WO2019159706A1 - 非水系二次電池電極用バインダー組成物、非水系二次電池電極用スラリー組成物、非水系二次電池用電極および非水系二次電池 - Google Patents

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祐作 松尾
園部 健矢
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Definitions

  • the present invention relates to a binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes, a slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes, an electrode for non-aqueous secondary batteries, and a non-aqueous secondary battery.
  • Non-aqueous secondary batteries such as lithium ion secondary batteries (hereinafter sometimes simply referred to as “secondary batteries”) have the characteristics of being small and lightweight, having high energy density, and capable of repeated charge and discharge. Yes, it is used for a wide range of purposes. 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.
  • the electrode for the secondary battery is usually provided with an electrode mixture layer.
  • the electrode mixture layer is, for example, a slurry in which an electrode active material and a binder composition for a nonaqueous secondary battery electrode containing a polymer that plays a role as a binder are dispersed in a dispersion medium.
  • the composition (slurry composition for non-aqueous secondary battery electrode) is applied on a current collector and dried.
  • Patent Document 1 discloses that polyvinyl alcohol having an average degree of polymerization of 300 to 3000 and a saponification degree of 70 to 100 mol% is grafted with a monomer having (meth) acrylonitrile as a main component, and the amount of polyvinyl alcohol. And a binder composition containing a graft copolymer in which the amount of poly (meth) acrylotolyl is within a predetermined range, respectively, has a good binding property with an active material and a metal foil, and is excellent in reduction resistance. Has been. And according to patent document 1, the cycle characteristic of a lithium ion secondary battery can be improved by forming a negative electrode using this binder composition.
  • the conventional binder composition still has room for improvement in terms of exhibiting excellent cycle characteristics in the secondary battery while suppressing the swelling of the electrode due to repeated charge and discharge.
  • the present invention provides a binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode and a non-aqueous secondary battery electrode capable of exhibiting excellent cycle characteristics in a secondary battery while suppressing electrode swelling due to repeated charge and discharge. It is an object to provide a slurry composition. Another object of the present invention is to provide an electrode for a non-aqueous secondary battery in which swelling due to repeated charge / discharge is suppressed and the secondary battery can exhibit excellent cycle characteristics. And an object of this invention is to provide the non-aqueous secondary battery which has the outstanding cycling characteristics.
  • the present inventor has intensively studied for the purpose of solving the above problems. And this inventor contains a predetermined monomer unit with respect to the trunk polymer which contains a hydroxyl-group containing vinyl monomer unit in the ratio within a predetermined range, and whose weight average molecular weight is in a predetermined range. If a binder composition containing a graft copolymer having a structure in which a branched polymer is contained is used, it is possible to suppress the swelling of the electrode due to repeated charge and discharge, and to exhibit excellent cycle characteristics in a secondary battery. As a result, the present invention has been completed.
  • the present invention aims to advantageously solve the above-mentioned problems, and the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention has a structure in which a branch polymer is bonded to a trunk polymer.
  • a binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode comprising a graft copolymer having a hydroxyl group-containing vinyl monomer unit in a proportion of 5% by mass to 89% by mass, The weight average molecular weight is 1.0 ⁇ 10 6 or more and 2.0 ⁇ 10 7 or less, and the branched polymer contains a water-soluble monomer unit and forms the water-soluble monomer unit. The solubility of the monomer at a temperature of 20 ° C.
  • the binder composition containing the predetermined graft copolymer described above is used, it is possible to produce an electrode that can suppress swelling caused by repeated charge and discharge and can exhibit excellent cycle characteristics in a secondary battery.
  • the polymer "contains a monomer unit” means "a polymer-derived repeating unit is contained in a polymer obtained using the monomer". To do.
  • the “ratio (mass%)” of each monomer unit contained in the polymer can be measured using a nuclear magnetic resonance (NMR) method such as 1 H-NMR.
  • the “solubility” (g / 100 g-H 2 O) of the monomer at a temperature of 20 ° C. can be measured by the EPA method (EPA Chemical Fate testing Guideline CG-1500 Water Solubility).
  • the trunk polymer contains an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in a proportion of 1% by mass to 50% by mass, ) It is preferable that the acrylamide monomer unit is contained in a proportion of 10% by mass or more and 60% by mass or less. If the trunk polymer used for the preparation of the graft copolymer has the above-described composition, the cycle characteristics can be further improved while further suppressing the swelling of the electrode due to repeated charge and discharge. Moreover, the viscosity stability of the slurry composition prepared using the binder composition can be improved.
  • the glass transition temperature of the trunk polymer is preferably ⁇ 10 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. If the trunk polymer used for the preparation of the graft copolymer has a glass transition temperature within the above-mentioned range, the flexibility of the obtained electrode is enhanced and the swelling of the electrode due to repeated charge / discharge is further suppressed. The cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.
  • the “glass transition temperature” can be measured according to the method described in the examples of the present specification.
  • the glass transition temperature of the trunk polymer is more preferably 90 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. If the trunk polymer used for the preparation of the graft copolymer has a glass transition temperature within the above-mentioned range, the flexibility of the obtained electrode is increased and the swelling of the electrode due to repeated charge / discharge is further suppressed. However, the cycle characteristics of the secondary battery can be particularly improved.
  • the graft ratio of the graft copolymer is preferably 0.5% by mass or more and 200% by mass or less. If a graft copolymer having a graft ratio within the above range is used, the flexibility and peel strength of the obtained electrode can be increased, and the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved. Furthermore, it is possible to prevent a demerit caused by an excessive increase in the proportion of the branch polymer in the graft copolymer.
  • the “graft ratio” of the graft copolymer means the ratio of the weight of the branched polymer bonded to the trunk polymerization by graft copolymerization (the weight of the branched polymer / the weight of the trunk polymer). Then, it can be measured according to the method described in the examples of this specification.
  • the graft ratio of the graft copolymer is more preferably 0.5% by mass or more and less than 10% by mass. If a graft copolymer having a graft ratio within the above range is used, the flexibility and peel strength of the obtained electrode can be increased, and the cycle characteristics of the secondary battery can be particularly improved.
  • the degree of swelling of the electrolyte solution of the graft copolymer is preferably more than 1 time and 2 times or less. If a graft copolymer having a degree of electrolyte swell within the above range is used, the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.
  • the “electrolyte swelling degree” of a polymer such as a graft copolymer can be measured according to the method described in the examples of the present specification.
  • the solubility of the graft copolymer at a temperature of 20 ° C. is preferably 1 g / 100 g-H 2 O or more.
  • a graft copolymer having a solubility in water (20 ° C.) of 1 g / 100 g-H 2 O or more that is, water-soluble
  • the viscosity stability of the slurry composition can be increased.
  • deposition of a metal such as lithium on the electrode can be suppressed, and further, the rate characteristics of the secondary battery can be improved.
  • the “solubility at a temperature of 20 ° C.” (g / 100 g-H 2 O) of a polymer such as a graft copolymer can be measured according to the method described in the examples of the present specification.
  • the binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes of this invention contains a particulate polymer further. If the binder composition containing the particulate polymer is used, the peel strength and flexibility of the electrode can be increased, and the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.
  • the “particulate polymer” is a polymer having a particle shape at least in the binder composition, and is usually a water-insoluble polymer. Moreover, the particle shape which a particulate polymer has can be confirmed by the laser diffraction method, for example.
  • the slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes of this invention is an electrode active material and any one of the non-aqueous secondary batteries described above.
  • a binder composition for secondary battery electrodes As described above, the electrode formed using the slurry composition containing any one of the binder compositions described above has suppressed swelling caused by repeated charge and discharge, and exhibits excellent cycle characteristics for secondary batteries. Can be made.
  • the electrode for non-aqueous secondary batteries of this invention is formed using the slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes mentioned above. It is characterized by comprising the electrode mixture layer made. As described above, the electrode including the electrode mixture layer formed from the slurry composition described above is suppressed from swelling due to repeated charge and discharge, and can exhibit excellent cycle characteristics in the secondary battery. .
  • the mass per unit area of the electrode mixture layer may be 10.0 mg / cm 2 or more. Even when the electrode mixture layer having a mass per unit area of 10.0 mg / cm 2 or more is formed, the flexibility of the electrode can be ensured.
  • the non-aqueous secondary battery of this invention is equipped with one of the electrodes for non-aqueous secondary batteries mentioned above, It is characterized by the above-mentioned. To do.
  • a secondary battery including an electrode formed using any one of the slurry compositions described above is excellent in cycle characteristics.
  • the binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes which can exhibit the cycling characteristics excellent in the secondary battery, suppressing the swelling of the electrode accompanying the repetition of charging / discharging, and non-aqueous secondary battery electrode use A slurry composition can be provided.
  • the non-aqueous secondary battery which has the outstanding cycling characteristics can be provided.
  • the binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes of the present invention can be used when preparing a slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes.
  • a slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode prepared using the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention is an electrode for a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery (non-aqueous secondary battery). It can be used when forming the electrode mixture layer of the secondary battery electrode.
  • the nonaqueous secondary battery of the present invention is characterized by using an electrode for a nonaqueous secondary battery having an electrode mixture layer formed from the slurry composition for a nonaqueous secondary battery electrode of the present invention.
  • the binder composition of the present invention includes a predetermined graft copolymer having a structure in which a branched polymer is bonded to a trunk polymer, and optionally a particulate polymer (corresponding to the above-described graft copolymer). ), A solvent, and other components may be further included.
  • the trunk polymer constituting the trunk portion of the graft copolymer contained in the binder composition of the present invention contains a hydroxyl group-containing vinyl monomer unit in a proportion of 5% by mass to 89% by mass, The average molecular weight is 1.0 ⁇ 10 6 or more and 2.0 ⁇ 10 7 or less.
  • the branch polymer constituting the branch portion of the graft copolymer is a water-soluble monomer having a solubility at a temperature of 20 ° C. of 0.01 g / 100 g-H 2 O or more and 25 g / 100 g-H 2 O or less. Contains water-soluble monomer units that are formed.
  • an electrode is manufactured using the binder composition of this invention containing the graft copolymer which consists of such a trunk polymer and a branch polymer, the swelling of the electrode by charging / discharging can be suppressed. And a secondary battery provided with the said electrode can be made to exhibit the outstanding cycling characteristics.
  • trunk polymer contains hydroxyl group-containing vinyl monomer units in a proportion within a predetermined range, and also contains monomer units other than hydroxyl group-containing vinyl monomer units (other monomer units). Although it does not specifically limit as another monomer unit, An ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit and a (meth) acrylamide monomer unit are mentioned suitably.
  • hydroxyl group-containing vinyl monomer unit Hydroxyl group-containing vinyl monomers that can form hydroxyl group-containing vinyl monomer units include hydroxyl groups (—OH) and vinyl groups (—CH ⁇ CH 2 ) or isopropenyl groups (—C (CH 3 ) ⁇ CH
  • the compound is not particularly limited as long as it is a compound having 2 ).
  • hydroxyl group-containing vinyl monomer examples include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, N-hydroxymethylacrylamide (N-methylolacrylamide), Examples thereof include N-hydroxymethyl methacrylamide, N-hydroxyethyl acrylamide, and N-hydroxyethyl methacrylamide. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in combination at any ratio.
  • the hydroxyl group-containing vinyl monomer includes 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, N-methylol acrylamide and N-hydroxyethyl acrylamide are preferred, and 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate and N-hydroxyethyl acrylamide are more preferred. preferable.
  • the ratio of the hydroxyl-group containing vinyl monomer contained in a trunk polymer is 5 mass% or more and 89 mass% or less when the sum total of all the monomer units which a trunk polymer contains is 100 mass%. Is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, still more preferably 25% by mass or more, and preferably 60% by mass or less, and 40% by mass. % Or less, more preferably 35% by mass or less.
  • the content ratio of the hydroxyl group-containing vinyl monomer in the trunk polymer is less than 5% by mass, the peel strength of the electrode is lowered and the cycle characteristics are impaired.
  • the content ratio of the hydroxyl group-containing vinyl monomer in the trunk polymer is more than 89% by mass, the viscosity of the slurry composition is excessively increased, so that the solid content concentration of the slurry composition is reduced during electrode preparation. Need to be made. For this reason, the electrode which can fully exhibit cell characteristics, such as cycling characteristics, in a secondary battery cannot be manufactured efficiently. In addition, metal deposition on the electrode may not be suppressed.
  • the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer capable of forming an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit usually does not have a hydroxyl group (—OH) other than the hydroxyl group in the carboxyl group.
  • the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and derivatives thereof, ethylenically unsaturated dicarboxylic acid and acid anhydrides thereof, and derivatives thereof.
  • 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.
  • examples of the ethylenically unsaturated monocarboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid.
  • examples of ethylenically unsaturated monocarboxylic acid derivatives include 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, ⁇ -acetoxyacrylic acid, ⁇ -trans-aryloxyacrylic acid, ⁇ -chloro- ⁇ -E-methoxyacrylic. Acid, ⁇ -diaminoacrylic acid and the like.
  • examples of the ethylenically unsaturated dicarboxylic acid include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like.
  • Examples of acid anhydrides of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids include maleic anhydride, diacrylic anhydride, methyl maleic anhydride, dimethyl maleic anhydride, and the like.
  • Examples of the ethylenically unsaturated dicarboxylic acid derivative include methylmaleic acid, phenylmaleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, and fluoromaleic acid.
  • the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is preferably ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and ethylenically unsaturated dicarboxylic acid, more preferably acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid, Acrylic acid and methacrylic acid are more preferred.
  • acrylic acid is more preferable as the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer from the viewpoint of suppressing excessive swelling of the obtained graft copolymer in the electrolytic solution.
  • the ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit contained in the trunk polymer is 1% by mass or more when the total of all the monomer units contained in the trunk polymer is 100% by mass. Is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, still more preferably 26% by mass or more, particularly preferably 30% by mass or more, and 50% by mass. Is preferably 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and particularly preferably 35% by mass or less.
  • the content ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in the trunk polymer is 1% by mass or more, the peel strength of the electrode can be improved.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in the trunk polymer is 50% by mass or less, the spring back of the electrode can be suppressed.
  • the (meth) acrylamide monomer unit is formed using a (meth) acrylamide monomer that is acrylamide and / or methacrylamide.
  • the ratio of the (meth) acrylamide monomer unit contained in the trunk polymer is preferably 10% by mass or more when the total of all the monomer units contained in the trunk polymer is 100% by mass. 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, particularly preferably 35% by mass or more, and 60% by mass or less. Preferably, it is 50% by mass or less, and more preferably 40% by mass or less. If the content ratio of the (meth) acrylamide monomer unit of the trunk polymer is 10% by mass or more, the dispersibility of the electrode active material in the slurry composition is improved, and the viscosity stability of the slurry composition is improved. be able to.
  • the slurry composition in which the viscosity stability is ensured by the content ratio of the (meth) acrylamide monomer unit being 10% by mass or more is used, the swelling of the electrode due to repeated charge / discharge is further suppressed.
  • the cycle characteristics can be further improved.
  • the peel strength and flexibility of the electrode can be improved.
  • metal deposition on the electrode can be suppressed.
  • the content ratio of the (meth) acrylamide monomer unit in the trunk polymer is 60% by mass or less, a decrease in the viscosity of the slurry composition is suppressed, and the viscosity stability of the slurry composition can be improved. it can.
  • the trunk polymer needs to have a weight average molecular weight of 1.0 ⁇ 10 6 or more and 2.0 ⁇ 10 7 or less, preferably 2.5 ⁇ 10 6 or more, and 5.0 ⁇ 10 6 It is more preferably 6 or more, preferably 1.8 ⁇ 10 7 or less, and more preferably 1.5 ⁇ 10 7 or less.
  • the weight average molecular weight of the trunk polymer is less than 1.0 ⁇ 10 6 , the strength of the graft copolymer is lowered. Therefore, the swelling of the electrode due to charge / discharge of the electrode cannot be suppressed, and the cycle characteristics of the secondary battery are impaired. Further, the peel strength of the obtained electrode is also reduced.
  • the weight average molecular weight of the trunk polymer is more than 2.0 ⁇ 10 7 , the viscosity of the slurry composition is excessively increased, so that it is necessary to reduce the solid content concentration of the slurry composition during electrode production. .
  • the electrode which can fully exhibit cell characteristics, such as cycling characteristics, in a secondary battery cannot be manufactured efficiently.
  • metal deposition on the electrode may not be suppressed.
  • the graft copolymer becomes excessively rigid, the flexibility of the electrode is impaired and the spring back of the electrode cannot be suppressed.
  • the trunk polymer preferably has a glass transition temperature of ⁇ 10 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, still more preferably 80 ° C. or higher, and particularly preferably 90 ° C. or higher. It is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 145 ° C. or lower, and further preferably 140 ° C. or lower.
  • the glass transition temperature of the trunk polymer is ⁇ 10 ° C. or higher, the strength of the graft copolymer is increased. Therefore, the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved while further suppressing the swelling of the electrode due to charge / discharge.
  • the glass transition temperature of the trunk polymer is 150 ° C. or lower, the flexibility of the electrode can be ensured.
  • the branched polymer bonded to the above-described trunk polymer needs to contain a water-soluble monomer unit, and optionally a monomer unit other than the water-soluble monomer unit (arbitrary monomer unit). May be included.
  • the water-soluble monomer forming the water-soluble monomer unit contained in the branched polymer has a solubility at a temperature of 20 ° C. of 0.01 g / 100 g-H 2 O to 25 g / 100 g-H 2 O. It is necessary to be.
  • the water-soluble monomer used for the preparation of the branched polymer has a solubility in water (20 ° C.) of 0.01 g / 100 g-H 2 O or more, and is a single polymer that has ensured polymerizability in water. It is a mer.
  • the branch polymer does not have excessive hydrophilicity in the graft copolymer. It is presumed that the surface of the electrode active material that is hydrophobic can be satisfactorily coated. And it is thought that the following effects are acquired when a graft copolymer coat
  • the graft copolymer coats the surface of the electrode active material via the branched polymer, a space is secured between the electrode active material and the graft copolymer, and the conductivity of charge carriers such as lithium ions is improved. improves. This suppresses metal deposition on the electrode and improves the rate characteristics of the secondary battery.
  • the electrode active materials are firmly adhered to each other in the electrolytic solution, and the electrode active materials are prevented from being detached from the current collector. Thereby, the swelling of the electrode after charging / discharging can be suppressed, and since the conductive path in the electrode is sufficiently maintained even after charging / discharging, the cycle characteristics of the secondary battery are improved.
  • a water-soluble monomer capable of forming a water-soluble monomer unit has the above-described solubility in water (20 ° C.) and has a group copolymerizable with other monomers (such as an ethylenically unsaturated bond). If it is a compound which has, it will not specifically limit.
  • water-soluble monomer examples include acrylonitrile (7 g / 100 g-H 2 O), n-butyl acrylate (1.4 g / 100 g-H 2 O), styrene (0.28 g / 100 g-H 2 O), Ethyl acrylate (1.5 g / 100 g-H 2 O), sodium styrenesulfonate (22.0 g / 100 g-H 2 O), methacrylonitrile (2.57 g / 100 g-H 2 O), methacrylamide (19. 9 g / 100 g-H 2 O).
  • a water-soluble monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • acrylonitrile and n-butyl acrylate are preferable from the viewpoint of further suppressing the swelling of the electrode due to repeated charge and discharge, increasing the peel strength and flexibility of the electrode, and further improving the cycle characteristics of the secondary battery.
  • Acrylonitrile is more preferable.
  • the solubility (20 ° C.) of the water-soluble monomer in water needs to be 0.01 g / 100 g-H 2 O or more and 25 g / 100 g-H 2 O or less as described above. is preferably 1g / 100g-H 2 O or more, more preferably 1g / 100g-H 2 O or more, further preferably 3g / 100g-H 2 O or more, 20g / 100g-H 2 O or less is preferred, 15 g / 100 g-H 2 O or less is more preferred, and 10 g / 100 g-H 2 O or less is even more preferred.
  • the solubility (20 ° C.) of the water-soluble monomer in water is less than 0.01 g / 100 g-H 2 O, polymerization in water becomes difficult. In addition, the swelling of the electrode due to repeated charge / discharge cannot be suppressed, and the peel strength and flexibility of the electrode are reduced. Therefore, the cycle characteristics of the secondary battery are impaired.
  • the solubility (20 ° C.) of the water-soluble monomer in water is more than 25 g / 100 g-H 2 O, the graft copolymer cannot satisfactorily coat the electrode active material surface. For this reason, the swelling of the electrode accompanying repeated charge / discharge cannot be suppressed, and the cycle characteristics are impaired. In addition, the viscosity stability of the slurry composition is reduced, metal deposition on the electrode cannot be suppressed, and the rate characteristics of the secondary battery are impaired.
  • the ratio of the water-soluble monomer unit contained in the branched polymer is preferably 80% by mass or more, assuming that the total of all monomer units contained in the branched polymer is 100% by mass, 90% More preferably, it is more preferably 95% by mass or more, particularly preferably 99% by mass or more, and 100% by mass (that is, the branched polymer is a water-soluble monomer). Most preferably, it consists only of body units.
  • the content ratio of the water-soluble monomer unit in the branched polymer is 80% by mass or more, the graft copolymer can cover the surface of the electrode active material sufficiently satisfactorily. Therefore, it is possible to further improve the cycle characteristics while further suppressing the swelling of the electrodes due to repeated charging and discharging.
  • the viscosity stability of the slurry composition can be increased.
  • the metal precipitation on an electrode can be suppressed and the rate characteristic of a secondary battery can be improved.
  • the monomer that can be used for preparing the branched polymer is not particularly limited as long as it is copolymerizable with the water-soluble monomer.
  • the ratio of the arbitrary monomer units contained in the branched polymer is preferably 20% by mass or less when the total of all monomer units contained in the branched polymer is 100% by mass. More preferably, it is more preferably 5% by mass or less, still more preferably 1% by mass or less, and most preferably 0% by mass.
  • the method for preparing the graft copolymer having a structure in which the above-described branched polymer is bonded to the above-described trunk polymer is not particularly limited, and examples thereof include the following methods (1) and (2). .
  • a trunk polymer is prepared by polymerizing a monomer composition for a trunk polymer containing at least a hydroxyl group-containing vinyl monomer, and then at least a water-soluble monomer for the obtained trunk polymer.
  • a method for graft polymerizing a monomer composition for a branched polymer containing a polymer are examples thereof.
  • a trunk polymer is prepared by polymerizing a monomer composition for a trunk polymer containing at least a hydroxyl group-containing vinyl monomer, and then separately prepared for the obtained trunk polymer. A method of bonding a branched polymer containing monomer units.
  • the content ratio of each monomer in the total monomer in the monomer composition is usually a desired polymer.
  • the content ratio of each monomer in (the trunk polymer and the branched polymer) is the same.
  • a preparation method of the trunk polymer, a technique of graft polymerization of the monomer composition for the branch polymer to the trunk polymer, a preparation technique of the branch polymer, a technique of bonding the branch polymer to the trunk polymer Is not particularly limited, and a known method can be used.
  • the polymerization mode 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.
  • a solution polymerization method any reaction such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used.
  • known polymerization accelerators and polymerization initiators can be used as necessary.
  • the reaction solvent is preferably water.
  • the graft ratio of the graft copolymer obtained as described above is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, and 2.0% by mass or more. Is more preferably 3.0% by mass or more, preferably 200% by mass or less, more preferably 100% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less. The content is particularly preferably at most 10% by mass, and most preferably less than 10% by mass. If the graft ratio of the graft copolymer is 0.5% by mass or more, flexibility of the electrode is ensured by plasticizing the entire graft copolymer due to the presence of the branch polymer, and the peel strength of the electrode Can be improved.
  • the graft copolymer can sufficiently satisfactorily cover the surface of the electrode active material, the cycle characteristics can be further improved while further suppressing the swelling of the electrode due to repeated charge and discharge. Furthermore, metal deposition on the electrode can also be suppressed. On the other hand, if the graft ratio of the graft copolymer is 200% by mass or less, the graft copolymer does not swell excessively in the electrolytic solution, while further suppressing the swelling of the electrode with repeated charge and discharge, Sufficient cycle characteristics of the secondary battery can be secured.
  • the graft ratio of the graft copolymer is 200% by mass or less, it is possible to prevent demerits due to an excessive increase in the proportion of the branch polymer in the graft copolymer.
  • a branched polymer is prepared using acrylonitrile as a water-soluble monomer, if the proportion of the branched polymer in the graft copolymer is excessively increased, the flexibility of the electrode and the peel strength may be reduced. It is conceivable that the spring back and metal deposition on the electrode cannot be sufficiently suppressed.
  • the graft ratio is 200% by mass or less, these disadvantages do not occur excessively.
  • the degree of swelling of the electrolyte solution of the graft copolymer is preferably more than 1 time, preferably 2 times or less, more preferably 1.5 times or less, and 1.3 times or less. More preferably. If the degree of swelling of the electrolyte solution of the graft copolymer is within the above range, the cycle characteristics of the secondary battery can be sufficiently ensured while further suppressing the swelling of the electrode due to repeated charging and discharging. In addition, the electrolyte solution swelling degree of the graft copolymer can be adjusted by changing the type of the monomer used for the preparation of the trunk polymer and the branch polymer and the graft ratio.
  • the graft copolymer preferably has a solubility at a temperature of 20 ° C. of 1 g / 100 g-H 2 O or more.
  • the graft copolymer is preferably water-soluble. If the solubility (20 ° C.) of the graft copolymer in water is 1 g / 100 g-H 2 O or more, the graft copolymer can cover the surface of the electrode active material sufficiently satisfactorily. Therefore, it is possible to further improve the cycle characteristics while further suppressing the swelling of the electrodes due to repeated charging and discharging. In addition, the viscosity stability of the slurry composition can be increased. Moreover, the metal precipitation on an electrode can be suppressed and the rate characteristic of a secondary battery can be improved.
  • the particulate polymer that can optionally be included in the binder composition of the present invention is a polymer different from the above-mentioned predetermined graft copolymer. And as above-mentioned, a particulate polymer is usually water-insoluble. Accordingly, the particulate polymer usually has a particle shape in an aqueous binder composition containing water as a solvent or a dispersion medium and an aqueous slurry composition. Further, the particulate polymer may be present while maintaining the particle shape in the electrode mixture layer, or may be present with any non-particle shape. If a binder composition further containing a particulate polymer in addition to the graft copolymer is used, the peel strength and flexibility of the electrode can be increased, and the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.
  • the particulate polymer preferably has at least one of a carboxyl group and a hydroxyl group.
  • the particulate polymer preferably has both a carboxyl group and a hydroxyl group.
  • the particulate polymer is not particularly limited, and any polymer such as a conjugated diene polymer, an acrylic polymer, or an unsaturated carboxylic acid polymer can be used.
  • the conjugated diene polymer is a polymer containing a conjugated diene monomer unit.
  • Specific examples of the conjugated diene polymer include, but are not limited to, a copolymer containing an aromatic vinyl monomer unit and an aliphatic conjugated diene monomer unit such as a styrene-butadiene copolymer (SBR). Examples thereof include butadiene rubber (BR), isoprene rubber, acrylic rubber (NBR) (a copolymer containing acrylonitrile units and butadiene units), and hydrides thereof.
  • a copolymer having a carboxyl group and / or a hydroxyl group and containing an aromatic vinyl monomer unit and an aliphatic conjugated diene monomer unit can form an aromatic vinyl monomer unit.
  • Polymerization of an aromatic vinyl monomer and an aliphatic conjugated diene monomer capable of forming an aliphatic conjugated diene monomer unit and a carboxyl group-containing monomer and / or a hydroxyl group-containing monomer by an arbitrary method Can be obtained.
  • the copolymer may optionally be prepared by further using other monomers.
  • aromatic vinyl monomer examples include styrene, ⁇ -methylstyrene, vinyl toluene, and divinyl benzene. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, styrene is preferable as the aromatic vinyl monomer.
  • Aliphatic conjugated diene monomers include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene, And chain conjugated pentadienes, substituted and side chain conjugated hexadienes, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 1,3-butadiene is preferable as the aliphatic conjugated diene monomer.
  • carboxyl group-containing monomer examples include monomers similar to the “ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer” described above in the section of “graft copolymer”. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, itaconic acid is preferable as the carboxyl group-containing monomer.
  • hydroxyl group-containing monomer examples include the “hydroxyl group” described above in the section of “graft copolymer”. Examples thereof include the same monomers as “containing vinyl monomer”. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 2-hydroxyethyl acrylate is preferable as the hydroxyl group-containing monomer.
  • Examples of the other monomer used for preparing the copolymer containing the aromatic vinyl monomer unit and the aliphatic conjugated diene monomer unit include monomers copolymerizable with the above-described monomers.
  • fluorine-containing monomers such as fluorine-containing (meth) acrylic acid ester monomers; sulfate group-containing monomers such as acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid; Amide group-containing monomers such as acrylamide and methacrylamide; crosslinkable monomers (crosslinkable monomers) such as allyl glycidyl ether and allyl (meth) acrylate; olefins such as ethylene and propylene; vinyl chloride and chloride Monomers containing halogen atoms such as vinylidene; vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate and vinyl benzoate; vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethy
  • (meth) acrylate means acrylate and / or methacrylate.
  • a (meth) acrylic acid ester monomer is used for the preparation of a conjugated diene polymer such as a copolymer containing an aromatic vinyl monomer unit and an aliphatic conjugated diene monomer unit, )
  • the content of the acrylate monomer is less than 50% by mass based on 100% by mass of all monomers capable of constituting the conjugated diene polymer.
  • the acrylic polymer is a polymer containing a (meth) acrylic acid ester monomer unit.
  • an acrylic polymer having a carboxyl group and / or a hydroxyl group is a (meth) acrylic acid ester monomer capable of forming a (meth) acrylic acid ester monomer unit, and a carboxyl group-containing monomer.
  • / or a hydroxyl group-containing monomer can be polymerized by any method.
  • the acrylic polymer may optionally be prepared by further using other monomers.
  • the acrylic polymer usually contains 50% by mass or more of a (meth) acrylic acid ester monomer per 100% by mass of all monomers that can constitute the acrylic polymer, and the conjugated diene polymer described above Is different.
  • (Meth) acrylic acid ester monomer] (Meth) acrylate monomers include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, pentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, 2-ethylhexyl Acrylic acid alkyl esters such as octyl acrylate such as acrylate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate Octyl methacrylate, etc., methacrylic acid alky
  • carboxyl group-containing monomer examples include the same monomers as the “ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer” described above in the section of “graft copolymer”. . These may be used alone or in combination of two or more. Among these, methacrylic acid is preferable as the carboxyl group-containing monomer.
  • hydroxyl group-containing monomer examples include monomers similar to the above-mentioned “hydroxyl group-containing vinyl monomer”. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, N-methylolacrylamide is preferred as the hydroxyl group-containing monomer.
  • Examples of other monomers used for preparing the acrylic polymer include monomers copolymerizable with the above-described monomers.
  • other monomers include ⁇ , ⁇ -unsaturated nitrile monomers such as acrylonitrile and methacrylonitrile; sulfate group-containing monomers such as acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid; acrylamide Amide group-containing monomers such as methacrylamide; crosslinkable monomers (crosslinkable monomers) such as allyl glycidyl ether and allyl (meth) acrylate; styrene, chlorostyrene, vinyltoluene, t-butylstyrene, Styrene monomers such as methyl vinyl benzoate, vinyl naphthalene, chloromethyl styrene, ⁇ -methyl styrene and divinyl benzene; Olefins such as ethylene and propylene; Die
  • the unsaturated carboxylic acid polymer is a polymer containing an unsaturated carboxylic acid monomer unit.
  • unsaturated carboxylic acid monomer capable of forming the unsaturated carboxylic acid monomer unit acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid and the like can be used.
  • the polymerization method of the particulate polymer is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method may be used.
  • As the polymerization reaction addition polymerization such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used.
  • the polymerization solvent, emulsifier, dispersant, polymerization initiator, chain transfer agent, and the like that can be used for the polymerization can be general ones, and the amount used can also be a commonly used amount. it can.
  • the content ratio of a graft copolymer and a particulate polymer is as follows. That is, the content of the graft copolymer is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the particulate polymer, and 10 parts by mass or more. Is more preferably 20 parts by mass or more, preferably 200 parts by mass or less, more preferably 150 parts by mass or less, and still more preferably 120 parts by mass or less. If the content ratio of the graft copolymer and the particulate polymer in the binder composition is within the above range, the productivity of the slurry composition and the electrode obtained using the slurry composition can be ensured.
  • the binder composition of this invention may contain arbitrary other components, such as a reinforcing material, a leveling agent, a viscosity modifier, and electrolyte solution additive other than the component mentioned above. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction, and known components 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 this invention can contain polymers other than the graft copolymer mentioned above and a particulate polymer.
  • the binder composition may contain a water-soluble polymer other than the graft copolymer described above.
  • examples of the water-soluble polymer include natural polymers, semi-synthetic polymers, and synthetic polymers. More specifically, examples of the water-soluble polymer include natural polymers such as thickening polysaccharides, alginic acid and salts thereof (for example, sodium alginate) and starch; raw materials such as carboxymethylcellulose and salts thereof.
  • a natural polymer that is a synthetic polymer such as polyacrylic acid such as polyvinylpyrrolidone, crosslinked polyacrylic acid and non-crosslinked polyacrylic acid; .
  • the water-soluble polymer is preferably a semi-synthetic polymer or a synthetic polymer, more preferably carboxymethyl cellulose, a salt of carboxymethyl cellulose, or polyacrylic acid.
  • the solvent that can be used for the preparation of the binder composition of the present invention a known solvent that can dissolve or disperse the above-mentioned graft copolymer, and optionally used particulate polymer and water-soluble polymer can be used.
  • water is preferably used as the solvent.
  • at least a part of the solvent of the binder composition is not particularly limited, and may be a polymerization solvent used for preparing the graft copolymer, the particulate polymer, and / or the water-soluble polymer.
  • the binder composition of the present invention can be prepared, for example, by mixing the graft copolymer, and optionally used particulate polymer and other components in a solvent by a known method. Specifically, the binder composition is obtained by mixing the above components 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, a fill mix, etc. Product can be prepared.
  • 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, a fill mix, etc.
  • the graft copolymer, and optionally used particulate polymer and water-soluble polymer, when prepared by polymerization in an aqueous solvent, are mixed as they are in the form of an aqueous solution or aqueous dispersion, and water is used as the solvent.
  • a binder polymer is optionally prepared, such as adding a particulate polymer and / or a water-soluble polymer, and a slurry composition described later. The preparation may be performed simultaneously.
  • the slurry composition of this invention is characterized by including an electrode active material and the binder composition mentioned above.
  • the slurry composition of the present invention may further contain other components in addition to the electrode active material and the binder composition. If an electrode is formed using the slurry composition containing the binder composition described above, it is possible to exhibit excellent cycle characteristics in a secondary battery including the electrode while suppressing swelling of the electrode due to repeated charge and discharge. it can.
  • the slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes of this invention is a slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes is explained in full detail, this invention is not limited to the following example.
  • Electrode active material (negative electrode active material)>
  • the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery a material that can occlude and release lithium is usually used.
  • the substance capable of inserting and extracting lithium include a carbon-based negative electrode active material, a non-carbon-based negative electrode active material, and an active material obtained by combining these materials.
  • Carbon-based negative electrode active material refers to an active material having carbon as a main skeleton into which lithium can be inserted (also referred to as “dope”).
  • examples of the carbon-based negative electrode active material include a carbonaceous material 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 carbon-based negative electrode active material natural graphite (amorphous coated natural graphite) whose surface is at least partially coated with amorphous carbon may be used.
  • Non-carbon negative electrode active material is an active material excluding a carbon-based negative electrode active material made of only a carbonaceous material or a graphite material, and examples of the non-carbon-based negative electrode active material include a metal-based negative electrode active material. .
  • the metal-based negative electrode active material is an active material containing a metal, and usually contains an element capable of inserting lithium in the structure, and the theoretical electric capacity per unit mass when lithium is inserted is 500 mAh / g or more. Is an active material.
  • the metal-based negative electrode active material for example, lithium metal, 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 are used.
  • an active material containing silicon silicon-based negative electrode active material
  • silicon-based negative electrode active materials examples include silicon (Si), alloys containing silicon, SiO, SiO x , and a composite of a Si-containing material obtained by coating or combining a Si-containing material with conductive carbon and conductive carbon. Etc.
  • these silicon type negative electrode active materials may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 types. From the viewpoint of increasing the capacity of the lithium ion secondary battery, the silicon-based negative electrode active material is preferably an alloy containing silicon and SiO x .
  • the alloy containing silicon examples include an alloy composition containing silicon and at least one element selected from the group consisting of titanium, iron, cobalt, nickel, and copper.
  • 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.
  • the dispersion medium of the lithium ion secondary battery negative electrode slurry composition is not particularly limited, and a known dispersion medium such as water, n-methylpyrrolidone, or the like can be used. Among these, water is preferably used as the dispersion medium. In addition, at least one part of the dispersion medium of a slurry composition can be made into the solvent which the binder composition used for preparation of a slurry composition contained, without being specifically limited.
  • the slurry composition for lithium ion secondary battery negative electrodes may further contain other components in addition to the components described above.
  • other components that can be included in the slurry composition include, for example, a conductive material; components similar to the other components that can be included in the binder composition described above.
  • the slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode can be prepared by dispersing the above components in a dispersion medium. Specifically, the above components and the dispersion medium are mixed using a mixer such as a ball mill, a sand mill, a bead mill, a pigment disperser, a crushed crusher, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, a fill mix, etc. Thus, a slurry composition can be prepared.
  • water is usually used as the dispersion 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 ratio of each said component in a slurry composition can be adjusted suitably.
  • the abundance ratio of the electrode active material to the graft copolymer (electrode active material: graft copolymer) in the slurry composition is 90:10 to 99.5: 0.5 in terms of solid content.
  • a ratio of 95: 5 to 99: 1 (mass ratio) is more preferable.
  • the electrode of the present invention has an electrode mixture layer formed by using the above-described slurry composition of the present invention, and usually has a structure in which the electrode mixture layer is formed on a current collector. .
  • the electrode mixture layer contains at least an electrode active material and a predetermined graft copolymer.
  • each component such as the electrode active material and the graft copolymer contained in the electrode mixture layer is contained in the above-described slurry composition, and a suitable abundance ratio of each component is And a suitable abundance ratio of each component in the binder composition and / or the slurry composition.
  • the electrode of this invention has the electrode compound-material layer formed using the slurry composition containing the binder composition of this invention, the swelling accompanying the repetition of charging / discharging is suppressed, and 2
  • the secondary battery can exhibit excellent cycle characteristics.
  • an electrically conductive and electrochemically durable material is used.
  • a current collector made of a metal material such as iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, or platinum can be used.
  • the said material may be used individually by 1 type, and may be used combining two or more types by arbitrary ratios.
  • the electrode mixture layer is formed, for example, through a process of applying the slurry composition onto the current collector (application process) and a process of drying the slurry composition applied onto the current collector (drying process).
  • the method for applying the slurry composition onto 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. Further, the thickness of the slurry composition 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.
  • the graft copolymer is plasticized due to the presence of the branch polymer, but the slurry composition is relatively large amount (for example, on the current collector ( This is a case where the electrode mixture layer is formed by coating the electrode mixture layer (in particular, the negative electrode mixture layer) formed on one side so that the mass per unit area is 10.0 mg / cm 2 or more.
  • the flexibility of the obtained electrode is ensured.
  • the upper limit of the mass per unit area of an electrode compound-material layer is not specifically limited, Usually, it is 16.0 mg / cm ⁇ 2 > or less.
  • the method for drying the slurry composition coated on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. For example, a drying method using hot air, hot air, low-humidity air, a vacuum drying method, infrared rays or electronic The drying method by irradiation of a line etc. is mentioned.
  • a drying method using hot air, hot air, low-humidity air, a vacuum drying method, infrared rays or electronic The drying method by irradiation of a line etc. is mentioned.
  • an electrode mixture layer can be formed on the current collector, and an electrode having a current collector and an electrode mixture layer can be obtained.
  • the electrode mixture layer may be subjected to pressure treatment using a die press or a roll press. By the pressure treatment, the peel strength of the electrode can be improved.
  • the graft copolymer is plasticized due to the presence of the branch polymer.
  • the electrode mixture layer is formed from the slurry composition of the present invention containing a predetermined graft polymer, the electrode composite layer is formed.
  • the material layer is unlikely to generate spring back even after being subjected to pressure treatment. Therefore, a high-density electrode can be manufactured.
  • the secondary battery of this invention is equipped with the electrode of this invention mentioned above.
  • the secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution, and at least one of the positive electrode and the negative electrode is the electrode of the present invention described above. That is, in the secondary battery of the present invention, the positive electrode may be the electrode of the present invention and the negative electrode may be a known negative electrode, the negative electrode may be the electrode of the present invention and the positive electrode may be a known positive electrode, Either the positive electrode or the negative electrode may be the electrode of the present invention. And since the secondary battery of this invention is equipped with the electrode of this invention, it has the outstanding cycling characteristics. In the following, the case where the non-aqueous 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 positive electrode is not particularly limited, and can be the electrode of the present invention described above. That is, the positive electrode can have, for example, a positive electrode mixture layer formed from the slurry composition of the present invention and a current collector.
  • the positive electrode is a known positive electrode, for example, a positive electrode made of a thin metal plate, or a positive electrode mixture layer formed on the current collector and the current collector.
  • the positive electrode mixture layer usually contains a positive electrode active material, a conductive material, and a binder, and can optionally further contain other components such as a thickener.
  • a thin film made of a metal material such as aluminum can be used.
  • a method for forming the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the positive electrode mixture layer on the current collector for example, a method described in JP2013-145663A can be used.
  • the negative electrode is not particularly limited, and can be the electrode of the present invention described above. That is, the negative electrode can have, for example, a negative electrode mixture layer formed from the slurry composition of the present invention and a current collector.
  • the negative electrode may be a known negative electrode.
  • the known negative electrode for example, the negative electrode described in JP2013-145663A can be used.
  • the separator is not particularly limited.
  • a microporous film using a polyolefin-based resin polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride), polyethylene terephthalate, polycycloolefin, polyether sulfone, polyamide, polyimide
  • microporous membranes using resins such as polyimide amide, polyaramid, polycycloolefin, nylon, and polytetrafluoroethylene, woven or non-woven fabrics using polyolefin fibers, and aggregates of particles made of insulating materials.
  • a microporous film using a resin (polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride) is preferred. Among these, a microporous film made of polypropylene resin is more preferable.
  • 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.
  • carbonates such as dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), ethyl methyl carbonate (EMC);
  • DMC dimethyl carbonate
  • EC ethylene carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • PC propylene carbonate
  • BC butylene carbonate
  • EMC ethyl methyl carbonate
  • esters such as ⁇ -butyrolactone and methyl formate
  • ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran
  • sulfur-containing compounds such as sulfolane and dimethyl sulfoxide
  • a lithium salt can be used as the electrolyte.
  • the lithium salt for example, compounds described in JP 2012-204303 A can be used.
  • LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li are preferable as the electrolyte because they are easily dissolved in an organic solvent and exhibit a high degree of dissociation.
  • electrolyte may be used individually by 1 type and may be used combining two or more types by arbitrary ratios. Usually, the lithium ion conductivity tends to increase as the supporting electrolyte having a higher degree of dissociation is used, and therefore the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of the supporting electrolyte.
  • the secondary battery of the present invention is not particularly limited and can be manufactured using a known assembly method.
  • the secondary battery of the present invention is, for example, wound in the shape of a battery, folded into a battery container as necessary, and placed in the battery container. It can manufacture by inject
  • an overcurrent prevention element such as a fuse or PTC element, an expanded metal, a lead plate, etc. may be provided as necessary.
  • the shape of the secondary battery may be any of a coin type, a button type, a sheet type, a cylindrical type, a square type, a flat type, and the like.
  • battery members such as a positive electrode, a negative electrode, and a separator included in the secondary battery are usually arranged so that the positive electrode is in contact with one side of the separator and the negative electrode is in contact with the other side of the separator. More specifically, the positive electrode mixture layer is disposed on one side of the separator, and the negative electrode mixture layer is disposed on the other side of the separator so as to be in contact with the separator.
  • ⁇ Weight average molecular weight> The aqueous solution containing the trunk polymer was diluted to 0.05% by mass with the following eluent to obtain a measurement sample. The obtained measurement sample was analyzed by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions to determine the weight average molecular weight of the trunk polymer.
  • HLC-8020 manufactured by Tosoh Corporation Separation column: “Shodex OHpak SB-G, Shodex OHpak SB-807HQ, SB-806M HQ” (temperature: 40 ° C.) manufactured by Showa Denko Eluent: 0.1 mol / L Tris buffer (pH 9, 0.1M potassium chloride added) ⁇ Flow rate: 0.5 mL / min ⁇ Standard sample: Standard pullulan
  • ⁇ Glass transition temperature> The aqueous solution containing the trunk polymer was dried for 3 days in an environment with a relative humidity of 50% and a temperature of 23 ° C. to 26 ° C. to form a film having a thickness of 1 ⁇ 0.3 mm.
  • the formed film was dried with a vacuum dryer at a temperature of 60 ° C. for 10 hours.
  • a differential scanning calorimeter product name, manufactured by Nanotechnology Co., Ltd.
  • the glass transition temperature (° C.) was measured using “DSC6220SII”).
  • ⁇ Electrolytic solution swelling> 50 g of an aqueous solution containing the graft copolymer was used with a low molecular weight such as unreacted monomer and homopolymer generated during graft polymerization using Spectrapore 6 dialysis membrane (manufactured by Spectrum Laboratories, fractional molecular weight 8,000). The component was removed (dialysis). The aqueous solution obtained after dialysis was dried in an environment with a relative humidity of 50% and a temperature of 23 ° C. to 25 ° C. to form a film having a thickness of 1 ⁇ 0.3 mm. The film formed was dried with a vacuum dryer at a temperature of 60 ° C.
  • ⁇ Solubility in water (20 ° C)> The solubility of the graft copolymer in water (20 ° C.) was measured and evaluated by filtration as follows. Specifically, 10 ⁇ 0.5 g of the graft copolymer in terms of solid content is added to 100 g of ion-exchanged water, and the temperature is 20 ° C., pH 7 in a disper (rotation speed: 2,000 rpm) for 2 hours. Mixed. The resulting mixture was then filtered through a 400 mesh screen.
  • the residue remaining on the screen without passing through the screen is weighed and subtracted from the mass of the added graft copolymer, so that the mass (g) of the graft copolymer dissolved in the ion-exchanged water is reduced. It calculated as solubility (20 degreeC) with respect to the water of a polymer.
  • solubility (20 ° C.) in water of the graft copolymer is 1 g / 100 g-H 2 O or more, the solubility is sufficient (water-soluble. “A” evaluation), 1 g / 100 g-H 2 When it was less than O, the solubility was insufficient (not water-soluble. “B” evaluation).
  • ⁇ Graft ratio> 50 g of an aqueous solution containing the graft copolymer was used with a low molecular weight such as unreacted monomer and homopolymer generated during graft polymerization using Spectrapore 6 dialysis membrane (manufactured by Spectrum Laboratories, fractional molecular weight 8,000). The component was removed (dialysis).
  • DELTA viscosity maintenance factor
  • Viscosity maintenance factor ⁇ is 90% or more and 110% or less
  • B Viscosity maintenance factor ⁇ is 80% or more and less than 90%
  • C Viscosity maintenance factor ⁇ is 70% or more and less than 80%
  • D Viscosity maintenance factor ⁇ is less than 70%, Or over 110%
  • the spring back of the negative electrode was evaluated based on the negative electrode composite layer density. Specifically, first, the negative electrode composite material layer side of the prepared negative electrode raw material was roll-pressed under the condition of a linear pressure of 11 t (tons) in an environment of a temperature of 25 ⁇ 3 ° C. / Cm 3 was adjusted. Thereafter, the negative electrode was left for one week in an environment of a temperature of 25 ⁇ 3 ° C. and a relative humidity of 50 ⁇ 5%. And the negative electrode mixture layer density (g / cm ⁇ 3 >) of the negative electrode after standing was measured, and the following references
  • Negative electrode mixture layer density after standing is 1.65 g / cm 3 or more
  • B Negative electrode mixture layer density after standing is 1.60 g / cm 3 or more and less than 1.65 g / cm 3
  • C Negative electrode mixture after standing Material layer density is 1.50 g / cm 3 or more and less than 1.60 g / cm 3
  • D Negative electrode mixture layer density after standing is less than 1.50 g / cm 3
  • ⁇ Peel strength> The prepared negative electrode was cut into a rectangle having a length of 100 mm and a width of 10 mm to obtain a test piece.
  • a cellophane tape (as defined in JIS Z1522) is applied to the surface of the negative electrode mixture layer with the surface having the negative electrode mixture layer facing down, and one end of the current collector is pulled vertically at a pulling speed of 50 mm / min.
  • the stress (N / m) when it was pulled and peeled was measured (note that the cellophane tape was fixed to the test bench).
  • the same measurement as above was performed three times, the average value was obtained, and evaluated according to the following criteria. It shows that a negative electrode is excellent in peel strength, so that the average value of stress is large.
  • A The average value of stress is 2.5 N / m or more
  • B The average value of stress is 2.0 N / m or more and less than 2.5 N / m
  • C The average value of stress is 1.5 N / m or more and 2.0 N / m Less than D: Average value of stress is less than 1.5 N / m
  • B The lithium deposition rate is 10% or more and less than 20%
  • C The lithium deposition rate is 20% or more and less than 30%
  • D The lithium deposition rate is 30% or more
  • the manufactured secondary battery was allowed to stand for 5 hours in an environment at a temperature of 25 ° C. while the electrode was immersed in the electrolytic solution.
  • the stationary secondary battery was charged to a cell voltage of 3.65 V by a constant current method at a rate of 0.2 C in an environment at a temperature of 25 ° C.
  • the aging process was performed with respect to the charged secondary battery for 12 hours in the environment of a temperature of 60 degreeC.
  • the secondary battery subjected to the aging treatment was discharged to a cell voltage of 3.00 V by a constant current method at a rate of 0.2 C in an environment at a temperature of 25 ° C.
  • the secondary battery which performed the discharge process was disassembled, and the value remove
  • the secondary battery is assembled again, and the assembled secondary battery is subjected to 50 cycles of charge / discharge operations under the conditions of a cell voltage of 4.20 V to 3.00 V and a charge / discharge rate of 1 C in an environment at a temperature of 25 ° C. went. Finally, the secondary battery after 50 cycles was charged at a rate of 1C in an environment at a temperature of 25 ° C.
  • the charged secondary battery was disassembled, the negative electrode was taken out, and a value obtained by removing the thickness of the current collector from the thickness of the entire negative electrode was measured as the thickness (d1) of the negative electrode after cycling.
  • the prepared negative electrode was wound around a cylinder with the negative electrode mixture layer inside, and the negative electrode mixture layer after being wound was evaluated based on whether or not cracking occurred. More specifically, cylinders having diameters of 3.0 mm ⁇ , 2.5 mm ⁇ , 2.0 mm ⁇ , and 1.5 mm ⁇ were prepared, and each negative electrode was wound in order from a cylinder having a larger diameter, and evaluated according to the following criteria.
  • B Although it is not broken by a 2.0 mm ⁇ cylinder, it is broken by a 1.5 mm ⁇ cylinder.
  • C Although it is not broken by a 2.5 mm ⁇ cylinder, it is cracked by a 2.0 mm ⁇ cylinder.
  • D Although it is not broken by a 3.0 mm ⁇ cylinder, it is broken by a 2.5 mm ⁇ cylinder.
  • ⁇ Cycle characteristics> The produced secondary battery was allowed to stand at a temperature of 25 ° C. for 5 hours after injecting the electrolyte. Next, the cell voltage was charged to 3.65 V by a constant current method at a temperature of 25 ° C. and 0.2 C, and then an aging treatment was performed at a temperature of 60 ° C. for 12 hours. And it discharged to cell voltage 3.00V by the constant current method of temperature 25 degreeC and 0.2C. Thereafter, CC-CV charge (upper limit cell voltage 4.40 V) was performed by a constant current method of 0.2 C, and CC discharge was performed to 3.00 V by a constant current method of 0.2 C.
  • Example 1 ⁇ Preparation of graft copolymer> ⁇ Preparation of trunk polymer >> Into a 1 L flask with a septum, 770 parts of ion-exchanged water was charged, heated to a temperature of 40 ° C., and the inside of the flask was replaced with nitrogen gas at a flow rate of 100 mL / min. Next, 35 parts of acrylic acid as an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, 40 parts of acrylamide as a (meth) acrylamide monomer, and 25 parts of N-hydroxyethylacrylamide as a hydroxyl group-containing vinyl monomer And were injected into the flask with a syringe.
  • the composition of the obtained trunk polymer was the same as the ratio (preparation ratio) of each monomer in the total monomers used for the polymerization of the trunk polymer.
  • ⁇ Graft polymerization Into a 3 L flask with a septum, 100 parts of the trunk polymer obtained as described above and 948 parts of ion-exchanged water were added, heated to a temperature of 55 ° C., and the inside of the flask was replaced with nitrogen gas at a flow rate of 100 mL / min. . Next, 12 parts of acrylonitrile as a water-soluble monomer was injected into the flask with a syringe.
  • ⁇ Preparation of particulate polymer> In a 5 MPa pressure vessel equipped with a stirrer, 65 parts of styrene as an aromatic vinyl monomer, 35 parts of 1,3-butadiene as an aliphatic conjugated diene monomer, 2 parts of itaconic acid as a carboxyl group-containing monomer, 1 part of 2-hydroxyethyl acrylate as a hydroxyl group-containing monomer, 0.3 part of t-dodecyl mercaptan as a molecular weight modifier, 5 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, 150 parts of ion-exchanged water as a solvent, And 1 part of potassium persulfate as a polymerization initiator was added, and after stirring sufficiently, the temperature was raised to 55 ° C.
  • a slurry composition containing a binder composition containing a graft copolymer and a particulate polymer was prepared without preparing the binder composition in advance prior to the preparation of the slurry composition. . That is, the binder composition and the slurry composition were prepared in the same process. That is, in a planetary mixer, an artificial graphite (theoretical capacity: 360 mAh / g) 98 parts as a negative electrode active material and an aqueous solution (solid content concentration: 4.5%) containing the graft copolymer obtained above were solidified. 1 part was added in minutes.
  • a coating amount (mass per unit area of the negative electrode mixture layer) of the above slurry composition for a negative electrode of a lithium ion secondary battery is applied to the surface of a copper foil having a thickness of 15 ⁇ m as a current collector with a comma coater. It applied so that it might become 0 mg / cm ⁇ 2 >. Thereafter, the copper foil coated with the lithium ion secondary battery negative electrode slurry composition is transported at a rate of 400 mm / min in an oven at a temperature of 80 ° C. for 2 minutes and further in an oven at a temperature of 110 ° C. for 2 minutes.
  • the slurry composition on copper foil was dried, and the negative electrode original fabric by which the negative electrode compound-material layer was formed on the electrical power collector was obtained. And the springback of the negative electrode was evaluated according to the above-mentioned method using the obtained negative electrode raw material. The results are shown in Table 1.
  • the obtained negative electrode original fabric was roll-pressed so that the negative electrode mixture layer density was adjusted to 1.68 to 1.72 g / cm 3 .
  • the negative electrode for lithium ion secondary batteries was obtained by placing it in an environment of 105 ° C. under vacuum conditions for 4 hours. Then, using the obtained negative electrode, the peel strength and flexibility of the negative electrode were evaluated according to the method described above. The results are shown in Table 1.
  • the obtained slurry composition for a lithium ion secondary battery positive electrode was applied onto an aluminum foil having a thickness of 20 ⁇ m as a current collector with a comma coater in an amount of 26.0 to 27.0 mg / cm 2. It applied so that it might become.
  • the aluminum foil coated with the slurry composition for a positive electrode of a lithium ion secondary battery was dried by conveying it in an oven at a temperature of 60 ° C. at a rate of 0.5 m / min for 2 minutes. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a positive electrode raw material.
  • the obtained positive electrode fabric was pressed with a roll press machine so that the density of the positive electrode mixture layer was 3.40 to 3.50 g / cm 3, and for the purpose of removing the dispersion medium, The positive electrode was obtained by placing in an environment at a temperature of 120 ° C. for 3 hours.
  • Example 2 In the preparation of the trunk polymer, the starting amount of the 1.0% aqueous solution of sodium L-ascorbate was changed from 6.5 parts to 5.2 parts, and the reaction of the 2.0% aqueous solution of potassium persulfate was started. The amount of time was changed from 12.5 parts to 10 parts. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 3 In preparing the trunk polymer, the amount of acrylic acid was changed to 30 parts, the amount of acrylamide was changed to 35 parts, and the amount of N-hydroxyethylacrylamide was changed to 35 parts. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 4 In preparing the backbone polymer, N-hydroxyethylacrylamide was changed to 2-hydroxyethyl acrylate. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 5 In the preparation of the trunk polymer, the starting amount of the 1.0% aqueous solution of sodium L-ascorbate was changed from 6.5 parts to 10 parts, and the starting amount of the 2.0% aqueous solution of potassium persulfate was changed. The amount was changed from 12.5 parts to 20 parts. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 6 In the preparation of the trunk polymer, the starting amount of the 1.0% aqueous solution of sodium L-ascorbate was changed from 6.5 parts to 4.0 parts, and the reaction of the 2.0% aqueous solution of potassium persulfate was started. The hourly amount was changed from 12.5 parts to 7.5 parts. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 7 In preparing the trunk polymer, the amount of acrylic acid was changed to 25 parts, the amount of acrylamide was changed to 30 parts, and the amount of N-hydroxyethylacrylamide was changed to 45 parts. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 8 In preparing the backbone polymer, the amount of acrylic acid was changed to 3 parts, the amount of acrylamide was changed to 55 parts, and the amount of N-hydroxyethylacrylamide was changed to 42 parts. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 9 In preparing the backbone polymer, the amount of acrylic acid was changed to 70 parts, the amount of acrylamide was changed to 5 parts, and the amount of N-hydroxyethylacrylamide was changed to 25 parts. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 10 In preparing the graft copolymer by graft polymerization, the amount of acrylonitrile was changed to 3.5 parts. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 11 In preparing the graft copolymer by graft polymerization, the amount of acrylonitrile was changed to 25 parts. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 12 In preparing the graft copolymer by graft polymerization, the amount of acrylonitrile was changed to 45 parts. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • Example 13 In preparing the graft copolymer by graft polymerization, the amount of acrylonitrile was changed to 300 parts. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • Example 14 In preparing the graft copolymer by graft polymerization, acrylonitrile was changed to styrene. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • Example 15 In preparing the graft copolymer by graft polymerization, acrylonitrile was changed to n-butyl acrylate. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • Example 16 In preparing the graft copolymer by graft polymerization, 12 parts of acrylonitrile was changed to 20 parts of sodium styrenesulfonate. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • Example 17 In preparing the slurry composition, 98 parts of artificial graphite as the negative electrode active material was changed to 88.2 parts of artificial graphite (theoretical capacity: 360 mAh / g) and 9.8 parts of SiO x (theoretical capacity: 2300 mAh / g). did. Except for the above, a stem polymer, a graft copolymer, a particulate polymer, a binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a secondary battery were produced in the same manner as in Example 1. Measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • AA indicates an acrylic acid unit
  • AAm indicates an acrylamide unit
  • HEAAm indicates N-hydroxyethylacrylamide unit
  • 2-HEA refers to 2-hydroxyethyl acrylate units
  • AN represents an acrylonitrile unit
  • ST indicates a styrene unit
  • BA represents an n-butyl acrylate unit
  • NaSS indicates sodium styrene sulfonate units
  • AMPS refers to 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid units
  • SBR represents a styrene-butadiene copolymer.
  • a secondary battery was used while suppressing swelling of the negative electrode accompanying charge / discharge. It can be seen that excellent cycle characteristics can be exhibited.
  • the slurry composition is excellent in viscosity stability, the negative electrode has excellent peel strength and flexibility, and the spring back of the negative electrode and lithium deposition on the surface are sufficiently suppressed.
  • the content ratio of the hydroxyl group-containing vinyl monomer unit in the trunk polymer constituting the graft copolymer is less than a predetermined value, the swelling of the negative electrode accompanying charge / discharge cannot be suppressed, and the secondary It turns out that the cycling characteristics of a battery are falling.
  • Comparative Example 1 it can be seen that the negative electrode is inferior in peel strength and flexibility, and the negative electrode springback and lithium deposition on the surface cannot be sufficiently suppressed.
  • Comparative Example 2 in which the content ratio of the hydroxyl group-containing vinyl monomer unit in the trunk polymer constituting the graft copolymer exceeds a predetermined value, the swelling of the negative electrode accompanying charge / discharge cannot be suppressed, and the secondary It turns out that the cycling characteristics of a battery are falling. Furthermore, in Comparative Example 2, it can be seen that the negative electrode is inferior in peel strength, and lithium deposition on the negative electrode surface cannot be sufficiently suppressed. And in the comparative example 3 whose weight average molecular weight of the trunk polymer which comprises a graft copolymer is less than predetermined value, the swelling of the negative electrode accompanying charging / discharging cannot be suppressed, and the cycling characteristics of a secondary battery fall.
  • Comparative Example 3 it can be seen that the negative electrode is inferior in peel strength and flexibility, and lithium deposition on the negative electrode surface cannot be sufficiently suppressed.
  • Comparative Example 4 using a trunk polymer that is not graft-polymerized instead of the graft copolymer, swelling of the negative electrode accompanying charge / discharge cannot be suppressed, and the cycle characteristics of the secondary battery are reduced.
  • the slurry composition is inferior in viscosity stability, the negative electrode is inferior in peel strength and flexibility, and the negative electrode springback and lithium deposition on the surface cannot be sufficiently suppressed.
  • the binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes which can exhibit the cycling characteristics excellent in the secondary battery, suppressing the swelling of the electrode accompanying the repetition of charging / discharging, and non-aqueous secondary battery electrode use A slurry composition can be provided.
  • the non-aqueous secondary battery which has the outstanding cycling characteristics can be provided.

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Abstract

本発明は、充放電の繰り返しに伴う電極の膨れを抑制しつつ、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させ得る非水系二次電池電極用バインダー組成物の提供を目的とする。本発明のバインダー組成物は、幹重合体に対して枝重合体が結合した構造を有するグラフト共重合体を含み、前記幹重合体は、ヒドロキシル基含有ビニル単量体単位を5質量%以上89質量%以下の割合で含み、重量平均分子量が1.0×10以上2.0×10以下であり、そして、前記枝重合体は、水可溶性単量体単位を含み、前記水可溶性単量体単位を形成する水可溶性単量体の温度20℃における溶解度が、0.01g/100g-H2O以上25g/100g-H2O以下である。

Description

非水系二次電池電極用バインダー組成物、非水系二次電池電極用スラリー組成物、非水系二次電池用電極および非水系二次電池
 本発明は、非水系二次電池電極用バインダー組成物、非水系二次電池電極用スラリー組成物、非水系二次電池用電極および非水系二次電池に関する。
 リチウムイオン二次電池などの非水系二次電池(以下、単に「二次電池」と略記する場合がある。)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、二次電池用の電極は、通常、電極合材層を備えている。そして、電極合材層は、例えば、電極活物質と、結着材としての役割を担う重合体を含む非水系二次電池電極用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状の組成物(非水系二次電池電極用スラリー組成物)を集電体上に塗布し、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(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1には、平均重合度が300~3000で鹸化度が70~100モル%であるポリビニルアルコールに、(メタ)アクリロニトリルを主成分とする単量体をグラフトしてなり、且つポリビニルアルコール量およびポリ(メタ)アクリロトリル量がそれぞれ所定の範囲内であるグラフト共重合体を含むバインダー組成物が、活物質や金属箔との結着性が良好であり、且つ耐還元性に優れるとの報告がされている。そして特許文献1によれば、このバインダー組成物を用いて負極を形成することで、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を改善することができる。
国際公開第2017/154949号
 しかし、上記従来のバインダー組成物を用いて電極を作製すると、充放電の繰り返しに伴う電極の膨れを抑制することができないという問題があった。そして、このようなバインダー組成物を用いて得られる電極では、二次電池のサイクル特性を十分に高めることができなかった。
 したがって、上記従来のバインダー組成物には、充放電の繰り返しに伴う電極の膨れを抑制しつつ、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させるという点において、未だ改善の余地があった。
 そこで、本発明は、充放電の繰り返しに伴う電極の膨れを抑制しつつ、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させ得る非水系二次電池電極用バインダー組成物および非水系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、充放電の繰り返しに伴う膨れが抑制されており、且つ、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させ得る非水系二次電池用電極を提供することを目的とする。
 そして、本発明は、優れたサイクル特性を有する非水系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、ヒドロキシル基含有ビニル単量体単位を所定の範囲内の割合で含有し、且つ重量平均分子量が所定の範囲内である幹重合体に対し、所定の単量体単位を含む枝重合体が結合した構造を有するグラフト共重合体を含むバインダー組成物を使用すれば、充放電の繰り返しに伴う電極の膨れを抑制して、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させ得ることを見出し、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、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、幹重合体に対して枝重合体が結合した構造を有するグラフト共重合体を含む非水系二次電池電極用バインダー組成物であって、前記幹重合体は、ヒドロキシル基含有ビニル単量体単位を5質量%以上89質量%以下の割合で含み、重量平均分子量が1.0×10以上2.0×10以下であり、そして、前記枝重合体は、水可溶性単量体単位を含み、前記水可溶性単量体単位を形成する水可溶性単量体の温度20℃における溶解度が、0.01g/100g-H2O以上25g/100g-H2O以下である、ことを特徴とする。上述した所定のグラフト共重合体を含むバインダー組成物を用いれば、充放電の繰り返しに伴う膨れが抑制され、且つ、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させ得る電極を作製することができる。
 なお、本発明において、重合体が「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繰り返し単位が含まれている」ことを意味する。
 また、本発明において、重合体に含まれる各単量体単位の「割合(質量%)」は、1H-NMRなどの核磁気共鳴(NMR)法を用いて測定することができる。
 そして、本発明において、単量体の温度20℃における「溶解度」(g/100g-H2O)は、EPA法(EPA Chemical Fate testing Guideline CG-1500 Water Solubility)で測定することができる。
 ここで、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、前記幹重合体が、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を1質量%以上50質量%以下の割合で含み、(メタ)アクリルアミド単量体単位を10質量%以上60質量%以下の割合で含む、ことが好ましい。グラフト共重合体の調製に用いる幹重合体が上述した組成を有すれば、充放電の繰り返しに伴う電極の膨らみを一層抑制しつつ、サイクル特性を更に向上させることができる。また、バインダー組成物を用いて調製したスラリー組成物の粘度安定性を向上させることができる。加えて、バインダー組成物を用いて調製したスラリー組成物により電極を作製する際、プレス処理を行い厚みが低減された電極が、プレス処理後にその厚みを復元してしまうこと(即ち、電極のスプリングバック)を抑制することができる。更には、得られる電極において、電極合材層と集電体の密着性(即ち、電極のピール強度)を向上させることができる。その上、電極の柔軟性を高めつつ、電極上の金属析出を抑制することができる。
 なお、本発明において、「(メタ)アクリル」とは、アクリルおよび/またはメタクリルを意味する。
 そして、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、前記幹重合体のガラス転移温度が-10℃以上150℃以下であることが好ましい。グラフト共重合体の調製に用いる幹重合体が、上述した範囲内のガラス転移温度を有すれば、得られる電極の柔軟性を高めると共に、充放電の繰り返しに伴う電極の膨れを一層抑制しつつ、二次電池のサイクル特性を更に向上させることができる。
 なお、本発明において、「ガラス転移温度」は、本明細書の実施例に記載した方法に従って測定することができる。
 また、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、前記幹重合体のガラス転移温度が90℃以上150℃以下であることがより好ましい。グラフト共重合体の調製に用いる幹重合体が、上述した範囲内のガラス転移温度を有すれば、得られる電極の柔軟性を高めると共に、充放電の繰り返しに伴う電極の膨れをより一層抑制しつつ、二次電池のサイクル特性を特に向上させることができる。
 ここで、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、前記グラフト共重合体のグラフト率が、0.5質量%以上200質量%以下であることが好ましい。グラフト率が上述の範囲内であるグラフト共重合体を用いれば、得られる電極の柔軟性およびピール強度を高めると共に、二次電池のサイクル特性を更に向上させることができる。更には、グラフト共重合体中に占める枝重合体の割合が過度に高まることによるデメリットを防ぐことができる。
 なお、本発明において、グラフト共重合体の「グラフト率」は、グラフト共重合により幹重合に対して結合した枝重合体の質量の比(枝重合体の質量/幹重合体の質量)を意味し、本明細書の実施例に記載した方法に従って測定することができる。
 そして、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、前記グラフト共重合体のグラフト率が、0.5質量%以上10質量%未満であることがより好ましい。グラフト率が上述の範囲内であるグラフト共重合体を用いれば、得られる電極の柔軟性およびピール強度を高めると共に、二次電池のサイクル特性を特に向上させることができる。
 また、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、前記グラフト共重合体の電解液膨潤度が、1倍超2倍以下であることが好ましい。電解液膨潤度が上述の範囲内であるグラフト共重合体を用いれば、二次電池のサイクル特性を更に向上させることができる。
 なお、本発明において、グラフト共重合体などの重合体の「電解液膨潤度」は、本明細書の実施例に記載した方法に従って測定することができる。
 ここで、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、前記グラフト共重合体の温度20℃における溶解度が、1g/100g-H2O以上であることが好ましい。水に対する溶解度(20℃)が1g/100g-H2O以上である(即ち、水溶性である)グラフト共重合体を用いれば、充放電の繰り返しに伴う電極の膨らみを一層抑制しつつ、サイクル特性を更に向上させることができる。加えて、スラリー組成物の粘度安定性を高めることができる。また、電極上にリチウムなどの金属が析出するのを抑制することができ、更には二次電池のレート特性を向上させることができる。
 なお、本発明において、グラフト共重合体などの重合体の「温度20℃における溶解度」(g/100g-H2O)は、本明細書の実施例に記載した方法に従って測定することができる。
 そして、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、更に粒子状重合体を含むことが好ましい。粒子状重合体を含むバインダー組成物を用いれば、電極のピール強度および柔軟性を高めて、二次電池のサイクル特性を更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」とは、少なくともバインダー組成物中において粒子形状を有する重合体であり、通常は非水溶性の重合体である。また、粒子状重合体が有する粒子形状は、例えば、レーザー回折法によって確認することができる。
 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、本発明の非水系二次電池電極用スラリー組成物は、電極活物質と、上述した何れかの非水系二次電池電極用バインダー組成物とを含むことを特徴とする。このように、上述した何れかのバインダー組成物を含むスラリー組成物を用いて形成される電極は、充放電の繰り返しに伴う膨れが抑制されており、また二次電池に優れた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、本発明の非水系二次電池用電極は、上述した非水系二次電池電極用スラリー組成物を用いて形成された電極合材層を備えることを特徴とする。このように、上述したスラリー組成物から形成される電極合材層を備える電極は、充放電の繰り返しに伴う膨れが抑制されており、また二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることができる。
 ここで、本発明の非水系二次電池用電極は、前記電極合材層の単位面積当たりの質量が、10.0mg/cm以上であってもよい。単位面積当たりの質量が10.0mg/cm以上である電極合材層を形成した場合であっても、電極の柔軟性を確保することができる。
 そして、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、本発明の非水系二次電池は、上述した何れかの非水系二次電池用電極を備えることを特徴とする。上述した何れかのスラリー組成物を用いて形成される電極を備える二次電池は、サイクル特性に優れる。
 本発明によれば、充放電の繰り返しに伴う電極の膨れを抑制しつつ、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させ得る非水系二次電池電極用バインダー組成物および非水系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、充放電の繰り返しに伴う膨れが抑制されており、且つ、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させ得る非水系二次電池用電極を提供することができる。
 そして、本発明によれば、優れたサイクル特性を有する非水系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、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、非水系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、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物を用いて調製した非水系二次電池電極用スラリー組成物は、リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池の電極(非水系二次電池用電極)が有する電極合材層を形成する際に用いることができる。更に、本発明の非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池電極用スラリー組成物から形成した電極合材層を有する非水系二次電池用電極を用いたことを特徴とする。
(非水系二次電池電極用バインダー組成物)
 本発明のバインダー組成物は、幹重合体に対して枝重合体が結合した構造を有する所定のグラフト共重合体を含み、任意に、粒子状重合体(上述したグラフト共重合体に該当するものを除く)、溶媒、およびその他の成分を更に含んでいてもよい。
<グラフト共重合体>
 ここで、本発明のバインダー組成物に含まれるグラフト共重合体の幹部分を構成する幹重合体は、ヒドロキシル基含有ビニル単量体単位を5質量%以上89質量%以下の割合で含み、重量平均分子量が1.0×10以上2.0×10以下である。一方、同グラフト共重合体の枝部分を構成する枝重合体は、温度20℃における溶解度が0.01g/100g-H2O以上25g/100g-H2O以下である水可溶性単量体から形成される水可溶性単量体単位を含む。このような幹重合体と枝重合体とからなるグラフト共重合体を含む本発明のバインダー組成物を用いて電極を製造すれば、充放電による電極の膨れを抑制することができる。そして、当該電極を備える二次電池に、優れたサイクル特性を発揮させることができる。
<<幹重合体>>
[幹重合体の組成]
 幹重合体は、ヒドロキシル基含有ビニル単量体単位を所定範囲内の割合で含むと共に、ヒドロキシル基含有ビニル単量体単位以外の単量体単位(その他の単量体単位)を含む。その他の単量体単位としては、特に限定されないが、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位や(メタ)アクリルアミド単量体単位が好適に挙げられる。
―ヒドロキシル基含有ビニル単量体単位―
 ヒドロキシル基含有ビニル単量体単位を形成し得るヒドロキシル基含有ビニル単量体は、ヒドロキシル基(-OH)およびビニル基(-CH=CH2)又はイソプロペニル基(-C(CH3)=CH2)を有する化合物であれば特に制限されない。例えば、ヒドロキシル基含有ビニル単量体は、ヒドロキシル基およびビニル基又はイソプロペニル基を有し、且つ当該ビニル基又はイソプロペニル基が有するエチレン性不飽和結合(C=C)が分子中に1つである単官能化合物であることが好ましい。そして、ヒドロキシル基含有ビニル単量体としては、例えば、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、N-ヒドロキシメチルアクリルアミド(N-メチロールアクリルアミド)、N-ヒドロキシメチルメタクリルアミド、N-ヒドロキシエチルアクリルアミド、N-ヒドロキシエチルメタクリルアミドが挙げられる。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。
 ここで、スラリー組成物の粘度安定性を確保し、また得られる電極のスプリングバックを抑制しつつピール強度を向上させる観点からは、ヒドロキシル基含有ビニル単量体としては、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、N-メチロールアクリルアミドおよびN-ヒドロキシエチルアクリルアミドが好ましく、2-ヒドロキシエチルアクリレートおよび2-ヒドロキシエチルメタクリレート、N-ヒドロキシエチルアクリルアミドがより好ましい。
 そして、幹重合体中に含まれるヒドロキシル基含有ビニル単量体の割合は、幹重合体が含む全単量体単位の合計を100質量%とした場合、5質量%以上89質量%以下であることが必要であり、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、25質量%以上であることが更に好ましく、60質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、35質量%以下であることが更に好ましい。幹重合体のヒドロキシル基含有ビニル単量体の含有割合が5質量%未満であると、電極のピール強度が低下して、サイクル特性が損なわれる。一方、幹重合体のヒドロキシル基含有ビニル単量体の含有割合が89質量%超であると、スラリー組成物の粘度が過度に高まるため、電極作製の際にスラリー組成物の固形分濃度を低下させる必要が生じる。このため、二次電池にサイクル特性などのセル特性を十分に発揮させ得る電極を効率良く製造することができない。また、電極上の金属析出を抑制することができない場合がある。
―エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位―
 本発明において、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を形成し得るエチレン性不飽和カルボン酸単量体は、通常、カルボキシル基中のヒドロキシル基以外にヒドロキシル基(-OH)を有しない。
 そして、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、例えば、エチレン性不飽和モノカルボン酸およびその誘導体、エチレン性不飽和ジカルボン酸およびその酸無水物並びにそれらの誘導体などが挙げられる。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。
 ここで、エチレン性不飽和モノカルボン酸の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などが挙げられる。
 また、エチレン性不飽和モノカルボン酸の誘導体の例としては、2-エチルアクリル酸、イソクロトン酸、α-アセトキシアクリル酸、β-trans-アリールオキシアクリル酸、α-クロロ-β-E-メトキシアクリル酸、β-ジアミノアクリル酸などが挙げられる。
 また、エチレン性不飽和ジカルボン酸の例としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。
 また、エチレン性不飽和ジカルボン酸の酸無水物の例としては、無水マレイン酸、ジアクリル酸無水物、メチル無水マレイン酸、ジメチル無水マレイン酸などが挙げられる。
 そして、エチレン性不飽和ジカルボン酸の誘導体の例としては、メチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸、などが挙げられる。
 ここで、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、分子中にエチレン性不飽和結合(C=C)を1つ有する単官能エチレン性不飽和カルボン酸単量体が好ましい。また、重合性の観点からは、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、エチレン性不飽和モノカルボン酸およびエチレン性不飽和ジカルボン酸が好ましく、アクリル酸、メタクリル酸およびイタコン酸がより好ましく、アクリル酸およびメタクリル酸が更に好ましい。更に、得られるグラフト共重合体の電解液中での過度な膨潤を抑制する観点からは、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が一層好ましい。
 そして、幹重合体中に含まれるエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の割合は、幹重合体が含む全単量体単位の合計を100質量%とした場合、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましく、26質量%以上であることが一層好ましく、30質量%以上であることが特に好ましく、50質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましく、35質量%以下であることが特に好ましい。幹重合体のエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が1質量%以上であれば、電極のピール強度を向上させることができる。一方、幹重合体のエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が50質量%以下であれば、電極のスプリングバックを抑制することができる。
―(メタ)アクリルアミド単量体単位―
 (メタ)アクリルアミド単量体単位は、アクリルアミドおよび/またはメタクリルアミドである(メタ)アクリルアミド単量体を用いて形成される。
 そして、幹重合体中に含まれる(メタ)アクリルアミド単量体単位の割合は、幹重合体が含む全単量体単位の合計を100質量%とした場合、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましく、30質量%以上であることが一層好ましく、35質量%以上であることが特に好ましく、60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。幹重合体の(メタ)アクリルアミド単量体単位の含有割合が10質量%以上であれば、スラリー組成物中における電極活物質の分散性を高めて、当該スラリー組成物の粘度安定性を向上させることができる。また、(メタ)アクリルアミド単量体単位の含有割合が10質量%以上であることで粘度安定性が確保されたスラリー組成物を用いれば、充放電の繰り返しに伴う電極の膨らみを一層抑制しつつ、サイクル特性を更に向上させることができる。加えて、電極のピール強度および柔軟性を向上させることができる。また、電極上の金属析出を抑制することができる。一方、幹重合体の(メタ)アクリルアミド単量体単位の含有割合が60質量%以下であれば、スラリー組成物の粘度低下が抑制されて、当該スラリー組成物の粘度安定性を向上させることができる。
[幹重合体の性状]
―重量平均分子量―
 幹重合体は、重量平均分子量が、1.0×10以上2.0×10以下であることが必要であり、2.5×10以上であることが好ましく、5.0×10以上であることがより好ましく、1.8×10以下であることが好ましく、1.5×10以下であることがより好ましい。幹重合体の重量平均分子量が1.0×10未満であると、グラフト共重合体の強度が低下する。そのため、電極の充放電による電極の膨らみを抑制することができず、二次電池のサイクル特性が損なわれる。また、得られる電極のピール強度も低下する。一方、幹重合体の重量平均分子量が2.0×10超であると、スラリー組成物の粘度が過度に高まるため、電極作製の際にスラリー組成物の固形分濃度を低下させる必要が生じる。このため、二次電池にサイクル特性などのセル特性を十分に発揮させ得る電極を効率良く製造することができない。また、電極上の金属析出を抑制することができない場合がある。加えて、グラフト共重合体が過度に剛直となるため、電極の柔軟性が損なわれ、また電極のスプリングバックを抑制することができない。
―ガラス転移温度―
 幹重合体は、ガラス転移温度が、-10℃以上であることが好ましく、50℃以上であることがより好ましく、80℃以上であることが更に好ましく、90℃以上であることが特に好ましく、150℃以下であることが好ましく、145℃以下であることがより好ましく、140℃以下であることが更に好ましい。幹重合体のガラス転移温度が-10℃以上であれば、グラフト共重合体の強度が高まる。そのため、充放電による電極の膨らみを一層抑制しつつ、二次電池のサイクル特性を更に向上させることができる。一方、幹重合体のガラス転移温度が150℃以下であれば、電極の柔軟性を確保することができる。
<<枝重合体>>
 上述した幹重合体に結合する枝重合体は、水可溶性単量体単位を含むことを必要とし、任意に、水可溶性単量体単位以外の単量体単位(任意の単量体単位)を含んでいてもよい。そして、枝重合体に含まれる水可溶性単量体単位を形成する水可溶性単量体は、温度20℃における溶解度が、0.01g/100g-H2O以上25g/100g-H2O以下であることが必要である。このように、水に対する溶解度(20℃)が所定の範囲内である水可溶性単量体を重合して枝重合体を形成することで、得られるスラリー組成物、電極、および二次電池の諸特性を向上させることができる。
 具体的には、枝重合体の調製に用いる水可溶性単量体は、水に対する溶解度(20℃)が0.01g/100g-H2O以上であり水中での重合性が確保されている単量体である。一方で、水可溶性単量体は、同溶解度が25g/100g-H2O以下であるため、グラフト共重合体中で枝重合体が過度な親水性を帯びず、当該グラフト共重合体が、疎水性である電極活物質表面を良好に被覆できると推察される。そして、グラフト共重合体が電極活物質表面を良好に被覆することにより、以下の効果が得られると考えられる。
(1)スラリー組成物中において電極活物質の分散性が高まることにより、スラリー組成物の粘度安定性が向上する。
(2)グラフト共重合体が枝重合体を介して電極活物質表面を被覆するため、電極活物質とグラフト共重合体の間に空間が確保されて、リチウムイオン等の電荷担体の伝導性が向上する。これにより、電極上の金属析出が抑制され、また二次電池のレート特性が向上する。
(3)電解液中において電極活物質同士が強固に密着すると共に電極活物質の集電体からの離脱が抑制される。これにより、充放電後の電極の膨らみを抑制することができ、また充放電後も電極中の導電パスが十分に維持されるため、二次電池のサイクル特性が向上する。
[水可溶性単量体単位]
 水可溶性単量体単位を形成し得る水可溶性単量体は、上述した水に対する溶解度(20℃)を有すると共に、他の単量体と共重合可能な基(エチレン性不飽和結合など)を有する化合物であれば特に限定されない。
 水可溶性単量体としては、例えば、アクリロニトリル(7g/100g-H2O)、n-ブチルアクリレート(1.4g/100g-H2O)、スチレン(0.28g/100g-H2O)、エチルアクリレート(1.5g/100g-H2O)、スチレンスルホン酸ナトリウム(22.0g/100g-H2O)、メタクリロニトリル(2.57g/100g-H2O)、メタクリルアミド(19.9g/100g-H2O)が挙げられる。なお水可溶性単量体は、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。そしてこれらの中でも、充放電の繰り返しに伴う電極の膨れを一層抑制すると共に電極のピール強度および柔軟性を高め、二次電池のサイクル特性を更に向上させる観点から、アクリロニトリル、n-ブチルアクリレートが好ましく、アクリロニトリルがより好ましい。
 ここで、水可溶性単量体の、水に対する溶解度(20℃)は、上述した通り0.01g/100g-H2O以上25g/100g-H2O以下であることが必要であり、0.1g/100g-H2O以上であることが好ましく、1g/100g-H2O以上であることがより好ましく、3g/100g-H2O以上であることが更に好ましく、20g/100g-H2O以下であることが好ましく、15g/100g-H2O以下であることがより好ましく、10g/100g-H2O以下であることが更に好ましい。水可溶性単量体の水に対する溶解度(20℃)が0.01g/100g-H2O未満であると、水中での重合が困難となる。加えて、充放電の繰り返しに伴う電極の膨れを抑制することができず、また電極のピール強度および柔軟性が低下する。そのため、二次電池のサイクル特性が損なわれる。一方、水可溶性単量体の水に対する溶解度(20℃)が25g/100g-H2O超であると、グラフト共重合体が電極活物質表面を良好に被覆することができない。そのため、充放電の繰り返しに伴う電極の膨らみを抑制することができず、サイクル特性が損なわれる。加えて、スラリー組成物の粘度安定性が低下し、また、電極上の金属析出を抑制することができず、更には二次電池のレート特性が損なわれる。
 そして、枝重合体中に含まれる水可溶性単量体単位の割合は、枝重合体が含む全単量体単位の合計を100質量%とした場合、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることが更に好ましく、99質量%以上であることが特に好ましく、100質量%であること(すなわち、枝重合体は、水可溶性単量体単位のみからなること)が最も好ましい。枝重合体の水可溶性単量体単位の含有割合が80質量%以上であれば、グラフト共重合体が電極活物質表面を十分良好に被覆することができる。そのため、充放電の繰り返しに伴う電極の膨らみを一層抑制しつつ、サイクル特性を更に向上させることができる。加えて、スラリー組成物の粘度安定性を高めることができる。また、電極上の金属析出を抑制することができ、更には二次電池のレート特性を向上させることができる。
[任意の単量体単位]
 水可溶性単量体以外に、枝重合体の調製に用い得る単量体は、水可溶性単量体と共重合可能であれば特に限定されない。そして、枝重合体中に含まれる任意の単量体単位の割合は、枝重合体が含む全単量体単位の合計を100質量%とした場合、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることが更に好ましく、1質量%以下であることが特に好ましく、0質量%であることが最も好ましい。
<<グラフト共重合体の調製方法>>
 上述した幹重合体に対して、上述した枝重合体が結合した構造を有するグラフト共重合体を調製する方法は特に限定されないが、例えば、以下の(1)および(2)の方法が挙げられる。
(1)少なくともヒドロキシル基含有ビニル単量体を含む幹重合体用単量体組成物を重合して幹重合体を調製し、次いで、得られた幹重合体に対して、少なくとも水可溶性単量体を含む枝重合体用単量体組成物をグラフト重合させる方法。
(2)少なくともヒドロキシル基含有ビニル単量体を含む幹重合体用単量体組成物を重合して幹重合体を調製し、次いで、得られた幹重合体に対して、別途調製した水可溶性単量体単位を含む枝重合体を結合させる方法。
 なお、単量体組成物(幹重合体用単量体組成物および枝重合体用単量体組成物)における全単量体中の各単量体の含有割合は、通常、所望の重合体(幹重合体および枝重合体)における各単量体の含有割合と同様にする。
 また、幹重合体の調製手法、幹重合体に対して枝重合体用単量体組成物をグラフト重合する手法、枝重合体の調製手法、幹重合体に対して枝重合体を結合させる手法は、特に限定されず、既知の手法を用いることができる。例えば、重合様式は、特に制限なく、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。また、重合反応としては、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。そして、重合に際しては、必要に応じて既知の重合促進剤や重合開始剤を使用することができる。また反応溶媒としては、水が好ましい。
<<グラフト共重合体の性状>>
[グラフト率]
 上述のようにして得られるグラフト共重合体のグラフト率は、0.5質量%以上であることが好ましく、1.0質量%以上であることがより好ましく、2.0質量%以上であることが更に好ましく、3.0質量%以上であることが特に好ましく、200質量%以下であることが好ましく、100質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更に好ましく、10質量%以下であることが特に好ましく、10質量%未満であることが最も好ましい。グラフト共重合体のグラフト率が0.5質量%以上であれば、枝重合体の存在によりグラフト共重合体全体が可塑化することで電極の柔軟性が確保されると共に、当該電極のピール強度を向上させることができる。また、グラフト共重合体が電極活物質表面を十分良好に被覆することができるため、充放電の繰り返しに伴う電極の膨らみを一層抑制しつつ、サイクル特性を更に向上させることができる。更には、電極上の金属の析出も抑制することができる。一方、グラフト共重合体のグラフト率が200質量%以下であれば、グラフト共重合体が電解液中で過度に膨潤することもなく、充放電の繰り返しに伴う電極の膨らみを一層抑制しつつ、二次電池のサイクル特性を十分に確保することができる。また、グラフト共重合体のグラフト率が200質量%以下であれば、グラフト共重合体中に占める枝重合体の割合が過度に高まることによるデメリットを防ぐことができる。例えば、水可溶性単量体としてアクリロニトリルを用いて枝重合体を調製した場合、グラフト共重合体中に占める枝重合体の割合が過度に高まると、電極の柔軟性およびピール強度の低下や、電極のスプリングバックおよび電極上の金属析出を十分に抑制できないといったデメリットが考えられる。しかしながら、上述したようにグラフト率が200質量%以下であれば、これらのデメリットが過度に生じることもない。
[電解液膨潤度]
 また、グラフト共重合体の電解液膨潤度は、1倍超であることが好ましく、2倍以下であることが好ましく、1.5倍以下であることがより好ましく、1.3倍以下であることが更に好ましい。グラフト共重合体の電解液膨潤度が上述の範囲内であれば、充放電の繰り返しに伴う電極の膨らみを一層抑制しつつ、二次電池のサイクル特性を十分に確保することができる。
 なお、グラフト共重合体の電解液膨潤度は、幹重合体および枝重合体の調製に用いる単量体の種類や、グラフト率を変更することにより調整することができる。
[水に対する溶解度(20℃)]
 そして、グラフト共重合体は、温度20℃における溶解度が1g/100g-HO以上であることが好ましい。換言すると、グラフト共重合体は水溶性であることが好ましい。グラフト共重合体の水に対する溶解度(20℃)が1g/100g-HO以上であれば、グラフト共重合体が電極活物質表面を十分良好に被覆することができる。そのため、充放電の繰り返しに伴う電極の膨らみを一層抑制しつつ、サイクル特性を更に向上させることができる。加えて、スラリー組成物の粘度安定性を高めることができる。また、電極上の金属析出を抑制することができ、更には二次電池のレート特性を向上させることができる。
<粒子状重合体>
 本発明のバインダー組成物が任意に含み得る粒子状重合体は、上述した所定のグラフト共重合体とは異なる重合体である。そして、上述した通り、通常、粒子状重合体は非水溶性である。従って、通常、粒子状重合体は、溶媒または分散媒として水を含む水系のバインダー組成物および水系のスラリー組成物中では粒子形状を有している。また、粒子状重合体は、電極合材層中では、粒子形状を維持したまま存在していてもよく、任意の非粒子形状を有して存在していてもよい。
 グラフト共重合体に加え、粒子状重合体を更に含むバインダー組成物を用いれば、電極のピール強度および柔軟性を高めて、二次電池のサイクル特性を更に向上させることができる。
 ここで、粒子状重合体は、カルボキシル基およびヒドロキシル基の少なくとも一方を有することが好ましい。また、粒子状重合体は、カルボキシル基とヒドロキシル基の双方を有することが好ましい。
 そして、粒子状重合体としては、特に限定されることなく、例えば、共役ジエン系重合体、アクリル系重合体、不飽和カルボン酸系重合体などの任意の重合体を用いることができる
<<共役ジエン系重合体>>
 ここで、共役ジエン系重合体とは、共役ジエン単量体単位を含む重合体である。共役ジエン系重合体の具体例としては、特に限定されることなく、スチレン-ブタジエン系共重合体(SBR)などの芳香族ビニル単量体単位および脂肪族共役ジエン単量体単位を含む共重合体、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム、アクリルゴム(NBR)(アクリロニトリル単位およびブタジエン単位を含む共重合体)、並びに、それらの水素化物などが挙げられる。
 そして、例えば、カルボキシル基および/またはヒドロキシル基を有し、且つ芳香族ビニル単量体単位および脂肪族共役ジエン単量体単位を含む共重合体は、芳香族ビニル単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体および脂肪族共役ジエン単量体単位を形成し得る脂肪族共役ジエン単量体と、カルボキシル基含有単量体および/またはヒドロキシル基含有単量体とを任意の方法で重合して得ることができる。また、当該共重合体は、任意にその他の単量体を更に用いて調製してもよい。
[芳香族ビニル単量体]
 芳香族ビニル単量体としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、芳香族ビニル単量体としてはスチレンが好ましい。
[脂肪族共役ジエン単量体]
 脂肪族共役ジエン単量体としては、1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2-クロル-1,3-ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換および側鎖共役ヘキサジエン類などが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、脂肪族共役ジエン単量体としては1,3-ブタジエンが好ましい。
[カルボキシル基含有単量体]
 カルボキシル基含有単量体としては、例えば、「グラフト共重合体」の項で上述した「エチレン性不飽和カルボン酸単量体」と同様の単量体を挙げることができる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、カルボキシル基含有単量体としては、イタコン酸が好ましい。
[ヒドロキシル基含有単量体]
 芳香族ビニル単量体単位および脂肪族共役ジエン単量体単位を含む共重合体の調製に用いるヒドロキシル基含有単量体としては、例えば、「グラフト共重合体」の項で上述した「ヒドロキシル基含有ビニル単量体」と同様の単量体を挙げることができる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、ヒドロキシル基含有単量体としては、2-ヒドロキシエチルアクリレートが好ましい。
[その他の単量体]
 芳香族ビニル単量体単位および脂肪族共役ジエン単量体単位を含む共重合体の調製に用いるその他の単量体としては、上述した単量体と共重合可能な単量体が挙げられる。具体的には、その他の単量体としては、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル単量体等のフッ素含有単量体;アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等の硫酸エステル基含有単量体;アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド基含有単量体;アリルグリシジルエーテル、アリル(メタ)アクリレートなどの架橋性単量体(架橋可能な単量体);エチレン、プロピレン等のオレフィン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビエルエーテル等のビニルエーテル類;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン類;N-ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物;アミノエチルビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル等のアミノ基含有単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のα,β-不飽和ニトリル単量体;などが挙げられる。これらのその他の単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
 なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよび/またはメタクリレートを意味する。
 なお、芳香族ビニル単量体単位および脂肪族共役ジエン単量体単位を含む共重合体などの共役ジエン系重合体の調製に(メタ)アクリル酸エステル単量体を用いる場合は、当該(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有割合は、共役ジエン系重合体を構成し得る全単量体100質量%当たり50質量%未満である。
<<アクリル系重合体>>
 アクリル系重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む重合体である。
 そして、例えば、カルボキシル基および/またはヒドロキシル基を有するアクリル系重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る(メタ)アクリル酸エステル単量体と、カルボキシル基含有単量体および/またはヒドロキシル基含有単量体とを任意の方法で重合して得ることができる。また、当該アクリル系重合体は、任意にその他の単量体を更に用いて調製してもよい。
 なお、アクリル系重合体は、通常、アクリル系重合体を構成し得る全単量体100質量%当たり(メタ)アクリル酸エステル単量体を50質量%以上含み、上述した共役ジエン系重合体とは異なる。
[(メタ)アクリル酸エステル単量体]
 (メタ)アクリル酸エステル単量体としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、t-ブチルアクリレー卜、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、2-エチルヘキシルアクリレート等のオクチルアクリレート、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、2-エチルヘキシルメタクリレート等のオクチルメタクリレート、等のメタクリル酸アルキルエステル;などが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、n-ブチルアクリレートが好ましい。
[カルボキシル基含有単量体]
 アクリル系重合体の調製に用いるカルボキシル基含有単量体としては、「グラフト共重合体」の項で上述した「エチレン性不飽和カルボン酸単量体」と同様の単量体を挙げることができる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、カルボキシル基含有単量体としては、メタクリル酸が好ましい。
[ヒドロキシル基含有単量体]
 アクリル系重合体の調製に用いるヒドロキシル基含有単量体としては、例えば、上述した「ヒドロキシル基含有ビニル単量体」と同様の単量体を挙げることができる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、ヒドロキシル基含有単量体としては、N-メチロールアクリルアミドが好ましい。
[その他の単量体]
 アクリル系重合体の調製に用いるその他の単量体としては、上述した単量体と共重合可能な単量体が挙げられる。具体的には、その他の単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のα,β-不飽和ニトリル単量体;アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等の硫酸エステル基含有単量体;アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド基含有単量体;アリルグリシジルエーテル、アリル(メタ)アクリレートなどの架橋性単量体(架橋可能な単量体);スチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、t-ブチルスチレン、ビニル安息香酸メチル、ビニルナフタレン、クロロメチルスチレン、α-メチルスチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系単量体;エチレン、プロピレン等のオレフィン類;ブタジエン、イソプレン等のジエン系単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビエルエーテル等のビニルエーテル類;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン類;N-ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物;アミノエチルビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル等のアミノ基含有単量体;などが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
<<不飽和カルボン酸系重合体>>
 また、不飽和カルボン酸系重合体は、不飽和カルボン酸単量体単位を含む重合体である。ここで、不飽和カルボン酸単量体単位を形成し得る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、イタコン酸などを用いることができる。
<<粒子状重合体の調製方法>>
 粒子状重合体の重合方法は、特に限定されることなく、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を用いてもよい。また、重合反応としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などの付加重合を用いることができる。そして、重合に使用され得る重合溶媒、乳化剤、分散剤、重合開始剤、連鎖移動剤などは、一般的な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ことができる。
<<粒子状重合体の含有量>>
 そして、本発明のバインダー組成物が粒子状重合体を含む場合、グラフト共重合体および粒子状重合体の含有量比が以下の通りであることが好ましい。即ち、グラフト共重合体の含有量が、粒子状重合体100質量部に対して0.1質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であることがより好ましく、10質量部以上であることが更に好ましく、20質量部以上であることが特に好ましく、200質量部以下であることが好ましく、150質量部以下であることがより好ましく、120質量部以下であることが更に好ましい。バインダー組成物中のグラフト共重合体および粒子状重合体の含有量比が上記範囲内であれば、スラリー組成物および当該スラリー組成物を用いて得られる電極の生産性を確保することができる。
<その他の成分>
 また、本発明のバインダー組成物は、上述した成分の他に、補強材、レベリング剤、粘度調整剤、電解液添加剤等の任意のその他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、公知の成分、例えば国際公開第2012/115096号に記載の成分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。
 なお、本発明のバインダー組成物は、上述したグラフト共重合体や粒子状重合体以外の重合体を含むことができる。具体的には、バインダー組成物は、上述したグラフト共重合体以外の水溶性重合体を含んでいてもよい。
 ここで、水溶性重合体としては、天然系高分子、半合成系高分子、および合成系高分子が挙げられる。より具体的には、水溶性重合体としては、例えば、増粘多糖類、アルギン酸およびこれらの塩(例えば、アルギン酸ナトリウム)、でんぷんなどの天然系高分子;カルボキシメチルセルロースおよびこれらの塩などの、原料である天然系高分子を化学的処理することによって得られる半合成系高分子;ポリビニルピロリドン、架橋ポリアクリル酸および非架橋ポリアクリル酸といったポリアクリル酸などの合成系高分子;を挙げることができる。これらの中でも、スラリー組成物の粘度安定性を高める観点、スラリー組成物中で電極活物質等の成分を良好に分散させる観点、電極のピール強度を高める観点、電極上の金属析出を抑制する観点からは、水溶性重合体としては半合成系高分子、合成系高分子が好ましく、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースの塩、ポリアクリル酸がより好ましい。
<溶媒>
 本発明のバインダー組成物の調製に使用できる溶媒としては、上述したグラフト共重合体、並びに任意に用いる粒子状重合体および水溶性重合体を溶解または分散可能な既知の溶媒を用いることができる。中でも、溶媒としては、水を用いることが好ましい。なお、バインダー組成物の溶媒の少なくとも一部は、特に限定されることなく、グラフト共重合体、粒子状重合体および/または水溶性重合体の調製に用いた重合溶媒とすることができる。
<バインダー組成物の調製方法>
 そして、本発明のバインダー組成物は、例えば、溶媒中で、グラフト共重合体、並びに、任意に用いる粒子状重合体およびその他の成分を、既知の方法で混合す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、グラフト共重合体、並びに任意に用いる粒子状重合体および水溶性重合体は、水系溶媒中で重合して調製した場合には、水溶液または水分散体の状態でそのまま混合し、溶媒として水を含むバインダー組成物を調製することができる。
 また、例えば、グラフト共重合体と電極活物質とを混合した後、任意に用いる粒子状重合体および/または水溶性重合体を添加するなど、バインダー組成物の調製と、後述するスラリー組成物の調製とを同時に実施してもよい。
(非水系二次電池電極用スラリー組成物)
 本発明のスラリー組成物は、電極活物質と、上述したバインダー組成物とを含むことを特徴とする。また、本発明のスラリー組成物は、上記電極活物質およびバインダー組成物以外に、その他の成分を更に含んでいてもよい。上述したバインダー組成物を含むスラリー組成物を用いて電極を形成すれば、充放電の繰り返しに伴う電極の膨れを抑制しつつ、当該電極を備える二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることができる。
 以下、本発明の非水系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負極用スラリー組成物である場合について詳述するが、本発明は下記の一例に限定されない。
<電極活物質(負極活物質)>
 ここで、リチウムイオン二次電池の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。リチウムを吸蔵および放出し得る物質としては、例えば、炭素系負極活物質、非炭素系負極活物質、および、これらを組み合わせた活物質などが挙げられる。
<<炭素系負極活物質>>
 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、本発明においては、炭素系負極活物質として、その表面の少なくとも一部が非晶質炭素で被覆された天然黒鉛(非晶質コート天然黒鉛)を用いてもよい。
<<非炭素系負極活物質>>
 非炭素系負極活物質は、炭素質材料または黒鉛質材料のみからなる炭素系負極活物質を除く活物質であり、非炭素系負極活物質としては、例えば金属系負極活物質を挙げることができる。
 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。金属系負極活物質としては、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。そして、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、SiOx、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。
 なお、リチウムイオン二次電池の高容量化の観点からは、シリコン系負極活物質としては、ケイ素を含む合金およびSiOxが好ましい。
 ケイ素を含む合金としては、例えば、ケイ素と、チタン、鉄、コバルト、ニッケルおよび銅からなる群より選択される少なくとも一種の元素とを含む合金組成物が挙げられる。また、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も挙げられる。
<分散媒>
 リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の分散媒としては、特に限定されることなく、既知の分散媒、例えば、水、n-メチルピロリドン等を用いることができる。中でも、分散媒としては、水を用いることが好ましい。
 なお、スラリー組成物の分散媒の少なくとも一部は、特に限定されることなく、スラリー組成物の調製に使用したバインダー組成物が含有していた溶媒とすることができる。
<その他の成分>
 また、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物は、上述した成分の他に、その他の成分を更に含有していてもよい。そして、スラリー組成物に含まれ得るその他の成分としては、例えば、導電材;上述したバインダー組成物に含まれ得るその他の成分と同様の成分;が挙げられる。
<スラリー組成物の調製方法>
 リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物は、上記各成分を分散媒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分散媒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。
 ここで、分散媒としては、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、スラリー組成物中の上記各成分の割合は、適宜調整することができる。
 例えば、スラリー組成物中の電極活物質とグラフト共重合体との存在比(電極活物質:グラフト共重合体)は、固形分換算で90:10~99.5:0.5であることが好ましく、95:5~99:1(質量比)であることがより好ましい。
(非水系二次電池用電極)
 本発明の電極は、上述した本発明のスラリー組成物を用いて形成された電極合材層を有し、通常は、電極合材層が集電体上に形成された構造を有している。そして、電極合材層には、少なくとも、電極活物質と、所定のグラフト共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電極活物質およびグラフト共重合体等の各成分は、上述したスラリー組成物中に含まれていたものであり、当該各成分の好適な存在比は、バインダー組成物中及び/又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、本発明の電極は、本発明のバインダー組成物を含むスラリー組成物を用いて形成した電極合材層を有しているので、充放電の繰り返しに伴う膨れが抑制されており、また二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることができる。
<集電体>
 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、白金などの金属材料からなる集電体を用い得る。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。
<電極合材層>
 電極合材層は、例えば、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スラリー組成物を乾燥する工程(乾燥工程)とを経て形成される。
<<塗布工程>>
 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。また、塗布後乾燥前の集電体上のスラリー組成物膜の厚みは、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。
 なお、本発明では、枝重合体の存在によりグラフト共重合体が可塑化しているためと推察されるが、スラリー組成物を、集電体上に比較的多量に(例えば、集電体上(片面に)形成される電極合材層(特には、負極合材層)単位面積当たりの質量が10.0mg/cm以上となるように)塗布して電極合材層を形成した場合であっても、得られる電極の柔軟性が確保される。ここで、電極合材層の単位面積当たりの質量の上限は、特に限定されないが、通常16.0mg/cm以下である。
<<乾燥工程>>
 集電体上に塗布された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、低湿風による乾燥法、真空乾燥法、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に塗布された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有する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、電極のピール強度を向上させることができる。
 ここで、枝重合体の存在によりグラフト共重合体が可塑化しているためと推察されるが、電極合材層を所定のグラフト重合体を含む本発明のスラリー組成物から形成すると、当該電極合材層は加圧処理を施された後でもスプリングバックを発生し難い。従って、高密度な電極を作製することができる。
(非水系二次電池)
 本発明の二次電池は、上述した本発明の電極を備える。例えば、本発明の二次電池は、正極、負極、セパレータ、および電解液を備え、正極および負極の少なくとも一方が、上述した本発明の電極である。つまり、本発明の二次電池は、正極が本発明の電極であって負極が既知の負極であってもよく、負極が本発明の電極であって正極が既知の正極であってもよく、正極および負極のいずれもが本発明の電極であってもよい。
 そして、本発明の二次電池は、本発明の電極を備えているので、優れたサイクル特性を有する。
 なお、以下では、一例として非水系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。
<正極>
 正極は、特に制限されることなく、上述した本発明の電極とすることができる。つまり、正極は、例えば、本発明のスラリー組成物から形成した正極合材層と、集電体とを有することができる。
 また、正極に本発明の電極を用いない場合は、正極としては、既知の正極、例えば、金属の薄板よりなる正極、或いは、集電体と集電体上に形成された正極合材層とを有する正極を用いることができる。ここで、正極合材層は、通常、正極活物質、導電材および結着材を含有し、任意に増粘剤等のその他の成分を更に含有することができる。また、集電体としては、アルミニウム等の金属材料からなる薄膜を用いることができる。そして、正極活物質、導電材、結着材、集電体上への正極合材層の形成方法などは、例えば特開2013-145763号公報に記載の方法を用いることができる。
<負極>
 負極は、特に制限されることなく、上述した本発明の電極とすることができる。つまり、負極は、例えば、本発明のスラリー組成物から形成した負極合材層と、集電体とを有することができる。
 また、負極に本発明の電極を用いない場合は、負極は、既知の負極であってもよい。そして、既知の負極としては、例えば特開2013-145763号公報に記載の負極を用いることができる。
<セパレータ>
 セパレータとしては、特に限定されることなく、例えば、ポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)の樹脂を用いた微多孔膜、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン、ポリエーテルスルフォン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアラミド、ポリシクロオレフィン、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂を用いた微多孔膜、ポリオレフィン系の繊維を用いた織布または不織布、絶縁性物質よりなる粒子の集合体等が挙げられる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、二次電池内の電極合材層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(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)の樹脂を用いた微多孔膜が好ましい。中でも、ポリプロピレンの樹脂からなる微多孔膜がより好ましい。
<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、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等のカーボネート類;γ-ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類;1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物類;などが好適に用いられる。またこれらの溶媒の混合液を用いてもよい。また、溶媒には、既知の添加剤、例えば、ビニレンカーボネート(VC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)やエチルメチルスルホンなどを添加してもよい。
 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号公報に記載の化合物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LiPF6、LiClO4、CF3SO3Liが好ましい。なお、電解質は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。通常は、解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導性が高くなる傾向があるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導性を調節することができる。
<組立工程>
 そして、本発明の二次電池は、特に制限されることなく、既知の組立方法を用いて製造することができる。具体的には、本発明の二次電池は、例えば、上述で得られた負極と、正極と、セパレータとを必要に応じて電池形状に巻く、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。ここで、二次電池の内部圧力の上昇、過充放電等の発生を防止するために、必要に応じて、ヒューズ、PTC素子等の過電流防止素子、エキスパンドメタル、リード板などを設けてもよい。また、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。
 なお、二次電池が備える正極、負極、およびセパレータ等の電池部材は、通常、セパレータの片側に正極が、セパレータの他方の片側に負極が接するように配置される。より具体的には、セパレータの片側に正極合材層が、セパレータの他方の片側に負極合材層が、それぞれセパレータと接するように配置される。
 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。
 そして、幹重合体の重量平均分子量およびガラス転移温度;グラフト共重合体の電解液膨潤度、水に対する溶解度(20℃)およびグラフト率;スラリー組成物の粘度安定性;負極のスプリングバック抑制、ピール強度、表面におけるリチウム析出抑制、膨らみ抑制および柔軟性;並びに、二次電池のサイクル特性;は、それぞれ以下の方法を使用して測定、評価した。
<重量平均分子量>
 幹重合体を含む水溶液を、下記の溶離液で0.05質量%に希釈し、測定試料を得た。得られた測定試料を、以下の条件のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により分析し、幹重合体の重量平均分子量を求めた。
・検出器:東ソー社製「HLC-8020」
・分離カラム:昭和電工社製「Shodex OHpak SB-G、Shodex OHpak SB-807HQ,SB-806M HQ」(温度40℃)
・溶離液:0.1mol/L トリス緩衝液(pH9、0.1M塩化カリウム添加)
・流速:0.5mL/分
・標準試料:標準プルラン
<ガラス転移温度>
 幹重合体を含む水溶液を、相対湿度50%、温度23℃~26℃の環境下で3日間乾燥させて、厚み1±0.3mmに成膜した。成膜したフィルムを、温度60℃の真空乾燥機で10時間乾燥させた。その後、乾燥させたフィルムをサンプルとし、JIS K7121に準拠して、測定温度-100℃~180℃、昇温速度5℃/分の条件下、示差走査熱量分析計(ナノテクノロジー社製、製品名「DSC6220SII」)を用いてガラス転移温度(℃)を測定した。
<電解液膨潤度>
 グラフト共重合体を含む水溶液50gを、スペクトラポア6透析膜(Spectrum Laboratories社製、分画分子量=8,000)を用い、未反応単量体およびグラフト重合の際に生じるホモポリマーなどの低分子量成分を除去した(透析)。透析後に得られた水溶液を、相対湿度50%、温度23℃~25℃の環境下で乾燥させて、厚み1±0.3mmに成膜した。成膜したフィルムを、温度60℃の真空乾燥機で10時間乾燥させた後、裁断してフィルム片とし、得られたフィルム片の質量W0を精秤した。次に、得られたフィルム片を、温度60℃の環境下で、電解液としての濃度1.0MのLiPF6溶液(溶媒:エチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=3/7(体積比)の混合溶媒、添加剤:ビニレンカーボネート2体積%(溶媒比)含有)に3日間浸漬し、膨潤させた。その後、膨潤させたフィルム片を引き上げ、表面の電解液をキムワイプで拭いた後、膨潤後のフィルム片の質量W1を精秤した。そして、電解液膨潤度=W1/W0(倍)を算出した。
<水に対する溶解度(20℃)>
 グラフト共重合体の水に対する溶解度(20℃)は、以下の通りろ過により測定、評価した。具体的には、固形分換算で10±0.5gのグラフト共重合体をイオン交換水100gに添加し、温度20℃、pH7の環境下、ディスパー(回転数:2,000rpm)にて2時間混合した。次に、得られた混合物を400メッシュのスクリーンに通過させてろ過した。そして、スクリーンを通過せずにスクリーン上に残った残渣を秤量し、添加したグラフト共重合体の質量から差し引くことにより、イオン交換水中に溶解したグラフト共重合体の質量(g)を、グラフト共重合体の水に対する溶解度(20℃)として算出した。
 そして、グラフト共重合体の水に対する溶解度(20℃)が1g/100g-H2O以上である場合は溶解度が十分である(水溶性である。「A」評価)、1g/100g-H2O未満である場合は溶解度が不十分である(水溶性でない。「B」評価)として評価した。
<グラフト率>
 グラフト共重合体を含む水溶液50gを、スペクトラポア6透析膜(Spectrum Laboratories社製、分画分子量=8,000)を用い、未反応単量体およびグラフト重合の際に生じるホモポリマーなどの低分子量成分を除去した(透析)。グラフト重合のため系内に添加した単量体(水可溶性単量体)の量と、透析による水溶液の固形分減少率を元に、幹重合体にグラフト重合した単量体(水可溶性単量体)の量(すなわち、枝重合体の量)を求め、以下の式によりグラフト率(質量%)を算出した。
 グラフト率(質量%)=グラフト重合した単量体(水可溶性単量体)の量(g)/幹重合体の量(g)×100
<粘度安定性>
 B型粘度計(東機産業社製、製品名「TVB-10」、回転数:60rpm)を用いて、得られたスラリー組成物の粘度η0を測定した。次に、粘度を測定したスラリー組成物を、プラネタリーミキサー(回転数:60rpm)を用いて24時間撹拌し、撹拌後のスラリー組成物の粘度η1を、上記と同様のB型粘度計(回転数:60rpm)を用いて測定した。そして、撹拌前後のスラリー組成物の粘度維持率Δη=η1/η0×100(%)を算出し、以下の基準にてスラリー組成物の粘度安定性を評価した。なお、粘度測定時の温度は25℃であった。粘度維持率Δηの値が100%に近いほど、スラリー組成物の粘度安定性が優れていることを示す。
 A:粘度維持率Δηが90%以上110%以下
 B:粘度維持率Δηが80%以上90%未満
 C:粘度維持率Δηが70%以上80%未満
 D:粘度維持率Δηが70%未満、または110%超
<スプリングバック抑制>
 負極のスプリングバックは、負極合材層密度に基づいて評価した。具体的には、まず、作製した負極原反の負極合材層側を温度25±3℃の環境下、線圧11t(トン)の条件でロールプレスし、負極合材層密度を1.70g/cm3に調整した。その後、温度25±3℃、相対湿度50±5%の環境下にて、当該負極を1週間放置した。そして、放置後の負極の負極合材層密度(g/cm3)を測定し、以下の基準で評価した。放置後の負極合材層密度が高いほど負極のスプリングバックが抑制されていることを示す。
 A:放置後の負極合材層密度が1.65g/cm3以上
 B:放置後の負極合材層密度が1.60g/cm3以上1.65g/cm3未満
 C:放置後の負極合材層密度が1.50g/cm3以上1.60g/cm3未満
 D:放置後の負極合材層密度が1.50g/cm3未満
<ピール強度>
 作製した負極を長さ100mm、幅10mmの長方形に切り出して試験片とした。次に、負極合材層を有する面を下にして負極合材層表面にセロハンテープ(JIS Z1522に規定されるもの)を貼り付け、集電体の一端を垂直方向に引張り速度50mm/分で引っ張って剥がしたときの応力(N/m)を測定した(なお、セロハンテープは試験台に固定されている)。上記と同様の測定を3回行い、その平均値を求めて、以下の基準により評価した。応力の平均値が大きいほど、負極がピール強度に優れることを示す。
 A:応力の平均値が2.5N/m以上
 B:応力の平均値が2.0N/m以上2.5N/m未満
 C:応力の平均値が1.5N/m以上2.0N/m未満
 D:応力の平均値が1.5N/m未満
<表面におけるリチウム析出抑制>
 製造した二次電池を、温度-10℃の環境下、1Cの定電流で充電深度(SOC)100%まで満充電した。また、満充電した二次電池を解体して負極を取り出し、負極が有する負極合材層の表面状態を観察した。そして、負極合材層の表面に析出したリチウムの面積を測定し、負極上へのリチウム析出率=(析出したリチウムの面積/負極合材層の表面の面積)×100(%)を算出した。そして、以下の基準により評価した。リチウム析出率が低いほど、二次電池として良好であることを示す。
 A:リチウム析出率が10%未満
 B:リチウム析出率が10%以上20%未満
 C:リチウム析出率が20%以上30%未満
 D:リチウム析出率が30%以上
<膨らみ抑制>
 製造した二次電池を、電極が電解液に浸漬されている状態で、温度25℃の環境下で5時間静置した。次に、静置した二次電池を、温度25℃の環境下、レート0.2Cの定電流法にてセル電圧3.65Vまで充電した。その後、充電した二次電池に対して、温度60℃の環境下、12時間、エージング処理を行った。続けて、エージング処理を行った二次電池を、温度25℃の環境下、レート0.2Cの定電流法にてセル電圧3.00Vまで放電した。そして、放電処理を行った二次電池を解体し、負極全体の厚みから集電体の厚みを除いた値を、サイクル前の負極の厚み(d0)として測定した。
 次に、再度二次電池を組み立て、組み立てられた二次電池に対し、温度25℃の環境下、セル電圧4.20V~3.00V、充放電レート1Cの条件にて充放電操作を50サイクル行った。最後に、50サイクル行った後の二次電池に対し、温度25℃の環境下、レート1Cにて充電を行った。そして、充電された状態の二次電池を解体して負極を取り出し、負極全体の厚みから集電体の厚みを除いた値を、サイクル後の負極の厚み(d1)として測定した。そして、サイクル前の負極の厚みd0に対する、サイクル後の負極の厚みd1の変化率を、サイクル後の負極の膨らみ={(d1-d0)/d0}×100(%)として求め、以下の基準により評価した。サイクル後の負極の膨らみが小さいほど、充放電サイクルを繰り返しても負極合材層が構造を保ち、二次電池が長寿命であることを示す。
 A:サイクル後の負極の膨らみが25%未満
 B:サイクル後の負極の膨らみが25%以上30%未満
 C:サイクル後の負極の膨らみが30%以上35%未満
 D:サイクル後の負極の膨らみが35%以上
<柔軟性>
 作製した負極を、負極合材層を内側にして円筒に巻き付け、巻き付けた後の負極合材層の割れ発生の有無により評価した。より具体的には、3.0mmφ、2.5mmφ、2.0mmφおよび1.5mmφの径を有する円筒を準備し、各負極を、径の大きい円筒から順に巻き付け、以下の基準により評価した。
 A:1.5mmφの円筒で割れない。
 B:2.0mmφの円筒で割れないが、1.5mmφの円筒で割れる。
 C:2.5mmφの円筒で割れないが、2.0mmφの円筒で割れる。
 D:3.0mmφの円筒で割れないが、2.5mmφの円筒で割れる。
<サイクル特性>
 作製した二次電池を、電解液注液後、温度25℃で5時間静置した。次に、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.65Vまで充電し、その後、温度60℃で12時間エージング処理を行った。そして、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.00Vまで放電した。その後、0.2Cの定電流法にて、CC-CV充電(上限セル電圧4.40V)を行い、0.2Cの定電流法にて3.00VまでCC放電を行なった。
 その後、温度25℃の環境下、セル電圧4.40-3.00V、1.0Cの充放電レートにて充放電の操作を300サイクル行った。そして、1サイクル目の容量、すなわち初期放電容量X1、および、300サイクル目の放電容量X2を測定し、ΔC=(X2/X1)×100(%)で示される容量変化率を求め、以下の基準により評価した。この容量変化率ΔCの値が大きいほど、サイクル特性に優れていることを示す。
 A:ΔCが80%以上である。
 B:ΔCが75%以上80%未満である。
 C:ΔCが70%以上75%未満である。
 D:ΔCが70%未満である。
(実施例1)
<グラフト共重合体の調製>
<<幹重合体の調製>>
 セプタム付き1Lフラスコに、イオン交換水770部を投入して、温度40℃に加熱し、流量100mL/分の窒素ガスでフラスコ内を置換した。次に、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35部と、(メタ)アクリルアミド単量体としてのアクリルアミド40部と、ヒドロキシル基含有ビニル単量体としてのN-ヒドロキシエチルアクリルアミド25部とを混合して、シリンジでフラスコ内に注入した。その後、重合促進剤としてL-アスコルビン酸ナトリウムの1.0%水溶液6.5部(反応開始時の量)をシリンジで投入し、10分後に重合開始剤としての過硫酸カリウムの2.0%水溶液12.5部(反応開始時の量)をシリンジでフラスコ内に追加した。反応開始1時間後に温度を55℃に昇温し、重合反応を進めた。2時間後、重合促進剤として亜硫酸水素ナトリウムの1.0%水溶液7.3部をシリンジで投入し、10分後に重合開始剤としての過硫酸カリウムの2.0%水溶液9.4部をシリンジでフラスコ内に追加した。3時間後、重合促進剤として亜硫酸水素ナトリウムの1.0%水溶液7.3部をシリンジで投入し、10分後に重合開始剤としての過硫酸カリウムの2.0%水溶液9.4部をシリンジでフラスコ内に追加した。4時間後、重合促進剤として亜硫酸水素ナトリウムの1.0%水溶液7.3部をシリンジで投入し、10分後に重合開始剤としての過硫酸カリウムの2.0%水溶液9.4部をシリンジでフラスコ内に追加した。5時間後、重合促進剤として亜硫酸水素ナトリウムの1.0%水溶液7.3部をシリンジで投入し、10分後に重合開始剤としての過硫酸カリウムの2.0%水溶液9.4部をシリンジでフラスコ内に追加した。6時間後、反応停止剤を添加し、フラスコを空気中に開放して重合反応を停止させた。その後、水酸化リチウムの10%水溶液を用いて生成物のpHを8に調整することにより、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位、(メタ)アクリルアミド単量体単位およびヒドロキシル基含有ビニル単量体単位を含む幹重合体を含有する水溶液を得た。そして、上述の方法に従って、得られた幹重合体の重量平均分子量およびガラス転移温度を評価した。結果を表1に示す。
 なお、得られた幹重合体の組成は、幹重合体の重合に用いた全単量体に占める各単量体の比率(仕込み比率)と同じであった。
<<グラフト重合>>
 セプタム付き3Lフラスコに、上述のようにして得られた幹重合体100部、イオン交換水948部を投入して、温度55℃に加熱し、流量100mL/分の窒素ガスでフラスコ内を置換した。次に、水可溶性単量体としてのアクリロニトリル12部をシリンジでフラスコ内に注入した。その後、重合促進剤として亜硫酸水素ナトリウムの1.0%水溶液90.0部をシリンジで投入し、10分後に重合開始剤としての過硫酸カリウムの2.0%水溶液120部をシリンジでフラスコ内に追加した。6時間後、反応停止剤を添加し、フラスコを空気中に開放して重合反応を停止させた。その後、水酸化リチウムの10%水溶液を用いて生成物のpHを8に調整することにより、幹重合体に対して、アクリロニトリル単位のみからなる枝重合体が結合した構造を有するグラフト共重合体を含む水溶液を得た。そして、上述の方法に従って、グラフト共重合体の電解液膨潤度、水に対する溶解度(20℃)およびグラフト率を評価した。結果を表1に示す。
<粒子状重合体の調製>
 撹拌機付き5MPa耐圧容器に、芳香族ビニル単量体としてのスチレン65部、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン35部、カルボキシル基含有単量体としてのイタコン酸2部、ヒドロキシル基含有単量体としての2-ヒドロキシエチルアクリレート1部、分子量調整剤としてのt-ドデシルメルカプタン0.3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5部、溶媒としてのイオン交換水150部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム1部を投入し、十分に撹拌した後、温度55℃に加温して重合を開始した。単量体消費量が95.0%になった時点で冷却し、反応を停止した。こうして得られた重合体を含んだ水分散体に、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pHを8に調整した。その後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った。さらにその後、温度30℃以下まで冷却することにより、カルボキシル基およびヒドロキシル基を有する粒子状重合体としてのスチレン-ブタジエン系共重合体を含む水分散液を得た。
<バインダー組成物およびスラリー組成物の調製>
 本実施例では、以下の通り、スラリー組成物の調製に先立ってバインダー組成物を予め調製することなく、グラフト共重合体および粒子状重合体を含有するバインダー組成物を含むスラリー組成物を調製した。即ち、バインダー組成物およびスラリー組成物を同一工程内で調製した。
 即ち、プラネタリーミキサーに、負極活物質としての人造黒鉛(理論容量:360mAh/g)98部と、上述で得られたグラフト共重合体を含む水溶液(固形分濃度:4.5%)を固形分相当で1部とを投入した。さらに、イオン交換水にて固形分濃度が60%となるように希釈し、その後、回転速度45rpmで60分混練した。その後、上述で得られた粒子状重合体を含む水分散液(固形分濃度:40%)を固形分相当で1部投入し、回転速度40rpmで40分混練した。そして、粘度が3500±500mPa・s(B型粘度計、25℃、60rpmで測定)となるようにイオン交換水を加えることにより、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を調製した。
 そして、得られたリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を用いて、上述の方法に従って、スラリー組成物の粘度安定性を評価した。結果を表1に示す。
<リチウムイオン二次電池用負極の製造>
 上記リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ15μmの銅箔の表面に、塗付量(負極合材層の単位面積当たりの質量)が11.0mg/cm2となるように塗布した。その後、リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物が塗布された銅箔を、400mm/分の速度で、温度80℃のオーブン内を2分間、さらに温度110℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより、銅箔上のスラリー組成物を乾燥させ、集電体上に負極合材層が形成された負極原反を得た。
 そして、得られた負極原反を用いて、上述の方法に従って、負極のスプリングバックを評価した。結果を表1に示す。
 次に、得られた負極原反をロールプレスして負極合材層密度が1.68~1.72g/cm3となるように調整した。さらに、真空条件下、温度105℃の環境下に4時間置くことにより、リチウムイオン二次電池用負極を得た。
 そして、得られた負極を用いて、上述の方法に従って、負極のピール強度および柔軟性を評価した。結果を表1に示す。
<リチウムイオン二次電池用正極の製造>
 プラネタリーミキサーに、正極活物質としてのLiCoO2100部、導電材としてのアセチレンブラック2部(電気化学工業製、商品名「HS-100」)、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(クレハ化学製、商品名「KF-1100」)2部を添加し、さらに、分散媒としての2-メチルピリロドンを全固形分濃度が67%となるように加えて混合し、リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物を調製した。
 続いて、得られたリチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の上に、塗布量が26.0~27.0mg/cm2となるように塗布した。その後、リチウムイオン二次電池正極用スラリー組成物が塗布されたアルミ箔を、0.5m/分の速度で温度60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより、乾燥させた。その後、温度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正極合材層密度が3.40~3.50g/cm3となるようにプレスし、さらに、分散媒の除去を目的として、真空条件下、温度120℃の環境下に3時間置くことにより、正極を得た。
<リチウムイオン二次電池の製造>
 単層のポリプロピレン製セパレータ、上記の負極および正極を用いて、捲回セル(放電容量520mAh相当)を作製し、アルミ包材内に配置した。その後、電解液として濃度1.0MのLiPF6溶液(溶媒:エチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=3/7(体積比)の混合溶媒、添加剤:ビニレンカーボネート2体積%(溶媒比)含有)を充填した。さらに、アルミ包材の開口を密封するために、温度150℃のヒートシールをしてアルミ包材を閉口し、リチウムイオン二次電池を製造した。
 そして、得られたリチウムイオン二次電池を用いて、上述の方法に従って、負極の膨らみ抑制および表面におけるリチウム析出抑制、並びにサイクル特性を評価した。結果を表1に示す。
(実施例2)
 幹重合体の調製に際し、L-アスコルビン酸ナトリウムの1.0%水溶液の反応開始時の量を6.5部から5.2部に変更し、過硫酸カリウムの2.0%水溶液の反応開始時の量を12.5部から10部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例3)
 幹重合体の調製に際し、アクリル酸の量を30部、アクリルアミドの量を35部、N-ヒドロキシエチルアクリルアミドの量を35部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例4)
 幹重合体の調製に際し、N-ヒドロキシエチルアクリルアミドを2-ヒドロキシエチルアクリレートに変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例5)
 幹重合体の調製に際し、L-アスコルビン酸ナトリウムの1.0%水溶液の反応開始時の量を6.5部から10部に変更し、過硫酸カリウムの2.0%水溶液の反応開始時の量を12.5部から20部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例6)
 幹重合体の調製に際し、L-アスコルビン酸ナトリウムの1.0%水溶液の反応開始時の量を6.5部から4.0部に変更し、過硫酸カリウムの2.0%水溶液の反応開始時の量を12.5部から7.5部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例7)
 幹重合体の調製に際し、アクリル酸の量を25部、アクリルアミドの量を30部、N-ヒドロキシエチルアクリルアミドの量を45部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例8)
 幹重合体の調製に際し、アクリル酸の量を3部、アクリルアミドの量を55部、N-ヒドロキシエチルアクリルアミドの量を42部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例9)
 幹重合体の調製に際し、アクリル酸の量を70部、アクリルアミドの量を5部、N-ヒドロキシエチルアクリルアミドの量を25部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例10)
 グラフト重合によりグラフト共重合体を調製するに際し、アクリロニトリルの量を3.5部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例11)
 グラフト重合によりグラフト共重合体を調製するに際し、アクリロニトリルの量を25部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例12)
 グラフト重合によりグラフト共重合体を調製するに際し、アクリロニトリルの量を45部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表2に示す。
(実施例13)
 グラフト重合によりグラフト共重合体を調製するに際し、アクリロニトリルの量を300部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表2に示す。
(実施例14)
 グラフト重合によりグラフト共重合体を調製するに際し、アクリロニトリルをスチレンに変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表2に示す。
(実施例15)
 グラフト重合によりグラフト共重合体を調製するに際し、アクリロニトリルをn-ブチルアクリレートに変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表2に示す。
(実施例16)
 グラフト重合によりグラフト共重合体を調製するに際し、アクリロニトリル12部をスチレンスルホン酸ナトリウム20部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表2に示す。
(実施例17)
 スラリー組成物を調製するに際し、負極活物質としての人造黒鉛98部を、人造黒鉛(理論容量:360mAh/g)88.2部およびSiO(理論容量:2300mAh/g)9.8部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例1)
 幹重合体の調製に際し、アクリル酸の量を46部、アクリルアミドの量を51部、N-ヒドロキシエチルアクリルアミドの量を3部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例2)
 幹重合体の調製に際し、アクリル酸の量を2部、アクリルアミドの量を3部、N-ヒドロキシエチルアクリルアミドの量を95部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例3)
 幹重合体の調製に際し、L-アスコルビン酸ナトリウムの1.0%水溶液の反応開始時の量を6.5部から20部に変更し、過硫酸カリウムの2.0%水溶液の反応開始時の量を12.5部から40部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例4)
 幹重合体に対して、グラフト重合を行わず、バインダー組成物およびスラリー組成物の調製に際し、グラフト共重合体に替えて幹重合体を用いた。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、電解液膨潤度および水に対する溶解度(20℃)の測定対象を幹重合体とし、更にはグラフト率を測定しなかった以外は、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例5)
 グラフト重合によりグラフト共重合体を調製するに際し、アクリロニトリル12部を2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸(水に対する溶解度(20℃):100g/100g-H2O)50部に変更した。上記以外は、実施例1と同様にして、幹重合体、グラフト共重合体、粒子状重合体、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極および二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして測定、評価を行った。結果を表2に示す。
 なお、以下に示す表1および2中、
「AA」は、アクリル酸単位を示し、
「AAm」は、アクリルアミド単位を示し、
「HEAAm」は、N-ヒドロキシエチルアクリルアミド単位を示し、
「2-HEA」は、2-ヒドロキシエチルアクリレート単位を示し、
「AN」は、アクリロニトリル単位を示し、
「ST」は、スチレン単位を示し、
「BA」は、n-ブチルアクリレート単位を示し、
「NaSS」は、スチレンスルホン酸ナトリウム単位を示し、
「AMPS」は、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸単位を示し、
「SBR」は、スチレン-ブタジエン系共重合体を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1~2より、ヒドロキシル基含有ビニル単量体単位を所定の範囲内の割合で含み、且つ重量平均分子量が所定の範囲内である幹重合体に対して、所定の水可溶性単量体単位を含む枝重合体が結合した構造を有するグラフト共重合体を含むバインダー組成物を用いて負極を作製した実施例1~17では、充放電に伴う負極の膨らみを抑制しつつ、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させうることが分かる。更に、実施例1~17では、スラリー組成物が粘度安定性に優れ、負極が優れたピール強度および柔軟性を備え、また負極のスプリングバックや表面でのリチウムの析出が十分に抑制されていることが分かる。
 一方、グラフト共重合体を構成する幹重合体におけるヒドロキシル基含有ビニル単量体単位の含有割合が所定の値未満である比較例1では、充放電に伴う負極の膨らみを抑制できず、二次電池のサイクル特性が低下していることが分かる。更に、比較例1では、負極がピール強度および柔軟性に劣り、また負極のスプリングバックや表面でのリチウムの析出を十分に抑制できないことが分かる。
 また、グラフト共重合体を構成する幹重合体におけるヒドロキシル基含有ビニル単量体単位の含有割合が所定の値超である比較例2では、充放電に伴う負極の膨らみを抑制できず、二次電池のサイクル特性が低下していることが分かる。更に、比較例2では、負極がピール強度に劣り、また負極表面でのリチウムの析出を十分に抑制できないことが分かる。
 そして、グラフト共重合体を構成する幹重合体の重量平均分子量が所定の値未満である比較例3では、充放電に伴う負極の膨らみを抑制できず、二次電池のサイクル特性が低下していることが分かる。更に、比較例3では、負極がピール強度および柔軟性に劣り、また負極表面でのリチウムの析出を十分に抑制できないことが分かる。
 加えて、グラフト共重合体に替えて、グラフト重合を実施していない幹重合体を用いた比較例4では、充放電に伴う負極の膨らみを抑制できず、二次電池のサイクル特性が低下していることが分かる。更に、比較例4では、スラリー組成物が粘度安定性に劣り、負極がピール強度および柔軟性に劣り、また負極のスプリングバックや表面でのリチウムの析出を十分に抑制できないことが分かる。
 また、グラフト共重合体を調製する際に、水に対する溶解度(20℃)が所定の値超である水可溶性単量体をグラフト重合した比較例5では、充放電に伴う負極の膨らみを抑制できず、二次電池のサイクル特性が低下していることが分かる。更に、比較例5では、負極がピール強度および柔軟性に劣り、また負極のスプリングバックや表面でのリチウムの析出を十分に抑制できないことが分かる。
 本発明によれば、充放電の繰り返しに伴う電極の膨れを抑制しつつ、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させ得る非水系二次電池電極用バインダー組成物および非水系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、充放電の繰り返しに伴う膨れが抑制されており、且つ、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させ得る非水系二次電池用電極を提供することができる。
 そして、本発明によれば、優れたサイクル特性を有する非水系二次電池を提供することができる。

Claims (13)

  1.  幹重合体に対して枝重合体が結合した構造を有するグラフト共重合体を含む非水系二次電池電極用バインダー組成物であって、
     前記幹重合体は、ヒドロキシル基含有ビニル単量体単位を5質量%以上89質量%以下の割合で含み、重量平均分子量が1.0×10以上2.0×10以下であり、そして、
     前記枝重合体は、水可溶性単量体単位を含み、前記水可溶性単量体単位を形成する水可溶性単量体の温度20℃における溶解度が、0.01g/100g-H2O以上25g/100g-H2O以下である、
     非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  2.  前記幹重合体が、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を1質量%以上50質量%以下の割合で含み、(メタ)アクリルアミド単量体単位を10質量%以上60質量%以下の割合で含む、請求項1に記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  3.  前記幹重合体のガラス転移温度が-10℃以上150℃以下である、請求項1または2に記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  4.  前記幹重合体のガラス転移温度が90℃以上150℃以下である、請求項1または2に記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  5.  前記グラフト共重合体のグラフト率が、0.5質量%以上200質量%以下である、請求項1~4の何れかに記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  6.  前記グラフト共重合体のグラフト率が、0.5質量%以上10質量%未満である、請求項1~4の何れかに記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  7.  前記グラフト共重合体の電解液膨潤度が、1倍超2倍以下である、請求項1~6の何れかに記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  8.  前記グラフト共重合体の温度20℃における溶解度が、1g/100g-H2O以上である、請求項1~7の何れかに記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  9.  更に粒子状重合体を含む、請求項8に記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  10.  電極活物質と、請求項1~9の何れかに記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物とを含む、非水系二次電池電極用スラリー組成物。
  11.  請求項10に記載の非水系二次電池電極用スラリー組成物を用いて形成された電極合材層を備える、非水系二次電池用電極。
  12.  前記電極合材層の単位面積当たりの質量が、10.0mg/cm以上である、請求項11に記載の非水系二次電池用電極。
  13.  請求項11または12に記載の非水系二次電池用電極を備える、非水系二次電池。
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