary, the dispersion medium may be substituted, or the dispersion medium may be evaporated to obtain a particulate nitrile group-containing acrylic polymer in a powder form.
니트릴기 함유 아크릴 중합체의 분산액에는, 공지된 분산제, 증점제, 노화 방지제, 소포제, 방부제, 항균제, 블리스터 방지제, pH 조정제 등을 필요에 따라 첨가할 수도 있다.To the dispersion of the nitrile group-containing acrylic polymer, a known dispersing agent, a thickener, an anti-aging agent, an antifoaming agent, an antiseptic agent, an antibacterial agent, an anti-blister agent, a pH adjuster, and the like may be added as necessary.
상기의 니트릴기 함유 아크릴 중합체를 사용하여 정극 활물질을 피복하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 정극용 슬러리 조성물을 조정할 때에, 정극 활물질과 니트릴기 함유 아크릴 중합체를 혼합하여 교반함으로써 얻을 수 있다. 혼합·교반하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 또, 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 양은, 정극 활물질 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.05 ∼ 1.95 질량부, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 1.0 질량부, 특히 바람직하게는 0.2 ∼ 0.6 질량부이다. 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 양이 상기 범위에 있으면, 정극 활물질을 양호하게 피복할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 니트릴기 함유 아크릴 중합체는, 정극 활물질을 피복하는 기능뿐만 아니라, 결착제로서의 기능도 가질 수 있다.The method of coating a positive electrode active material using the nitrile group-containing acrylic polymer is not particularly limited, and for example, when preparing a slurry composition for a positive electrode, it can be obtained by mixing and stirring the positive electrode active material and a nitrile group-containing acrylic polymer. . The method of mixing and stirring is not particularly limited. Further, the amount of the nitrile group-containing acrylic polymer is preferably 0.05 to 1.95 parts by mass, more preferably 0.1 to 1.0 parts by mass, and particularly preferably 0.2 to 0.6 parts by mass per 100 parts by mass of the positive electrode active material. When the amount of the nitrile group-containing acrylic polymer is in the above range, the positive electrode active material can be satisfactorily coated. In addition, in the present invention, the nitrile group-containing acrylic polymer may have not only a function of covering a positive electrode active material, but also a function as a binder.
(B) 정극용 결착제(B) Binder for positive electrode
정극용 결착제 (B) 는, 불소 함유 중합체를 함유한다.The binder for positive electrodes (B) contains a fluorine-containing polymer.
불소 함유 중합체Fluorine-containing polymer
정극용 결착제에는, 불소 함유 중합체를 사용한다. 정극용 결착제가, 불소 함유 중합체를 함유함으로써, 슬러리의 안정성이 향상되고, 또 비수 전해액에 대한 결착제의 팽윤을 억제하여, 사이클 특성이 향상된다.As the binder for positive electrodes, a fluorine-containing polymer is used. When the binder for positive electrodes contains a fluorine-containing polymer, the stability of the slurry is improved, and swelling of the binder to the non-aqueous electrolyte is suppressed, and cycle characteristics are improved.
불소 함유 중합체는, 불소 함유 단량체 단위를 함유하는 중합체이다. 불소 함유 단량체 단위는, 불소 함유 단량체를 중합하여 형성되는 구조 단위이다. 불소 함유 중합체는, 구체적으로는, 불소 함유 단량체의 단독 중합체, 불소 함유 단량체와 이것과 공중합 가능한 다른 불소 함유 단량체의 공중합체, 불소 함유 단량체와 이것과 공중합 가능한 단량체의 공중합체, 불소 함유 단량체와 이것과 공중합 가능한 다른 불소 함유 단량체와 이들과 공중합 가능한 단량체의 공중합체를 들 수 있다.The fluorine-containing polymer is a polymer containing a fluorine-containing monomer unit. The fluorine-containing monomer unit is a structural unit formed by polymerizing a fluorine-containing monomer. The fluorine-containing polymer is specifically a homopolymer of a fluorine-containing monomer, a copolymer of a fluorine-containing monomer and another fluorine-containing monomer copolymerizable therewith, a copolymer of a fluorine-containing monomer and a monomer copolymerizable therewith, a fluorine-containing monomer and this And copolymers of other fluorine-containing monomers copolymerizable with and a monomer copolymerizable with these.
불소 함유 단량체로서는, 불화비닐리덴, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 3 불화염화비닐, 불화비닐, 퍼플루오로알킬비닐에테르 등을 들 수 있지만, 불화비닐리덴이 바람직하다.Examples of the fluorine-containing monomer include vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, vinyl trifluoride, vinyl fluoride, and perfluoroalkyl vinyl ether, but vinylidene fluoride is preferable.
불소 함유 중합체에 있어서의, 불소 함유 단량체 단위의 비율은, 통상적으로 70 질량% 이상, 바람직하게는 80 질량% 이상이다. 또한, 불소 함유 중합체에 있어서의, 불소 함유 단량체 단위의 비율의 상한은 100 질량% 이다.The proportion of the fluorine-containing monomer unit in the fluorine-containing polymer is usually 70% by mass or more, and preferably 80% by mass or more. In addition, the upper limit of the ratio of the fluorine-containing monomer unit in the fluorine-containing polymer is 100% by mass.
불소 함유 단량체와 공중합 가능한 단량체로서는, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐 등의 1-올레핀 ; 스티렌, α-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 비닐톨루엔, 클로로스티렌 등의 방향족 비닐 화합물 ; (메트)아크릴로니트릴 (아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴의 약기. 이후 동일.) 등의 불포화 니트릴 화합물 ; (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산부틸, (메트)아크릴산2-에틸헥실 등의 (메트)아크릴산에스테르 화합물 ; (메트)아크릴아미드, N-메틸올(메트)아크릴아미드, N-부톡시메틸(메트)아크릴아미드 등의 (메트)아크릴아미드 화합물 ; (메트)아크릴산, 이타콘산, 푸마르산, 크로톤산, 말레산 등의 카르복실기 함유 비닐 화합물 ; 알릴글리시딜에테르, (메트)아크릴산글리시딜 등의 에폭시기 함유 불포화 화합물 ; (메트)아크릴산디메틸아미노에틸, (메트)아크릴산디에틸아미노에틸 등의 아미노기 함유 불포화 화합물 ; 스티렌술폰산, 비닐술폰산, (메트)알릴술폰산 등의 술폰산기 함유 불포화 화합물 ; 3-알릴옥시-2-하이드록시프로판황산 등의 황산기 함유 불포화 화합물 ; (메트)아크릴산-3-클로로-2-인산프로필, 3-알릴옥시-2-하이드록시프로판인산 등의 인산기 함유 불포화 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the monomer copolymerizable with the fluorine-containing monomer include 1-olefins such as ethylene, propylene, and 1-butene; Aromatic vinyl compounds such as styrene, α-methylstyrene, p-t-butylstyrene, vinyltoluene, and chlorostyrene; Unsaturated nitrile compounds, such as (meth)acrylonitrile (abbreviation of acrylonitrile and methacrylonitrile. The same hereinafter); (Meth)acrylic acid ester compounds such as methyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, and 2-ethylhexyl (meth)acrylate; (Meth)acrylamide compounds such as (meth)acrylamide, N-methylol (meth)acrylamide, and N-butoxymethyl (meth)acrylamide; Carboxyl group-containing vinyl compounds, such as (meth)acrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, crotonic acid, and maleic acid; Epoxy group-containing unsaturated compounds such as allyl glycidyl ether and glycidyl (meth)acrylate; Amino group-containing unsaturated compounds such as dimethylaminoethyl (meth)acrylate and diethylaminoethyl (meth)acrylate; Sulfonic acid group-containing unsaturated compounds such as styrenesulfonic acid, vinylsulfonic acid, and (meth)allylsulfonic acid; Sulfuric acid group-containing unsaturated compounds such as 3-allyloxy-2-hydroxypropane sulfuric acid; Phosphoric acid group-containing unsaturated compounds, such as propyl (meth)acrylic acid-3-chloro-2-phosphate and 3-allyloxy-2-hydroxypropane phosphoric acid, etc. are mentioned.
불소 함유 중합체에 있어서의, 불소 함유 단량체와 공중합 가능한 단량체 단위의 비율은, 통상적으로 30 질량% 이하, 바람직하게는 20 질량% 이하이다.The ratio of the fluorine-containing monomer and the monomer unit copolymerizable with the fluorine-containing polymer is usually 30% by mass or less, and preferably 20% by mass or less.
불소 함유 중합체 중에서도, 불소 함유 단량체로서 불화비닐리덴을 함유하는 중합체, 구체적으로는, 불화비닐리덴의 단독 중합체, 불화비닐리덴과 이것과 공중합 가능한 다른 불소 함유 단량체의 공중합체, 불화비닐리덴과 이것과 공중합 가능한 다른 불소 함유 단량체와 이들과 공중합 가능한 단량체의 공중합체, 불화비닐리덴과 이것과 공중합인 단량체의 공중합체가 바람직하다.Among the fluorine-containing polymers, a polymer containing vinylidene fluoride as a fluorine-containing monomer, specifically, a homopolymer of vinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and other fluorine-containing monomers copolymerizable therewith, and vinylidene fluoride and this A copolymer of another copolymerizable fluorine-containing monomer and a monomer copolymerizable therewith, and a copolymer of vinylidene fluoride and a monomer copolymerized therewith are preferable.
상기와 같은 불소 함유 중합체 중에서도, 불화비닐리덴의 단독 중합체 (폴리불화비닐리덴), 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리불화비닐이 바람직하고, 폴리불화비닐리덴이 보다 바람직하다.Among the above-described fluorine-containing polymers, a homopolymer of vinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride), a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, and polyvinyl fluoride are preferable, and polyvinylidene fluoride is more preferable.
불소 함유 중합체는, 1 종 단독이어도 되고, 또 2 종 이상을 병용해도 된다. 2 종 이상을 병용하는 경우에는, 저분자량체와 고분자량체를 병용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, ASTM D3835/232 ℃ 100 sec-1 에서 측정되는 불소 함유 중합체의 용융 점도가 35 kpoise 미만인 것을 저분자량, 35 kpoise 이상인 것을 고분자량으로 하고, 양자를 병용하는 것이 바람직하다.The fluorine-containing polymer may be used alone or in combination of two or more. When using two or more types together, it is preferable to use a low molecular weight body and a high molecular weight body together. Specifically, the melt viscosity of the fluorine-containing polymer measured in ASTM D3835/232° C. 100 sec -1 is lower than 35 kpoise as low molecular weight, and 35 kpoise or more as high molecular weight, and both are preferably used in combination.
예를 들어, 고분자량의 폴리불화비닐리덴으로서, 아르케마사 제조 KYNAR HSV900, 솔베이사 제조 Solef6020, Solef6010, Solef1015, Solef5130 쿠레하사 제조 KF7208 을 들 수 있다. 또, 저분자량의 폴리불화비닐리덴으로서, 예를 들어, 아르케마사 제조 KYNAR710 720 740 760 760A, 솔베이사 제조 Solef6008, 쿠레하사 제조 KF1120 을 들 수 있다.Examples of the high molecular weight polyvinylidene fluoride include KYNAR HSV900 manufactured by Arkema, Solef6020, Solef6010, Solef1015, Solef5130, KF7208 manufactured by Kureha. Further, examples of the low molecular weight polyvinylidene fluoride include Arkema's KYNAR710 720 740 760 760A, Solvay's Solef6008, and Kureha's KF1120.
불소 함유 중합체로서, 고분자량체와 저분자량체를 조합하여 사용하는 경우, 불소 함유 중합체의 저분자량체와 고분자량체의 중량비 (저분자량체/고분자량체) 는, 바람직하게는, 30/70 ∼ 70/30 이다.When a high molecular weight and a low molecular weight are used in combination as the fluorine-containing polymer, the weight ratio (low molecular weight/high molecular weight) of the low molecular weight and high molecular weight of the fluorine-containing polymer is preferably 30/70 to 70/30.
저분자량체와 고분자량체를 이러한 범위의 비율로 병용함으로써, 정극 활물질끼리의 결착성이나 집전체와 정극 활물질과의 결착성, 슬러리의 균일성을 보다 유효하게 유지할 수 있다.By using a low molecular weight body and a high molecular weight body together in such a range, the binding property between the positive electrode active materials, the binding property between the current collector and the positive electrode active material, and the uniformity of the slurry can be more effectively maintained.
불소 함유 중합체의 겔·퍼미에이션·크로마토그래피에 의한 폴리스티렌 환산치의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 100,000 ∼ 2,000,000, 보다 바람직하게는 200,000 ∼ 1,500,000, 특히 바람직하게는 400,000 ∼ 1,000,000 이다.The weight average molecular weight of the polystyrene conversion value by gel permeation chromatography of the fluorine-containing polymer is preferably 100,000 to 2,000,000, more preferably 200,000 to 1,500,000, and particularly preferably 400,000 to 1,000,000.
불소 함유 중합체의 중량 평균 분자량을 상기 범위로 함으로써, 정극 활물질층에 있어서의 정극 활물질 (A), 도전재 (C) 등의 탈리 (가루 떨어짐) 가 억제되고, 또 정극용 슬러리 조성물의 점도 조정이 용이해진다.By setting the weight average molecular weight of the fluorine-containing polymer in the above range, the removal (pouring) of the positive electrode active material (A) and the conductive material (C) in the positive electrode active material layer is suppressed, and the viscosity adjustment of the slurry composition for positive electrodes is It becomes easier.
불소 함유 중합체의 유리 전이 온도 (Tg) 는, 바람직하게는 0 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 -20 ℃ 이하, 특히 바람직하게는 -30 ℃ 이하이다. 불소 함유 중합체의 Tg 의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 -50 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 -40 ℃ 이상이다. 불소 함유 중합체의 Tg 가 상기 범위에 있음으로써, 정극 활물질층에 있어서의 정극 활물질 (A), 도전재 (C) 등의 탈리 (가루 떨어짐) 를 억제할 수 있다. 또, 불소 함유 중합체의 Tg 는, 여러 가지 단량체를 조합함으로써 조정 가능하다. 또한, Tg 는 시차주사 열량 분석계를 사용하여, JIS K 7121 ; 1987 에 기초하여 측정할 수 있다.The glass transition temperature (Tg) of the fluorine-containing polymer is preferably 0°C or less, more preferably -20°C or less, and particularly preferably -30°C or less. The lower limit of Tg of the fluorine-containing polymer is not particularly limited, but is preferably -50°C or higher, and more preferably -40°C or higher. When Tg of the fluorine-containing polymer is in the above range, it is possible to suppress detachment (powder dropping) of the positive electrode active material (A) and the conductive material (C) in the positive electrode active material layer. Moreover, Tg of a fluorine-containing polymer can be adjusted by combining various monomers. In addition, Tg uses a differential scanning calorimeter, and is JIS K 7121; It can be measured based on 1987.
불소 함유 중합체의 융점 (Tm) 은, 바람직하게는 190 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 150 ∼ 180 ℃, 더욱 바람직하게는 160 ∼ 170 ℃ 이다. 불소 함유 중합체의 Tm 이 상기 범위에 있음으로써, 유연성과 밀착 강도가 우수한 정극을 얻을 수 있다. 또, 불소 함유 중합체의 Tm 은, 여러 가지 단량체를 조합하는 것, 혹은 중합 온도를 제어하는 것 등에 의해 조정 가능하다. 또한, Tm 은 시차주사 열량 분석계를 사용하여, JIS K 7121 ; 1987 에 기초하여 측정할 수 있다.The melting point (Tm) of the fluorine-containing polymer is preferably 190°C or less, more preferably 150 to 180°C, and still more preferably 160 to 170°C. When Tm of the fluorine-containing polymer is in the above range, a positive electrode excellent in flexibility and adhesion strength can be obtained. In addition, Tm of the fluorine-containing polymer can be adjusted by combining various monomers or controlling the polymerization temperature. In addition, Tm uses a differential scanning calorimeter, and is JIS K 7121; It can be measured based on 1987.
불소 함유 중합체의 제조 방법은 특별히 한정은 되지 않고, 용액 중합법, 현탁 중합법, 괴상 중합법, 유화 중합법 등의 어느 방법도 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 현탁 중합법이나 유화 중합법이 바람직하다. 유화 중합법에 의해 불소 함유 중합체를 제조함으로써, 불소 함유 중합체의 생산성을 향상할 수 있음과 함께, 원하는 평균 입경을 갖는 불소 함유 중합체를 얻을 수 있다. 중합 반응으로서는, 이온 중합, 라디칼 중합, 리빙 라디칼 중합 등 어느 반응도 사용할 수 있다. 중합에 사용하는 중합 개시제로서는, 예를 들어 과산화라우로일, 디이소프로필퍼옥시디카보네이트, 디-2-에틸헥실퍼옥시디카보네이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, 3,3,5-트리메틸헥사노일퍼옥사이드 등의 유기 과산화물, α,α'-아조비스이소부티로니트릴 등의 아조 화합물, 또는 과황산암모늄, 과황산칼륨 등을 들 수 있다.The method for producing the fluorine-containing polymer is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method can be used. Among these, a suspension polymerization method and an emulsion polymerization method are preferable. By producing the fluorine-containing polymer by the emulsion polymerization method, the productivity of the fluorine-containing polymer can be improved, and a fluorine-containing polymer having a desired average particle diameter can be obtained. As the polymerization reaction, any reaction such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used. As a polymerization initiator used for polymerization, for example, lauroyl peroxide, diisopropylperoxydicarbonate, di-2-ethylhexylperoxydicarbonate, t-butylperoxypivalate, 3,3,5-trimethylhexanoyl Organic peroxides such as peroxide, azo compounds such as α,α'-azobisisobutyronitrile, or ammonium persulfate, potassium persulfate, and the like.
불소 함유 중합체는, 분산매에 분산된 분산액 또는 용해된 용액의 상태로 사용된다. 분산매로서는, 불소 함유 중합체를 균일하게 분산 또는 용해할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않고, 물이나 유기 용매를 사용할 수 있다. 유기 용매로서는, 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 고리형 지방족 탄화수소류 ; 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소류 ; 아세톤, 에틸메틸케톤, 디이소프로필케톤, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논, 에틸시클로헥사논 등의 케톤류 ; 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 사염화탄소 등 염소 지방족 탄화수소 ; 아세트산에틸, 아세트산부틸, γ-부티로락톤, ε-카프로락톤 등의 에스테르류 ; 아세토니트릴, 프로피오니트릴 등의 알킬니트릴류 ; 테트라하이드로푸란, 에틸렌글리콜디에틸에테르 등의 에테르류 ; 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올류 ; N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드류를 들 수 있다.The fluorine-containing polymer is used in the form of a dispersion or dissolved solution dispersed in a dispersion medium. The dispersion medium is not particularly limited as long as it can uniformly disperse or dissolve the fluorine-containing polymer, and water or an organic solvent can be used. Examples of the organic solvent include cyclic aliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; Aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene; Ketones such as acetone, ethyl methyl ketone, diisopropyl ketone, cyclohexanone, methyl cyclohexanone, and ethyl cyclohexanone; Chlorine aliphatic hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform, and carbon tetrachloride; Esters such as ethyl acetate, butyl acetate, γ-butyrolactone, and ε-caprolactone; Alkyl nitriles such as acetonitrile and propionitrile; Ethers such as tetrahydrofuran and ethylene glycol diethyl ether; Alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, and ethylene glycol monomethyl ether; Amides, such as N-methylpyrrolidone and N,N-dimethylformamide, are mentioned.
이들의 분산매는, 단독으로 사용하거나, 이들을 2 종 이상 혼합하여 혼합 용매로서 사용해도 된다. 이들 중에서도 특히, 정극용 슬러리 조성물 제작 시에 공업 상 사용되고 있는 점, 제조 상 휘발되기 어려운 점, 그 결과, 정극용 슬러리 조성물의 휘발이 억제되어, 얻어지는 정극의 평활성이 향상되는 점에서, 물, 혹은 N-메틸피롤리돈, 시클로헥사논이나 톨루엔 등이 바람직하다.These dispersion media may be used alone, or two or more of them may be mixed and used as a mixed solvent. Among these, in particular, since it is industrially used in the production of a slurry composition for a positive electrode, it is difficult to volatilize during production, and as a result, the volatilization of the slurry composition for a positive electrode is suppressed, and the smoothness of the resulting positive electrode is improved, water, or N-methylpyrrolidone, cyclohexanone, toluene, and the like are preferred.
불소 함유 중합체가 분산매에 입자상으로 분산되어 있는 경우에 있어서, 불소 함유 중합체를 함유하는 분산액의 고형분 농도는, 취급성의 관점에서, 통상적으로 1 ∼ 25 질량% 이며, 3 ∼ 20 질량% 가 바람직하고, 5 ∼ 15 질량% 가 더욱 바람직하다.In the case where the fluorine-containing polymer is dispersed in the form of particles in the dispersion medium, the solid content concentration of the dispersion liquid containing the fluorine-containing polymer is usually 1 to 25% by mass, preferably 3 to 20% by mass, from the viewpoint of handleability, 5 to 15 mass% is more preferable.
또, 불소 함유 중합체를 8 % 용액이 되도록 N-메틸피롤리돈 (이하, 「NMP」 라고 기재하는 경우가 있다.) 에 용해시켰을 때의 점도는, 바람직하게는 10 ∼ 5000 mPa·s, 보다 바람직하게는 100 ∼ 2000 mPa·s 이다. 불소 함유 중합체의 8 % NMP 용액 점도를 상기 범위로 함으로써, 정극용 슬러리 조성물의 제조 시에 정극용 슬러리 조성물을 도공하기 쉬운 점도로 조정하는 것이 용이하다. 불소 함유 중합체의 8 % NMP 용액 점도는, 불소 함유 중합체를 8 % 용액이 되도록 NMP 에 용해시키고, 이것에 대해 25 ℃, 60 rpm 으로, B 형 점도계 (토키 산업 제조 RB-80L) 를 사용하여, JIS K 7117-1 ; 1999 에 기초하여 측정할 수 있다.In addition, the viscosity when dissolved in N-methylpyrrolidone (hereinafter, referred to as "NMP" may be described as an 8% solution) is preferably 10 to 5000 mPa·s, more Preferably it is 100 to 2000 mPa·s. By setting the viscosity of the 8% NMP solution of the fluorine-containing polymer into the above range, it is easy to adjust the viscosity of the positive electrode slurry composition to a viscosity that is easy to coat when preparing the positive electrode slurry composition. The viscosity of the 8% NMP solution of the fluorine-containing polymer is dissolved in NMP so that the fluorine-containing polymer becomes an 8% solution, and for this, at 25°C and 60 rpm, using a B-type viscometer (RB-80L manufactured by Toki Industries), JIS K 7117-1; It can be measured based on 1999.
정극용 결착제는, 상기한 불소 함유 중합체를 함유한다. 정극 활물질이 특정의 니트릴기 함유 아크릴 중합체에 의해 피복되어 있는 것에 더하여, 정극용 결착제가 불소 함유 중합체를 함유함으로써, 권회체의 절곡성이 우수한 정극 전극이나, 초기 용량, 출력 특성, 고전위 사이클 특성이 우수한 리튬 이온 2 차 전지가 얻어진다.The binder for positive electrodes contains the above-described fluorine-containing polymer. In addition to the positive electrode active material coated with a specific nitrile group-containing acrylic polymer, the positive electrode binder contains a fluorine-containing polymer, so that the positive electrode has excellent bendability of the wound body, and the initial capacity, output characteristics, and high potential cycle characteristics This excellent lithium ion secondary battery is obtained.
정극용 결착제의 전체량 100 질량% 에 대해, 불소 함유 중합체의 비율은, 바람직하게는 50 ∼ 100 질량%, 보다 바람직하게는 60 ∼ 90 질량%, 더욱 바람직하게는 70 ∼ 85 질량% 이다.The proportion of the fluorine-containing polymer is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 60 to 90% by mass, and still more preferably 70 to 85% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the binder for positive electrodes.
정극용 결착제는, 상기한 불소 함유 중합체에 더하여, 필요에 따라, 결착제로서 사용 가능한 그 밖의 중합체를 함유하고 있어도 된다. 병용해도 되는 그 밖의 중합체로서는, 예를 들어, 폴리아크릴산 유도체, 폴리아크릴로니트릴 유도체 등의 수지나, 아크릴레이트 연질 중합체, 디엔 연질 중합체, 올레핀 연질 중합체, 비닐 연질 중합체 등의 연질 중합체를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나, 이들을 2 종 이상 병용해도 된다. 상기 그 밖의 중합체는, 정극용 결착제의 전체량 100 질량% 에 대해, 30 질량% 이하, 나아가서는 0.1 ∼ 20 질량%, 특히 0.2 ∼ 10 질량% 의 비율로 함유되어 있어도 된다. 또한, 여기서 말하는, 정극용 결착제의 양에는, SP 값이 9 ∼ 11 (cal/㎤)1/2 인 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 양은 포함되지 않는다.The binder for positive electrodes may contain, in addition to the above-described fluorine-containing polymer, other polymers usable as a binder, if necessary. Examples of other polymers that may be used in combination include resins such as polyacrylic acid derivatives and polyacrylonitrile derivatives, and soft polymers such as acrylate soft polymers, diene soft polymers, olefin soft polymers, and vinyl soft polymers. . These may be used alone, or two or more of them may be used in combination. The other polymers described above may be contained in a proportion of 30 mass% or less, further 0.1 to 20 mass%, particularly 0.2 to 10 mass% with respect to 100 mass% of the total amount of the binder for positive electrodes. In addition, the amount of the nitrile group-containing acrylic polymer having an SP value of 9 to 11 (cal/cm 3) 1/2 is not included in the amount of the binder for positive electrodes herein.
정극용 결착제의 양은, 정극 활물질 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.4 ∼ 2 질량부, 보다 바람직하게는 1 ∼ 2 질량부, 특히 바람직하게는 1.5 ∼ 2 질량부의 범위이다. 정극용 결착제의 양이 이러한 범위에 있으면, 얻어지는 정극 활물질층과 집전체의 밀착성을 충분히 확보할 수 있고, 리튬 이온 2 차 전지의 용량을 높게 또한 내부 저항을 낮게 할 수 있다.The amount of the binder for the positive electrode is in the range of preferably 0.4 to 2 parts by mass, more preferably 1 to 2 parts by mass, and particularly preferably 1.5 to 2 parts by mass per 100 parts by mass of the positive electrode active material. When the amount of the positive electrode binder is in such a range, the adhesion between the obtained positive electrode active material layer and the current collector can be sufficiently ensured, and the capacity of the lithium ion secondary battery can be increased and the internal resistance can be reduced.
(C) 도전재(C) Conductive material
정극은, 도전재를 함유한다. 정극에 함유되는 도전재의 입자경은, 개수 평균 입자경으로, 바람직하게는 5 ∼ 40 nm, 보다 바람직하게는 10 ∼ 38 nm, 더욱 바람직하게는 15 ∼ 36 nm 이다. 정극에 있어서의 도전재의 입자경이 너무 작으면, 응집되기 쉬워져, 균일 분산이 곤란해지는 결과, 전극의 내부 저항이 증대하고, 용량의 향상이 곤란해지는 경향이 있다. 그러나, 상기 서술한 정극용 결착제를 사용함으로써, 미립화된 도전재를 균일하게 분산하는 것이 가능하게 되어, 용량 향상이 도모된다. 또, 도전재의 입자경이 너무 크면, 정극 활물질간에 존재하는 것이 곤란해지고, 정극 활물질층의 내부 저항이 증대하여, 용량의 향상이 곤란해진다. 도전재의 개수 평균 입자경은, 도전재를 수중에 0.01 질량% 로 초음파 분산시킨 후, 동적 광산란식 입자경·입도 분포 측정 장치 (예를 들어, 닛키소 주식회사 제조, 입도 분포 측정 장치 Nanotrac Wave-EX150) 를 사용하여 측정함으로써 구할 수 있다.The positive electrode contains a conductive material. The particle diameter of the conductive material contained in the positive electrode is a number average particle diameter, preferably 5 to 40 nm, more preferably 10 to 38 nm, and still more preferably 15 to 36 nm. If the particle diameter of the conductive material in the positive electrode is too small, aggregation tends to occur and uniform dispersion becomes difficult. As a result, the internal resistance of the electrode increases, and improvement of the capacity tends to be difficult. However, by using the binder for a positive electrode described above, it becomes possible to uniformly disperse the finely divided conductive material, and the capacity is improved. In addition, when the particle diameter of the conductive material is too large, it becomes difficult to exist between the positive electrode active materials, the internal resistance of the positive electrode active material layer increases, and it becomes difficult to improve the capacity. The number average particle diameter of the conductive material is, after ultrasonically dispersing the conductive material at 0.01% by mass in water, a dynamic light scattering type particle size/particle size distribution measuring device (e.g., Nikkiso Corporation, a particle size distribution measuring device Nanotrac Wave-EX150) is used. It can be calculated|required by using and measuring.
또, 정극에 있어서의 도전재의 비표면적 (BET 식) 은, 바람직하게는 1500 ㎡/g 이하, 보다 바람직하게는 1000 ㎡/g 이하, 특히 바람직하게는 400 ㎡/g 이하이다. 도전재의 비표면적이 너무 크면, 응집되기 쉬워져, 균일 분산이 곤란해지는 결과, 정극 활물질층의 내부 저항이 증대하여, 용량의 향상이 곤란해진다. 또한, 도전재로서는, 상기 서술한 비표면적을 갖는 1 종류의 도전재를 단독으로 사용해도 되고, 서로 상이한 비표면적을 갖는 2 종류 이상의 도전재를, 혼합 후의 도전재의 BET 비표면적이 상기 서술한 범위 내의 크기가 되도록 조합하여 사용해도 된다.Further, the specific surface area (BET formula) of the conductive material in the positive electrode is preferably 1500 m 2 /g or less, more preferably 1000 m 2 /g or less, and particularly preferably 400 m 2 /g or less. If the specific surface area of the conductive material is too large, it is likely to be aggregated and uniform dispersion becomes difficult. As a result, the internal resistance of the positive electrode active material layer increases, making it difficult to improve the capacity. In addition, as the conductive material, one type of conductive material having the above-described specific surface area may be used alone, or two or more types of conductive material having different specific surface areas are mixed, and the BET specific surface area of the conductive material is the range described above. You may use it in combination so that it may become the inner size.
도전재로서는, 부극과 마찬가지로, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 카본 블랙, 그라파이트, 기상 성장 카본 섬유, 및 카본 나노 튜브 등의 도전성 카본을 사용할 수 있다. 도전재를 함유함으로써, 정극용 슬러리 조성물 제조 시의 안정성이 향상되고, 또 정극 활물질층에 있어서의 정극 활물질끼리의 전기적 접촉을 향상시킬 수 있어, 고용량화가 도모된다. 도전재의 함유량은, 정극 활물질의 총량 100 질량부에 대해, 바람직하게는 1 ∼ 3 질량부, 보다 바람직하게는 1.2 ∼ 2.8 질량부, 특히 바람직하게는 1.5 ∼ 2.5 질량부이다. 도전재의 함유량이 너무 적으면, 정극 활물질층에 있어서의 내부 저항이 증대하여, 고용량화가 곤란해지는 경우가 있다. 또 도전재의 함유량이 너무 많으면, 정극의 고밀도화가 곤란해지고, 초기 용량이 저하되는 경우가 있다.As the conductive material, similarly to the negative electrode, conductive carbon such as acetylene black, Ketjen black, carbon black, graphite, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotubes can be used. By containing a conductive material, stability at the time of manufacturing the slurry composition for positive electrodes is improved, and the electrical contact between positive electrode active materials in a positive electrode active material layer can be improved, and high capacity|capacitance is aimed at. The content of the conductive material is preferably 1 to 3 parts by mass, more preferably 1.2 to 2.8 parts by mass, and particularly preferably 1.5 to 2.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the positive electrode active material. If the content of the conductive material is too small, the internal resistance in the positive electrode active material layer increases, and it may be difficult to increase the capacity. Moreover, when the content of the conductive material is too large, it becomes difficult to increase the density of the positive electrode, and the initial capacity may decrease.
그 밖의 정극 성분Other positive electrode components
또, 정극에는 추가로, 임의의 성분으로서 후술하는 부극과 마찬가지로, 보강재, 레벨링제, 전해액 분해 억제 등의 기능을 갖는 전해액 첨가제 등이 함유되어 있어도 되고, 또한, 정극 제조 시에 조제하는 슬러리에 함유되는 증점제 등이 잔류되어 있어도 된다.In addition, as an optional component, the positive electrode may further contain a reinforcing material, a leveling agent, and an electrolyte solution additive having a function of inhibiting electrolyte decomposition, and the like, as an optional component, and contained in a slurry prepared at the time of manufacturing the positive electrode. The thickener to be used may remain.
보강재로서는, 각종 무기 및 유기의 구상, 판상, 봉상 또는 섬유상의 필러를 사용할 수 있다. 보강재를 사용함으로써 강인하고 유연한 정극을 얻을 수 있고, 우수한 장기 사이클 특성을 나타낼 수 있다. 보강재의 함유량은, 정극 활물질의 총량 100 질량부에 대해 통상적으로 0.01 ∼ 20 질량부, 바람직하게는 1 ∼ 10 질량부이다. 보강재가 상기 범위 포함됨으로써, 높은 용량과 높은 부하 특성을 나타낼 수 있다.As the reinforcing material, various inorganic and organic spherical, plate, rod, or fibrous fillers can be used. By using a reinforcing material, a strong and flexible positive electrode can be obtained, and excellent long-term cycle characteristics can be exhibited. The content of the reinforcing material is usually 0.01 to 20 parts by mass, preferably 1 to 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the total amount of the positive electrode active material. By including the reinforcing material in the above range, it may exhibit high capacity and high load characteristics.
레벨링제로서는, 알킬계 계면 활성제, 실리콘계 계면 활성제, 불소계 계면 활성제, 금속계 계면 활성제 등의 계면 활성제를 들 수 있다. 레벨링제를 혼합함으로써, 도공 시에 발생하는 크레이터링을 방지하거나, 정극의 평활성을 향상시킬 수 있다. 레벨링제의 함유량은, 정극 활물질의 총량 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.01 ∼ 10 질량부이다. 레벨링제가 상기 범위 포함됨으로써, 정극 제작 시의 생산성, 평활성 및 전지 특성이 우수하다.As a leveling agent, surfactants, such as an alkyl type surfactant, a silicone type surfactant, a fluorine type surfactant, and a metal type surfactant, are mentioned. By mixing the leveling agent, it is possible to prevent cratering that occurs during coating or to improve the smoothness of the positive electrode. The content of the leveling agent is preferably 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the positive electrode active material. When the leveling agent is included in the above range, productivity, smoothness, and battery characteristics at the time of manufacturing a positive electrode are excellent.
전해액 첨가제로서는, 전해액에 사용되는 비닐렌카보네이트 등을 사용할 수 있다. 전해액 첨가제의 함유량은, 정극 활물질의 총량 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.01 ∼ 10 질량부이다. 전해액 첨가제의 함유량이, 상기 범위임으로써, 얻어지는 리튬 이온 2 차 전지의 사이클 특성 및 고온 특성이 우수하다. 그 외에는, 퓸드실리카나 퓸드알루미나 등의 나노 미립자를 들 수 있다. 나노 미립자를 혼합함으로써 정극을 제조할 때에 조정하는 슬러리 조성물의 칙소성을 컨트롤할 수 있고, 또한 그것에 의해 얻어지는 정극의 레벨링성을 향상시킬 수 있다. 나노 미립자의 함유량은, 정극 활물질의 총량 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.01 ∼ 10 질량부이다. 정극용 슬러리 조성물에 나노 미립자를 상기 비율이 되도록 사용하면, 슬러리 안정성, 생산성이 우수하고, 높은 전지 특성을 나타낸다.As the electrolyte solution additive, vinylene carbonate or the like used in the electrolyte solution can be used. The content of the electrolyte solution additive is preferably 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the positive electrode active material. When the content of the electrolyte solution additive is within the above range, the resulting lithium ion secondary battery has excellent cycle characteristics and high temperature characteristics. Other than that, nanoparticles, such as fumed silica and fumed alumina, are mentioned. By mixing the nanoparticles, the thixotropy of the slurry composition to be adjusted when producing the positive electrode can be controlled, and the leveling property of the positive electrode obtained thereby can be improved. The content of the nanoparticles is preferably 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the positive electrode active material. When nanoparticles are used in the above ratio in the slurry composition for a positive electrode, slurry stability and productivity are excellent, and high battery characteristics are exhibited.
리튬 이온 2 차 전지 정극용 슬러리 조성물의 제조 방법Method for producing a slurry composition for a positive electrode of a lithium ion secondary battery
리튬 이온 2 차 전지 정극용 슬러리 조성물은, 상기 서술한 정극 활물질, 니트릴기 함유 아크릴 중합체, 정극용 결착제 (B), 도전재 (C) 및 그 밖의 첨가제를 분산매 중에서 혼합하여 얻어진다. 정극 활물질과 니트릴기 함유 아크릴 중합체를 분산매 중에서 혼합함으로써, 니트릴기 함유 아크릴 중합체에 포함되는 시아노기나, 에틸렌성 불포화산 단량체 단위를 포함하는 경우에 니트릴기 함유 아크릴 중합체에 포함되는 산기 등이, 정극 활물질의 표면에 있어서의 수산기 등의 관능기와 상호 작용하여, 니트릴기 함유 아크릴 중합체가 정극 활물질에 우선적으로 흡착된다. 그리고, 얻어진 리튬 이온 2 차 전지 정극용 슬러리 조성물을, 후술하는 집전체에 도포하여 건조시킴으로써, 니트릴기 함유 아크릴 중합체로 피복된 정극 활물질, 요컨대, 본 발명에 사용하는 정극 활물질 (A) 를 형성할 수 있다.The slurry composition for a lithium ion secondary battery positive electrode is obtained by mixing the above-described positive electrode active material, a nitrile group-containing acrylic polymer, a binder for positive electrodes (B), a conductive material (C), and other additives in a dispersion medium. By mixing the positive electrode active material and the nitrile group-containing acrylic polymer in a dispersion medium, cyano groups contained in the nitrile group-containing acrylic polymer, or acid groups contained in the nitrile group-containing acrylic polymer in the case of containing an ethylenically unsaturated acid monomer unit, etc. By interacting with functional groups such as hydroxyl groups on the surface of the active material, the nitrile group-containing acrylic polymer is preferentially adsorbed to the positive electrode active material. Then, the obtained slurry composition for a lithium ion secondary battery positive electrode is applied to a collector described later and dried to form a positive electrode active material coated with a nitrile group-containing acrylic polymer, that is, a positive electrode active material (A) for use in the present invention. I can.
또, 상기와 같이 하여 얻어진 슬러리 조성물에서는, 상기 시아노기나 산기 등이, 후술하는 집전체의 표면에 있어서의 수산기 등의 관능기와 상호 작용하여 흡착되기 때문에, 정극 활물질층과 집전체의 밀착성을 향상시킬 수 있다.In addition, in the slurry composition obtained as described above, since the cyano groups, acid groups, etc. are adsorbed by interacting with functional groups such as hydroxyl groups on the surface of the current collector to be described later, the adhesion between the positive electrode active material layer and the current collector is improved. I can make it.
분산매로서는, 유기 용매를 사용할 수 있다. 유기 용매로서는, 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 고리형 지방족 탄화수소류 ; 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소류 ; 아세톤, 에틸메틸케톤, 디이소프로필케톤, 시클로헥사논, 메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산 등의 케톤류 ; 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 사염화탄소 등 염소계 지방족 탄화수소 ; 아세트산에틸, 아세트산부틸, γ-부티로락톤, ε-카프로락톤 등의 에스테르류 ; 아세토니트릴, 프로피오니트릴 등의 알킬니트릴류 ; 테트라하이드로푸란, 에틸렌글리콜디에틸에테르 등의 에테르류 ; 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올류 ; N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드류를 들 수 있다.As the dispersion medium, an organic solvent can be used. Examples of the organic solvent include cyclic aliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; Aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene; Ketones such as acetone, ethyl methyl ketone, diisopropyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane; Chlorine-based aliphatic hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform, and carbon tetrachloride; Esters such as ethyl acetate, butyl acetate, γ-butyrolactone, and ε-caprolactone; Alkyl nitriles such as acetonitrile and propionitrile; Ethers such as tetrahydrofuran and ethylene glycol diethyl ether; Alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, and ethylene glycol monomethyl ether; Amides, such as N-methylpyrrolidone and N,N-dimethylformamide, are mentioned.
이들의 분산매는, 단독으로 사용하거나, 이들을 2 종 이상 혼합하여 혼합 용매로서 사용해도 된다. 이들 중에서도 특히, 정극 활물질의 분산성이 우수하고, 비점이 낮고 휘발성이 높은 분산매가, 단시간에 또한 저온에서 제거할 수 있으므로 바람직하다. 구체적으로는, 아세톤, 톨루엔, 시클로헥사논, 시클로펜탄, 테트라하이드로푸란, 시클로헥산, 자일렌, 혹은 N-메틸피롤리돈, 또는 이들의 혼합 용매가 바람직하다.These dispersion media may be used alone, or two or more of them may be mixed and used as a mixed solvent. Among these, particularly, a dispersion medium having excellent dispersibility of the positive electrode active material, low boiling point and high volatility is preferable because it can be removed in a short time and at a low temperature. Specifically, acetone, toluene, cyclohexanone, cyclopentane, tetrahydrofuran, cyclohexane, xylene, or N-methylpyrrolidone, or a mixed solvent thereof is preferable.
혼합법은 특별히 한정은 되지 않지만, 예를 들어, 교반식, 진탕식, 및 회전식 등의 혼합 장치를 사용한 방법을 들 수 있다. 또, 호모게나이저, 볼 밀, 샌드 밀, 롤 밀, 및 유성식 혼련기 등의 분산 혼련 장치를 사용한 방법을 들 수 있다.The mixing method is not particularly limited, and examples thereof include a method using a mixing device such as a stirring type, a shaking type, and a rotary type. Further, a method using a dispersion kneading device such as a homogenizer, a ball mill, a sand mill, a roll mill, and a planetary kneader can be mentioned.
리튬 이온 2 차 전지 정극Lithium ion secondary battery positive electrode
리튬 이온 2 차 전지 정극은, 상기 서술한 리튬 이온 2 차 전지 정극용 슬러리 조성물을 집전체에 도포, 건조시켜 이루어진다.The lithium ion secondary battery positive electrode is formed by applying the above-described slurry composition for a lithium ion secondary battery positive electrode to a current collector and drying it.
리튬 이온 2 차 전지 정극의 제조 방법은, 상기 정극용 슬러리 조성물을, 집전체의 편면 또는 양면에, 도포, 건조시켜, 정극 활물질층을 형성하는 공정을 포함한다.A method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery includes a step of applying and drying the slurry composition for a positive electrode on one or both surfaces of a current collector to form a positive electrode active material layer.
상기 정극용 슬러리 조성물을 집전체 상에 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 독터 블레이드법, 딥법, 리버스 롤법, 다이렉트 롤법, 그라비아법, 익스트루젼법, 및 브러쉬 도포법 등의 방법을 들 수 있다.The method of applying the slurry composition for positive electrodes on the current collector is not particularly limited. For example, a method such as a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, and a brush coating method may be mentioned.
건조 방법으로서는, 예를 들어, 온풍, 열풍, 저습풍에 의한 건조, 진공 건조, (원)적외선이나 전자선 등의 조사에 의한 건조법을 들 수 있다. 건조 시간은 통상적으로 5 ∼ 30 분이며, 건조 온도는 통상적으로 40 ∼ 180 ℃ 이다.As a drying method, a drying method by irradiation, such as warm air, hot air, drying by low humidity air, vacuum drying, (far) infrared rays, an electron beam, etc. is mentioned, for example. The drying time is usually 5 to 30 minutes, and the drying temperature is usually 40 to 180°C.
리튬 이온 2 차 전지 정극을 제조하는 데 있어서, 집전체 상에 상기 정극용 슬러리 조성물을 도포, 건조 후, 금형 프레스나 롤 프레스 등을 사용하여, 가압 처리에 의해 정극 활물질층의 공극률을 낮게 하는 공정을 갖는 것이 바람직하다. 정극 활물질층의 공극률은, 바람직하게는 5 ∼ 30 %, 보다 바람직하게는 7 ∼ 20 % 이다. 정극 활물질층의 공극률이 너무 높으면 충전 효율이나 방전 효율이 악화되는 경우가 있다. 한편, 정극 활물질층의 공극률이 너무 낮으면, 높은 체적 용량이 얻어지기 어렵고, 정극 활물질층이 집전체로부터 박리되기 쉬워 불량이 발생하기 쉬워지는 경우가 있다. 또한, 정극용 결착제 (B) 로서 경화성의 중합체를 사용하는 경우에는, 경화시키는 것이 바람직하다.In manufacturing a lithium ion secondary battery positive electrode, a step of lowering the porosity of the positive electrode active material layer by applying and drying the slurry composition for a positive electrode on a current collector, and then using a mold press or a roll press, etc. It is preferable to have. The porosity of the positive electrode active material layer is preferably 5 to 30%, more preferably 7 to 20%. If the porosity of the positive electrode active material layer is too high, charging efficiency or discharging efficiency may deteriorate. On the other hand, when the porosity of the positive electrode active material layer is too low, it is difficult to obtain a high volume capacity, and the positive electrode active material layer is easily peeled from the current collector, and defects are likely to occur in some cases. Moreover, when using a curable polymer as the binder (B) for positive electrodes, it is preferable to cure.
리튬 이온 2 차 전지 정극에 있어서의 정극 활물질층의 두께는, 통상적으로 5 ∼ 300 ㎛ 이며, 바람직하게는 30 ∼ 250 ㎛ 이다. 정극 활물질층의 두께가 상기 범위에 있음으로써, 부하 특성 및 사이클 특성이 모두 높은 2 차 전지를 얻을 수 있다.The thickness of the positive electrode active material layer in the lithium ion secondary battery positive electrode is usually 5 to 300 µm, and preferably 30 to 250 µm. When the thickness of the positive electrode active material layer is in the above range, a secondary battery having high load characteristics and cycle characteristics can be obtained.
정극 활물질층에 있어서의 정극 활물질의 함유 비율은, 바람직하게는 85 ∼ 99 질량%, 보다 바람직하게는 88 ∼ 97 질량% 이다. 정극 활물질층에 있어서의 정극 활물질의 함유 비율이 상기 범위임으로써, 높은 용량을 나타내면서도 유연성, 결착성을 나타내는 2 차 전지를 얻을 수 있다.The content ratio of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 85 to 99% by mass, more preferably 88 to 97% by mass. When the content ratio of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is within the above range, it is possible to obtain a secondary battery exhibiting high capacity and flexibility and binding properties.
정극 활물질층의 밀도는, 바람직하게는 3.0 ∼ 4.0 g/㎤ 이며, 보다 바람직하게는 3.4 ∼ 4.0 g/㎤ 이다. 정극 활물질층의 밀도가 상기 범위임으로써, 고용량의 2 차 전지를 얻을 수 있다.The density of the positive electrode active material layer is preferably 3.0 to 4.0 g/cm 3, more preferably 3.4 to 4.0 g/cm 3. When the density of the positive electrode active material layer is within the above range, a high-capacity secondary battery can be obtained.
집전체는, 전기 도전성을 가지며 또한 전기 화학적으로 내구성이 있는 재료이면 특별히 제한되지 않지만, 내열성을 갖기 위해 금속 재료가 바람직하고, 예를 들어, 철, 구리, 알루미늄, 니켈, 스테인리스강, 티탄, 탄탈, 금, 백금 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 리튬 이온 2 차 전지 정극에 사용하는 집전체로서는 알루미늄이 특히 바람직하다. 집전체의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 두께 0.001 ∼ 0.5 mm 정도의 시트상인 것이 바람직하다. 집전체는, 정극 활물질층과의 접착 강도를 높이기 위해, 미리 조면화 처리하여 사용해도 된다. 조면화 방법으로서는, 기계적 연마법, 전해 연마법, 화학 연마법 등을 들 수 있다. 기계적 연마법에 있어서는, 연마제 입자를 고착한 연마포지, 지석, 에머리 버프, 강선 등을 구비한 와이어 브러쉬 등이 사용된다. 또, 정극 활물질층의 접착 강도나 도전성을 높이기 위해서, 집전체 표면에 프라이머층 등을 형성해도 된다.The current collector is not particularly limited as long as it is a material that has electrical conductivity and is electrochemically durable, but a metal material is preferable to have heat resistance. For example, iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum , Gold, platinum, and the like. Among them, aluminum is particularly preferred as a current collector used for the positive electrode of a lithium ion secondary battery. The shape of the current collector is not particularly limited, but it is preferably a sheet shape having a thickness of about 0.001 to 0.5 mm. The current collector may be used after roughening treatment in advance in order to increase the adhesive strength with the positive electrode active material layer. Examples of the roughening method include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method. In the mechanical polishing method, a wire brush provided with an abrasive cloth, grindstone, emery buff, steel wire, etc. to which abrasive particles are fixed are used. Further, in order to increase the adhesive strength and conductivity of the positive electrode active material layer, a primer layer or the like may be formed on the surface of the current collector.
(부극)(Negative)
부극은, 집전체와, 상기 집전체 상에 적층되는 부극 활물질층으로 이루어진다. 부극 활물질층은, 부극 활물질 (a) 로서, 바람직하게는 합금계 활물질 (a1) 을 함유하고, 필요에 따라 그 밖의 탄소계 활물질 (a2) 를 함유하고, 또 통상적으로는 부극용 결착제 (b), 도전재 (c) 등을 함유한다.The negative electrode comprises a current collector and a negative electrode active material layer laminated on the current collector. The negative electrode active material layer, as a negative electrode active material (a), preferably contains an alloy-based active material (a1), contains other carbon-based active material (a2) as necessary, and usually contains a binder for negative electrodes (b ), a conductive material (c), and the like.
(a) 부극 활물질(a) negative electrode active material
부극 활물질은, 부극 내에서 전자 (리튬 이온) 의 수수를 하는 물질이다. 부극 활물질로서는, 합금계 활물질 (a1) 이 사용되고, 또 필요에 따라 탄소계 활물질 (a2) 을 사용할 수 있다. 부극 활물질은, 합금계 활물질과 탄소계 활물질을 함유하는 것이 바람직하고, 합금계 활물질과 탄소계 활물질을 병용함으로써, 합금계 활물질만을 사용하여 얻어지는 부극보다 용량이 큰 2 차 전지를 얻을 수 있고, 또한 부극의 밀착 강도의 저하, 사이클 특성의 저하와 같은 문제도 해결할 수 있다.The negative electrode active material is a substance that transfers electrons (lithium ions) within the negative electrode. As the negative electrode active material, an alloy-based active material (a1) is used, and if necessary, a carbon-based active material (a2) can be used. The negative electrode active material preferably contains an alloy-based active material and a carbon-based active material, and by using the alloy-based active material and the carbon-based active material together, a secondary battery having a larger capacity than the negative electrode obtained using only the alloy-based active material can be obtained. Problems such as a decrease in adhesion strength of the negative electrode and a decrease in cycle characteristics can also be solved.
(a1) 합금계 활물질(a1) alloy-based active material
합금계 활물질이란, 리튬의 삽입 가능한 원소를 구조에 포함하고, 리튬이 삽입된 경우의 중량당 이론 전기 용량이 500 mAh/g 이상 (당해 이론 전기 용량의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 5000 mAh/g 이하로 할 수 있다.) 인 활물질을 말하며, 구체적으로는, 리튬 합금을 형성하는 단체 금속 및 그 합금, 및 그들의 산화물, 황화물, 질화물, 규화물, 탄화물, 인화물 등이 사용된다.The alloy-based active material includes an element capable of inserting lithium in its structure, and the theoretical electric capacity per weight when lithium is inserted is 500 mAh/g or more (the upper limit of the theoretical electric capacity is not particularly limited, but, for example, It can be 5000 mAh/g or less.) Phosphorus active material. Specifically, a single metal forming a lithium alloy and its alloy, and oxides, sulfides, nitrides, silicides, carbides, phosphides, and the like are used.
리튬 합금을 형성하는 단체 금속 및 합금으로서는, Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, Zn 등의 금속이나 그 금속을 함유하는 화합물을 들 수 있다. 그들 중에서도 규소 (Si), 주석 (Sn) 또는 납 (Pb) 의 단체 금속 혹은 이들 원자를 함유하는 합금, 또는, 그들 금속의 화합물이 바람직하다. 또한, 이들 중에서도, 저전위에서 리튬의 삽입 탈리가 가능한 Si 의 단체 금속이 보다 바람직하다.As simple metals and alloys that form lithium alloys, metals such as Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, Zn, and other metals are contained. The compound to be mentioned is mentioned. Among them, a single metal of silicon (Si), tin (Sn) or lead (Pb), an alloy containing these atoms, or a compound of these metals is preferable. In addition, among these, a simple Si metal capable of intercalating and deintercalating lithium at a low potential is more preferable.
합금계 활물질은, 추가로, 하나 이상의 비금속 원소를 함유하고 있어도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 SiC, SiOxCy (이하, 「SiOC」 라고 부른다) (0 < x ≤ 3, 0 < y ≤ 5), Si3N4, Si2N2O, SiOx (x = 0.01 이상 2 미만), SnOx (0 < x ≤ 2), LiSiO, LiSnO 등을 들 수 있고, 그 중에서도 저전위에서 리튬의 삽입 탈리가 가능한 SiOC, SiOx, 및 SiC 가 바람직하고, SiOC, SiOx 가 보다 바람직하다.The alloy-based active material may further contain one or more non-metal elements. Specifically, for example, SiC, SiO x C y (hereinafter referred to as "SiOC") (0 <x ≤ 3, 0 <y ≤ 5), Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, SiO x ( x = 0.01 or more and less than 2), SnO x (0 <x ≤ 2), LiSiO, LiSnO, etc., among others, SiOC, SiO x , and SiC capable of intercalation and desorption of lithium at a low potential are preferred, SiOC, SiO x is more preferred.
예를 들어, SiOC 는, 규소를 함유하는 고분자 재료를 소성하여 얻을 수 있다. SiOC 중에서도, 용량과 사이클 특성의 균형에서, 0.8 ≤ x ≤ 3, 2 ≤ y ≤ 4 의 범위가 바람직하게 사용된다.For example, SiOC can be obtained by firing a high molecular material containing silicon. Among SiOCs, in the balance between capacity and cycle characteristics, a range of 0.8≦x≦3 and 2≦y≦4 is preferably used.
리튬 합금을 형성하는 단체 금속 및 그 합금의 산화물, 황화물, 질화물, 규 화물, 탄화물, 인화물로서는, 리튬의 삽입 가능한 원소의 산화물, 황화물, 질화물, 규화물, 탄화물, 인화물 등을 들 수 있고, 그 중에서도 산화물이 특히 바람직하다. 구체적으로는 산화주석, 산화망간, 산화티탄, 산화니오브, 산화바나듐 등의 산화물, Si, Sn, Pb 및 Ti 원자로 이루어지는 군에서 선택되는 금속 원소를 포함하는 리튬 함유 금속 복합 산화물이 바람직하다.Examples of the single metal forming a lithium alloy and oxides, sulfides, nitrides, silicides, carbides, and phosphides of the alloys include oxides, sulfides, nitrides, silicides, carbides, and phosphides of elements that can be inserted into lithium. Oxides are particularly preferred. Specifically, a lithium-containing metal composite oxide containing an oxide such as tin oxide, manganese oxide, titanium oxide, niobium oxide, and vanadium oxide, and a metal element selected from the group consisting of Si, Sn, Pb, and Ti atoms is preferable.
리튬 함유 금속 복합 산화물로서는, 또한 LixTiyMzO4 로 나타내는 리튬티탄 복합 산화물 (0.7 ≤ x ≤ 1.5, 1.5 ≤ y ≤ 2.3, 0 ≤ z ≤ 1.6, M 은, Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn 및 Nb) 을 들 수 있고, 그 중에서도 Li4/3Ti5/3O4, Li1Ti2O4, Li4/5Ti11/5O4 가 바람직하다.As the lithium-containing metal composite oxide, a lithium titanium composite oxide further represented by Li x Ti y M z O 4 (0.7 ≤ x ≤ 1.5, 1.5 ≤ y ≤ 2.3, 0 ≤ z ≤ 1.6, M silver, Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, and Nb), among others, Li 4/3 Ti 5/3 O 4 , Li 1 Ti 2 O 4 , Li 4/5 Ti 11/ 5 O 4 is preferred.
이들의 합금계 활물질 중에서도 규소를 함유하는 활물질이 바람직하다. 규소를 함유하는 활물질을 사용함으로써, 2 차 전지의 전기 용량을 크게 하는 것이 가능해진다. 또한, 규소를 함유하는 활물질 중에서도, SiOxCy, SiOx, 및 SiC 가 더욱 바람직하다. 규소 및 탄소를 조합하여 함유하는 활물질에 있어서는, 고전위에서 Si (규소), 저전위에서는 C (탄소) 에 대한 Li 의 삽입 탈리가 일어난다고 추측되고, 다른 합금계 활물질보다 팽창·수축이 억제되기 때문에, 본 발명의 효과가 보다 얻어지기 쉽다.Among these alloy-based active materials, an active material containing silicon is preferred. By using an active material containing silicon, it becomes possible to increase the electric capacity of the secondary battery. Moreover, among the active materials containing silicon, SiO x C y , SiO x , and SiC are more preferable. In an active material containing a combination of silicon and carbon, it is assumed that insertion and removal of Li into Si (silicon) at a high potential and C (carbon) at a low potential occurs, and expansion and contraction are suppressed compared to other alloy-based active materials. , The effect of the present invention is more easily obtained.
합금계 활물질은, 입자상으로 정립된 것이 바람직하다. 입자의 형상이 구형이면, 전극 성형 시에, 보다 고밀도인 전극을 형성할 수 있다. 합금계 활물질이 입자인 경우, 그 체적 평균 입자경은, 바람직하게는 0.1 ∼ 50 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 20 ㎛, 특히 바람직하게는 1 ∼ 10 ㎛ 이다. 합금계 활물질의 체적 평균 입자경이 이 범위 내이면, 부극을 제조하기 위해서 사용하는 슬러리 조성물의 제작이 용이해진다. 또한, 본 발명에 있어서의 체적 평균 입자경은, 레이저 회절로 입경 분포를 측정함으로써 구할 수 있다.It is preferable that the alloy-based active material is sieved in a particulate form. When the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed during electrode molding. When the alloy-based active material is a particle, the volume average particle diameter is preferably 0.1 to 50 µm, more preferably 0.5 to 20 µm, and particularly preferably 1 to 10 µm. When the volume average particle diameter of the alloy-based active material is within this range, the production of the slurry composition used to produce the negative electrode becomes easy. In addition, the volume average particle diameter in this invention can be calculated|required by measuring a particle diameter distribution by laser diffraction.
합금계 활물질의 탭 밀도는, 특별히 제한되지 않지만, 0.6 g/㎤ 이상인 것이 바람직하게 사용된다.The tap density of the alloy-based active material is not particularly limited, but it is preferably 0.6 g/cm 3 or more.
합금계 활물질의 비표면적 (BET 식) 은, 바람직하게는 3.0 ∼ 20.0 ㎡/g, 보다 바람직하게는 3.5 ∼ 15.0 ㎡/g, 특히 바람직하게는 4.0 ∼ 10.0 ㎡/g 이다. 합금계 활물질의 비표면적이 상기 범위에 있음으로써, 합금계 활물질 표면의 활성점이 증가하기 때문에, 리튬 이온 2 차 전지의 출력 특성이 우수하다. 또한, 본 발명에 있어서, 「BET 비표면적」 이란, 질소 흡착법에 의한 BET 비표면적을 말하며, ASTM D3037-81 에 준하여, 측정되는 값이다.The specific surface area (BET formula) of the alloy-based active material is preferably 3.0 to 20.0 m 2 /g, more preferably 3.5 to 15.0 m 2 /g, particularly preferably 4.0 to 10.0 m 2 /g. When the specific surface area of the alloy-based active material is in the above range, the active point on the surface of the alloy-based active material increases, and thus the output characteristics of the lithium ion secondary battery are excellent. In addition, in this invention, "BET specific surface area" means a BET specific surface area by a nitrogen adsorption method, and is a value measured according to ASTM D3037-81.
(a2) 탄소계 활물질(a2) carbon-based active material
탄소계 활물질이란, 리튬이 삽입 가능한 탄소를 주골격으로 하는 활물질을 말하며, 구체적으로는, 탄소질 재료와 흑연질 재료를 들 수 있다. 탄소질 재료란, 일반적으로 탄소 전구체를 2000 ℃ 이하에서 열처리하여 탄소화시킨 흑연화도가 낮은 (즉, 결정성이 낮은) 탄소 재료이다. 상기 열처리 온도의 하한은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 500 ℃ 이상으로 할 수 있다. 흑연질 재료란, 이(易)흑연성 탄소를 2000 ℃ 이상에서 열처리함으로써 얻어진 흑연에 가까운 높은 결정성을 갖는 흑연질 재료이다. 상기 처리 온도의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 5000 ℃ 이하로 할 수 있다.The carbon-based active material refers to an active material having as a main skeleton carbon into which lithium can be inserted, and specifically, a carbonaceous material and a graphite material are exemplified. The carbonaceous material is generally a carbon material with a low degree of graphitization (ie, low crystallinity) obtained by heat-treating a carbon precursor at 2000° C. or lower to carbonize it. The lower limit of the heat treatment temperature is not particularly limited, but may be, for example, 500°C or higher. The graphite material is a graphite material having high crystallinity close to graphite obtained by heat-treating easily graphitic carbon at 2000°C or higher. The upper limit of the treatment temperature is not particularly limited, but may be, for example, 5000° C. or less.
탄소질 재료로서는, 예를 들어, 열처리 온도에 의해 탄소의 구조를 용이하게 변화시키는 이흑연성 탄소나, 유리상 탄소로 대표되는 비정질 구조에 가까운 구조를 가지는 난흑연성 탄소 등을 들 수 있다.Examples of the carbonaceous material include graphitic carbon that easily changes the structure of carbon by the heat treatment temperature, and non-graphitic carbon having a structure close to an amorphous structure typified by glassy carbon.
이흑연성 탄소로서는, 예를 들어, 석유나 석탄으로부터 얻어지는 타르 피치를 원료로 한 탄소 재료를 들 수 있다. 구체예를 들면, 코크스, 메소카본마이크로비드 (MCMB), 메소페이즈피치계 탄소 섬유, 열분해 기상 성장 탄소 섬유 등을 들 수 있다. MCMB 란 피치류를 400 ℃ 전후에서 가열하는 과정에서 생성된 메소페이즈 소구체를 분리 추출한 탄소 미립자이다. 메소페이즈피치계 탄소 섬유란, 상기 메소페이즈 소구체가 성장, 합체하여 얻어지는 메소페이즈피치를 원료로 하는 탄소 섬유이다. 열분해 기상 성장 탄소 섬유란, (1) 아크릴 고분자 섬유 등을 열분해하는 방법, (2) 피치를 방사하여 열분해하는 방법, (3) 철 등의 나노 입자를 촉매로서 사용하여 탄화수소를 기상 열분해하는 촉매 기상 성장 (촉매 CVD) 법에 의해 얻어진 탄소 섬유이다.Examples of the graphitic carbon include a carbon material made of tar pitch obtained from petroleum or coal as a raw material. Specific examples thereof include coke, mesocarbon microbeads (MCMB), mesophase pitch-based carbon fibers, and pyrolytic vapor-grown carbon fibers. MCMB is carbon fine particles obtained by separating and extracting mesophase globules generated in the process of heating pitches at around 400°C. The mesophase pitch-based carbon fiber is a carbon fiber having a mesophase pitch obtained by growing and combining the mesophase globules as a raw material. Pyrolysis vapor-grown carbon fiber means (1) a method of pyrolyzing acrylic polymer fibers, (2) a method of pyrolyzing by spinning pitch, (3) a catalytic gas phase pyrolysis of hydrocarbons using nanoparticles such as iron as a catalyst. It is a carbon fiber obtained by a growth (catalytic CVD) method.
난흑연성 탄소로서는, 페놀 수지 소성체, 폴리아크릴로니트릴계 탄소 섬유, 의등방성 탄소, 푸르푸릴알코올 수지 소성체 (PFA), 하드 카본 등을 들 수 있다.Examples of the non-graphitizing carbon include phenol resin fired body, polyacrylonitrile carbon fiber, pseudoisotropic carbon, furfuryl alcohol resin fired body (PFA), and hard carbon.
흑연질 재료로서는, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연을 들 수 있다. 인조 흑연으로서는, 주로 2800 ℃ 이상에서 열처리한 인조 흑연, MCMB 를 2000 ℃ 이상에서 열처리한 흑연화 MCMB, 메소페이즈피치계 탄소 섬유를 2000 ℃ 이상에서 열처리한 흑연화 메소페이즈피치계 탄소 섬유 등을 들 수 있다.As a graphite material, natural graphite and artificial graphite are mentioned, for example. Examples of artificial graphite include artificial graphite heat-treated at 2800°C or higher, graphitized MCMB heat-treated at 2000°C or higher for MCMB, and graphitized mesophase pitch-based carbon fiber heat-treated at 2000°C or higher for mesophase pitch-based carbon fibers. I can.
상기의 탄소계 활물질 중에서도, 흑연질 재료가 바람직하다. 흑연질 재료를 사용함으로써, 부극 활물질층의 밀도를 올리기 쉬워지고, 부극 활물질층의 밀도가 1.6 g/㎤ 이상 (당해 밀도의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 2.2 g/㎤ 이하로 할 수 있다.) 인 부극의 제작이 용이해진다. 부극 활물질층의 밀도가 상기 범위인 부극 활물질층을 갖는 부극이면, 본 발명의 효과가 현저하게 나타난다.Among the above carbon-based active materials, graphite materials are preferred. By using a graphite material, it becomes easy to increase the density of the negative electrode active material layer, and the density of the negative electrode active material layer is 1.6 g/cm 3 or more (the upper limit of the density is not particularly limited, but it can be 2.2 g/cm 3 or less. ) It becomes easy to manufacture negative electrode. If the density of the negative electrode active material layer is a negative electrode having a negative electrode active material layer in the above range, the effect of the present invention is remarkably exhibited.
탄소계 활물질은, 입자상으로 정립된 것이 바람직하다. 입자의 형상이 구형이면, 전극 성형 시에, 보다 고밀도인 전극을 형성할 수 있다. 탄소계 활물질이 입자인 경우, 탄소계 활물질의 체적 평균 입자경은, 바람직하게는 0.1 ∼ 100 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 50 ㎛, 특히 바람직하게는 1 ∼ 30 ㎛ 이다. 탄소계 활물질의 체적 평균 입자경이 이 범위 내이면, 부극을 제조하기 위해서 사용하는 슬러리 조성물의 제작이 용이해진다.It is preferable that the carbon-based active material is sized in a particulate form. When the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed during electrode molding. When the carbon-based active material is a particle, the volume average particle diameter of the carbon-based active material is preferably 0.1 to 100 µm, more preferably 0.5 to 50 µm, and particularly preferably 1 to 30 µm. When the volume average particle diameter of the carbon-based active material is within this range, production of the slurry composition used to produce the negative electrode becomes easy.
탄소계 활물질의 탭 밀도는, 특별히 제한되지 않지만, 0.6 g/㎤ 이상인 것이 바람직하게 사용된다.The tap density of the carbon-based active material is not particularly limited, but it is preferably 0.6 g/cm 3 or more.
탄소계 활물질의 비표면적은, 바람직하게는 3.0 ∼ 20.0 ㎡/g, 보다 바람직하게는 3.5 ∼ 15.0 ㎡/g, 특히 바람직하게는 4.0 ∼ 10.0 ㎡/g 이다. 탄소계 활물질의 비표면적이 상기 범위에 있음으로써, 탄소계 활물질 표면의 활성점이 증가하기 때문에, 리튬 이온 2 차 전지의 출력 특성이 우수하다. 비표면적은 예를 들어 BET 법에 의해 측정할 수 있다.The specific surface area of the carbon-based active material is preferably 3.0 to 20.0 m 2 /g, more preferably 3.5 to 15.0 m 2 /g, and particularly preferably 4.0 to 10.0 m 2 /g. When the specific surface area of the carbon-based active material is in the above range, the active point on the surface of the carbon-based active material increases, and thus the output characteristics of the lithium ion secondary battery are excellent. The specific surface area can be measured, for example, by the BET method.
부극 활물질은, 합금계 활물질 1 종류를 단독으로 사용해도 되고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다. 또, 부극 활물질의 바람직한 양태로서, 합금계 활물질 및 탄소계 활물질을 조합한 활물질을 들 수 있다. 부극 활물질 (a) 로서 합금계 활물질 (a1) 과 탄소계 활물질 (a2) 를 병용하는 경우, 그 혼합 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 건식 혼합이나 습식 혼합을 들 수 있다.As for the negative electrode active material, one type of alloy-based active material may be used alone, or two or more types may be used in combination in an arbitrary ratio. Moreover, as a preferable aspect of a negative electrode active material, an active material in which an alloy type active material and a carbon type active material are combined is mentioned. When the alloy-based active material (a1) and the carbon-based active material (a2) are used in combination as the negative electrode active material (a), the mixing method is not particularly limited, and conventionally known dry mixing and wet mixing are mentioned.
부극 활물질 (a) 에 있어서, 합금계 활물질 (a1) 과 탄소계 활물질 (a2) 를 병용하는 경우, 탄소계 활물질 (a2) 100 질량부에 대해, 합금계 활물질 (a1) 을 1 ∼ 50 질량부 함유하는 것이 바람직하다. 합금계 활물질과 탄소계 활물질을 상기 범위로 혼합함으로써, 종래의 탄소계 활물질만을 사용하여 얻어지는 부극보다 용량이 큰 전지를 얻을 수 있고, 또한 부극의 밀착 강도의 저하나 사이클 특성의 저하를 방지할 수 있다. 합금계 활물질 (a1) 과 탄소계 활물질 (a2) 를 상기 범위에서 병용하는 부극 활물질층을 갖는 부극이면, 본 발명의 효과가 현저하게 나타난다.In the negative electrode active material (a), when the alloy-based active material (a1) and the carbon-based active material (a2) are used in combination, 1 to 50 parts by mass of the alloy-based active material (a1) per 100 parts by mass of the carbon-based active material (a2) It is preferable to contain. By mixing the alloy-based active material and the carbon-based active material in the above range, a battery having a larger capacity than the negative electrode obtained by using only the conventional carbon-based active material can be obtained, and a decrease in adhesion strength of the negative electrode and a decrease in cycle characteristics can be prevented. have. If it is a negative electrode having a negative electrode active material layer in which an alloy-based active material (a1) and a carbon-based active material (a2) are used in combination within the above range, the effect of the present invention is remarkably exhibited.
(b) 부극용 결착제(b) Binder for negative electrode
부극용 결착제는, 부극에 있어서 부극 활물질을 집전체의 표면에 결착시키는 성분이며, 부극 활물질을 유지하는 성능이 우수하고, 집전체에 대한 밀착성이 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 통상적으로, 결착제의 재료로서는 중합체를 사용한다. 결착제의 재료로서의 중합체는 단독 중합체여도 되고, 공중합체여도 된다. 부극용 결착제의 중합체로서는, 특별히 한정은 되지 않지만, 예를 들어, 불소 중합체, 디엔 중합체, 아크릴레이트 중합체, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리우레탄 등의 고분자 화합물을 들 수 있고, 그 중에서도, 불소 중합체, 디엔 중합체 또는 아크릴레이트 중합체가 바람직하고, 내전압을 높게 할 수 있고, 또한 2 차 전지의 에너지 밀도를 높게 할 수 있는 점에서 디엔 중합체 또는 아크릴레이트 중합체가 보다 바람직하고, 전극의 강도를 향상시키는 점에서 디엔 중합체가 특히 바람직하다.The binder for the negative electrode is a component that binds the negative electrode active material to the surface of the current collector in the negative electrode, and it is preferable to use a material having excellent performance for holding the negative electrode active material and high adhesion to the current collector. Usually, a polymer is used as the material of the binder. The polymer as the material of the binder may be a homopolymer or a copolymer. Although it does not specifically limit as a polymer of the binder for negative electrodes, For example, polymer compounds, such as a fluoropolymer, a diene polymer, an acrylate polymer, a polyimide, a polyamide, a polyurethane, are mentioned, Among them, a fluoropolymer , A diene polymer or an acrylate polymer is preferable, and a diene polymer or an acrylate polymer is more preferable in that the withstand voltage can be increased and the energy density of the secondary battery can be increased, and the strength of the electrode is improved. A diene polymer is particularly preferred.
디엔 중합체는, 공액 디엔 단량체를 중합하여 형성되는 구조 단위 (이하, 「공액 디엔 단량체 단위」 라고 기재하는 경우가 있다.) 를 함유하는 중합체이며, 구체적으로는, 공액 디엔의 단독 중합체 ; 상이한 종류의 공액 디엔끼리의 공중합체 ; 공액 디엔을 함유하는 단량체 혼합물을 중합하여 얻어지는 공중합체, 또는 그들의 수소 첨가물 등을 들 수 있다. 상기 공액 디엔으로서는, 예를 들어, 1,3-부타디엔, 2-메틸-1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 2-클로르-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔, 1,3-헥사디엔, 및 2,4-헥사디엔 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 1,3-부타디엔, 2-메틸-1,3-부타디엔이 바람직하다. 또한, 공액 디엔은, 1 종류를 단독으로 사용해도 되고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다. 디엔 중합체에 있어서의 공액 디엔 단량체 단위의 비율은, 바람직하게는 20 질량% 이상 60 질량% 이하, 바람직하게는 30 질량% 이상 55 질량% 이하이다.The diene polymer is a polymer containing a structural unit formed by polymerizing a conjugated diene monomer (hereinafter, it may be described as a "conjugated diene monomer unit"), and specifically, a homopolymer of a conjugated diene; Copolymers of different kinds of conjugated dienes; A copolymer obtained by polymerizing a monomer mixture containing a conjugated diene, or a hydrogenated product thereof. Examples of the conjugated diene include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-ethyl-1,3-butadiene, and 2-chlor -1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, and 2,4-hexadiene. Among these, 1,3-butadiene and 2-methyl-1,3-butadiene are preferable. Moreover, conjugated diene may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios. The proportion of the conjugated diene monomer unit in the diene polymer is preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less, and preferably 30% by mass or more and 55% by mass or less.
상기 디엔 중합체는, 공액 디엔 단량체 단위 외에, 니트릴기 함유 단량체 단위를 함유하고 있어도 된다. 니트릴기 함유 단량체 단위를 구성하는 니트릴기 함유 단량체의 구체예로서는, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, α-에틸아크릴로니트릴 등의 α,β-불포화 니트릴 화합물 등을 들 수 있고, 그 중에서도 아크릴로니트릴이 바람직하다. 디엔 중합체에 있어서의 니트릴기 함유 단량체 단위의 비율은, 바람직하게는 5 ∼ 40 질량%, 보다 바람직하게는 5 ∼ 30 질량% 의 범위이다. 니트릴기 함유 단량체 단위의 비율을 상기 범위로 함으로써, 얻어지는 전극 강도가 보다 향상된다. 또한, 니트릴기 함유 단량체는, 1 종류를 단독으로 사용해도 되고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.The diene polymer may contain a nitrile group-containing monomer unit other than the conjugated diene monomer unit. Specific examples of the nitrile group-containing monomer constituting the nitrile group-containing monomer unit include α,β-unsaturated nitrile compounds such as acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, and α-ethylacrylonitrile. And acrylonitrile is preferable among them. The ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the diene polymer is preferably 5 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass. By making the ratio of the nitrile group-containing monomer unit into the above range, the obtained electrode strength is further improved. Moreover, a nitrile group-containing monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
또, 상기 디엔 중합체에는, 상기 단량체 단위 외에, 다른 단량체를 중합하여 형성되는 구조 단위를 함유하고 있어도 된다. 다른 단량체 단위를 구성하는 다른 단량체로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 푸마르산 등의 불포화 카르복실산류 ; 스티렌, 클로로스티렌, 비닐톨루엔, t-부틸스티렌, 비닐벤조산, 비닐벤조산메틸, 비닐나프탈렌, 클로로메틸스티렌, 하이드록시메틸스티렌, α-메틸스티렌, 디비닐벤젠 등의 스티렌계 단량체 ; 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀류 ; 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 부티르산비닐, 벤조산비닐 등의 비닐에스테르류 ; 아크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드, 아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 등의 아미드계 단량체 ; 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, 부틸비닐에테르 등의 비닐에테르류 ; 메틸비닐케톤, 에틸비닐케톤, 부틸비닐케톤, 헥실비닐케톤, 이소프로페닐비닐케톤 등의 비닐케톤류 ; N-비닐피롤리돈, 비닐피리딘, 비닐이미다졸 등의 복소 고리 함유 비닐 화합물을 들 수 있다. 또한, 상기 다른 단량체는, 각각, 1 종류를 단독으로 사용해도 되고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.Further, the diene polymer may contain a structural unit formed by polymerizing another monomer in addition to the monomer unit. Examples of other monomers constituting the other monomer units include unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid and fumaric acid; Styrene monomers such as styrene, chlorostyrene, vinyltoluene, t-butylstyrene, vinylbenzoic acid, methyl vinylbenzoate, vinylnaphthalene, chloromethylstyrene, hydroxymethylstyrene, α-methylstyrene, and divinylbenzene; Olefins such as ethylene and propylene; Vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, and vinyl benzoate; Amide-based monomers such as acrylamide, N-methylol acrylamide, and acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid; Vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, and butyl vinyl ether; Vinyl ketones such as methyl vinyl ketone, ethyl vinyl ketone, butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone, and isopropenyl vinyl ketone; And heterocycle-containing vinyl compounds such as N-vinylpyrrolidone, vinylpyridine, and vinylimidazole. Moreover, the said other monomer may be used individually by 1 type, respectively, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
아크릴레이트 중합체는, 일반식 (1) : CH2=CR1-COOR2 (식 중, R1 은 수소 원자 또는 메틸기를, R2 는 알킬기 또는 시클로알킬기를 나타낸다.) 로 나타내는 화합물 유래의 단량체를 중합하여 형성되는 단량체 단위 ((메트)아크릴산에스테르 단량체 단위) 를 함유하는 중합체이다. (메트)아크릴산에스테르 단량체 단위를 구성하는 단량체의 구체예로서는, 아크릴산에틸, 아크릴산프로필, 아크릴산이소프로필, 아크릴산n-부틸, 아크릴산이소부틸, 아크릴산t-부틸, 아크릴산n-아밀, 아크릴산이소아밀, 아크릴산n-헥실, 아크릴산2-에틸헥실, 아크릴산라우릴, 아크릴산스테아릴 등의 아크릴산에스테르 ; 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산이소프로필, 메타크릴산n-부틸, 메타크릴산이소부틸, 메타크릴산t-부틸, 메타크릴산n-아밀, 메타크릴산이소아밀, 메타크릴산n-헥실, 메타크릴산2-에틸헥실, 메타크릴산라우릴, 메타크릴산스테아릴 등의 메타크릴산에스테르 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 아크릴산에스테르가 바람직하고, 아크릴산n-부틸 및 아크릴산2-에틸헥실이, 얻어지는 전극의 강도를 향상할 수 있는 점에서, 특히 바람직하다. 아크릴레이트 중합체 중의 (메트)아크릴산에스테르 단량체 단위의 비율은, 통상적으로 50 질량% 이상, 바람직하게는 70 질량% 이상이다. 상기 (메트)아크릴산에스테르 단량체 단위의 비율이 상기 범위인 아크릴레이트 중합체를 사용하면, 내열성이 높고, 또한 얻어지는 전극의 내부 저항을 작게 할 수 있다.The acrylate polymer is a monomer derived from a compound represented by the general formula (1): CH 2 =CR 1 -COOR 2 (in the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents an alkyl group or a cycloalkyl group.) It is a polymer containing a monomer unit ((meth)acrylic acid ester monomer unit) formed by polymerization. Specific examples of the monomers constituting the (meth)acrylic acid ester monomer unit include ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, n-amyl acrylate, isoamyl acrylate, and acrylic acid. acrylic acid esters such as n-hexyl, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl acrylate, and stearyl acrylate; Ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate, n-amyl methacrylate, isoamyl methacrylate, meth And methacrylic acid esters such as n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, and stearyl methacrylate. Among these, acrylic acid esters are preferred, and n-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate are particularly preferred from the viewpoint of improving the strength of the obtained electrode. The ratio of the (meth)acrylic acid ester monomer unit in the acrylate polymer is usually 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more. When an acrylate polymer in which the ratio of the (meth)acrylic acid ester monomer unit is in the above range is used, heat resistance is high and the internal resistance of the obtained electrode can be reduced.
상기 아크릴레이트 중합체는, (메트)아크릴산에스테르 단량체 단위 외에, 니트릴기 함유 단량체 단위를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 니트릴기 함유 단량체로서는, 아크릴로니트릴이나 메타크릴로니트릴 등을 들 수 있고, 그 중에서도 아크릴로니트릴이, 집전체와 부극 활물질층의 결착성이 높아져, 전극 강도를 향상할 수 있는 점에서 바람직하다. 아크릴레이트 중합체에 있어서의 니트릴기 함유 단량체 단위의 비율은, 바람직하게는 5 ∼ 35 질량%, 보다 바람직하게는 10 ∼ 30 질량% 의 범위이다. 니트릴기 함유 단량체 단위의 양을 상기 범위로 함으로써, 얻어지는 전극 강도가 보다 향상된다.It is preferable that the said acrylate polymer contains a nitrile group-containing monomer unit in addition to a (meth)acrylic acid ester monomer unit. Examples of the nitrile group-containing monomer include acrylonitrile and methacrylonitrile, and among them, acrylonitrile is preferable in that the binding property between the current collector and the negative electrode active material layer increases, and the electrode strength can be improved. . The ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the acrylate polymer is preferably 5 to 35% by mass, more preferably 10 to 30% by mass. By setting the amount of the nitrile group-containing monomer unit in the above range, the obtained electrode strength is further improved.
상기 아크릴레이트 중합체에는, 상기 단량체 단위 외에, 공중합 가능한 카르복실산기 함유 단량체를 중합하여 형성되는 구조 단위 (이하, 「카르복실산기 함유 단량체 단위」 라고 기재하는 경우가 있다.) 를 사용할 수 있다. 카르복실산기 함유 단량체의 구체예로서는, 아크릴산, 메타크릴산 등의 일염기산 함유 단량체 ; 말레산, 푸마르산, 이타콘산 등의 이염기산 함유 단량체를 들 수 있다. 그 중에서도, 이염기산 함유 단량체가 바람직하고, 집전체와의 결착성을 높여 전극 강도를 향상할 수 있는 점에서, 이타콘산이 특히 바람직하다. 이들의 일염기산 함유 단량체, 이염기산 함유 단량체는, 각각 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 아크릴레이트 중합체 중의 카르복실산기 함유 단량체 단위의 비율은, 바람직하게는 1 ∼ 50 질량%, 보다 바람직하게는 1 ∼ 20 질량%, 특히 바람직하게는 1 ∼ 10 질량% 의 범위이다. 카르복실산기 함유 단량체 단위의 양을 상기 범위로 함으로써, 얻어지는 전극의 강도가 보다 향상된다.In addition to the monomer units, a structural unit formed by polymerizing a copolymerizable carboxylic acid group-containing monomer (hereinafter, referred to as a "carboxylic acid group-containing monomer unit" may be used) as the acrylate polymer. Specific examples of the carboxylic acid group-containing monomer include monobasic acid-containing monomers such as acrylic acid and methacrylic acid; Dibasic acid-containing monomers, such as maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid, are mentioned. Among them, dibasic acid-containing monomers are preferred, and itaconic acid is particularly preferred from the viewpoint of enhancing the binding property with the current collector and improving electrode strength. These monobasic acid-containing monomers and dibasic acid-containing monomers can be used alone or in combination of two or more. The proportion of the carboxylic acid group-containing monomer unit in the acrylate polymer is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 1 to 20% by mass, and particularly preferably 1 to 10% by mass. By setting the amount of the carboxylic acid group-containing monomer unit in the above range, the strength of the obtained electrode is further improved.
또한, 상기 아크릴레이트 중합체에는, 상기 단량체 단위 외에, 공중합 가능한 단량체를 중합하여 얻어지는 구조 단위를 함유하고 있어도 되고, 상기 다른 단량체의 구체예로서는, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 등의 2 개 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 카르복실산에스테르류 ; 퍼플루오로옥틸에틸아크릴레이트나 퍼플루오로옥틸에틸메타크릴레이트 등의 측사슬에 불소를 함유하는 불포화 에스테르류 ; 스티렌, 클로로스티렌, 비닐톨루엔, t-부틸스티렌, 비닐벤조산, 비닐벤조산메틸, 비닐나프탈렌, 클로로메틸스티렌, 하이드록시메틸스티렌, α-메틸스티렌, 디비닐벤젠 등의 스티렌 단량체 ; 아크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드, 아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 등의 아미드 단량체 ; 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀류 ; 부타디엔, 이소프렌 등의 디엔 단량체 ; 염화비닐, 염화비닐리덴 등의 할로겐 원자 함유 단량체 ; 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 부티르산비닐, 벤조산비닐 등의 비닐에스테르류 ; 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, 부틸비닐에테르 등의 비닐에테르류 ; 메틸비닐케톤, 에틸비닐케톤, 부틸비닐케톤, 헥실비닐케톤, 이소프로페닐비닐케톤 등의 비닐케톤류 ; N-비닐피롤리돈, 비닐피리딘, 비닐이미다졸 등의 복소 고리 함유 비닐 화합물 ; 알릴글리시딜에테르 등의 글리시딜에테르류 ; 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등의 글리시딜에스테르류 등을 들 수 있다. 아크릴레이트 중합체에 있어서의 이들의 공중합 가능한 다른 단량체 단위의 비율은, 이용 목적에 따라 적절히 조정되면 된다.Further, the acrylate polymer may contain, in addition to the monomer unit, a structural unit obtained by polymerizing a copolymerizable monomer, and specific examples of the other monomers include ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, Carboxylic acid esters having two or more carbon-carbon double bonds such as trimethylolpropane triacrylate; Unsaturated esters containing fluorine in side chains such as perfluorooctylethyl acrylate and perfluorooctylethyl methacrylate; Styrene monomers such as styrene, chlorostyrene, vinyltoluene, t-butylstyrene, vinylbenzoic acid, methyl vinylbenzoate, vinylnaphthalene, chloromethylstyrene, hydroxymethylstyrene, α-methylstyrene, and divinylbenzene; Amide monomers such as acrylamide, N-methylolacrylamide, and acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid; Olefins such as ethylene and propylene; Diene monomers such as butadiene and isoprene; Halogen atom-containing monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride; Vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, and vinyl benzoate; Vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, and butyl vinyl ether; Vinyl ketones such as methyl vinyl ketone, ethyl vinyl ketone, butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone, and isopropenyl vinyl ketone; Heterocyclic vinyl compounds, such as N-vinylpyrrolidone, vinylpyridine, and vinylimidazole; Glycidyl ethers such as allyl glycidyl ether; Glycidyl esters, such as glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate, etc. are mentioned. The ratio of the other copolymerizable monomer units in the acrylate polymer may be appropriately adjusted according to the purpose of use.
또 상기 외에도 부극용 결착제로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아세트산비닐, 폴리비닐알코올, 폴리비닐이소부틸에테르, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메타크릴로니트릴, 폴리메타크릴산메틸, 폴리아크릴산메틸, 폴리메타크릴산에틸, 폴리아세트산알릴, 폴리스티렌 등의 비닐 중합체 ; 폴리옥시메틸렌, 폴리옥시에틸렌, 폴리 고리형 티오에테르, 폴리디메틸실록산 등 주사슬에 헤테로 원자를 함유하는 에테르 중합체 ; 폴리락톤, 폴리 고리형 무수물, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트 등의 축합 에스테르 중합체 ; 나일론 6, 나일론 66, 폴리-m-페닐렌이소프탈아미드, 폴리-p-페닐렌테레프탈아미드, 폴리피로멜리트이미드 등의 축합 아미드계 중합체, 후술하는 증점제 등을 들 수 있다.In addition to the above, as binders for negative electrodes, polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl iso Vinyl polymers such as butyl ether, polyacrylonitrile, polymethacrylonitrile, polymethyl methacrylate, methyl polyacrylate, polyethyl methacrylate, allyl polyacetate, and polystyrene; Ether polymers containing a hetero atom in the main chain such as polyoxymethylene, polyoxyethylene, polycyclic thioether, and polydimethylsiloxane; Condensed ester polymers such as polylactone, polycyclic anhydride, polyethylene terephthalate, and polycarbonate; Condensed amide polymers, such as nylon 6, nylon 66, poly-m-phenylene isophthalamide, poly-p-phenylene terephthalamide, and polypyromelitimide, and a thickener described below.
부극용 결착제의 형상은, 특별히 제한은 없지만, 집전체와의 밀착성이 좋고, 또, 제조한 전극의 용량의 저하나 충방전의 반복에 의한 열화를 억제할 수 있기 위해서, 입자상인 것이 바람직하다. 입자상 결착제는, 분산매에 분산시킨 상태에 있어서 입자 형상을 유지·존재하는 것이면 되지만, 부극 활물질층에 있어서도 입자 형상을 유지한 상태로 존재할 수 있는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 「입자 상태를 유지한 상태」 란, 완전히 입자 형상을 유지한 상태일 필요는 없고, 그 입자 형상을 어느 정도 유지한 상태이면 된다. 입자상 결착제로서는, 예를 들어, 라텍스와 같은 결착제의 입자가 물에 분산된 상태인 것이나, 이와 같은 분산액을 건조시켜 얻어지는 분말상인 것을 들 수 있다.The shape of the binder for negative electrodes is not particularly limited, but it is preferable to be in particulate form in order to have good adhesion to the current collector and to suppress a decrease in the capacity of the manufactured electrode or deterioration due to repeated charge/discharge. . The particulate binder may be one that maintains and exists a particle shape in a state dispersed in a dispersion medium, but it is preferable that the particulate binder can exist in a state that maintains the particle shape also in the negative electrode active material layer. In the present invention, the "state in which the particle state is maintained" does not need to be a state in which the particle shape is completely maintained, but may be a state in which the particle shape is maintained to some extent. Examples of the particulate binder include those in which particles of a binder such as latex are dispersed in water, and those in the form of powder obtained by drying such a dispersion liquid.
부극용 결착제의 유리 전이 온도 (Tg) 는, 바람직하게는 50 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -40 ∼ 0 ℃ 이다. 결착제의 유리 전이 온도 (Tg) 가 이 범위에 있으면, 소량의 사용량으로 밀착성이 우수하고, 전극 강도가 강하고, 유연성이 풍부하여, 전극 형성 시의 프레스 공정에 의해 전극 밀도를 용이하게 높일 수 있다.The glass transition temperature (Tg) of the negative electrode binder is preferably 50°C or less, more preferably -40 to 0°C. When the glass transition temperature (Tg) of the binder is in this range, the adhesion is excellent with a small amount of use, the electrode strength is strong, and the flexibility is abundant, and the electrode density can be easily increased by the pressing process during electrode formation. .
부극용 결착제가 입자상 결착제인 경우, 그 개수 평균 입자경은, 특별한 한정은 없지만, 통상적으로는 0.01 ∼ 1 ㎛, 바람직하게는 0.03 ∼ 0.8 ㎛, 보다 바람직하게는 0.05 ∼ 0.5 ㎛ 이다. 결착제의 개수 평균 입자경이 이 범위일 때는, 소량의 사용으로도 우수한 밀착력을 부극 활물질층에 부여할 수 있다. 여기서, 개수 평균 입자경은, 투과형 전자 현미경 사진에서 무작위로 선택한 결착제 입자 100 개의 직경을 측정하고, 그 산술 평균치로서 산출되는 개수 평균 입자경이다. 입자의 형상은 구형, 이형, 어느 것이라도 상관없다.When the binder for negative electrodes is a particulate binder, the number average particle diameter is not particularly limited, but is usually 0.01 to 1 µm, preferably 0.03 to 0.8 µm, more preferably 0.05 to 0.5 µm. When the number average particle diameter of the binder is within this range, excellent adhesion can be imparted to the negative electrode active material layer even with a small amount of use. Here, the number average particle diameter is a number average particle diameter calculated as an arithmetic average value by measuring the diameter of 100 binder particles randomly selected from a transmission electron micrograph. The shape of the particles may be spherical or deformed.
이들의 결착제는 단독으로 또는 2 종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다.These binders can be used alone or in combination of two or more.
부극용 결착제의 양은, 부극 활물질 100 질량부에 대해, 통상적으로는 0.1 ∼ 50 질량부, 바람직하게는 0.5 ∼ 20 질량부, 보다 바람직하게는 1 ∼ 10 질량부의 범위이다. 결착제의 양이 이 범위에 있으면, 얻어지는 부극 활물질층과 집전체의 밀착성을 충분히 확보할 수 있어, 2 차 전지의 용량을 높게, 또한 내부 저항을 낮게 할 수 있다.The amount of the binder for the negative electrode is usually 0.1 to 50 parts by mass, preferably 0.5 to 20 parts by mass, and more preferably 1 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material. When the amount of the binder is in this range, the adhesion between the obtained negative electrode active material layer and the current collector can be sufficiently ensured, and the capacity of the secondary battery can be increased and the internal resistance can be reduced.
(c) 도전재(c) conductive material
부극 활물질층은, 도전재를 함유해도 된다. 부극에 함유되는 도전재의 입자경은, 개수 평균 입자경으로, 5 ∼ 40 nm, 바람직하게는 10 ∼ 38 nm, 보다 바람직하게는 15 ∼ 36 nm 이다. 도전재로서는, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 카본 블랙, 그라파이트, 기상 성장 카본 섬유, 및 카본 나노 튜브 등의 도전성 카본을 사용할 수 있다. 도전재를 함유함으로써, 부극 활물질끼리의 전기적 접촉을 향상시킬 수 있고, 리튬 이온 2 차 전지에 사용하는 경우에 방전 레이트 특성을 개선할 수 있다. 도전재의 함유량은, 부극 활물질의 총량 100 질량부에 대해, 바람직하게는 1 ∼ 20 질량부, 보다 바람직하게는 1 ∼ 10 질량부이다.The negative electrode active material layer may contain a conductive material. The particle diameter of the conductive material contained in the negative electrode is a number average particle diameter of 5 to 40 nm, preferably 10 to 38 nm, and more preferably 15 to 36 nm. As the conductive material, conductive carbon such as acetylene black, Ketjen black, carbon black, graphite, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotubes can be used. By containing a conductive material, electrical contact between negative electrode active materials can be improved, and when used for a lithium ion secondary battery, discharge rate characteristics can be improved. The content of the conductive material is preferably 1 to 20 parts by mass, more preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the negative electrode active material.
그 밖의 부극 성분Other negative electrode ingredients
또, 부극에는 추가로, 임의의 성분으로서는, 상기한 정극과 마찬가지로, 보강재, 레벨링제, 전해액 분해 억제 등의 기능을 갖는 전해액 첨가제 등이 함유되어 있어도 되고, 또한, 부극 제조 시에 조정하는 슬러리에 함유되는 증점제 등이 잔류하고 있어도 된다.In addition, the negative electrode may further contain, as an optional component, a reinforcing material, a leveling agent, an electrolyte solution additive having a function of inhibiting electrolyte decomposition, and the like, as in the above-described positive electrode. The contained thickener or the like may remain.
리튬 이온 2 차 전지 부극용 슬러리 조성물의 제조 방법Method for producing slurry composition for negative electrode of lithium ion secondary battery
리튬 이온 2 차 전지 부극용 슬러리 조성물은, 상기 서술한 부극 활물질 (a), 부극용 결착제 (b), 도전재 (c), 그 밖의 첨가제를 분산매 중에서 혼합하여 얻어진다. 분산매로서는, 물 및 유기 용매 모두 사용할 수 있다. 유기 용매로서는, 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 고리형 지방족 탄화수소류 ; 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소류 ; 아세톤, 에틸메틸케톤, 디이소프로필케톤, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논, 에틸시클로헥사논 등의 케톤류 ; 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 사염화탄소 등 염소계 지방족 탄화수소 ; 아세트산에틸, 아세트산부틸, γ-부티로락톤, ε-카프로락톤 등의 에스테르류 ; 아세토니트릴, 프로피오니트릴 등의 아실로니트릴류 ; 테트라하이드로푸란, 에틸렌글리콜디에틸에테르 등의 에테르류 ; 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올류 ; N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드류를 들 수 있다.The slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode is obtained by mixing the above-described negative electrode active material (a), a negative electrode binder (b), a conductive material (c), and other additives in a dispersion medium. As the dispersion medium, both water and organic solvents can be used. Examples of the organic solvent include cyclic aliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; Aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene; Ketones such as acetone, ethyl methyl ketone, diisopropyl ketone, cyclohexanone, methyl cyclohexanone, and ethyl cyclohexanone; Chlorine-based aliphatic hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform, and carbon tetrachloride; Esters such as ethyl acetate, butyl acetate, γ-butyrolactone, and ε-caprolactone; Acylonitriles such as acetonitrile and propionitrile; Ethers such as tetrahydrofuran and ethylene glycol diethyl ether; Alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, and ethylene glycol monomethyl ether; Amides, such as N-methylpyrrolidone and N,N-dimethylformamide, are mentioned.
이들의 분산매는, 단독으로 사용하거나, 2 종 이상 혼합하여 혼합 용매로서 사용해도 된다. 이들 중에서도 특히, 각 성분의 분산성이 우수하고, 비점이 낮고 휘발성이 높은 분산매가, 단시간에 또한 저온에서 제거할 수 있으므로 바람직하다. 구체적으로는, 아세톤, 톨루엔, 시클로헥사논, 시클로펜탄, 테트라하이드로푸란, 시클로헥산, 자일렌, 물, 혹은 N-메틸피롤리돈, 또는 이들의 혼합 용매가 바람직하다.These dispersion mediums may be used alone or as a mixed solvent by mixing two or more. Among these, in particular, a dispersion medium having excellent dispersibility of each component, a low boiling point and high volatility, is preferable because it can be removed in a short time and at a low temperature. Specifically, acetone, toluene, cyclohexanone, cyclopentane, tetrahydrofuran, cyclohexane, xylene, water, N-methylpyrrolidone, or a mixed solvent thereof is preferable.
혼합 방법은 특별히 한정은 되지 않지만, 예를 들어, 교반식, 진탕식, 및 회전식 등의 혼합 장치를 사용한 방법을 들 수 있다. 또, 호모게나이저, 볼 밀, 샌드 밀, 롤 밀, 및 유성식 혼련기 등의 분산 혼련 장치를 사용한 방법을 들 수 있다.The mixing method is not particularly limited, and examples thereof include a method using a mixing device such as a stirring type, a shaking type, and a rotary type. Further, a method using a dispersion kneading device such as a homogenizer, a ball mill, a sand mill, a roll mill, and a planetary kneader can be mentioned.
리튬 이온 2 차 전지 부극Lithium ion secondary battery negative electrode
리튬 이온 2 차 전지 부극은, 상기 서술한 리튬 이온 2 차 전지 부극용 슬러리 조성물을 집전체에 도포, 건조시켜 이루어진다.The lithium ion secondary battery negative electrode is formed by applying the above-described slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode to a current collector and drying it.
리튬 이온 2 차 전지 부극의 제조 방법은, 상기 부극용 슬러리 조성물을, 집전체의 편면 또는 양면에, 도포, 건조시켜, 부극 활물질층을 형성하는 공정을 포함한다.A method for producing a negative electrode for a lithium ion secondary battery includes a step of applying and drying the slurry composition for negative electrodes on one or both surfaces of a current collector to form a negative electrode active material layer.
부극용 슬러리 조성물을 집전체 상에 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 독터 블레이드법, 딥법, 리버스 롤법, 다이렉트 롤법, 그라비아법, 익스트루젼법, 및 브러쉬 도포법 등의 방법을 들 수 있다.The method of applying the slurry composition for negative electrodes on the current collector is not particularly limited. For example, a method such as a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, and a brush coating method may be mentioned.
건조 방법으로서는, 예를 들어, 온풍, 열풍, 저습풍에 의한 건조, 진공 건조, (원)적외선이나 전자선 등의 조사에 의한 건조법을 들 수 있다. 건조 시간은 통상적으로 5 ∼ 30 분이며, 건조 온도는 통상적으로 40 ∼ 180 ℃ 이다.As a drying method, a drying method by irradiation, such as warm air, hot air, drying by low humidity air, vacuum drying, (far) infrared rays, an electron beam, etc. is mentioned, for example. The drying time is usually 5 to 30 minutes, and the drying temperature is usually 40 to 180°C.
리튬 이온 2 차 전지 부극을 제조하는데 있어서, 집전체 상에 상기 부극용 슬러리 조성물을 도포, 건조 후, 금형 프레스나 롤 프레스 등을 사용하여, 가압 처리에 의해 부극 활물질층의 공극률을 낮게 하는 공정을 갖는 것이 바람직하다. 부극 활물질층의 공극률은, 바람직하게는 5 ∼ 30 %, 보다 바람직하게는 7 ∼ 20 % 이다. 부극 활물질층의 공극률이 너무 높으면 충전 효율이나 방전 효율이 악화되는 경우가 있다. 공극률이 너무 낮으면, 높은 체적 용량이 얻어지기 어렵고, 부극 활물질층이 집전체로부터 박리되기 쉬워 불량이 발생하기 쉬워지는 경우가 있다. 또한, 부극용 결착제로서 경화성의 중합체를 사용하는 경우에는, 경화시키는 것이 바람직하다.In manufacturing a lithium ion secondary battery negative electrode, a step of lowering the porosity of the negative electrode active material layer by applying a pressure treatment to the negative electrode active material layer after coating and drying the negative electrode slurry composition on a current collector, using a mold press or a roll press. It is desirable to have. The porosity of the negative electrode active material layer is preferably 5 to 30%, more preferably 7 to 20%. If the porosity of the negative electrode active material layer is too high, charging efficiency or discharging efficiency may deteriorate. When the porosity is too low, it is difficult to obtain a high volume capacity, and the negative electrode active material layer is easily peeled from the current collector, and defects are likely to occur in some cases. Moreover, when using a curable polymer as a binder for negative electrodes, it is preferable to cure.
리튬 이온 2 차 전지 부극에 있어서의 부극 활물질층의 두께는, 통상적으로 5 ∼ 300 ㎛ 이며, 바람직하게는 30 ∼ 250 ㎛ 이다. 부극 활물질층의 두께가 상기 범위에 있음으로써, 부하 특성 및 사이클 특성 모두 높은 특성을 나타내는 2 차 전지를 얻을 수 있다.The thickness of the negative electrode active material layer in the negative electrode of the lithium ion secondary battery is usually 5 to 300 µm, and preferably 30 to 250 µm. When the thickness of the negative electrode active material layer is within the above range, it is possible to obtain a secondary battery exhibiting high characteristics in both the load characteristics and the cycle characteristics.
부극 활물질층에 있어서의 부극 활물질의 함유 비율은, 바람직하게는 85 ∼ 99 질량%, 보다 바람직하게는 88 ∼ 97 질량% 이다. 부극 활물질층에 있어서의 부극 활물질의 함유 비율이 상기 범위임으로써, 높은 용량을 나타내면서도 유연성, 결착성을 나타내는 2 차 전지를 얻을 수 있다.The content ratio of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is preferably 85 to 99% by mass, more preferably 88 to 97% by mass. When the content ratio of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is within the above range, a secondary battery exhibiting high capacity and flexibility and binding properties can be obtained.
부극 활물질층의 밀도는, 바람직하게는 1.6 ∼ 1.9 g/㎤ 이며, 보다 바람직하게는 1.65 ∼ 1.85 g/㎤ 이다. 부극 활물질층의 밀도가 상기 범위임으로써, 고용량의 2 차 전지를 얻을 수 있다.The density of the negative electrode active material layer is preferably 1.6 to 1.9 g/cm 3, more preferably 1.65 to 1.85 g/cm 3. When the density of the negative electrode active material layer is within the above range, a high-capacity secondary battery can be obtained.
집전체는, 전기 도전성을 가지며 또한 전기 화학적으로 내구성이 있는 재료이면 특별히 제한되지 않지만, 내열성을 갖기 위해 금속 재료가 바람직하고, 예를 들어, 철, 구리, 알루미늄, 니켈, 스테인리스강, 티탄, 탄탈, 금, 백금 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 리튬 이온 2 차 전지 부극에 사용하는 집전체로서는 구리가 특히 바람직하다.The current collector is not particularly limited as long as it is a material that has electrical conductivity and is electrochemically durable, but a metal material is preferable to have heat resistance. For example, iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum , Gold, platinum, and the like. Among them, copper is particularly preferable as a current collector used for the negative electrode of a lithium ion secondary battery.
집전체의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 두께 0.001 ∼ 0.5 mm 정도의 시트상인 것이 바람직하다.The shape of the current collector is not particularly limited, but it is preferably a sheet shape having a thickness of about 0.001 to 0.5 mm.
집전체는, 부극 활물질층과의 접착 강도를 높이기 위해, 미리 조면화 처리하여 사용해도 된다. 조면화 방법으로서는, 기계적 연마법, 전해 연마법, 화학 연마법 등을 들 수 있다. 기계적 연마법에 있어서는, 연마제 입자를 고착한 연마포지, 지석, 에머리 버프, 강선 등을 구비한 와이어 브러쉬 등이 사용된다. 또, 부극 활물질층의 접착 강도나 도전성을 높이기 위해서, 집전체 표면에 프라이머층 등을 형성해도 된다.In order to increase the adhesive strength with the negative electrode active material layer, the current collector may be previously roughened and used. Examples of the roughening method include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method. In the mechanical polishing method, a wire brush provided with an abrasive cloth, grindstone, emery buff, steel wire, etc. to which abrasive particles are fixed are used. Further, in order to increase the adhesive strength and conductivity of the negative electrode active material layer, a primer layer or the like may be formed on the surface of the current collector.
(리튬 이온 2 차 전지)(Lithium ion secondary battery)
본 발명에 관련된 리튬 이온 2 차 전지는, 상기한 정극 및 부극을 구비하고, 비수 전해액을 가지며, 통상적으로는 세퍼레이터를 포함한다.The lithium ion secondary battery according to the present invention includes the positive electrode and the negative electrode described above, has a non-aqueous electrolyte solution, and usually includes a separator.
비수 전해액Nonaqueous electrolyte
비수 전해액은, 특별히 한정되지 않고, 비수계의 용매에 지지 전해질로서 리튬염을 용해한 것을 사용할 수 있다. 리튬염으로서는, 예를 들어, LiPF6, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAlCl4, LiClO4, CF3SO3Li, C4F9SO3Li, CF3COOLi, (CF3CO)2NLi, (CF3SO2)2NLi, (C2F5SO2)NLi 등의 리튬염을 들 수 있다. 특히 용매에 녹기 쉬워 높은 해리도를 나타내는 LiPF6, LiClO4, CF3SO3Li 는 바람직하게 사용된다. 이들은, 단독, 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 지지 전해질의 양은, 비수 전해액에 대해, 통상적으로 1 질량% 이상, 바람직하게는 5 질량% 이상, 또 통상적으로는 30 질량% 이하, 바람직하게는 20 질량% 이하이다. 지지 전해질의 양이 너무 적거나 너무 많아도 이온 도전도는 저하되어 전지의 충전 특성, 방전 특성이 저하된다.The non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited, and a lithium salt dissolved in a non-aqueous solvent as a supporting electrolyte can be used. As a lithium salt, for example, LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 Lithium salts, such as NLi, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, and (C 2 F 5 SO 2 )NLi, are mentioned. In particular, LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li which are easily soluble in a solvent and exhibit a high degree of dissociation are preferably used. These can be used alone or in combination of two or more. The amount of the supporting electrolyte is usually 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, and usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less with respect to the non-aqueous electrolyte. Even if the amount of the supporting electrolyte is too small or too large, the ionic conductivity is lowered, and the charging and discharging characteristics of the battery are lowered.
비수 전해액에 사용하는 용매로서는, 지지 전해질을 용해시키는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로, 디메틸카보네이트 (DMC), 에틸렌카보네이트 (EC), 디에틸카보네이트 (DEC), 프로필렌카보네이트 (PC), 부틸렌카보네이트 (BC), 및 메틸에틸카보네이트 (MEC) 등의 알킬카보네이트류 ; γ-부티로락톤, 포름산메틸 등의 에스테르류, 1,2-디메톡시에탄, 및 테트라하이드로푸란 등의 에테르류 ; 술포란, 및 디메틸술폭시드 등의 함황 화합물류 ; 가 사용된다. 특히 높은 이온 전도성이 얻기 쉽고, 사용 온도 범위가 넓기 때문에, 디메틸카보네이트, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트가 바람직하다. 이들은, 단독, 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The solvent used for the non-aqueous electrolyte is not particularly limited as long as it dissolves the supporting electrolyte, but typically, dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate Alkyl carbonates such as (BC) and methyl ethyl carbonate (MEC); esters such as γ-butyrolactone and methyl formate, ethers such as 1,2-dimethoxyethane, and tetrahydrofuran; Sulfur-containing compounds such as sulfolane and dimethyl sulfoxide; Is used. In particular, dimethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate are preferable because high ionic conductivity is easily obtained and the operating temperature range is wide. These can be used alone or in combination of two or more.
상기 이외의 비수 전해액으로서는, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴로니트릴 등의 폴리머 전해질에 비수 전해액을 함침한 겔상 폴리머 전해질이나, 황화리튬, LiI, Li3N 등의 무기 고체 전해질을 들 수 있다.Examples of the non-aqueous electrolyte solution other than the above include a gel polymer electrolyte in which a polymer electrolyte such as polyethylene oxide and polyacrylonitrile is impregnated with a non-aqueous electrolyte solution, and inorganic solid electrolytes such as lithium sulfide, LiI, and Li 3 N.
또, 비수 전해액에는 첨가제를 함유시켜 사용하는 것도 가능하다. 첨가제로서는 비닐렌카보네이트 (VC) 등의 카보네이트계의 화합물 외에, 플루오로에틸렌카보네이트 등의 함불소 카보네이트, 에틸메틸술폰이 바람직하다. 이들 중에서도, 함불소 카보네이트와 같은 불소계 전해액 첨가재는, 내전압이 높다. 고용량화에 수반하여, 충방전 시의 전압도 높아지고 있고, 에틸렌카보네이트나 프로필렌카보네이트 등으로 이루어지는 전해액에서는 고전압에 견디지 못하고, 분해되는 경우가 있기 때문에, 상기의 불소계 전해액 첨가재를 비수 전해액에 배합하는 것이 바람직하다.Moreover, it is also possible to contain an additive in a non-aqueous electrolyte solution and use it. As the additive, in addition to carbonate-based compounds such as vinylene carbonate (VC), fluorine-containing carbonates such as fluoroethylene carbonate, and ethylmethylsulfone are preferable. Among these, a fluorine-based electrolyte solution additive material such as fluorinated carbonate has a high withstand voltage. As the capacity increases, the voltage at the time of charging and discharging is also increasing, and since an electrolyte made of ethylene carbonate or propylene carbonate may not withstand high voltage and may decompose, it is preferable to mix the above fluorine-based electrolyte additive into a non-aqueous electrolyte. .
세퍼레이터Separator
세퍼레이터는 기공부를 갖는 다공성 기재이며, 사용 가능한 세퍼레이터로서는, (a) 기공부를 갖는 다공성 세퍼레이터, (b) 편면 또는 양면에 고분자 코트층이 형성된 다공성 세퍼레이터, 또는 (c) 무기 세라믹 분말 등의 비도전성 입자 및 결착제를 함유하는 다공질의 수지 코트층이 형성된 다공성 세퍼레이터를 들 수 있다. 이들의 비제한적인 예로서는, 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계, 폴리올레핀계, 또는 아라미드계 다공성 세퍼레이터, 폴리비닐리덴플루오리드, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리비닐리덴플루오리드헥사플루오로프로필렌 공중합체 등의 고체 고분자 전해질용 또는 겔상 고분자 전해질용의 고분자 필름, 겔화 고분자 코트층이 코트된 세퍼레이터, 또는 무기 필러, 무기 필러용 분산제로 이루어지는 다공막층이 코트된 세퍼레이터 등이 있다.The separator is a porous substrate having pores, and the available separators include (a) a porous separator having pores, (b) a porous separator having a polymer coat layer formed on one or both sides, or (c) inorganic ceramic powder. And a porous separator in which a porous resin coat layer containing conductive particles and a binder was formed. Non-limiting examples thereof include polypropylene, polyethylene, polyolefin, or aramid porous separators, polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, or polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene copolymer. A polymer film for a solid polymer electrolyte or a gel polymer electrolyte, a separator coated with a gelled polymer coat layer, or a separator coated with a porous membrane layer made of an inorganic filler or a dispersant for inorganic fillers.
리튬 이온 2 차 전지의 제조 방법Manufacturing method of lithium ion secondary battery
본 발명의 리튬 이온 2 차 전지의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 서술한 정극과 부극을 세퍼레이터를 개재하여 중첩하고, 이것을 전지 형상에 따라 감거나, 구부리거나 하여 전지 용기에 넣고, 전지 용기에 전해액을 주입하여 봉구한다. 추가로 필요에 따라 엑스펀드 메탈이나, 퓨즈, PTC 소자 등의 과전류 방지 소자, 리드판 등을 넣고, 전지 내부의 압력 상승, 과충방전의 방지를 할 수도 있다. 전지의 형상은, 라미네이트셀형, 코인형, 버튼형, 시트형, 원통형, 각형, 편평형, 권회형 파우치셀 등 어느 것이어도 된다. 특히, 본 발명에 의하면, 활물질층이 유연하고, 굴곡 시에 활물질층의 크랙 발생이 없기 때문에, 권회형 파우치셀의 제조에 바람직하게 적용할 수 있다.The manufacturing method of the lithium ion secondary battery of this invention is not specifically limited. For example, the above-described positive electrode and negative electrode are superimposed through a separator, and this is wound or bent according to the shape of the battery to be put into a battery container, and an electrolyte solution is injected into the battery container to seal. In addition, if necessary, an expandable metal, an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element, a lead plate, etc. may be inserted to prevent an increase in pressure inside the battery and overcharge and discharge. The shape of the battery may be any of a laminate cell type, a coin type, a button type, a sheet type, a cylinder type, a square type, a flat type, a wound pouch cell, or the like. In particular, according to the present invention, since the active material layer is flexible and there is no cracking in the active material layer during bending, it can be preferably applied to the manufacture of a wound pouch cell.
실시예Example
이하에, 실시예를 들어 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예에 있어서의 부 및 % 는, 특기하지 않는 한 질량 기준이다. 실시예 및 비교예에 있어서, 각종 물성은 이하와 같이 평가했다.Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited to this. In addition, parts and% in this example are based on mass unless otherwise specified. In Examples and Comparative Examples, various physical properties were evaluated as follows.
(SP 값)(SP value)
SP 값이란, 용해도 파라미터를 의미한다. 이 SP 값은 Small 이 제안한 「분자 인력 정수법」 에 의해 구했다. 이 방법은, 화합물 분자를 구성하는 관능기 (원자단) 의 특성치인 분자 인력 정수 (G) 의 통계와 분자량으로부터, 다음 식에 따라 구하는 방법이다.The SP value means a solubility parameter. This SP value was determined by the "molecular attraction constant method" proposed by Small. This method is a method of determining according to the following formula from the statistics and molecular weight of the molecular attraction constant (G), which is the characteristic value of the functional group (atomic group) constituting the compound molecule.
상기의 식에 있어서, δ 는 SP 값을 나타내고, ΣG 는 분자 인력 정수 G 의 총계를 나타내고, V 는 비용을 나타내고, M 은 분자량을 나타내고, d 는 비중을 나타낸다.In the above formula, δ represents the SP value, ΣG represents the total number of molecular attraction constants G, V represents the cost, M represents the molecular weight, and d represents the specific gravity.
또한, 2 종류 이상의 폴리머를 조합한 경우에는, 폴리머 전체의 SP 값으로서 개개의 폴리머의 SP 값과 혼합 몰비로부터 계산, 전술한 계산식을 사용하여 구했다.In the case of combining two or more types of polymers, the SP value of the entire polymer was calculated from the SP value and the mixing molar ratio of the individual polymers, and calculated using the above calculation formula.
(정극 활물질의 피복 확인)(Confirmation of coating of positive electrode active material)
정극 활물질과 정극용 결착제와 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 혼합비를 100 : 1.6 : 0.4 로 하여 슬러리를 제작하고, 집전체 (알루미늄박) 상에 도포 건조시켜 전극으로 했다.A slurry was prepared by setting the mixing ratio of the positive electrode active material, the positive electrode binder, and the nitrile group-containing acrylic polymer to 100:1.6:0.4, and applied and dried on a current collector (aluminum foil) to obtain an electrode.
전극 표면을 주사형 전자 현미경 (히타치 제작소 제조 S-3400N) 으로 관찰을 실시했다. 관찰 조건은, 배율을 2000 배, 가속 전압을 15 kV 로, 100 ㎛ × 100 ㎛ 방형의 화상 관찰을 실시했다. 또한, 동주사형 전자 현미경에 부속의 에너지 분산형 X 선 분석 장치 (Bruker 제조 Quantax) 로, 니켈 원자와 질소 원자 및 탄소 원자의 원소 매핑을 실시하여 각각의 매핑 화상을 제작했다. 이 조작을 전극 상의 5 지점을 랜덤하게 선택하여 5 회 실시했다.The electrode surface was observed with a scanning electron microscope (S-3400N manufactured by Hitachi Corporation). Observation conditions performed image observation of a 100 µm x 100 µm square with a magnification of 2000 times and an acceleration voltage of 15 kV. In addition, elemental mapping of a nickel atom, a nitrogen atom, and a carbon atom was performed with an energy dispersive X-ray analyzer (Quantax manufactured by Bruker) attached to the scanning electron microscope, and each mapping image was produced. This operation was performed 5 times by randomly selecting 5 points on the electrode.
그 화상 상에서, 장변과 단변이 10 ㎛ 이상이며, 정극 활물질 입자의 표면이 다른 입자와 겹치지 않고 90 % 이상 관찰할 수 있는, 정극 활물질 입자를 랜덤하게 10 개 선택했다.On the image, 10 positive electrode active material particles having a long side and a short side of 10 µm or more and which the surface of the positive electrode active material particles do not overlap with other particles and can be observed at 90% or more were randomly selected.
상기의 선택된 원소 매핑 정극 활물질 입자 화상에 있어서, 질소 원소의 존재가 확인된 부분의 면적을, 니트릴기 함유 아크릴 중합체에 의해 피복된 활물질 표면이라고 판단했다. 또한, 피복 비율이 60 % 이상인 경우를, 니트릴기 함유 아크릴 중합체가 정극 활물질 입자 표면을 피복하고 있다고 하여, 「가능」이라고 평가했다.In the above selected element-mapped positive electrode active material particle image, the area of the portion in which the presence of a nitrogen element was confirmed was judged to be the active material surface coated with the nitrile group-containing acrylic polymer. In addition, when the coverage ratio was 60% or more, it was evaluated as "possible", assuming that the nitrile group-containing acrylic polymer was covering the surface of the positive electrode active material particles.
(비수 전해액 팽윤도의 측정)(Measurement of swelling degree of non-aqueous electrolyte solution)
니트릴기 함유 아크릴 중합체의 8 % 의 N-메틸피롤리돈 (NMP) 용액을 건조 후의 두께가 100 ㎛ 가 되도록 테플론 (등록상표) 샬레에 흘려넣어, 중합체 필름을 제조했다. 얻어진 필름을 16 mmφ 로 타발하여 중량을 측정했다 (중량을 「A」 라고 한다). 에틸렌카보네이트와 에틸메틸카보네이트의 3 대 7 중량비의 혼합물에 5 % 의 플루오로에틸렌카보네이트를 혼합하고, 1 mol/리터의 농도가 되도록 육불화인산리튬 (LiPF6) 을 용해시킨 것을 비수 전해액으로서 준비했다. 비수 전해액 20 g 에 16 mmφ 로 타발한 필름을 침지시켜, 60 ℃ 에서 72 시간, 침지했다. 그 후, 침지시킨 필름을 꺼내어, 표면의 비수 전해액을 가볍게 닦아내어 중량을 측정했다 (중량을 「B」 라고 한다). 이들의 값으로부터 비수 전해액 팽윤도 (=B/A) 를 구했다. 비수 전해액 팽윤도가 클수록, 비수 전해액 중에서의 변형이 커지는 것을 나타낸다.An 8% N-methylpyrrolidone (NMP) solution of the nitrile group-containing acrylic polymer was poured into a Teflon (registered trademark) dish so that the thickness after drying became 100 µm, to prepare a polymer film. The obtained film was punched out with 16 mmφ and the weight was measured (the weight is referred to as "A"). 5% of fluoroethylene carbonate was mixed in a mixture of 3 to 7 weight ratio of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, and lithium hexafluoride phosphate (LiPF 6 ) was dissolved so that the concentration of 1 mol/liter was prepared as a non-aqueous electrolyte. . The film punched at 16 mm? was immersed in 20 g of the non-aqueous electrolytic solution, followed by immersion at 60°C for 72 hours. Thereafter, the immersed film was taken out, the non-aqueous electrolyte solution on the surface was lightly wiped off, and the weight was measured (the weight is referred to as "B"). The non-aqueous electrolyte swelling degree (=B/A) was calculated from these values. The higher the degree of swelling of the nonaqueous electrolyte solution, the greater the deformation in the nonaqueous electrolyte solution.
(THF 불용해분량의 측정)(Measurement of THF insoluble content)
니트릴기 함유 아크릴 중합체의 8 % 의 NMP 용액을 건조 후의 두께가 100 ㎛ 가 되도록 테플론 (등록상표) 샬레에 흘려넣어, 중합체 필름을 제조했다. 얻어진 필름을 16 mmφ 로 타발 중량을 측정했다 (중량을 「C」 라고 한다). 테트라하이드로푸란 20 g 에 16 mmφ 로 타발한 필름을 침지시켜, 25 ℃ 에서 24 시간에 걸쳐 가용분을 완전히 용해시켰다. 그 후, 불용분인 잔류 고형물을 꺼내어, 적외선 건조기로 테트라하이드로푸란을 완전히 휘발시킨 후, 중량을 측정했다 (중량을 「D」 라고 한다). 이들의 값으로부터 THF 불용해분량 (= D/C × 100) 을 구했다. THF 불용해분량이 작을수록, 중합체 분자간의 가교가 적은 것을 나타낸다.An 8% NMP solution of a nitrile group-containing acrylic polymer was poured into a Teflon (registered trademark) dish so that the thickness after drying became 100 µm, to prepare a polymer film. The resulting film was measured for punching weight by 16 mmφ (the weight is referred to as "C"). The film punched at 16 mm? was immersed in 20 g of tetrahydrofuran, and the soluble component was completely dissolved over 24 hours at 25°C. After that, the residual solid which is an insoluble matter was taken out, and the tetrahydrofuran was completely volatilized with an infrared dryer, and then the weight was measured (the weight is referred to as "D"). From these values, the amount of THF insoluble content (= D/C × 100) was calculated. The smaller the amount of THF insoluble content, the less crosslinking between polymer molecules is.
(권회체의 절곡 특성)(Bending characteristics of winding body)
시트상 정극 및 시트상 부극을, 세퍼레이터를 개재시켜 직경 20 mm 의 심을 사용하여 권회하여, 권회체를 얻었다. 세퍼레이터로서는, 두께 20 ㎛ 의 폴리프로필렌제 미다공막을 사용했다. 권회체는, 10 mm/초의 스피드로 두께 4.5 mm 가 될 때까지 일 방향으로 압축했다. 압축 후에 권회체를 해체하고, 정극 전극을 관찰하여, 하기 평가 기준에 따라 평가를 실시했다.The sheet-shaped positive electrode and the sheet-shaped negative electrode were wound using a core having a diameter of 20 mm through a separator to obtain a wound body. As the separator, a microporous membrane made of polypropylene having a thickness of 20 µm was used. The wound body was compressed in one direction at a speed of 10 mm/sec until it became 4.5 mm in thickness. After compression, the wound body was disassembled, the positive electrode was observed, and evaluation was performed according to the following evaluation criteria.
A…균열 없음A… No crack
B…미소 균열B… Smile crack
C…전극으로부터의 박리C… Peeling from the electrode
(고전위 사이클 특성)(High potential cycle characteristics)
비수 전해질 전지에 대해, 25 ℃ 환경하에서, 600 mA 로 전지 전압이 4.8 V 가 될 때까지 충전하고, 600 mA 로 전지 전압이 3 V 가 될 때까지 방전하는 조작을 100 회 반복했다.With respect to the nonaqueous electrolyte battery, the operation of charging the nonaqueous electrolyte battery under a 25°C environment until the battery voltage reached 4.8 V at 600 mA, and discharging it at 600 mA until the battery voltage reached 3 V was repeated 100 times.
그리고, 1 회째의 방전 용량에 대한 100 회째의 방전 용량의 비를 산출했다.Then, the ratio of the discharge capacity at the 100th time to the discharge capacity at the first time was calculated.
(니트릴기 함유 아크릴 중합체)(Nitrile group-containing acrylic polymer)
니트릴기 함유 아크릴 중합체 (1) ∼ (6) 을 이하와 같이 조정했다.The nitrile group-containing acrylic polymers (1) to (6) were adjusted as follows.
[조제예 1][Preparation Example 1]
니트릴기 함유 아크릴 중합체 (1) 의 제조Preparation of nitrile group-containing acrylic polymer (1)
교반기가 장착된 오토클레이브에, 이온 교환수 164 부, 2-에틸헥실아크릴레이트 (2EHA) 67.5 부, 메타크릴산 (MAA) 17 부, 아크릴로니트릴 (AN) 15 부, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 (AMPS) 0.5 부, 중합 개시제로서 과황산칼륨 0.3 부, 및 계면 활성제로서 라우릴황산나트륨 1.6 부를 넣고, 충분히 교배한 후, 70 ℃ 에서 3 시간, 다시 80 ℃ 에서 2 시간 가온하여 중합을 실시하고, 니트릴기 함유 아크릴 중합체 (1) 의 수분산액을 얻었다. 또한, 고형분 농도로부터 구한 중합 전화율은 96 % 였다. 또, 이 수분산액 100 부에 N-메틸피롤리돈 500 부를 첨가하고, 감압하에 물 및 잔류 모노머를 증발시킨 후, N-메틸피롤리돈을 81 부 증발시켜, 니트릴기 함유 아크릴 중합체 (1) 의 8 질량% 의 NMP 용액을 얻었다. 이 때의 비수 전해액 팽윤도는 2 배, THF 불용해분량은 10 % 이하였다. 또, 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 SP 값은, 9.9 (cal/㎤)1/2 였다.In an autoclave equipped with a stirrer, 164 parts of ion-exchanged water, 67.5 parts of 2-ethylhexylacrylate (2EHA), 17 parts of methacrylic acid (MAA), 15 parts of acrylonitrile (AN), 2-acrylamide-2 -0.5 parts of methylpropanesulfonic acid (AMPS), 0.3 parts of potassium persulfate as a polymerization initiator, and 1.6 parts of sodium lauryl sulfate as a surfactant were added, sufficiently mixed, and then heated at 70° C. for 3 hours and again at 80° C. for 2 hours for polymerization. And obtained the aqueous dispersion of the nitrile group-containing acrylic polymer (1). In addition, the polymerization conversion rate determined from the solid content concentration was 96%. Further, 500 parts of N-methylpyrrolidone was added to 100 parts of the aqueous dispersion, water and residual monomer were evaporated under reduced pressure, and 81 parts of N-methylpyrrolidone were evaporated to obtain a nitrile group-containing acrylic polymer (1). An 8 mass% of NMP solution was obtained. At this time, the degree of swelling of the non-aqueous electrolyte solution was twice, and the amount of THF insoluble content was 10% or less. Moreover, the SP value of the nitrile group-containing acrylic polymer was 9.9 (cal/cm 3) 1/2 .
[조제예 2 ∼ 6][Preparation Examples 2 to 6]
니트릴기 함유 아크릴 중합체 (2) ∼ (6) 의 제조Preparation of nitrile group-containing acrylic polymers (2) to (6)
단량체의 주입량, 종류를 표 1 과 같이 변경한 것 외에는, 조제예 1 과 동일하게 했다. 또한, 표 1 에 있어서, AN 은 아크릴로니트릴, 2EHA 는 2-에틸헥실아크릴레이트, EA 는 에틸아크릴레이트, BA 는 부틸아크릴레이트, MAA 는 메타크릴산, AMPS 는 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, GMA 는 글리시딜메타크릴레이트를 가리킨다. 비수 전해액 팽윤도, THF 불용해분량 및 SP 값을 표 1 에 나타낸다.It was the same as in Preparation Example 1 except that the injection amount and type of the monomers were changed as shown in Table 1. In addition, in Table 1, AN is acrylonitrile, 2EHA is 2-ethylhexyl acrylate, EA is ethyl acrylate, BA is butyl acrylate, MAA is methacrylic acid, AMPS is 2-acrylamide-2-methyl Propanesulfonic acid and GMA refer to glycidyl methacrylate. Table 1 shows the degree of swelling of the non-aqueous electrolyte, the amount of THF insoluble, and the SP value.
(실시예 1)(Example 1)
〔정극용 슬러리 조성물 및 정극의 제조〕(Preparation of slurry composition for positive electrode and positive electrode)
정극 활물질로서 Li 과잉 층상 화합물 (Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56]O2) 100 부와, 정극 도전재로서 아세틸렌 블랙 (AB35, 덴키 화학 공업사 제조 덴카 블랙 분말 형상품 : 개수 입자경 35 nm, 비표면적 68 ㎡/g) 2.0 부와, 정극용 결착제의 불소 함유 중합체로서 혼합 폴리불화비닐리덴 (아르케마사 제조 KYNAR HSV900 과 KYNAR720 의 1 : 1 혼합물) 1.6 부 및 니트릴기 함유 아크릴 중합체로서 상기의 니트릴기 함유 아크릴 중합체 (1) 을 고형분 상당량으로 0.4 부와, 적당량의 NMP 를 플래니터리 믹서로 교반하여, 정극용 슬러리 조성물을 조제했다. 또한, KYNAR HSV900 의 ASTM D3835/232 ℃ 100 sec-1 에서 측정되는 용융 점도는 50 kpoise 이며, KYNAR720 의 용융 점도는 9 kpoise 이다.100 parts of Li-excessive layered compound (Li[Ni 0.17 Li 0.2 Co 0.07 Mn 0.56 ]O 2 ) as a positive electrode active material, and acetylene black (AB35, Denki Chemical Co., Ltd.) as a positive electrode conductive material in powder form: number particle diameter 35 nm, Specific surface area 68 m 2 /g) 2.0 parts and 1.6 parts of mixed polyvinylidene fluoride (a 1:1 mixture of KYNAR HSV900 and KYNAR720 manufactured by Arkema) as a fluorine-containing polymer of the binder for the positive electrode, and the nitrile group-containing acrylic polymer described above. The nitrile group-containing acrylic polymer (1) was stirred in an amount equivalent to a solid content of 0.4 parts and an appropriate amount of NMP with a planetary mixer to prepare a slurry composition for a positive electrode. In addition, the melt viscosity of KYNAR HSV900 measured at ASTM D3835/232° C. 100 sec -1 is 50 kpoise, and the melt viscosity of KYNAR720 is 9 kpoise.
집전체로서 두께 15 ㎛ 의 알루미늄박을 준비했다. 상기 정극용 슬러리 조성물을 알루미늄박의 양면에 건조 후의 도포량이 25 mg/c㎡ 가 되도록 도포하고, 60 ℃ 에서 20 분, 120 ℃ 에서 20 분간 건조 후, 150 ℃, 2 시간 가열 처리하여 정극 원단 (原反) 을 얻었다. 이들 조작에 의해 니트릴기 함유 아크릴 중합체 (1) 에 의해, 정극 활물질 및 정극 활물질로 피복되어 있지 않은 집전체 표면이 피복되었다. 이 정극 원단을 롤 프레스로 압연하여, 밀도가 3.9 g/㎤ 의 정극 활물질층과 알루미늄박으로 이루어지는 시트상 정극을 제작했다. 이것을 폭 4.8 mm, 길이 50 cm 로 절단하고, 알루미늄 리드를 접속했다. 또, 얻어진 정극에 대해 권회체의 절곡 특성을 평가했다. 결과를 표 2 에 나타낸다.An aluminum foil having a thickness of 15 µm was prepared as a current collector. The positive electrode slurry composition was applied on both sides of an aluminum foil so that the amount of applied after drying was 25 mg/cm 2, dried at 60° C. for 20 minutes and 120° C. for 20 minutes, and then heated at 150° C. for 2 hours to form a positive electrode fabric ( I got a cause. By these operations, the surface of the current collector that was not coated with the positive electrode active material and the positive electrode active material was coated with the nitrile group-containing acrylic polymer (1). This positive electrode original fabric was rolled by a roll press to prepare a sheet-like positive electrode comprising a positive electrode active material layer having a density of 3.9 g/cm 3 and an aluminum foil. This was cut into a width of 4.8 mm and a length of 50 cm, and an aluminum lead was connected. Moreover, about the obtained positive electrode, the bending characteristic of a wound body was evaluated. Table 2 shows the results.
〔부극용 슬러리 조성물 및 부극의 제조〕(Preparation of slurry composition for negative electrode and negative electrode)
부극 활물질로서 구상 인조 흑연 (입자경 : 12 ㎛) 90 부와 SiOx (입자경 : 10 ㎛) 10 부, 결착제로서 스티렌부타디엔 고무 (입자경 : 180 nm, 유리 전이 온도 : -40 ℃) 1 부, 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스 1 부 및 적당량의 물을 플래니터리 믹서로 교반하여, 부극용 슬러리 조성물을 조제했다.As a negative electrode active material, 90 parts of spherical artificial graphite (particle size: 12 µm) and 10 parts of SiOx (particle size: 10 µm), styrene butadiene rubber (particle size: 180 nm, glass transition temperature: -40°C) 1 part as a binder, as a thickener 1 part of carboxymethylcellulose and an appropriate amount of water were stirred with a planetary mixer to prepare a slurry composition for negative electrodes.
집전체로서 두께 15 ㎛ 의 동박을 준비했다. 상기 부극용 슬러리 조성물을 동박의 양면에 건조 후의 도포량이 10 mg/c㎡ 가 되도록 도포하고, 60 ℃ 에서 20 분, 120 ℃ 에서 20 분간 건조 후, 150 ℃, 2 시간 가열 처리하여 부극 원단을 얻었다. 이 부극 원단을 롤 프레스로 압연하여, 밀도가 1.8 g/㎤ 의 부극 활물질층과 동박으로 이루어지는 시트상 부극을 제작했다. 이것을 폭 5.0 mm, 길이 52 cm 로 절단하여, 니켈 리드를 접속했다.A copper foil having a thickness of 15 µm was prepared as a current collector. The negative electrode slurry composition was applied on both sides of the copper foil so that the applied amount after drying was 10 mg/cm 2, dried at 60° C. for 20 minutes and 120° C. for 20 minutes, and then heated at 150° C. for 2 hours to obtain a negative electrode fabric. . This negative electrode original fabric was rolled by a roll press to produce a sheet-like negative electrode composed of a negative electrode active material layer having a density of 1.8 g/cm 3 and copper foil. This was cut into a width of 5.0 mm and a length of 52 cm, and a nickel lead was connected.
〔리튬 이온 2 차 전지의 제조〕[Manufacture of lithium ion secondary battery]
얻어진 시트상 정극 및 시트상 부극을, 세퍼레이터를 개재시켜 직경 20 mm 의 심을 사용하여 권회하여, 권회체를 얻었다. 세퍼레이터로서는, 두께 20 ㎛ 의 폴리프로필렌제 미다공막을 사용했다. 권회체는, 10 mm/초의 스피드로 두께 4.5 mm 가 될 때까지 일 방향으로 압축했다. 상기 대략 타원의 단경에 대한 장경의 비는 7.7 이다.The obtained sheet-like positive electrode and sheet-like negative electrode were wound using a core having a diameter of 20 mm through a separator to obtain a wound body. As the separator, a microporous membrane made of polypropylene having a thickness of 20 µm was used. The wound body was compressed in one direction at a speed of 10 mm/sec until it became 4.5 mm in thickness. The ratio of the major diameter to the short diameter of the approximately ellipse is 7.7.
또, 에틸렌카보네이트와 에틸메틸카보네이트의 3 대 7 중량의 혼합물에 5 질량% 의 플루오로에틸렌카보네이트를 혼합하고, 1 mol/리터의 농도가 되도록 육불화인산리튬을 용해하고, 비닐렌카보네이트 2 vol% 를 첨가하여, 비수 전해액을 준비했다.Further, 5% by mass of fluoroethylene carbonate was mixed with a mixture of 3 to 7 weights of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, lithium hexafluoride phosphate was dissolved so as to have a concentration of 1 mol/liter, and 2 vol% of vinylene carbonate Was added to prepare a non-aqueous electrolytic solution.
상기 권회체는, 소정의 알루미늄 라미네이트제 케이스 내에 3.2 g 의 비수 전해액과 함께 수용했다. 그리고, 부극 리드 및 정극 리드를 소정 지점에 접속한 후, 케이스의 개구부를 열로 봉구하고, 권회형 파우치셀인 리튬 이온 2 차 전지를 완성했다. 이 전지는, 폭 35 mm, 높이 48 mm, 두께 5 mm 의 파우치형이며, 전지의 공칭 용량은 700 mAh 이다. 얻어진 2 차 전지의 고전위 사이클 특성을 표 2 에 나타낸다.The said wound body was accommodated together with 3.2 g of non-aqueous electrolyte solution in a predetermined aluminum laminated case. Then, after connecting the negative electrode lead and the positive electrode lead to predetermined points, the opening of the case was sealed with heat, thereby completing a lithium ion secondary battery as a wound pouch cell. This battery is a pouch type with a width of 35 mm, a height of 48 mm, and a thickness of 5 mm, and the nominal capacity of the battery is 700 mAh. Table 2 shows the high potential cycle characteristics of the obtained secondary battery.
(실시예 2)(Example 2)
니트릴기 함유 아크릴 중합체 (1) 대신에, 상기의 중합체 (2) 를 사용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 했다. 결과를 표 2 에 나타낸다.In place of the nitrile group-containing acrylic polymer (1), it was carried out similarly to Example 1 except having used the said polymer (2). Table 2 shows the results.
(실시예 3)(Example 3)
니트릴기 함유 아크릴 중합체 (1) 대신에, 상기의 중합체 (3) 을 사용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 했다. 결과를 표 2 에 나타낸다.In place of the nitrile group-containing acrylic polymer (1), it was carried out similarly to Example 1 except having used the said polymer (3). Table 2 shows the results.
(실시예 4)(Example 4)
니트릴기 함유 아크릴 중합체 (1) 대신에, 상기의 중합체 (4) 를 사용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 했다. 결과를 표 2 에 나타낸다.In place of the nitrile group-containing acrylic polymer (1), it was carried out similarly to Example 1 except having used the said polymer (4). Table 2 shows the results.
(실시예 5)(Example 5)
니트릴기 함유 아크릴 중합체 (1) 대신에, 상기의 중합체 (5) 를 사용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 했다. 결과를 표 2 에 나타낸다.In place of the nitrile group-containing acrylic polymer (1), it was carried out in the same manner as in Example 1 except that the polymer (5) was used. Table 2 shows the results.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
니트릴기 함유 아크릴 중합체 (1) 을 사용하지 않은 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 했다. 결과를 표 2 에 나타낸다.It was carried out in the same manner as in Example 1 except that the nitrile group-containing acrylic polymer (1) was not used. Table 2 shows the results.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
니트릴기 함유 아크릴 중합체 (1) 대신에, 폴리프로필렌 (와코 준야쿠 제조 Polypropylene) 을 사용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 했다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 폴리프로필렌의 SP 값은, 8.35 (cal/㎤)1/2 이며, 폴리프로필렌으로는 정극 활물질을 피복할 수 없었다. 또, 폴리프로필렌의 비수 전해액 팽윤도는 1.1 배, THF 불용해분량은 0 질량% 였다.In place of the nitrile group-containing acrylic polymer (1), except having used polypropylene (Polypropylene manufactured by Wako Junyaku), it was carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. In addition, the SP value of polypropylene was 8.35 (cal/cm 3) 1/2 , and the positive electrode active material could not be coated with polypropylene. Moreover, the swelling degree of the non-aqueous electrolyte solution of polypropylene was 1.1 times, and the amount of THF insoluble content was 0 mass %.
(비교예 3)(Comparative Example 3)
니트릴기 함유 아크릴 중합체 (1) 대신에, 상기의 중합체 (6) 을 사용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 했다. 결과를 표 2 에 나타낸다.In place of the nitrile group-containing acrylic polymer (1), it was carried out in the same manner as in Example 1 except that the polymer (6) was used. Table 2 shows the results.
표 1 및 2 에서, 본 발명의 요건을 충족하는 실시예에 대해서는, 모든 평가 항목에 대해 밸런스 좋게 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 이것에 대해, 니트릴기 함유 아크릴 중합체를 사용하지 않은 비교예 1, 2 나, SP 값이 특정 범위 외의 니트릴기 함유 아크릴 중합체를 사용한 비교예 3 에서는, 모든 평가 항목에 대해 열등한 결과가 되었다.In Tables 1 and 2, about the examples satisfying the requirements of the present invention, good results were obtained in a good balance for all evaluation items. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which the nitrile group-containing acrylic polymer was not used, and in Comparative Example 3 in which the nitrile group-containing acrylic polymer was used outside the specific range, the results were inferior to all evaluation items.
Claims (10)
상기 정극이, 정극 활물질, 정극용 결착제 및 도전재를 함유하고,
상기 정극 활물질이, SP 값이 9 ∼ 11 (cal/㎤)1/2 인 니트릴기 함유 아크릴 중합체로 피복되어 있고,
상기 니트릴기 함유 아크릴 중합체가, (메트)아크릴산에스테르 단량체 단위를 50 ~ 70 질량% 함유하고,
상기 니트릴기 함유 아크릴 중합체의 비수 전해액에 대한 팽윤도가 3 배 이하이고, THF 불용해분량이 30 질량% 이하이고,
상기 정극용 결착제가 불소 함유 중합체를 함유하는, 리튬 이온 2 차 전지.A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte,
The positive electrode contains a positive electrode active material, a binder for a positive electrode, and a conductive material,
The positive electrode active material is coated with a nitrile group-containing acrylic polymer having an SP value of 9 to 11 (cal/cm 3) 1/2 ,
The nitrile group-containing acrylic polymer contains 50 to 70 mass% of a (meth)acrylic acid ester monomer unit,
The degree of swelling of the nitrile group-containing acrylic polymer in the non-aqueous electrolyte solution is 3 times or less, and the amount of THF insoluble content is 30% by mass or less,
The lithium ion secondary battery, wherein the binder for positive electrodes contains a fluorine-containing polymer.
상기 정극 활물질이, Li, Mn, Co 및 Ni 를 함유하는 리튬 과잉 층상 화합물인, 리튬 이온 2 차 전지.The method of claim 1,
The lithium ion secondary battery, wherein the positive electrode active material is an excess lithium layered compound containing Li, Mn, Co and Ni.
상기 부극이 합금계 활물질을 함유하는, 리튬 이온 2 차 전지.The method of claim 1,
The lithium ion secondary battery, wherein the negative electrode contains an alloy-based active material.
상기 도전재의 입자경이 5 ∼ 40 nm 인, 리튬 이온 2 차 전지.The method of claim 1,
A lithium ion secondary battery, wherein the conductive material has a particle diameter of 5 to 40 nm.
상기 정극 활물질 100 질량부에 대해, 도전재가 1 ∼ 3 질량부, 정극용 결착제가 0.4 ∼ 2 질량부 함유되는, 리튬 이온 2 차 전지.The method of claim 1,
A lithium ion secondary battery, wherein 1 to 3 parts by mass of a conductive material and 0.4 to 2 parts by mass of a binder for a positive electrode are contained with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material.
상기 불소 함유 중합체가 폴리불화비닐리덴인, 리튬 이온 2 차 전지.The method of claim 1,
The lithium ion secondary battery, wherein the fluorine-containing polymer is polyvinylidene fluoride.
상기 니트릴기 함유 아크릴 중합체가, 에틸렌성 불포화산 단량체 단위를 함유하는, 리튬 이온 2 차 전지.The method of claim 1,
The lithium ion secondary battery, wherein the nitrile group-containing acrylic polymer contains an ethylenically unsaturated acid monomer unit.
상기 니트릴기 함유 아크릴 중합체에 있어서의 에틸렌성 불포화산 단량체 단위의 함유 비율이 10 ∼ 30 질량% 인, 리튬 이온 2 차 전지.The method of claim 7,
The lithium ion secondary battery, wherein the content ratio of the ethylenically unsaturated acid monomer unit in the nitrile group-containing acrylic polymer is 10 to 30% by mass.
권회형 파우치셀인, 리튬 이온 2 차 전지.The method according to any one of claims 1 to 8,
Lithium-ion secondary battery, which is a wound pouch cell.
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JP6728716B2 (en) * | 2016-01-28 | 2020-07-22 | 住友金属鉱山株式会社 | Method for producing coated nickel-based lithium-nickel composite oxide particles |
JP2017160294A (en) * | 2016-03-07 | 2017-09-14 | 三洋化成工業株式会社 | Resin composition for coating nonaqueous secondary battery active material and coated active material for nonaqueous secondary battery |
CN107325225B (en) * | 2016-04-29 | 2019-12-03 | 四川茵地乐科技有限公司 | Negative electrode of lithium ion battery aqueous binder and preparation method thereof |
JP6354929B1 (en) * | 2016-08-31 | 2018-07-11 | 東亞合成株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery electrode binder and use thereof |
EP3605677A4 (en) * | 2017-03-28 | 2020-12-30 | Zeon Corporation | Binder composition for nonaqueous secondary battery electrodes, slurry composition for nonaqueous secondary battery electrodes, electrode for nonaqueous secondary batteries, nonaqueous secondary battery, and method for producing electrode for nonaqueous secondary batteries |
JP7156859B2 (en) * | 2017-08-31 | 2022-10-19 | 三洋化成工業株式会社 | Dispersant for carbon material, dispersion containing dispersant for carbon material, electrode slurry for all-solid lithium ion secondary battery, method for producing electrode for all-solid lithium ion secondary battery, electrode for all-solid lithium ion secondary battery and all-solid lithium-ion secondary battery |
CN111511807B (en) * | 2017-12-27 | 2023-02-24 | Agc株式会社 | Dispersion liquid, metal laminate, and method for producing printed board |
WO2019181871A1 (en) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 日本ゼオン株式会社 | Secondary battery binder composition, secondary battery electrode conductive paste, secondary battery electrode slurry composition, method for producing secondary battery electrode slurry composition, secondary battery electrode, and secondary battery |
KR102285981B1 (en) * | 2018-04-06 | 2021-08-05 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Electrode, secondary battery comprising the same, and method for preparing the electrode |
CN110148709B (en) * | 2019-05-25 | 2020-10-23 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | Preparation method of positive pole piece comprising conductive lithium-conducting composite material coated with positive pole material and lithium ion battery |
JP7281091B2 (en) * | 2020-02-10 | 2023-05-25 | トヨタ自動車株式会社 | Positive electrode materials for secondary batteries, and secondary batteries |
WO2022024940A1 (en) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 日本ゼオン株式会社 | Binder composition for non-aqueous secondary battery electrode, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrode, non-aqueous secondary battery electrode, and non-aqueous secondary battery |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012190731A (en) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Hitachi Maxell Energy Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for manufacturing the same |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4929573B1 (en) | 1970-06-01 | 1974-08-06 | ||
JPS598153A (en) | 1982-07-05 | 1984-01-17 | Trio Kenwood Corp | Cassette tape recorder |
JP4389282B2 (en) * | 1998-12-28 | 2009-12-24 | 日本ゼオン株式会社 | Binder composition for lithium ion secondary battery electrode and use thereof |
JP4025995B2 (en) | 2002-11-26 | 2007-12-26 | 信越化学工業株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery negative electrode material, method for producing the same, and lithium ion secondary battery |
JP5126802B2 (en) * | 2004-06-07 | 2013-01-23 | パナソニック株式会社 | Method for producing positive electrode plate for non-aqueous secondary battery |
JP2007234277A (en) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, its manufacturing method, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
KR101539819B1 (en) * | 2009-06-30 | 2015-07-27 | 제온 코포레이션 | Electrode for secondary battery, and secondary battery |
JP5696664B2 (en) * | 2009-09-28 | 2015-04-08 | 日本ゼオン株式会社 | Secondary battery electrode, secondary battery electrode binder, and secondary battery |
WO2011078212A1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | 日本ゼオン株式会社 | Positive electrode for secondary battery, and secondary battery |
JP2011243558A (en) * | 2010-04-22 | 2011-12-01 | Hitachi Maxell Energy Ltd | Lithium secondary battery positive electrode and lithium secondary battery |
JP2012174569A (en) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Hitachi Maxell Energy Ltd | Preparation method of slurry for forming positive electrode mixture layer, and method of manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012190731A (en) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Hitachi Maxell Energy Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for manufacturing the same |
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