WO2016075946A1 - 二次電池電極用バインダー組成物、二次電池電極用スラリー組成物、二次電池用電極および二次電池 - Google Patents

二次電池電極用バインダー組成物、二次電池電極用スラリー組成物、二次電池用電極および二次電池 Download PDF

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carboxylic acid
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健太郎 早坂
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日本ゼオン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery electrode binder composition, a secondary battery electrode slurry composition, a secondary battery electrode, and a secondary battery.
  • Secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are small and light, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged, and are used in a wide range of applications. Therefore, in recent years, improvement of battery members such as electrodes has been studied for the purpose of further improving the performance of secondary batteries.
  • an electrode for a secondary battery such as a lithium ion secondary battery is usually provided with a current collector and an electrode mixture layer formed on the current collector.
  • the electrode mixture layer is formed by, for example, applying a slurry composition obtained by dispersing an electrode active material and a binder composition containing a binder in a dispersion medium on a current collector, and applying the slurry composition. It is formed by drying.
  • Patent Document 1 has a core-shell structure obtained by multi-stage polymerization of a monomer composition containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, and has a number average particle size of 50 to 300 nm.
  • the particulate polymer as a binder, the viscosity stability of the slurry composition is increased, and the binding property between the electrode active materials or between the electrode active material and the current collector is increased to provide a secondary battery. Techniques have been proposed for improving the cycle characteristics.
  • the secondary battery using the particulate polymer described in Patent Document 1 as a binder cannot sufficiently suppress the swelling of the battery.
  • the secondary battery has rate characteristics and high-temperature cycle characteristics. There was a problem that the performance of the system could not be improved sufficiently.
  • the present invention can suppress the swelling of the secondary battery, and can make the secondary battery exhibit good rate characteristics and high-temperature cycle characteristics, and the secondary battery electrode binder composition and the secondary battery electrode It is an object to provide a slurry composition. Another object of the present invention is to provide an electrode for a secondary battery that can suppress swelling of the secondary battery and that can cause the secondary battery to exhibit good rate characteristics and high-temperature cycle characteristics. Furthermore, an object of the present invention is to provide a secondary battery that is excellent in rate characteristics and high-temperature cycle characteristics and hardly swells.
  • the present inventor has intensively studied for the purpose of solving the above problems. And in the secondary battery using the particulate polymer which has the core-shell structure of patent document 1, this inventor is the quantity of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used for preparation of a particulate polymer. It was found that the swelling of the battery could not be sufficiently suppressed due to the large amount. Further, when the present inventors have further studied, it is possible to suppress the swelling of the battery by reducing the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used for the preparation of the particulate polymer, It has been found that if the amount of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is reduced too much, pinholes are generated in the electrode.
  • the present inventor has further studied based on the above findings. Then, the present inventor relates to a secondary battery using a particulate polymer having a core-shell structure as a binder, and an ethylenic unsaturation in a monomer composition used for preparing a core portion of the particulate polymer.
  • the amount of the carboxylic acid monomer and the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the monomer composition used for the preparation of the shell part are adjusted within a predetermined range, and the particulate polymer By adjusting the number average particle diameter within a predetermined range, it was found that both the swelling of the battery and the generation of pinholes in the electrode can be suppressed, and the rate characteristics and the high temperature cycle characteristics can be sufficiently improved.
  • the present invention has been completed.
  • the binder composition for secondary battery electrodes of this invention is for secondary battery electrodes containing a particulate polymer and water.
  • a binder composition, wherein the particulate polymer has a core-shell structure composed of a core part and a shell part, and has a number average particle diameter of 200 nm or more and 600 nm or less, and the core part has an ethylenic non-binding property.
  • content of an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer shall be below the said upper limit.
  • the number average particle size of the particulate polymer is within the above range, swelling of the secondary battery produced using the binder composition can be suppressed.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is not less than the above lower limit, If the number average particle diameter of the particulate polymer is within the above range, the generation of pinholes in the electrode can be suppressed. And if the binder composition containing the particulate polymer mentioned above is used, the rate characteristic and high temperature cycling characteristic of a secondary battery can fully be improved.
  • the “number average particle diameter of the particulate polymer” can be measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus.
  • the “shell part” is a part polymerized in the final stage when preparing a particulate polymer having a core-shell structure by multistage polymerization, and is usually formed on the surface of the core part.
  • the part which comprises the outermost surface part of a shape polymer is pointed out.
  • the “core part” may be prepared using one type of monomer composition, or prepared by multistage polymerization using two or more types of monomer compositions. It may be what was done.
  • content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in each monomer composition may be in the said range. is necessary.
  • the binder composition for a secondary battery electrode of the present invention is such that the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used for the polymerization of the core portion is the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid used for the polymerization of the shell portion.
  • the amount is preferably 0.2 times or more and 7.0 times or less of the amount of the acid monomer.
  • the binder composition If the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used for the polymerization of the core part is 0.2 times or more the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used for the polymerization of the shell part, the binder composition This is because the stability of the slurry composition using can be improved and the occurrence of pinholes in the electrode can be sufficiently suppressed.
  • the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used for the polymerization of the core part is 7.0 times or less of the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used for the polymerization of the shell part, This is because the swelling of the secondary battery can be sufficiently suppressed.
  • the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used for the polymerization of the core part means the ethylene used. The total amount of the unsaturated carboxylic acid monomer.
  • the binder composition for secondary battery electrodes of this invention it is preferable that the said particulate polymer contains 0.2 to 3.0 mass% of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer units. This is because if the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is 0.2% by mass or more, the generation of pinholes in the electrode can be sufficiently suppressed. Further, if the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is 3.0% by mass or less, the swelling of the secondary battery can be sufficiently suppressed.
  • “comprising a monomer unit” means “a polymer-derived structural unit is contained in a polymer obtained using the monomer”.
  • the amount of the monomer used for the polymerization of the core portion is 0.1 times or more the amount of the monomer used for the polymerization of the shell portion. .5 times or less is preferable. If the amount of the monomer used for the polymerization of the core part is 0.1 to 0.5 times the amount of the monomer used for the polymerization of the shell part, the number average particle diameter of the particulate polymer is This is because the size of the battery can be made moderate, and the swelling of the secondary battery can be sufficiently suppressed, and the peel strength of the electrode manufactured using the binder composition can be improved.
  • the “amount of the monomer used for the polymerization of the core part” means the single amount used for the preparation of the core part. Refers to the total amount of the body.
  • the slurry composition for secondary battery electrodes of this invention is either of the binder composition for secondary battery electrodes mentioned above, and an electrode. And an active material.
  • the binder composition mentioned above is used, the swelling of the secondary battery produced using the slurry composition can be suppressed. Moreover, generation
  • the electrode for secondary batteries of this invention is an electrode compound material obtained using the slurry composition for secondary battery electrodes mentioned above. It has a layer.
  • an electrode compound-material layer is formed using the slurry composition for secondary battery electrodes mentioned above, the swelling of the secondary battery using an electrode can be suppressed, suppressing generation
  • the secondary battery can exhibit good rate characteristics and high-temperature cycle characteristics.
  • the secondary battery of this invention is equipped with a positive electrode, a negative electrode, electrolyte solution, and a separator, At least one of the said positive electrode and negative electrode is the above-mentioned. It is the electrode for secondary batteries which were made.
  • a secondary battery that is excellent in rate characteristics and high-temperature cycle characteristics and hardly swells.
  • the secondary battery electrode binder composition and secondary battery electrode use which can suppress the swelling of a secondary battery and can make a secondary battery exhibit favorable rate characteristics and high temperature cycling characteristics.
  • a slurry composition can be provided.
  • the binder composition for secondary battery electrodes of the present invention can be used when preparing a slurry composition for secondary battery electrodes.
  • the slurry composition for secondary battery electrodes prepared using the binder composition for secondary battery electrodes of this invention can be used when forming the electrode of a secondary battery.
  • the secondary battery of the present invention is characterized by using the secondary battery electrode of the present invention.
  • the binder composition for secondary battery electrodes of the present invention is an aqueous binder composition using an aqueous medium as a dispersion medium, and includes a particulate polymer as a binder and water.
  • the binder composition for secondary battery electrodes of the present invention is polymerized using a monomer composition in which the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is within a predetermined range as a particulate polymer.
  • a core-shell structure comprising a core portion and a shell portion polymerized using a monomer composition having an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer content within a predetermined range, and a number average It includes a particulate polymer having a particle diameter within a predetermined range.
  • the particulate polymer is for a secondary battery manufactured by forming an electrode mixture layer on a current collector using a slurry composition for a secondary battery electrode containing the binder composition of the present invention and an electrode active material.
  • it is a component which can hold
  • the particulate polymer in the electrode mixture layer is immersed in the electrolyte solution, the particulate polymer maintains the particulate shape while absorbing and swelling the electrolyte solution.
  • the current collector to prevent the electrode active material from falling off the current collector.
  • the particulate polymer also binds particles other than the electrode active material contained in the electrode mixture layer, and also plays a role of maintaining the strength of the electrode mixture layer.
  • the generation of pinholes in the electrode formed using the binder composition and the swelling of the secondary battery are suppressed, and the secondary battery exhibits good rate characteristics and high-temperature cycle characteristics. Therefore, a particulate polymer having a core-shell structure composed of a core portion and a shell portion formed using a predetermined monomer composition and having a number average particle diameter of 200 nm to 600 nm is used. It is characterized by.
  • the particulate polymer having a core-shell structure can be prepared by multistage polymerization. Specifically, the particulate polymer is formed by forming a core part by single-stage polymerization or multi-stage polymerization using a monomer composition for core part formation, and then forming a single part for shell part formation in the presence of the core part. It can be prepared by polymerizing the body composition to form a shell portion.
  • the polymerization of the monomer composition for forming the core part and the monomer composition for forming the shell part is not particularly limited and can be performed in an aqueous solvent such as water.
  • the content rate of each monomer in the monomer composition used for the polymerization is usually the content rate of the repeating unit (monomer unit) in the polymer obtained by polymerizing the monomer unit. It will be the same.
  • the polymerization mode of the core part and the shell part 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 reaction for example, any reaction such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used.
  • the emulsion polymerization method is particularly preferable from the viewpoint of production efficiency.
  • the emulsion polymerization can be performed according to a conventional method. And generally used emulsifiers, dispersants, polymerization initiators, polymerization assistants, chain transfer agents, etc. used for the polymerization of the core part and the shell part can be used, and the amount used is also generally used. The amount to be made.
  • seed polymerization may be performed by using seed particles.
  • the polymerization conditions can also be arbitrarily selected depending on the polymerization method and the type of polymerization initiator.
  • the core of the particulate polymer is a monomer composition in which the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is more than 0.1% by mass and 5.0% by mass or less. It is necessary to be polymerized using.
  • the monomer composition used for the polymerization of the core part has an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer content of the monomer composition used for the polymerization of the shell part. It needs to be more than the content of the acid monomer.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the monomer composition for forming the core part is 0.1% by mass or less, the polymerization stability of the core part is lowered and the binder composition is used. When the electrode is formed, the generation of pinholes cannot be suppressed. Moreover, when the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the monomer composition for forming the core part is more than 5.0% by mass, the swelling of the secondary battery using the binder composition is suppressed. I can't.
  • the core-shell structure cannot be formed satisfactorily and is in the form of particles. There is a possibility that the number average particle diameter of the polymer may be lowered.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the monomer composition for forming the core is more than 0.1% by mass and 5.0% by mass or less, pinholes are generated in the electrode. And the swelling of the secondary battery can be suppressed, and the secondary battery can exhibit good rate characteristics and high-temperature cycle characteristics.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the monomer composition for forming the core part is determined from the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the monomer composition for forming the shell part. This is because if the number of the cores is increased, the core portion whose particle diameter is small and the polymerization stability is likely to be lowered can be polymerized well, and the generation of pinholes in the electrode can be sufficiently suppressed.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the monomer composition for forming the core part The amount is preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and further preferably 2.5% by mass or more. Further, from the viewpoint of sufficiently suppressing the swelling of the secondary battery, the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the monomer composition for forming the core portion is 4.0% by mass or less. It is preferably 3.5% by mass or less, more preferably 3.0% by mass or less.
  • ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer contained in the monomer composition for forming the core portion, monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, etc. And dicarboxylic acids, and anhydrides thereof. Of these, acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid are preferred.
  • an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the monomers other than the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer contained in the monomer composition for forming the core part are not particularly limited, and include aliphatic conjugated diene monomers and aromatic vinyls. Preparation of particulate polymers such as monomers, vinyl cyanide monomers, (meth) acrylate monomers, unsaturated monomers containing hydroxyalkyl groups, and unsaturated carboxylic acid amide monomers And known monomers used in the above. In the present invention, it is important that the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer contained in the monomer composition is within a predetermined range, and other single amounts used for forming the core portion.
  • the body type and amount can be any type and amount.
  • (meth) acrylic acid means acrylic acid and / or methacrylic acid.
  • the aliphatic conjugated diene monomer is not particularly limited, and 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro -1,3-butadiene, substituted linear conjugated pentadienes, substituted and side chain conjugated hexadienes, and the like. Of these, 1,3-butadiene is preferred.
  • an aliphatic conjugated diene monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the aromatic vinyl monomer is not particularly limited, and examples thereof include styrene, ⁇ -methylstyrene, vinyl toluene, divinylbenzene, and the like. Of these, styrene is preferred.
  • an aromatic vinyl monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the vinyl cyanide monomer is not particularly limited, and examples thereof include acrylonitrile, methacrylonitrile, ⁇ -chloroacrylonitrile, ⁇ -ethylacrylonitrile and the like. Of these, acrylonitrile and methacrylonitrile are preferable. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • Examples of the (meth) acrylic acid ester monomer include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, pentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl Acrylic acid alkyl esters such as acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, n-tetradecyl acrylate, stearyl acrylate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, Chill methacrylate
  • examples of unsaturated monomers containing a hydroxyalkyl group include ⁇ -hydroxyethyl acrylate, ⁇ -hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxybutyl methacrylate, 3-chloro- Examples include 2-hydroxypropyl methacrylate, di- (ethylene glycol) maleate, di- (ethylene glycol) itaconate, 2-hydroxyethyl maleate, bis (2-hydroxyethyl) maleate, 2-hydroxyethyl methyl fumarate and the like. Of these, ⁇ -hydroxyethyl acrylate is preferred. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • Examples of the unsaturated carboxylic acid amide monomer include acrylamide, methacrylamide, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide and the like. Of these, acrylamide and methacrylamide are preferable. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the monomer composition for forming the core part preferably includes at least an aliphatic conjugated diene monomer and an aromatic vinyl monomer, and includes 1,3-butadiene as the aliphatic conjugated diene monomer. More preferably, styrene is included as the aromatic vinyl monomer. That is, the core part is preferably composed of a styrene-butadiene copolymer.
  • polymerization stage may be the same, and may differ.
  • the shell part of the particulate polymer is a monomer composition in which the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is 0.1% by mass or more and 3.0% by mass or less. It is necessary to be polymerized using.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the monomer composition for forming the shell is less than 0.1% by mass, pinholes are generated when the electrode is formed using the binder composition Can not be suppressed.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the monomer composition for forming the shell part is more than 3.0% by mass, the swelling of the secondary battery using the binder composition is suppressed. I can't.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the monomer composition for forming the shell portion is 0.1% by mass or more and 3.0% by mass or less, generation of pinholes in the electrode And the swelling of the secondary battery can be suppressed, and the secondary battery can exhibit good rate characteristics and high-temperature cycle characteristics.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the monomer composition for forming the shell portion is 0.15% by mass or more. It is preferable that it is 0.2% by mass or more. Further, from the viewpoint of sufficiently suppressing the swelling of the secondary battery, the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the monomer composition for forming the shell portion is 2.0% by mass or less. It is preferably 1.0% by mass or less, and more preferably 0.7% by mass or less.
  • the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer contained in the monomer composition for forming a shell part the same ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer as that for the monomer composition for forming a core part is used.
  • acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid are preferred.
  • an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the monomer other than the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer contained in the monomer composition for forming the shell part is not particularly limited, and may be an aliphatic conjugated diene monomer or an aromatic vinyl.
  • Preparation of particulate polymers such as monomers, vinyl cyanide monomers, (meth) acrylate monomers, unsaturated monomers containing hydroxyalkyl groups, and unsaturated carboxylic acid amide monomers And known monomers used in the above.
  • it is important that the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer contained in the monomer composition is within a predetermined range, and other units used for forming the shell portion are important.
  • the kind and amount of the mer may be any kind and amount.
  • an aliphatic conjugated diene monomer the aliphatic conjugated diene monomer similar to the monomer composition for core part formation can be used. Of these, 1,3-butadiene is preferred.
  • an aliphatic conjugated diene monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the content of the aliphatic conjugated diene monomer in the monomer composition for forming the shell part is, for example, preferably 17% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, and 65 The content is preferably at most mass%, more preferably at most 60 mass%.
  • an aromatic vinyl monomer the same aromatic vinyl monomer as the monomer composition for core part formation can be used. Of these, styrene is preferred.
  • an aromatic vinyl monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the content of the aromatic vinyl monomer in the monomer composition for forming the shell part is, for example, preferably 27% by mass or more, more preferably 34% by mass or more, and 75% by mass. % Or less is preferable, and 68% by mass or less is more preferable.
  • the vinyl cyanide monomer the same vinyl cyanide monomer as the monomer composition for forming the core part can be used.
  • acrylonitrile and methacrylonitrile are preferable.
  • these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • a (meth) acrylic acid ester monomer the same (meth) acrylic acid ester monomer as the monomer composition for core part formation can be used.
  • methyl acrylate and methyl methacrylate are preferred from the viewpoint of increasing the polymerization rate.
  • these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • content of the (meth) acrylic acid ester monomer in the monomer composition for shell part formation is preferably 0.5 mass% or more, for example, and it is 1 mass% or more. More preferably, it is preferably 10% by mass or less, and more preferably 7% by mass or less.
  • the unsaturated monomer containing a hydroxyalkyl group the same unsaturated monomer containing a hydroxyalkyl group as that of the monomer composition for forming the core can be used.
  • ⁇ -hydroxyethyl acrylate is preferred.
  • these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the unsaturated carboxylic acid amide monomer the same unsaturated carboxylic acid amide monomer as in the monomer composition for forming the core part can be used.
  • unsaturated carboxylic acid amide monomer acrylamide and methacrylamide are preferable.
  • these may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the monomer composition for forming the shell part preferably includes at least an aliphatic conjugated diene monomer and an aromatic vinyl monomer, and includes 1,3-butadiene as the aliphatic conjugated diene monomer. More preferably, styrene is included as the aromatic vinyl monomer. That is, the shell part is preferably composed of a styrene-butadiene copolymer.
  • the amount (total amount) of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used for forming the core portion is the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used for forming the shell portion. It is preferably 0.2 times or more, more preferably 0.35 times or more, preferably 7.0 times or less, and more preferably 6.0 times or less.
  • the core part is improved. This is because the stability of the slurry composition formed using the binder composition can be improved and the occurrence of pinholes in the electrode can be sufficiently suppressed.
  • the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used for forming the core portion is 7.0 times or less the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used for forming the shell portion, This is because the amount of the saturated carboxylic acid monomer used can be reduced and swelling of the secondary battery can be sufficiently suppressed.
  • the particulate polymer formed using the monomer composition for forming a core part and the monomer composition for forming a shell part described above has an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit of 0.2. It is preferable to contain at least 0.3% by mass, more preferably at least 0.3% by mass, still more preferably at least 0.5% by mass, preferably at most 3.0% by mass, at most 1.0% by mass. More preferably, it is more preferably 0.8% by mass or less.
  • the proportion of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer units in the total monomer units of the particulate polymer is 0.2% by mass or more, the amount of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer units is sufficient. This is because the generation of pinholes in the electrode can be sufficiently suppressed. Further, if the proportion of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in the total monomer units of the particulate polymer is 3.0% by mass or less, the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit This is because the swelling of the secondary battery can be sufficiently suppressed.
  • the amount of the monomer used for the polymerization of the core part is equal to the amount of the monomer used for the polymerization of the shell part (
  • the amount of the monomer in the monomer composition for forming the shell portion is preferably 0.1 times or more, more preferably 0.2 times or more, and 0.5 times or less. Is preferable, and 0.3 times or less is more preferable.
  • the amount of the monomer used for the polymerization of the core part is 0.1 times or more the amount of the monomer used for the polymerization of the shell part, the number of core parts is reduced and the number average of the particulate polymer This is because it is possible to prevent the particle diameter from becoming too large and to improve the peel strength of the electrode produced using the binder composition. Further, if the amount of the monomer used for the polymerization of the core portion is 0.5 times or less of the amount of the monomer used for the polymerization of the shell portion, the number of the core portions increases, and the particulate polymer This is because the number average particle diameter can be prevented from becoming too small, and the generation of pinholes in the electrode produced using the binder composition can be suppressed.
  • the particulate polymer having the core-shell structure described above needs to have a number average particle diameter of 200 nm or more and 600 nm or less, and the number average particle diameter of the particulate polymer is preferably 250 nm or more, The thickness is more preferably 300 nm or more, preferably 550 nm or less, and more preferably 400 nm or less.
  • the number average particle diameter is less than 200 nm, the occurrence of pinholes in the electrode can be suppressed even when the above-described monomer composition is used to form a particulate polymer having a core-shell structure. I can't.
  • the number average particle diameter of the particulate polymer can be adjusted to a desired range by adjusting, for example, the amount of emulsifier and the amount of monomer.
  • the particulate polymer used in the binder composition of the present invention preferably has a tetrahydrofuran (THF) gel content of 65% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and 95% by mass or less. It is preferable that it is, and it is more preferable that it is 80 mass% or less.
  • THF gel content of the particulate polymer can be measured using the measuring method described in the examples of the present specification.
  • the THF gel content mentioned above can be suitably adjusted by changing the preparation conditions (for example, the monomer to be used, polymerization conditions, etc.) of a particulate polymer.
  • the THF gel content can be adjusted by changing the polymerization temperature, the type of polymerization initiator, the conversion rate when the reaction is stopped (monomer consumption, etc.), and the amount of chain transfer agent used. .
  • TDM tert-dodecyl mercaptan
  • the THF gel content can be increased, and if the amount of TDM is increased, the THF gel content can be decreased.
  • the binder composition of the present invention may contain components such as a water-soluble polymer, a conductive additive, a reinforcing material, a leveling agent, a viscosity modifier, and an electrolytic solution additive. . These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction, and known ones such as those described in International Publication No. 2012/115096 can be used. Moreover, these components may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the binder composition of the present invention can be prepared by dispersing the above-described components in an aqueous medium as a dispersion medium. Specifically, the above-described components and an aqueous medium are mixed using a mixer such as a ball mill, a sand mill, a bead mill, a pigment disperser, a crushed grinder, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, a fill mix, and the like. Thus, a binder composition can be prepared. When the particulate polymer is prepared by polymerizing the monomer composition in an aqueous solvent, it can be directly mixed with other components in the state of an aqueous dispersion.
  • a mixer such as a ball mill, a sand mill, a bead mill, a pigment disperser, a crushed grinder, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, a fill mix, and the like.
  • the binder composition is not particularly limited, and includes a step of polymerizing the monomer composition in an aqueous solvent to prepare an aqueous dispersion of the particulate polymer described above. It can prepare using the manufacturing method of the binder composition which further includes the process of adding and mixing another component and / or water with respect to this.
  • the slurry composition for secondary battery electrodes of the present invention is an aqueous slurry composition using an aqueous medium as a dispersion medium, and includes an electrode active material and the binder composition described above. That is, the slurry composition for secondary battery electrodes of the present invention includes at least an electrode active material, the above-described particulate polymer, and a dispersion medium such as water, and optionally further includes other components. And since the slurry composition for secondary battery electrodes of this invention contains the binder composition mentioned above, it can suppress that a pinhole generate
  • the rate characteristics and high-temperature cycle characteristics of the secondary battery can be sufficiently improved.
  • the slurry composition for secondary battery electrodes is a slurry composition for lithium ion secondary battery electrodes is demonstrated as an example below, this invention is not limited to the following example.
  • the electrode active material is a substance that transfers electrons in the electrodes (positive electrode and negative electrode) of the lithium ion secondary battery.
  • As the electrode active material (positive electrode active material, negative electrode active material) of the lithium ion secondary battery a material that can occlude and release lithium is usually used.
  • a compound containing a transition metal for example, a transition metal oxide, a transition metal sulfide, a composite metal oxide of lithium and a transition metal, or the like can be used.
  • a transition metal Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo etc. are mentioned, for example.
  • transition metal oxide for example, MnO, MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O—P 2 O 5 , amorphous Examples include MoO 3 , amorphous V 2 O 5 , and amorphous V 6 O 13 .
  • transition metal sulfide include TiS 2 , TiS 3 , amorphous MoS 2 , and FeS.
  • the composite metal oxide of lithium and transition metal include a lithium-containing composite metal oxide having a layered structure, a lithium-containing composite metal oxide having a spinel structure, and a lithium-containing composite metal oxide having an olivine structure. It is done.
  • lithium-containing composite metal oxide having a layered structure examples include lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ), and Co—Ni—Mn lithium-containing composite oxide (Li (Co Mn Ni) O 2 ), Ni—Mn—Al lithium-containing composite oxide, Ni—Co—Al lithium-containing composite oxide, solid solution of LiMaO 2 and Li 2 MbO 3, and the like.
  • the lithium-containing composite oxide of Co—Ni—Mn includes Li [Ni 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 ] O 2 , Li [Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 ] O 2 etc. are mentioned.
  • Examples of the solid solution of LiMaO 2 and Li 2 MbO 3 include xLiMaO 2. (1-x) Li 2 MbO 3 .
  • x represents a number satisfying 0 ⁇ x ⁇ 1
  • Ma represents one or more transition metals having an average oxidation state of 3+
  • Mb represents one or more transition metals having an average oxidation state of 4+.
  • Examples of such a solid solution include Li [Ni 0.17 Li 0.2 Co 0.07 Mn 0.56 ] O 2 .
  • the “average oxidation state” indicates an average oxidation state of the “one or more transition metals”, and is calculated from the molar amount and valence of the transition metal.
  • lithium-containing composite metal oxide having a spinel structure examples include lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) and compounds in which a part of Mn of lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) is substituted with another transition metal.
  • LiMn 2 O 4 lithium manganate
  • Specific examples include Li s [Mn 2-t Mc t] O 4 , such as LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4.
  • Mc represents one or more transition metals having an average oxidation state of 4+.
  • Mc include Ni, Co, Fe, Cu, and Cr.
  • T represents a number satisfying 0 ⁇ t ⁇ 1, and s represents a number satisfying 0 ⁇ s ⁇ 1.
  • a lithium-excess spinel compound represented by Li 1 + x Mn 2 ⁇ x O 4 (0 ⁇ X ⁇ 2) can also be used.
  • Examples of the lithium-containing composite metal oxide having an olivine structure include olivine-type phosphorus represented by Li y MdPO 4 such as olivine-type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) and olivine-type lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ).
  • An acid lithium compound is mentioned.
  • Md represents one or more transition metals having an average oxidation state of 3+, and examples thereof include Mn, Fe, and Co.
  • Y represents a number satisfying 0 ⁇ y ⁇ 2.
  • Md may be partially substituted with another metal. Examples of the metal that can be substituted include Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B, and Mo.
  • examples of the negative electrode active material include a carbon-based negative electrode active material, a metal-based negative electrode active material, and a negative electrode active material obtained by combining these.
  • the carbon-based negative electrode active material refers to an active material having carbon as a main skeleton capable of inserting lithium (also referred to as “dope”).
  • examples of the carbon-based negative electrode active material include carbonaceous materials and graphite. Quality materials.
  • the carbonaceous material is a material having a low degree of graphitization (ie, low crystallinity) obtained by carbonizing a carbon precursor by heat treatment at 2000 ° C. or lower.
  • the minimum of the heat processing temperature at the time of carbonizing is not specifically limited, For example, it can be 500 degreeC or more.
  • the carbonaceous material include graphitizable carbon that easily changes the carbon structure depending on the heat treatment temperature, and non-graphitizable carbon having a structure close to an amorphous structure typified by glassy carbon.
  • the graphitizable carbon for example, a carbon material using tar pitch obtained from petroleum or coal as a raw material can be mentioned.
  • 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.
  • the graphite material is a material having high crystallinity close to that of graphite obtained by heat-treating graphitizable carbon at 2000 ° C. or higher.
  • the upper limit of heat processing temperature is not specifically limited, For example, it can be 5000 degrees C or less.
  • the graphite material include natural graphite and artificial graphite.
  • the artificial graphite for example, artificial graphite obtained by heat-treating carbon containing graphitizable carbon mainly at 2800 ° C. or higher, graphitized MCMB heat-treated at 2000 ° C. or higher, and mesophase pitch-based carbon fiber at 2000 ° C. Examples thereof include graphitized mesophase pitch-based carbon fibers that have been heat-treated.
  • the metal-based negative electrode active material is an active material containing a metal, and usually includes an element capable of inserting lithium in the structure, and the theoretical electric capacity per unit mass when lithium is inserted is 500 mAh /
  • the active material which is more than g.
  • the metal active material include lithium metal and a single metal capable of forming a lithium alloy (for example, Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn). , Sr, Zn, Ti, etc.) and alloys thereof, and oxides, sulfides, nitrides, silicides, carbides, phosphides, and the like thereof.
  • an active material containing silicon is preferable as the metal-based negative electrode active material. This is because the capacity of the lithium ion secondary battery can be increased by using the silicon-based negative electrode active material.
  • silicon-based negative electrode active material examples include silicon (Si), an alloy containing silicon, SiO, SiO x , and a composite of a Si-containing material and a conductive carbon obtained by coating or combining a Si-containing material with a conductive carbon. Etc.
  • silicon type negative electrode active materials may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 types.
  • the alloy containing silicon examples include an alloy composition containing silicon, aluminum, and a transition metal such as iron, and further containing a rare earth element such as tin and yttrium.
  • SiO x is a compound containing at least one of SiO and SiO 2 and Si, and x is usually 0.01 or more and less than 2. Then, SiO x, for example, can be formed by using a disproportionation reaction of silicon monoxide (SiO). Specifically, SiO x can be prepared by heat treating SiO, optionally in the presence of a polymer such as polyvinyl alcohol, to produce silicon and silicon dioxide. The heat treatment can be performed at a temperature of 900 ° C. or higher, preferably 1000 ° C. or higher, in an atmosphere containing an organic gas and / or steam after grinding and mixing SiO and optionally a polymer.
  • SiO x can be prepared by heat treating SiO, optionally in the presence of a polymer such as polyvinyl alcohol, to produce silicon and silicon dioxide. The heat treatment can be performed at a temperature of 900 ° C. or higher, preferably 1000 ° C. or higher, in an atmosphere containing an organic gas and / or steam after grinding and mixing
  • a composite of Si-containing material and conductive carbon for example, a pulverized mixture of SiO, a polymer such as polyvinyl alcohol, and optionally a carbon material is heat-treated in an atmosphere containing, for example, an organic gas and / or steam.
  • an organic gas and / or steam can be mentioned.
  • a method of coating the surface of SiO particles by a chemical vapor deposition method using an organic gas a method of forming particles (granulation) of SiO particles and graphite or artificial graphite by a mechanochemical method, etc. It can also be obtained by a known method.
  • the binder composition for secondary battery electrodes of the present invention containing the particulate polymer and water described above can be used.
  • the compounding quantity of a binder composition is not specifically limited, For example, per 100 mass parts of electrode active materials, a particulate polymer will be 0.5 to 3.0 mass parts in conversion of solid content. It can be an amount.
  • Other components that can be blended in the slurry composition are not particularly limited, and examples thereof include those similar to other components that can be blended in the binder composition of the present invention.
  • the other component may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the slurry composition described above can be prepared by dispersing each of the above components in an aqueous medium as a dispersion medium. Specifically, the above components and the aqueous medium are mixed using a mixer such as a ball mill, a sand mill, a bead mill, a pigment disperser, a grinder, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, or a fill mix. Thus, a slurry composition can be prepared.
  • the mixing of each of the above components and the aqueous medium can usually be carried out in the range of room temperature to 80 ° C. for 10 minutes to several hours.
  • water is usually used as the aqueous medium, but an aqueous solution of an arbitrary compound or a mixed solution of a small amount of an organic medium and water may be used.
  • the water used as the aqueous medium may include water contained in the binder composition.
  • the secondary battery electrode slurry composition (negative electrode slurry composition and positive electrode slurry composition) prepared using the secondary battery electrode binder composition of the present invention is a secondary battery electrode (negative electrode and positive electrode).
  • the electrode for a secondary battery includes a current collector and an electrode mixture layer formed on the current collector, and the electrode mixture layer is formed using the slurry composition for a secondary battery electrode. ing. That is, the electrode mixture layer contains at least the electrode active material and the particulate polymer described above.
  • each component contained in the electrode mixture layer is contained in the slurry composition for secondary battery electrodes, and a suitable abundance ratio of each component is in the slurry composition. It is the same as the preferred abundance ratio of each component.
  • the said electrode for secondary batteries is produced using the slurry composition containing the binder composition for secondary battery electrodes of this invention.
  • production of a pinhole is suppressed.
  • battery swelling is suppressed.
  • the secondary battery using the secondary battery electrode can exhibit good rate characteristics and high-temperature cycle characteristics.
  • the secondary battery electrode of the present invention includes, for example, a step of applying the above-described slurry composition for a secondary battery electrode on a current collector (application step), and a secondary battery applied on the current collector.
  • the electrode slurry composition is dried to produce an electrode mixture layer on the current collector (drying step).
  • a method for applying the slurry composition for a secondary battery electrode on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, as a coating method, a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush coating method, or the like can be used. At this time, the slurry composition may be applied to only one side of the current collector or may be applied to both sides. The thickness of the slurry film on the current collector after application and before drying can be appropriately set according to the thickness of the electrode mixture layer obtained by drying.
  • an electrically conductive and electrochemically durable material is used as the current collector to which the slurry composition is applied.
  • a current collector for example, a current collector made of iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, platinum, or the like can be used.
  • a collector used for a negative electrode copper foil is especially preferable.
  • the current collector used for the positive electrode is particularly preferably an aluminum foil.
  • the said material may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • a method for drying the slurry composition on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. A drying method is mentioned. Thus, by drying the slurry composition for electrodes on the current collector, an electrode mixture layer is formed on the current collector, and the electrode for a lithium ion secondary battery comprising the current collector and the electrode mixture layer Can be obtained.
  • the electrode mixture layer may be subjected to pressure treatment using a die press or a roll press.
  • the adhesion between the electrode mixture layer and the current collector can be improved by the pressure treatment.
  • the electrode mixture layer includes a curable polymer, it is preferable to cure the polymer after the electrode mixture layer is formed.
  • the secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator, and uses the secondary battery electrode of the present invention as at least one of the positive electrode and the negative electrode. That is, the secondary battery can be produced using the secondary battery electrode of the present invention as at least one of the positive electrode and the negative electrode. And since the secondary battery of this invention is equipped with the electrode for secondary batteries of this invention, it is excellent in a rate characteristic and a high temperature cycling characteristic, and is hard to swell. In the following, a case where the secondary battery is a lithium ion secondary battery will be described as an example, but the present invention is not limited to the following example.
  • the secondary battery electrode of the present invention is used as at least one of a positive electrode and a negative electrode. That is, the positive electrode of the lithium ion secondary battery may be an electrode of the present invention and the negative electrode may be another known negative electrode, and the negative electrode of the lithium ion secondary battery is an electrode of the present invention and the positive electrode is another known positive electrode. In addition, both the positive electrode and the negative electrode of the lithium ion secondary battery may be the electrode of the present invention.
  • an electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in a solvent can be used.
  • the solvent an organic solvent capable of dissolving the electrolyte can be used.
  • the solvent include alkyl carbonate solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and ⁇ -butyrolactone, 2,5-dimethyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl acetate, dimethoxyethane. , Dioxolane, methyl propionate, methyl formate and the like can be used.
  • a lithium salt can be used as the electrolyte.
  • the lithium salt for example, those described in JP 2012-204303 A can be used.
  • these lithium salts LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li are preferable as the electrolyte from the viewpoint of being easily dissolved in an organic solvent and exhibiting a high degree of dissociation.
  • ⁇ Separator> As the separator, for example, those described in JP 2012-204303 A can be used. Among these, the thickness of the separator as a whole can be reduced, thereby increasing the ratio of the electrode active material in the lithium ion secondary battery and increasing the capacity per volume.
  • a microporous film made of a series resin polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride is preferred.
  • a lithium ion secondary battery is formed by stacking a positive electrode and a negative electrode through a separator, and winding or folding the positive electrode and a negative electrode according to the shape of the battery as necessary. Can be manufactured by injecting and sealing.
  • an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element, an expanded metal, a lead plate, etc. may be provided as necessary.
  • the shape of the lithium ion secondary battery may be any of, for example, a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a square shape, a flat shape, and the like.
  • the film formed was cut into 1 mm square, and about 1 g was precisely weighed.
  • the mass of the film piece obtained by cutting is defined as w0.
  • This piece of film was immersed in 100 g of tetrahydrofuran (THF) for 24 hours at 25 ° C. Then, the film piece pulled up from THF was vacuum-dried at 105 degreeC for 3 hours, and the mass w1 of insoluble matter was measured. And gel content (mass%) was computed according to the following formula.
  • a test piece of 5 cm ⁇ 10 cm was cut out from the negative electrode raw material before roll pressing on which the negative electrode mixture layer was formed, and the number of pinholes (defects) having a diameter of 0.5 mm or more present on the surface of the test piece was visually measured. And evaluated according to the following criteria.
  • the number of pinholes is 0
  • the number of pinholes is 1 to 4
  • the number of pinholes is 5 to 9
  • the number of pinholes is 10 or more ⁇ Peel Strength>
  • the produced negative electrode for a lithium ion secondary battery was cut into a rectangular shape having a width of 1.0 cm and a length of 10 cm to form a test piece, and fixed with the surface on the negative electrode mixture layer side facing up. And the cellophane tape was affixed on the surface by the side of the negative mix layer of a test piece. At this time, the cellophane tape defined in JIS Z1522 was used.
  • the stress was measured when the cellophane tape was peeled from the one end of the test piece in the 180 ° direction (the other end side of the test piece) at a speed of 50 mm / min.
  • the measurement was performed 10 times, the average value of the stress was determined, and this was taken as the peel strength (N / m), and evaluated according to the following criteria. It shows that the binding property of the negative mix layer with respect to a collector is excellent, so that peel strength is large.
  • the prepared lithium ion secondary battery was allowed to stand for 24 hours in a 25 ° C environment, and then charged to 4.4V at a charge / discharge rate of 0.2C and discharged to 3.0V in a 45 ° C environment.
  • the initial capacity C0 was measured.
  • a charge / discharge cycle of charging to 4.4 V at a charge / discharge rate of 1.0 C and discharging to 3.0 V was repeated, and the capacity C1 after 300 cycles was measured.
  • Capacity maintenance ratio ⁇ C (C1 / C0) ⁇ 100 (%).
  • the prepared lithium ion secondary battery was allowed to stand for 24 hours in a 25 ° C environment, and then charged to 4.4V at a charge / discharge rate of 0.2C and discharged to 3.0V in a 25 ° C environment. went. Thereafter, in a 25 ° C.
  • a charge / discharge cycle for discharging to a maximum The ratio of the battery capacity at 3.0C to the battery capacity at 1.0C was calculated as a percentage to obtain charge / discharge rate characteristics, and evaluated according to the following criteria. The higher the value of the charge / discharge rate characteristic, the smaller the internal resistance, the faster charge / discharge is possible, and the better the rate characteristic.
  • the charge / discharge rate characteristic is 70% or more
  • B The charge / discharge rate characteristic is 65% or more and less than 70%
  • C The charge / discharge rate characteristic is 60% or more and less than 65%
  • D The charge / discharge rate characteristic is less than 60% ⁇ swelling resistance >
  • the prepared lithium ion secondary battery was allowed to stand for 24 hours in an environment at a temperature of 25 ° C., and then charged at a temperature of 25 ° C., charged at 4.35 V, 0.1 C, 2.75 V, at 0.1 C.
  • the charging / discharging operation was performed by discharging. Thereafter, the cell was immersed in liquid paraffin and its volume V0 was measured.
  • volume change rate ⁇ V (%) ⁇ (V1 ⁇ V0) / V0 ⁇ ⁇ 100 before and after the cycle was calculated, and the swelling resistance was evaluated according to the following criteria. The smaller the value of the volume change rate ⁇ V, the smaller the swelling of the cell, and the better the swelling resistance.
  • D Volume change rate ⁇ V is 50% or more
  • Example 1 ⁇ Preparation of binder composition> [Formation of core part of particulate polymer] -Preparation of seed particles A- In a reactor equipped with a stirrer, 60.0 parts of 1,3-butadiene as an aliphatic conjugated diene monomer, 38.0 parts of styrene as an aromatic vinyl monomer, and an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer 2.0 parts of methacrylic acid as a body, 4.0 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, 260 parts of ion-exchanged water, and 0.3 part of potassium persulfate as a polymerization initiator were added at a temperature of 60 ° C.
  • an aqueous dispersion of seed particles A made of a polymer having a number average particle diameter of 58 nm was obtained.
  • -Preparation of seed particles B- In a reactor equipped with a stirrer, 2.5 parts of the above dispersion of seed particles A in terms of solid content, 0.2 part of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, and potassium persulfate as a polymerization initiator were added. 0.5 parts and 100 parts of ion exchange water were added and mixed to obtain a mixture. And the temperature of the mixture was raised to 80 ° C.
  • This monomer dispersion was continuously added and polymerized in the mixture over 4 hours.
  • the temperature of the reaction system during the continuous addition of the monomer dispersion was maintained at 80 ° C.
  • the reaction was further continued at a temperature of 90 ° C. for 3 hours. Thereby, an aqueous dispersion of seed particles B (core part) made of a polymer having a number average particle diameter of 175 nm was obtained.
  • This monomer dispersion was continuously added and polymerized in the mixture over 4 hours.
  • the temperature of the reaction system during the continuous addition of the monomer dispersion was maintained at 80 ° C.
  • the reaction was further continued at a temperature of 90 ° C. for 3 hours.
  • the number average particle diameter and THF gel content of the obtained particulate polymer were evaluated. The results are shown in Table 1.
  • aqueous dispersion (binder composition) of the particulate polymer is added to the above mixed liquid in terms of solid content, and ion-exchanged water is added to adjust the final solid content concentration to 50%. And mixed for another 10 minutes. This was defoamed under reduced pressure to obtain a negative electrode slurry composition. And stability was evaluated about the produced slurry composition. The results are shown in Table 1. ⁇ Preparation of negative electrode for lithium ion secondary battery> The prepared negative electrode slurry composition was applied onto a copper foil (current collector) having a thickness of 15 ⁇ m with a comma coater so that the coating amount was 12.0 mg / cm 2 and dried.
  • the obtained slurry composition for positive electrodes was apply
  • a single-layer polypropylene separator (width 65 mm, length 500 mm, thickness 25 ⁇ m; manufactured by a dry method; porosity 55%) was prepared and cut into a 5 cm ⁇ 5 cm square.
  • the aluminum packaging material exterior was prepared as a battery exterior.
  • the produced positive electrode was cut out into a 4 cm x 4 cm square, and it has arrange
  • a square separator was disposed on the surface of the positive electrode mixture layer side of the positive electrode.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1 except that the amount of seed particles B and monomers used when forming the shell portion of the particulate polymer was changed as shown in Table 1, a binder composition, a negative electrode slurry composition, A negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 3 The binder composition, the slurry composition for negative electrode, the negative electrode, and the positive electrode were the same as in Example 1 except that the amount of the monomer used when forming the seed particles B of the particulate polymer was changed as shown in Table 1. And the secondary battery was produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 4 Except for changing the amount of the monomer used when forming the seed particles B of the particulate polymer and the amount of the monomer used when forming the shell portion as shown in Table 1, the same as in Example 1, A binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 5 In the same manner as in Example 1 except that the amount of seed particles B and monomers used when forming the shell portion of the particulate polymer was changed as shown in Table 1, a binder composition, a negative electrode slurry composition, A negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 6 A binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a binder composition were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of seed particles B used when forming the shell portion of the particulate polymer was changed as shown in Table 1. A secondary battery was produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 7 Except for changing the kind and amount of the monomer used when forming the seed particle B of the particulate polymer, and the amount of the seed particle B and monomer used when forming the shell portion as shown in Table 1.
  • a binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 8 Except for changing the amount of the monomer used when forming the seed particle B of the particulate polymer and the amount of the seed particle B used when forming the shell portion as shown in Table 1, the same as in Example 1, A binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 9 A binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a binder composition were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of monomer used in forming the shell portion of the particulate polymer was changed as shown in Table 1. A secondary battery was produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 11 to 12 The binder composition, the slurry composition for negative electrode, the negative electrode, and the positive electrode were the same as in Example 2 except that the amount of the monomer used when forming the seed particles A of the particulate polymer was changed as shown in Table 1. And the secondary battery was produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 13 A binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a binder composition were prepared in the same manner as in Example 6 except that the amount of the monomer used when forming the shell portion of the particulate polymer was changed as shown in Table 1. A secondary battery was produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 4 A slurry composition for negative electrode, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1 except that a binder composition containing a particulate polymer having no core-shell structure prepared as follows was used. Produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • ⁇ Preparation of binder composition In a reactor equipped with a stirrer, 33.4 parts of 1,3-butadiene as an aliphatic conjugated diene monomer, 61.6 parts of styrene as an aromatic vinyl monomer, a single amount of ethylenically unsaturated carboxylic acid 4.0 parts of itaconic acid as a body, 1.0 part of 2-hydroxyethyl acrylate ( ⁇ -hydroxyethyl acrylate) as an unsaturated monomer containing a hydroxyalkyl group, and sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier 0 part, 260 parts of ion-exchanged water, and 0.3 part of potassium persulfate as a polymerization initiator were added and polymerized at a temperature of 60 ° C. for 6 hours. Thereby, an aqueous dispersion (binder composition) of a particulate polymer having no core-shell structure was obtained.
  • Example 5 (Comparative Example 5) In the same manner as in Example 1 except that the amount of seed particles B and monomers used when forming the shell portion of the particulate polymer was changed as shown in Table 1, a binder composition, a negative electrode slurry composition, A negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 6 Example except that the amount of the monomer used when forming the seed particle B of the particulate polymer and the amount of the seed particle B and the monomer used when forming the shell portion were changed as shown in Table 1.
  • a binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 7 Except for changing the kind and amount of the monomer used when forming the seed particle B of the particulate polymer, and the amount of the seed particle B and monomer used when forming the shell portion as shown in Table 1.
  • a binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 8 A binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a binder composition were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of seed particles B used when forming the shell portion of the particulate polymer was changed as shown in Table 1. A secondary battery was produced. Then, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Table 1 shows that in Examples 1 to 13, the generation of pinholes and swelling of the secondary battery can be suppressed, and the secondary battery can exhibit good rate characteristics and high-temperature cycle characteristics.
  • Comparative Examples 1 to 8 it can be seen that both the generation of pinholes and the swelling of the secondary battery cannot be suppressed simultaneously. As a result, it can be seen that in Comparative Examples 1 to 8, the secondary battery cannot exhibit good rate characteristics and high-temperature cycle characteristics.
  • the secondary battery electrode binder composition and secondary battery electrode use which can suppress the swelling of a secondary battery and can make a secondary battery exhibit favorable rate characteristics and high temperature cycling characteristics.
  • a slurry composition can be provided.

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Abstract

 本発明のバインダー組成物は、粒子状重合体と、水とを含み、粒子状重合体は、コア部とシェル部とからなるコアシェル構造を有し、且つ、個数平均粒子径が200nm以上600nm以下であり、コア部は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が0.1質量%超5.0質量%以下の単量体組成物を用いて重合され、シェル部は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が0.1質量以上%3.0質量%以下の単量体組成物を用いて重合され、コア部の重合に用いられた単量体組成物のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量は、シェル部の重合に用いられた単量体組成物のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量よりも多い。

Description

二次電池電極用バインダー組成物、二次電池電極用スラリー組成物、二次電池用電極および二次電池
 本発明は、二次電池電極用バインダー組成物、二次電池電極用スラリー組成物、二次電池用電極および二次電池に関するものである。
 リチウムイオン二次電池などの二次電池は、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そのため、近年では、二次電池の更なる高性能化を目的として、電極などの電池部材の改良が検討されている。
 ここで、リチウムイオン二次電池などの二次電池用の電極は、通常、集電体と、集電体上に形成された電極合材層とを備えている。そして、電極合材層は、例えば、電極活物質と、結着材を含むバインダー組成物などとを分散媒に分散させてなるスラリー組成物を集電体上に塗布し、塗布したスラリー組成物を乾燥させることにより形成される。
 そこで、近年では、二次電池の更なる性能向上を達成すべく、電極合材層の形成に用いられるバインダー組成物の改良が試みられている。具体的には、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体組成物を重合してなる粒子状重合体よりなる結着材を含むバインダー組成物を使用することで、電極活物質同士または電極活物質と集電体との結着性を高めて二次電池の性能を向上させることが提案されている。
 より具体的には、例えば特許文献1では、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体組成物を多段重合してなるコアシェル構造を有し、且つ、個数平均粒子径が50~300nmである粒子状重合体を結着材として使用することで、スラリー組成物の粘度安定性を高めると共に、電極活物質同士または電極活物質と集電体との結着性を高めて二次電池のサイクル特性を向上させる技術が提案されている。
特開2010-192434号公報
 しかし、特許文献1に記載の粒子状重合体を結着材として使用した二次電池には、電池の膨らみを十分に抑制することができず、例えばレート特性および高温サイクル特性などの二次電池の性能を十分に向上させることができないという問題があった。
 そこで、本発明は、二次電池の膨れを抑制することができると共に二次電池に良好なレート特性および高温サイクル特性を発揮させることができる二次電池電極用バインダー組成物および二次電池電極用スラリー組成物を提供することを目的とする。
 また、本発明は、二次電池の膨れを抑制することができると共に二次電池に良好なレート特性および高温サイクル特性を発揮させることができる二次電池用電極を提供することを目的とする。
 更に、本発明は、レート特性および高温サイクル特性に優れ、且つ、膨らみ難い二次電池を提供することを目的とする。
 本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、特許文献1に記載のコアシェル構造を有する粒子状重合体を用いた二次電池では、粒子状重合体の調製に使用するエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量が多いために電池の膨らみを十分に抑制できていないことを見出した。また、本発明者が更に検討を重ねたところ、粒子状重合体の調製に使用するエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量を減らせば電池の膨らみを抑制することが可能である一方で、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の量を減らし過ぎると、電極にピンホールが発生することが見出された。
 そこで、本発明者は、上記知見に基づいて更に検討を重ねた。そして、本発明者は、コアシェル構造を有する粒子状重合体を結着材として用いた二次電池に関し、粒子状重合体のコア部の調製に使用する単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量と、シェル部の調製に使用する単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量とを所定の範囲内に調整すると共に、粒子状重合体の個数平均粒子径を所定の範囲内に調整することで、電池の膨らみおよび電極へのピンホールの発生の双方を抑制して、レート特性および高温サイクル特性を十分に向上させることができることを見出し、本発明を完成させた。
 即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、粒子状重合体と、水とを含む二次電池電極用バインダー組成物であって、前記粒子状重合体は、コア部とシェル部とからなるコアシェル構造を有し、且つ、個数平均粒子径が200nm以上600nm以下であり、前記コア部は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が0.1質量%超5.0質量%以下の単量体組成物を用いて重合され、前記シェル部は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が0.1質量%以上3.0質量%以下の単量体組成物を用いて重合され、前記コア部の重合に用いられた単量体組成物のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量は、前記シェル部の重合に用いられた単量体組成物のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量よりも多いことを特徴とする。このように、コア部の重合に使用する単量体組成物およびシェル部の重合に使用する単量体組成物について、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量を上記上限値以下にすると共に、粒子状重合体の個数平均粒子径を上記範囲内とすれば、バインダー組成物を用いて作製した二次電池の膨れを抑制することができる。また、コア部の重合に使用する単量体組成物およびシェル部の重合に使用する単量体組成物について、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量を上記下限値以上にすると共に、粒子状重合体の個数平均粒子径を上記範囲内とすれば、電極へのピンホールの発生を抑制することができる。そして、上述した粒子状重合体を含むバインダー組成物を使用すれば、二次電池のレート特性および高温サイクル特性を十分に向上させることができる。
 なお、本発明において、「粒子状重合体の個数平均粒子径」は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。また、本発明において、「シェル部」とは、多段重合によりコアシェル構造の粒子状重合体を調製する際に最終段で重合された部分であり、通常、コア部の表面上に形成されて粒子状重合体の最表面部分を構成する部分を指す。更に、本発明において、「コア部」は、1種類の単量体組成物を用いて調製されたものであってもよいし、2種類以上の単量体組成物を用いて多段重合により調製されたものであってもよい。なお、コア部の調製に2種類以上の単量体組成物を用いる場合には、各単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が上記範囲内であることが必要である。
 ここで、本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、前記コア部の重合に用いたエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量が、前記シェル部の重合に用いたエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量の0.2倍以上7.0倍以下であることが好ましい。コア部の重合に用いたエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量をシェル部の重合に用いたエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量の0.2倍以上とすれば、バインダー組成物を用いたスラリー組成物の安定性を向上させることができると共に電極へのピンホールの発生を十分に抑制することができるからである。また、コア部の重合に用いたエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量をシェル部の重合に用いたエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量の7.0倍以下とすれば、二次電池の膨れを十分に抑制することができるからである。
 なお、本発明において、コア部の調製に2種類以上の単量体組成物を用いる場合、「コア部の重合に用いたエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量」とは、使用したエチレン性不飽和カルボン酸単量体の総量を指す。
 また、本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、前記粒子状重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を0.2質量%以上3.0質量%以下含むことが好ましい。エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の量を0.2質量%以上とすれば、電極へのピンホールの発生を十分に抑制することができるからである。また、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の量を3.0質量%以下とすれば、二次電池の膨れを十分に抑制することができるからである。
 なお、本発明において、「単量体単位を含む」とは、「その単量体を用いて得た重合体中に単量体由来の構造単位が含まれている」ことを意味する。
 そして、本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、前記コア部の重合に用いた単量体の量が、前記シェル部の重合に用いた単量体の量の0.1倍以上0.5倍以下であることが好ましい。コア部の重合に用いた単量体の量をシェル部の重合に用いた単量体の量の0.1倍以上0.5倍以下とすれば、粒子状重合体の個数平均粒子径を適度な大きさとし、二次電池の膨れを十分に抑制することができると共に、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を向上させることができるからである。
 なお、本発明において、コア部の調製に2種類以上の単量体組成物を用いる場合、「コア部の重合に用いた単量体の量」とは、コア部の調製に使用した単量体の総量を指す。
 また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の二次電池電極用スラリー組成物は、上述した二次電池電極用バインダー組成物の何れかと、電極活物質とを含むことを特徴とする。このように、上述したバインダー組成物を使用すれば、スラリー組成物を用いて作製した二次電池の膨れを抑制することができる。また、スラリー組成物を用いて作成した電極へのピンホールの発生を抑制することができる。そして、上述したスラリー組成物を使用すれば、二次電池のレート特性および高温サイクル特性を十分に向上させることができる。
 更に、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の二次電池用電極は、上述した二次電池電極用スラリー組成物を用いて得られる電極合材層を有することを特徴とする。このように、上述した二次電池電極用スラリー組成物を用いて電極合材層を形成すれば、ピンホールの発生を抑制しつつ、電極を使用した二次電池の膨れを抑制することができると共に二次電池に良好なレート特性および高温サイクル特性を発揮させることができる。
 また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の二次電池は、正極、負極、電解液およびセパレータを備え、前記正極および負極の少なくとも一方が上述した二次電池用電極であることを特徴とする。このように、上述した電極を使用すれば、レート特性および高温サイクル特性に優れ、且つ、膨らみ難い二次電池を提供することができる。
 本発明によれば、二次電池の膨れを抑制することができると共に二次電池に良好なレート特性および高温サイクル特性を発揮させることができる二次電池電極用バインダー組成物および二次電池電極用スラリー組成物を提供することができる。
 また、本発明によれば、二次電池の膨れを抑制することができると共に二次電池に良好なレート特性および高温サイクル特性を発揮させることができる二次電池用電極を提供することができる。
 更に、本発明によれば、レート特性および高温サイクル特性に優れ、且つ、膨らみ難い二次電池を提供することができる。
 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
 ここで、本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、二次電池電極用スラリー組成物を調製する際に用いることができる。そして、本発明の二次電池電極用バインダー組成物を用いて調製した二次電池電極用スラリー組成物は、二次電池の電極を形成する際に用いることができる。更に、本発明の二次電池は、本発明の二次電池用電極を用いたことを特徴とする。
(二次電池電極用バインダー組成物)
 本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、水系媒体を分散媒とした水系バインダー組成物であり、結着材としての粒子状重合体と、水とを含む。そして、本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、粒子状重合体として、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が所定の範囲内にある単量体組成物を用いて重合されたコア部と、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が所定の範囲内にある単量体組成物を用いて重合されたシェル部とからなるコアシェル構造を有し、且つ、個数平均粒子径が所定の範囲内にある粒子状重合体を含むことを特徴とする。
<粒子状重合体>
 粒子状重合体は、本発明のバインダー組成物と電極活物質とを含む二次電池電極用スラリー組成物を用いて集電体上に電極合材層を形成することにより製造した二次電池用電極において、電極合材層に含まれる成分が電極合材層から脱離しないように保持しうる成分である。一般的に、電極合材層における粒子状重合体は、電解液に浸漬された際に、電解液を吸収して膨潤しながらも粒子状の形状を維持し、電極活物質同士または電極活物質と集電体とを結着させ、電極活物質が集電体から脱落するのを防ぐ。また、粒子状重合体は、電極合材層に含まれる電極活物質以外の粒子をも結着し、電極合材層の強度を維持する役割も果たしている。
 そして、本発明のバインダー組成物では、当該バインダー組成物を用いて形成した電極へのピンホールの発生および二次電池の膨れを抑制し、二次電池に良好なレート特性および高温サイクル特性を発揮させるために、所定の単量体組成物を用いて形成したコア部とシェル部とからなるコアシェル構造を有し、且つ、個数平均粒子径が200nm以上600nm以下の粒子状重合体を使用することを特徴とする。
[コアシェル構造]
 ここで、コアシェル構造を有する粒子状重合体は、多段重合により調製することができる。具体的には、粒子状重合体は、コア部形成用の単量体組成物を用いて一段重合または多段重合によりコア部を形成した後、コア部の存在下でシェル部形成用の単量体組成物を重合させてシェル部を形成することにより、調製することができる。
 なお、コア部形成用の単量体組成物およびシェル部形成用の単量体組成物の重合は、特に限定されることなく、水などの水系溶媒中で行うことができる。そして、重合に使用した単量体組成物中の各単量体の含有割合は、通常、当該単量体単位を重合して得られる重合体における繰り返し単位(単量体単位)の含有割合と同様になる。
 また、コア部およびシェル部の重合様式は、特に限定されず、例えば溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法も用いることができる。重合反応としては、例えばイオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などいずれの反応も用いることができる。中でも、製造効率の観点からは、乳化重合法が特に好ましい。なお、乳化重合は、常法に従い行うことができる。
 そして、コア部およびシェル部の重合に使用される乳化剤、分散剤、重合開始剤、重合助剤、連鎖移動剤などは、一般に用いられるものを使用することができ、その使用量も、一般に使用される量とする。またコア部の重合に際しては、シード粒子を採用してシード重合を行ってもよい。また、重合条件も、重合方法および重合開始剤の種類などにより任意に選択することができる。
-コア部形成用の単量体組成物-
 そして、本発明のバインダー組成物では、粒子状重合体のコア部が、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が0.1質量%超5.0質量%以下の単量体組成物を用いて重合されていることを必要とする。また、コア部の重合に用いられた単量体組成物は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が、シェル部の重合に用いられた単量体組成物のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量よりも多いことを必要とする。
 コア部形成用の単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が0.1質量%以下の場合、コア部の重合安定性が低下すると共にバインダー組成物を用いて電極を形成した際にピンホールの発生を抑制することができない。また、コア部形成用の単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が5.0質量%超の場合、バインダー組成物を用いた二次電池の膨れを抑制することができない。更に、コア部形成用の単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が5.0質量%超の場合、コアシェル構造を良好に形成することができずに粒子状重合体の個数平均粒子径が低下してしまう虞がある。一方、コア部形成用の単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量を0.1質量%超5.0質量%以下とすれば、電極へのピンホールの発生と二次電池の膨れとの双方を抑制して、二次電池に良好なレート特性および高温サイクル特性を発揮させることができる。また、コア部形成用の単量体組成物のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量をシェル部形成用の単量体組成物のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量よりも多くすれば、粒子径が小さくて重合安定性が低下し易いコア部を良好に重合して、電極へのピンホールの発生を十分に抑制することができるからである。
 なお、コア部の重合安定性を確保すると共に電極のピンホールの発生を十分に抑制する観点からは、コア部形成用の単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量は、0.2質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましく、2.5質量%以上であることが更に好ましい。また、二次電池の膨れを十分に抑制する観点からは、コア部形成用の単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量は、4.0質量%以下であることが好ましく、3.5質量%以下であることがより好ましく、3.0質量%以下であることが更に好ましい。
 ここで、コア部形成用の単量体組成物が含有するエチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのモノカルボン酸およびジカルボン酸、並びに、その無水物等が挙げられる。中でも、アクリル酸、メタクリル酸およびイタコン酸が好ましい。なお、エチレン性不飽和カルボン酸単量体は、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。
 そして、コア部形成用の単量体組成物が含有するエチレン性不飽和カルボン酸単量体以外の単量体としては、特に限定されることなく、脂肪族共役ジエン単量体、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル系単量体、(メタ)アクリル酸エステル単量体、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体、不飽和カルボン酸アミド単量体などの粒子状重合体の調製に使用される既知の単量体が挙げられる。なお、本発明においては、単量体組成物が含有するエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量が所定の範囲内にあることが重要であり、コア部の形成に使用するその他の単量体の種類および量は、任意の種類および量とすることができる。
 ここで、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸および/またはメタクリル酸を意味する。
 なお、脂肪族共役ジエン単量体としては、特に限定されることなく、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、置換および側鎖共役ヘキサジエン類などが挙げられる。中でも、1,3-ブタジエンが好ましい。なお、脂肪族共役ジエン単量体は、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。
 また、芳香族ビニル単量体としては、特に限定されることなく、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。中でも、スチレンが好ましい。なお、芳香族ビニル単量体は、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。
 更に、シアン化ビニル系単量体としては、特に限定されることなく、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α-クロロアクリロニトリル、α-エチルアクリロニトリルなどが挙げられる。中でも、アクリロニトリル、メタクリロニトリルが好ましい。なお、これらは、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。
 また、(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば、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。中でも、メチルアクリレート、メチルメタクリレートが好ましい。なお、これらは、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。
 更に、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体としては、例えば、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。中でも、β-ヒドロキシエチルアクリレートが好ましい。なお、これらは、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。
 また、不飽和カルボン酸アミド単量体としては、例えば、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等が挙げられる。中でも、アクリルアミド、メタクリルアミドが好ましい。なお、これらは、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。
 中でも、コア部形成用の単量体組成物は、脂肪族共役ジエン単量体および芳香族ビニル単量体を少なくとも含むことが好ましく、脂肪族共役ジエン単量体として1,3-ブタジエンを含み、芳香族ビニル単量体としてスチレンを含むことがより好ましい。即ち、コア部は、スチレン-ブタジエン共重合体で構成されていることが好ましい。
 なお、多段重合によりコア部を形成する場合、各重合段で使用する単量体組成物の組成は同一でもよいし、異なっていてもよい。
-シェル部形成用の単量体組成物-
 また、本発明のバインダー組成物では、粒子状重合体のシェル部が、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が0.1質量%以上3.0質量%以下の単量体組成物を用いて重合されていることを必要とする。
 シェル部形成用の単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が0.1質量%未満の場合、バインダー組成物を用いて電極を形成した際にピンホールの発生を抑制することができない。また、シェル部形成用の単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が3.0質量%超の場合、バインダー組成物を用いた二次電池の膨れを抑制することができない。一方、シェル部形成用の単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量を0.1質量%以上3.0質量%以下とすれば、電極へのピンホールの発生と二次電池の膨れとの双方を抑制して、二次電池に良好なレート特性および高温サイクル特性を発揮させることができる。
 なお、電極のピンホールの発生を十分に抑制する観点からは、シェル部形成用の単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量は、0.15質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましい。また、二次電池の膨れを十分に抑制する観点からは、シェル部形成用の単量体組成物中のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量は、2.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以下であることがより好ましく、0.7質量%以下であることが更に好ましい。
 ここで、シェル部形成用の単量体組成物が含有するエチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、コア部形成用の単量体組成物と同様のエチレン性不飽和カルボン酸単量体を使用することができる。中でも、アクリル酸、メタクリル酸およびイタコン酸が好ましい。なお、エチレン性不飽和カルボン酸単量体は、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。
 そして、シェル部形成用の単量体組成物が含有するエチレン性不飽和カルボン酸単量体以外の単量体としては、特に限定されることなく、脂肪族共役ジエン単量体、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル系単量体、(メタ)アクリル酸エステル単量体、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体、不飽和カルボン酸アミド単量体などの粒子状重合体の調製に使用される既知の単量体が挙げられる。ここで、本発明においては、単量体組成物が含有するエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量が所定の範囲内にあることが重要であり、シェル部の形成に使用するその他の単量体の種類および量は、任意の種類および量とすることができる。
 なお、脂肪族共役ジエン単量体としては、コア部形成用の単量体組成物と同様の脂肪族共役ジエン単量体を使用することができる。中でも、1,3-ブタジエンが好ましい。なお、脂肪族共役ジエン単量体は、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。
 そして、シェル部形成用の単量体組成物中の脂肪族共役ジエン単量体の含有量は、例えば、17質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましく、65質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましい。
 また、芳香族ビニル単量体としては、コア部形成用の単量体組成物と同様の芳香族ビニル単量体を使用することができる。中でも、スチレンが好ましい。なお、芳香族ビニル単量体は、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。
 そして、シェル部形成用の単量体組成物中の芳香族ビニル単量体の含有量は、例えば、27質量%以上であることが好ましく、34質量%以上であることがより好ましく、75質量%以下であることが好ましく、68質量%以下であることがより好ましい。
 更に、シアン化ビニル系単量体としては、コア部形成用の単量体組成物と同様のシアン化ビニル系単量体を使用することができる。中でも、アクリロニトリル、メタクリロニトリルが好ましい。なお、これらは、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。
 また、(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、コア部形成用の単量体組成物と同様の(メタ)アクリル酸エステル単量体を使用することができる。中でも、重合速度を速める観点から、メチルアクリレート、メチルメタクリレートが好ましい。なお、これらは、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。
 そして、シェル部形成用の単量体組成物中の(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有量は、例えば、0.5質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、10質量%以下であることが好ましく、7質量%以下であることがより好ましい。
 更に、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体としては、コア部形成用の単量体組成物と同様のヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体を使用することができる。中でも、β-ヒドロキシエチルアクリレートが好ましい。なお、これらは、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。
 また、不飽和カルボン酸アミド単量体としては、コア部形成用の単量体組成物と同様の不飽和カルボン酸アミド単量体を使用することができる。中でも、アクリルアミド、メタクリルアミドが好ましい。なお、これらは、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。
 中でも、シェル部形成用の単量体組成物は、脂肪族共役ジエン単量体および芳香族ビニル単量体を少なくとも含むことが好ましく、脂肪族共役ジエン単量体として1,3-ブタジエンを含み、芳香族ビニル単量体としてスチレンを含むことがより好ましい。即ち、シェル部は、スチレン-ブタジエン共重合体で構成されていることが好ましい。
-エチレン性不飽和カルボン酸単量体の使用量の比-
 ここで、粒子状重合体の調製に当たり、コア部の形成に用いるエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量(総量)は、シェル部の形成に用いるエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量の0.2倍以上であることが好ましく、0.35倍以上であることがより好ましく、7.0倍以下であることが好ましく、6.0倍以下であることがより好ましい。コア部の形成に用いるエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量をシェル部の形成に用いるエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量の0.2倍以上とすれば、コア部を良好に形成してバインダー組成物を用いたスラリー組成物の安定性を向上させることができると共に電極へのピンホールの発生を十分に抑制することができるからである。また、コア部の形成に用いるエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量をシェル部の形成に用いるエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量の7.0倍以下とすれば、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の使用量を低減して、二次電池の膨れを十分に抑制することができるからである。
-エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の量-
 そして、上述したコア部形成用の単量体組成物およびシェル部形成用の単量体組成物を用いて形成した粒子状重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を0.2質量%以上含むことが好ましく、0.3質量%以上含むことがより好ましく、0.5質量%以上含むことが更に好ましく、3.0質量%以下含むことが好ましく、1.0質量%以下含むことがより好ましく、0.8質量%以下含むことが更に好ましい。粒子状重合体の全単量体単位中でエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位が占める割合を0.2質量%以上とすれば、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の量を十分に確保して、電極へのピンホールの発生を十分に抑制することができるからである。また、粒子状重合体の全単量体単位中でエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位が占める割合を3.0質量%以下とすれば、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の量を低減して、二次電池の膨れを十分に抑制することができるからである。
-単量体量の比-
 また、粒子状重合体は、コア部の重合に用いた単量体(コア部形成用の単量体組成物中の単量体)の量が、シェル部の重合に用いた単量体(シェル部形成用の単量体組成物中の単量体)の量の0.1倍以上であることが好ましく、0.2倍以上であることがより好ましく、0.5倍以下であることが好ましく、0.3倍以下であることがより好ましい。コア部の重合に用いた単量体の量をシェル部の重合に用いた単量体の量の0.1倍以上とすれば、コア部の数が少なくなって粒子状重合体の個数平均粒子径が大きくなり過ぎるのを防止し、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を向上させることができるからである。また、コア部の重合に用いた単量体の量をシェル部の重合に用いた単量体の量の0.5倍以下とすれば、コア部の数が多くなって粒子状重合体の個数平均粒子径が小さくなり過ぎるのを防止し、バインダー組成物を用いて作製した電極へのピンホールの発生を抑制することができるからである。
[個数平均粒子径]
 そして、上述したコアシェル構造を有する粒子状重合体は、個数平均粒子径が200nm以上600nm以下であることが必要であり、粒子状重合体の個数平均粒子径は、250nm以上であることが好ましく、300nm以上であることがより好ましく、550nm以下であることが好ましく、400nm以下であることがより好ましい。個数平均粒子径が200nm未満の場合には、上述した単量体組成物を使用してコアシェル構造の粒子状重合体を形成した場合であっても、電極へのピンホールの発生を抑制することができない。また、個数平均粒子径が600nm超の場合には、二次電池の膨れを抑制することができないと共に、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度が低下する虞がある。
 なお、粒子状重合体の個数平均粒子径は、例えば、乳化剤の量、単量体の量などを調整することで、所望の範囲に調整することができる。
[THFゲル含有量]
 さらに、本発明のバインダー組成物に使用する粒子状重合体は、テトラヒドロフラン(THF)ゲル含有量が65質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、95質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましい。粒子状重合体のTHFゲル含有量を上述の範囲内とすることで、バインダー組成物を用いて形成した電極の膨れを十分に抑制するとともに、二次電池のサイクル特性を十分に向上させることができるからである。
 なお、本発明において、粒子状重合体の「THFゲル含有量」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。そして、上述したTHFゲル含有量は、粒子状重合体の調製条件(例えば、使用する単量体、重合条件など)を変更することにより適宜調整することができる。具体的には、THFゲル含有量は、重合温度、重合開始剤の種類、反応停止時の転化率(モノマー消費量等)、連鎖移動剤の使用量を変更することによっても調整することができる。例えば、重合時に使用する連鎖移動剤であるtert-ドデシルメルカプタン(TDM)の配合量を少なくするとTHFゲル含有量を高めることができ、TDMの量を多くするとTHFゲル含有量を低下させることができる。
<その他の成分>
 本発明のバインダー組成物は、上記粒子状重合体の他に、水溶性重合体、導電助剤、補強材、レベリング剤、粘度調整剤、電解液添加剤等の成分を含有していてもよい。これらは、電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られず、公知のもの、例えば国際公開第2012/115096号に記載のものを使用することができる。また、これらの成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
<バインダー組成物の調製>
 本発明のバインダー組成物は、上述した成分を分散媒としての水系媒体中に分散させることにより調製することができる。具体的には、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどの混合機を用いて上述した成分と水系媒体とを混合することにより、バインダー組成物を調製することができる。
 なお、粒子状重合体は、水系溶媒中で単量体組成物を重合して調製した場合には、水分散体の状態でそのまま他の成分と混合することができる。また、粒子状重合体を水分散体の状態で混合する場合には、水分散体中の水を上記水系媒体として使用してもよい。即ち、バインダー組成物は、特に限定されることなく、水系溶媒中で単量体組成物を重合して上述した粒子状重合体の水分散体を調製する工程を含み、任意に、水分散体に対してその他の成分および/または水を添加して混合する工程を更に含むバインダー組成物の製造方法を用いて調製することができる。
(二次電池電極用スラリー組成物)
 本発明の二次電池電極用スラリー組成物は、水系媒体を分散媒とした水系スラリー組成物であり、電極活物質と、上述したバインダー組成物とを含む。即ち、本発明の二次電池電極用スラリー組成物は、電極活物質と、上述した粒子状重合体と、水などの分散媒とを少なくとも含み、任意に、その他の成分を更に含有する。そして、本発明の二次電池電極用スラリー組成物は、上述したバインダー組成物を含んでいるので、当該スラリー組成物を用いて形成した電極にピンホールが発生するのを抑制することができると共に、当該電極を用いた二次電池の膨れを抑制することができる。そして、その結果、二次電池のレート特性および高温サイクル特性を十分に向上させることができる。
 なお、以下では、一例として二次電池電極用スラリー組成物がリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物である場合について説明するが、本発明は下記の一例に限定されるものではない。
<電極活物質>
 電極活物質は、リチウムイオン二次電池の電極(正極、負極)において電子の受け渡しをする物質である。そして、リチウムイオン二次電池の電極活物質(正極活物質、負極活物質)としては、通常は、リチウムを吸蔵および放出し得る物質を用いる。
[正極活物質]
 具体的には、正極活物質としては、遷移金属を含有する化合物、例えば、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、リチウムと遷移金属との複合金属酸化物などを用いることができる。なお、遷移金属としては、例えば、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo等が挙げられる。
 ここで、遷移金属酸化物としては、例えばMnO、MnO、V、V13、TiO、Cu、非晶質VO-P、非晶質MoO、非晶質V、非晶質V13等が挙げられる。
 遷移金属硫化物としては、TiS、TiS、非晶質MoS、FeSなどが挙げられる。
 リチウムと遷移金属との複合金属酸化物としては、層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物、スピネル型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物、オリビン型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物などが挙げられる。
 層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、リチウム含有コバルト酸化物(LiCoO)、リチウム含有ニッケル酸化物(LiNiO)、Co-Ni-Mnのリチウム含有複合酸化物(Li(Co Mn Ni)O)、Ni-Mn-Alのリチウム含有複合酸化物、Ni-Co-Alのリチウム含有複合酸化物、LiMaOとLiMbOとの固溶体などが挙げられる。なお、Co-Ni-Mnのリチウム含有複合酸化物としては、Li[Ni0.5Co0.2Mn0.3]O、Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]Oなどが挙げられる。また、LiMaOとLiMbOとの固溶体としては、例えば、xLiMaO・(1-x)LiMbOなどが挙げられる。ここで、xは0<x<1を満たす数を表し、Maは平均酸化状態が3+である1種類以上の遷移金属を表し、Mbは平均酸化状態が4+である1種類以上の遷移金属を表す。このような固溶体としては、Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56]Oなどが挙げられる。
 なお、本明細書において、「平均酸化状態」とは、前記「1種類以上の遷移金属」の平均の酸化状態を示し、遷移金属のモル量と原子価とから算出される。例えば、「1種類以上の遷移金属」が、50mol%のNi2+と50mol%のMn4+から構成される場合には、「1種類以上の遷移金属」の平均酸化状態は、(0.5)×(2+)+(0.5)×(4+)=3+となる。
 スピネル型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、マンガン酸リチウム(LiMn)や、マンガン酸リチウム(LiMn)のMnの一部を他の遷移金属で置換した化合物が挙げられる。具体例としては、LiNi0.5Mn1.5などのLi[Mn2-tMc]Oが挙げられる。ここで、Mcは平均酸化状態が4+である1種類以上の遷移金属を表す。Mcの具体例としては、Ni、Co、Fe、Cu、Cr等が挙げられる。また、tは0<t<1を満たす数を表し、sは0≦s≦1を満たす数を表す。なお、正極活物質としては、Li1+xMn2-x(0<X<2)で表されるリチウム過剰のスピネル化合物なども用いることができる。
 オリビン型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO)、オリビン型リン酸マンガンリチウム(LiMnPO)などのLiMdPOで表されるオリビン型リン酸リチウム化合物が挙げられる。ここで、Mdは平均酸化状態が3+である1種類以上の遷移金属を表し、例えばMn、Fe、Co等が挙げられる。また、yは0≦y≦2を満たす数を表す。さらに、LiMdPOで表されるオリビン型リン酸リチウム化合物は、Mdが他の金属で一部置換されていてもよい。置換しうる金属としては、例えば、Cu、Mg、Zn、V、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Si、BおよびMoなどが挙げられる。
[負極活物質]
 また、負極活物質としては、例えば、炭素系負極活物質、金属系負極活物質、およびこれらを組み合わせた負極活物質などが挙げられる。
 ここで、炭素系負極活物質とは、リチウムを挿入(「ドープ」ともいう。)可能な、炭素を主骨格とする活物質をいい、炭素系負極活物質としては、例えば炭素質材料と黒鉛質材料とが挙げられる。
 炭素質材料は、炭素前駆体を2000℃以下で熱処理して炭素化させることによって得られる、黒鉛化度の低い(即ち、結晶性の低い)材料である。なお、炭素化させる際の熱処理温度の下限は特に限定されないが、例えば500℃以上とすることができる。
 そして、炭素質材料としては、例えば、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や、ガラス状炭素に代表される非晶質構造に近い構造を持つ難黒鉛性炭素などが挙げられる。
 ここで、易黒鉛性炭素としては、例えば、石油または石炭から得られるタールピッチを原料とした炭素材料が挙げられる。具体例を挙げると、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソフェーズピッチ系炭素繊維、熱分解気相成長炭素繊維などが挙げられる。
 また、難黒鉛性炭素としては、例えば、フェノール樹脂焼成体、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、擬等方性炭素、フルフリルアルコール樹脂焼成体(PFA)、ハードカーボンなどが挙げられる。
 黒鉛質材料は、易黒鉛性炭素を2000℃以上で熱処理することによって得られる、黒鉛に近い高い結晶性を有する材料である。なお、熱処理温度の上限は、特に限定されないが、例えば5000℃以下とすることができる。
 そして、黒鉛質材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛などが挙げられる。
 ここで、人造黒鉛としては、例えば、易黒鉛性炭素を含んだ炭素を主に2800℃以上で熱処理した人造黒鉛、MCMBを2000℃以上で熱処理した黒鉛化MCMB、メソフェーズピッチ系炭素繊維を2000℃以上で熱処理した黒鉛化メソフェーズピッチ系炭素繊維などが挙げられる。
 また、金属系負極活物質とは、金属を含む活物質であり、通常は、リチウムの挿入が可能な元素を構造に含み、リチウムが挿入された場合の単位質量当たりの理論電気容量が500mAh/g以上である活物質をいう。金属系活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウム合金を形成し得る単体金属(例えば、Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn、Tiなど)およびその合金、並びに、それらの酸化物、硫化物、窒化物、ケイ化物、炭化物、燐化物などが用いられる。これらの中でも、金属系負極活物質としては、ケイ素を含む活物質(シリコン系負極活物質)が好ましい。シリコン系負極活物質を用いることにより、リチウムイオン二次電池を高容量化することができるからである。
 シリコン系負極活物質としては、例えば、ケイ素(Si)、ケイ素を含む合金、SiO、SiO、Si含有材料を導電性カーボンで被覆または複合化してなるSi含有材料と導電性カーボンとの複合化物などが挙げられる。なお、これらのシリコン系負極活物質は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類上を組み合わせて用いてもよい。
 ケイ素を含む合金としては、例えば、ケイ素と、アルミニウムと、鉄などの遷移金属とを含み、さらにスズおよびイットリウム等の希土類元素を含む合金組成物が挙げられる。
 SiOは、SiOおよびSiOの少なくとも一方と、Siとを含有する化合物であり、xは、通常、0.01以上2未満である。そして、SiOは、例えば、一酸化ケイ素(SiO)の不均化反応を利用して形成することができる。具体的には、SiOは、SiOを、任意にポリビニルアルコールなどのポリマーの存在下で熱処理し、ケイ素と二酸化ケイ素とを生成させることにより、調製することができる。なお、熱処理は、SiOと、任意にポリマーとを粉砕混合した後、有機物ガス及び/又は蒸気を含む雰囲気下、900℃以上、好ましくは1000℃以上の温度で行うことができる。
 Si含有材料と導電性カーボンとの複合化物としては、例えば、SiOと、ポリビニルアルコールなどのポリマーと、任意に炭素材料との粉砕混合物を、例えば有機物ガスおよび/または蒸気を含む雰囲気下で熱処理してなる化合物を挙げることができる。また、SiOの粒子に対して、有機物ガスなどを用いた化学的蒸着法によって表面をコーティングする方法、SiOの粒子と黒鉛または人造黒鉛をメカノケミカル法によって複合粒子化(造粒)する方法などの公知の方法でも得ることができる。
<バインダー組成物>
 リチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物に配合し得るバインダー組成物としては、上述した粒子状重合体と水とを含む本発明の二次電池電極用バインダー組成物を用いることができる。
 なお、バインダー組成物の配合量は、特に限定されることなく、例えば電極活物質100質量部当たり、固形分換算で、粒子状重合体が0.5質量部以上3.0質量部以下となる量とすることができる。
<その他の成分>
 スラリー組成物に配合し得るその他の成分としては、特に限定することなく、本発明のバインダー組成物に配合し得るその他の成分と同様のものが挙げられる。また、その他の成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
<スラリー組成物の調製>
 上述したスラリー組成物は、上記各成分を分散媒としての水系媒体中に分散させることにより調製することができる。具体的には、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどの混合機を用いて上記各成分と水系媒体とを混合することにより、スラリー組成物を調製することができる。なお、上記各成分と水系媒体との混合は、通常、室温~80℃の範囲で、10分~数時間行うことができる。
 ここで、水系媒体としては、通常は水を用いるが、任意の化合物の水溶液や、少量の有機媒体と水との混合溶液などを用いてもよい。なお、水系媒体として使用される水には、バインダー組成物が含有していた水も含まれ得る。
(二次電池用電極)
 本発明の二次電池電極用バインダー組成物を用いて調製した上記二次電池電極用スラリー組成物(負極用スラリー組成物および正極用スラリー組成物)は、二次電池用電極(負極および正極)の製造に用いることができる。
 ここで、二次電池用電極は、集電体と、集電体上に形成された電極合材層とを備え、電極合材層は上記二次電池電極用スラリー組成物を用いて形成されている。即ち、電極合材層には、少なくとも、電極活物質と、上述した粒子状重合体とが含まれている。なお、電極合材層中に含まれている各成分は、上記二次電池電極用スラリー組成物中に含まれていたものであり、それら各成分の好適な存在比は、スラリー組成物中の各成分の好適な存在比と同じである。
 そして、上記二次電池用電極は、本発明の二次電池電極用バインダー組成物を含むスラリー組成物を使用して作製しているので、ピンホールの発生が抑制されている。また、当該電極を使用した二次電池では、電池の膨れが抑制される。その結果、上記二次電池用電極を用いた二次電池は、良好なレート特性および高温サイクル特性を発揮することができる。
<二次電池用電極の製造方法>
 なお、本発明の二次電池用電極は、例えば、上述した二次電池電極用スラリー組成物を集電体上に塗布する工程(塗布工程)と、集電体上に塗布された二次電池電極用スラリー組成物を乾燥して集電体上に電極合材層を形成する工程(乾燥工程)とを経て製造される。
[塗布工程]
 上記二次電池電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、特に限定されず公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などを用いることができる。この際、スラリー組成物を集電体の片面だけに塗布してもよいし、両面に塗布してもよい。塗布後乾燥前の集電体上のスラリー膜の厚みは、乾燥して得られる電極合材層の厚みに応じて適宜に設定しうる。
 ここで、スラリー組成物を塗布する集電体としては、電気導電性を有し、かつ、電気化学的に耐久性のある材料が用いられる。具体的には、集電体としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などからなる集電体を用い得る。中でも、負極に用いる集電体としては、銅箔が特に好ましい。また、正極に用いる集電体としては、アルミニウム箔が特に好ましい。なお、前記の材料は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
[乾燥工程]
 集電体上のスラリー組成物を乾燥する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。このように集電体上の電極用スラリー組成物を乾燥することで、集電体上に電極合材層を形成し、集電体と電極合材層とを備えるリチウムイオン二次電池用電極を得ることができる。
 なお、乾燥工程の後、金型プレスまたはロールプレスなどを用い、電極合材層に加圧処理を施してもよい。加圧処理により、電極合材層と集電体との密着性を向上させることができる。
 さらに、電極合材層が硬化性の重合体を含む場合は、電極合材層の形成後に前記重合体を硬化させることが好ましい。
(二次電池)
 本発明の二次電池は、正極と、負極と、電解液と、セパレータとを備え、正極および負極の少なくとも一方として、本発明の二次電池用電極を用いたものである。即ち、二次電池は、正極および負極の少なくとも一方として本発明の二次電池用電極を用いて製造することができる。そして、本発明の二次電池は、本発明の二次電池用電極を備えているので、レート特性および高温サイクル特性に優れており、且つ、膨らみ難い。
 なお、以下では、一例として二次電池がリチウムイオン二次電池である場合について説明するが、本発明は下記の一例に限定されるものではない。
<電極>
 上述のように、本発明の二次電池用電極が、正極および負極の少なくとも一方として用いられる。即ち、リチウムイオン二次電池の正極が本発明の電極であり負極が他の既知の負極であってもよく、リチウムイオン二次電池の負極が本発明の電極であり正極が他の既知の正極であってもよく、そして、リチウムイオン二次電池の正極および負極の両方が本発明の電極であってもよい。
<電解液>
 電解液としては、溶媒に電解質を溶解した電解液を用いることができる。
 ここで、溶媒としては、電解質を溶解可能な有機溶媒を用いることができる。具体的には、溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトン等のアルキルカーボネート系溶媒に、2,5-ジメチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、酢酸メチル、ジメトキシエタン、ジオキソラン、プロピオン酸メチル、ギ酸メチル等の粘度調整溶媒を添加したものを用いることができる。
 電解質としては、リチウム塩を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、特開2012-204303号公報に記載のものを用いることができる。これらのリチウム塩の中でも、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、電解質としてはLiPF、LiClO、CFSOLiが好ましい。
<セパレータ>
 セパレータとしては、例えば特開2012-204303号公報に記載のものを用いることができる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、リチウムイオン二次電池内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという点より、ポリオレフィン系の樹脂(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)からなる微多孔膜が好ましい。
<リチウムイオン二次電池の製造方法>
 リチウムイオン二次電池は、例えば、正極と、負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、これを必要に応じて電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口することにより製造することができる。リチウムイオン二次電池の内部の圧力上昇、過充放電などの発生を防止するために、必要に応じて、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、エキスパンドメタル、リード板などを設けてもよい。リチウムイオン二次電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。
 以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
 実施例および比較例において、粒子状重合体の個数平均粒子径およびTHFゲル含有量、スラリー組成物の安定性、電極のピンホールの有無およびピール強度、並びに、二次電池の高温サイクル特性、レート特性および耐膨らみ性は、それぞれ以下の方法を使用して評価した。
<個数平均粒子径>
 粒子状重合体の個数平均粒子径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(ベックマン・コールター社製、LS230)を用いて測定した。
 具体的には、粒子状重合体を含む水分散体について、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて粒子状重合体の粒子径-個数積算分布を測定し、積算分布の値が50%となる粒子径を個数平均粒子径とした。
<THFゲル含有量>
 粒子状重合体を含む水分散体を用意し、この水分散体を50%湿度、23~25℃の環境下で乾燥させて、厚み3±0.3mmに成膜した。成膜したフィルムを1mm角に裁断し、約1gを精秤した。
 裁断により得られたフィルム片の質量をw0とする。このフィルム片を、100gのテトラヒドロフラン(THF)に24時間、25℃にて浸漬した。その後、THFから引き揚げたフィルム片を105℃で3時間真空乾燥して、不溶分の質量w1を計測した。
 そして、下記式にしたがってゲル含有量(質量%)を算出した。
 ゲル含有量(質量%)=(w1/w0)×100
<スラリー組成物の安定性>
 作製したリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物中の粒子の分散安定性を、JIS K5600-2-5:1999に準拠したゲージ(粒ゲージ)により次のように評価した。
 ゲージ上に観察される筋の発生点のうち3番目に大きい粒度を測定し、これらの測定を6回行い、測定された中での最大値をそのスラリー組成物における粒度とした。粒度が小さいほどスラリー組成物中の粒子の分散安定性が良好であることを示す。
 A:粒度が30μm未満
 B:粒度が30μm以上50μm未満
 C:粒度が50μm以上70μm未満
 D:粒度が70μm以上
<ピンホールの有無>
 負極合材層を形成したロールプレス前の負極原反から5cm×10cmの試験片を切り出し、試験片の表面上に存在する直径0.5mm以上のピンホール(欠陥)の個数を目視にて測定し、以下の基準にて評価した。
 A:ピンホールの個数が0個
 B:ピンホールの個数が1個~4個
 C:ピンホールの個数が5個~9個
 D:ピンホールの個数が10個以上
<ピール強度>
 作製したリチウムイオン二次電池用負極を、幅1.0cm×長さ10cmの矩形に切って試験片とし、負極合材層側の表面を上にして固定した。そして、試験片の負極合材層側の表面にセロハンテープを貼り付けた。この際、セロハンテープはJIS Z1522に規定されるものを用いた。その後、試験片の一端からセロハンテープを50mm/分の速度で180°方向(試験片の他端側)に引き剥がしたときの応力を測定した。測定を10回行い、応力の平均値を求めて、これをピール強度(N/m)とし、以下の基準で評価した。ピール強度が大きいほど、集電体に対する負極合材層の結着性が優れていることを示す。
 A:10N/m以上
 B:8N/m以上10N/m未満
 C:8N/m未満
<高温サイクル特性>
 作製したリチウムイオン二次電池を、25℃環境下で24時間静置した後に、45℃環境下で、0.2Cの充放電レートにて4.4Vまで充電し3.0Vまで放電する操作を行い、初期容量C0を測定した。さらに、45℃環境下で、1.0Cの充放電レートで4.4Vまで充電し、3.0Vまで放電する充放電サイクルを繰り返し、300サイクル後の容量C1を測定した。そして、高温サイクル特性を、ΔC=(C1/C0)×100(%)で示す容量維持率にて評価した。この容量維持率の値が高いほど、放電容量の低下が少なく、高温サイクル特性に優れていることを示す。
 A:容量維持率ΔCが80%以上
 B:容量維持率ΔCが75%以上80%未満
 C:容量維持率ΔCが75%未満
<レート特性>
 作製したリチウムイオン二次電池を、25℃環境下で24時間静置した後に、25℃環境下で、0.2Cの充放電レートにて4.4Vまで充電し3.0Vまで放電する操作を行った。その後、25℃環境下で、0.2Cの充電レートで4.4Vまで充電し、1.0Cの放電レートで3.0Vまで放電する充放電サイクルと、3.0Cの放電レートで3.0Vまで放電する充放電サイクルとを、それぞれ行った。1.0Cにおける電池容量に対する3.0Cにおける電池容量の割合を百分率で算出して充放電レート特性とし、下記の基準で評価した。充放電レート特性の値が高いほど、内部抵抗が小さく、高速充放電が可能であり、レート特性に優れていることを示す。
 A:充放電レート特性が70%以上
 B:充放電レート特性が65%以上70%未満
 C:充放電レート特性が60%以上65%未満
 D:充放電レート特性が60%未満
<耐膨らみ性>
 作製したリチウムイオン二次電池について、温度25℃の環境下で24時間静置させた後に、温度25℃の環境下で、4.35V、0.1Cの充電、2.75V、0.1Cの放電にて充放電の操作を行った。その後、セルを流動パラフィンに浸漬し、その体積V0を測定した。さらに、温度60℃の環境下で、上記の充放電の操作を1000サイクル繰り返した。その後、セルを流動パラフィンに浸漬し、その体積V1を測定した。そして、サイクル前後でのセルの体積変化率ΔV(%)={(V1-V0)/V0}×100を算出し、以下の基準で耐膨らみ性を評価した。体積変化率ΔVの値が小さいほどセルの膨れが小さく、耐膨らみ性に優れていることを示す。
 A:体積変化率ΔVが30%未満
 B:体積変化率ΔVが30%以上40%未満
 C:体積変化率ΔVが40%以上50%未満
 D:体積変化率ΔVが50%以上
(実施例1)
<バインダー組成物の調製>
[粒子状重合体のコア部の形成]
-シード粒子Aの調製-
 撹拌機を備えた反応器に、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン60.0部、芳香族ビニル単量体としてのスチレン38.0部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのメタクリル酸2.0部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム4.0部、イオン交換水260部、および重合開始剤としての過硫酸カリウム0.3部を入れ、温度60℃で6時間重合させた。これにより、個数平均粒子径が58nmの重合体よりなるシード粒子Aの水分散体を得た。
-シード粒子Bの調製-
 撹拌機を備えた反応器に、上記シード粒子Aの水分散体を固形分換算で2.5部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを0.2部、重合開始剤としての過硫酸カリウムを0.5部、およびイオン交換水を100部入れて混合し、混合物を得た。そして、混合物を温度80℃に昇温した。一方、別の容器中で、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン32.60部、芳香族ビニル単量体としてのスチレン44.64部、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチル(メチルメタクリレート)19.25部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのイタコン酸2.73部、不飽和カルボン酸アミド単量体としてのアクリルアミド0.78部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5部、およびイオン交換水100部を混合して、単量体の分散体を調製した。この単量体の分散体を、4時間かけて、上記混合物中に、連続的に添加して重合させた。単量体の分散体の連続的な添加中の反応系の温度は80℃に維持した。連続的な添加の終了後、さらに温度90℃で3時間反応を継続させた。これにより、個数平均粒子径が175nmの重合体よりなるシード粒子B(コア部)の水分散体を得た。
[粒子状重合体のシェル部の形成]
 撹拌機を備えた反応器に、上記シード粒子Bの水分散体を固形分換算で25部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを0.2部、重合開始剤としての過硫酸カリウムを0.5部、およびイオン交換水を100部入れて混合し、混合物を得た。そして、混合物を温度80℃に昇温した。一方、別の容器中で、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン33.2部、芳香族ビニル単量体としてのスチレン60.6部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのアクリル酸0.2部、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチル5.0部、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体としての2-ヒドロキシエチルアクリレート(β-ヒドロキシエチルアクリレート)1.0部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5部、およびイオン交換水100部を混合して、単量体の分散体を調製した。この単量体の分散体を、4時間かけて、上記混合物中に、連続的に添加して重合させた。単量体の分散体の連続的な添加中の反応系の温度は80℃に維持した。連続的な添加の終了後、さらに温度90℃で3時間反応を継続させた。これにより、コアシェル構造を有する粒子状重合体の水分散体(バインダー組成物)を得た。
 そして、得られた粒子状重合体の個数平均粒子径およびTHFゲル含有量を評価した。結果を表1に示す。
<リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製>
 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、人造黒鉛(比表面積:3.6m/g、体積平均粒子径:20μm)100部と、粘度調整剤としてのカルボキシメチルセルロースナトリウム塩(CMC-Na)の1%水溶液を固形分換算で1部とを加えた。そして、これらの混合物をイオン交換水で固形分濃度60%に調整した後、25℃で60分混合した。
 次に、イオン交換水で固形分濃度52%に調整した後、さらに25℃で15分混合し混合液を得た。
 次いで、上記の混合液に、粒子状重合体の水分散体(バインダー組成物)を固形分換算で1部添加すると共にイオン交換水を添加し、最終固形分濃度が50%となるように調整して、さらに10分間混合した。これを減圧下で脱泡処理して、負極用スラリー組成物を得た。
 そして、作製したスラリー組成物について、安定性を評価した。結果を表1に示す。
<リチウムイオン二次電池用負極の作製>
 調製した負極用スラリー組成物を厚さ15μmの銅箔(集電体)の上にコンマコーターで塗付量が12.0mg/cmとなるように塗布し、乾燥させた。なお、乾燥は、70℃のオーブン内で銅箔を0.5m/分の速度で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分間加熱処理して負極原反を得た。
 そして、得られた負極原反を、ロールプレス機にて、負極合材層の密度が1.60g/cm、厚さが75μmとなるようプレスし、負極とした。
 作製した負極について、ピンホールの有無およびピール強度を評価した。結果を表1に示す。
<リチウムイオン二次電池用正極の作製>
 プラネタリーミキサーに、正極活物質としてLiCoO100部、導電助剤としてアセチレンブラック2部(電気化学工業(株)製、HS-100)、結着材としてPVDF(ポリフッ化ビニリデン、(株)クレハ化学製、KF-1100)2部を投入し、さらに全固形分濃度が67%となるようにN-メチルピロリドンを加えて混合して、正極用スラリー組成物を得た。
 そして、得られた正極用スラリー組成物を厚さ20μmのアルミ箔(集電体)の上にコンマコーターで塗布し、乾燥させた。なお、乾燥は、60℃のオーブン内でアルミ箔を0.5m/分の速度で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。
 そして、得られた正極原反をロールプレス機にて密度が3.10~3.20g/cmとなるようにプレスし、正極を得た。
<リチウムイオン二次電池の作製>
 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%)を用意し、5cm×5cmの正方形に切り抜いた。また、電池の外装として、アルミ包材外装を用意した。
 そして、作製した正極を、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。次に、正極の正極合材層側の表面上に、正方形のセパレータを配置した。更に、作製した負極を、4.2cm×4.2cmの正方形に切り出し、セパレータ上に、負極合材層側の表面がセパレータに向かい合うよう配置した。その後、電解液として濃度1.0MのLiPF溶液(溶媒はエチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=3/7(体積比)の混合溶媒、添加剤としてビニレンカーボネート2質量%(溶媒比)を添加)を充填した。更に、アルミ包材外装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し、リチウムイオン二次電池を製造した。
 作製したリチウムイオン二次電池について、高温サイクル特性、レート特性および耐膨らみ性を評価した。結果を表1に示す。
(実施例2)
 粒子状重合体のシェル部の形成時に使用するシード粒子Bおよび単量体の量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例3)
 粒子状重合体のシード粒子Bの形成時に使用する単量体の量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例4)
 粒子状重合体のシード粒子Bの形成時に使用する単量体の量およびシェル部の形成時に使用する単量体の量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例5)
 粒子状重合体のシェル部の形成時に使用するシード粒子Bおよび単量体の量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例6)
 粒子状重合体のシェル部の形成時に使用するシード粒子Bの量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例7)
 粒子状重合体のシード粒子Bの形成時に使用する単量体の種類および量、並びに、シェル部の形成時に使用するシード粒子Bおよび単量体の量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例8)
 粒子状重合体のシード粒子Bの形成時に使用する単量体の量およびシェル部の形成時に使用するシード粒子Bの量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例9~10)
 粒子状重合体のシェル部の形成時に使用する単量体の量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例11~12)
 粒子状重合体のシード粒子Aの形成時に使用する単量体の量を表1に示すように変更した以外は実施例2と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例13)
 粒子状重合体のシェル部の形成時に使用する単量体の量を表1に示すように変更した以外は実施例6と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例1~3)
 粒子状重合体のシェル部の形成時に使用するシード粒子Bおよび単量体の量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例4)
 以下のようにして調製した、コアシェル構造を有さない粒子状重合体を含むバインダー組成物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、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
<バインダー組成物の調製>
 撹拌機を備えた反応器に、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン33.4部、芳香族ビニル単量体としてのスチレン61.6部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのイタコン酸4.0部、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体としての2-ヒドロキシエチルアクリレート(β-ヒドロキシエチルアクリレート)1.0部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム4.0部、イオン交換水260部、および重合開始剤としての過硫酸カリウム0.3部を入れ、温度60℃で6時間重合させた。これにより、コアシェル構造を有さない粒子状重合体の水分散体(バインダー組成物)を得た。
(比較例5)
 粒子状重合体のシェル部の形成時に使用するシード粒子Bおよび単量体の量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例6)
 粒子状重合体のシード粒子Bの形成時に使用する単量体の量、並びに、シェル部の形成時に使用するシード粒子Bおよび単量体の量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例7)
 粒子状重合体のシード粒子Bの形成時に使用する単量体の種類および量、並びに、シェル部の形成時に使用するシード粒子Bおよび単量体の量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例8)
 粒子状重合体のシェル部の形成時に使用するシード粒子Bの量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。そして、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1より、実施例1~13では、ピンホールの発生および二次電池の膨れを抑制することができると共に二次電池に良好なレート特性および高温サイクル特性を発揮させることができることが分かる。一方、比較例1~8では、ピンホールの発生と二次電池の膨れとの双方を同時に抑制することはできないことが分かる。そして、その結果、比較例1~8では二次電池に良好なレート特性および高温サイクル特性を発揮させることができないことが分かる。
 本発明によれば、二次電池の膨れを抑制することができると共に二次電池に良好なレート特性および高温サイクル特性を発揮させることができる二次電池電極用バインダー組成物および二次電池電極用スラリー組成物を提供することができる。
 また、本発明によれば、二次電池の膨れを抑制することができると共に二次電池に良好なレート特性および高温サイクル特性を発揮させることができる二次電池用電極を提供することができる。
 更に、本発明によれば、レート特性および高温サイクル特性に優れ、且つ、膨らみ難い二次電池を提供することができる。

Claims (7)

  1.  粒子状重合体と、水とを含む二次電池電極用バインダー組成物であって、
     前記粒子状重合体は、コア部とシェル部とからなるコアシェル構造を有し、且つ、個数平均粒子径が200nm以上600nm以下であり、
     前記コア部は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が0.1質量%超5.0質量%以下の単量体組成物を用いて重合され、
     前記シェル部は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量が0.1質量%以上3.0質量%以下の単量体組成物を用いて重合され、
     前記コア部の重合に用いられた単量体組成物のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量は、前記シェル部の重合に用いられた単量体組成物のエチレン性不飽和カルボン酸単量体の含有量よりも多いことを特徴とする、二次電池電極用バインダー組成物。
  2.  前記コア部の重合に用いたエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量が、前記シェル部の重合に用いたエチレン性不飽和カルボン酸単量体の量の0.2倍以上7.0倍以下であることを特徴とする、請求項1に記載の二次電池電極用バインダー組成物。
  3.  前記粒子状重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を0.2質量%以上3.0質量%以下含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の二次電池電極用バインダー組成物。
  4.  前記コア部の重合に用いた単量体の量が、前記シェル部の重合に用いた単量体の量の0.1倍以上0.5倍以下であることを特徴とする、請求項1~3の何れかに記載の二次電池電極用バインダー組成物。
  5.  請求項1~4の何れかに記載の二次電池電極用バインダー組成物と、電極活物質とを含むことを特徴とする、二次電池電極用スラリー組成物。
  6.  請求項5に記載の二次電池電極用スラリー組成物を用いて得られる電極合材層を有することを特徴とする、二次電池用電極。
  7.  正極、負極、電解液およびセパレータを備え、前記正極および負極の少なくとも一方が請求項6に記載の二次電池用電極であることを特徴とする、二次電池。
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