WO2013147007A1 - 二次電池負極用スラリー組成物 - Google Patents

二次電池負極用スラリー組成物 Download PDF

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WO2013147007A1
WO2013147007A1 PCT/JP2013/059220 JP2013059220W WO2013147007A1 WO 2013147007 A1 WO2013147007 A1 WO 2013147007A1 JP 2013059220 W JP2013059220 W JP 2013059220W WO 2013147007 A1 WO2013147007 A1 WO 2013147007A1
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WO
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negative electrode
secondary battery
conjugated diene
slurry composition
diene copolymer
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PCT/JP2013/059220
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祐輔 足立
智一 佐々木
Original Assignee
日本ゼオン株式会社
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621Binders
    • H01M4/622Binders being polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F287/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to block polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L51/00Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L51/006Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to block copolymers containing at least one sequence of polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a slurry composition for a negative electrode of a secondary battery, more specifically, excellent storage stability, migration during drying is effectively prevented, and between the negative electrode active material layer and a current collector.
  • the present invention relates to a slurry composition for a secondary battery negative electrode that can provide a negative electrode for a secondary battery excellent in adhesion and high-temperature cycle characteristics.
  • the present invention also provides a secondary battery negative electrode and secondary battery using such a secondary battery negative electrode slurry composition, and a binder composition used for producing a secondary battery negative electrode slurry composition. Also related.
  • a negative electrode constituting a lithium secondary battery such as a lithium ion secondary battery is usually obtained by applying a slurry containing a binder, a negative electrode active material, and a solvent on a current collector such as a copper foil, It is manufactured by removing.
  • a fluorine resin such as polyvinylidene fluoride (PVDF) or an organic solvent such as N-methyl-pyrrolidone (NMP) was used as a binder.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • NMP N-methyl-pyrrolidone
  • Patent Document 1 includes an electrode active material, at least one polymer aqueous dispersion selected from the group consisting of a styrene-butadiene copolymer latex, and an acrylic emulsion, and a compound having a cloud point of 70 ° C. or lower.
  • a slurry composition for a secondary battery electrode is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses an electrode active material, a vinyl polymer-based thermoreversible thickener that reversibly changes hydrophilicity and hydrophobicity at a certain transition temperature, a binder composed of a water-dispersible resin, and Disclosed is a slurry composition for secondary battery electrodes containing a binder comprising a metal salt of Group I to VII of the Periodic Table of Elements.
  • the slurry composition for a secondary battery electrode disclosed in Patent Document 1 is poor in storage stability because it thickens with time due to the influence of a compound having a cloud point of 70 ° C. or lower.
  • a compound having a cloud point of 70 ° C. or lower When an electrode is formed using the composition, there has been a problem that characteristics of the obtained electrode vary.
  • Patent Document 2 although the purpose is to suppress the migration of the binder during drying, the secondary battery electrode slurry composition disclosed in Patent Document 2 has low thermal response sensitivity, For this reason, the effect of suppressing migration at the time of drying is not sufficient, so that the obtained electrode has insufficient adhesion between the electrode active material layer and the current collector.
  • JP 2006-260782 A Japanese Patent No. 4280802
  • the present invention provides a negative electrode for a secondary battery that has excellent storage stability, migration during drying is effectively prevented, and excellent adhesion between the negative electrode active material layer and the current collector and high-temperature cycle characteristics. It aims at providing the slurry composition for secondary battery negative electrodes which can provide.
  • the present invention also provides a secondary battery negative electrode and secondary battery using such a secondary battery negative electrode slurry composition, and a binder composition used for producing a secondary battery negative electrode slurry composition. Also related.
  • the present inventors As a binder to be contained in the slurry composition for secondary battery negative electrode, the present inventors have a surface acid amount of 0.10 to 0.60 mmol / g, a conjugated diene monomer unit, and a thermoreversible increase.
  • a binder comprising a particulate conjugated diene copolymer containing 0.5 to 40% by weight of a monomer unit for imparting viscosity and 1 to 10% by weight of an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit.
  • a slurry composition for a secondary battery negative electrode comprising a negative electrode active material, a binder, and a water-soluble polymer, wherein the binder has a surface acid amount of 0.10 to 0. .60 mmol / g, conjugated diene monomer unit, 0.5 to 40% by weight of monomer unit imparting thermoreversible thickening, and 1 to 10% by weight of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit
  • the glass transition temperature of the conjugated diene copolymer is preferably ⁇ 40 to + 50 ° C.
  • the water-soluble polymer preferably contains at least 20 to 50% by weight of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer units.
  • a first monomer mixture containing at least a conjugated diene monomer and an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is polymerized to obtain the first monomer mixture. Obtained by adding a second monomer mixture containing at least a monomer that imparts thermoreversible thickening to the polymerization system and polymerizing the polymer at a predetermined polymerization conversion rate. It is preferable that
  • a negative electrode for a secondary battery comprising a current collector and a negative electrode active material layer, wherein the negative electrode active material layer comprises a negative electrode active material, a binder, and a water-soluble polymer.
  • the binder has a surface acid amount of 0.10 to 0.60 mmol / g, a conjugated diene monomer unit, and a monomer unit that imparts thermoreversible thickening 0.5 to 40 wt.
  • the secondary battery provided with the negative electrode for secondary batteries as described above, a positive electrode, a separator, and electrolyte solution is provided.
  • a binder composition for a secondary battery negative electrode comprising a binder and a water-soluble polymer, wherein the binder has a surface acid amount of 0.10 to 0.60 mmol / g.
  • a conjugated diene monomer unit 0.5 to 40% by weight of a monomer unit that imparts thermoreversible thickening, and 1 to 10% by weight of an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit
  • a binder composition for a negative electrode of a secondary battery which is a particulate conjugated diene copolymer.
  • the secondary battery has excellent storage stability, migration during drying is effectively prevented, and excellent adhesion between the negative electrode active material layer and the current collector and high-temperature cycle characteristics.
  • the slurry composition for secondary battery negative electrodes which can provide the negative electrode for batteries can be provided. Further, according to the present invention, a secondary battery negative electrode and a secondary battery using such a secondary battery negative electrode slurry composition, and a binder used for producing a secondary battery negative electrode slurry composition Compositions can also be provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a hydrochloric acid amount-electric conductivity curve obtained when measuring the surface acid amount of a conjugated diene copolymer in the present invention.
  • the slurry composition for secondary battery negative electrode of the present invention includes a negative electrode active material, a binder, and a water-soluble polymer, and the binder has a surface acid amount of 0.10 to 0.60 mmol / g. Particles containing a conjugated diene monomer unit, 0.5 to 40% by weight of a monomer unit that imparts thermoreversible thickening, and 1 to 10% by weight of an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit It is characterized by being a conjugated diene copolymer.
  • the slurry composition for secondary battery negative electrodes of this invention is formed in the negative electrode for lithium secondary batteries. Therefore, a material capable of occluding and releasing lithium is usually used as the negative electrode active material.
  • the material that can occlude and release lithium include a metal-based active material, a carbon-based active material, and an active material that combines these materials.
  • the metal active material for example, lithium metal, a single metal forming a lithium alloy and an alloy thereof, and oxides, sulfides, nitrides, silicides, carbides, phosphides and the like thereof are used.
  • the single metal forming the lithium alloy include single metals such as Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, Zn, and Ti. Can be mentioned.
  • the compound containing the said single metal is mentioned, for example.
  • silicon (Si), tin (Sn), lead (Pb), and titanium (Ti) are preferable, and silicon, tin, and titanium are more preferable.
  • the metallic active material used as the negative electrode active material may further contain a nonmetallic element.
  • a nonmetallic element for example, SiC, SiO x C y (0 ⁇ x ⁇ 3, 0 ⁇ y ⁇ 5), Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, SiO x (0 ⁇ x ⁇ 2), SnO x (0 ⁇ x ⁇ 2), LiSiO, LiSnO and the like.
  • the insertion of lithium at low potential and desorption capable SiO x, SiC and SiO x C y is more preferred.
  • Lithium metal, elemental metal forming lithium alloy and oxides, sulfides, nitrides, silicides, carbides and phosphides of the alloys include oxides, sulfides, nitrides and silicides of lithium-insertable elements Products, carbides, phosphides and the like. Of these, oxides are particularly preferable.
  • 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 used. .
  • the lithium-containing metal composite oxide further includes a lithium titanium composite oxide represented by Li x Ti y M z O 4 (0.7 ⁇ x ⁇ 1.5, 1.5 ⁇ y ⁇ 2.3, 0 ⁇ z ⁇ 1.6, and M represents an element selected from the group consisting of Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, and Nb.), Li x Mn y M Examples thereof include a lithium manganese composite oxide represented by z O 4 (x, y, z and M are the same as defined in a lithium titanium composite oxide). Among these, Li 4/3 Ti 5/3 O 4 , Li 1 Ti 2 O 4 , Li 4/5 Ti 11/5 O 4 , and Li 4/3 Mn 5/3 O 4 are preferable.
  • the carbon-based active material refers to an active material having carbon as a main skeleton into which lithium can be inserted, and examples thereof include carbonaceous materials and graphite materials.
  • Examples of carbonaceous materials include graphitizable carbon that easily changes the carbon structure depending on the heat treatment temperature, and non-graphitic carbon having a structure close to an amorphous structure typified by glassy carbon.
  • Examples of graphitizable carbon include carbon materials made from tar pitch obtained from petroleum or coal. Specific examples include coke, mesocarbon microbeads (MCMB), mesophase pitch carbon fibers, pyrolytic vapor grown carbon fibers, and the like.
  • Examples of the non-graphitizable carbon include a phenol resin fired body, polyacrylonitrile-based carbon fiber, pseudo-isotropic carbon, furfuryl alcohol resin fired body (PFA), and hard carbon.
  • Examples of the graphite material include natural graphite and artificial graphite.
  • artificial graphite for example, artificial graphite mainly heat-treated at 2800 ° C. or higher, graphitized MCMB heat-treated MCMB at 2000 ° C. or higher, graphitized mesophase pitch-based carbon fiber heat-treated mesophase pitch-based carbon fiber at 2000 ° C. or higher, etc. Is mentioned.
  • a graphite material is preferable. By using the graphite material, the resistance of the secondary battery can be reduced, and a secondary battery with excellent input / output can be manufactured.
  • a negative electrode active material may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • an active material obtained by combining a metal-based active material and a carbon-based active material can be given.
  • a combination of an active material containing silicon as a metal-based active material and a graphite material as a carbon-based active material can be mentioned as a preferred embodiment.
  • the negative electrode active material is preferably one that is sized in the form of particles.
  • the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed during electrode molding.
  • the volume average particle diameter is usually 0.1 to 100 ⁇ m, preferably 1 to 50 ⁇ m, more preferably 5 to 20 ⁇ m.
  • the binder used in the present invention is a component for binding the negative electrode active materials to each other or binding the negative electrode active material to the surface of the current collector.
  • the binder has a surface acid amount of 0.10 to 0.60 mmol / g, a conjugated diene monomer unit, and a monomer unit that imparts thermoreversible thickening to 0.5 to A conjugated diene copolymer containing 40% by weight and 1 to 10% by weight of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer units is used.
  • the surface acid amount of the conjugated diene copolymer refers to a contact with a negative electrode active material or a current collector as a binder when the conjugated diene copolymer exhibits the above binding action as a binder. It means the amount of acid on the surface that can. Specifically, when the binder is present in the form of particles in the slurry composition for secondary battery negative electrode, the acid present on the particle surface of the conjugated diene copolymer per 1 g of the conjugated diene copolymer. Specifically, it means an acid amount calculated by conductivity titration described later.
  • the conjugated diene copolymer used as a binder in the present invention usually has a particulate shape, and its surface acid amount is 0.10 to 0.60 mmol / g, preferably 0.22. It is ⁇ 0.57 mmol / g, more preferably 0.25 to 0.55 mmol / g.
  • the storage stability of the secondary battery negative electrode slurry composition can be improved, Thereby, when forming the negative electrode for secondary batteries, applicability
  • the obtained negative electrode for a secondary battery can be made to have excellent adhesion between the negative electrode active material layer and the current collector. Cycle characteristics can be improved.
  • the surface acid amount is too small, the storage stability of the slurry composition for secondary battery negative electrode is deteriorated, and the coating property is deteriorated.
  • the adhesion between the material layer and the current collector is poor, and as a result, the high-temperature cycle characteristics in the case of a secondary battery are deteriorated.
  • the surface acid amount is too large, coagulum (fine aggregate) is generated in the slurry composition for the negative electrode of the secondary battery, and when the negative electrode for the secondary battery is formed, the negative electrode active material layer and the current collector are collected. As a result, the high-temperature cycle characteristics in the case of a secondary battery are deteriorated.
  • the kind and amount of the monomer used for producing the conjugated diene copolymer are adjusted.
  • Examples thereof include a method and a method for adjusting polymerization conditions.
  • the surface acid amount of the conjugated diene copolymer can be measured, for example, as follows when the conjugated diene copolymer is in the form of latex particles using water as a dispersion medium. That is, the aqueous dispersion of the conjugated diene copolymer was adjusted so that the solid content was 2% by weight, and then the electrical conductivity of the aqueous dispersion of the conjugated diene copolymer was 2.5 to 3.0 mS. As such, 0.1N sodium hydroxide is added, the electrical conductivity after 6 minutes is measured, and the obtained measured value is taken as the electrical conductivity at the start of measurement.
  • the conjugated diene copolymer used as a binder in the present invention includes a conjugated diene monomer unit, 0.5 to 40% by weight of a monomer unit that imparts thermoreversible thickening, and an ethylenically-insoluble copolymer. And 1 to 10% by weight of a saturated carboxylic acid monomer unit.
  • the conjugated diene monomer unit refers to a structural unit formed by polymerizing a conjugated diene monomer.
  • the monomer unit imparting thermoreversible thickening refers to a structural unit formed by polymerizing a monomer imparting thermoreversible thickening.
  • An ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit means a structural unit formed by polymerizing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer.
  • the ratio of each monomer unit in the conjugated diene copolymer is usually the ratio of the above monomers that can form each monomer unit in all monomers used for the polymerization of the conjugated diene copolymer. It matches (preparation ratio).
  • conjugated diene monomers that form conjugated diene monomer units include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3 butadiene, 2-chloro- Examples include 1,3-butadiene, substituted linear conjugated pentadienes, substituted and side chain conjugated hexadienes. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, 1,3-butadiene is preferred.
  • the content ratio of the conjugated diene monomer unit in the conjugated diene copolymer used as the binder is preferably 10 to 75% by weight, more preferably 20 to 60% by weight, still more preferably 25 to 55% by weight. %.
  • the monomer unit that imparts thermoreversible thickening is a monomer unit that can impart thermoreversible thickening to a conjugated diene copolymer used as a binder.
  • thermoreversible thickening means a property of reversibly increasing the viscosity of a system in which a conjugated diene copolymer used as a binder is blended when a predetermined temperature or higher is reached. That is, a conjugated diene copolymer used as a binder contains a monomer unit that imparts thermoreversible thickening, and is blended with the slurry composition for a secondary battery negative electrode to thereby produce the secondary battery.
  • the battery negative electrode slurry composition When the battery negative electrode slurry composition is heated to a predetermined temperature or higher, it has such a property that its viscosity is improved. Moreover, since the increase in viscosity due to thermoreversible thickening is reversible, the viscosity is lowered by cooling again after being heated.
  • the slurry composition for secondary battery negative electrodes is applied by applying the slurry composition for secondary battery negative electrodes of this invention on a collector by utilizing such thermoreversible thickening.
  • the viscosity of the slurry composition layer for the secondary battery negative electrode can be increased by heating during drying, whereby a conjugated diene copolymer used as a binder
  • the migration phenomenon of moving can be suppressed.
  • the obtained secondary battery negative electrode can be made excellent in adhesion between the negative electrode active material layer and the current collector and high-temperature cycle characteristics.
  • the migration phenomenon can be effectively suppressed, high-speed drying is possible, which contributes to improvement in productivity.
  • the monomer unit that imparts thermoreversible thickening becomes hydrophobic when heated, the removal rate of the aqueous solvent is increased when an aqueous solvent such as water is used as the solvent. Can be increased. Therefore, the migration phenomenon can be suppressed also from such a point.
  • Examples of monomers that impart thermoreversible thickening to form monomer units that impart thermoreversible thickening include: N- (meth) acryloyl heterocyclic amines such as N- (meth) acryloylpyrrolidine, N- (meth) acryloylpiropazine, N-tetrahydrofurfuryl (meth) acrylamide acryloylpyrrolidine, N- (meth) acryloylmorpholine; (Meth) acrylic acid esters of alkylene (2 to 4 carbon atoms) oxide adduct (1 to 40 moles added) of an acyclic amine such as diisopropylaminoethyl (meth) acrylate; Nn-propyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, N-cyclopropyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N-ethoxypropyl (meth)
  • Vinyl monomers having a polyiminoethylene group such as tetraethyleneimine mono (meth) acrylamide, polyethyleneimine mono (meth) acrylamide, ethyleneimine adduct of aminostyrene, ethyleneimine adduct of allylamine; Tetraethylene glycol monoethyl ether mono (meth) acrylate, pentaethylene glycol monobutyl ether mono (meth) acrylate, trioxypropylene tetraoxyethylene glycol monomethyl ether mono (meth) acrylate, tetrapropylene glycol ethylene oxide 6-mol adduct mono ( Poly (oxy) alkylene such as (meth) acrylate (alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, degree of polymerization 3 to 40) monool or diol mono (meth) acrylate; Polyoxyalkylenes such as tetraethylene glycol monomethyl ether monovinyl phenyl ether, pentaethylene glycol
  • N- (meth) acryloyl heterocyclic amines N, N-di-alkyl or N -Alkyl or alkoxyalkyl (meth) acrylamides are preferred, N- (meth) acryloylpyrrolidine or N-isopropyl (meth) acrylamide is more preferred, N-acryloylpyrrolidine or N-isopropylacrylamide is more preferred, N-acryloyl Pyrrolidine is particularly preferred.
  • the content of the monomer unit imparting thermoreversible thickening is 0.5 to 50% by weight, preferably 2 to 35% by weight, and more. Preferably, it is 5 to 20% by weight.
  • the content ratio of the monomer unit imparting thermoreversible thickening within such a range, the effect of suppressing the migration phenomenon can be made sufficient. If the content ratio of the monomer unit imparting thermoreversible thickening is too small, the effect of suppressing the migration phenomenon cannot be obtained, and if the content ratio is too large, the resulting slurry composition for secondary battery negative electrode The storage stability of things will deteriorate.
  • Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer forming the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit include monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid, Examples thereof include dicarboxylic acid, dicarboxylic acid monoester, and anhydride of dicarboxylic acid. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, acrylic acid and itaconic acid are preferable, and itaconic acid is particularly preferable.
  • the content ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in the conjugated diene copolymer used as the binder is 1 to 10% by weight, preferably 1 to 8% by weight, more preferably 2 to 5% by weight.
  • the surface acid amount of the conjugated diene copolymer can be controlled within the above-described range.
  • the storage stability of things can be improved. If the content ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is too small, the storage stability of the slurry composition for the secondary battery negative electrode is deteriorated. Aggregates) are generated.
  • the conjugated diene copolymer used as a binder is added to the conjugated diene monomer unit, the monomer unit imparting thermoreversible thickening, and the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit. And may contain other monomer units copolymerizable therewith.
  • the other monomer unit copolymerizable with these refers to a structural unit obtained by polymerizing other monomers copolymerizable with these, and as such other monomer units, Aromatic vinyl monomer unit, unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer unit, vinyl cyanide monomer unit, unsaturated monomer unit containing hydroxyalkyl group, unsaturated carboxylic acid amide monomer unit Etc.
  • aromatic vinyl monomer forming the aromatic vinyl monomer unit examples include styrene, ⁇ -methylstyrene, vinyltoluene, divinylbenzene and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, styrene is preferred.
  • the content of the aromatic vinyl monomer unit in the conjugated diene copolymer used as the binder is preferably 15 to 80% by weight, more preferably. Is 20 to 60% by weight, more preferably 30 to 60% by weight.
  • the unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer forming the unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer unit include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, glycidyl methacrylate, dimethyl fumarate, Examples thereof include diethyl fumarate, dimethyl maleate, diethyl maleate, dimethyl itaconate, monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, 2-ethylhexyl acrylate and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, methyl methacrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate are preferable.
  • the content of the unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer unit in the conjugated diene copolymer used as the binder is preferably 0.5 to It is 20% by weight, more preferably 1 to 10% by weight.
  • the vinyl cyanide monomer forming the vinyl cyanide monomer unit include acrylonitrile, methacrylonitrile, ⁇ -chloroacrylonitrile, ⁇ -ethylacrylonitrile and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content ratio of the vinyl cyanide monomer unit in the conjugated diene copolymer used as the binder is preferably 0.5 to 15% by weight. More preferably 1 to 15% by weight, still more preferably 2 to 5% by weight.
  • the unsaturated monomer containing a hydroxyalkyl group forming an unsaturated monomer unit containing a hydroxyalkyl group include ⁇ -hydroxyethyl acrylate, ⁇ -hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl Methacrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxybutyl methacrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, di- (ethylene glycol) maleate, di- (ethylene glycol) itaconate, 2-hydroxyethyl maleate, bis (2-hydroxyethyl) Examples include maleate and 2-hydroxyethyl methyl fumarate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content ratio of the unsaturated monomer containing a hydroxyalkyl group in the conjugated diene copolymer used as a binder is preferably 0. 0.5 to 15% by weight, more preferably 1 to 15% by weight, still more preferably 2 to 5% by weight.
  • the unsaturated carboxylic acid amide monomer forming the unsaturated carboxylic acid amide monomer unit include acrylamide, methacrylamide, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide and the like. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the unsaturated carboxylic amide monomer in the conjugated diene copolymer used as the binder is preferably 0.5 to 15% by weight. More preferably, it is 1 to 15% by weight, and further preferably 2 to 5% by weight.
  • the glass transition temperature of the conjugated diene copolymer used as the binder is preferably ⁇ 40 to + 50 ° C., more preferably ⁇ 30 to + 40 ° C., and further preferably ⁇ 20 to + 30 ° C.
  • the breaking strength and flexibility of the conjugated diene copolymer can be improved.
  • the negative electrode active material layer and the current collector The adhesive strength between the body can be improved.
  • the weight average molecular weight of the conjugated diene copolymer used as the binder is preferably 10,000 to 1,000,000, more preferably 20,000 to 500,000. When the weight average molecular weight is in such a range, the strength of the obtained negative electrode for a secondary battery can be improved.
  • the weight average molecular weight of a conjugated diene copolymer can be calculated
  • the conjugated diene copolymer used as the binder is produced, for example, by polymerizing a monomer mixture containing the above-described monomers in an aqueous solvent to form polymer particles.
  • the aqueous solvent is not particularly limited as long as it can disperse the polymer particles obtained by polymerization, and usually has a boiling point of 80 to 350 ° C., preferably 100 to 300 ° C. at normal pressure. Things can be used.
  • the aqueous solvent include water; ketones such as diacetone alcohol and ⁇ -butyrolactone; alcohols such as ethyl alcohol, isopropyl alcohol and normal propyl alcohol; propylene glycol monomethyl ether, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, ethylene glycol Glycol ethers such as libutyl ether, butyl cellosolve, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, ethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl pyr ether, triethylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether; and 1,3-dioxolane , Ethers such as 1,4-dioxolane and tetrahydrofuran.
  • water is particularly preferable from the viewpoint that it is not flammable and a dispersion of binder particles can be easily obtained.
  • the polymerization method 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.
  • the polymerization method any method such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used. Since it is easy to obtain a high molecular weight product and the polymer is obtained in a state of being dispersed in water as it is, no redispersion treatment is necessary, and it is directly used for producing the slurry composition for secondary battery negative electrode according to the present invention.
  • the emulsion polymerization method is particularly preferable from the viewpoint of production efficiency.
  • the emulsion polymerization method is usually carried out by a conventional method.
  • the method is described in “Experimental Chemistry Course” Vol. 28, (Publisher: Maruzen Co., Ltd., edited by The Chemical Society of Japan). That is, water, an additive such as a dispersant, an emulsifier, a crosslinking agent, a polymerization initiator, and a monomer are added to a sealed container equipped with a stirrer and a heating device so as to have a predetermined composition.
  • This is a method in which a product is stirred to emulsify monomers and the like in water, and the temperature is increased while stirring to initiate polymerization. Or after emulsifying the said composition, it is the method of putting into a sealed container and starting reaction similarly.
  • polymerization initiators examples include organic compounds such as lauroyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxypivalate, 3,3,5-trimethylhexanoyl peroxide, and the like. Peroxides; azo compounds such as ⁇ , ⁇ ′-azobisisobutyronitrile; ammonium persulfate; and potassium persulfate.
  • a polymerization initiator may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.
  • Emulsifiers, dispersants, polymerization initiators, and the like are generally used in these polymerization methods, and the amount used is generally the amount generally used.
  • the polymerization temperature and the polymerization time can be arbitrarily selected depending on the polymerization method and the kind of the polymerization initiator, and the polymerization temperature is usually about 30 ° C. or more and the polymerization time is about 0.5 to 30 hours.
  • a first unit obtained by mixing the respective monomers excluding the monomer that imparts thermoreversible thickening After the body mixture is polymerized, and then the polymerization conversion rate of the first monomer mixture reaches a predetermined value (preferably 50% or more, more preferably 55 to 80%, still more preferably 60 to 75%), It is preferable to perform polymerization by adding a second monomer mixture containing a monomer that imparts thermoreversible thickening to the polymerization system and allowing the polymerization reaction to proceed.
  • thermoreversible thickening by adding a monomer that imparts thermoreversible thickening in the middle of the polymerization, monomer units that impart thermoreversible thickening are localized in the resulting conjugated diene copolymer. Can be materialized. That is, in the resulting conjugated diene copolymer, a segment containing a large amount of monomer units that impart thermoreversible thickening can be introduced, whereby monomer units that impart thermoreversible thickening can be introduced. Even when the content ratio of is relatively low at 0.5 to 40% by weight, the thermoreversible thickening effect due to the monomer unit imparting thermoreversible thickening can be more efficiently exhibited.
  • the first monomer mixture previously subjected to the polymerization reaction does not contain a monomer that imparts thermoreversible thickening.
  • a monomer that imparts thermoreversible thickening it may be contained in the first monomer mixture and the polymerization reaction may be carried out first.
  • the second monomer mixture added during the polymerization reaction it is possible to contain a monomer other than the monomer that imparts thermoreversible thickening.
  • the monomers other than the monomer imparting thermoreversible thickening used for the polymerization about 20 to 100% by weight may be contained in the second monomer mixture.
  • the conjugated diene copolymer obtained by such a method can be usually obtained as water-insoluble polymer particles. Therefore, in the slurry composition for secondary battery negative electrode, the conjugated diene copolymer is not dissolved in the aqueous solvent but is dispersed as particles.
  • the number average particle size of the conjugated diene copolymer is preferably 50 to 500 nm, and more preferably 70 to 400 nm. When the number average particle size of the conjugated diene copolymer is in such a range, the strength and flexibility of the obtained secondary battery negative electrode can be improved. The presence of particles can be easily measured by transmission electron microscopy, Coulter counter, laser diffraction scattering, or the like.
  • an aqueous dispersion of a conjugated diene copolymer obtained by such a method is used, for example, alkali metal (for example, Li, Na, K, Rb, Cs) hydroxide, ammonia, inorganic ammonium compound (for example, NH 4 Cl, etc.) and an aqueous solution containing an organic amine compound (eg, ethanolamine, diethylamine, etc.) and the like, and the pH is usually adjusted to be in the range of 5 to 10, preferably 5 to 9. Also good.
  • pH adjustment with an alkali metal hydroxide is preferable because adhesion between the current collector and the negative electrode active material layer can be further improved.
  • the content ratio of the binder (conjugated diene copolymer) in the slurry composition for secondary battery negative electrode of the present invention is preferably 0.2 to 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material. More preferred is 0.5 to 1.5 parts by weight, still more preferred 0.8 to 1.2 parts by weight.
  • the slurry composition for secondary battery negative electrode of the present invention contains a water-soluble polymer in addition to the negative electrode active material and the binder described above.
  • the polymer being water-soluble means that the insoluble content is less than 0.5% by weight when 0.5 g of the polymer is dissolved in 100 g of water at 25 ° C.
  • the water-soluble polymer used in the present invention is not particularly limited as long as it is a water-soluble polymer, but preferably has an acidic functional group, for example, an acidic functional group-containing monomer, and if necessary Polymers obtained by polymerizing a monomer composition containing other copolymerizable monomers used in this manner (hereinafter sometimes referred to as “acidic functional group-containing polymer”) are suitable. .
  • acidic functional group-containing polymer Polymers obtained by polymerizing a monomer composition containing other copolymerizable monomers used in this manner.
  • carboxymethylcellulose which is a derivative of cellulose formed by condensation polymerization of ⁇ -glucose, is not included in the acidic functional group-containing polymer suitably used in the present invention.
  • the acidic functional group-containing monomer is a monomer having an acidic functional group. Specific examples thereof include a carboxyl group-containing monomer, a sulfonic acid group-containing monomer, and a phosphate group-containing monomer. In particular, a carboxyl group-containing monomer is preferable.
  • carboxyl group-containing monomer a monomer having a carboxyl group and a polymerizable group can be used.
  • Specific examples of the carboxyl group-containing monomer include an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Can be mentioned.
  • ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer examples include ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and derivatives thereof, ethylenically unsaturated dicarboxylic acid and acid anhydrides thereof, and derivatives thereof.
  • Examples of the ethylenically unsaturated monocarboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid.
  • Examples of the ethylenically unsaturated monocarboxylic acid derivatives include 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, ⁇ -acetoxyacrylic acid, ⁇ -trans-aryloxyacrylic acid, ⁇ -chloro- ⁇ -E-methoxyacrylic acid, and ⁇ -Diaminoacrylic acid and the like.
  • Examples of the ethylenically unsaturated dicarboxylic acid include maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid.
  • Examples of the acid anhydride of the ethylenically unsaturated dicarboxylic acid include maleic anhydride, acrylic anhydride, methyl maleic anhydride, and dimethyl maleic anhydride.
  • Examples of the ethylenically unsaturated dicarboxylic acid derivatives include methyl maleate such as methylmaleic acid, dimethylmaleic acid, phenylmaleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, and fluoromaleic acid; and diphenyl maleate, nonyl maleate, and maleic acid.
  • Examples thereof include maleate esters such as decyl acid, dodecyl maleate, octadecyl maleate, and fluoroalkyl maleate.
  • ethylenically unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid are preferred because the water-dispersible polymer obtained can be further improved in water dispersibility.
  • the content ratio of the structural unit obtained by polymerizing the acidic functional group-containing monomer in the water-soluble polymer is preferably 20 to It is 50% by weight, more preferably 25 to 50% by weight, still more preferably 30 to 45% by weight.
  • the water-soluble polymer used in the present invention may contain a copolymerizable monomer unit.
  • examples of such other monomer units include a crosslinkable monomer unit, a fluorine-containing (meth) acrylate monomer unit, and a reactive surfactant unit.
  • the ratio of each monomer unit in the water-soluble polymer is usually the ratio of the above-mentioned monomers that can form each monomer unit in all monomers used for polymerization of the water-soluble polymer (preparation). Ratio).
  • the crosslinkable monomer that forms a crosslinkable monomer unit a monomer that can form a crosslinked structure upon polymerization can be used.
  • the crosslinkable monomer include monomers having two or more reactive groups per molecule. Examples of such a monomer include a thermally crosslinkable crosslinkable group and one monomer per molecule. And monofunctional monomers having one olefinic double bond, and polyfunctional monomers having two or more olefinic double bonds per molecule.
  • the heat-crosslinkable crosslinkable group contained in the monofunctional monomer include an epoxy group, an N-methylolamide group, an oxetanyl group, an oxazoline group, and the like. Among these, an epoxy group is more preferable in terms of easy adjustment of crosslinking and crosslinking density.
  • crosslinkable monomer having an epoxy group as a heat crosslinkable group and having an olefinic double bond examples include vinyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, butenyl glycidyl ether, o-allylphenyl Unsaturated glycidyl ethers such as glycidyl ether; butadiene monoepoxide, chloroprene monoepoxide, 4,5-epoxy-2-pentene, 3,4-epoxy-1-vinylcyclohexene, 1,2-epoxy-5,9-cyclododeca Diene or polyene monoepoxides such as dienes; alkenyl epoxides such as 3,4-epoxy-1-butene, 1,2-epoxy-5-hexene, 1,2-epoxy-9-decene; glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, Glycidyl
  • Examples of the crosslinkable monomer having an N-methylolamide group as a thermally crosslinkable group and having an olefinic double bond have a methylol group such as N-methylol (meth) acrylamide ( And (meth) acrylamides.
  • crosslinkable monomer having an oxetanyl group as a thermally crosslinkable group and having an olefinic double bond examples include 3-((meth) acryloyloxymethyl) oxetane and 3-((meta ) Acryloyloxymethyl) -2-trifluoromethyloxetane, 3-((meth) acryloyloxymethyl) -2-phenyloxetane, 2-((meth) acryloyloxymethyl) oxetane, 2-((meth) acryloyloxymethyl ) -4-trifluoromethyloxetane.
  • crosslinkable monomer having an oxazoline group as a thermally crosslinkable group and having an olefinic double bond examples 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.
  • multifunctional monomers 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, tetraallyloxyethane, trimethylolpropane-diallyl
  • Examples include ethers, allyls or vinyl ethers of polyfunctional alcohols other than those described above, triallylamine, methylenebisacrylamide, and divinylbenzene.
  • crosslinkable monomers in particular, ethylene dimethacrylate, allyl glycidyl ether, and glycidyl methacrylate can be preferably used. These crosslinkable monomers may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the crosslinkable monomer unit in the water-soluble polymer is preferably 0.1 to 2% by weight, more preferably 0.2 to 1.5% by weight, still more preferably 0.5 to 1% by weight. %.
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 2 represents a C 1-18 hydrocarbon group containing a fluorine atom.
  • the number of fluorine atoms contained in R 2 may be one or two or more.
  • Examples of the fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer represented by the general formula (1) include (meth) acrylic acid alkyl fluoride, (meth) acrylic acid fluoride aryl, (meth) acrylic acid fluorine monomer. Aralkyl. Of these, alkyl fluoride (meth) acrylate is preferable.
  • Such monomers include 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, ⁇ - (perfluorooctyl) ethyl (meth) acrylate, 2,2, (meth) acrylic acid. 3,3-tetrafluoropropyl, (meth) acrylic acid 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyl, (meth) acrylic acid 1H, 1H, 9H-perfluoro-1-nonyl, (meth) 1H, 1H, 11H-perfluoroundecyl acrylate, perfluorooctyl (meth) acrylate, 3 [4 [1-trifluoromethyl-2,2-bis [bis (trifluoromethyl) fluoro (meth) acrylate] And (meth) acrylic acid perfluoroalkyl esters such as methyl] ethynyloxy] benzooxy] 2-hydroxypropyl.
  • fluorine-containing (meth) acrylic acid 1,2,2-
  • the content ratio of the fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomer unit in the water-soluble polymer is preferably 1 to 20% by weight, more preferably 2 to 15% by weight, and further preferably 5 to 10% by weight. is there.
  • the water-soluble polymer can be given wettability to the electrolytic solution, and the low-temperature output characteristics can be improved. it can.
  • the reactive surfactant that forms the reactive surfactant unit has a polymerizable group that can be copolymerized with other monomers, and has a surfactant group (hydrophilic group and hydrophobic group). It is a monomer.
  • the soot-reactive surfactant usually has a polymerizable unsaturated group, and this group also acts as a hydrophobic group after polymerization.
  • the polymerizable unsaturated group possessed by the reactive surfactant include a vinyl group, an allyl group, a vinylidene group, a propenyl group, an isopropenyl group, and an isobutylidene group.
  • Such polymerizable unsaturated groups may be of one type or two or more types.
  • the reactive surfactant usually has a hydrophilic group as a portion that exhibits hydrophilicity.
  • Reactive surfactants are classified into anionic, cationic and nonionic surfactants depending on the type of hydrophilic group.
  • Examples of the anionic hydrophilic group include —SO 3 M, —COOM, —PO (OH) 2 and the like.
  • M represents a hydrogen atom or a cation.
  • Examples of cations include alkali metal ions such as lithium, sodium and potassium; alkaline earth metal ions such as calcium and magnesium; ammonium ions; ammonium ions of alkylamines such as monomethylamine, dimethylamine, monoethylamine and triethylamine; And ammonium ions of alkanolamines such as ethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine.
  • Examples of the cationic hydrophilic group include —Cl, —Br, —I, and —SO 3 OR X.
  • R X represents an alkyl group.
  • Examples of R X is methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group.
  • Examples of nonionic hydrophilic groups include —OH.
  • the reactive surfactant include a compound represented by the following general formula (2).
  • R represents a divalent linking group, and examples of R include —Si—O— group, methylene group, and phenylene group.
  • R 3 represents a hydrophilic group, and examples of R 3 include —SO 3 NH 4 .
  • n is an integer of 1 to 100.
  • the content of the reactive surfactant unit in the water-soluble polymer is preferably 0.1 to 15% by weight, more preferably 0.2 to 10% by weight, still more preferably 0.5 to 5% by weight. is there.
  • the dispersibility of the slurry composition for secondary battery negative electrodes can be improved by making the content rate of a reactive surfactant unit into such a range.
  • the water-soluble polymer used in the present invention may further contain another monomer unit in addition to the above-mentioned monomer units.
  • monomer units include (meth) acrylate monomer units other than fluorine-containing (meth) acrylate monomer units.
  • Examples of the (meth) acrylate monomer constituting the (meth) acrylate monomer unit other than the fluorine-containing (meth) acrylate monomer unit include methyl acrylate, ethyl acrylate, n- Propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, pentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, n-tetradecyl acrylate, stearyl acrylate Acrylic acid alkyl esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate Methacrylic acid alkyl
  • the content ratio of (meth) acrylate monomer units other than fluorine-containing (meth) acrylate monomer units in the water-soluble polymer is preferably 30 to 70% by weight, more preferably 35 to It is 70% by weight, more preferably 40 to 70% by weight.
  • the water-soluble polymer used in the present invention may contain units obtained by polymerizing the following monomers in addition to the units of the respective monomers described above. That is, such monomers include styrene, chlorostyrene, vinyl toluene, t-butyl styrene, vinyl benzoic acid, methyl vinyl benzoate, vinyl naphthalene, chloromethyl styrene, hydroxymethyl styrene, ⁇ -methyl styrene, divinyl.
  • monomers include styrene, chlorostyrene, vinyl toluene, t-butyl styrene, vinyl benzoic acid, methyl vinyl benzoate, vinyl naphthalene, chloromethyl styrene, hydroxymethyl styrene, ⁇ -methyl styrene, divinyl.
  • Styrene monomers such as benzene; Amide monomers such as acrylamide and acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid; ⁇ , ⁇ -unsaturated nitrile compound monomers such as acrylonitrile and methacrylonitrile; Ethylene, propylene, etc.
  • Olefin monomers halogen atom-containing monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride; vinyl ester monomers such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate and vinyl benzoate; methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, butyl Such as vinyl ether Nyl ether monomers; vinyl ketone monomers such as methyl vinyl ketone, ethyl vinyl ketone, butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone, and isopropenyl vinyl ketone; heterocycle-containing vinyl such as N-vinyl pyrrolidone, vinyl pyridine, and vinyl imidazole Compound monomer; and the like.
  • the total content of these units in the water-soluble polymer is preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble polymer is preferably smaller than that of the above-mentioned binder (conjugated diene copolymer), preferably 100 to 500,000, more preferably 500 to 250,000, still more preferably. Is 1,000 to 100,000.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble polymer may be determined by GPC as a value in terms of polystyrene using a solution obtained by dissolving 0.85 g / ml sodium nitrate in a 10% by volume aqueous solution of dimethylformamide.
  • the glass transition temperature of the water-soluble polymer is preferably 0 to 100 ° C, more preferably 5 to 50 ° C. By setting the glass transition temperature of the water-soluble polymer in such a range, the adhesion and flexibility of the obtained negative electrode for a secondary battery can be made compatible.
  • the water-soluble polymer used in the present invention can be produced by any production method.
  • a monomer mixture containing an acidic functional group-containing monomer and other copolymerizable monomers used as necessary may be polymerized in an aqueous solvent to produce a water-soluble polymer.
  • the aqueous solvent and polymerization method used for the polymerization can be the same as the binder (conjugated diene copolymer) described above, for example.
  • a reaction solution containing a water-soluble polymer in an aqueous solvent is usually obtained by polymerization. You may take out a water-soluble polymer from the reaction liquid obtained in this way.
  • a slurry composition for a secondary battery negative electrode is prepared using a water-soluble polymer in a state dissolved in an aqueous solvent.
  • the reaction solution containing a water-soluble polymer in an aqueous solvent is usually acidic. Therefore, it may be alkalized to pH 7 to pH 13 as necessary. Thereby, it can be made soluble in an aqueous solvent, the handling property of a reaction liquid can be improved, and the coating property of the slurry composition for secondary battery negative electrodes can be improved.
  • Examples of the method for alkalinizing to pH 7 to pH 13 include alkali metal aqueous solutions such as lithium hydroxide aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution and potassium hydroxide aqueous solution; alkaline earth metal aqueous solutions such as calcium hydroxide aqueous solution and magnesium hydroxide aqueous solution; And a method of adding an alkaline aqueous solution such as an aqueous ammonia solution.
  • alkali metal aqueous solutions such as lithium hydroxide aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution and potassium hydroxide aqueous solution
  • alkaline earth metal aqueous solutions such as calcium hydroxide aqueous solution and magnesium hydroxide aqueous solution
  • a method of adding an alkaline aqueous solution such as an aqueous ammonia solution.
  • the content of the water-soluble polymer in the slurry composition for secondary battery negative electrode of the present invention is preferably 0.1 to 3 parts by weight, more preferably 0.3 to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material. 1 part by weight.
  • the slurry composition for secondary battery negative electrode of the present invention includes, in addition to the negative electrode active material, the binder and the water-soluble polymer, further, if necessary, a conductivity imparting material, a reinforcing material, a dispersing agent, a leveling agent, an antioxidant.
  • Other components such as a thickener and an electrolyte additive having a function of inhibiting decomposition of the electrolyte may be contained.
  • Examples of the conductivity imparting material include conductive carbon such as acetylene black, ketjen black, carbon black and graphite, and fibers and foils of various metals.
  • conductive carbon such as acetylene black, ketjen black, carbon black and graphite
  • fibers and foils of various metals By using the conductivity imparting material, the electrical contact between the negative electrode active materials can be improved, and the discharge load characteristics in the case of a secondary battery can be improved. By containing a conductivity imparting material, the rate characteristics of the negative electrode for a secondary battery can be improved.
  • the content of the conductivity-imparting material in the slurry composition for secondary battery negative electrode is usually 0.01 to 20 parts by weight, preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material.
  • the reinforcing material various inorganic and organic spherical, plate-like, or rod-like fillers can be used.
  • the obtained negative electrode for a secondary battery can be made tough and flexible, and this can further improve the high-temperature cycle characteristics.
  • the content of the reinforcing material in the secondary battery negative electrode slurry composition is usually 0.01 to 20 parts by weight, preferably 1 to 10 parts by weight, per 100 parts by weight of the negative electrode active material.
  • the dispersant examples include an anionic compound, a cationic compound, a nonionic compound, and a polymer compound. What is necessary is just to select a dispersing agent according to the negative electrode active material and electroconductivity imparting material to be used. By containing a dispersant, the stability of the slurry composition in the case of a slurry composition for a secondary battery negative electrode can be improved, thereby improving the smoothness of the resulting secondary battery negative electrode. This makes it possible to increase the capacity.
  • the content of the dispersant in the secondary battery negative electrode slurry composition is preferably 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material.
  • leveling agent examples include surfactants such as alkyl surfactants, silicon surfactants, fluorine surfactants, and metal surfactants.
  • surfactants such as alkyl surfactants, silicon surfactants, fluorine surfactants, and metal surfactants.
  • the antioxidant examples include a phenol compound, a hydroquinone compound, an organic phosphorus compound, a sulfur compound, a phenylenediamine compound, and a polymer type phenol compound.
  • the polymer type phenol compound is a polymer having a phenol structure in the molecule, and the weight average molecular weight is preferably 200 to 1000, more preferably 600 to 700.
  • an antioxidant By containing an antioxidant, the stability of the slurry composition in the case of a slurry composition for a secondary battery negative electrode can be improved, and the battery capacity and high-temperature cycle characteristics in the case of a secondary battery can be improved. Can be improved.
  • the content of the antioxidant in the slurry composition for secondary battery negative electrode is preferably 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.05 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material. is there.
  • the thickener is not particularly limited as long as it can be dissolved in water and the viscosity can be adjusted.
  • cellulose polymers such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, and ammonium salts and alkali metal salts thereof.
  • Polyvinyl alcohols such as modified or unmodified polyvinyl alcohol, copolymers of acrylic acid or acrylate and vinyl alcohol, maleic anhydride, maleic acid or copolymers of fumaric acid and vinyl alcohol, polyethylene glycol, poly Examples thereof include ethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, oxidized starch, phosphate starch, casein, various modified starches, and hydrides of acrylonitrile-butadiene copolymer.
  • the coatability of the secondary battery negative electrode slurry composition can be further improved.
  • the content of the thickener in the secondary battery negative electrode slurry composition is preferably 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material.
  • the electrolytic solution additive for example, vinylene carbonate can be used.
  • the high-temperature cycle characteristics and the high-temperature characteristics in the case of a secondary battery can be improved.
  • the content ratio of the electrolytic solution additive in the secondary battery negative electrode slurry composition is preferably 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material.
  • nanoparticles such as fumed silica and fumed alumina
  • surfactants such as alkyl surfactants, silicon surfactants, fluorine surfactants, metal surfactants, etc. It can be included.
  • the manufacturing method of the slurry composition for secondary battery negative electrodes of this invention is not specifically limited, For example, it can manufacture by the following method. That is, first, among each component constituting the slurry composition for a secondary battery negative electrode, a binder, a water-soluble polymer, and a dispersion medium (for example, water) used as necessary are mixed. By doing so, a binder composition is obtained. In this case, the binder and the water-soluble polymer are usually blended in a state of being dispersed in a dispersion medium such as water.
  • a dispersion medium for example, water
  • the slurry composition for secondary battery negative electrodes can be obtained by adding and mixing a negative electrode active material and the other component added as needed to the obtained binder composition.
  • a binder, a water-soluble polymer, a dispersion medium used as necessary, and a negative electrode active material and other components added as necessary are directly added to the secondary.
  • a battery negative electrode slurry composition may be obtained.
  • the mixing device is not particularly limited as long as it can uniformly mix the above components, and it is a bead mill, ball mill, roll mill, sand mill, pigment disperser, crusher, ultrasonic disperser, homogenizer, planetary mixer, fill mix.
  • a ball mill, a roll mill, a pigment disperser, a crusher, and a planetary mixer can be preferably used because dispersion at a high concentration is possible.
  • the negative electrode for secondary battery of the present invention comprises a current collector and a negative electrode active material layer, and the negative electrode active material layer comprises the negative electrode active material and the binder constituting the slurry composition for secondary battery negative electrode of the present invention described above. It contains an adhesive and a water-soluble polymer.
  • the negative electrode active material, the binder, and other components added as necessary other than the water-soluble polymer are blended with the slurry composition for secondary battery negative electrode, the negative electrode active material layer Other components will also be included.
  • the secondary battery negative electrode of the present invention is obtained, for example, by applying the above-described slurry composition for a secondary battery negative electrode of the present invention on a current collector and then drying the slurry composition for a secondary battery negative electrode. Can be manufactured.
  • the current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity and is electrochemically durable, but a metal material is preferable because of its heat resistance.
  • Specific examples of the material for the current collector include iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, and platinum.
  • the shape of the current collector is not particularly limited, but a sheet shape having a thickness of about 0.001 mm to 0.5 mm is preferable.
  • the current collector may be used after roughening the surface in advance. Examples of the roughening method include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method.
  • the method for applying the slurry composition for the secondary battery negative electrode on the current collector is not particularly limited.
  • the doctor blade method, the dip method, the reverse roll method, the direct roll method, the gravure method, the extrusion method, And a brushing method examples include drying with warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, and drying by irradiation with (far) infrared rays or electron beams.
  • the drying time is usually from 5 minutes to 30 minutes, and the drying temperature is usually from 40 ° C to 180 ° C.
  • the negative electrode for a secondary battery of the present invention is subjected to pressure treatment using a mold press, a roll press or the like, thereby reducing the porosity.
  • a preferable range of the porosity is 5 to 15%, more preferably 7 to 13%. If the porosity is too high, charging efficiency and discharging efficiency are deteriorated. When the porosity is too low, it is difficult to obtain a high volume capacity, which causes a problem that the negative electrode active material layer is easily peeled off and is likely to be defective.
  • the thickness of the negative electrode active material layer is not particularly limited, but is preferably 5 to 300 ⁇ m, more preferably 30 to 250 ⁇ m. By setting the thickness of the negative electrode active material layer in such a range, the rate characteristics and the high-temperature cycle characteristics can be improved.
  • the negative electrode for a secondary battery of the present invention is subjected to pressure treatment using a mold press, a roll press or the like, thereby reducing the porosity.
  • a preferable range of the porosity is 5 to 15%, more preferably 7 to 13%. If the porosity is too high, charging efficiency and discharging efficiency are deteriorated. When the porosity is too low, it is difficult to obtain a high volume capacity, which causes a problem that the negative electrode active material layer is easily peeled off and is likely to be defective.
  • the secondary battery of the present invention includes the above-described negative electrode for a secondary battery of the present invention, a positive electrode, a separator, and an electrolytic solution.
  • Secondary batteries include lithium ion secondary batteries, nickel metal hydride secondary batteries, etc., but lithium ion secondary batteries are required to improve performance such as long-term high-temperature cycle characteristics and output characteristics. Is preferred.
  • the secondary battery of the present invention is a lithium ion secondary battery will be described as an example.
  • an organic electrolytic solution in which a supporting electrolyte is dissolved in an organic solvent is used.
  • a lithium salt is used as the supporting electrolyte.
  • the lithium salt is not particularly limited, LiPF 6, LiAsF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAlCl 4, LiClO 4, CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, and the like.
  • LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li are preferable because they are easily dissolved in an organic solvent and exhibit a high degree of dissociation. Two or more of these may be used in combination.
  • the lithium ion conductivity can be increased as the supporting electrolyte having a higher degree of dissociation is used.
  • the organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte.
  • dimethyl carbonate (DMC) dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate ( BC), carbonates such as methyl ethyl carbonate (MEC); esters such as ⁇ -butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; sulfur-containing compounds such as sulfolane and dimethyl sulfoxide; Preferably used.
  • These organic solvents may be used in combination.
  • carbonates are preferable from the viewpoint of a high dielectric constant and a wide stable potential region.
  • an additive may be included in the electrolytic solution, and examples of the additive include carbonate compounds such as vinylene carbonate (VC).
  • VC vinylene carbonate
  • the concentration of the supporting electrolyte in the electrolytic solution is usually 1 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight.
  • the concentration is usually 0.5 to 2.5 mol / L depending on the type of the supporting electrolyte. If the concentration of the supporting electrolyte is too low or too high, the ionic conductivity tends to decrease.
  • a polymer electrolyte such as polyethylene oxide or polyacrylonitrile, a gel polymer electrolyte impregnated with the polymer electrolyte, or an inorganic solid electrolyte such as LiI or Li 3 N may be used.
  • separator known ones such as a microporous film or nonwoven fabric made of polyolefin such as polyethylene or polypropylene; a porous resin coat containing inorganic ceramic powder; Specific examples of the separator include known ones such as a microporous film or non-woven fabric containing a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, or an aromatic polyamide resin; a porous resin coat containing an inorganic ceramic powder.
  • polyolefin polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride
  • microporous membranes made of resins such as mixtures or copolymers thereof, polyethylene terephthalate, polycycloolefin, polyethersulfone, polyamide, polyimide, polyimideamide
  • a microporous membrane made of a resin such as polyaramid, polycycloolefin, nylon, and polytetrafluoroethylene, or a woven fabric of polyolefin fibers, a nonwoven fabric thereof, and an aggregate of insulating substance particles.
  • a microporous membrane is preferred.
  • the thickness of the heel separator is usually 0.5 to 40 ⁇ m, preferably 1 to 30 ⁇ m, more preferably 1 to 10 ⁇ m. Within this range, the resistance due to the separator in the battery is reduced, and the workability during battery production is excellent.
  • the positive electrode it is possible to use a positive electrode active material, a binder, and a negative positive electrode active material layer containing a conductivity imparting material added as necessary, which is laminated on a current collector.
  • Examples of the positive electrode active material include metal oxides that can be reversibly doped and dedoped with lithium ions.
  • Examples of such metal oxides include lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate, lithium iron phosphate, lithium manganese phosphate, lithium vanadium phosphate, lithium iron vanadate, nickel-manganese-lithium cobaltate, nickel-cobalt acid.
  • the positive electrode active material illustrated above may be used independently according to a use, and may be used in mixture of multiple types. Further examples include polymers such as polyacetylene, poly-p-phenylene, and polyquinone. Of these, it is preferable to use a lithium-containing metal oxide.
  • the binder used for the positive electrode active material layer is not particularly limited, and a known one can be used.
  • the binder include resins such as polyethylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polyacrylic acid derivatives, polyacrylonitrile derivatives; acrylics
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • polyacrylic acid derivatives polyacrylonitrile derivatives
  • acrylics acrylics
  • a soft polymer such as a polymer-based soft polymer, a diene-based soft polymer, an olefin-based soft polymer, or a vinyl-based soft polymer.
  • the conductivity imparting material for example, the same material as the slurry composition for secondary battery negative electrode of the present invention described above can be used. Moreover, as a collector, the thing similar to the negative electrode for secondary batteries of this invention mentioned above can be used, for example.
  • the thickness of the positive electrode active material layer is usually 5 to 300 ⁇ m, preferably 10 to 250 ⁇ m. When the electrode thickness is in the above range, both load characteristics and energy density are high.
  • the positive electrode can be produced in the same manner as the above-described negative electrode for secondary battery.
  • the secondary battery of the present invention includes the above-described negative electrode for a secondary battery of the present invention and a positive electrode, which are stacked via a separator, and wound into a battery container according to the shape of the battery. It is manufactured by injecting an electrolytic solution into a container and sealing it. In order to prevent an increase in pressure inside the battery and occurrence of overcharge / discharge, an expanded metal, an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element, a lead plate, or the like may be provided as necessary.
  • the shape of the secondary battery may be any of a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a square shape, a flat shape, and the like.
  • the secondary battery of the present invention obtained in this way is formed using the negative electrode for secondary battery obtained using the slurry composition for secondary battery negative electrode of the present invention described above, various battery characteristics, In particular, it has excellent high-temperature cycle characteristics.
  • Tg Glass transition temperature of conjugated diene copolymer
  • DSC differential scanning calorimeter
  • the surface acid amount of the conjugated diene copolymer was measured by the following method. First, a 50 g sample of an aqueous dispersion of a conjugated diene copolymer prepared by adding distilled water and adjusting the solid content concentration to 2% is placed in a 150 ml glass container washed with distilled water, and a solution conductivity meter (Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.). (Manufactured by CM-117, cell type used: K-121), and stirring was started.
  • the obtained electric conductivity data is plotted on a graph with the vertical axis representing electric conductivity (mS) and the horizontal axis representing the total amount of added hydrochloric acid (mmol), and three variables as shown in FIG.
  • a hydrochloric acid amount-electric conductivity curve having a curved point is obtained, and the X coordinate of the obtained three inflection points and the X coordinate at the end of the addition of hydrochloric acid are respectively set to P 1 , P 2 , P 3 and P 4, and the least square method is used for the data in the four sections of the X coordinate from zero to P 1 , P 1 to P 2 , P 2 to P 3 and P 3 to P 4 , respectively.
  • approximate lines L 1 , L 2 , L 3 and L 4 were obtained.
  • the X coordinate of the intersection of L 1 and L 2 is A 1 (mmol)
  • the X coordinate of the intersection of L 2 and L 3 is A 2 (mmol)
  • the X coordinate of the intersection of L 3 and L 4 is A 3 (mmol).
  • the surface acid amount per 1g of conjugated diene copolymers was calculated
  • Surface acid amount per 1 g of conjugated diene copolymer A 2 ⁇ A 1
  • the storage stability of the aqueous dispersion of the conjugated diene copolymer was evaluated, but it is considered that the same result is obtained when the slurry composition for negative electrode is used.
  • the viscosity was measured under the conditions of 25 ° C. and 60 rpm, and the value after 60 seconds was taken as the viscosity.
  • Viscosity change (%) (viscosity of aqueous dispersion of conjugated diene copolymer after storage) / (viscosity of aqueous dispersion of conjugated diene copolymer before storage) ⁇ 100
  • D Change in viscosity is 130% or more
  • Thermal response of slurry composition for negative electrode was measured using a B-type viscometer (product name “DV-I Prime”, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.). And according to the following formula from the viscosity before heating and the viscosity after heating, the thermal responsiveness of the slurry composition for negative electrodes was calculated and evaluated according to the following criteria. The viscosity was measured under the conditions of 25 ° C. and 60 rpm, and the value after 60 seconds was taken as the viscosity.
  • Thermal response of the negative electrode slurry composition (viscosity after heating) / (viscosity before heating)
  • ⁇ Peel strength> The negative electrodes produced in the examples and comparative examples were cut into rectangles having a length of 100 mm and a width of 10 mm to obtain test pieces.
  • a cellophane tape was affixed on the surface of the negative electrode active material layer of the test piece with the surface of the negative electrode active material layer facing down.
  • a cellophane tape defined in JIS Z1522 was used.
  • the cellophane tape was fixed to the test bench. Then, the stress when one end of the current collector was pulled vertically upward at a pulling speed of 50 mm / min and peeled was measured. This measurement was performed 3 times, the average value was calculated
  • Capacity change rate ⁇ C C is 90% or more
  • B: Capacity change rate ⁇ C C is 80% or more and less than 90%
  • C: Capacity change rate ⁇ C C is 70% or more and less than 80%
  • D: Capacity change rate ⁇ C C is 70 %Less than
  • Example 1 Provided Diene Copolymer (A-1)> In a 5 MPa pressure vessel equipped with a stirrer, 55 parts of styrene, 32 parts of 1,3-butadiene, 3 parts of itaconic acid, 5 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate, 150 parts of ion-exchanged water, and 1 part of potassium persulfate as a polymerization initiator. The mixture was stirred sufficiently and then heated to 50 ° C. to initiate polymerization. When the polymerization conversion reached 65%, 10 parts of N-acryloylpyrrolidine was added to the reaction system, and the reaction temperature was raised to 70 ° C.
  • conjugated diene copolymer (A-1) having a solid content concentration of 40% (conjugated diene copolymer (A -1) was obtained (number average particle size: 100 nm).
  • the polymer composition was measured by 1 H-NMR, as shown in Table 1.
  • the obtained conjugated diene copolymer (A-1) was measured for glass transition temperature (Tg), surface acid amount, coarse aggregate (coagulum), and storage stability according to the method described above. . The results are shown in Table 1.
  • the methacrylic acid unit was 32%
  • the ethylene dimethacrylate unit was 0.8%
  • the slurry composition for negative electrode obtained above was applied on a copper foil having a thickness of 20 ⁇ m as a current collector with a comma coater so that the film thickness after drying was about 150 ⁇ m and dried. .
  • This drying was performed by conveying the copper foil in an oven at 90 ° C. at a speed of 0.5 m / min for 3 minutes, thereby obtaining a primary dried product of the negative electrode.
  • the primary dried material of the obtained negative electrode was heat-treated at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a negative electrode raw material.
  • This negative electrode original fabric was rolled with a roll press to obtain a negative electrode having a negative electrode active material layer thickness of 80 ⁇ m.
  • a 40% aqueous dispersion of an acrylate polymer having a glass transition temperature Tg of ⁇ 40 ° C. and a number average particle size of 0.20 ⁇ m was prepared.
  • This acrylate polymer is a copolymer obtained by emulsion polymerization of a monomer mixture containing 2-ethylhexyl acrylate 78%, acrylonitrile 20%, and methacrylic acid 2%.
  • LiFePO 4 having a volume average particle size of 0.5 ⁇ m and an olivine crystal structure as a positive electrode active material, and a 1% aqueous solution of carboxymethyl cellulose as a dispersant (trade name “BSH-12”, Daiichi Kogyo) Made by Pharmaceutical Co., Ltd.) 1 part (corresponding to solid content), 5 parts of 40% aqueous dispersion of acrylate polymer prepared above as a binder (corresponding to solid content), and ion-exchanged water are mixed and mixed. A slurry composition was prepared. The amount of ion-exchanged water was such that the total solid concentration was 40%.
  • the positive electrode slurry composition thus obtained was applied on a 20 ⁇ m thick aluminum foil as a current collector with a comma coater so that the film thickness after drying was about 200 ⁇ m, Dried.
  • This drying was performed by conveying the aluminum foil in an oven at 60 ° C. at a speed of 0.5 m / min for 2 minutes. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a positive electrode raw material.
  • This positive electrode original fabric was rolled by a roll press to obtain a positive electrode having a positive electrode active material layer thickness of 60 ⁇ m.
  • a lithium ion secondary battery was manufactured.
  • the solution dissolved in was used.
  • the high temperature cycling characteristic was measured. The results are shown in Table 1.
  • Example 2 When producing the slurry composition for the negative electrode, the amount of the artificial graphite was changed from 100 parts to 95 parts, and the same as in Example 1 except that 5 parts of SiO x as an alloy-based negative electrode active material was used. Then, a negative electrode slurry and a secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode slurry composition was produced and the obtained negative electrode slurry composition was used. The results are shown in Table 1.
  • Example 3 ⁇ Production of Conjugated Diene Copolymer (A-2)> A conjugated diene copolymer (A-2) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of styrene was changed from 55 parts to 57 parts and the amount of itaconic acid was changed from 3 parts to 1 part. An aqueous dispersion was obtained. The obtained conjugated diene copolymer (A-2) was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 4 ⁇ Production of Conjugated Diene Copolymer (A-3)> A conjugated diene copolymer (A-3) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of styrene was changed from 55 parts to 50 parts and the amount of itaconic acid was changed from 3 parts to 8 parts. An aqueous dispersion was obtained. Each measurement was performed on the obtained conjugated diene copolymer (A-3) in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 5 ⁇ Production of Conjugated Diene Copolymer (A-4)> The amount of styrene was changed from 55 parts to 60 parts, the amount of N-acryloylpyrrolidine was changed from 10 parts to 2 parts, and the amount of 1,3-butadiene was changed from 32 parts to 35 parts. In the same manner as in Example 1, an aqueous dispersion of the conjugated diene copolymer (A-4) was obtained. Each measurement was performed on the obtained conjugated diene copolymer (A-4) in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 6 ⁇ Production of Conjugated Diene Copolymer (A-5)>
  • the conjugated diene copolymer (A--) was changed in the same manner as in Example 1 except that the amount of styrene was changed from 55 parts to 45 parts and the amount of N-acryloylpyrrolidine was changed from 10 parts to 20 parts.
  • An aqueous dispersion of 5) was obtained.
  • the obtained conjugated diene copolymer (A-5) was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 7 ⁇ Production of Conjugated Diene Copolymer (A-6)> The amount of styrene was changed from 55 parts to 22 parts, and the amount of 1,3-butadiene was changed from 32 parts to 40 parts. Instead of 10 parts of N-acryloylpyrrolidine, N-isopropyl (meth) acrylamide was used. An aqueous dispersion of the conjugated diene copolymer (A-6) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 35 parts was used. The obtained conjugated diene copolymer (A-6) was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 8 ⁇ Production of Conjugated Diene Copolymer (A-7)> The amount of styrene was changed from 55 parts to 45 parts, the amount of 1,3-butadiene was changed from 32 parts to 36 parts, the amount of N-acryloylpyrrolidine was changed from 10 parts to 15 parts, and itaconic acid 4 An aqueous dispersion of the conjugated diene copolymer (A-7) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 4 parts of acrylic acid was used instead of 4 parts. The obtained conjugated diene copolymer (A-7) was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 9 ⁇ Production of Conjugated Diene Copolymer (A-8)> The amount of styrene was changed from 55 parts to 45 parts, the amount of 1,3-butadiene was changed from 32 parts to 34 parts, the amount of N-acryloylpyrrolidine was changed from 10 parts to 15 parts, and itaconic acid 4 An aqueous dispersion of a conjugated diene copolymer (A-8) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 6 parts of acrylic acid was used instead of parts. The obtained conjugated diene copolymer (A-8) was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 10 ⁇ Production of Conjugated Diene Copolymer (A-9)> A conjugated diene copolymer (A) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of styrene was changed from 55 parts to 70 parts and the amount of 1,3-butadiene was changed from 32 parts to 17 parts. An aqueous dispersion of -9) was obtained. The obtained conjugated diene copolymer (A-9) was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 11 ⁇ Production of Conjugated Diene Copolymer (A-10)>
  • the conjugated diene copolymer (A) was changed in the same manner as in Example 1 except that the amount of styrene was changed from 55 parts to 33 parts and the amount of 1,3-butadiene was changed from 32 parts to 54 parts.
  • An aqueous dispersion of -10) was obtained.
  • the obtained conjugated diene copolymer (A-10) was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 12 ⁇ Production of Conjugated Diene Copolymer (A-11)> The timing at which 10 parts of N-acryloylpyrrolidine was added to the reaction system was changed in the same manner as in Example 1 except that the polymerization conversion rate was 65% and the polymerization conversion rate was 55%. An aqueous dispersion of the conjugated diene copolymer (A-11) was obtained. The obtained conjugated diene copolymer (A-11) was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • a negative electrode slurry composition, a negative electrode, and a secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1 except that the conjugated diene copolymer (A-11) obtained above was used, and evaluated in the same manner. Went. The results are shown in Table 1.
  • Example 13 ⁇ Production of Conjugated Diene Copolymer (A-12)> The timing at which 10 parts of N-acryloylpyrrolidine was added to the reaction system was changed in the same manner as in Example 1 except that the polymerization conversion rate was changed from 65% to the polymerization conversion rate reached 80%. An aqueous dispersion of a conjugated diene copolymer (A-12) was obtained. The obtained conjugated diene copolymer (A-12) was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 14 ⁇ Production of Conjugated Diene Copolymer (A-13)> The timing at which 10 parts of N-acryloylpyrrolidine was added to the reaction system was changed in the same manner as in Example 1 except that the polymerization conversion rate was 65% and the polymerization conversion rate was 100%. An aqueous dispersion of a conjugated diene copolymer (A-13) was obtained. The obtained conjugated diene copolymer (A-13) was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 15 A negative electrode slurry composition, a negative electrode and a secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the water-soluble polymer (B-1) was changed from 0.5 part to 3 parts in terms of solid content. It produced and evaluated similarly. The results are shown in Table 1.
  • the conjugated diene copolymer of the present invention suppresses the generation of coarse aggregates during polymerization, and as a binder for producing a negative electrode for a secondary battery,
  • the resulting binder and slurry composition are excellent in storage stability and thermal sensitivity, and have a low residual water content after drying (even when high-speed drying is performed).
  • the residual water content was low
  • the obtained negative electrode for a secondary battery had excellent peel strength, and also had excellent high-temperature cycle characteristics when used as a secondary battery (Examples 1 to 15).
  • the conjugated diene copolymer has a low content of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer units and the surface acid amount is too low, the resulting secondary battery negative electrode has a high peel strength. Moreover, when it was set as the secondary battery, it became inferior to a high temperature cycling characteristic (comparative example 1). Further, as the conjugated diene copolymer, when the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is large and the surface acid amount is too high, the monomer unit that imparts thermoreversible thickening is used. When the content is low and the surface acid amount is too low, coarse aggregates are generated during polymerization, and the obtained secondary battery negative electrode is inferior in peel strength.

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Abstract

 負極活物質、結着剤、及び水溶性重合体を含む二次電池負極用スラリー組成物であって、前記結着剤が、表面酸量が0.10~0.60mmol/gであり、共役ジエン単量体単位と、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位0.5~40重量%及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位1~10重量%と、を含有する粒子状の共役ジエン共重合体であることを特徴とする二次電池負極用スラリー組成物を提供する。

Description

二次電池負極用スラリー組成物
 本発明は、二次電池負極用スラリー組成物に関し、さらに詳しくは、貯蔵安定性に優れ、乾燥時のマイグレーションが有効に防止されており、かつ、負極活物質層と集電体との間の密着性及び高温サイクル特性に優れた二次電池用負極を与えることのできる二次電池負極用スラリー組成物に関する。また、本発明は、このような二次電池負極用スラリー組成物を用いた二次電池用負極及び二次電池、ならびに、二次電池負極用スラリー組成物を製造するために用いられるバインダ組成物にも関する。
 リチウムイオン二次電池などのリチウム系二次電池を構成する負極は、通常、バインダと、負極活物質と、溶媒とを含有するスラリーを、銅箔などの集電体上に塗布し、溶媒を除去することにより製造される。
 このようなリチウム系二次電池用の負極を構成するためのスラリーとしては、バインダとして、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのフッ素系樹脂、N-メチル-ピロリドン(NMP)などの有機溶剤を用いた有機系のスラリーが一般的に用いられている。
 しかしその一方で、有機系のスラリーを用いる方法においては、有機溶剤のリサイクルに要する費用の問題や、有機溶剤を使用することによる安全性確保の問題があり、そのため、これらの問題を解決するために、水を媒体とする水系スラリーに用いる水系の結着剤が検討されている。
 たとえば、特許文献1には、電極活物質と、スチレンブタジエン共重合体ラテックス、及びアクリルエマルジョンからなる群より選択される少なくとも一種のポリマー水分散体と、曇点が70℃以下の化合物と、を含有する二次電池電極用スラリー組成物が開示されている。
 また、特許文献2には、電極活物質と、一定の転移温度で親水性と疎水性が可逆的に変化するビニル重合体系熱可逆性増粘剤、水分散性樹脂からなる結着剤、及び元素周期表I~VII族の金属の塩からなる結合剤とを含有する二次電池電極用スラリー組成物が開示されている。
 しかしながら、特許文献1に開示された二次電池電極用スラリー組成物は、曇点が70℃以下の化合物の影響により、経時的に増粘してしまうため貯蔵安定性に劣り、そのため、該スラリー組成物を用いて電極を形成した際に、得られる電極の特性にばらつきが生じてしまうという問題があった。また、特許文献2では、乾燥時における結着剤のマイグレーションを抑制することを目的としているものの、特許文献2に開示された二次電池電極用スラリー組成物は、熱応答性の感度が低く、そのため、乾燥時における、マイグレーション抑制効果が十分でなく、そのため、得られる電極は電極活物質層と集電体との間の密着性が不十分なものであった。
特開2006-260782号公報 特許第4280802号公報
 本発明は、貯蔵安定性に優れ、乾燥時のマイグレーションが有効に防止されており、かつ、負極活物質層と集電体との間の密着性及び高温サイクル特性に優れた二次電池用負極を与えることのできる二次電池負極用スラリー組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、このような二次電池負極用スラリー組成物を用いた二次電池用負極及び二次電池、ならびに、二次電池負極用スラリー組成物を製造するために用いられるバインダ組成物にも関する。
 本発明者らは、二次電池負極用スラリー組成物に含有させる結着剤として、表面酸量が0.10~0.60mmol/gであり、共役ジエン単量体単位と、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位0.5~40重量%及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位1~10重量%と、を含有する粒子状の共役ジエン共重合体からなる結着剤を用いることで、上記目的を達成することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
 すなわち、本発明によれば、負極活物質、結着剤、及び水溶性重合体を含む二次電池負極用スラリー組成物であって、前記結着剤が、表面酸量が0.10~0.60mmol/gであり、共役ジエン単量体単位と、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位0.5~40重量%及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位1~10重量%と、を含有する粒子状の共役ジエン共重合体であることを特徴とする二次電池負極用スラリー組成物が提供される。
 本発明の二次電池負極用スラリー組成物において、前記共役ジエン共重合体のガラス転移温度が-40~+50℃であることが好ましい。
 本発明の二次電池負極用スラリー組成物において、前記水溶性重合体が、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位20~50重量%を少なくとも含有するものであることが好ましい。
 本発明の二次電池負極用スラリー組成物において、共役ジエン単量体及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体を少なくとも含む第1の単量体混合物を重合し、前記第1の単量体混合物の重合転化率が、所定の重合転化率となった時点で、熱可逆性増粘性を付与する単量体を少なくとも含む第2の単量体混合物を重合系に添加して重合することにより得られたものであることが好ましい。
 あるいは、本発明によれば、集電体上に、上記いずれかに記載の二次電池負極用スラリー組成物を塗布する工程と、前記二次電池負極用スラリー組成物を乾燥する工程と、を含む二次電池用負極の製造方法が提供される。
 また、本発明によれば、集電体と、負極活物質層とを備える二次電池用負極であって、前記負極活物質層が、負極活物質、結着剤、及び水溶性重合体を含み、前記結着剤が、表面酸量が0.10~0.60mmol/gであり、共役ジエン単量体単位と、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位0.5~40重量%及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位1~10重量%と、を含有する粒子状の共役ジエン共重合体であることを特徴とする二次電池用負極が提供される。
 また、本発明によれば、上記に記載の二次電池用負極、正極、セパレータ、及び電解液を備えることを特徴とする二次電池が提供される。
 さらに、本発明によれば、結着剤、及び水溶性重合体を含む二次電池負極用バインダ組成物であって、前記結着剤が、表面酸量が0.10~0.60mmol/gであり、共役ジエン単量体単位と、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位0.5~40重量%及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位1~10重量%と、を含有する粒子状の共役ジエン共重合体であることを特徴とする二次電池負極用バインダ組成物が提供される。
 本発明によれば、貯蔵安定性に優れ、乾燥時のマイグレーションが有効に防止されており、かつ、負極活物質層と集電体との間の密着性及び高温サイクル特性に優れた二次電池用負極を与えることのできる二次電池負極用スラリー組成物を提供することができる。また、本発明によれば、このような二次電池負極用スラリー組成物を用いた二次電池用負極及び二次電池、ならびに、二次電池負極用スラリー組成物を製造するために用いられるバインダ組成物を提供することもできる。
図1は、本発明における共役ジエン共重合体の表面酸量を測定する際に得られる塩酸量-電気伝導度曲線の一例を示す図である。
 本発明の二次電池負極用スラリー組成物は、負極活物質、結着剤、及び水溶性重合体を含み、前記結着剤が、表面酸量が0.10~0.60mmol/gであり、共役ジエン単量体単位と、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位0.5~40重量%及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位1~10重量%と、を含有する粒子状の共役ジエン共重合体であることを特徴とする。
(負極活物質)
 本発明で用いられる負極活物質としては、特に限定されず種々の活物質が使用できるが、たとえば、本発明の二次電池負極用スラリー組成物を、リチウム系二次電池用の負極に形成するために用いる場合には、負極活物質として、通常は、リチウムを吸蔵及び放出しうる物質を用いる。このようにリチウムを吸蔵及び放出しうる物質としては、たとえば、金属系活物質、炭素系活物質、及びこれらを組み合わせた活物質などが挙げられる。
  金属系活物質とは、たとえば、リチウム金属、リチウム合金を形成する単体金属及びその合金、並びにそれらの酸化物、硫化物、窒化物、珪化物、炭化物、燐化物等が用いられる。リチウム合金を形成する単体金属としては、たとえば、Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn、Ti等の単体金属が挙げられる。また、リチウム合金を形成する単体金属の合金としては、たとえば、上記単体金属を含有する化合物が挙げられる。これらの中でもケイ素(Si)、スズ(Sn)、鉛(Pb)及びチタン(Ti)が好ましく、ケイ素、スズ及びチタンがより好ましい。
  負極活物質として用いられる金属系活物質は、さらに、非金属元素を含有していてもよい。たとえば、SiC、SiO(0<x≦3、0<y≦5)、Si、SiO、SiO(0<x≦2)、SnO(0<x≦2)、LiSiO、LiSnO等が挙げられる。中でも、低電位でリチウムの挿入及び脱離が可能なSiO、SiC及びSiOがさらに好ましい。
  リチウム金属、リチウム合金を形成する単体金属及びその合金の酸化物、硫化物、窒化物、珪化物、炭化物、燐化物としては、リチウムの挿入可能な元素の酸化物、硫化物、窒化物、珪化物、炭化物、燐化物等が挙げられる。これらのなかでも、酸化物が特に好ましい。たとえば、酸化スズ、酸化マンガン、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化バナジウム等の酸化物と、Si、Sn、Pb及びTi原子よりなる群から選ばれる金属元素とを含むリチウム含有金属複合酸化物が用いられる。
  リチウム含有金属複合酸化物としては、さらにLiTiで示されるリチウムチタン複合酸化物(0.7≦x≦1.5、1.5≦y≦2.3、0≦z≦1.6であり、Mは、Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、Zn及びNbからなる群より選ばれる元素を表す。)、LiMnで示されるリチウムマンガン複合酸化物(x、y、z及びMは、リチウムチタン複合酸化物における定義と同様である。)なども挙げられる。なかでも、Li4/3Ti5/3、LiTi、Li4/5Ti11/5、Li4/3Mn5/3が好ましい。
  炭素系活物質とは、リチウムが挿入可能な炭素を主骨格とする活物質をいい、たとえば、炭素質材料及び黒鉛質材料が挙げられる。
  炭素質材料としては、たとえば、熱処理温度によって炭素の構造を容易に変える易黒鉛性炭素、ガラス状炭素に代表される非晶質構造に近い構造を持つ難黒鉛性炭素などが挙げられる。易黒鉛性炭素としては、たとえば、石油又は石炭から得られるタールピッチを原料とした炭素材料が挙げられる。具体例を挙げると、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソフェーズピッチ系炭素繊維、熱分解気相成長炭素繊維などが挙げられる。難黒鉛性炭素としては、たとえば、フェノール樹脂焼成体、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、擬等方性炭素、フルフリルアルコール樹脂焼成体(PFA)、ハードカーボンなどが挙げられる。
 黒鉛質材料としては、たとえば、天然黒鉛、人造黒鉛等が挙げられる。人造黒鉛としては、たとえば、主に2800℃以上で熱処理した人造黒鉛、MCMBを2000℃以上で熱処理した黒鉛化MCMB、メソフェーズピッチ系炭素繊維を2000℃以上で熱処理した黒鉛化メソフェーズピッチ系炭素繊維などが挙げられる。
 前記の炭素系活物質の中でも、黒鉛質材料が好ましい。黒鉛質材料を用いることで、二次電池の抵抗を低減することができ、入出力の優れた二次電池を作製することが可能となる。
 負極活物質は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 2種類以上を組み合わせる場合は、金属系活物質及び炭素系活物質を組み合わせた活物質を挙げることができる。この場合、特に金属系活物質としてケイ素を含有する活物質と、炭素系活物質としての黒鉛質材料との組み合わせを、好ましい態様としてあげることができる。この場合の金属系活物質と黒鉛質材料との割合は、金属系活物質/黒鉛質材料=5/95~50/50重量比とすることができる。
  負極活物質は、粒子状に整粒されたものが好ましい。粒子の形状が球形であると、電極成形時に、より高密度な電極が形成できる。負極活物質が粒子である場合、その体積平均粒子径は、通常0.1~100μm、好ましくは1~50μm、より好ましくは5~20μmである。
(結着剤)
 本発明で用いられる結着剤は、負極活物質同士を結着させたり、負極活物質を集電体の表面に結着させるための成分である。本発明においては、結着剤として、表面酸量が0.10~0.60mmol/gであり、共役ジエン単量体単位と、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位0.5~40重量%及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位1~10重量%と、を含有する共役ジエン共重合体からなるものを用いる。
 ここで、共役ジエン共重合体の表面酸量とは、該共役ジエン共重合体が結着剤として前記の結着作用を奏する場合の、結着剤として負極活物質や集電体などと接触し得る表面における酸量のことを意味する。具体的には、結着剤が二次電池負極用スラリー組成物中で粒子状で存在する場合には、前記共役ジエン共重合体1gあたりの前記共役ジエン共重合体の粒子表面に存在する酸の量を意味し、具体的には、後述する伝導度滴定により算出される酸量を意味する。
 本発明において結着剤として用いられる共役ジエン共重合体は、通常、粒子状の形状を有しており、その表面酸量が0.10~0.60mmol/gであり、好ましくは0.22~0.57mmol/g、より好ましくは0.25~0.55mmol/gである。本発明においては、結着剤として用いられる共役ジエン共重合体の表面酸量をこのような範囲に制御することにより、二次電池負極用スラリー組成物の貯蔵安定性を向上させることができ、これにより、二次電池用負極を形成する際に、塗工性を向上させることができる。そして、その結果として、得られる二次電池用負極を、負極活物質層と集電体との間の密着性に優れたものとすることができ、これにより、二次電池とした場合における高温サイクル特性を向上させることができる。
 一方、表面酸量が少なすぎると、二次電池負極用スラリー組成物の貯蔵安定性が悪化してしまい、塗工性が低下し、結果として、二次電池用負極とした場合に、負極活物質層と集電体との間の密着性に劣るものとなってしまい、これにより、二次電池とした場合における高温サイクル特性が低下してしまう。また、表面酸量が多すぎると、二次電池負極用スラリー組成物中において、コアギュラム(微細凝集物)が発生してしまい、二次電池用負極とした場合に、負極活物質層と集電体との間の密着性に劣るものとなってしまい、これにより、二次電池とした場合における高温サイクル特性が低下してしまう。本発明において結着剤として用いられる共役ジエン共重合体の表面酸量を上記範囲とする方法としては、たとえば、共役ジエン共重合体を製造するために用いる単量体の種類や量を調整する方法や、重合条件を調整する方法などが挙げられる。
 なお、共役ジエン共重合体の表面酸量は、共役ジエン共重合体が水を分散媒とするラテックス粒子の形状である場合には、たとえば、次のようにして測定することができる。
 すなわち、共役ジエン共重合体の水分散液を、固形分量が2重量%となるように調整し、次いで、共役ジエン共重合体の水分散液の電気伝導度が2.5~3.0mSになるように、0.1規定の水酸化ナトリウムを添加し、6分経過後の電気伝導度を測定し、得られた測定値を測定開始時の電気伝導度とする。そして、この共役ジエン共重合体の水分散液に、0.1規定の塩酸を0.5ml添加して30秒後に電気伝導度を測定し、再び0.1規定の塩酸を0.5ml添加して30秒後に電気伝導度を測定するという動作を、30秒間隔で、測定開始時の電気伝導度以上となるまで繰返し行う。
 そして、得られた電気伝導度データを、縦軸:電気伝導度(mS)、横軸:添加した塩酸の累計量(mmol)としたグラフ上にプロットすると、図1のように3つの変曲点を有する塩酸量-電気伝導度曲線が得られる。3つの変曲点のX座標及び塩酸添加終了時のX座標を、値が小さい方から順にそれぞれP、P、P及びPとし、X座標が零からPまで、PからPまで、PからPまで及びPからPまでの4つの区分内のデータについて、それぞれ、最小二乗法により近似直線L、L、L及びLを求める。LとLとの交点のX座標をA(mmol)、LとLとの交点のX座標をA(mmol)、LとLとの交点のX座標をA(mmol)とする。そして、共役ジエン共重合体1g当たりの表面酸量は、下記式から求めることができる。
  共役ジエン共重合体1g当たりの表面酸量=A-A
 また、本発明において結着剤として用いられる共役ジエン共重合体は、共役ジエン単量体単位と、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位0.5~40重量%、及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位1~10重量%と、を含有するものである。
 共役ジエン単量体単位とは、共役ジエン単量体を重合して形成される構造単位のことをいう。熱可逆性増粘性を付与する単量体単位とは、熱可逆性増粘性を付与する単量体を重合して形成される構造単位のことをいう。エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位とは、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を重合して形成される構造単位のことをいう。
 ここで、共役ジエン共重合体における各単量体単位の割合は、通常、共役ジエン共重合体の重合に用いる全単量体における、各単量体単位を形成しうる上記単量体の比率(仕込み比)に一致する。
 共役ジエン単量体単位を形成する共役ジエン単量体の例としては、1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル-1,3ブタジエン、2-クロル-1,3-ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換及び側鎖共役ヘキサジエン類が挙げられる。これらは単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。これらのなかでも、1,3-ブタジエンが好ましい。
 結着剤として用いられる共役ジエン共重合体中における、共役ジエン単量体単位の含有割合は、好ましく10~75重量%であり、より好ましくは20~60重量%、さらに好ましくは25~55重量%である。共役ジエン単量体単位の含有割合をこのような範囲とすることにより、得られる二次電池用負極を負極活物質層と集電体との密着性及び耐電解液性に優れたものとしながら、柔軟性を向上させることができる。
 また、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位は、結着剤として用いられる共役ジエン共重合体に、熱可逆性増粘性を付与することのできる単量体の単位である。ここで、熱可逆性増粘性とは、所定の温度以上となると、結着剤として用いられる共役ジエン共重合体を配合してなる系の粘度を可逆的に増大させる性質を意味する。すなわち、結着剤として用いられる共役ジエン共重合体に、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位を含有させ、これを二次電池負極用スラリー組成物に配合することで、該二次電池負極用スラリー組成物を、所定の温度以上に加熱した場合に、その粘度が向上するような性質を有することとなる。また、熱可逆性増粘性による粘度の増大は可逆性を有するものであるため、加熱された後、再び冷却することで、粘度は低下することとなる。
 そして、本発明では、このような熱可逆性増粘性を利用することにより、本発明の二次電池負極用スラリー組成物を集電体上に塗工することで、二次電池負極用スラリー組成物層を形成し、これを乾燥した際に、乾燥時の加熱により二次電池負極用スラリー組成物層の粘度を上昇させることができ、これにより、結着剤として用いられる共役ジエン共重合体が移動するマイグレーション現象を抑制することができるものである。そして、マイグレーション現象を抑制することにより、得られる二次電池負極用電極を、負極活物質層と集電体との間の密着性及び高温サイクル特性に優れたものとすることが可能となる。また、マイグレーション現象を有効に抑制できることにより、高速乾燥が可能となり、これにより、生産性の向上に資することとなる。
 加えて、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位は、加熱することにより、疎水性を呈することとなるため、溶媒として水などの水系溶媒を用いた場合に、水系溶媒の除去速度を高めることができる。そのため、このような点からも、マイグレーション現象を抑制することができる。
 熱可逆性増粘性を付与する単量体単位を形成する熱可逆性増粘性を付与する単量体の例としては、
 N-(メタ)アクリロイルピロリジン、N-(メタ)アクリロイルピロペジン、N-テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリルアミドアクリロイルピロリジン、N-(メタ)アクリロイルモルホリン等のN-(メタ)アクリロイル複素環アミン類;
 ジイソプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート等の非環状アミンのアルキレン(炭素数2~4) オキシド付加物(付加モル数1~40)の(メタ)アクリル酸エステル類;
 N-n-プロピル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-シクロプロピル(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N-エトキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N-エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロポキシプロピル(メタ)アクリルアミド等のN-アルキル又はアルコキシアルキル(メタ)アクリルアミド類;
 N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-メチル-N-エチル(メタ) アクリルアミド、N-メチル-N-n-プロピル(メタ)アクリルアミド、N-メチル-N -イソプロピル(メタ)アクリルアミド等のN,N-ジ-アルキル又はジ-アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミド類;
 モルホリノエチル(メタ)アクリレート等の環状アミンのアルキレンオキシド付加物の(メタ) アクリル酸エステル類〔なお、環状アミンとしては、窒素含有脂環式化合物[アジリジン環を有するもの(アジリジン、2-メチルアジリジンなど)、ピロリジン環を有するもの(ピロリジン、2-メチルピロリジン、2-ピロリドン、スクシンイミドなど)、ピペリジン環を有するもの(ピペリジン、2-メチルピペリジン、3,5-ジメチルピペリジン、2-エチルピペリジン、4-ピペリジノピペリジン、4-ピロリジノピペリジン、エチルピペコリネートなど)、ピペラジン環を有するもの(1-メチルピペラジン、1-メチル-3-エチルピペラジンなど)、モルホリン環を有するもの(モルホリン、2-メチルモルホリン、3,5-ジメチルモルホリン、チオモルホリンなど)、及び、ε-カプロラクタムなど]、窒素含有不飽和環状化合物(3-ピロリン、2,5-ジメチル-3-ピロリン、2-ヒドロキシピリジン、4-ピリジルカルビノール、2-ヒドロキシピリミジンなど)などが挙げられる。〕;
 テトラエチレンイミンモノ(メタ)アクリルアミド、ポリエチレンイミンモノ(メタ)アクリルアミド、アミノスチレンのエチレンイミン付加物、アリルアミンのエチレンイミン付加物等のポリイミノエチレン基を有するビニル単量体;
 テトラエチレングリコールモノエチルエーテルモノ(メタ)アクリレート、ペンタエチレングリコールモノブチルエーテルモノ(メタ)アクリレート、トリオキシプロピレンテトラオキシエチレングリコールモノメチルエーテルモノ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールのエチレンオキシド6モル付加物のモノ(メタ)アクリレート等のポリオキシアルキレン(アルキレン基の炭素数2~4、重合度3~40)モノオール又はジオールのモノ(メタ)アクリレート;
 テトラエチレングリコールモノメチルエーテルモノビニルフェニルエーテル、ペンタエチレングリコールモノエチルエーテルモノビニルフェニルエーテル、ペンタオキシプロピレンテトラオキシエチレングリコールモノメチルエーテルモノビニルフェニルエーテル、テトラプロピレングリコールのエチレンオキシド8モル付加物のモノビニルフェニルエーテル等のポリオキシアルキレンモノオール又はジオールのモノビニルフェニルエーテル;
 メチルビニルエーテル等のアルキル(炭素数1~6)ビニルエーテル;等が挙げられる。
 これらは単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
 これら熱可逆性増粘性を付与する単量体のなかでも、感熱応答性が高く、マイグレーション抑制効果が高いことから、N-(メタ)アクリロイル複素環アミン類、N,N-ジ-アルキル又はN-アルキル又はアルコキシアルキル(メタ)アクリルアミド類が好ましく、N-(メタ)アクリロイルピロリジン、又はN-イソプロピル(メタ)アクリルアミドがより好ましく、N-アクリロイルピロリジン、又はN-イソプロピルアクリルアミドがさらに好ましく、N-アクリロイルピロリジンが特に好ましい。
 結着剤として用いられる共役ジエン共重合体中における、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位の含有割合は、0.5~50重量%であり、好ましくは2~35重量%、より好ましくは5~20重量%である。熱可逆性増粘性を付与する単量体単位の含有割合をこのような範囲とすることにより、マイグレーション現象の抑制効果を十分なものとすることができる。熱可逆性増粘性を付与する単量体単位の含有割合が少なすぎると、マイグレーション現象の抑制効果を得ることができず、また、含有割合が多すぎると、得られる二次電池負極用スラリー組成物の貯蔵安定性が悪化してしまう。
 エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を形成するエチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのモノカルボン酸、ジカルボン酸、ジカルボン酸モノエステル、ジカルボン酸の無水物などが挙げられる。これらは単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。これらのなかでも、アクリル酸、イタコン酸が好ましく、イタコン酸が特に好ましい。
 結着剤として用いられる共役ジエン共重合体中における、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は、1~10重量%であり、好ましくは1~8重量%、より好ましくは2~5重量%である。エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合を上記範囲とすることにより、共役ジエン共重合体の表面酸量を上述した範囲に制御することでき、これにより、二次電池負極用スラリー組成物の貯蔵安定性を向上させることができる。エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が少なすぎると、二次電池負極用スラリー組成物の貯蔵安定性が悪化してしまい、一方、含有割合が多すぎると、重合時にコアギュラム(微細凝集物)が発生してしまう。
 また、結着剤として用いられる共役ジエン共重合体は、上述した共役ジエン単量体単位、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位、及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位に加えて、これらと共重合可能な他の単量体単位を含有していてもよい。前記これらと共重合可能な他の単量体単位とは、これらと共重合可能な他の単量体を重合して得られる構造単位をいい、このような他の単量体単位としては、芳香族ビニル単量体単位、不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位、シアン化ビニル系単量体単位、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体単位、不飽和カルボン酸アミド単量体単位などが挙げられる。
 芳香族ビニル単量体単位を形成する芳香族ビニル単量体の具体例としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。これらは単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。これらのなかでも、スチレンが好ましい。
 芳香族ビニル単量体単位を含有させる場合における、結着剤として用いられる共役ジエン共重合体中の芳香族ビニル単量体単位の含有割合は、好ましくは15~80重量%であり、より好ましくは20~60重量%、さらに好ましくは30~60重量%である。芳香族ビニル単量体単位の含有割合を上記範囲とすることにより、共役ジエン共重合体の破断強度及び柔軟性を向上させることでき、これにより、二次電池用負極とした場合に、負極活物質層と集電体との間の接着強度を向上させることができる。
 不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位を形成する不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体の具体例としては、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、ジメチルマレエート、ジエチルマレエート、ジメチルイタコネート、モノメチルフマレート、モノエチルフマレート、2-エチルヘキシルアクリレートなどが挙げられる。これらは単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。これらのなかでも、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレートが好ましい。
 不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位を含有させる場合における、結着剤として用いられる共役ジエン共重合体中の不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位の含有割合は、好ましくは0.5~20重量%であり、より好ましくは1~10重量%である。
 シアン化ビニル系単量体単位を形成するシアン化ビニル系単量体の具体例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α-クロルアクリロニトリル、α-エチルアクリロニトリルなどが挙げられる。これらは単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
 シアン化ビニル系単量体単位を含有させる場合における、結着剤として用いられる共役ジエン共重合体中のシアン化ビニル系単量体単位の含有割合は、好ましくは0.5~15重量%であり、より好ましくは1~15重量%、さらに好ましくは2~5重量%である。
 ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体単位を形成するヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体の具体例としては、β-ヒドロキシエチルアクリレート、β-ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジ-(エチレングリコール)マレエート、ジ-(エチレングリコール)イタコネート、2-ヒドロキシエチルマレエート、ビス(2-ヒドロキシエチル)マレエート、2-ヒドロキシエチルメチルフマレートなどが挙げられる。これらは単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
 ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体単位を含有させる場合における、結着剤として用いられる共役ジエン共重合体中のヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体の含有割合は、好ましくは0.5~15重量%であり、より好ましくは1~15重量%、さらに好ましくは2~5重量%である。
 不飽和カルボン酸アミド単量体単位を形成する不飽和カルボン酸アミド単量体の具体例としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、N-メチロールメタクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミドなどが挙げられる。これらは単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
 不飽和カルボン酸アミド単量体単位を含有させる場合における、結着剤として用いられる共役ジエン共重合体中の不飽和カルボン酸アミド単量体の含有割合は、好ましくは0.5~15重量%であり、より好ましくは1~15重量%、さらに好ましくは2~5重量%である。
 結着剤として用いられる共役ジエン共重合体のガラス転移温度は、好ましくは-40~+50℃、より好ましくは-30~+40℃、さらに好ましくは-20~+30℃である。ガラス転移温度をこのような範囲とすることにより、共役ジエン共重合体の破断強度及び柔軟性を向上させることでき、これにより、二次電池用負極とした場合に、負極活物質層と集電体との間の接着強度を向上させることができる。
 また、結着剤として用いられる共役ジエン共重合体の重量平均分子量は、好ましくは10,000~1,000,000、より好ましくは20,000~500,000である。重量平均分子量がこのような範囲にあると、得られる二次電池用負極の強度を良好なものとすることができる。なお、共役ジエン共重合体の重量平均分子量は、たとえば、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって、テトラヒドロフランを展開溶媒としたポリスチレン換算の値として求めることができる。
 結着剤として用いられる共役ジエン共重合体は、たとえば、上述した単量体を含む単量体混合物を水系溶媒中で重合することで、重合体の粒子とすることにより製造される。
 水系溶媒としては、重合により得られる重合体の粒子の分散が可能なものであれば格別限定されることはなく、通常、常圧における沸点が通常80~350℃、好ましくは100~300℃のものを用いることができる。
 水系溶媒の具体例としては、水;ダイアセトンアルコール、γ-ブチロラクトン等のケトン類;エチルアルコール、イソプロピルアルコー、ノルマルプロピルアルコール等のアルコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールターシャリーブチルエーテル、ブチルセロソルブ、3-メトキシー3メチル-1-ブタノール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類;並びに1,3-ジオキソラン、1,4-ジオキソラン、テトラヒドロフラン等のエーテル類が挙げられる。中でも水は可燃性がなく、バインダーの粒子の分散体が容易に得られやすいという観点から特に好ましい。
 重合方法は、特に限定されず、たとえば溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法も用いることができる。重合方法としては、たとえばイオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などいずれの方法も用いることができる。高分子量体が得やすいこと、ならびに、重合物がそのまま水に分散した状態で得られるので再分散化の処理が不要であり、そのまま本発明に係る二次電池負極用スラリー組成物の製造に供することができることなど、製造効率の観点から、中でも乳化重合法が特に好ましい。
  乳化重合法は、通常は常法により行う。たとえば、「実験化学講座」第28巻、(発行元:丸善(株)、日本化学会編)に記載された方法で行う。すなわち、攪拌機及び加熱装置付きの密閉容器に水と、分散剤、乳化剤、架橋剤などの添加剤と、重合開始剤と、単量体とを所定の組成になるように加え、容器中の組成物を攪拌して単量体等を水に乳化させ、攪拌しながら温度を上昇させて重合を開始する方法である。あるいは、上記組成物を乳化させた後に密閉容器に入れ、同様に反応を開始させる方法である。
 重合開始剤の例としては、過酸化ラウロイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシピバレート、3,3,5-トリメチルヘキサノイルパーオキサイド等の有機過酸化物;α,α’-アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物;過硫酸アンモニウム;並びに過硫酸カリウムなどが挙げられる。重合開始剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
 乳化剤、分散剤、重合開始剤などは、これらの重合法において一般的に用いられるものであり、通常はその使用量も一般に使用される量とする。重合温度及び重合時間は、重合方法及び重合開始剤の種類などにより任意に選択でき、通常、重合温度は約30℃以上、重合時間は0.5時間~30時間程度である。
 なお、本発明においては、上述した各単量体を重合させる際には、まず、熱可逆性増粘性を付与する単量体を除いた各単量体を混合してなる第1の単量体混合物を重合し、次いで、第1の単量体混合物の重合転化率が所定値(好ましくは50%以上、より好ましくは55~80%、さらに好ましくは60~75%)となった後に、熱可逆性増粘性を付与する単量体を含む第2の単量体混合物を重合系に添加して、重合反応を進行させることにより重合を行うことが好ましい。このように、熱可逆性増粘性を付与する単量体を、重合の途中から添加することにより、得られる共役ジエン共重合体中において、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位を局在化させることができる。すなわち、得られる共役ジエン共重合体中において、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位を多く含むセグメントを導入することができ、これにより、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位の含有割合が0.5~40重量%と比較的少ない場合でも、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位による、熱可逆性増粘性発現効果をより効率的に発揮させることができる。特に、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位の含有割合が多すぎる場合には、重合時にコアギュラム(微細凝集物)が発生したり、二次電池負極用スラリー組成物の貯蔵安定性が低下してしまうという不具合があるため、このような不具合の発生を防止しながら、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位の添加効果を十分に得ることが可能となる。
 なお、本発明において、先に重合反応に供する第1の単量体混合物は、熱可逆性増粘性を付与する単量体を含有しないものとすることが好ましいが、たとえば、重合に用いる熱可逆性増粘性を付与する単量体のうち、0.5~20重量%程度であれば、第1の単量体混合物中に含有させて、先に重合反応を行わせてもよい。また、重合反応の途中で添加する第2の単量体混合物中には、熱可逆性増粘性を付与する単量体以外の単量体を含有させることも可能であり、この場合には、重合に用いる熱可逆性増粘性を付与する単量体以外の単量体のうち、20~100重量%程度を、第2の単量体混合物中に含有させてもよい。
 このような方法によって得られる共役ジエン共重合体は、通常、非水溶性の重合体の粒子として得ることができる。そのため、二次電池負極用スラリー組成物においては、共役ジエン共重合体は水系溶媒には溶解せず、粒子となって分散している。この場合における、共役ジエン共重合体の個数平均粒径は、好ましくは50~500nmであり、より好ましくは70~400nmである。共役ジエン共重合体の個数平均粒径がこのような範囲にあると、得られる二次電池用負極の強度及び柔軟性を良好なものとすることができる。粒子の存在は、透過型電子顕微鏡法やコールターカウンター、レーザー回折散乱法などによって容易に測定することができる。
 さらに、このような方法によって得られる共役ジエン共重合体の水系分散液を、たとえば、アルカリ金属(たとえば、Li、Na、K、Rb、Cs)の水酸化物、アンモニア、無機アンモニウム化合物(たとえば、NHClなど)、有機アミン化合物(たとえば、エタノールアミン、ジエチルアミンなど)などを含む塩基性水溶液と混合して、pHを通常5~10、好ましくは5~9の範囲になるように調整してもよい。なかでも、アルカリ金属水酸化物によるpH調整は、集電体と負極活物質層との間の接着性をより向上させることができるため好ましい。
 本発明の二次電池負極用スラリー組成物中における、結着剤(共役ジエン共重合体)の含有割合は、負極活物質100重量部に対して、好ましくは0.2~2.0重量部であり、より好ましくは0.5~1.5重量部、さらに好ましくは0.8~1.2重量部である。結着剤(共役ジエン共重合体)の含有割合をこのような範囲とすることにより、貯蔵安定性の向上効果及びマイグレーション抑制効果を特に高めることができる。
(水溶性重合体)
 本発明の二次電池負極用スラリー組成物は、上述した負極活物質、及び結着剤に加えて、水溶性重合体を含有する。ここで、重合体が水溶性であるとは、25℃において、その重合体0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が0.5重量%未満であることをいう。
 本発明で用いる水溶性重合体は、水溶性の重合体であればよく特に限定されないが、酸性官能基を有するものであることが好ましく、たとえば、酸性官能基含有単量体、及び必要に応じて用いられる共重合可能な他の単量体を含む単量体組成物を重合することによって得られる重合体(以下、「酸性官能基含有重合体」と記すことがある。)が好適である。なお、β-グルコースが縮合重合してなるセルロースの誘導体であるカルボキシメチルセルロースなどは、本発明に好適に用いる酸性官能基含有重合体には含まれない。
 酸性官能基含有単量体は、酸性官能基を有する単量体であり、その具体例としては、カルボキシル基含有単量体、スルホン酸基含有単量体、及びリン酸基含有単量体を挙げることができ、特にカルボキシル基含有単量体が好ましい。
 カルボキシル基含有単量体としては、カルボキシル基及び重合可能な基を有する単量体を用いることができ、カルボキシル基含有単量体の具体例としては、エチレン性不飽和カルボン酸単量体などを挙げることができる。
 エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、エチレン性不飽和モノカルボン酸及びその誘導体、エチレン性不飽和ジカルボン酸及びその酸無水物並びにそれらの誘導体などが挙げられる。
 エチレン性不飽和モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、及びクロトン酸などが挙げられる。
 エチレン性不飽和モノカルボン酸の誘導体としては、2-エチルアクリル酸、イソクロトン酸、α-アセトキシアクリル酸、β-trans-アリールオキシアクリル酸、α-クロロ-β-E-メトキシアクリル酸、及びβ-ジアミノアクリル酸などが挙げられる。
 エチレン性不飽和ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、及びイタコン酸などが挙げられる。
 エチレン性不飽和ジカルボン酸の酸無水物としては、無水マレイン酸、アクリル酸無水物、メチル無水マレイン酸、及びジメチル無水マレイン酸などが挙げられる。
 エチレン性不飽和ジカルボン酸の誘導体としては、メチルマレイン酸、ジメチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸等のマレイン酸メチルアリル;並びにマレイン酸ジフェニル、マレイン酸ノニル、マレイン酸デシル、マレイン酸ドデシル、マレイン酸オクタデシル、マレイン酸フルオロアルキル等のマレイン酸エステルが挙げられる。
 これらは単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
 これらの中でも、得られる水溶性重合体の水に対する分散性をより高めることができるという点より、アクリル酸、メタクリル酸等のエチレン性不飽和モノカルボン酸が好ましい。
 水溶性重合体中における、酸性官能基含有単量体を重合して得られる構造単位(以下、「酸性官能基含有単量体単位」ということがある。)の含有割合は、好ましくは20~50重量%であり、より好ましくは25~50重量%、さらに好ましくは30~45重量%である。酸性官能基含有単量体単位の含有割合を上記範囲とすることにより、二次電池負極用スラリー組成物の粘性を塗工に適したものとすることができる。
  また、本発明で用いる水溶性重合体は、酸性官能基含有単量体単位に加えて、共重合可能な他単量体の単位を含有していてもよい。このような他の単量体の単位としては、たとえば、架橋性単量体単位、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、反応性界面活性剤単位などが挙げられる。
 ここで、水溶性重合体における各単量体単位の割合は、通常、水溶性重合体の重合に用いる全単量体における、各単量体単位を形成しうる上記単量体の比率(仕込み比)に一致する。
  架橋性単量体単位を形成する架橋性単量体としては、重合した際に架橋構造を形成しうる単量体を用いることができる。架橋性単量体としては、1分子あたり2以上の反応性基を有する単量体などを挙げることができ、このような単量体としては、熱架橋性の架橋性基及び1分子あたり1つのオレフィン性二重結合を有する単官能性単量体、及び1分子あたり2つ以上のオレフィン性二重結合を有する多官能性単量体などが挙げられる。単官能性単量体に含まれる熱架橋性の架橋性基の例としては、エポキシ基、N-メチロールアミド基、オキセタニル基、オキサゾリン基などが挙げられる。これらの中でも、エポキシ基が、架橋及び架橋密度の調節が容易な点でより好ましい。
 熱架橋性の架橋性基としてエポキシ基を有し、かつ、オレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、o-アリルフェニルグリシジルエーテルなどの不飽和グリシジルエーテル;ブタジエンモノエポキシド、クロロプレンモノエポキシド、4,5-エポキシ-2-ペンテン、3,4-エポキシ-1-ビニルシクロヘキセン、1,2-エポキシ-5,9-シクロドデカジエンなどのジエン又はポリエンのモノエポキシド;3,4-エポキシ-1-ブテン、1,2-エポキシ-5-ヘキセン、1,2-エポキシ-9-デセンなどのアルケニルエポキシド;グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルクロトネート、グリシジル-4-ヘプテノエート、グリシジルソルベート、グリシジルリノレート、グリシジル-4-メチル-3-ペンテノエート、3-シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、4-メチル-3-シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステルなどの不飽和カルボン酸のグリシジルエステル類;などが挙げられる。
 熱架橋性の架橋性基としてN-メチロールアミド基を有し、かつ、オレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、N-メチロール(メタ)アクリルアミドなどのメチロール基を有する(メタ)アクリルアミド類などが挙げられる。
 熱架橋性の架橋性基としてオキセタニル基を有し、かつ、オレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、3-((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3-((メタ)アクリロイルオキシメチル)-2-トリフロロメチルオキセタン、3-((メタ)アクリロイルオキシメチル)-2-フェニルオキセタン、2-((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、2-((メタ)アクリロイルオキシメチル)-4-トリフロロメチルオキセタンなどが挙げられる。
 熱架橋性の架橋性基としてオキサゾリン基を有し、かつ、オレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、2-ビニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-エチル-2-オキサゾリンなどが挙げられる。
 2つ以上のオレフィン性二重結合を有する多官能性単量体の例としては、アリル(メタ)アクリレート、エチレンジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン-トリ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジアリルエーテル、ポリグリコールジアリルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ヒドロキノンジアリルエーテル、テトラアリルオキシエタン、トリメチロールプロパン-ジアリルエーテル、前記以外の多官能性アルコールのアリル又はビニルエーテル、トリアリルアミン、メチレンビスアクリルアミド、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。
 これら架橋性単量体としては、特に、エチレンジメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、及びグリシジルメタクリレートを好ましく用いることができる。これら架橋性単量体は単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
 水溶性重合体中における、架橋性単量体単位の含有割合は、好ましくは0.1~2重量%、より好ましくは0.2~1.5重量%、さらに好ましくは0.5~1重量%である。架橋性単量体単位の含有割合をこのような範囲とすることにより、水溶性重合体の水に対する可溶性及び分散性を良好なものとすることができる。
 フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体を形成するフッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、たとえば、下記一般式(1)で表される単量体が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 上記一般式(1)において、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Rは、フッ素原子を含有する炭素数1~18の炭化水素基を表す。また、Rが含有するフッ素原子の数は、1個でもよく、2個以上でもよい。
 上記一般式(1)で表されるフッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体の例としては、(メタ)アクリル酸フッ化アルキル、(メタ)アクリル酸フッ化アリール、(メタ)アクリル酸フッ化アラルキルが挙げられる。なかでも(メタ)アクリル酸フッ化アルキルが好ましい。
 このような単量体の具体例としては、(メタ)アクリル酸2,2,2-トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸β-(パーフルオロオクチル)エチル、(メタ)アクリル酸2,2,3,3-テトラフルオロプロピル、(メタ)アクリル酸2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチル、(メタ)アクリル酸1H,1H,9H-パーフルオロ-1-ノニル、(メタ)アクリル酸1H,1H,11H-パーフルオロウンデシル、(メタ)アクリル酸パーフルオロオクチル、(メタ)アクリル酸3[4〔1-トリフルオロメチル-2、2-ビス〔ビス(トリフルオロメチル)フルオロメチル〕エチニルオキシ〕ベンゾオキシ]2-ヒドロキシプロピル等の(メタ)アクリル酸パーフルオロアルキルエステルなどが挙げられる。フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
 水溶性重合体中における、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は、好ましくは1~20重量%、より好ましくは2~15重量%、さらに好ましくは5~10重量%である。フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合をこのような範囲とすることにより、水溶性重合体に、電解液に対する濡れ性を与えることができ、低温出力特性を向上させることができる。
 反応性界面活性剤単位を形成する反応性界面活性剤は、他の単量体と共重合しうる重合性の基を有し、かつ、界面活性基(親水性基及び疎水性基)を有する単量体である。
  反応性界面活性剤は、通常、重合性不飽和基を有し、この基が重合後に疎水性基としても作用する。反応性界面活性剤が有する重合性不飽和基の例としては、ビニル基、アリル基、ビニリデン基、プロペニル基、イソプロペニル基、イソブチリデン基などが挙げられる。このような重合性不飽和基の種類は、1種類でもよく、2種類以上でもよい。
 また、反応性界面活性剤は、親水性を発現する部分として、通常は親水性基を有する。反応性界面活性剤は、親水性基の種類により、アニオン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤に分類される。
 アニオン系の親水性基の例としては、-SOM、-COOM、-PO(OH)などが挙げられる。ここでMは、水素原子又はカチオンを示す。カチオンの例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属イオン;カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属イオン;アンモニウムイオン;モノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、トリエチルアミン等のアルキルアミンのアンモニウムイオン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミンのアンモニウムイオン;などが挙げられる。
 カチオン系の親水基の例としては、-Cl、-Br、-I、及び-SOORなどが挙げられる。ここでRは、アルキル基を示す。Rの例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、及びイソプロピル基などが挙げられる。
 ノニオン系の親水基の例としては、-OHなどが挙げられる。
 反応性界面活性剤の好ましい例としては、下記一般式(2)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 上記一般式(2)において、Rは2価の結合基を表し、Rの例としては、-Si-O-基、メチレン基及びフェニレン基が挙げられる。また、上記一般式(2)において、Rは親水性基を表し、Rの例としては、-SONHが挙げられる。さらに、上記一般式(2)において、nは1~100の整数である。
 水溶性重合体中における、反応性界面活性剤単位の含有割合は、好ましくは0.1~15重量%、より好ましくは0.2~10重量%、さらに好ましくは0.5~5重量%である。反応性界面活性剤単位の含有割合をこのような範囲とすることにより、二次電池負極用スラリー組成物の分散性を向上させることができる。
 また、本発明で用いる水溶性重合体は、上述した各単量体の単位に加えて、さらに別の単量体の単位を含有してもよい。このような単量体の単位としては、たとえば、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位以外の、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位などが挙げられる。
 フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位以外の、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を構成する(メタ)アクリル酸エステル単量体の例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、t-ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、n-テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレート等のアクリル酸アルキルエステル;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n-プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、t-ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、n-テトラデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート等のメタクリル酸アルキルエステル;などが挙げられる。これら(メタ)アクリル酸エステル単量体は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
 水溶性重合体中における、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体単位以外の、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は、好ましくは30~70重量%、より好ましくは35~70重量%、さらに好ましく好ましくは40~70重量%である。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合をこのような範囲とすることにより、得られる二次電池用負極を、負極活物質層と集電体との間の接着性に優れたものとすることができる。
 また、本発明で用いる水溶性重合体は、上述した各単量体の単位に加えて、さらに下記の単量体を重合することにより得られる単位を含有していてもよい。
 すなわち、このような単量体としては、スチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、t-ブチルスチレン、ビニル安息香酸、ビニル安息香酸メチル、ビニルナフタレン、クロロメチルスチレン、ヒドロキシメチルスチレン、α-メチルスチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系単量体;アクリルアミド、アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等のアミド系単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のα,β-不飽和ニトリル化合物単量体;エチレン、プロピレン等のオレフィン類単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類単量体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類単量体;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン類単量体;N-ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物単量体;などが挙げられる。水溶性重合体におけるこれらの単位の含有割合の合計は、好ましくは10重量%以下、より好ましくは5重量%以下である。
  水溶性重合体の重量平均分子量は、上述した結着剤(共役ジエン共重合体)よりも小さいことが好ましく、好ましくは100~500,000であり、より好ましくは500~250,000、さらに好ましくは1,000~100,000である。溶性重合体の重量平均分子量をこのような範囲とすることにより、水溶性重合体の強度が高くなり、負極活物質を覆う安定な保護層を形成できるため、たとえば、負極活物質の分散性及び二次電池の高温保存特性などを改善することができる。水溶性重合体の重量平均分子量は、GPCによって、ジメチルホルムアミドの10体積%水溶液に0.85g/mlの硝酸ナトリウムを溶解させた溶液を展開溶媒としたポリスチレン換算の値として求めればよい。
  水溶性重合体のガラス転移温度は、好ましくは0~100℃、より好ましくは5~50℃である。水溶性重合体のガラス転移温度をこのような範囲とすることにより、得られる二次電池用負極の密着性と柔軟性とを両立させることができる。
 本発明で用いる水溶性重合体は、任意の製造方法で製造することができる。たとえば、酸性官能基含有単量体、及び必要に応じて用いられる共重合可能な他の単量体を含む単量体混合物を水系溶媒中で重合して、水溶性重合体を製造することができる。
 重合に用いる水系溶媒及び重合方法は、たとえば、上述した結着剤(共役ジエン共重合体)と同様とすることができる。重合により、通常は水系溶媒に水溶性重合体を含む反応液が得られる。こうして得られた反応液から水溶性重合体を取り出してもよい。しかし、通常は、水系溶媒に溶解した状態で水溶性重合体を用いて、二次電池負極用スラリー組成物を調製する。
 水溶性重合体を水系溶媒中に含む前記反応液は通常は酸性である。そこで、必要に応じて、pH7~pH13にアルカリ化してもよい。これにより、水系溶媒に可溶にでき、反応液の取り扱い性を向上させることができ、また、二次電池負極用スラリー組成物の塗工性を改善することができる。pH7~pH13にアルカリ化する方法としては、たとえば、水酸化リチウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等のアルカリ金属水溶液;水酸化カルシウム水溶液、水酸化マグネシウム水溶液等のアルカリ土類金属水溶液;アンモニア水溶液などのアルカリ水溶液;を添加する方法が挙げられる。
 本発明の二次電池負極用スラリー組成物中における、水溶性重合体の含有割合は、負極活物質100重量部に対して、好ましくは0.1~3重量部、より好ましくは0.3~1重量部である。水溶性重合体の含有割合を上記範囲とすることにより、二次電池負極用スラリー組成物の粘性を、塗布するのに適切なものとすることができる。
(その他の成分)
  本発明の二次電池負極用スラリー組成物は、負極活物質、バインダ及び水溶性重合体に加えて、必要に応じて、さらに導電性付与材、補強材、分散剤、レベリング剤、酸化防止剤、増粘剤、電解液分解抑制等の機能を有する電解液添加剤等の、他の成分が含まれていてもよい。
 導電性付与材としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラック、グラファイト等の導電性カーボンや、各種金属のファイバーや箔などが挙げられる。導電性付与材を用いることにより負極活物質同士の電気的接触を向上させることができ、二次電池とした場合における、放電負荷特性を改善することができる。導電性付与材を含有させることにより、二次電池用負極のレート特性を向上させることができる。二次電池負極用スラリー組成物中における、導電性付与材の含有量は、負極活物質100重量部に対して、通常0.01~20重量部、好ましくは1~10重量部である。
 補強材としては、各種の無機及び有機の球状、板状、又は棒状のフィラーが使用できる。補強材を用いることにより、得られる二次電池用負極を強靭で柔軟なものとすることができ、これにより高温サイクル特性のさらなる向上が可能となる。二次電池負極用スラリー組成物中における、補強材の含有量は、負極活物質100重量部に対して、通常0.01~20重量部、好ましくは1~10重量部である。
 分散剤としては、たとえば、アニオン性化合物、カチオン性化合物、非イオン性化合物、高分子化合物が例示される。分散剤は用いる負極活物質や導電性付与材に応じて選択すればよい。分散剤を含有させることにより、二次電池負極用スラリー組成物とした場合における、スラリー組成物の安定性を向上させることができ、これにより、得られる二次電池用負極の平滑性を向上させることができ、これにより高容量化が可能となる。二次電池負極用スラリー組成物中における、分散剤の含有量は、負極活物質100重量部に対して、好ましくは0.01~10重量部である。
 レベリング剤としては、たとえば、アルキル系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、金属系界面活性剤などの界面活性剤が挙げられる。レベリング剤を配合することにより、二次電池負極用スラリー組成物とし、これを集電体上に塗工した際に、はじきが発生してしまうことを防止することができるとともに、得られる二次電池用負極の平滑性を向上させることができる。二次電池負極用スラリー組成物中における、レベリング剤の含有割合は、負極活物質100重量部に対して、好ましくは0.01~10重量部である。
 酸化防止剤としては、たとえば、フェノール化合物、ハイドロキノン化合物、有機リン化合物、硫黄化合物、フェニレンジアミン化合物、ポリマー型フェノール化合物等が挙げられる。ポリマー型フェノール化合物は、分子内にフェノール構造を有する重合体であり、その重量平均分子量は、好ましくは200~1000、より好ましくは600~700である。酸化防止剤を含有させることにより、二次電池負極用スラリー組成物とした場合における、スラリー組成物の安定性を向上させることができるとともに、二次電池とした場合における電池容量及び高温サイクル特性を向上させるこができる。二次電池負極用スラリー組成物中における、酸化防止剤の含有量は、負極活物質100重量部に対して、好ましくは0.01~10重量部、さらに好ましくは0.05~5重量部である。
 増粘剤としては、水に溶解し粘度を調整しうるものであれば特に限定されず、たとえば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース系ポリマー、ならびに、これらのアンモニウム塩及びアルカリ金属塩;変性又は未変性のポリビニルアルコール、アクリル酸又はアクリル酸塩とビニルアルコールとの共重合体、無水マレイン酸、マレイン酸又はフマル酸とビニルアルコールの共重合体などのポリビニルアルコール類;ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプン、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体水素化物などが挙げられる。増粘剤を、含有させることにより、二次電池負極用スラリー組成物の塗工性をより向上させることができる。二次電池負極用スラリー組成物中における、増粘剤の含有量は、負極活物質100重量部に対して、好ましくは0.01~10重量部である。
 電解液添加剤としては、たとえば、ビニレンカーボネートを用いることができる。電解液添加剤を含有させることにより、二次電池とした場合における、高温サイクル特性及び高温特性を向上させることができる。二次電池負極用スラリー組成物中における、電解液添加剤の含有割合は、負極活物質100重量部に対して、好ましくは0.01~10重量部である。
 また、上記以外にも、フュームドシリカやフュームドアルミナなどのナノ微粒子;アルキル系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、金属系界面活性剤などの界面活性剤;などを含有させることができる。
(二次電池負極用スラリー組成物の調製)
 本発明の二次電池負極用スラリー組成物の製造方法は、特に限定されないが、たとえば、次の方法により製造することができる。すなわち、まず、二次電池負極用スラリー組成物を構成することとなる各成分のうち、結着剤と、水溶性重合体と、必要に応じて用いられる分散媒(たとえば、水)とを混合することによりバインダ組成物を得る。なお、この際においては、結着剤及び水溶性重合体は、通常、水などの分散媒に分散された状態で配合されることとなる。そして、得られたバインダ組成物に、負極活物質及び必要に応じて添加されるその他の成分を添加して、混合することにより、二次電池負極用スラリー組成物を得ることができる。なお、本発明においては、結着剤、水溶性重合体、及び必要に応じて用いられる分散媒と、負極活物質及び必要に応じて添加されるその他の成分を添加して、直接、二次電池負極用スラリー組成物を得てもよい。
 混合装置としては、上記成分を均一に混合できる装置であれば特に限定されず、ビーズミル、ボールミル、ロールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどを使用することができるが、中でも高濃度での分散が可能なことから、ボールミル、ロールミル、顔料分散機、擂潰機、プラネタリーミキサーを好ましく用いることができる。
(二次電池用負極)
 本発明の二次電池用負極は、集電体と、負極活物質層とを備え、負極活物質層が、上述した本発明の二次電池負極用スラリー組成物を構成する負極活物質、結着剤、及び水溶性重合体を含むものである。なお、二次電池負極用スラリー組成物に、これら負極活物質、結着剤、及び水溶性重合体以外の必要に応じて添加されるその他の成分を配合した場合には、負極活物質層には、その他の成分も含まれることとなる。本発明の二次電池用負極は、たとえば、上述した本発明の二次電池負極用スラリー組成物を、集電体上に塗布し、次いで、二次電池負極用スラリー組成物を乾燥することにより製造することができる。
 集電体としては、電気導電性を有し、かつ、電気化学的に耐久性のある材料であれば特に制限されないが、耐熱性を有するため金属材料が好ましい。集電体の材料の具体例としては、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などが挙げられる。集電体の形状は特に制限されないが、厚さ0.001mm~0.5mm程度のシート状のものが好ましい。
  集電体は、負極活物質層との接着強度を高めるため、表面に予め粗面化処理して使用してもよい。粗面化方法としては、たとえば、機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法などが挙げられる。
 二次電池負極用スラリー組成物を、集電体上に塗布する方法としては、特に限定されないが、たとえば、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、及びハケ塗り法などが挙げられる。乾燥方法としては、たとえば、温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による乾燥法などが挙げられる。乾燥時間は通常5分~30分であり、乾燥温度は通常40℃~180℃である。
 本発明の二次電池用負極は、金型プレスやロールプレスなどを用い、加圧処理され、これにより、空隙率が低減されたものであることが好ましい。空隙率の好ましい範囲は5~15%、より好ましくは7~13%である。空隙率が高すぎると充電効率や放電効率が悪化する。空隙率が低すぎる場合は、高い体積容量を得ることが困難であり、負極活物質層が剥がれ易く不良を発生し易いといった問題を生じる。
 負極活物質層の厚みは、特に限定されないが、好ましくは5~300μm、より好ましくは30~250μmである。負極活物質層の厚みをこのような範囲とすることにより、レート特性及び高温サイクル特性を良好にすることができる。
 本発明の二次電池用負極は、金型プレスやロールプレスなどを用い、加圧処理され、これにより、空隙率が低減されたものであることが好ましい。空隙率の好ましい範囲は5~15%、より好ましくは7~13%である。空隙率が高すぎると充電効率や放電効率が悪化する。空隙率が低すぎる場合は、高い体積容量を得ることが困難であり、負極活物質層が剥がれ易く不良を発生し易いといった問題を生じる。
(二次電池)
 本発明の二次電池は、上述した本発明の二次電池用負極、正極、セパレータ及び電解液を備えてなる。
 二次電池としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等が挙げられるが、長期高温サイクル特性の向上・出力特性の向上等性能向上が求められていることから、リチウムイオン二次電池が好ましい。以下、本発明の二次電池を、リチウムイオン二次電池とする場合を例示して説明する。
 本発明の二次電池の電解液としては、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。支持電解質としては、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、特に制限はないが、LiPF、LiAsF、LiBF、LiSbF、LiAlCl、LiClO、CFSOLi、CSOLi、CFCOOLi、(CFCO)NLi、(CFSONLi、(CSO)NLiなどが挙げられる。これらのなかでも、有機溶媒に溶解しやすく、高い解離度を示すという点より、LiPF、LiClO、CFSOLiが好ましい。これらは、二種以上を併用してもよい。解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くすることができる。
 また、有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであればよく、特に限定されないが、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、メチルエチルカーボネート(MEC)などのカーボネート類;γ-ブチロラクトン、ギ酸メチルなどのエステル類;1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなどのエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシドなどの含硫黄化合物類;が好適に用いられる。また、これらの有機溶媒は、混合して用いてもよい。これらの中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いという観点より、カーボネート類が好ましい。
 また、電解液には添加剤を含有させてもよく、添加剤としては、たとえば、ビニレンカーボネート(VC)などのカーボネート系の化合物が挙げられる。
 電解液中における支持電解質の濃度は、通常1~30重量%、好ましくは5~20重量%である。また、支持電解質の種類に応じて、通常0.5~2.5モル/Lの濃度で用いられる。支持電解質の濃度が低すぎても高すぎてもイオン導電度は低下する傾向にある。
 上記した電解液に代えて、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリルなどのポリマー電解質や、該ポリマー電解質に電解液を含浸したゲル状ポリマー電解質や、LiI、LiNなどの無機固体電解質を用いてもよい。
 セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン製の微孔膜又は不織布;無機セラミック粉末を含む多孔質の樹脂コート;など公知のものを用いることができる。セパレータの具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂や芳香族ポリアミド樹脂を含んでなる微孔膜又は不織布;無機セラミック粉末を含む多孔質の樹脂コート;など公知のものを用いることができる。たとえばポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)、及びこれらの混合物あるいは共重合体等の樹脂からなる微多孔膜、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン、ポリエーテルスルフォン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアラミド、ポリシクロオレフィン、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂からなる微多孔膜又はポリオレフィン系の繊維を織ったもの、又はその不織布、絶縁性物質粒子の集合体等が挙げられる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、二次電池内の活物質比率を高くし、体積あたりの容量を高くすることができるという点より、ポリオレフィン系の樹脂からなる微多孔膜が好ましい。
  セパレータの厚さは、通常0.5~40μm、好ましくは1~30μm、より好ましくは1~10μmである。この範囲であると電池内でのセパレータによる抵抗が小さくなり、また電池作成時の作業性に優れる。
 正極としては、正極活物質、及びバインダ、ならびに必要に応じて添加される導電性付与材を含む負正極活物質層が、集電体上に積層されてなるものを用いることができる。
 正極活物質としては、リチウムイオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能な金属酸化物が挙げられる。かかる金属酸化物としては、たとえば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、燐酸鉄リチウム、燐酸マンガンリチウム、燐酸バナジウムリチウム、バナジン酸鉄リチウム、ニッケル-マンガン-コバルト酸リチウム、ニッケル-コバルト酸リチウム、ニッケル-マンガン酸リチウム、鉄-マンガン酸リチウム、鉄-マンガン-コバルト酸リチウム、珪酸鉄リチウム、珪酸鉄-マンガンリチウム、酸化バナジウム、バナジン酸銅、酸化ニオブ、硫化チタン、酸化モリブデン、硫化モリブデン、等を挙げることができる。なお、上記にて例示した正極活物質は適宜用途に応じて単独で使用してもよく、複数種混合して使用してもよい。さらに、ポリアセチレン、ポリ-p-フェニレン、ポリキノンなどのポリマーが挙げられる。これらのうち、リチウム含有金属酸化物を用いることが好ましい。
 正極活物質層に用いられるバインダとしては、特に制限されず公知のものを用いることができる。バインダとしては、たとえば、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリアクリル酸誘導体、ポリアクリロニトリル誘導体などの樹脂;アクリル系軟質重合体、ジエン系軟質重合体、オレフィン系軟質重合体、ビニル系軟質重合体等の軟質重合体を用いることができる。
 導電性付与材としては、たとえば、上述した本発明の二次電池負極用スラリー組成物と同様のものを用いることができる。
  また、集電体としては、たとえば、上述した本発明の二次電池用負極と同様のものを用いることができる。
 正極活物質層の厚みは、通常5~300μmであり、好ましくは10~250μmである。電極厚みが上記範囲にあることにより、負荷特性及びエネルギー密度共に高い特性を示す。
 正極は、上述した二次電池用負極と同様に製造することができる。
 本発明の二次電池は、上述した本発明の二次電池用負極と、正極とを、セパレータを介して重ね合わせ、これを電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口することにより製造される。電池内部の圧力上昇、過充放電の発生を防止をするために、必要に応じてエキスパンドメタルや、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、リード板などを設けてもよい。二次電池の形状は、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など何れであってもよい。
 このようにして得られる本発明の二次電池は、上述した本発明の二次電池負極用スラリー組成物を用いて得られる二次電池用負極を用いてなるものであるため、各種電池特性、特に、高温サイクル特性に優れるものである。
 以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。各例中の「部」及び「%」は、特に断りのない限り、重量基準である。
 なお、各特性の定義及び評価方法は、以下のとおりである。
<共役ジエン共重合体のガラス転移温度(Tg)>
 共役ジエン共重合体のガラス転移温度(Tg)を、示差走査熱量計(DSC)を用いて、昇温速度10℃/分にて測定した。
<共役ジエン共重合体の表面酸量>
 共役ジエン共重合体の表面酸量は、以下の方法により測定した。
 まず、蒸留水で洗浄した150mlのガラス容器に、蒸留水を加えて固形分濃度を2%に調整した共役ジエン共重合体の水分散液検体50gを入れ、溶液電導率計(京都電子工業社製:CM-117、使用セルタイプ:K-121)にセットして、攪拌を開始した。そして、攪拌を継続した状態にて、共役ジエン共重合体の水分散液の電気伝導度が2.5~3.0mSになるように、0.1規定の水酸化ナトリウムを添加し、6分経過後の電気伝導度を測定し、得られた測定値を測定開始時の電気伝導度とした。そして、この共役ジエン共重合体の水分散液に、0.1規定の塩酸を0.5ml添加して30秒後に電気伝導度を測定し、再び0.1規定の塩酸を0.5ml添加して30秒後に電気伝導度を測定するという動作を、30秒間隔で、測定開始時の電気伝導度以上となるまで繰返し行った。
 そして、得られた電気伝導度データを、縦軸:電気伝導度(mS)、横軸:添加した塩酸の累計量(mmol)としたグラフ上にプロットし、図1に示すような3つの変曲点を有する塩酸量-電気伝導度曲線を得て、得られた3つの変曲点のX座標及び塩酸添加終了時のX座標を、値が小さい方から順にそれぞれP、P、P及びPとし、X座標が零からPまで、PからPまで、PからPまで及びPからPまで、の4つの区分内のデータについて、それぞれ、最小二乗法により近似直線L、L、L及びLを求めた。また、LとLとの交点のX座標をA(mmol)、LとLとの交点のX座標をA(mmol)、LとLとの交点のX座標をA(mmol)とした。そして、共役ジエン共重合体1g当たりの表面酸量を、下記式から求めた。
  共役ジエン共重合体1g当たりの表面酸量=A-A
<共役ジエン共重合体の重合後の粗大凝集物の測定>
 固形分重量濃度測定済みの共役ジエン共重合体の水分散液500gを重量既知の200メッシュのステンレス金網でろ過し、120℃で60分乾燥した。そして、メッシュ上に捕捉された粗大凝集物の重量を秤量し、試料重量の固形分重量で除した重量%を200メッシュオンコアギュラム(粗大凝集物)として測定し、以下の基準で評価した。200メッシュオンコアギュラムの値が低いほど、粗大凝集物が少ないと判断することができる。
  A:200メッシュオンコアギュラムが0.02%未満
  B:200メッシュオンコアギュラムが0.02%以上、0.05%未満
  C:200メッシュオンコアギュラムが0.05%以上、1.0%未満
  D:200メッシュオンコアギュラムが1.0%以上
<共役ジエン共重合体の貯蔵安定性>
 共役ジエン共重合体の水分散液を用いて、貯蔵安定性の評価を行った。具体的には、得られた共役ジエン共重合体の水分散液を、40℃に加温したオーブンに1週間貯蔵した。そして、1週間貯蔵前及び貯蔵後の共役ジエン共重合体の水分散液について、B型粘度計(製品名「(DV-I Prime)」、(ヤマト科学)社製)にて粘度測定を行い、下記式にしたがって、粘度変化(%)を算出し、以下の基準にしたがって、貯蔵安定性の評価を行った。なお、粘度変化が小さいほど、貯蔵安定性に優れていると判断できる。また、本実施例では、共役ジエン共重合体の水分散液について、貯蔵安定性の評価を行ったが、負極用スラリー組成物とした場合にも同様の結果となると考えられる。
 なお、粘度の測定は、25℃、60rpmの条件で行い、60秒後の値を粘度とした。
 粘度変化(%)=(貯蔵後の共役ジエン共重合体の水分散液の粘度)/(貯蔵前の共役ジエン共重合体の水分散液の粘度)×100
  A:粘度変化が110%未満
  B:粘度変化が110%以上、120%未満
  C:粘度変化が120%以上、130%未満
  D:粘度変化が130%以上
<負極用スラリー組成物の感熱応答性>
 負極用スラリー組成物を90℃で1分間加温し、加温後の粘度をB型粘度計(製品名「DV-I Prime」、ヤマト科学社製)を使用して測定した。そして、加温前の粘度と、加温後の粘度から、下記式にしたがい、負極用スラリー組成物の感熱応答性を算出し、以下の基準で評価した。
 なお、粘度の測定は、25℃、60rpmの条件で行い、60秒後の値を粘度とした。
 負極用スラリー組成物の感熱応答性=(加温後の粘度)/(加温前の粘度)
  A:感熱応答性の値が1.3以上
  B:感熱応答性の値が1.2以上、1.3未満
  C:感熱応答性の値が1.2未満
<負極の残留水分量測定>
 負極の一次乾燥物(負極用スラリー組成物を、90℃、3分の条件で乾燥したもの)について、乾燥直後に、カールフィッシャー法にて残留水分量を測定し、以下の基準で評価した。
  A:20ppm未満
  B:20ppm以上
<ピール強度>
 実施例及び比較例で製造した負極を、長さ100mm、幅10mmの長方形に切り出して試験片とした。この試験片を、負極活物質層の表面を下にして、負極活物質層の表面にセロハンテープを貼り付けた。この際、セロハンテープとしてはJIS Z1522に規定されるものを用いた。また、セロハンテープは試験台に固定しておいた。その後、集電体の一端を鉛直上方に引張り速度50mm/分で引っ張って剥がしたときの応力を測定した。この測定を3回行い、その平均値を求めて、当該平均値をピール強度とし、以下の基準で評価した。なお、ピール強度が大きいほど、負極活物質層の集電体への結着力が大きいこと、すなわち、密着強度が大きいことを示す。
  A:ピール強度が8.0N/m以上
  B:ピール強度が5.0N/m以上、8.0N/m未満
  C:ピール強度が5.0N/m未満
<高温サイクル特性>
 実施例及び比較例で製造したラミネート型セルのリチウムイオン二次電池を、室温で、24時間静置させた後に、25℃の環境下で、4.2V、0.1Cの充放電レートにて充放電の操作を行い、初期容量Cを測定した。さらに、60℃の環境下で充放電を200回繰り返し、200サイクル後の容量C200を測定した。高温サイクル特性は、ΔC=C200/C×100(%)で示す容量変化率ΔCを算出し、以下の基準で評価した。容量変化率ΔCの値が高いほど、高温サイクル特性に優れることを示す。
  A:容量変化率ΔCが90%以上
  B:容量変化率ΔCが80%以上、90%未満
  C:容量変化率ΔCが70%以上、80%未満
  D:容量変化率ΔCが70%未満
(実施例1)
<共役ジエン共重合体(A-1)の製造>
 攪拌機付きの5MPa耐圧容器に、スチレン55部、1,3-ブタジエン32部、イタコン酸3部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5部、イオン交換水150部、及び重合開始剤として過硫酸カリウム1部を入れ、十分に攪拌した後、50℃に加温して重合を開始した。重合転化率が65%となった時点で、N-アクリロイルピロリジン10部を反応系に添加し、反応温度を70℃へ昇温した。そして、重合転化率が95.0%になった時点で冷却して反応を止め、固形分濃度40%の共役ジエン共重合体(A-1)の水分散液(共役ジエン共重合体(A-1)の数平均粒子径:100nm)を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-1)について、H-NMRにより重合体組成の測定を行ったところ、表1に示す通りであった。
 そして、得られた共役ジエン共重合体(A-1)について、上記した方法にしたがい、ガラス転移温度(Tg)、表面酸量、粗大凝集物(コアギュラム)、及び貯蔵安定性の測定を行った。結果を表1に示す。
<水溶性重合体(B-1)の製造>
 攪拌機付きの5MPa耐圧容器に、メタクリル酸32.5部、エチレンジメタクリレート0.8部、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート7.5部、ブチルアクリレート59.2部、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム(商品名「ラテムルPD-104」、花王社製)1.5部、イオン交換水150部、及び重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始した。そして、重合転化率が96%になった時点で冷却して反応を停止して、水溶性重合体を含む混合物を得た。そして、得られた水溶性重合体を含む混合物に、10%アンモニア水を添加して、pH8に調整し、所望の水溶性重合体(B-1)の水溶液を得た。
 得られた水溶性重合体(B-1)について、H-NMRにより重合体組成の測定を行ったところ、メタクリル酸単位32%、エチレンジメタクリレート単位0.8%、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位7.4%、ブチルアクリレート単位58.3%、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム単位1.5%であった。
<負極用スラリー組成物の製造>
 ディスパー付きのプラネタリーミキサーに、負極活物質としての人造黒鉛(平均粒子径:24.5μm、黒鉛層間距離(X線回折法による(002)面の面間隔(d値)):0.354nm)100部、及び共役ジエン共重合体(A-1)の水分散液を固形分基準で1.0部、水溶性重合体(B-1)の水分散液を固形分基準で0.5部、カルボキシメチルセルロース1%水溶液を固形分基準で0.5部を入れ、イオン交換水で固形分濃度45%に調整した後、60分間混合することにより負極用スラリー組成物を得た。
 得られた負極用スラリー組成物について、上記した方法にしたがい、感熱応答性の測定を行った。結果を表1に示す。
<負極の製造>
 上記にて得られた負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体としての厚さ20μmの銅箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、銅箔を0.5m/分の速度で90℃のオーブン内を3分間かけて搬送することにより行い、これにより負極の一次乾燥物を得た。その後、得られた負極の一次乾燥物を、120℃にて2分間加熱処理して負極原反を得た。この負極原反をロールプレスで圧延して、負極活物質層の厚みが80μmの負極を得た。
 そして、90℃、3分の条件で乾燥した後の負極の一次乾燥物について、乾燥直後に、上記した方法にしたがい、残留水分量の測定を行った。また、圧延後の負極について、上記した方法にしたがい、ピール強度の測定を行った。結果を表1に示す。
<正極の製造>
 正極用のバインダとして、ガラス転移温度Tgが-40℃で、数平均粒子径が0.20μmのアクリレート重合体の40%水分散体を準備した。このアクリレート重合体は、アクリル酸2-エチルヘキシル78%、アクリロニトリル20%、及びメタクリル酸2%を含む単量体混合物を乳化重合して得られた共重合体である。
 そして、プラネタリーミキサーに、正極活物質として体積平均粒子径0.5μmでオリビン結晶構造を有するLiFePO 100部、分散剤としてカルボキシメチルセルロースの1%水溶液(商品名「BSH-12」、第一工業製薬社製)1部(固形分相当)、バインダとして上記にて準備したアクリレート重合体の40%水分散体5部(固形分相当)、及びイオン交換水を入れ、混合することで、正極用スラリー組成物を調製した。イオン交換水の量は、全固形分濃度が40%となる量とした。
 そして、このようにして得られた正極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の上に、乾燥後の膜厚が200μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、アルミニウム箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、正極原反を得た。この正極原反をロールプレスで圧延して、正極活物質層の厚みが60μmの正極を得た。
<二次電池の作製>
 電池の外装として、アルミ包材外装を用意した。そして、上記にて得られた正極を、4cm×4cmの正方形に切り出し、集電体側の表面がアルミ包材外装に接するように配置した。次いで、正極の正極活物質層側の面上に、単層のポリプロピレン製セパレータ(幅65mm、長さ500mm、厚さ25μm、乾式法により製造、気孔率55%)を、5cm×5cmの正方形に切り抜いたものを載せた。さらに、上記にて得られた負極を、4.2cm×4.2cmの正方形に切り出し、これをセパレータ上に、負極活物質層側の表面がセパレータに向かい合うよう配置した。そして、これら正極、セパレータ負極を内包するアルミ包材外装内に電解液を入れ、アルミ包材の開口を密封するために、150℃のヒートシールをしてアルミ包材外装を閉口することで、リチウムイオン二次電池を製造した。なお、電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)との混合溶媒(EC:DEC=1:2(20℃での容積比))に、LiPFを1モル/リットルの濃度で溶解させた溶液を用いた。
 そして、得られたリチウムイオン二次電池について、上記した方法にしたがい、高温サイクル特性の測定を行った。結果を表1に示す。
(実施例2)
 負極用スラリー組成物を製造する際に、人造黒鉛の配合量を100部から95部に変更するとともに、合金系の負極活物質としてのSiOx 5部を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物を製造し、得られた負極用スラリー組成物を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例3)
<共役ジエン共重合体(A-2)の製造>
 スチレンの配合量を55部から57部に変更するとともに、イタコン酸の配合量を3部から1部に変更した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-2)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-2)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-2)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例4)
<共役ジエン共重合体(A-3)の製造>
 スチレンの配合量を55部から50部に変更するとともに、イタコン酸の配合量を3部から8部に変更した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-3)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-3)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-3)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例5)
<共役ジエン共重合体(A-4)の製造>
 スチレンの配合量を55部から60部に変更するとともに、N-アクリロイルピロリジンの配合量を10部から2部に変更し、1,3-ブタジエンの配合量を32部から35部に変更した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-4)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-4)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-4)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例6)
<共役ジエン共重合体(A-5)の製造>
 スチレンの配合量を55部から45部に変更するとともに、N-アクリロイルピロリジンの配合量を10部から20部に変更した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-5)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-5)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-5)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例7)
<共役ジエン共重合体(A-6)の製造>
 スチレンの配合量を55部から22部に変更するとともに、1,3-ブタジエンの配合量を32部から40部に変更し、N-アクリロイルピロリジン10部の代わりに、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド35部を使用した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-6)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-6)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-6)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例8)
<共役ジエン共重合体(A-7)の製造>
 スチレンの配合量を55部から45部に変更するとともに、1,3-ブタジエン32部からに36部へ変更し、N-アクリロイルピロリジンの配合量を10部から15部に変更し、イタコン酸4部の代わりにアクリル酸4部を使用した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-7)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-7)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-7)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例9)
<共役ジエン共重合体(A-8)の製造>
 スチレンの配合量を55部から45部に変更するとともに、1,3-ブタジエン32部からに34部へ変更し、N-アクリロイルピロリジンの配合量を10部から15部に変更し、イタコン酸4部の代わりにアクリル酸6部を使用した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-8)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-8)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-8)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例10)
<共役ジエン共重合体(A-9)の製造>
 スチレンの配合量を55部から70部に変更するとともに、1,3-ブタジエンの配合量を32部から17部に変更した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-9)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-9)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-9)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例11)
<共役ジエン共重合体(A-10)の製造>
 スチレンの配合量を55部から33部に変更するとともに、1,3-ブタジエンの配合量を32部から54部に変更した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-10)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-10)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-10)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例12)
<共役ジエン共重合体(A-11)の製造>
 N-アクリロイルピロリジン10部を反応系に添加するタイミングを、重合転化率が65%となった時点から、重合転化率が55%となった時点に変更した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-11)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-11)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-11)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例13)
<共役ジエン共重合体(A-12)の製造>
 N-アクリロイルピロリジン10部を反応系に添加するタイミングを、重合転化率が65%となった時点から、重合転化率が80%となった時点に変更した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-12)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-12)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-12)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例14)
<共役ジエン共重合体(A-13)の製造>
 N-アクリロイルピロリジン10部を反応系に添加するタイミングを、重合転化率が65%となった時点から、重合転化率が100%となった時点に変更した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-13)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-13)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-13)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例15)
 水溶性重合体(B-1)の配合量を固形分換算で0.5部から3部に変更した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例1)
<共役ジエン共重合体(A-14)の製造>
 スチレンの配合量を55部から57.8部に変更するとともに、イタコン酸の配合量を3部から0.2部に変更した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-14)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-14)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-14)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例2)
<共役ジエン共重合体(A-15)の製造>
 スチレンの配合量を55部から46部に変更するとともに、イタコン酸の配合量を3部から12部に変更した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-15)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-15)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-15)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例3)
<共役ジエン共重合体(A-16)の製造>
 スチレンの配合量を55部から64.7部に変更するとともに、N-アクリロイルピロリジンの配合量を10部から0.3部に変更した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-16)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-16)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-16)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例4)
<共役ジエン共重合体(A-17)の製造>
 スチレンの配合量を55部から20部に変更するとともに、N-アクリロイルピロリジンの配合量を10部から45部に変更した以外は、実施例1と同様にして、共役ジエン共重合体(A-17)の水分散液を得た。得られた共役ジエン共重合体(A-17)について、実施例1と同様に、各測定を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物、負極及び二次電池の製造>
 そして、上記にて得られた共役ジエン共重合体(A-17)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極及び二次電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表1に示すように、本発明所定の共役ジエン共重合体は、重合時における粗大凝集物の発生が抑制されており、また、二次電池用負極を製造するための結着剤として、本発明所定の共役ジエン共重合体を用いた場合には、得られるバインダー及びスラリー組成物は、貯蔵安定性及び感熱応答性に優れ、乾燥後における残存水分量が低く(高速乾燥を行った場合でも残存水分量が低く)、得られる二次電池用負極はピール強度に優れ、さらには、二次電池とした場合における高温サイクル特性に優れるものであった(実施例1~15)。
 一方、共役ジエン共重合体として、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が少なく、表面酸量が低すぎるものを用いた場合には、得られる二次電池用負極はピール強度に劣り、また、二次電池とした場合に、高温サイクル特性に劣るものとなった(比較例1)。
 また、共役ジエン共重合体として、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が多く、表面酸量が高すぎるものを用いた場合、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位の含有量が少なく、表面酸量が低すぎるものを用いた場合には、重合時に粗大凝集物が発生してしまい、また、得られる二次電池用負極はピール強度に劣り、さらには、二次電池とした場合に、高温サイクル特性に劣るものとなった(比較例2,3)。
 さらに、共役ジエン共重合体として、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位の含有量が多すぎるものを用いた場合には、重合時に粗大凝集物が発生してしまい、また、得られるバインダー及びスラリー組成物は、貯蔵安定性に劣り、さらに、得られる二次電池用負極はピール強度に劣り、加えて、二次電池とした場合に、高温サイクル特性に劣るものとなった(比較例4)。

Claims (15)

  1.  負極活物質、結着剤、及び水溶性重合体を含む二次電池負極用スラリー組成物であって、
     前記結着剤が、表面酸量が0.10~0.60mmol/gであり、共役ジエン単量体単位と、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位0.5~40重量%及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位1~10重量%と、を含有する粒子状の共役ジエン共重合体であることを特徴とする二次電池負極用スラリー組成物。
  2.  前記共役ジエン共重合体のガラス転移温度が-40~+50℃である請求項1に記載の二次電池負極用スラリー組成物。
  3.  前記水溶性重合体が、酸性官能基含有単量体単位20~50重量%を少なくとも含有するものである請求項1又は2に記載の二次電池負極用スラリー組成物。
  4.  前記酸性官能基含有単量体単位を構成する酸性官能基含有単量体が、エチレン性不飽和カルボン酸単量体である請求項3に記載の二次電池負極用スラリー組成物。
  5.  前記共役ジエン共重合体が、芳香族ビニル単量体単位を含有する請求項1~4のいずれかに記載の二次電池負極用スラリー組成物。
  6.  前記熱可逆性増粘性を付与する単量体が、N-(メタ)アクリロイルピロリジン、又はN-イソプロピル(メタ)アクリルアミドである請求項1~5のいずれかに記載の二次電池負極用スラリー組成物。
  7.  前記共役ジエン共重合体が、
     共役ジエン単量体及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体を少なくとも含む第1の単量体混合物を重合し、前記第1の単量体混合物の重合転化率が、所定の重合転化率となった時点で、熱可逆性増粘性を付与する単量体を少なくとも含む第2の単量体混合物を重合系に添加して重合することにより得られたものである請求項1~6のいずれかに記載の二次電池負極用スラリー組成物。
  8.  集電体上に、請求項1~7のいずれかに記載の二次電池負極用スラリー組成物を塗布する工程と、
     前記二次電池負極用スラリー組成物を乾燥する工程と、を含む二次電池用負極の製造方法。
  9.  集電体と、負極活物質層とを備える二次電池用負極であって、
     前記負極活物質層が、負極活物質、結着剤、及び水溶性重合体を含み、
     前記結着剤が、表面酸量が0.10~0.60mmol/gであり、共役ジエン単量体単位と、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位0.5~40重量%及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位1~10重量%と、を含有する粒子状の共役ジエン共重合体であることを特徴とする二次電池用負極。
  10.  請求項9に記載の二次電池用負極、正極、セパレータ、及び電解液を備える二次電池。
  11.  結着剤、及び水溶性重合体を含む二次電池負極用バインダ組成物であって、
     前記結着剤が、表面酸量が0.10~0.60mmol/gであり、共役ジエン単量体単位と、熱可逆性増粘性を付与する単量体単位0.5~40重量%及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位1~10重量%と、を含有する粒子状の共役ジエン共重合体であることを特徴とする二次電池負極用バインダ組成物。
  12.  前記水溶性重合体が、酸性官能基含有単量体単位20~50重量%を少なくとも含有するものである請求項11に記載の二次電池負極用バインダ組成物。
  13.  前記酸性官能基含有単量体単位を構成する酸性官能基含有単量体が、エチレン性不飽和カルボン酸単量体である請求項12に記載の二次電池負極用バインダ組成物。
  14.  前記共役ジエン共重合体が、芳香族ビニル単量体単位を含有する請求項11~13のいずれかに記載の二次電池負極用バインダ組成物。
  15.  前記熱可逆性増粘性を付与する単量体が、N-(メタ)アクリロイルピロリジン、又はN-イソプロピル(メタ)アクリルアミドである請求項11~14のいずれかに記載の二次電池負極用バインダ組成物。
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