WO2019230592A1 - 易接着層付集電体、電極、全固体二次電池、電子機器及び電気自動車、並びに、易接着層付集電体、電極及び全固体二次電池の製造方法 - Google Patents

易接着層付集電体、電極、全固体二次電池、電子機器及び電気自動車、並びに、易接着層付集電体、電極及び全固体二次電池の製造方法 Download PDF

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current collector
adhesion layer
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信 小澤
広 磯島
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富士フイルム株式会社
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a current collector with an easy-adhesion layer, an electrode, an all-solid secondary battery, an electronic device and an electric vehicle, and a method for producing the current collector with an easy-adhesion layer, an electrode, and an all-solid secondary battery.
  • the negative electrode, the electrolyte, and the positive electrode are all solid, and the safety and reliability, which are the problems of the battery using the organic electrolyte, can be greatly improved. It is also possible to extend the service life. Furthermore, the all-solid-state secondary battery can have a structure in which electrodes and an electrolyte are directly arranged in series. Therefore, it is possible to increase the energy density compared to a secondary battery using an organic electrolyte, and application to an electric vehicle or a large storage battery is expected.
  • Such an all-solid-state secondary battery has a structure in which solid particles (inorganic solid electrolyte, active material, conductive assistant, etc.) forming constituent layers (inorganic solid electrolyte layer, negative electrode active material layer, and positive electrode active material layer) are in close contact with each other.
  • a binder that adheres solid particles to each other is used.
  • increasing the binder content causes a decrease in battery performance. Is set as small as possible.
  • the electrode active material layer is a current collector that supports the electrode active material layer in addition to the electrode active material layer. It may be used as a laminated body provided. When such a laminated body is used, if the binder content in the electrode active material layer is set low, poor adhesion between the electrode active material layer and the current collector occurs, and the battery performance decreases. For this reason, in a secondary battery provided with the above-described laminated body as an electrode, studies on the electrode (current collector constituting the electrode) are underway.
  • a current collector provided with a primer layer (coating layer) on the surface containing a conductive material such as a carbonaceous component and a specific polymer material such as lithium polysilicate has been proposed (for example, Patent Document 1). ⁇ 3).
  • a specific polymer material and a conductive material are contained in a primer layer provided between a current collector and an electrode active material, whereby adhesion between the current collector and the active material layer is achieved.
  • an electron conduction path is constructed between the current collector and the electrode active material layer. Therefore, the primer layer is formed relatively thick (usually on the order of micrometers). As a result, the total thickness of the secondary battery also increases, so there is room for improvement in terms of energy density and electrical resistance.
  • the present invention is a collection with an easy adhesion layer that can provide high battery performance and high adhesion to an electrode active material layer provided on a current collector by using it as a material constituting an electrode of a secondary battery. It is an object to provide an electric body. Moreover, this invention makes it a subject to provide an electrode, an all-solid-state secondary battery, an electronic device, and an electric vehicle using this collector with an easily bonding layer. Furthermore, this invention makes it a subject to provide the manufacturing method of the said collector with an easily bonding layer, an electrode, and an all-solid-state secondary battery.
  • the inventors of the present invention have a polymer having a solubility (25 ° C.) in a solvent (for example, toluene) having a CLogP value of 2.0 or more on the surface of the current collector of 1 g / 100 g or more. It has been found that by providing an easy-adhesion layer, the adhesion with the electrode active material layer provided on the current collector can be improved, and an electron or ion conduction path can be constructed between the current collector and the electrode active material layer. It was. Furthermore, it discovered that the battery performance which was excellent in the secondary battery can be provided by using the electrical power collector provided with the easily bonding layer as a material which comprises the electrode of a secondary battery. The present invention has been further studied based on these findings and has been completed.
  • a current collector with an easy adhesion layer having an easy adhesion layer on at least one surface of the current collector A current collector with an easy adhesion layer, wherein the easy adhesion layer contains a polymer having a solubility in toluene at 25 ° C. of 1 g / 100 g or more.
  • ⁇ 3> The current collector with an easy adhesion layer according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the thickness of the easy adhesion layer is 10 to 300 nm.
  • ⁇ 4> The easy-adhesion layer-attached collection according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the easy-adhesion layer has 1 ⁇ 10 5 to 1 ⁇ 10 11 projections / m 2 of protrusions on the surface thereof. Electric body.
  • ⁇ 5> The current collector with an easy adhesion layer according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the tensile modulus of the easy adhesion layer is 500 MPa or less.
  • ⁇ 6> The current collector with an easily adhesive layer according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the glass transition temperature of the polymer is 0 ° C. or lower.
  • ⁇ 7> The current collector with an easy adhesion layer according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the residual moisture content of the easy adhesion layer is 100 ppm or less.
  • ⁇ 9> The electrode according to ⁇ 8>, wherein the solid electrolyte is an inorganic solid electrolyte.
  • ⁇ 10> The electrode according to ⁇ 9>, wherein the inorganic solid electrolyte is a sulfide solid electrolyte.
  • the electrode active material layer contains a particulate binder.
  • An all solid state secondary battery comprising the electrode according to any one of the above items ⁇ 8> to ⁇ 11>.
  • a method for producing a current collector with an easy adhesion layer comprising forming a composition for forming an easy adhesion layer containing a polymer having a solubility in toluene at 25 ° C of 1 g / 100 g or more on the surface of the current collector. .
  • the solvent is an aqueous solvent.
  • ⁇ 18> A method for producing an electrode using the current collector with an easily adhesive layer according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, Formation of an active material layer containing a solvent having a CLogP value of 2.0 or more and dissolving a polymer contained in the easy adhesion layer of the current collector with an easy adhesion layer at a solubility of 1 g / 100 g or more and an electrode active material
  • the manufacturing method of an electrode which forms the composition for a film on the easily bonding layer of an electrical power collector with an easily bonding layer.
  • a method for producing an all solid state secondary battery comprising producing an all solid state secondary battery through the method for producing an electrode according to ⁇ 18> above.
  • the current collector with an easy-adhesion layer of the present invention exhibits strong adhesion to the electrode active material layer and exhibits high (electron or ion) conductivity.
  • the electrode of the present invention and the all solid state secondary battery provided with the current collector with an easily adhesive layer of the present invention exhibit high battery performance. That is, the present invention provides a current collector with an easily adhesive layer that exhibits high adhesion to an electrode active material layer provided on the current collector and can impart high battery performance, an electrode using the current collector, and (all solids) ) A secondary battery can be provided.
  • this invention can provide the electronic device and electric vehicle provided with the all-solid-state secondary battery of this invention which shows the above-mentioned outstanding battery performance. Furthermore, this invention can provide the manufacturing method of the electrical power collector with an easily bonding layer which shows the above-mentioned outstanding characteristic, an electrode, and an all-solid-state secondary battery.
  • a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
  • acryl or “(meth) acryl” is simply described, it means acrylic and / or methacrylic.
  • the indication of a compound is used in the sense of including the compound itself, its salt, and its ion. Moreover, it is meant to include derivatives that are partially changed, such as by introducing substituents within a range that does not impair the desired effect.
  • a substituent, a linking group or the like for which substitution or non-substitution is not clearly specified means that the group may have an appropriate substituent. Therefore, in this specification, even if it is simply described as a YYY group, this YYY group includes an embodiment having a substituent in addition to an embodiment having no substituent. This is also the same for compounds that do not specify substitution or non-substitution.
  • the substituent T mentioned later is mentioned. In this specification, when there are a plurality of substituents indicated by a specific symbol, or when a plurality of substituents etc.
  • each of the substituents may be the same or different from each other. Means good.
  • a plurality of substituents when a plurality of substituents are adjacent to each other, it means that they may be connected to each other or condensed to form a ring.
  • the “current collector (with an easy-adhesion layer)” and the “electrode” have a configuration (state incorporated in a secondary battery) that is a constituent member of a secondary battery and a configuration defined by the present invention.
  • both aspects of the aspect which is a collector material or electrode material (with an easily bonding layer) before incorporating in a secondary battery are included.
  • the forms of “(current collector with easy-adhesion layer)” and “electrode” are applied without particular limitation to the forms according to both of the above-described forms. For example, even in a sheet form (film form), a strip It may be in a shape, and may be long or short (single sheet). In the case of a current collector material or an electrode material (with an easy adhesion layer), it is preferably a long sheet.
  • the current collector with an easy-adhesion layer of the present invention comprises a current collector (collector) having an easy-adhesion layer containing a polymer having a solubility (25 ° C.) of 1 g / 100 g or more in a solvent having a CLogP value of 2.0 or more.
  • a laminate of an electric body and an easily adhesive layer ).
  • the easy-adhesion layer is a layer provided on the surface of the current collector on which the electrode active material layer is laminated, and when the electrode active material is formed on the current collector, the current collector And a layer (adhesive layer) that functions to suppress the peeling of the electrode active material layer from the current collector by firmly bonding (adhering) and the electrode active material.
  • the adhesive strength at which the easy-adhesion layer adheres the current collector and the electrode active material cannot be uniquely determined depending on the use of the current-adhesive layer-equipped current collector. For example, in the “film strength test” evaluated in the examples Examples include strengths that are equal to or higher than the evaluation standard “C” (defect generation diameter is 16 mm or less).
  • the current collector with an easy adhesion layer of the present invention having such an easy adhesion layer is an active material layer containing a solvent having a CLogP value of 2.0 or more when used as a material constituting an electrode of a secondary battery. It exhibits high adhesion to an electrode active material layer (also referred to as an active material layer) formed from the forming composition, and can impart high battery performance to the secondary battery.
  • an electrode active material layer also referred to as an active material layer
  • the details of the reason are not yet clear, it can be considered as follows. That is, the polymer in the easy adhesion layer is formed after the active material layer is formed on the current collector with the easy adhesion layer of the present invention (after the current collector with the easy adhesion layer of the present invention is incorporated into the electrode).
  • the easy-adhesion layer is insulative, the surface of the current collector that is exposed by the disappearance of the easy-adhesion layer and the active material layer are in contact with each other to establish a conduction path (the current collector and the active material layer Insulation is eliminated.)
  • the easy adhesion layer can be formed in a thin layer, which contributes to the reduction in the thickness of the secondary battery.
  • the current collector with an easy-adhesion layer of the present invention allows the polymer in the easy-adhesion layer to be taken into the active material layer during the formation of the active material layer, and is preferably collected by eliminating the easy-adhesion layer. It shows high adhesion to the active material layer provided on the electric body and can impart high battery performance to the secondary battery.
  • the current collector with an easy-adhesion layer of the present invention includes an easy-adhesion layer containing a polymer having a solubility (25 ° C.) of 1 g / 100 g or more in a solvent having a CLogP value of 2.0 or more.
  • the above function is achieved by developing solubility in the composition for forming an active material layer containing a solvent having a value of 2.0 or more.
  • the current collector with an easy adhesion layer of the present invention that fulfills such a function has a ClogP value of 2. as a material for forming a constituent layer of the secondary battery, preferably as a material for forming an electrode of the all-solid-state secondary battery.
  • the current collector with an easy adhesion layer when used as a material for forming a positive electrode, the current collector is referred to as a positive current collector with an easy adhesion layer, and when used as a material for forming a negative electrode, There is.
  • the solubility of the polymer contained in the easy-adhesion layer is for a solvent having a CLogP value of 2.0 or more, and as described later, used for an active material layer forming composition for forming an active material layer.
  • This is the solubility in a solvent having a CLogP value of 2.0 or more.
  • the solubility (25 degreeC) of a polymer is 1 g / 100g or more with respect to the solvent whose CLogP value is 2.0 or more
  • the adhesiveness and conductive path with an active material layer can be constructed
  • This solubility is preferably 2 g / 100 g or more, more preferably 5 g / 100 g or more, and more preferably 10 g / 100 g or more in terms of achieving a balance between improving adhesion and building a conduction path (battery performance) at a higher level. Further preferred.
  • the upper limit of the solubility is not particularly limited, but can be, for example, 100 g / 100 g or less, and practically 50 g / 100 g or less.
  • the CLogP value is a value obtained by calculating the common logarithm logP of the distribution coefficient P between 1-octanol and water.
  • a method or software used for calculating the ClogP value a known method can be used. Unless otherwise specified, in the present invention, a structure is drawn and calculated using ChemBioDrawUltra (version 13.0) manufactured by PerkinElmer. And Moreover, the solubility of the polymer with respect to the solvent whose CLogP value is 2.0 or more is the method and conditions which are shown in the Example mentioned later using the polymer extract
  • the current collector with an easy-adhesion layer of the present invention only needs to have a current collector and an easy-adhesion layer, and may have another layer (film).
  • Examples of other layers include a protective layer (release sheet) and a coat layer.
  • the base material which supports the electrical power collector with an easily bonding layer is also mentioned.
  • the current collector 21 with an easy adhesion layer is formed in a long sheet shape, and a cross section perpendicular to the longitudinal direction is shown in FIG.
  • This current collector 21 with an easy-adhesion layer has a long current collector 22 and an easy-adhesion layer 23 provided in contact with the entire one surface of the current collector 22.
  • the current collector with an easy adhesion layer of the present invention is used for a secondary battery having a laminated structure in which a plurality of units each composed of a positive electrode, an electrolyte, and a negative electrode are laminated, the easy adhesion specified in the present invention is provided on both surfaces of the current collector. It is preferable to provide a layer.
  • the total thickness of the current collector with an easy-adhesion layer of the present invention is appropriately set according to battery performance and the like, and is preferably 1 to 50 ⁇ m, and more preferably 3 to 30 ⁇ m.
  • the current collector constituting the current collector with an easy-adhesion layer of the present invention is not particularly limited as long as it is usually used in secondary batteries, and an electron conductor is preferable.
  • an appropriate material is selected according to the use of the current collector (positive electrode current collector or negative electrode current collector).
  • materials such as aluminum, aluminum alloy, stainless steel, nickel and titanium, as well as aluminum or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium or silver (thin film) Among them, aluminum and aluminum alloys are preferable.
  • the current collector is usually in the form of a film sheet, but a net, a punched one, a lath, a porous body, a foam, a fiber group molded body, or the like can also be used.
  • the thickness of the current collector is not particularly limited as long as the total thickness of the current collector with an easy adhesion layer satisfies the above range, and is preferably 1 to 50 ⁇ m, and more preferably 3 to 30 ⁇ m.
  • the surface of the current collector is also preferably formed with irregularities by surface treatment.
  • the easy-adhesion layer constituting the current collector with an easy-adhesion layer of the present invention contains a specific polymer, which will be described later, and is usually layered or film-shaped.
  • the easy-adhesion layer has a function of firmly adhering the current collector and the active material layer, and after adhering the current collector and the active material layer (the current collector with the easy-adhesion layer is incorporated into the electrode) A part may maintain the form of the layer also in (after). That is, in the present invention, the easy-adhesion layer includes a mode in which a part of the electrode disappears in addition to a mode in which the entire electrode disappears (the polymer diffuses into the active material layer).
  • the degree of disappearance cannot be uniquely determined by the battery performance required for the electrode or the secondary battery, and is appropriately set to such an extent that a conduction path is established between the current collector and the active material layer.
  • the disappearance amount of the easy-adhesion layer can be adjusted as appropriate depending on the type of polymer, the type of solvent (ClogP value), the coating state, and the like.
  • This easy-adhesion layer may be provided on the entire surface of the current collector, or may be provided on a part of the surface of the current collector.
  • the ratio of providing the easy-adhesion layer is set so that the easy-adhesion layer exhibits the above-described function according to the dissolution rate and solubility in the solvent contained in the composition for forming an active material layer.
  • the easy adhesion layer may be a single layer or a multilayer.
  • the easy-adhesion layer may have conductivity, but can be insulative that can be thinned.
  • the insulating property exhibited by the easy-adhesion layer can be specified by the surface resistance.
  • the surface resistance can be 10 4 ⁇ / ⁇ or more.
  • the surface resistance of the easy adhesion layer is preferably 10 8 ⁇ / ⁇ or more, and more preferably 10 12 ⁇ / ⁇ or more. Let the surface resistance of an easily bonding layer be the value measured by the method and conditions shown in the Example mentioned later.
  • the thickness of the easy-adhesion layer is not particularly limited, but when the active material layer is formed, it disappears quickly (the polymer dissolves) and maintains high adhesion to the active material layer, while further improving battery performance.
  • the thickness of the easy-adhesion layer is in the above range, the total thickness of the secondary battery can be made thinner, energy density can be improved, and electric resistance can be reduced. This point is particularly effective when a plurality of secondary batteries are stacked.
  • the tensile elastic modulus of the easy-adhesion layer is preferably 500 MPa or less, more preferably 200 MPa or less, and even more preferably 100 MPa or less, from the viewpoint that both adhesion and battery performance can be achieved at a higher level.
  • the lower limit value of the tensile modulus is not particularly limited and can be set to 1 MPa, for example. Let the tensile elasticity modulus of an easily bonding layer be the value measured by the method and conditions shown in the Example mentioned later.
  • the easy-adhesion layer preferably has a small amount of residual water, for example, preferably 100 ppm (mass basis) or less.
  • the residual moisture content of the easy-adhesion layer can be determined by Karl Fischer titration after filtering the easy-adhesion layer with a 0.02 ⁇ m membrane filter.
  • the easy-adhesion layer preferably has 1 ⁇ 10 5 to 1 ⁇ 10 11 pieces / m 2 of convex portions (projections) on the surface thereof.
  • the current collector with an easy-adhesion layer of the present invention is usually wound around a roll or the like when it is a long body, and is laminated, manufactured, stored, transported or the like when it is a short body. At this time, the surface of the current collector opposite to the easy-adhesion layer may come into contact with the adjacent easy-adhesion layer such as the inner side or the lower side, and the easy-adhesion layer may be peeled off or damaged.
  • the number of protrusions (the number of protrusions) is provided on the surface of the easy adhesion layer, peeling and breakage of the easy adhesion layer can be prevented.
  • the number of protrusions is more preferably in the range of 1 ⁇ 10 5 to 1 ⁇ 10 8 pieces / m 2 in that peeling and breakage of the easy adhesion layer can be effectively prevented.
  • the number of protrusions is a value measured by the method and conditions shown in the examples described later.
  • the convex portion of the easy-adhesion layer may be formed by containing particles described later in the easy-adhesion layer, or may be formed by a surface treatment such as a shot blast method.
  • the polymer which an easily bonding layer contains is a polymer whose solubility (25 degreeC) with respect to the solvent which is CLogP value 2.0 or more is 1 g / 100g or more.
  • the solvent for determining the solubility of this polymer is as described above, and can be, for example, toluene.
  • the polymer contained in the easy-adhesion layer is not particularly limited as long as it satisfies the above-described solubility, and examples thereof include various polymers that are usually used in secondary batteries.
  • the polymer includes a homopolymer and a copolymer, and the copolymer includes an addition polymer and a condensation polymer, and the polymerization mode is not particularly limited.
  • This polymer may be a crosslinked polymer or a non-crosslinked polymer.
  • the polymer is preferably an insulating organic polymer, and examples thereof include the following resins and other resins.
  • the fluorine-containing resin include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVdF-HFP).
  • hydrocarbon-based thermoplastic resin examples include polyethylene, polypropylene, styrene butadiene rubber (SBR), hydrogenated (hydrogenated) styrene butadiene rubber (HSBR), butylene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, polybutadiene, and polyisoprene.
  • SBR styrene butadiene rubber
  • HBR hydrogenated (hydrogenated) styrene butadiene rubber
  • HSBR hydrogenated (hydrogenated) styrene butadiene rubber
  • butylene rubber acrylonitrile butadiene rubber
  • polybutadiene examples include polyisoprene.
  • (Meth) acrylic resins include various (meth) acrylic monomers, homopolymers or copolymers of (meth) acrylamide monomers (preferably copolymers of (meth) acrylic acid and methyl (meth) acrylate) ). Further, a copolymer (copolymer)
  • Examples thereof include a copolymer of methyl (meth) acrylate and styrene, a copolymer of methyl (meth) acrylate and acrylonitrile, and a copolymer of butyl (meth) acrylate, acrylonitrile, and styrene.
  • the copolymer may be either a statistical copolymer or a periodic copolymer, and a block copolymer is preferred.
  • Examples of other resins include polyurethane resin, polyurea resin, polyamide resin, polyimide resin, polyester resin, polyether resin, polycarbonate resin, and cellulose derivative resin.
  • fluorine-containing resins hydrocarbon-based thermoplastic resins, (meth) acrylic resins, polyurethane resins, polycarbonate resins, and cellulose derivative resins are preferable.
  • a polymer may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types.
  • the glass transition temperature of the polymer is not particularly limited, but it can follow the surface shape and the like of the solid particles, and can enhance the adhesion between the solid particles, and further the adhesion between the solid particles and the current collector. Is preferably 10 ° C. or lower, more preferably 10 ° C. or lower, still more preferably 0 ° C. or lower, and particularly preferably ⁇ 10 ° C. or lower.
  • the lower limit of the glass transition temperature is not particularly limited, and can be set to, for example, ⁇ 130 ° C. Let the glass transition temperature of a polymer be the value obtained by the measuring method described in the Example mentioned later.
  • the mass average molecular weight of the polymer is not particularly limited and is appropriately determined.
  • the content of the polymer in the easy-adhesion layer is appropriately determined in consideration of adhesion to the active material layer and battery performance, and can be, for example, 100% by mass or less.
  • the content of the polymer can be 50 to 99.9% by mass, and preferably 60 to 99% by mass.
  • the easy-adhesion layer may contain various additives in addition to the polymer.
  • the component normally used for the structural layer of a secondary battery can be used, and the particle
  • Such particles are preferably insulating particles, and examples thereof include inorganic filler particles and resin particles.
  • the inorganic filler is not particularly limited, and examples thereof include silica, aluminum oxide, and titanium oxide. Although it does not restrict
  • the average particle diameter of the particles is not particularly limited, but is preferably 0.02 to 5 ⁇ m and more preferably 0.1 to 1 ⁇ m in that a convex portion can be formed with the above-mentioned number of protrusions on the easy-adhesion layer. preferable.
  • grains be the value (volume average particle diameter) obtained by the measuring method described in the Example mentioned later.
  • the easy-adhesion layer has a content that does not exhibit conductivity (does not establish a conduction path), it is a conductive particle (for example, particles made of a carbon material or metal particles described in Patent Documents 1 to 3). May be contained.
  • the total content of the additives in the easy-adhesion layer is set as appropriate, and can be set to 30% by mass or less, for example.
  • grains in an easily bonding layer is set to the range which can form a convex part with the above-mentioned number of protrusions in an easily bonding layer, it cannot determine uniquely by the layer thickness etc. of an easily bonding layer. For example, it can be set to 2 to 30% by mass.
  • the method for producing the current collector with an easy-adhesion layer of the present invention is not particularly limited, but the solubility at 25 ° C. in a solvent having a CLogP value of 2.0 or more (for example, toluene) is 1 g on at least one surface of the current collector. It is obtained by preparing a composition for forming an easy adhesion layer containing a polymer of / 100 g or more, and forming this composition for forming an easy adhesion layer on the surface of a current collector.
  • the composition for forming an easy-adhesion layer used in the method for producing a current collector with an easy-adhesion layer contains a polymer exhibiting the above-mentioned specific solubility, and preferably contains a solvent and other components (additives, etc.) as necessary. contains.
  • the polymer, additive, etc. contained in the easy-adhesion layer-forming composition are as described above.
  • Content of each component in the composition for easily bonding layer formation is the same as content in the above-mentioned easily bonding layer as content in 100 mass% of solid content (solid component) of the composition for easily bonding layer formation. is there.
  • solid content means a component that does not disappear by evaporation or evaporation when the composition is dried at 170 ° C. for 6 hours under a nitrogen atmosphere at 170 ° C. unless otherwise specified. Typically, it refers to components other than the solvent.
  • the solvent contained in the easily adhesive layer forming composition is not particularly limited as long as it dissolves or disperses the polymer, and various known solvents or water can be used.
  • a solvent for dissolving the polymer or an aqueous solvent for dispersing the polymer is preferable, and examples of the solvent for dissolving the polymer include a solvent (preferably an organic solvent) used in the composition for forming an active material layer described later. Can be mentioned.
  • examples of the aqueous solvent in which the polymer is dispersed include water, a (high polarity) solvent miscible with water, a mixed solvent of this (high polarity) solvent and water, and the like.
  • Examples of the (high polarity) solvent include alcohol compounds having 1 to 3 carbon atoms.
  • the content of the solvent in the easy-adhesive layer-forming composition is not particularly limited, but is preferably 20 to 99% by mass, more preferably 30 to 95% by mass, and particularly preferably 40 to 90% by mass.
  • the composition for easily bonding layer formation can be prepared by mixing each said component and solvent by a conventional method.
  • the above-described current collector is prepared, and a composition for forming an easy adhesion layer is formed on the surface of the current collector.
  • the film formation is not particularly limited, but a method of applying an easy-adhesion layer-forming composition containing a solvent is preferable, and it is usually dried after application.
  • the application method of the composition for forming an easy-adhesion layer is not particularly limited and can be appropriately selected. Examples thereof include coating (preferably wet coating), spray coating, spin coating coating, dip coating, slit coating, stripe coating, and bar coating coating. Next, the applied easy-adhesion layer forming composition is dried.
  • the drying temperature is not particularly limited, but for example, the lower limit is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, and still more preferably 80 ° C. or higher.
  • the upper limit is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and even more preferably 200 ° C. or lower.
  • the drying temperature is not particularly limited and can be set as appropriate. In this manner, a current collector with an easy adhesion layer having an easy adhesion layer on at least one surface of the current collector can be produced.
  • the electrode (electrode sheet) of the present invention has an electrode active material layer on the surface provided with the easy adhesion layer in the current collector with an easy adhesion layer of the present invention.
  • This electrode is produced using the current collector with an easy-adhesion layer of the present invention, and is used as an electrode for a secondary battery while maintaining high adhesion between the current collector and the active material layer. High battery performance can be imparted to the secondary battery.
  • the electrode of the present invention can be suitably used as an electrode of an all-solid secondary battery having a solid electrolyte layer as an electrolyte, and can also be used as an electrode of a secondary battery having a liquid electrolyte (electrolytic solution) as an electrolyte.
  • a liquid electrolyte electrolytic solution
  • the electrode of the present invention is produced in a long line (even if it is wound during transportation), or when it is used as an electrode of a wound secondary battery, high adhesion between solid particles, High adhesion between the current collector and the solid particles in the active material can be maintained.
  • a secondary battery is manufactured using such an electrode, excellent battery performance is exhibited, and further high productivity and yield (reproducibility) can be realized.
  • having an active material layer on the surface provided with the easy-adhesion layer means that the active material layer is in contact with the easy-adhesion layer in the current collector with the easy-adhesion layer (the easy-adhesion layer remains).
  • a mode in which the active material layer is in contact with the current collector in the current collector with the easy-adhesion layer (mode in which the easy-adhesion layer has disappeared) and a mode in which both modes are mixed
  • the polymer in the easy-adhesion layer is incorporated in the vicinity of the interface between the current collector and the easy-adhesion layer in the active material layer, and the polymer and the components constituting the active material layer are mixed.
  • a mixed region may be formed.
  • the incorporated polymer usually has a higher content as it is closer to the current collector.
  • the electrode of the present invention is a laminate including a current collector with an easy adhesion layer and an active material layer, but the easy adhesion layer may remain as a layer (incorporated into the active material layer). It may be lost.
  • the polymer in the easy-adhesion layer is referred to as an active material layer (including the mixed region). In the all solid state secondary battery shown in FIG.
  • the easy-adhesion layer of the current collector with the easy-adhesion layer is not shown, but when the easy-adhesion layer remains, the negative electrode current collector 1 and the negative electrode active material layer 2 Or at the interface between the positive electrode current collector 5 and the positive electrode active material layer 4.
  • the electrode of the present invention may be configured as a positive electrode or a negative electrode, and is appropriately selected depending on the application and the like.
  • the active material layer may be a positive electrode active material layer or a negative electrode active material layer, and may be a current collector, a positive electrode current collector, or a negative electrode current collector.
  • either or both of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may be simply referred to as an electrode active material layer.
  • either or both of the positive electrode active material and the negative electrode active material may be simply referred to as an active material or an electrode active material.
  • one or both of the positive electrode and the negative electrode may be simply referred to as an electrode. Either or both of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be simply referred to as a current collector.
  • the electrode may further have other layers mentioned in the current collector with an easy adhesion layer.
  • a laminate having a solid electrolyte layer on the active material layer and a laminate having another active material layer on the solid electrolyte layer are used. You can also.
  • the total thickness of the electrode of the present invention is not particularly limited, and is preferably 30 to 500 ⁇ m, and more preferably 50 to 350 ⁇ m, for example.
  • the thickness of the active material layer in the electrode of the present invention is not particularly limited, and is appropriately set according to the type of battery, battery performance, etc. For example, 10 to 450 ⁇ m is preferable, and 20 to 300 ⁇ m is more preferable.
  • the layer thickness of each layer constituting the electrode of the present invention is the same as the layer thickness of each layer described in the all-solid secondary battery described later.
  • the active material layer constituting the electrode of the present invention contains an electrode active material, preferably a conductive additive, binder particles, and, if desired, a solid electrolyte and various additives.
  • the active material is capable of inserting and releasing ions of metals belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table.
  • Examples of such an active material include a positive electrode active material and a negative electrode active material described below, and the active material layer contains a positive electrode active material or a negative electrode active material depending on the application of the electrode of the present invention.
  • the positive electrode active material is preferably a transition metal oxide (preferably a transition metal oxide), and the negative electrode active material is preferably a metal oxide or a metal capable of forming an alloy with lithium such as Sn, Si, Al, and In.
  • the positive electrode active material is preferably one that can reversibly insert and / or release lithium ions.
  • the material is not particularly limited as long as it has the above characteristics, and may be a transition metal oxide or an element that can be complexed with Li such as sulfur.
  • the positive electrode active material it is preferable to use a transition metal oxide, and a transition metal oxide having a transition metal element M a (one or more elements selected from Co, Ni, Fe, Mn, Cu, and V). More preferred.
  • this transition metal oxide includes an element M b (an element of the first (Ia) group of the metal periodic table other than lithium, an element of the second (IIa) group, Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Elements such as Sb, Bi, Si, P and B) may be mixed.
  • the mixing amount is preferably 0 ⁇ 30 mol% relative to the amount of the transition metal element M a (100mol%). That the molar ratio of li / M a was synthesized were mixed so that 0.3 to 2.2, more preferably.
  • transition metal oxide examples include (MA) transition metal oxide having a layered rock salt structure, (MB) transition metal oxide having a spinel structure, (MC) lithium-containing transition metal phosphate compound, (MD And lithium-containing transition metal halogenated phosphate compounds and (ME) lithium-containing transition metal silicate compounds.
  • transition metal oxide having a layered rock salt structure LiCoO 2 (lithium cobaltate [LCO]), LiNi 2 O 2 (lithium nickelate), LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0. 05 O 2 (nickel cobalt lithium aluminum oxide [NCA]), LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (nickel manganese lithium cobalt oxide [NMC]), LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 ( Lithium manganese nickelate).
  • transition metal oxides having (MB) spinel structure LiMn 2 O 4 (LMO), LiCoMnO 4 , Li 2 FeMn 3 O 8 , Li 2 CuMn 3 O 8 , Li 2 CrMn 3 O 8 and Li 2 NiMn 3 O 8 is mentioned.
  • (MC) lithium-containing transition metal phosphate compounds include olivine-type iron phosphate salts such as LiFePO 4 and Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , iron pyrophosphates such as LiFeP 2 O 7 , LiCoPO 4, and the like. And monoclinic Nasicon type vanadium phosphate salts such as Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 (vanadium lithium phosphate).
  • (MD) as the lithium-containing transition metal halogenated phosphate compound for example, Li 2 FePO 4 F such fluorinated phosphorus iron salt, Li 2 MnPO 4 hexafluorophosphate manganese salts such as F and Li 2 CoPO 4 F Cobalt fluorophosphates such as
  • Examples of the (ME) lithium-containing transition metal silicate compound include Li 2 FeSiO 4 , Li 2 MnSiO 4 , and Li 2 CoSiO 4 .
  • a transition metal oxide having a (MA) layered rock salt structure is preferable, and LCO or NMC is more preferable.
  • the shape of the positive electrode active material is not particularly limited, but is preferably particulate.
  • the volume average particle diameter (sphere conversion average particle diameter) of the positive electrode active material is not particularly limited.
  • the thickness can be 0.1 to 50 ⁇ m.
  • an ordinary pulverizer or classifier may be used.
  • the positive electrode active material obtained by the firing method may be used after being washed with water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent.
  • the volume average particle diameter (sphere-converted average particle diameter) of the positive electrode active material particles can be measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-920 (trade name, manufactured by HORIBA).
  • a positive electrode active material may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type.
  • the mass (mg) (weight per unit area) of the positive electrode active material per unit area (cm 2 ) of the positive electrode active material layer is not particularly limited. It can be determined as appropriate according to the designed battery capacity, for example, 1 to 100 mg / cm 2 .
  • the content of the positive electrode active material in the active material layer is not particularly limited, preferably 10 to 97% by mass, more preferably 30 to 95% by mass, still more preferably 40 to 93% by mass, and particularly preferably 50 to 90% by mass. preferable.
  • the negative electrode active material is preferably one that can reversibly insert and / or release lithium ions.
  • the material is not particularly limited as long as it has the above characteristics, and is a carbonaceous material, metal oxide such as tin oxide, silicon oxide, metal composite oxide, lithium alloy such as lithium alone or lithium aluminum alloy, and , Sn, Si, Al, In, and other metals capable of forming an alloy with lithium.
  • a carbonaceous material or a lithium composite oxide is preferably used from the viewpoint of reliability.
  • the metal composite oxide is preferably capable of inserting and extracting lithium.
  • the material is not particularly limited, but preferably contains titanium and / or lithium as a constituent component from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics.
  • the carbonaceous material used as the negative electrode active material is a material substantially made of carbon.
  • various synthetics such as petroleum pitch, carbon black such as acetylene black (AB), graphite (natural graphite, artificial graphite such as vapor-grown graphite), PAN (polyacrylonitrile) resin or furfuryl alcohol resin, etc.
  • the carbonaceous material which baked resin can be mentioned.
  • various carbon fibers such as PAN-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, dehydrated PVA (polyvinyl alcohol) -based carbon fiber, lignin carbon fiber, glassy carbon fiber, and activated carbon fiber. And mesophase microspheres, graphite whiskers, flat graphite and the like.
  • carbonaceous materials can be divided into non-graphitizable carbonaceous materials and graphite-based carbonaceous materials according to the degree of graphitization.
  • the carbonaceous material preferably has a face spacing or density and crystallite size described in JP-A-62-222066, JP-A-2-6856, and 3-45473.
  • the carbonaceous material does not have to be a single material, and a mixture of natural graphite and artificial graphite described in JP-A-5-90844, graphite having a coating layer described in JP-A-6-4516, or the like is used. You can also.
  • an amorphous oxide is particularly preferable, and chalcogenide which is a reaction product of a metal element and an element of Group 16 of the periodic table is also preferably used. It is done.
  • amorphous as used herein means an X-ray diffraction method using CuK ⁇ rays, which has a broad scattering band having a peak in the region of 20 ° to 40 ° in terms of 2 ⁇ , and is a crystalline diffraction line. You may have. The strongest intensity of crystalline diffraction lines seen from 2 ° to 40 ° to 70 ° is 100 times the diffraction line intensity at the peak of the broad scattering band seen from 2 ° to 20 °. It is preferable that it is 5 times or less, and it is particularly preferable not to have a crystalline diffraction line.
  • an amorphous oxide of a metalloid element and a chalcogenide are more preferable, and elements of Groups 13 (IIIB) to 15 (VB) of the periodic table, Al , Ga, Si, Sn, Ge, Pb, Sb and Bi are used alone or in combination of two or more thereof, and chalcogenides are particularly preferable.
  • preferable amorphous oxides and chalcogenides include, for example, Ga 2 O 3 , SiO, GeO, SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 2 O 4 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 8 Bi 2 O 3 , Sb 2 O 8 Si 2 O 3 , Sb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , SnSiO 3 , GeS, SnS, SnS 2, PbS, are preferably exemplified PbS 2, Sb 2 S 3, Sb 2 S 5 and SnSiS 3. Moreover, these may be a complex oxide with lithium oxide, for example, Li 2 SnO 2 .
  • the negative electrode active material contains a titanium atom. More specifically, Li 4 Ti 5 O 12 (lithium titanate [LTO]) is excellent in rapid charge / discharge characteristics due to small volume fluctuations during occlusion / release of lithium ions, and the deterioration of the electrode is suppressed, so that the lithium ion secondary This is preferable in that the battery life can be improved.
  • Li 4 Ti 5 O 12 lithium titanate [LTO]
  • hard carbon or graphite is preferably used, and graphite is more preferably used.
  • the carbonaceous materials may be used singly or in combination of two or more.
  • a Si-based negative electrode it is also preferable to apply a Si-based negative electrode.
  • a Si negative electrode can occlude more Li ions than a carbon negative electrode (such as graphite and acetylene black). That is, the amount of Li ion occlusion per unit weight increases. Therefore, the battery capacity can be increased. As a result, there is an advantage that the battery driving time can be extended.
  • the chemical formula of the compound obtained by the above firing method can be calculated from an inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopic analysis method as a measurement method, and from a mass difference between powders before and after firing as a simple method.
  • ICP inductively coupled plasma
  • Examples of the negative electrode active material that can be used in combination with the amorphous oxide negative electrode active material centering on Sn, Si, and Ge include carbon materials that can occlude and / or release lithium ions or lithium metal, lithium, lithium alloys, A metal that can be alloyed with lithium is preferable.
  • the shape of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably particulate.
  • the average particle size of the negative electrode active material is preferably 0.1 to 60 ⁇ m.
  • an ordinary pulverizer or classifier is used.
  • a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling air flow type jet mill or a sieve is preferably used.
  • pulverizing wet pulverization in the presence of water or an organic solvent such as methanol can be performed as necessary.
  • classification is preferably performed.
  • the average particle size of the negative electrode active material particles can be measured by the same method as the method for measuring the volume average particle size of the positive electrode active material.
  • the said negative electrode active material may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type.
  • the mass (mg) (weight per unit area) of the negative electrode active material per unit area (cm 2 ) of the negative electrode active material layer is not particularly limited. It can be determined as appropriate according to the designed battery capacity, for example, 1 to 100 mg / cm 2 .
  • the content of the negative electrode active material in the active material layer is not particularly limited, and is preferably 10 to 90% by mass, more preferably 20 to 85% by mass, and more preferably 30 to 80% by mass, More preferably, it is 40 to 75% by mass.
  • the surfaces of the positive electrode active material and the negative electrode active material may be coated with another metal oxide.
  • the surface coating agent include metal oxides containing Ti, Nb, Ta, W, Zr, Al, Si, or Li.
  • Specific examples include spinel titanate, tantalum-based oxides, niobium-based oxides, lithium niobate-based compounds, and the like.
  • Specific examples include Li 4 Ti 5 O 12 , Li 2 Ti 2 O 5 , LiTaO 3.
  • the electrode surface containing a positive electrode active material or a negative electrode active material may be surface-treated with sulfur or phosphorus.
  • the particle surface of the positive electrode active material or the negative electrode active material may be subjected to surface treatment with actinic rays or an active gas (plasma or the like) before and after the surface coating.
  • the active material layer may appropriately contain a conductive auxiliary agent used for improving the electronic conductivity of the active material, if necessary.
  • a conductive auxiliary agent a general conductive auxiliary agent can be used.
  • graphites such as natural graphite and artificial graphite, carbon blacks such as acetylene black, ketjen black and furnace black, amorphous carbon such as needle coke, vapor grown carbon fiber or carbon nanotube, which are electron conductive materials
  • Carbon fibers such as graphene, carbonaceous materials such as graphene or fullerene, metal powders such as copper and nickel, and metal fibers may be used, and conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and polyphenylene derivatives May be used.
  • the content of the conductive auxiliary in the active material layer is preferably 0 to 10% by mass.
  • an active material and a conductive additive are used in combination, among the conductive aids described above, those that do not function as an active material because Li insertion and release do not occur when the battery is charged and discharged. And Whether or not the battery functions as an active material when the battery is charged / discharged is not unambiguous and is determined by a combination with the active material.
  • the active material layer preferably contains a binder. Thereby, solid particles can be firmly adhered. Further, the solid particles and the current collector can be firmly adhered.
  • the binder used in the present invention is not particularly limited as long as it is usually used in an all-solid-state secondary battery. Preferably mentioned.
  • solid particles for example, inorganic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes and active materials, active materials
  • the active material layer (solid particles therein) and the current collector can be more firmly adhered to each other while maintaining the strong adhesion (binding property) between the materials.
  • the shape of the binder is not particularly limited as long as it can perform the above-mentioned function, but is preferably a particle (a binder having a particulate form may be referred to as a binder particle), and may be flat, amorphous, or the like. However, it is preferably spherical or granular.
  • binder particles A and binder particles B will be described in detail as binders preferably used in the present invention.
  • -Binder particles A- The polymer constituting the binder particle A incorporates a component derived from the macromonomer A having a number average molecular weight (Mn) of preferably 1000 or more.
  • Mn number average molecular weight
  • the graft portion derived from the macromonomer A constitutes a side chain with respect to the main chain.
  • the main chain is not particularly limited.
  • the binder particles A exhibit high adhesion particularly to the positive electrode active material.
  • Monomer (a) The constituent components other than the constituent components derived from the macromonomer A of the polymer constituting the binder particles A (for example, the main chain) are not particularly limited, and ordinary polymer components can be applied.
  • a monomer for introducing a component other than the component derived from the macromonomer A (hereinafter, this monomer is also referred to as “monomer (a)”), a monomer having a polymerizable unsaturated bond is preferable.
  • various vinyl monomers and / or (meth) acrylic monomers can be applied. In the present invention, it is particularly preferable to use a (meth) acrylic monomer.
  • a monomer selected from a (meth) acrylic acid monomer, a (meth) acrylic acid ester monomer, and (meth) acrylonitrile is not particularly limited, but is preferably 1 to 4.
  • the polymer constituting the binder particle A preferably has at least one of the following functional group group (a). This functional group group may be contained in the main chain or in the side chain derived from the macromonomer A, but is preferably contained in the main chain.
  • Carbonyl group-containing groups include carboxy groups, carbonyloxy groups, amide groups, carbamoyl groups, etc. Preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • the carbonyloxy group is a group in which the carbonyl group or the oxy group serves as a bonding portion with the polymer, and examples of the terminal group bonded to the carbonyl group or the oxy group include a substituent T described later.
  • the amino group preferably has 0 to 12 carbon atoms, more preferably 0 to 6, and particularly preferably 0 to 2.
  • the sulfonic acid group may be an ester or a salt thereof.
  • the number of carbon atoms is preferably 1 to 24, more preferably 1 to 12, and particularly preferably 1 to 6.
  • the phosphate group may be its ester or salt.
  • the number of carbon atoms is preferably 1 to 24, more preferably 1 to 12, and particularly preferably 1 to 6.
  • the ether group is not particularly limited as long as it is a group having an —O— bond, and examples of the terminal group bonded to —O— include the substituent T described later.
  • the said functional group may exist as a substituent or may exist as a coupling group.
  • the amino group may exist as a divalent imino group or a trivalent nitrogen atom.
  • vinyl monomer or (meth) acrylic monomer constituting the polymer those represented by the following formula (b-1) are preferable.
  • R 1 represents a hydrogen atom, a hydroxy group, a cyano group, a halogen atom, an alkyl group (preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 6 carbon atoms), an alkenyl group (2 carbon atoms).
  • an alkyl group preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 6 carbon atoms
  • an alkenyl group (2 carbon atoms).
  • the number of carbon atoms is preferably 6 to 22, and more preferably 6 to 14.
  • a hydrogen atom or an alkyl group is preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is more preferable.
  • R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group (preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, particularly preferably 1 to 6 carbon atoms), an alkenyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms).
  • Aryl group preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms
  • aralkyl group preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably 7 to 15 carbon atoms
  • cyano group carboxy group, hydroxy group, thiol Group, sulfonic acid group, phosphoric acid group, phosphonic acid group, aliphatic heterocyclic group containing oxygen atom (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6), or amino group
  • NR N 2 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms according to the definition described later.
  • R 2 may further have a substituent T described later.
  • a carboxy group, a halogen atom (fluorine atom or the like), a hydroxy group, an alkyl group, or the like may be substituted.
  • the carboxy group, hydroxy group, sulfonic acid group, phosphoric acid group, and phosphonic acid group may be esterified with, for example, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the aliphatic heterocyclic group containing an oxygen atom is preferably an epoxy group-containing group, an oxetane group-containing group, a tetrahydrofuryl group-containing group, or the like.
  • L 1 is an arbitrary linking group, and examples of the linking group L described later are given. Specifically, an alkylene group having 1 to 6 (preferably 1 to 3) carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 6 (preferably 2 to 3) carbon atoms, and 6 to 24 (preferably 6 to 10) carbon atoms. Arylene group, oxygen atom, sulfur atom, imino group (NR N ), carbonyl group, phosphate linking group (—O—P (OH) (O) —O—), phosphonic acid linking group (—P (OH) ( And groups relating to O) —O—) or a combination thereof.
  • the linking group may have an arbitrary substituent. The preferable number of connecting atoms and the number of connecting atoms are the same as described later. As an arbitrary substituent, the substituent T is mentioned, For example, an alkyl group or a halogen atom is mentioned.
  • N is 0 or 1.
  • (meth) acrylic monomer constituting the above polymer those represented by any of the following formulas (b-2) to (b-6) in addition to the above (b-1) are preferable.
  • R 1 and n are as defined in the above formula (b-1).
  • R 3 has the same meaning as R 2 .
  • preferred examples thereof include a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a carboxy group, a thiol group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, an aliphatic heterocyclic group containing an oxygen atom, and an amino group (NR N 2 ).
  • L 2 is an arbitrary linking group, and an example of L 1 is preferable, and an oxygen atom, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (preferably 1 to 3), or an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms (preferably 2 to 3).
  • L 3 is a linking group, and an example of L 2 is preferable, and an alkylene group having 1 to 6 (preferably 1 to 3) carbon atoms is more preferable.
  • L 4 is synonymous with L 1 .
  • R 4 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 (preferably 1 to 3) carbon atoms, a hydroxy group-containing group having 0 to 6 (preferably 0 to 3) carbon atoms, or 0 to 6 (preferably 0) carbon atoms.
  • R 4 may be a linking group for L 1 and may form a dimer at this portion.
  • m represents an integer of 1 to 200, preferably an integer of 1 to 100, and more preferably an integer of 1 to 50.
  • an alkyl group, an aryl group, an alkylene group, an arylene group and other groups that may take a substituent may be substituted as long as the effects of the present invention are maintained. It may have a group.
  • the optional substituent include a substituent T, and specifically include a halogen atom, a hydroxy group, a carboxy group, a thiol group, an acyl group, an acyloxy group, an alkoxy group, an aryloxy group, an aryloyl group, and an aryl group.
  • You may have arbitrary substituents, such as a royloxy group and an amino group.
  • L in the following formula represents 1 to 1,000,000.
  • the macromonomer A preferably has a number average molecular weight of 1,000 or more, more preferably 2,000 or more, and particularly preferably 3,000 or more.
  • the upper limit is preferably 500,000 or less, more preferably 100,000 or less, and particularly preferably 30,000 or less. Since the polymer constituting the binder particle A has a side chain derived from the macromonomer A having a molecular weight in the above range, it can be uniformly dispersed in an organic solvent (dispersion medium) and mixed with solid electrolyte particles or the like. Can be applied.
  • the side chain component in the polymer constituting the binder particle A has a function of improving the dispersibility in a solvent.
  • distributed favorably solid particles, such as an inorganic solid electrolyte, can be bound without covering locally or entirely.
  • the electrical connection between the solid particles can be brought into close contact without being interrupted, so that an increase in interface resistance between the solid particles can be suppressed.
  • the polymer constituting the binder particle A has a side chain, not only the binder particle A adheres to the solid particle, but also an effect of entanglement of the side chain can be expected.
  • the polymer constituting the binder particle A can be omitted from the step of transferring the layer into an organic solvent as compared with emulsion polymerization in water because of its good dispersibility, and a solvent having a low boiling point can be used as a dispersion medium. Will be able to.
  • the molecular weight of the structural component derived from the macromonomer A can be identified by measuring the molecular weight of the polymerizable compound (macromonomer A) incorporated when the polymer constituting the binder particle A is synthesized.
  • the molecular weight of the polymer and macromonomer A constituting the binder A is the number average molecular weight unless otherwise specified, and the number average molecular weight in terms of standard polystyrene is measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • the measurement method is basically a value measured by the following condition 1 or condition 2 (priority) method.
  • an appropriate eluent may be selected and used depending on the polymer type.
  • Carrier 10 mM LiBr / N-methylpyrrolidone Measurement temperature: 40 ° C
  • Carrier flow rate 1.0 ml / min
  • Detector RI (refractive index) detector
  • Column A column to which TOSOH TSKgel Super HZM-H, TOSOH TSKgel Super HZ4000, and TOSOH TSKgel Super HZ2000 (both trade names, manufactured by Tosoh Corporation) are used.
  • Carrier Tetrahydrofuran Measurement temperature: 40 ° C
  • Carrier flow rate 1.0 ml / min
  • Sample concentration 0.1% by mass Detector: RI (refractive index) detector
  • the SP value of the macromonomer A is preferably 10 or less, and more preferably 9.5 or less. Although there is no particular lower limit, it is practical that it is 5 or more.
  • the SP value is obtained by the Hoy method (HL Hoy Journal of Paining, 1970, Vol. 42, 76-118).
  • the SP value is shown with the unit omitted, but the unit is cal 1/2 cm ⁇ 3/2 .
  • the SP value of the side chain component is not substantially different from the SP value of the raw material monomer forming the side chain, and may be evaluated by that.
  • the SP value is an index indicating the characteristic of being dispersed in an organic solvent.
  • the side chain component is set to a specific molecular weight or more, preferably the SP value or more, the binding property with the solid particles is improved, thereby improving the affinity with the solvent and stably dispersing. This is preferable.
  • the main chain of said macromonomer A is not specifically limited, A normal polymer component can be applied.
  • the macromonomer A preferably has a polymerizable unsaturated bond, and can have, for example, various vinyl groups or (meth) acryloyl groups. In the present invention, it is preferable to have a (meth) acryloyl group.
  • the term “acryl” or “acryloyl” broadly includes not only acryloyl groups but also derivatives thereof, and includes structures having a specific substituent at the ⁇ -position of the acryloyl group. However, in a narrow sense, the case where the ⁇ -position is a hydrogen atom may be referred to as acrylic or acryloyl.
  • methacryl which means either acryl (where the ⁇ -position is a hydrogen atom) or methacryl (where the ⁇ -position is a methyl group) and may be referred to as (meth) acryl.
  • the macromonomer A preferably includes a repeating unit derived from a monomer selected from a (meth) acrylic acid monomer, a (meth) acrylic acid ester monomer, and (meth) acrylonitrile.
  • the macromonomer A includes a polymerizable double bond and a linear hydrocarbon structural unit S having 6 or more carbon atoms (preferably an alkylene group having 6 to 30 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 8 to 24 carbon atoms. Group).
  • a linear hydrocarbon structural unit S having 6 or more carbon atoms (preferably an alkylene group having 6 to 30 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 8 to 24 carbon atoms. Group).
  • the macromonomer A preferably has a site represented by the following formula (b-11).
  • R 11 has the same meaning as R 1 . * Is a connecting part.
  • the macromonomer A preferably has a site represented by any of the following formulas (b-12a) to (b-12c). These sites may be referred to as “specific polymerizable sites”.
  • R b2 has the same meaning as R 1 .
  • RN has the same definition as the substituent T described later.
  • An arbitrary substituent T may be substituted on the benzene ring of formula (b-12c) and (b-13c) and (b-14c) described later.
  • the structure part existing at the end of the bond part of * is not particularly limited as long as the molecular weight as the macromonomer A is satisfied, but a structure part composed of a carbon atom, an oxygen atom, and a hydrogen atom is preferable. At this time, it may have a substituent T, and may have, for example, a halogen atom (fluorine atom).
  • the macromonomer A is a compound represented by any of the following formulas (b-13a) to (b-13c) or a repeating unit represented by any of the formulas (b-14a) to (b-14c) It is preferable that it is a compound which has this.
  • R b2 and R b3 have the same meaning as R 1 .
  • RN has the same definition as the substituent T described later.
  • Na is not particularly limited, but is preferably an integer of 1 to 6, more preferably 1 or 2.
  • Ra represents a substituent (preferably an organic group) when na is 1, and represents a linking group when na is 2 or more.
  • Rb is a divalent linking group.
  • examples of the linking group include the following linking group L. Specifically, an alkane linking group having 1 to 30 carbon atoms (an alkylene group in the case of divalent), a cycloalkane linking group having 3 to 12 carbon atoms (a cycloalkylene group in the case of divalent), an aryl having 6 to 24 carbon atoms.
  • Linking group (arylene group in the case of divalent), heteroaryl linking group having 3 to 12 carbon atoms (heteroarylene group in the case of divalent group), ether group (—O—), sulfide group (—S—), phosphinidene group ( -PR-: R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), a silylene group (-SiRR'-: R, R 'is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), a carbonyl group, an imino group (-NR N -: according R N is below the defined, here, a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms), or is preferably a combination thereof.
  • an alkane linking group having 1 to 30 carbon atoms (an alkylene group in the case of divalent), an aryl linking group having 6 to 24 carbon atoms (an arylene group in the case of divalent), an ether group, a carbonyl group, or a combination thereof.
  • the following linking group L may be adopted as the linking group.
  • the linking group constituting Ra and Rb is preferably a linking structure composed of carbon atoms, oxygen atoms, and hydrogen atoms.
  • the linking group constituting Ra and Rb is preferably a structural part having a repeating unit (b-15) described later.
  • the number of atoms constituting the linking group and the number of linking atoms are as defined for the linking group L described later.
  • Ra is a monovalent substituent
  • examples of the substituent T described later are given, and among them, an alkyl group, an alkenyl group, and an aryl group are preferable.
  • the linking group L may be present in the substituent.
  • a structure of —Rb—Rc or a structure having a repeating unit (b-15) described later is also preferred.
  • Rc includes examples of the substituent T described later, and among them, an alkyl group, an alkenyl group, and an aryl group are preferable.
  • each of Ra and Rb preferably contains at least a linear hydrocarbon structural unit having 1 to 30 carbon atoms (preferably an alkylene group), and preferably contains the linear hydrocarbon structural unit S. More preferred.
  • Each of Ra to Rc may have a linking group or a substituent, and examples thereof include a linking group L and a substituent T described later.
  • the macromonomer A preferably further has a repeating unit represented by the following formula (b-15), and this repeating unit has the polymerizable double bond (preferably the above formula (b-11) and the formula (b) It is preferably bonded to a moiety represented by any of -12a) to (b-12c) via a linking group L described later.
  • R b3 is the same meaning as above R b3.
  • R b4 is a hydrogen atom or a substituent T described later. Of these, a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, and an aryl group are preferable.
  • R b4 is an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group, it may further have a substituent T described later, and may have, for example, a halogen atom or a hydroxy group.
  • X is a linking group, and examples of the linking group L can be given. Preferred are an ether group, a carbonyl group, an imino group, an alkylene group, an arylene group, or a combination thereof. Specific examples of the linking group relating to the combination include a linking group composed of a carbonyloxy group, an amide group, an oxygen atom, a carbon atom, and a hydrogen atom.
  • the preferred carbon number is the same as the substituent T and the linking group L described later.
  • the preferable number of constituent atoms of the linking group and the number of linking atoms are also synonymous.
  • the macromonomer A may have a (meth) acrylate structural unit such as the above formula (b-15) and a halogen atom (for example, a fluorine atom) in addition to the above-described repeating unit having a polymerizable group.
  • You may have an alkylene chain (for example, ethylene chain). At this time, an ether group (—O—) or the like may be interposed in the alkylene chain.
  • Examples of the substituent include a structure in which an arbitrary substituent is arranged at the terminal of the linking group.
  • Examples of the terminal substituent include the substituent T described below, and the example of R 1 is preferable.
  • substituent T examples include the following.
  • An alkyl group preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, heptyl, 1-ethylpentyl, benzyl, 2-ethoxyethyl, 1-carboxymethyl, etc.
  • alkenyl group Preferably an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, such as vinyl, allyl, oleyl, etc.
  • alkynyl group preferably an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, such as ethynyl, butadiynyl, phenylethynyl, etc.
  • cycloalkyl group Preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms such as cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohex
  • heterocyclic group preferably a heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, preferably a 5- or 6-membered heterocyclic group having at least one oxygen atom, sulfur atom or nitrogen atom
  • the heterocyclic group includes an aromatic heterocyclic group and an aliphatic heterocyclic group, for example, tetrahydropyran, tetrahydrofuran, 2-pyridyl, 4-pyridyl, 2-imidazolyl, 2-benzoimidazolyl, 2-thiazolyl, 2-oxazolyl Etc.), an alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as methoxy, ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy etc.), an aryloxy group (preferably an aryloxy group having 6 to 26 carbon atoms such as phenoxy 1-naphthyloxy,
  • amino group, an alkylamino group, and an arylamino group for example, amino, N, N-dimethylamino, N, N-diethylamino, N-ethylamino, anilino, etc.), sulfamoyl group (preferably having 0 to 20 carbon atoms) Sulfamoyl groups such as N, N- Dimethylsulfamoyl, N-phenylsulfamoyl etc.), acyl group (including alkylcarbonyl group, alkenylcarbonyl group, alkynylcarbonyl group, arylcarbonyl group, heterocyclic carbonyl group, preferably acyl group having 1 to 20 carbon atoms Acetyl, propionyl, butyryl, octanoyl, hexadecanoyl, acryloyl, methacryloyl, crotonoyl, benzoyl, naphthoyl, s
  • substituent, linking group and the like include an alkyl group, an alkylene group, an alkenyl group, an alkenylene group, an alkynyl group and / or an alkynylene group, these may be cyclic or linear, and may be linear or branched. It may be substituted as described above or unsubstituted.
  • each substituent defined in the present specification may be substituted through the following linking group L within the scope of the effects of the present invention, or the linking group L may be present in the structure thereof.
  • the alkyl group, alkylene group, alkenyl group, alkenylene group and the like may further have the following hetero-linking group interposed in the structure.
  • linking group L examples include a hydrocarbon linking group [an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms (more preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms), an alkenylene group having 2 to 10 carbon atoms (more preferably carbon atoms).
  • hetero-linking group [carbonyl group (—CO—), thiocarbonyl group (—CS—), ether group (—O—), thioether group (—S—), imino group (— NR N —), imine linking group (R N —N ⁇ C ⁇ , —N ⁇ C (R N ) —), sulfonyl group (—SO 2 —), sulfinyl group (—SO—), phosphate linking group ( -OP (OH) (O) -O-), phosphonic acid linking group -P (OH) (O) -O -), 2-valent heterocyclic group], or a linking group is preferably a combination of these.
  • the hydrocarbon linking group may be linked by appropriately forming a double bond or a triple bond.
  • the ring to be formed is preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring.
  • a nitrogen-containing five-membered ring is preferable, and examples of the compound forming the ring include pyrrole, imidazole, pyrazole, indazole, indole, benzimidazole, pyrrolidine, imidazolidine, pyrazolidine, indoline, carbazole, or these And derivatives thereof.
  • 6-membered ring examples include piperidine, morpholine, piperazine, and derivatives thereof.
  • an aryl group, a heterocyclic group, or the like may be monocyclic or condensed, and may be similarly substituted or unsubstituted.
  • R N represents a hydrogen atom or a substituent, the substituent is the same as defined indicated above substituent T.
  • substituents include an alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, still more preferably 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 3 carbon atoms), and an alkenyl group (preferably having 2 to 24 carbon atoms and 2 carbon atoms). To 12 is more preferable, 2 to 6 is further preferable, and 2 to 3 is particularly preferable.
  • Alkynyl group (2 to 24 carbon atoms is preferable, 2 to 12 is more preferable, 2 to 6 is further preferable, and 2 to 3 is preferable) Particularly preferred), an aralkyl group (preferably 7 to 22 carbon atoms, more preferably 7 to 14 carbon atoms, particularly preferably 7 to 10 carbon atoms), an aryl group (preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, 6 to 14 carbon atoms). 10 is particularly preferred).
  • RP is a hydrogen atom, a hydroxy group, or a substituent.
  • substituents include an alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, further preferably 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 3 carbon atoms), and an alkenyl group (preferably having 2 to 24 carbon atoms and 2 carbon atoms).
  • To 12 are more preferable, 2 to 6 are more preferable, and 2 to 3 are particularly preferable, and an alkynyl group (2 to 24 carbon atoms is preferable, 2 to 12 is more preferable, 2 to 6 is more preferable, and 2 to 3 is preferable) Particularly preferred), an aralkyl group (preferably 7 to 22 carbon atoms, more preferably 7 to 14 carbon atoms, particularly preferably 7 to 10 carbon atoms), an aryl group (preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, 6 to 10 is particularly preferred), an alkoxy group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6 and particularly preferably 1 to 3), and an alkenyloxy group (having 2 to 24 carbon atoms).
  • the number of atoms constituting the linking group is preferably from 1 to 36, more preferably from 1 to 24, still more preferably from 1 to 12, and from 1 to 6 Is particularly preferred.
  • the number of linking atoms in the linking group is preferably 10 or less, and more preferably 8 or less.
  • the lower limit is 1 or more.
  • the number of connected atoms refers to the minimum number of atoms that are located in a path connecting predetermined structural parts and are involved in the connection. For example, in the case of —CH 2 —C ( ⁇ O) —O—, the number of atoms constituting the linking group is 6, but the number of linking atoms is 3.
  • linking groups include the following. Oxycarbonyl group (—OCO—), carbonate group (—OCOO—), amide group (—CONH—), urethane group (—NHCOO—), urea group (—NHCONH—), (poly) alkyleneoxy group (— ( Lr-O) x-), (poly) alkyleneoxycarbonyl group (-(Lr-O) x-CO-), carbonyl (poly) oxyalkylene group (-CO- (O-Lr) x-, carbonyl (poly ) Alkyleneoxy group (—CO— (Lr—O) x—), carbonyloxy (poly) alkyleneoxy group (—COO— (Lr—O) x—), (poly) alkyleneimino group (— (Lr—NR) N) x-), alkylene (poly) iminoalkylene group (-Lr- (NR N -Lr) x- ), carbonyl (poly)
  • Lr is preferably an alkylene group, an alkenylene group or an alkynylene group.
  • the carbon number of Lr is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6, and particularly preferably 1 to 3.
  • a plurality of Lr, R N , R P , x, etc. need not be the same.
  • the direction of the linking group is not limited by the above description, and may be understood as appropriate according to a predetermined chemical formula.
  • the macromonomer A a macromonomer having an ethylenically unsaturated bond at the terminal may be used.
  • the macromonomer A is composed of a polymer chain portion and a polymerizable functional group portion having an ethylenically unsaturated double bond at its terminal.
  • the copolymerization ratio of the constituent component derived from the macromonomer A is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more in the polymer constituting the binder particle A, and 5% by mass. % Or more is particularly preferable. As an upper limit, it is preferable that it is 50 mass% or less, It is more preferable that it is 30 mass% or less, It is especially preferable that it is 20 mass% or less.
  • the number average molecular weight of the polymer constituting the binder particles A is preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, and particularly preferably 30,000 or more. preferable. As an upper limit, it is preferable that it is 1,000,000 or less, and it is more preferable that it is 200,000 or less.
  • the average particle size of the binder particles A is preferably 1,000 nm or less, more preferably 750 nm or less, more preferably 500 nm or less, still more preferably 300 nm or less, and 200 nm or less. It is particularly preferred.
  • the lower limit is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, more preferably 30 nm or more, and particularly preferably 50 nm or more.
  • the average particle diameter of the binder particles A is a value obtained by the measurement method described in the examples below unless otherwise specified.
  • the particle size of the binder particles A is preferably smaller than the average particle size of the inorganic solid electrolyte.
  • the polymer constituting the binder particle A is preferably amorphous.
  • the polymer being “amorphous” typically means a crystal when measured by the glass transition temperature (Tg) measurement method described in paragraph [0143] of JP-A-2015-088486.
  • Tg glass transition temperature
  • the Tg of the polymer is preferably 50 ° C. or less, more preferably 30 ° C. or less, still more preferably 20 ° C. or less, and particularly preferably 0 ° C. or less.
  • the lower limit is preferably ⁇ 80 ° C. or higher, more preferably ⁇ 70 ° C. or higher, and particularly preferably ⁇ 60 ° C. or higher.
  • the glass transition temperature of the polymer constituting the binder particle A is a value obtained by the above measurement method unless otherwise specified.
  • the measurement from the produced all-solid-state secondary battery is, for example, by disassembling the battery and placing the electrode in water to disperse the material, followed by filtration, collecting the remaining solid, and measuring the above Tg
  • the glass transition temperature can be measured by the method.
  • the binder particle A may be composed only of the polymer constituting the binder particle A, or may be composed in a form containing another kind of material (polymer, low molecular compound, inorganic compound, etc.). Preferably, it is a binder particle which consists only of a constituent polymer.
  • the binder particle B includes a constituent component derived from the macromonomer B having a mass average molecular weight (Mw) of preferably 1,000 or more and less than 1,000,000, and has a group containing two or more ring structures. This binder particle B exhibits high adhesion particularly to the negative electrode active material.
  • Mw mass average molecular weight
  • polyamide, polyimide, polyurea, polyurethane, or (meth) acrylic resin is preferable.
  • Monomers used for the synthesis of the binder particles B Monomers other than the macromonomer B used for the synthesis of the binder particles B are not particularly limited. Such a monomer is preferably a monomer having a polymerizable unsaturated bond, and for example, various vinyl monomers and / or (meth) acrylic monomers can be applied. Specifically, the monomer (a) described in the binder particle A described above can be employed.
  • Examples of the monomer that can be used as a raw material for synthesizing the polymer constituting the binder particle B include the exemplary compounds represented by the above “A-number”. However, the present invention is not construed as being limited thereto.
  • the polymer constituting the binder particle B used in the present invention incorporates a component derived from the macromonomer B having a mass average molecular weight of preferably 1000 or more.
  • the component derived from the macromonomer B constitutes a side chain with respect to the main chain.
  • the mass average molecular weight of the macromonomer B is more preferably 2,000 or more, and further preferably 3,000 or more.
  • the upper limit is preferably less than 1,000,000, more preferably 500,000 or less, still more preferably 100,000 or less, and particularly preferably 30,000 or less.
  • the polymer constituting the binder particle B When the polymer constituting the binder particle B has a side chain having a molecular weight in the above range, it can be more uniformly dispersed in the organic solvent and can be mixed with the solid electrolyte particle and applied.
  • the mass average molecular weight of the macromonomer B can be measured in the same manner as the method for measuring the number average molecular weight of the macromonomer A.
  • the binder particle B containing the constituent component derived from the macromonomer B exhibits the same action as the binder particle A.
  • the SP value of the macromonomer B is preferably 10 or less, and more preferably 9.5 or less. Although there is no particular lower limit, it is practical that it is 5 or more.
  • the main chain structure is not particularly limited.
  • the macromonomer B preferably has a polymerizable unsaturated bond, and can have, for example, various vinyl groups or (meth) acryloyl groups. In the present invention, it is preferable to have a (meth) acryloyl group.
  • the constituent component derived from the macromonomer B preferably contains a constituent component (repeating unit) selected from a (meth) acrylic acid component, a (meth) acrylic acid ester component, and a (meth) acrylonitrile component in the graft chain.
  • the macromonomer B includes a polymerizable double bond and a linear hydrocarbon structural unit S having 6 or more carbon atoms (preferably an alkylene group having 6 to 30 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 8 to 24 carbon atoms). A part of methylene constituting these alkylene groups may have a substituent, and a part of methylene constituting these alkylene groups may have another structure (oxygen atom, sulfur atom, imino group). , A carbonyl group, etc.) may be substituted.
  • the macromonomer B since the macromonomer B has the linear hydrocarbon structural unit S, it can be expected that the affinity with the solvent is increased and the dispersion stability is improved.
  • the macromonomer B preferably has a site represented by the above formula (b-1).
  • polyurea or polyurethane having a structural part (solvated part) solvated with a hydrocarbon solvent and a structural part (non-solvated part) not solvated is also preferable.
  • particles having a long-chain alkyl group having 6 or more carbon atoms are preferable. Such particles include, for example, a diol compound having a long-chain alkyl group having 6 or more carbon atoms (so-called lipophilic diol), an isocyanate compound, a polyamine (polyol in the case of polyurethane) in a non-aqueous medium, It is obtained by reacting.
  • a structure portion solvated with a hydrocarbon solvent such as a long-chain alkyl group having 6 or more carbon atoms can be imparted to the particles.
  • a terminal NCO prepolymer comprising these compounds may be reacted.
  • the lipophilic diol is a polyol having a functional group of 2 or less, and a preferred molecular weight is 700 or more and less than 5000. However, the lipophilic diol is not limited to this.
  • various fats and oils may be reduced to fats and oils by a method of alcoholysis using a lower alcohol and / or glycol, a method of partially saponifying fats and oils, a method of esterifying a hydroxyl group-containing fatty acid with glycols, etc.
  • Examples include oil-modified polyols, terminal alcohol-modified (meth) acrylic resins, and terminal alcohol-modified polyesters described in FRISCH's POLYURETHANES, CHEMISTRY AND TECHNOLOGY PART1, Chemistry (pp. 48-53, issued in 1962), etc. .
  • examples of the hydroxyl group-containing fatty acid include ricinoleic acid, 12-hydroxystearic acid, castor oil fatty acid, hydrogenated castor oil fatty acid, and the like.
  • examples of the terminal alcohol-modified (meth) acrylic resin include polymers of long-chain alkyl (meth) acrylates using thioglycerol as a chain transfer agent.
  • the alkyl (meth) acrylate polymer one or more alkyl (meth) acrylates having 6 to 30 carbon atoms are preferably used. More preferably, it is an alkyl (meth) acrylate having 8 to 25 carbon atoms (particularly preferably 10 to 20 carbon atoms).
  • isocyanate compound all usual isocyanate compounds can be applied, and particularly preferably aliphatic such as hexamethylene diisocyanate, water-added toluene diisocyanate (water-added TDI), water-added diphenylmethane diisocyanate (water-added MDI) and isophorodiisocyanate, or the like. It is an alicyclic diisocyanate compound.
  • Examples of the amine compound include ethylenediamine, diaminopropane, diaminobutane, hexamethylenediamine, trimethylhexamethylenediamine, N-aminoethylpiperazine, bis-aminopropylpiperazine, polyoxypropylenediamine, 4,4-diaminodicyclohexylmethane, isophorone.
  • Examples include diamine, thiourea, and methyliminobispropylamine.
  • An amine compound may be used individually by 1 type, and may be used as a mixture which mixed 2 or more types.
  • the macromonomer B a macromonomer having an ethylenically unsaturated bond at the terminal may be used.
  • the macromonomer B is composed of a polymer chain portion and a polymerizable functional group portion having an ethylenically unsaturated double bond at its terminal.
  • the copolymerization ratio of the constituent component derived from the macromonomer B is not particularly limited, but is preferably 3% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and 20% by mass in the polymer constituting the binder particle B. % Or more is particularly preferable. As an upper limit, it is preferable that it is 70 mass% or less, It is more preferable that it is 60 mass% or less, It is especially preferable that it is 50 mass% or less.
  • the copolymerization ratio can be calculated from the charged amount (usage amount) of the monomer used for the synthesis of the binder particles B. However, the charge amount (use amount) of the monomer having a group containing two or more ring structures is not included.
  • the group containing two or more ring structures used in the present invention may be any group in which at least one hydrogen atom of a compound having a two or more ring (preferably condensed) structure is replaced with a bond.
  • a group in which at least one hydrogen atom of the compound represented by the general formula (D) is replaced with a bond is preferable, and a group in which one or two hydrogen atoms are replaced with a bond is more preferable.
  • a group in which one hydrogen atom is replaced with a bond is particularly preferable.
  • the group formed from the compound represented by the following general formula (D) is excellent in affinity with the carbonaceous material and the like, so that the dispersion stability of the composition containing the binder particles B can be improved.
  • the binding property of the particles can be improved. With the improvement of dispersion stability and binding property, the secondary battery of the present invention has excellent cycle characteristics.
  • the group containing two or more ring structures is preferably a group containing three or more ring structures, and more preferably a group containing four or more ring structures from the viewpoint of improving cycle characteristics.
  • 18 or less rings are preferable, 16 or less rings are more preferable, 12 or less rings are more preferable, 8 or less rings are still more preferable, and 6 or less rings are still more preferable.
  • ring ⁇ represents two or more rings
  • R D1 represents a substituent bonded to a constituent atom of ring ⁇
  • d1 represents an integer of 1 or more.
  • the plurality of R D1 may be the same or different.
  • R D1 substituted with adjacent atoms may be bonded to each other to form a ring.
  • Ring ⁇ is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, and still more preferably 4 or more. Further, the ring ⁇ is preferably 18 or less, more preferably 16 or less, still more preferably 12 or less, still more preferably 8 or less, and still more preferably 6 or less.
  • Ring ⁇ preferably contains a ring structure of 3 or more members, more preferably contains a ring structure of 4 or more members, more preferably contains a ring structure of 5 or more members, It is particularly preferred to contain a structure.
  • the ring ⁇ preferably contains a ring structure having a 24-membered ring or less, more preferably contains a ring structure having a 12-membered ring or less, more preferably contains a ring structure having a 8-membered ring or less, and 6-membered. It is particularly preferred to contain a ring structure of the ring.
  • the ring ⁇ preferably contains an aliphatic hydrocarbon ring, an unsaturated hydrocarbon ring, an aromatic ring, a heterocyclic ring, or a combination thereof.
  • Specific examples of the aliphatic hydrocarbon ring include cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane, cyclodecane, cycloundecane, cyclododecane, and decalin.
  • the structure of the unsaturated hydrocarbon ring include a ring structure in which a part of the aliphatic hydrocarbon ring is replaced with a double bond.
  • cyclobutene, cyclopentene, cyclopentadiene, cyclohexene, cyclohexadiene, cyclooctene, cyclooctadiene and the like can be mentioned.
  • aromatic ring examples include benzene, naphthalene, anthracene, pyrene, tetracene, pentacene, phenanthrene, chrysene, triphenylene, tetraphen, picene, pentahene, perylene, helicene, and coronene.
  • heterocycle examples include ethyleneimine, ethylene oxide, ethylene sulfide, acetylene oxide, azacyclobutane, 1,3-propylene oxide, trimethylene sulfide, pyrrolidine, tetrahydrofuran, tetrahydrothiophene, pyrrole, furan, thiophene, piperidine, Tetrahydropyran, tetrahydrothiopyran, pyridine, hexamethyleneimine, hexamethylene oxide, hexamethylene sulfide, azalotopyridene, oxacycloheptatriene, tiotropylidene, imidazole, oxazole, thiazole, imidazoline, pyrazine, morpholine, thiazine, indole, isoindole, benzo Imidazole, purine, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, cinn
  • Ring ⁇ is, among others, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclobutene, cyclopentene, cyclopentadiene, cyclohexene, cyclohexadiene, cyclooctene, benzene, naphthalene, anthracene, pyrene, tetracene, phenanthrene, triphenylene, pyrrolidine, tetrahydrofuran , Tetrahydrothiophene, pyrrole, furan, thiophene, piperidine, pyridine, hexamethyleneimine, hexamethylene oxide, hexamethylene sulfide, imidazole, oxazole, thiazole, imidazoline, pyrazine, morpholine, thiazine, indole, isoindo
  • R D1 is It is also preferred to have the moiety represented by the formula (b-1) and / or the linking group L, and R D1 is P 1 described later.
  • the polymer constituting the binder particle B used in the present invention may have a group containing two or more ring structures in any of the polymer main chain, the side chain, and the terminal.
  • the compound having a ring structure of two or more rings is a compound represented by the general formula (D)
  • Having in the main chain of the polymer means that the compound represented by the general formula (D) is incorporated into the polymer with a structure in which at least two hydrogen atoms of the compound represented by the general formula (D) are replaced with bonds, It becomes the main chain itself which becomes the repeating structure of the polymer.
  • having in the side chain of the polymer means that it is incorporated into the polymer in a structure in which one hydrogen atom of the compound represented by the general formula (D) is replaced with a bond.
  • having at the polymer terminal means that one of the compounds represented by the general formula (D) is incorporated into the polymer with a structure in which a hydrogen atom is replaced with a bond, and becomes a polymer chain length.
  • the polymer constituting the binder particle B preferably has a group containing two or more ring structures in the main chain or side chain, more preferably in the side chain, and is derived from the macromonomer B.
  • Having in the side chain of the macromonomer B component means that a repeating unit having a structure in which one hydrogen atom of the compound represented by the general formula (D) is replaced with a bond as a side chain constitutes the macromonomer B component. It means that it is incorporated in the macromonomer B component as one of the repeating units.
  • the group containing two or more ring structures is incorporated into the side chain of the polymer constituting the binder particle B used in the present invention, thereby improving the mobility of the group containing two or more ring structures. This improves the adsorptivity. By doing so, the binding property between the solid particles in the all solid state secondary battery can be further improved.
  • the group containing a ring structure of two or more rings is contained in the side chain of the macromonomer B component of the polymer constituting the binder particle B used in the present invention, the two rings present on the surface of the binder particle B The ratio of the group containing the above ring structure is increased, and the binding property between the solid particles in the all-solid secondary battery can be further improved.
  • the content of the repeating unit having a group containing two or more ring structures is preferably 10% by mass or more and 85% by mass or less in 100% by mass of the polymer constituting the binder particle B. 15 More preferably, the content is from 80% by mass to 80% by mass, and particularly preferably from 18% by mass to 70% by mass.
  • the content of the repeating unit having a group containing a ring structure of two or more rings is in the above range, both the adsorptivity and the dispersion stability of the binder particles B can be achieved.
  • content of the repeating unit which has the group containing the said 2 or more ring structure can be computed from the preparation amount (usage amount) of the monomer used for the synthesis
  • FIG. In Table 1 of International Publication No. 2017/131993, among the components represented by M1 to M4 and MM, the total of the components having a group containing a ring structure of two or more rings is the ring structure of two or more rings. It is content of the repeating unit which has group containing. For example, in BP-5 of Table 1, M4 (B-5) and MM (MM-2) have a group containing a ring structure of two or more rings, and have a group containing a ring structure of two or more rings. The content of the repeating unit is 40% by mass.
  • the compound represented by the general formula (D) is at least one of a compound represented by the following general formula (1) and an aliphatic hydrocarbon represented by the following general formula (2).
  • One type is preferable.
  • the compound represented by the following general formula (1) and the aliphatic hydrocarbon represented by the following general formula (2) are excellent in affinity with a carbonaceous material which is a negative electrode active material. Therefore, the dispersion stability of the composition containing these compounds can be further improved and the binding property of the solid particles can be improved. In addition, as the dispersion stability and binding properties are improved, the cycle characteristics of a secondary battery manufactured using this composition can be improved.
  • CHC represents a benzene ring, a cyclohexane ring, a cyclohexene ring, or a cyclohexadiene ring.
  • n1 represents an integer of 0 to 8.
  • R 11 to R 16 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • the ring structure may have a hydrogen atom in addition to R 11 to R 16 .
  • X 1 and X 2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
  • groups adjacent to each other may be bonded to form a 5- or 6-membered ring.
  • any one substituent of R 11 to R 16 is — (CHC 1 ) m1 —Rx, or any two of R 11 to R 16 are bonded to each other, -(CHC 1 ) m1 -is formed.
  • CHC 1 represents a phenylene group, a cycloalkylene group, or a cycloalkenylene group
  • m1 represents an integer of 2 or more
  • Rx represents a hydrogen atom or a substituent.
  • n1 When n1 is 1, at least two adjacent R 11 to R 16 , X 1 and X 2 are bonded to each other to form a benzene ring, a cyclohexane ring, a cyclohexene ring or a cyclohexadiene ring.
  • Examples of the substituent represented by R 11 to R 16 include an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a heteroaryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a heteroarylthio group, Acyl group, acyloxy group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, alkylcarbonyloxy group, arylcarbonyloxy group, hydroxy group, carboxy group or salt thereof, sulfo group or salt thereof, amino group, mercapto group (sulfanyl group), Examples thereof include an amide group, a formyl group, a cyano group, a halogen atom, a (meth) acryl group, a (meth) acryloyloxy group, a (meth) acrylamide group, an epoxy group, and an oxetanyl
  • the formyl group is included in the acyl group.
  • the carbon number of the alkyl group is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 25, and particularly preferably 1 to 20. Specific examples include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, t-butyl, octyl, dodecyl, stearyl, benzyl, naphthylmethyl, pyrenylmethyl and pyrenylbutyl.
  • the alkyl group further preferably contains a double bond or triple bond unsaturated carbon bond inside.
  • the carbon number of the aryl group is preferably 6-30, more preferably 6-26, and particularly preferably 6-15. Specific examples include phenyl, naphthyl, anthracene, terphenyl, tolyl, xylyl, methoxyphenyl, cyanophenyl, and nitrophenyl.
  • the heteroaryl group is preferably a 5- or 6-membered ring group having at least one oxygen atom, sulfur atom, or nitrogen atom, and preferably has 6 to 30 carbon atoms, more preferably 6 to 26 carbon atoms. Is particularly preferred. Specific examples include furan, pyridine, thiophene, pyrrole, triazine, imidazole, tetrazole, pyrazole, thiazole, and oxazole.
  • the carbon number of the alkenyl group is preferably 2 to 30, more preferably 2 to 25, and particularly preferably 2 to 20. Specific examples include vinyl and propenyl.
  • the carbon number of the alkynyl group is preferably 2 to 30, more preferably 2 to 25, and particularly preferably 2 to 20. Specific examples include ethynyl, propynyl and phenylethynyl.
  • Alkoxy group The alkyl group in the alkoxy group is the same as the above alkyl group.
  • Aryloxy group The aryl group in the aryloxy group is the same as the above aryl group.
  • Heteroaryloxy group The heteroaryl group in the heteroaryloxy group is the same as the above heteroaryl group.
  • Alkylthio group The alkyl group in the alkylthio group is the same as the above alkyl group.
  • Arylthio group The aryl group in the arylthio group is the same as the above aryl group.
  • Heteroarylthio group The heteroaryl group in the heteroarylthio group is the same as the above heteroaryl group.
  • the number of carbon atoms is preferably 1-30, more preferably 1-25, still more preferably 1-20.
  • the acyl group includes a formyl group, an aliphatic carbonyl group, an aromatic carbonyl group, and a heterocyclic carbonyl group. For example, the following groups are mentioned.
  • acyloxy group acyl in acyloxy group The group is the same as the acyl group.
  • Alkoxycarbonyl group The alkyl group in the alkoxycarbonyl group is the same as the above alkyl group.
  • Aryloxycarbonyl group The aryl group in the aryloxycarbonyl group is the same as the above aryl group.
  • Alkylcarbonyloxy group The alkyl group in the alkylcarbonyloxy group is the same as the above alkyl group.
  • Arylcarbonyloxy group The aryl group in the arylcarbonyloxy group is the same as the above aryl group.
  • substituents can generally be introduced by electrophilic substitution reaction, nucleophilic substitution reaction, halogenation, sulfonation, diazotization of the aromatic hydrocarbon represented by the general formula (1), or a combination thereof. It is. Examples thereof include alkylation by Friedel-Craft reaction, acylation by Friedel-Craft reaction, Vilsmeier reaction, transition metal catalyzed coupling reaction and the like.
  • N1 is more preferably an integer of 0 to 6, particularly preferably an integer of 1 to 4.
  • the compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the following general formula (1-1) or (1-2).
  • Ar is a benzene ring.
  • R 11 ⁇ R 16, X 1 and X 2 the general formula (1) in the same meaning as R 11 ⁇ R 16, X 1 and X 2, and the preferred range is also the same.
  • n3 represents an integer of 1 or more. However, when n3 is 1, in R 11 to R 16 , X 1 and X 2 , at least two adjacent to each other are bonded to form a benzene ring.
  • Rx has the same meaning as Rx in general formula (1), and the preferred range is also the same.
  • R 10 represents a substituent, and nx represents an integer of 0 to 4.
  • m3 represents an integer of 3 or more.
  • Ry represents a hydrogen atom or a substituent. Here, Rx and Ry may be combined.
  • n3 is preferably an integer of 1 to 6, more preferably an integer of 1 to 3, and particularly preferably an integer of 1 to 2.
  • m3 is preferably an integer of 3 to 10, more preferably an integer of 3 to 8, and particularly preferably an integer of 3 to 5.
  • the compound represented by the general formula (1) examples include naphthalene, anthracene, phenanthracene, pyrene, tetracene, tetraphen, chrysene, triphenylene, pentacene, pentaphen, perylene, pyrene, benzo [a] pyrene, coronene, Examples thereof include compounds containing a structure of anthanthrene, corannulene, obalene, graphene, cycloparaphenylene, polyparaphenylene, or cyclophene. However, the present invention is not limited to these.
  • Y 1 and Y 2 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group or a formyl group.
  • R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently represents a substituent, and a, b, c and d each represents an integer of 0 to 4.
  • the A ring may be a saturated ring, an unsaturated ring having 1 or 2 double bonds, or an aromatic ring, and the B ring and the C ring are unsaturated rings having 1 or 2 double bonds. It may be.
  • substituents adjacent to each other may be bonded to form a ring.
  • the aliphatic hydrocarbon represented by the general formula (2) is a compound having a steroid skeleton.
  • the carbon numbers of the steroid skeleton are as follows.
  • the substituent in R 21 , R 22 , R 23 and R 24 may be any substituent, but an alkyl group, an alkenyl group, a hydroxy group, a formyl group, an acyl group, a carboxy group or a salt thereof, (meth) An acryl group, a (meth) acryloyloxy group, a (meth) acrylamide group, an epoxy group, and an oxetanyl group are preferable, and an ⁇ O group in which two substituents substituted on the same carbon atom are formed is preferable.
  • the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and may have a substituent.
  • Such a substituent may be any substituent, and examples thereof include an alkyl group, an alkenyl group, a hydroxy group, a formyl group, an acyl group, a carboxy group, an alkoxycarbonyl group, a carbamoyl group, and a sulfo group.
  • the alkyl group further preferably contains a double bond or triple bond unsaturated carbon bond inside.
  • the alkenyl group is preferably an alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms and may have a substituent.
  • Such a substituent may be any substituent, and examples thereof include an alkyl group, an alkenyl group, a hydroxy group, a formyl group, an acyl group, a carboxy group, an alkoxycarbonyl group, a carbamoyl group, and a sulfo group.
  • R 21 is preferably substituted with carbon number 3
  • R 22 is preferably substituted with carbon number 6 or 7
  • R 23 is preferably substituted with carbon number 11 or 12
  • R 24 is carbon Substitution with number 17 is preferred.
  • Y 1 and Y 2 are preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • A, b, c, d are preferably integers of 0-2.
  • the double bond is preferably a bond of carbon numbers 4 and 5
  • the double bond is a bond of carbon numbers 5 and 6 or 6 and 7
  • the double bond is preferably a bond having carbon numbers 8 and 9.
  • the compound represented by the general formula (2) includes any of stereoisomers.
  • the bonding direction of the substituent is represented by ⁇ in the downward direction on the paper and ⁇ in the upward direction on the paper, it may be either ⁇ or ⁇ , or a mixture thereof.
  • the arrangement of the A / B ring, the arrangement of the B / C ring, and the arrangement of the C / D ring may be either a trans arrangement or a cis arrangement, or a mixed arrangement thereof. Absent.
  • the total of a to d is 1 or more, and any of R 21 , R 22 , R 23 and R 24 is preferably a hydroxy group or an alkyl group which may have a substituent.
  • steroids as shown below are preferable.
  • the substituents in the steroid ring are sterically controlled. From the left, there are cholestanes, cholans, pregnanes, androstanes, and estranes.
  • aliphatic hydrocarbon represented by the general formula (2) examples include cholesterol, ergosterol, testosterone, estradiol, aldosterol, aldosterone, hydrocortisone, stigmasterol, timosterol, lanosterol, 7-dehydrodesmosterol, 7 -Of dehydrocholesterol, colanic acid, cholic acid, lithocholic acid, deoxycholic acid, sodium deoxycholate, lithium deoxycholate, hyodeoxycholic acid, chenodeoxycholic acid, ursodeoxycholic acid, dehydrocholic acid, hookecholic acid or hyocholic acid
  • Examples include compounds containing a structure. However, the present invention is not limited to these.
  • At least one of R D1 is L 1a -P 1 , or at least two of R D1 are each independently L 2a -P 2 or L 3a -P 2 Is preferable, and the former is more preferable.
  • at least one of R 11 to R 16 , X 1 and X 2 is L 1a -P 1 , or at least two of R 11 to R 16 , X 1 and X 2 are each independently Are preferably L 2a -P 2 or L 3a -P 2 , more preferably the former.
  • At least one of R 21 , R 22 , R 23 and R 24 is L 1a -P 1 , or at least two of R D1 are each independently L 2a -P 2 or L 3a -P 2 is preferable, and the former is more preferable.
  • L 1a -P 1 is bonded to the ring at L 1a .
  • L 2a -P 2 and L 3a -P 2 are bonded to the ring at L 2a and L 3a , respectively.
  • L 1a represents a single bond or a linking group.
  • the linking group include a hydrocarbon linking group [an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms (more preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms), an alkenylene group having 2 to 10 carbon atoms (more preferably carbon atoms).
  • the hydrocarbon linking group may be linked by appropriately forming a double bond or a triple bond.
  • a ring formed a 5-membered ring or a 6-membered ring is preferable.
  • the five-membered ring a nitrogen-containing five-membered ring is preferable, and examples of the compound forming the ring include pyrrole, imidazole, pyrazole, indazole, indole, benzimidazole, pyrrolidine, imidazolidine, pyrazolidine, indoline, carbazole, or these Derivatives and the like.
  • 6-membered ring examples include piperidine, morpholine, piperazine, and derivatives thereof.
  • an aryl group, a heterocyclic group, etc. when included, they may be monocyclic or condensed and may be similarly substituted or unsubstituted.
  • L 1a is a linking group composed of a combination
  • the number of combinations is not particularly limited, and is preferably 2 to 30, more preferably 2 to 20, still more preferably 2 to 10, and particularly preferably 2 to 4.
  • the linking group composed of a combination include an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (preferably 1 to 4), an arylene group having 6 to 24 carbon atoms (preferably 6 to 10), an ether group (—O—), Examples include thioether groups (—S—), imino groups (NR Na ), carbonyl groups, (poly) alkyleneoxy groups, (poly) ester groups, (poly) amide groups, or combinations thereof.
  • groups having 1 to 4 carbon atoms groups having 1 to 4 carbon atoms, ether groups (—O—), imino groups (NR Na ), carbonyl groups, (poly) alkyleneoxy groups, (poly) ester groups or combinations thereof are more preferred. preferable.
  • the connecting group which the exemplary monomer mentioned later has is mentioned.
  • L 1a When L 1a is a group that can take a substituent, it may further have a substituent.
  • substituents include the above-described substituent T, and among them, a halogen atom (preferably a fluorine atom and a chlorine atom), an alkyl group, an acyl group, a carbamoyl group, and a hydroxy group are preferable.
  • L 1a preferably has a certain length or more. Specifically, the shortest number of atoms connecting P 1 with ring ⁇ (ring ⁇ , an atom to which L 1a is bonded among atoms constituting the ring structure in formula (1) or (2)) is 2 or more.
  • the upper limit is preferably 1000 atoms or less, more preferably 500 atoms or less, still more preferably 100 atoms or less, and particularly preferably 20 atoms or less.
  • L 2a and L 3a have the same meaning as L 1a and may be the same or different.
  • P 1 is a polymerizable site.
  • the polymerizable site is a group that can be polymerized by a polymerization reaction, and includes a group that undergoes chain polymerization such as an ethylenically unsaturated group, an epoxy group, or an oxetanyl group.
  • examples of the group having two or more hydroxy groups, amino groups, carboxy groups, isocyanate groups, and the like, and groups having one or more dicarboxylic acid anhydride structures include groups that undergo condensation polymerization.
  • the ethylenically unsaturated group include (meth) acryloyl group, (meth) acryloyloxy group, (meth) acrylamide group, and vinyl group (including allyl group).
  • P 1 is preferably a partial structure containing at least one ethylenically unsaturated group, epoxy group, oxetanyl group or dicarboxylic anhydride, or a hydroxy group, an amino group, an isocyanate group, or two or more, (meth) acryloyl
  • Examples of P 2 include a group that undergoes condensation polymerization such as a hydroxy group, an amino group, a carboxy group, an isocyanate group, and a dicarboxylic acid anhydride.
  • a hydroxy group, an amino group, an isocyanate group, and a dicarboxylic anhydride are preferable, and a hydroxy group, an amino group, and an isocyanate group are particularly preferable.
  • L 1a -P 1 is preferably a group represented by the following general formula (F-1).
  • the compound represented by the general formula (D) is preferably a group in which d1 is 1 to 4 and R D1 is a group represented by the general formula (F-1), d1 is 1, and R D1 is the general formula A group represented by (F-1) is more preferable.
  • R 11 to R 16 , X 1 and X 2 are preferably groups represented by the general formula (F-1), and at least one of the general formula (F-1 It is more preferable that it is group represented by.
  • at least four of R 21 , R 22 , R 23 and R 24 are preferably a group represented by the general formula (F-1), and at least one of the general formula (F-1 It is more preferable that it is group represented by.
  • X 31 represents —O— or> NH.
  • R 31 represents a hydrogen atom, a hydroxy group, a cyano group, a halogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group or an aryl group.
  • the alkyl group that can be adopted as R 31 is not particularly limited, but is preferably an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the alkenyl group that can be adopted as R 31 is not particularly limited, but is preferably an alkenyl group having 2 to 24 carbon atoms, more preferably an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, and particularly preferably an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms.
  • the alkynyl group that can be used as R 31 is not particularly limited, but is preferably an alkynyl group having 2 to 24 carbon atoms, more preferably an alkynyl group having 2 to 12 carbon atoms, and particularly preferably an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms.
  • the aryl group that can be adopted as R 31 is not particularly limited, but is preferably an aryl group having 6 to 22 carbon atoms, and more preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms.
  • the halogen atom that can be used as R 31 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom is preferable.
  • R 31 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group, more preferably a hydrogen atom or methyl.
  • R 31 When R 31 is a group that can take a substituent (an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or an aryl group), R 31 may further have a substituent.
  • substituents include the above-described substituent T. Among them, a halogen atom (such as a fluorine atom), a hydroxy group, a carboxy group, an ester group (such as an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an acyloxy group, and an aryloyloxy group), Amide groups (carbamoyl groups) are preferred.
  • L 31 is synonymous with L 1a .
  • an alkylene group preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms
  • a carbonyl group, an ether group, an imino group, or a linking group combining these is more preferable.
  • An alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, a carbonyl group, an ether group, an imino group, or a linking group combining these is particularly preferable.
  • L 31 is a group that can take a substituent, it may further have a substituent.
  • substituents include the above-described substituent T, and among them, a halogen atom (preferably a fluorine atom and a chlorine atom), an alkyl group, an acyl group, a carbamoyl group, and a hydroxy group are preferable.
  • L 31 preferably has a certain length or more.
  • Ring ⁇ (ring ⁇ , the atom to which L 1a is bonded among the atoms constituting the ring structure in formula (1) or (2)) and X 31 connect the ring ⁇ and P 1 with the shortest number of atoms. It is the same as the shortest number of atoms to be connected.
  • m4 represents 1 to 100,000
  • n4 represents 1 to 100,000
  • the compound having a ring structure having two or more rings is, for example, a compound having a ring structure having two or more rings and a reaction point (for example, a hydroxy group or a carboxy group) with a polymerizable group (for example, a (meth) acryloyl group). It can be obtained by reacting and containing the compound contained.
  • the average particle size of the binder particles B is 50,000 nm or less, preferably 1000 nm or less, more preferably 500 nm or less, still more preferably 300 nm or less, and particularly preferably 250 nm or less. .
  • the lower limit is 10 nm or more, preferably 30 nm or more, more preferably 50 nm or more, and particularly preferably 100 nm or more.
  • the polymer constituting the binder particle B has a mass average molecular weight of preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, and still more preferably 30,000 or more.
  • the upper limit is substantially 1,000,000 or less, but a crosslinked mode is also preferable.
  • the mass average molecular weight of the polymer constituting the binder particle B can be measured in the same manner as the method for measuring the number average molecular weight of the polymer constituting the binder particle A.
  • the molecular weight may be larger than the above molecular weight.
  • the polymer constituting the binder particle B has a mass average molecular weight in the above range.
  • the water concentration of the polymer constituting the binder used in the present invention is preferably 100 ppm (mass basis) or less.
  • the binder content in the active material layer is not particularly limited.
  • the binder content is preferably 0.1 to 50 parts by mass, more preferably 0.5 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass.
  • the active material layer contains an inorganic solid electrolyte
  • it is preferably 0.1 to 50 parts by weight, and 0.5 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic solid electrolyte, regardless of the content. More preferably, it is 1 to 30 parts by mass.
  • the content of the binder is set within the above range, but the adhesion between the current collector and the active material layer is strong due to the current collector with an easy-adhesion layer, so the content of the binder can be reduced. .
  • the binder in the above range it is possible to more effectively achieve both the binding property of the inorganic solid electrolyte and the suppression property of the interface resistance.
  • one kind of binder may be used alone, or a plurality of kinds of binders may be used in combination. Further, it may be used in combination with other particles.
  • the binder used for this invention can be prepared by a conventional method.
  • a binder it can also be used as a dispersion liquid in which binder particles are dispersed. Examples of the method of forming the binder into particles include a method of forming binder particles during the polymerization reaction, and a method of precipitating the binder resin from the polymerization reaction solution to form particles.
  • the active material layer may contain a solid electrolyte, and when the electrode of the present invention is used for an all-solid secondary battery, the active material layer preferably contains a solid electrolyte.
  • a solid electrolyte is a solid electrolyte capable of moving ions inside.
  • the solid electrolyte may be a solid electrolyte having conductivity of ions of metals belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table. Examples of such a solid electrolyte include an organic solid electrolyte and an inorganic solid electrolyte, and an inorganic solid electrolyte is preferable.
  • a polymer electrolyte is mentioned.
  • the polymer electrolyte include an electrolyte salt and a polymer that dissolves the electrolyte salt and can impart ionic conductivity to the polymer electrolyte.
  • the polymer that forms the polymer electrolyte is not particularly limited as long as it functions as an ion conductor together with the electrolyte salt, and examples thereof include polymers that are usually used in polymer electrolytes for secondary batteries.
  • polymers such as polyether, polysiloxane, polyester, polycarbonate, polyurethane, polyurea, polyacrylate, and the like can be given.
  • polyethers such as polyethylene oxide (polyethylene glycol), polypropylene oxide (polypropylene glycol), polytetramethylene ether glycol (polytetrahydrofuran), polysiloxanes such as polydimethylsiloxane, polyacrylates such as polymethyl methacrylate and polyacrylic acid Polycarbonate is preferred.
  • the electrolyte salt forming the polymer electrolyte is a salt containing ions of metals belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table.
  • This electrolyte salt dissociates (generates) ions of metals belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table as ions reciprocating between the positive electrode and the negative electrode by charging and discharging of the all-solid-state secondary battery. It is salt.
  • this electrolyte salt When this electrolyte salt is dissolved in the above-mentioned polymer, it exhibits a characteristic of expressing ionic conductivity together with the polymer.
  • the electrolyte salt is not particularly limited as long as it exhibits the above-described characteristics exhibiting ionic conductivity, and examples thereof include electrolyte salts usually used for polymer electrolytes for all-solid secondary batteries. Among these, a lithium salt is preferable, and a metal salt (lithium salt) selected from the following (a-1) and (a-2) is preferable.
  • LiA x D y is P, B, As, Sb, Cl, Br or I, or a combination of two or more elements selected from P, B, As, Sb, Cl, Br and I.
  • D represents F or O.
  • x is 1 to 6, and more preferably 1 to 3.
  • y is 1 to 12, and 4 to 6 is more preferable.
  • LiN (R f SO 2 ) 2 R f represents a fluorine atom or a perfluoroalkyl group.
  • the perfluoroalkyl group preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms.
  • the metal salt represented by LiN (R f SO 2 ) 2 include, for example, LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 and LiN ( A perfluoroalkanesulfonylimide salt selected from CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) can be mentioned.
  • the electrolyte salt is LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiBrO 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 and LiN (CF 3 SO 2 ).
  • a metal salt selected from (C 4 F 9 SO 2 ) is preferred, a metal salt selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and LiN (FSO 2 ) 2 is more preferred, and LiClO 4 , a metal salt selected from LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and LiN (FSO 2 ) 2 is more preferable.
  • the content of the organic solid electrolyte in the active material layer is preferably 0.01 to 50% by mass and more preferably 0.05 to 40% by mass as the total content with the active material used in combination. preferable.
  • the inorganic solid electrolyte is an inorganic solid electrolyte, and does not include an organic substance as a main ion conductive material, and therefore is clearly distinguished from the above-described organic solid electrolyte. Further, since the inorganic solid electrolyte is solid in a steady state, it is not usually dissociated or released into cations and anions.
  • the electrolyte solution or an inorganic electrolyte salt LiPF 6 , LiBF 4 , lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI), LiCl, etc.
  • the inorganic solid electrolyte is not particularly limited as long as it has conductivity of ions of metals belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and generally does not have electron conductivity.
  • the inorganic solid electrolyte preferably has ionic conductivity of lithium ions.
  • the inorganic solid electrolyte a solid electrolyte material usually used for a secondary battery can be appropriately selected and used.
  • the inorganic solid electrolyte include (i) sulfide-based inorganic solid electrolyte, (ii) oxide-based inorganic solid electrolyte, (iii) halide-based inorganic solid electrolyte, and (iV) hydride-based solid electrolyte. From the viewpoint of forming a better interface between the substance and the inorganic solid electrolyte, a sulfide-based inorganic solid electrolyte is preferable.
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte contains a sulfur atom, has an ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and has electronic insulation. Those having properties are preferred.
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte preferably contains at least Li, S and P as elements and has lithium ion conductivity. However, depending on the purpose or the case, other than Li, S and P may be used. An element may be included.
  • Examples of the sulfide-based inorganic solid electrolyte include a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte that satisfies the composition represented by the following formula (1).
  • L represents an element selected from Li, Na and K, and Li is preferred.
  • M represents an element selected from B, Zn, Sn, Si, Cu, Ga, Sb, Al, and Ge.
  • A represents an element selected from I, Br, Cl and F.
  • a1 to e1 indicate the composition ratio of each element, and a1: b1: c1: d1: e1 satisfies 1 to 12: 0 to 5: 1: 2 to 12: 0 to 10.
  • a1 is preferably 1 to 9, and more preferably 1.5 to 7.5.
  • b1 is preferably 0 to 3, and more preferably 0 to 1.
  • d1 is preferably 2.5 to 10, and more preferably 3.0 to 8.5.
  • e1 is preferably from 0 to 5, and more preferably from 0 to 3.
  • composition ratio of each element can be controlled by adjusting the blending amount of the raw material compound when producing the sulfide-based inorganic solid electrolyte as described below.
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte may be amorphous (glass) or crystallized (glass ceramic), or only a part thereof may be crystallized.
  • glass glass
  • glass ceramic glass ceramic
  • Li—PS system glass containing Li, P, and S or Li—PS system glass ceramics containing Li, P, and S can be used.
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte includes, for example, lithium sulfide (Li 2 S), phosphorus sulfide (for example, diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 )), simple phosphorus, simple sulfur, sodium sulfide, hydrogen sulfide, lithium halide (for example, LiI, LiBr, LiCl) and a sulfide of the element represented by M (for example, SiS 2 , SnS, GeS 2 ) can be produced by reaction of at least two raw materials.
  • Li 2 S lithium sulfide
  • P 2 S 5 diphosphorus pentasulfide
  • simple phosphorus simple sulfur
  • sodium sulfide sodium sulfide
  • hydrogen sulfide lithium halide
  • a sulfide of the element represented by M for example, SiS 2 , SnS, GeS 2
  • the ratio of Li 2 S to P 2 S 5 in the Li—PS system glass and Li—PS system glass ceramic is a molar ratio of Li 2 S: P 2 S 5 , preferably 60:40 to 90:10, more preferably 68:32 to 78:22.
  • the lithium ion conductivity can be increased.
  • the lithium ion conductivity can be preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 4 S / cm or more, more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 S / cm or more. Although there is no particular upper limit, it is practical that it is 1 ⁇ 10 ⁇ 1 S / cm or less.
  • Li 2 S—P 2 S 5 Li 2 S—P 2 S 5 —LiCl, Li 2 S—P 2 S 5 —H 2 S, Li 2 S—P 2 S 5 —H 2 S—LiCl, Li 2 S—LiI—P 2 S 5 , Li 2 S—LiI—Li 2 O—P 2 S 5 , Li 2 S—LiBr—P 2 S 5 , Li 2 S—Li 2 O—P 2 S 5 , Li 2 S—Li 3 PO 4 —P 2 S 5 , Li 2 S—P 2 S 5 —P 2 O 5 , Li 2 S—P 2 S 5 —SiS 2 , Li 2 S—P 2 S 5 —SiS 2- LiCl, Li 2 S—P 2 S 5 —SnS, Li 2 S—P 2 S 5 —Al 2 S 3 , Li 2 S—G
  • Examples of a method for synthesizing a sulfide-based inorganic solid electrolyte material using such a raw material composition include an amorphization method.
  • Examples of the amorphization method include a mechanical milling method, a solution method, and a melt quench method. This is because processing at room temperature is possible, and the manufacturing process can be simplified.
  • oxide-based inorganic solid electrolyte contains an oxygen atom, has an ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and has electronic insulation. Those having properties are preferred.
  • the oxide-based inorganic solid electrolyte preferably has an ionic conductivity of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 S / cm or more, more preferably 5 ⁇ 10 ⁇ 6 S / cm or more, and 1 ⁇ 10 ⁇ 5 S. / Cm or more is particularly preferable.
  • the upper limit is not particularly limited, but is practically 1 ⁇ 10 ⁇ 1 S / cm or less.
  • Li xa La ya TiO 3 [xa satisfies 0.3 ⁇ xa ⁇ 0.7, and ya satisfies 0.3 ⁇ ya ⁇ 0.7.
  • LLT Li xb La yb Zr zb M bb mb Onb
  • M bb is one or more elements selected from Al, Mg, Ca, Sr, V, Nb, Ta, Ti, Ge, In and Sn
  • Xb satisfies 5 ⁇ xb ⁇ 10
  • yb satisfies 1 ⁇ yb ⁇ 4
  • zb satisfies 1 ⁇ zb ⁇ 4
  • mb satisfies 0 ⁇ mb ⁇ 2
  • nb satisfies 5 ⁇ nb ⁇ 20.
  • Li xc B yc M cc zc Onc (M cc is one or more elements selected from C, S, Al, Si, Ga, Ge, In and Sn.
  • Xc is 0 ⁇ xc ⁇ 5
  • Yc satisfies 0 ⁇ yc ⁇ 1,
  • zc satisfies 0 ⁇ zc ⁇ 1,
  • nc satisfies 0 ⁇ nc ⁇ 6
  • Li xd (Al, Ga) yd (Ti, Ge) zd Si ad P md Ond (xd satisfies 1 ⁇ xd ⁇ 3, yd Satisfies 0 ⁇ yd ⁇ 1, zd satisfies 0 ⁇ zd ⁇ 2, ad satisfies 0 ⁇ ad ⁇ 1, md satisfies 1 ⁇ md ⁇ 7, and nd satisfies 3 ⁇ nd ⁇
  • Li, P and O Phosphorus compounds containing Li, P and O are also desirable.
  • lithium phosphate Li 3 PO 4
  • LiPON obtained by substituting a part of oxygen of lithium phosphate with nitrogen
  • LiPOD 1 (D 1 is preferably Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, And at least one element selected from Cu, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Ta, W, Pt, and Au.
  • LiA 1 ON (A 1 is one or more elements selected from Si, B, Ge, Al, C, and Ga) can be preferably used.
  • the halide-based inorganic solid electrolyte contains a halogen atom, has conductivity of ions of metals belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and is an electron. A compound having insulating properties is preferred.
  • the halide inorganic solid electrolyte is not particularly limited, and examples thereof include compounds such as Li 3 YBr 6 and Li 3 YCl 6 described in LiCl, LiBr, LiI, ADVANCED MATERIALS, 2018, 30, 1803075. Among these, Li 3 YBr 6 and Li 3 YCl 6 are preferable.
  • a hydride-based inorganic solid electrolyte contains hydrogen atoms, has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and has electronic insulation.
  • the compound which has property is preferable.
  • the hydride-based inorganic solid electrolyte is not particularly limited, for example, LiBH 4, Li 4 (BH 4) 3 I, 3LiBH 4 -LiCl and the like.
  • the inorganic solid electrolyte is preferably a particle.
  • the volume average particle diameter of the inorganic solid electrolyte is not particularly limited, but is preferably 0.01 ⁇ m or more, and more preferably 0.1 ⁇ m or more. As an upper limit, it is preferable that it is 100 micrometers or less, and it is more preferable that it is 50 micrometers or less.
  • the volume average particle size of the inorganic solid electrolyte is measured by the following procedure.
  • the inorganic solid electrolyte particles are prepared by diluting a 1 mass% dispersion in a 20 mL sample bottle using water (heptane in the case of a substance unstable to water).
  • the diluted dispersion sample is irradiated with 1 kHz ultrasonic waves for 10 minutes and used immediately after that.
  • a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device LA-920 (trade name, manufactured by HORIBA)
  • data was acquired 50 times using a quartz cell for measurement at a temperature of 25 ° C., Obtain the volume average particle size.
  • JIS Z 8828 2013 “Particle Size Analysis—Dynamic Light Scattering Method” as necessary. Five samples are prepared for each level, and the average value is adopted.
  • An inorganic solid electrolyte may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type.
  • the mass (mg) (weight per unit area) of the inorganic solid electrolyte per unit area (cm 2 ) of the solid electrolyte layer is not particularly limited. It can be determined as appropriate according to the designed battery capacity, for example, 1 to 100 mg / cm 2 .
  • the total amount of the active material and the inorganic solid electrolyte is preferably in the above range as the basis weight of the inorganic solid electrolyte.
  • the content of the inorganic solid electrolyte in the active material layer is 50 to 99.9% by mass as the total content with the active material used in combination in terms of dispersibility, reduction of interface resistance and binding properties. Is preferable, 60 to 99.5% by mass is more preferable, and 70 to 99% by mass is particularly preferable.
  • the solid electrolyte composition of the present invention may be cross-linked by ionic liquid, lithium salt (supporting electrolyte), thickener, cross-linking agent (radical polymerization, condensation polymerization or ring-opening polymerization). Reactants, etc.), polymerization initiators (such as those that generate acid or radicals by heat or light), antifoaming agents, leveling agents, dehydrating agents, antioxidants, etc., in appropriate content can do.
  • the lithium salt is preferably a lithium salt usually used in this type of product, and is not particularly limited. For example, the lithium salts described in paragraphs 0082 to 0085 of JP-A-2015-088486 are preferable.
  • the ionic liquid is contained in order to further improve the ionic conductivity, and any known ionic liquid can be used without any particular limitation.
  • the method for producing the electrode of the present invention is not particularly limited as long as the polymer that forms the easy-adhesion layer can be incorporated into the active material layer using the current collector with the easy-adhesion layer of the present invention.
  • a composition for forming a material layer is prepared, and the resulting composition for forming an active material layer is formed on the easy adhesion layer of the current collector with an easy adhesion layer.
  • the current collector, the easily adhesive layer forming composition and the active material layer forming composition can be used in combination.
  • the active material layer forming composition is formed by applying the active material layer forming composition to the surface of the easy adhesive layer to form the active material layer forming composition. Are dissolved again in the active material layer forming composition, and then the active material layer forming composition is dried. Thereby, the electrode of this invention can be produced.
  • the solvent used for preparing the composition for forming an active material layer is selected according to the polymer of the composition for forming an easily adhesive layer (easy adhesive layer). That is, a solvent that has a CLogP value of 2.0 or more and dissolves the polymer contained in the easy-adhesion layer formed on the current collector with a solubility of 1 g / 100 g or more (25 ° C.) is selected.
  • the solubility (25 ° C.) of the solvent is as described above, and the preferred range is also the same.
  • the ClogP value of the solvent is 2.0 or more.
  • the ClogP value of the solvent is preferably 2 to 4.5.
  • a solvent having a CLogP value of 2.0 or more is usually a low polarity and hydrophobic solvent. If it is such a solvent, it will not restrict
  • Examples of the non-aqueous dispersion medium include the solvents described above.
  • ketone compounds, aromatic compounds, aliphatic compounds, and ester compounds are preferable, and ketone compounds, aromatic compounds, and ester compounds are more preferable.
  • the solvent preferably has a boiling point of 50 ° C. or higher, more preferably 70 ° C. or higher, at normal pressure (1 atm).
  • the upper limit is preferably 250 ° C. or lower, and more preferably 220 ° C. or lower.
  • a solvent may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type.
  • the content of the solvent in the composition for forming an active material layer is not particularly limited and can be appropriately set.
  • the composition for forming an active material layer 15 to 99% by mass is preferable, 20 to 70% by mass is more preferable, and 25 to 60% by mass is particularly preferable.
  • Each component such as the active material, solid electrolyte, conductive additive, additive, and the like that can be contained in the composition for forming an active material layer is as described above.
  • Content of each component in the composition for active material layer formation is the same as content in the above-mentioned active material layer as content with respect to 100 mass% of solid content (solid component) of the composition for active material layer formation. .
  • the composition for forming an active material layer can be prepared by mixing each of the above components and a solvent by a conventional method.
  • the mixing method is not particularly limited, and may be mixed all at once or sequentially.
  • the binder may be mixed as it is or in the form of a dispersion.
  • the environment for mixing is not particularly limited, and examples include the atmosphere, dry air (dew point ⁇ 20 ° C. or lower), or inert gas (eg, argon gas, helium gas, nitrogen gas).
  • the active material layer forming composition is formed on the surface of the easy adhesion layer in the current collector with the easy adhesion layer.
  • the composition for forming an active material layer is preferably applied and dried.
  • the electrode of the present invention can be produced by forming the active material layer that is firmly adhered to the surface of the current collector by eliminating the easy adhesion layer.
  • the method for applying the composition for forming an active material layer is not particularly limited, but is the same as the method for applying the composition for forming an easily adhesive layer.
  • the drying method (conditions) of the composition for forming an active material layer is not particularly limited as long as it is a method (conditions) capable of incorporating the polymer in the easy-adhesion layer into the active material. According to the kind of solvent etc., it can select suitably from the drying method (condition) of the composition for easily bonding layer formation.
  • the active material layer-forming composition applied on the easy-adhesion layer may be kept for a while and then dried.
  • the electrode (active material layer) thus obtained can be pressurized.
  • the pressurizing condition and the like will be described later in the method for manufacturing an all-solid secondary battery.
  • the applied pressure can be set lower than the applied pressure applied to the all-solid-state secondary battery, and can be set to 2 to 100 MPa, for example.
  • the secondary battery provided with the electrode of the present invention may be a secondary battery having a liquid electrolyte as an electrolyte, or an all-solid secondary battery having a solid electrolyte layer as an electrolyte.
  • an all-solid secondary battery having various advantages such as safety is preferable.
  • a secondary battery having a liquid electrolyte is the same as a normal secondary battery except that the electrode of the present invention is used. Below, an all-solid-state secondary battery is explained in full detail.
  • the all solid state secondary battery of the present invention comprises a positive electrode (positive electrode current collector and positive electrode active material layer), a negative electrode (negative electrode active material layer and negative electrode current collector) facing the positive electrode, and a positive electrode (positive electrode active material layer). And a solid electrolyte layer disposed between the negative electrode (negative electrode active material layer).
  • a positive electrode positive electrode current collector and positive electrode active material layer
  • a negative electrode negative electrode active material layer and negative electrode current collector
  • a positive electrode positive electrode active material layer
  • a positive electrode positive electrode active material layer
  • a solid electrolyte layer disposed between the negative electrode (negative electrode active material layer).
  • at least one of the positive electrode and the negative electrode preferably both are constituted by the electrode (electrode sheet) of the present invention.
  • the current collector and the active material layer are the same as those in the electrode of the present invention.
  • the solid electrolyte layer is formed of, for example, a normal solid electrolyte composition containing a solid electrolyte.
  • the thicknesses of the negative electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the positive electrode active material layer are not particularly limited.
  • the thickness of each layer is preferably 10 to 1,000 ⁇ m, more preferably 20 ⁇ m or more and less than 500 ⁇ m, considering the dimensions of a general all solid state secondary battery. In the all solid state secondary battery of the present invention, it is more preferable that the thickness of at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is 50 ⁇ m or more and less than 500 ⁇ m.
  • the all-solid-state secondary battery of the present invention may be used as an all-solid-state secondary battery with the above-mentioned structure depending on the application. Is preferred.
  • the housing may be metallic or made of resin (plastic). In the case of using a metallic material, for example, an aluminum alloy or a stainless steel material can be used.
  • the metallic housing is preferably divided into a positive-side housing and a negative-side housing, and electrically connected to the positive current collector and the negative current collector, respectively.
  • the casing on the positive electrode side and the casing on the negative electrode side are preferably joined and integrated through a gasket for preventing a short circuit.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an all solid state secondary battery (lithium ion secondary battery) according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the all-solid-state secondary battery 10 of the present embodiment is a secondary battery formed by using the electrode of the present invention (a mode in which the easy-adhesion layer has disappeared) for both the positive electrode and the negative electrode.
  • the all-solid secondary battery 10 includes a negative electrode current collector 1, a negative electrode active material layer 2, a solid electrolyte layer 3, a positive electrode active material layer 4, and a positive electrode current collector 5 in this order as viewed from the negative electrode side. Each layer is in contact with each other and has an adjacent structure.
  • a light bulb is used as a model for the operating portion 6 and is lit by discharge.
  • a functional layer, a member, or the like is appropriately interposed or disposed between or outside the negative electrode current collector, the negative electrode active material layer, the solid electrolyte layer, the positive electrode active material layer, and the positive electrode current collector. May be.
  • Each layer may be composed of a single layer or a plurality of layers.
  • the all-solid-state secondary battery of the present invention includes an electrode comprising the electrode of the present invention, and as described above, the current collector and the active material layer are in close contact, and the active material layer from the current collector is Detachment can be prevented and high battery performance is demonstrated.
  • the secondary battery of the present invention exhibits the above-described excellent characteristics and can be applied to various applications.
  • the electronic device may be a notebook computer, pen input personal computer, mobile personal computer, electronic book player, mobile phone, cordless phone, pager, handy terminal, etc. , Portable fax, portable copy, portable printer, headphone stereo, video movie, LCD TV, handy cleaner, portable CD, mini-disc, electric shaver, transceiver, electronic notebook, calculator, memory card, portable tape recorder, radio, backup power supply, etc. Is mentioned.
  • Other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game equipment, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (such as pacemakers, hearing aids, and shoulder grinders). Furthermore, it can be used for various military use and space use. Moreover, it can also combine with a solar cell. Especially, it is preferable to mount the secondary battery of this invention in said various electronic devices and a motor vehicle taking advantage of the above-mentioned outstanding characteristic. An electronic device and an electric vehicle in which the secondary battery of the present invention is mounted by a normal method exhibit excellent battery performance.
  • the manufacturing method of the secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it is a method of manufacturing using the electrode of the present invention, that is, a method of manufacturing via (via) the manufacturing method of the electrode of the present invention. It can manufacture by a well-known method using an electrode. -Manufacturing method of all-solid-state secondary battery- Below, the manufacturing method of an all-solid-state secondary battery is demonstrated.
  • the manufacturing method of the all-solid-state secondary battery of this invention is a method manufactured via the manufacturing method of the electrode of this invention. For example, it can be produced by producing the electrode of the present invention and using this to form a solid electrolyte layer.
  • the solid electrolyte layer may be formed on the electrode, or may be disposed or transferred on the electrode. Another electrode is stacked on the solid electrolyte layer thus formed to form an all-solid secondary battery.
  • a normal electrode a laminate of a current collector and an active material layer
  • positioning and manufacturing a solid electrolyte layer between these is mentioned.
  • the solid electrolyte layer can be formed, for example, by preparing a solid electrolyte composition, applying and drying it.
  • the solid electrolyte composition is a composition containing a solid electrolyte, preferably a dispersion medium, a binder, and, if necessary, the above-mentioned additives, and is preferably a slurry.
  • the components contained in the solid electrolyte composition are as described above. Examples of the dispersion medium include those usually used, and various solvents that are usually used for forming the solid electrolyte layer can be used regardless of the ClogP value.
  • the solid electrolyte composition of the present invention is not particularly limited, but the moisture content (also referred to as water content) is preferably 500 ppm or less, more preferably 200 ppm or less, and further preferably 100 ppm or less. It is preferably 50 ppm or less.
  • the water content indicates the amount of water contained in the solid electrolyte composition (mass ratio with respect to the solid electrolyte composition). Specifically, the water content is filtered through a 0.02 ⁇ m membrane filter, and Karl Fischer titration is used. The measured value.
  • the method for applying the solid electrolyte composition is not particularly limited, and the same method as the method for applying the easily adhesive layer forming composition described above can be applied.
  • the drying method (conditions) for the solid electrolyte composition is not particularly limited, and the drying method (conditions) for the easy-adhesion layer forming composition described above can be applied. It is preferable to pressurize the formed solid electrolyte composition or the manufactured all-solid secondary battery.
  • An example of the pressurizing method is a hydraulic cylinder press.
  • the applied pressure is not particularly limited and is generally preferably in the range of 50 to 1500 MPa. The pressurization can be performed simultaneously with the heating of the solid electrolyte composition.
  • the heating temperature is not particularly limited, and is generally in the range of 30 to 300 ° C. It is also possible to press at a temperature higher than the glass transition temperature of the inorganic solid electrolyte. On the other hand, when the inorganic solid electrolyte and the binder coexist, pressing can be performed at a temperature higher than the glass transition temperature of the resin forming the binder.
  • the pressurization may be performed in a state where the dispersion medium is previously dried, or may be performed in a state where the dispersion medium remains.
  • the atmosphere during pressurization is not particularly limited, and may be any atmosphere such as air, dry air, or inert gas.
  • the pressing time may be a high pressure in a short time (for example, within several hours), or a medium pressure may be applied for a long time (1 day or more).
  • a restraining tool screw tightening pressure or the like
  • the pressing pressure may be uniform with respect to the pressed portion or may be a different pressure.
  • the pressing pressure at this time can be changed according to the area or film thickness of the pressed part.
  • the same portion can be pressurized stepwise with different pressures.
  • the press surface may be smooth or roughened.
  • the secondary battery manufactured as described above is preferably initialized after manufacture or before use.
  • the initialization is not particularly limited, and can be performed, for example, by performing initial charge / discharge in a state in which the press pressure is increased, and then releasing the pressure until the general operating pressure of the secondary battery is reached.
  • Binders and inorganic solid electrolytes used in Examples and Comparative Examples were synthesized as follows.
  • ⁇ Synthesis example of particulate binder A> In a 2 L three-necked flask equipped with a reflux condenser and a gas introduction cock, 7.2 g of a 40% by mass heptane solution of the following macromonomer M-1 and methyl acrylate (Exemplified Compound A-3, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 12.4 g, acrylic acid (Exemplary Compound A-1, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 6.7 g, heptane (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 207 g, and azoisobutyronitrile 1.4 g are added.
  • Liquid prepared in a separate container (93.1 g of 40% by weight heptane solution of macromonomer M-1, 222.8 g of methyl acrylate, 120.0 g of acrylic acid, 300.0 g of heptane, azoisobutyronitrile 2 .1 g) was added dropwise over 4 hours. After completion of the dropwise addition, 0.5 g of azoisobutyronitrile was added. Thereafter, the mixture was stirred at 100 ° C. for 2 hours, cooled to room temperature, and filtered to obtain a dispersion liquid of particulate binder A.
  • the solid component concentration was 39.2%.
  • the average particle diameter of the particulate binder A was 0.15 ⁇ m.
  • the resin forming the particulate binder A had a mass average molecular weight of 100,000 and a glass transition temperature of ⁇ 5 ° C.
  • particulate binder B was diluted with heptane to obtain a dispersion of particulate binder B.
  • the solid component concentration was 30%.
  • the average particle diameter of the particulate binder B was 0.2 ⁇ m.
  • the resin forming the particulate binder B had a mass average molecular weight of 150,000 and a glass transition temperature of ⁇ 20 ° C.
  • Neostan U-600 (trade name, manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.) was added, stirred at 75 ° C. for 10 hours, 1 g of methanol was added to seal the polymer end, the polymerization reaction was stopped, and drying was performed. As a result, a powder of polyurethane resin C was obtained.
  • the average particle diameter of the particulate binder was measured according to the following procedure. A 0.1% by mass dispersion of the particulate binder dispersion prepared above was prepared using diisobutyl ketone. After irradiating the dispersion sample with 1 kHz ultrasonic waves for 10 minutes, the volume average particle size of the particulate binder is measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-920 (trade name, manufactured by HORIBA). did. For other detailed conditions, the description of JIS Z 8828: 2013 “Particle size analysis—dynamic light scattering method” was referred to as necessary. Five samples were prepared for each level and measured, and the average value was taken as the average particle size of the binder particles.
  • ⁇ Measurement of average molecular weight The number average molecular weight or the mass average molecular weight of the resin forming the particulate binder was measured by the above method (Condition 2).
  • Solid content concentration (%) [residual amount in aluminum cup (g)] / [dispersion of particulate binder A or B or macromonomer solution (g)]
  • Sulfide-based inorganic solid electrolytes are disclosed in T.W. Ohtomo, A .; Hayashi, M .; Tatsumisago, Y. et al. Tsuchida, S .; Hama, K .; Kawamoto, Journal of Power Sources, 233, (2013), pp231-235, and A.K. Hayashi, S .; Hama, H .; Morimoto, M .; Tatsumisago, T .; Minami, Chem. Lett. , (2001), pp 872-873.
  • Li 2 S lithium sulfide
  • P 2 S 5 diphosphorus pentasulfide
  • Example 1 In Example 1, as shown in Table 1, a composition for forming an easy adhesion layer containing a polymer having a solubility of 1 g / 100 g or more in toluene as a solvent having a CLogP value of 2.0 or more, and a CLogP value.
  • a composition for forming an easy adhesion layer containing a polymer having a solubility of 1 g / 100 g or more in toluene as a solvent having a CLogP value of 2.0 or more, and a CLogP value.
  • an active material layer forming composition containing toluene, an electrode active material, and a sulfide-based inorganic solid electrolyte as a solvent having a viscosity of 2.0 or more
  • a current collector with an easy adhesion layer was prepared, and the electrode and all solids A secondary battery was manufactured.
  • a positive electrode current collector 21 with an easy adhesion layer shown in FIG. 1 was produced as follows. Add 3 g of hydrogenated styrene butadiene rubber (hydrogenated SBR) (DYNARON1321P (trade name), manufactured by JSR) to 100 g of toluene dehydrated with molecular sieves 3A, and disperse easily at room temperature for 1 hour using a planetary mixer. A layer forming composition was obtained. Next, an easily adhesive layer is formed on an aluminum foil (positive electrode current collector) having a thickness of 20 ⁇ m in a dry room set at a dew point of ⁇ 60 ° C.
  • hydrogenated SBR hydrogenated styrene butadiene rubber
  • JSR hydrogenated styrene butadiene rubber
  • the produced positive electrode current collector with an easy-adhesion layer was measured or calculated for the following characteristics or physical properties and shown in Table 1.
  • the "coating method" in the "positive electrode current collector with easy-adhesion layer” column in Table 1 is expressed as a solvent system when the composition for forming an easy-adhesion layer contains an organic solvent, and contains an aqueous solvent. In this case, it is expressed as an aqueous system.
  • the prepared easy-adhesion layer-forming composition was applied onto a Teflon (registered trademark) sheet using a baker-type applicator (manufactured by Partec Co., Ltd.), and allowed to stand still in a blow dryer (Yamato Scientific Co., Ltd.) at 100 ° C. After drying for 8 hours, it was gently peeled from the Teflon (registered trademark) sheet to obtain an easy-adhesion layer having a thickness of 50 ⁇ m or more. About the obtained easily bonding layer, surface resistance was measured according to JISC2151. The obtained surface resistance value (unit: ⁇ / ⁇ ) was used as the surface resistance value of the easy adhesion layer in the positive electrode current collector with the easy adhesion layer.
  • ⁇ Number of protrusions> 50 points of protrusions are arbitrarily selected from the SEM image obtained by observing the surface of the easily adhesive layer of the positive electrode current collector with an easy adhesive layer with a scanning electron microscope (SEM), The distance to the protrusions (distance between the nearest protrusions) was measured, and the average of these was calculated. The number of protrusions per 1 m 2 was calculated from the obtained average nearest neighbor protrusion distance. For example, when the average distance between the nearest protrusions is 1 mm, the number of protrusions is 1000 ⁇ 1000 1000000 pieces / m 2 .
  • ⁇ Tensile modulus> The easy-adhesion layer-forming composition was applied onto a Teflon (registered trademark) sheet using a baker type applicator (manufactured by Partec Co., Ltd.) and left standing in an air dryer (Yamato Scientific Co., Ltd.) at 100 ° C. for 8 hours. Dried. Next, the dried film is defined by JIS K 7127 “Plastics—Test Method for Tensile Properties Part 3: Test Conditions for Films and Sheets” using a shopper type sample punch (manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho). Standard specimen type 5 was prepared. In this way, a tensile test specimen was prepared.
  • NMC LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (manufactured by Aldrich)
  • acetylene black manufactured by Denka
  • a conductive auxiliary agent a conductive auxiliary agent
  • a container was set in the planetary ball mill P-7, and mixing was continued for 10 minutes at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 100 rpm to prepare a composition for forming a positive electrode active material layer.
  • the particulate binder A maintains a particulate shape.
  • the prepared composition for forming a positive electrode active material layer has a basis weight of 30 mg / cm 2 by an applicator (trade name: SA-201 Baker type applicator, manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.) on the easy-adhesion layer of the positive electrode current collector. After heating at 80 ° C. for 1 hour, it was further dried at 110 ° C. for 1 hour. Then, it pressurized (20 MPa, 1 minute), heating (120 degreeC) using the heat press machine. Thus, the hydrogenated SBR forming the easy-adhesion layer was taken into the positive electrode active material layer, and a positive electrode sheet having a positive electrode active material layer (thickness 80 ⁇ m) on the positive electrode current collector was produced.
  • an applicator trade name: SA-201 Baker type applicator, manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.
  • the composition for forming a negative electrode active material prepared above was applied on the easy adhesion layer of the negative electrode current collector A with an easy adhesion layer by an applicator (trade name: SA-201 Baker type applicator, manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.).
  • the coating weight was 2 so as to have a weight per unit area, heated at 80 ° C. for 1 hour, and further dried at 110 ° C. for 1 hour. Then, it pressurized (20 MPa, 1 minute), heating (120 degreeC) using the heat press machine.
  • the hydrogenated SBR forming the easy-adhesion layer was incorporated into the negative electrode active material layer, and a negative electrode sheet having a negative electrode active material layer (thickness 60 ⁇ m) on the negative electrode current collector was produced.
  • An all-solid secondary battery having the layer configuration shown in FIG. 2 was produced as follows. That is, a 10 mm ⁇ SUS rod was inserted into a polyethylene terephthalate (PET) cylinder from one side opening. The positive electrode sheet was punched into a disk shape having a diameter of 9 mm, and the positive electrode current collector 22 was placed facing the SUS rod in the cylinder, and then 30 mg of LPS was placed on the surface of the positive electrode active material layer in the cylinder. A SUS rod having a diameter of 10 mm was inserted from the opening on the opposite side of the substrate and pressure-molded at 350 MPa to form a solid electrolyte layer (200 ⁇ m).
  • PET polyethylene terephthalate
  • the SUS rod on the solid electrolyte layer side was once removed, and a negative electrode sheet punched into a disk shape having a diameter of 9 mm was placed on the solid electrolyte layer with the negative electrode active material layer of the negative electrode sheet facing the solid electrolyte layer.
  • the removed SUS rod was inserted again into the cylinder, and after pressurizing at 600 MPa, the SUS rod was caulked to produce an all-solid secondary battery of Example 1-1.
  • an all-solid-state secondary battery using the current collector with an easy-adhesion layer of the present invention for the positive electrode and the negative electrode was produced.
  • Examples 1-2 to 1-8 In the production of the positive electrode current collector with an easy adhesion layer in Example 1-1, the thickness of the easy adhesion layer was changed to the value shown in Table 1, and in Example 1-4, the composition for forming the positive electrode active material layer was used. In Example 1-5, diisobutyl ketone (DIBK) was used instead of toluene, and in Example 1-5, DIBK was used instead of toluene in the composition for forming an easily adhesive layer. In the same manner as the production of the positive electrode current collector with an adhesive layer, positive electrode current collectors with an easy adhesion layer of Examples 1-2 to 1-8 were produced.
  • DIBK diisobutyl ketone
  • Example 1-1 the thickness of the easy adhesion layer
  • Examples 1-2 to 1 were used.
  • -8 all solid state secondary batteries were produced.
  • the easy-adhesion layer of the positive electrode current collector with the easy-adhesion layer produced in Example 1-7 was scraped off, and the moisture content was measured according to JIS K0113. As a result, the residual moisture content was 80 ppm.
  • Example 1-9 to 1-11 In the production of the positive electrode current collector with an easy-adhesion layer in Example 1-6, Denka black (average particle size 35 nm, manufactured by Denka) was mixed with the composition for forming an easy-adhesion layer, and hydrogenated styrene of this Denka black was used.
  • Example 1-9 was performed in the same manner as Example 1-6 except that the mixing mass ratio with respect to butadiene rubber (DYNARON1321P (trade name)) was changed and the surface resistance of the easy-adhesion layer was set to the value shown in Table 1.
  • 1-11 positive electrode current collectors with an easy adhesion layer were produced. All-solid secondary batteries of Examples 1-9 to 1-11 were produced in the same manner as in Example 1-1 except that the positive electrode current collector with an easy-adhesion layer thus produced was used.
  • Examples 1-12 to 1-14 In the preparation of the positive electrode current collector with an easy adhesion layer in Example 1-3, the above composition for forming an easy adhesion layer containing a hydrogenated styrene butadiene rubber was used as a soap-free latex of styrene butadiene rubber (SBR) (SX1105 (commodity). Name), manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) for forming an easy-adhesive layer containing colloidal silica (Snowtex ZL (trade name), average particle size 85 nm, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) in a content that gives the number of protrusions shown in Table 1.
  • SBR styrene butadiene rubber
  • the positive electrode current collector with an easily adhesive layer of Examples 1-12 to 1-14 was used in the same manner as in Example 1-3 except that the (aqueous) composition was used (the coating method shown in Table 1 is aqueous). Each was produced. All-solid secondary batteries of Examples 1-12 to 1-14 were produced in the same manner as in Example 1-1 except that the positive electrode current collector with an easy-adhesion layer thus produced was used.
  • Example 1-15 and 1-16 In the production of the positive electrode current collector with an easily adhesive layer in Example 1-3, instead of the hydrogenated styrene butadiene rubber, the polyurethane resin C (Example 1-15) or the polyurethane resin D (Example 1) synthesized above was used. Except for the change to ⁇ 16), a positive electrode current collector with an easily adhesive layer of Examples 1-15 and 1-16 was produced in the same manner as in Example 1-3. All-solid secondary batteries of Examples 1-15 and 1-16 were produced in the same manner as in Example 1-1, except that the positive electrode current collector with an easy-adhesion layer thus produced was used.
  • Example 1-17 In the preparation of the positive electrode current collector with an easy adhesion layer in Example 1-3, a composition for forming an easy adhesion layer in which 3 g of hydrogenated styrene butadiene rubber (DYNARON1321P (trade name)) was dissolved in 100 g of toluene was used as a styrene butadiene rubber.
  • Example 1 except that the soap-free latex (SX1105 (trade name), aqueous composition, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was changed to a composition diluted with water (the coating method shown in Table 1 is aqueous).
  • SX1105 soap-free latex
  • Table 1 the coating method shown in Table 1 is aqueous
  • Example 1-18 In the preparation of the positive electrode sheet of Example 1-3, a positive electrode active material layer forming composition prepared using hydrogenated styrene butadiene rubber (DYNARON 1321P (trade name)) instead of the dispersion of particulate binder A was used. A positive electrode sheet was produced in the same manner as Example 1-3 except for the above. In the composition for forming a positive electrode active material layer, hydrogenated styrene butadiene rubber (DYNARON 1321P) is dissolved in toluene. An all-solid secondary battery of Example 1-18 was produced in the same manner as Example 1-1 except that this positive electrode sheet was used.
  • DYNARON 1321P trade name
  • Example 1 In the production of the positive electrode current collector with an easy-adhesion layer in Example 1-3, Example 1 was changed except that 3 g of the hydrogenated styrene butadiene rubber (DYNARON 1321P (trade name)) was changed to the crosslinked polyurethane resin E.
  • the positive electrode current collector with an easy adhesion layer of Comparative Example 1-1 was produced in the same manner as the production of the positive current collector with an easy adhesion layer of No. 3.
  • An all-solid secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that this positive electrode current collector with an easy-adhesion layer was used.
  • Example 1-16 In Example 1-16, except that the positive electrode active material layer forming composition prepared using isobutyronitrile (IBN) instead of toluene was used, the same procedure as in Example 1-16 was conducted. A secondary battery was manufactured. The solubility of polyurethane resin D in IBN was less than 1 g / 100 g.
  • IBN isobutyronitrile
  • Example 1-17 a composition for forming an easily adhesive layer, prepared by replacing lithium silicate 35 (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) and Denka Black at 1: 1 in terms of solid content instead of the soap-free latex of styrene-butadiene rubber
  • a positive electrode current collector with an easy adhesion layer was produced in the same manner as in Example 1-17, except that an easy adhesion layer having a thickness of 2000 nm was formed using the product.
  • An all-solid secondary battery of Comparative Example 1-3 was produced in the same manner as Example 1-1 except that this positive electrode current collector with an easy-adhesion layer was used.
  • the thickness of the constituent layer was calculated from an image obtained by observing the cross section of the all-solid-state secondary battery with a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • TEM transmission electron microscope
  • the positive electrode active material layer was opposite to the mandrel (the positive electrode current collector was on the mandrel side), and the test Whether the positive electrode active material layer is peeled off from the current collector after being set so that the width direction of the piece is parallel to the axis of the mandrel and bent 180 ° along the outer peripheral surface of the mandrel (once) Whether or not was observed visually.
  • This bending test is first performed using a mandrel having a diameter of 25 mm, and when peeling does not occur, the diameter (unit: mm) of the mandrel is 20, 16, 12, 10, 8, 6, 5, 4, 3, The diameter of the mandrel where peeling occurred first was recorded. Evaluation was made depending on which of the following evaluation criteria included the diameter (defect generation diameter) of the mandrel where this peeling occurred first. In this test, the smaller the defect occurrence diameter, the stronger the adhesion between the current collector and the positive electrode active material layer, and the evaluation criteria AA, A, B, and C are acceptable levels.
  • the battery performance of the all-solid-state secondary battery produced in each example was evaluated based on the battery voltage measured using a charge / discharge evaluation apparatus “TOSCAT-3000” (trade name, manufactured by Toyo System Co., Ltd.). Specifically, the all solid state secondary battery was charged at a current value of 0.2 mA until the battery voltage reached 4.2 V, and then discharged at a current value of 2.0 mA until the battery voltage reached 3.0 V. The battery voltage 10 seconds after the start of discharge was read and evaluated according to the following evaluation criteria. The evaluation criteria are shown below. In this test, evaluation criteria AA, A, B and C are acceptable levels. In the table, “ ⁇ ” in the battery performance evaluation means that the battery performance could not be evaluated because the film strength of the positive electrode sheet was weak and the battery could not be manufactured.
  • evaluation criteria A, B and C are acceptable levels.
  • evaluation criteria A, B and C are acceptable levels.
  • the current collector with an easy adhesion layer (Comparative Examples 1-1 and 1-3) having an easy adhesion layer containing a polymer that does not satisfy the solubility specified in the present invention is composed of an active material layer formed thereon. Adhesiveness (film strength) is not sufficient. Moreover, even if it is a collector with an easily bonding layer which has an easily bonding layer containing the polymer which satisfy
  • the current collector with an easy adhesion layer (Examples 1-1 to 1-18) having an easy adhesion layer containing a polymer satisfying the solubility defined in the present invention has a ClogP value defined in the present invention.
  • An all-solid secondary that not only exhibits excellent adhesion to an active material layer formed using a composition for forming an active material layer containing a solvent that satisfies, but also exhibits high battery voltage and excellent battery performance.
  • a battery can be manufactured. Furthermore, it is excellent in adhesion resistance and can prevent peeling and breakage of the easy-adhesion layer even if they are superposed.
  • Example 2 In Example 2, the negative electrode shown in Table 2 was produced in the same manner as in Example 1, and an all-solid secondary battery was produced using this negative electrode, and the negative electrode and the all-solid secondary battery were evaluated. The results are shown in Table 2.
  • Example 2-1 In Example 2-1, an electrode and an all-solid secondary battery were produced in the same manner as in Example 1-3. However, the thickness of the easy adhesion layer provided in the negative electrode current collector A with an easy adhesion layer was 50 nm.
  • Example 2-2 In Example 1-3, instead of the negative electrode current collector A with an easy-adhesion layer, a negative electrode current collector B with an easy-adhesion layer produced as follows was used, and the same as in Example 1-3. Thus, an all solid state secondary battery was manufactured.
  • a negative electrode current collector C with an easy adhesion layer was prepared in the same manner as in the preparation of the positive electrode current collector with an easy adhesion layer in Example 1-1, except that the thickness of the easy adhesion layer was changed to 50 nm.
  • Produced. [Comparative Example 2-2] An all solid state secondary battery was prepared in the same manner as in Comparative Example 2-1, except that the negative electrode current collector D with an easy adhesion layer was used instead of the negative electrode current collector C with an easy adhesion layer in Comparative Example 2-1. Manufactured.
  • the produced negative electrode collector with an easily bonding layer it carried out similarly to Example 1, and measured or calculated each said characteristic or physical property.
  • each characteristic and physical property of the positive electrode collector with an easily bonding layer are the same as the corresponding positive electrode collector with an easily bonding layer of Example 1, description is abbreviate
  • the above-mentioned characteristics or physical properties were measured or evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.
  • the evaluation of the film strength was performed by changing the evaluation target to the negative electrode sheet instead of the positive electrode sheet.
  • the adhesion resistance was evaluated according to the following negative electrode evaluation criteria by changing the evaluation object to a negative electrode sheet instead of the positive electrode sheet.
  • the current collector with an easy-adhesion layer having an easy-adhesion layer containing a polymer satisfying the solubility specified in the present invention can be used as a negative electrode current collector, even if used as a negative electrode current collector. It can be seen that an all-solid secondary battery exhibiting high adhesion and exhibiting high battery performance can be produced. Moreover, even if the collector with an easily bonding layer is piled up, peeling and damage of an easily bonding layer can be prevented.
  • Example 3 In Example 3, as shown in Table 3, a current collector with an easy-adhesion layer, an electrode and all solids were used in the same manner as in Example 1 except that an oxide-based inorganic solid electrolyte was used as the solid electrolyte of the positive electrode active material layer. Secondary batteries were manufactured and evaluated. However, the evaluation of battery performance was based on the following evaluation criteria. The results are shown in Table 3. In this test, evaluation criteria AA, A, B and C are acceptable levels. - Evaluation criteria - A: 3.80 V or more A: 3.75 V or more and less than 3.80 V B: 3.70 V or more and less than 3.75 V C: 3.65 V or more and less than 3.70 V D: 3.60 V or more and less than 3.65 V
  • Example 3-1 For production of positive electrode sheet of Example 1-3, for forming positive electrode active material layer prepared using oxide-based inorganic solid electrolyte Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ) instead of sulfide-based inorganic solid electrolyte LPS A positive electrode sheet was produced in the same manner as in Example 1-3, except that the composition was used. An all-solid secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-3 except that this positive electrode sheet was used. [Comparative Example 3-1] In the production of the positive electrode sheet of Comparative Example 1-1, a positive electrode sheet was produced in the same manner as in Comparative Example 1-1 except that the composition for forming a positive electrode active material layer prepared using LLZ instead of LPS was used. did. An all-solid secondary battery was produced in the same manner as in Comparative Example 1-1 except that this positive electrode sheet was used.
  • LLZ oxide-based inorganic solid electrolyte Li 7 La 3 Zr 2 O 12
  • Example 4 In Example 4, a current collector with an easy-adhesion layer, an electrode, and an all-solid secondary battery were produced in the same manner as in Example 3 except that an organic solid electrolyte was used as the solid electrolyte of the positive electrode active material layer. evaluated. The results are shown in Table 3.
  • Example 4-1 In preparation of the positive electrode sheet of Example 1-3, the positive electrode active material layer forming composition prepared using the following Li salt-containing polyethylene oxide solution as the organic solid electrolyte instead of LPS as the sulfide-based inorganic solid electrolyte was used.
  • a positive electrode sheet was produced in the same manner as in Example 1-3 except that.
  • the amount of Li salt-containing polyethylene oxide solution used was set so that the solid content was the same as the amount of LPS used in Example 1-3.
  • An all-solid secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-3 except that the positive electrode sheet thus obtained was used.
  • Li salt-containing polyethylene oxide > 2.5 g of polyethylene oxide (PEO, Mw: 100,000, manufactured by Aldrich) and 1.0 g of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 25 g of acetonitrile (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) Li salt-containing polyethylene oxide solution was prepared.
  • PEO polyethylene oxide
  • LiTFSI lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide
  • acetonitrile manufactured by Wako Pure Chemical Industries
  • Comparative Example 4-1 In the preparation of the positive electrode sheet of Comparative Example 1-1, except that the composition for forming a positive electrode active material layer prepared using the above Li salt-containing polyethylene oxide solution (the amount used was converted to a solid content) instead of LPS was used. A positive electrode sheet was produced in the same manner as in Comparative Example 1-1. An all-solid secondary battery was produced in the same manner as in Comparative Example 1-1 except that this positive electrode sheet was used.
  • Example 3 About the produced positive electrode collector with an easily bonding layer, it carried out similarly to Example 1, and measured or calculated each said characteristic or physical property.
  • each characteristic and physical property of a negative electrode collector with an easily bonding layer are the same as the corresponding negative electrode collector with an easily bonding layer of Example 1, description is abbreviate
  • the above-mentioned characteristics or physical properties were measured or evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.

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Abstract

集電体の少なくとも一方の表面に易接着層を有する易接着層付集電体であって、易接着層がトルエンに対する25℃における溶解度が1g/100g以上である重合体を含有する易接着層付集電体、この易接着層付集電体を用いた、電極、全固体二次電池、電子機器及び電気自動車、並びに、易接着層付集電体、電極及び全固体二次電池の製造方法を提供する。

Description

易接着層付集電体、電極、全固体二次電池、電子機器及び電気自動車、並びに、易接着層付集電体、電極及び全固体二次電池の製造方法
 本発明は、易接着層付集電体、電極、全固体二次電池、電子機器及び電気自動車、並びに、易接着層付集電体、電極及び全固体二次電池の各製造方法に関する。
 全固体二次電池は負極、電解質、正極の全てが固体からなり、有機電解液を用いた電池の課題とされる安全性及び信頼性を大きく改善することができる。また長寿命化も可能になるとされる。更に、全固体二次電池は、電極と電解質を直接並べて直列に配した構造とすることができる。そのため、有機電解液を用いた二次電池に比べて高エネルギー密度化が可能となり、電気自動車又は大型蓄電池等への応用が期待されている。
 このような全固体二次電池は、構成層(無機固体電解質層、負極活物質層及び正極活物質層)を形成する固体粒子(無機固体電解質、活物質、導電助剤等)同士の密着若しくは接触を確保することにより、界面抵抗の低減と電池性能の向上を図るため、通常、固体粒子同士を密着させるバインダーが用いられる。しかし、各構成層、特に負極活物質層及び正極活物質層(併せて電極活物質層ということがある。)において、バインダーの含有量を多くすると電池性能の低下を招くため、バインダーの含有量は可能な限り少ない量に設定される。
 ところで、電解液を用いた二次電池であっても全固体二次電池であっても、電極活物質層は、それぞれ、電極活物質層の他に電極活物質層を支持する集電体を備えた積層体として用いられることがある。このような積層体を用いる場合、電極活物質層中におけるバインダーの含有量を低く設定すると、電極活物質層と集電体との密着不良が発生し、電池性能が低下する。
 そのため、上述の積層体を電極として備えた二次電池において、電極(を構成する集電体)の検討が進められている。例えば、炭素質成分等の導電材料と、リチウムポリシリケート等の特定のポリマー材料とを含有するプライマー層(コーティング層)を表面に設けた集電体等が提案されている(例えば、特許文献1~3)。
特開2001-52710号公報 特表2013-533601号公報 特表2011-501383号公報
 上記特許文献に記載の技術は、いずれも、集電体と電極活物質との間に設けるプライマー層に特定のポリマー材料と導電材料を含有させることにより、集電体と活物質層との密着性を高めるとともに、集電体と電極活物質層との間に電子伝導パスを構築するものである。そのため、プライマー層は比較的厚く(通常、マイクロメートルオーダー)形成される。これにより、二次電池の総厚も増大するから、エネルギー密度、更には電気抵抗の点で、改善の余地がある。
 本発明は、二次電池の電極を構成する材料として用いることにより、集電体上に設けられる電極活物質層に対して高い密着力を示し、かつ高い電池性能を付与できる易接着層付集電体を提供することを課題とする。また、本発明は、この易接着層付集電体を用いた、電極、全固体二次電池、電子機器及び電気自動車を提供することを課題とする。更に、本発明は、上記易接着層付集電体、電極及び全固体二次電池の製造方法を提供することを課題とする。
 本発明者らは、種々検討を重ねた結果、集電体の表面に、CLogP値2.0以上である溶剤(例えばトルエン)に対する溶解度(25℃)が1g/100g以上である重合体からなる易接着層を設けることにより、集電体上に設けられる電極活物質層との密着性を高め、しかも集電体と電極活物質層との間に電子又はイオンの伝導パスを構築できることを見出した。更に、易接着層を設けた集電体を二次電池の電極を構成する材料として用いることにより、二次電池に優れた電池性能を付与できることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき更に検討を重ね、完成されるに至ったものである。
 すなわち、上記の課題は以下の手段により解決された。
<1>集電体の少なくとも一方の表面に易接着層を有する易接着層付集電体であって、
 易接着層が、トルエンに対する25℃における溶解度が1g/100g以上である重合体を含有する、易接着層付集電体。
<2>易接着層の表面抵抗が10Ω/□以上である、<1>に記載の易接着層付集電体。
<3>易接着層の厚さが10~300nmである、<1>又は<2>に記載の易接着層付集電体。
<4>易接着層が、その表面に1×10~1×1011個/mの凸部を有する、<1>~<3>のいずれか1つに記載の易接着層付集電体。
<5>易接着層の引張弾性率が500MPa以下である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の易接着層付集電体。
<6>重合体のガラス転移温度が0℃以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の易接着層付集電体。
<7>易接着層の残存水分量が100ppm以下である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の易接着層付集電体。
<8>上記<1>~<7>のいずれか1つに記載の易接着層付集電体における易接着層を設けた表面上に、固体電解質を含有する電極活物質層を有する電極。
<9>固体電解質が無機固体電解質である、<8>に記載の電極。
<10>無機固体電解質が硫化物系固体電解質である、<9>に記載の電極。
<11>電極活物質層が粒子状バインダーを含有する、<8>~<10>のいずれか1つに記載の電極。
<12>上記<8>~<11>のいずれか1つに記載の電極を有する全固体二次電池。
<13>上記<12>に記載の全固体二次電池を用いた電子機器。
<14>上記<12>に記載の全固体二次電池を用いた電気自動車。
<15>集電体の表面に、トルエンに対する25℃における溶解度が1g/100g以上である重合体を含有する易接着層形成用組成物を製膜する、易接着層付集電体の製造方法。
<16>易接着層形成用組成物が溶剤を含有し、この易接着層形成用組成物を塗布法により製膜する、<15>に記載の易接着層付集電体の製造方法。
<17>溶剤が水系溶剤である、<16>に記載の易接着層付集電体の製造方法。
<18>上記<1>~<7>のいずれか1つに記載の易接着層付集電体を用いた、電極の製造方法であって、
 CLogP値が2.0以上で、かつ易接着層付集電体の易接着層に含まれる重合体を1g/100g以上の溶解度で溶解する溶剤と、電極活物質とを含有する活物質層形成用組成物を易接着層付集電体の易接着層上で製膜する、電極の製造方法。
<19>上記<18>に記載の電極の製造方法を介して全固体二次電池を製造する、全固体二次電池の製造方法。
 本発明の易接着層付集電体は、二次電池の電極を構成する材料として用いたときに、電極活物質層との強固な密着性を示し、高い(電子若しくはイオン)伝導性を発現する。そのため、本発明の易接着層付集電体を備えた本発明の電極及び全固体二次電池は高い電池性能を示す。すなわち、本発明は、集電体上に設けられる電極活物質層に対して高い密着力を示し、かつ高い電池性能を付与できる易接着層付集電体、これを用いた電極及び(全固体)二次電池を提供できる。また、本発明は、上述の優れた電池性能を示す本発明の全固体二次電池を備えた、電子機器及び電気自動車を提供できる。更に、本発明は、上述の優れた特性を示す、易接着層付集電体、電極及び全固体二次電池の製造方法を提供できる。
 本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
本発明の好ましい実施形態に係る易接着層付集電体を示す縦断面図である。 本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池を模式化して示す縦断面図である。
 本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
 本明細書において、単に「アクリル」又は「(メタ)アクリル」と記載するときは、アクリル及び/又はメタクリルを意味する。
 本明細書において化合物の表示(例えば、化合物と末尾に付して呼ぶとき)については、この化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、所望の効果を損なわない範囲で置換基を導入するなど一部を変化させた誘導体を含む意味である。
 本明細書において置換又は無置換を明記していない置換基、連結基等(以下、置換基等という。)については、その基に適宜の置換基を有していてもよい意味である。よって、本明細書において、単に、YYY基と記載されている場合であっても、このYYY基は、置換基を有しない態様に加えて、更に置換基を有する態様も包含する。これは置換又は無置換を明記していない化合物についても同義である。好ましい置換基としては、後述する置換基Tが挙げられる。
 本明細書において、特定の符号で示された置換基等が複数あるとき、又は複数の置換基等を同時若しくは択一的に規定するときには、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよいことを意味する。また、特に断らない場合であっても、複数の置換基等が隣接するときにはそれらが互いに連結したり縮環したりして環を形成していてもよい意味である。
 本発明において、「(易接着層付)集電体」及び「電極」は、二次電池の構成部材である態様(二次電池に組み込まれた状態)と、本発明で規定する構成を備えている限り、二次電池に組み込まれる前の、(易接着層付)集電体材又は電極材である態様の両態様を包含する。したがって、「(易接着層付)集電体」及び「電極」の形態は、上記両態様に応じた形態を特に制限されずに適用され、例えば、シート状(フィルム状)であっても短冊状であってもよく、また長尺としても短尺(枚葉体)としてもよい。(易接着層付)集電体材又は電極材である場合、長尺のシート状であることが好ましい。
[易接着層付集電体]
 本発明の易接着層付集電体は、CLogP値2.0以上である溶剤に対する溶解度(25℃)が1g/100g以上である重合体を含有する易接着層を備えた集電体(集電体と易接着層との積層体)である。
 本発明において、易接着層とは、集電体の、電極活物質層が積層される表面に設けられる層であって、集電体上で電極活物質を製膜する際に、集電体と電極活物質とを強固に接着(密着)させ、電極活物質層の集電体からの剥離を抑制する機能を果たす層(接着層)をいう。易接着層が集電体と電極活物質とを接着させる接着強度は、易接着層付集電体の用途等により一義的に決定できないが、例えば、実施例で評価する「膜強度試験」において評価基準「C」以上(欠陥発生径が16mm以下)となる強度が挙げられる。
 このような易接着層を備えた本発明の易接着層付集電体は、二次電池の電極を構成する材料として用いることにより、CLogP値が2.0以上の溶剤を含有する活物質層形成用組成物で形成される電極活物質層(活物質層ともいう。)に対して高い密着力を示し、かつ高い電池性能を二次電池に付与できる。その理由の詳細はまだ明らかではないが、次のように考えられる。すなわち、易接着層中の重合体は、本発明の易接着層付集電体上に活物質層を形成した後(本発明の易接着層付集電体が電極に組み込まれた後)には、活物質層を形成するための活物質層形成用組成物中の上記溶剤に一旦溶解して、形成される活物質層中に拡散、侵入等して取り込まれ、場合によっては活物質層を構成する成分との混合領域を形成する(易接着層が層としての形態を維持せず、消失する)。これにより、集電体と活物質層との強固な密着性が発現する。また、易接着層が絶縁性であっても易接着層が消失して露出した集電体の表面と活物質層とが接触して伝導パスが構築される(集電体と活物質層との絶縁が解消される。)。しかも、伝導パスを構築しなくてもよいため、易接着層を薄層に形成でき、二次電池の薄厚化にも資する。
 このように、本発明の易接着層付集電体は、活物質層の形成に際して易接着層中の重合体が活物質層中に取り込まれ、好ましくは易接着層を消失させることにより、集電体上に設けられる活物質層に対して高い密着力を示し、かつ二次電池に高い電池性能を付与できる。
 本発明の易接着層付集電体は、上述のように、CLogP値2.0以上である溶剤に対する溶解度(25℃)が1g/100g以上である重合体を含有する易接着層に、CLogP値が2.0以上の溶剤を含有する活物質層形成用組成物に対する溶解性を発現させることにより、上記機能を果たす。このような機能を果たす本発明の易接着層付集電体は、二次電池の構成層を形成する材料として、好ましくは全固体二次電池の電極を形成する材料として、CLogP値が2.0以上の溶剤を含有する活物質層形成用組成物と組み合わせて、用いられる。
 本発明において、易接着層付集電体を、正極を形成する材料として用いる場合、易接着層付正極集電体といい、負極を形成する材料として用いる場合、易接着層付負極集電体ということがある。
 本発明において、易接着層に含まれる重合体の溶解度は、CLogP値が2.0以上の溶剤に対するものであり、後述するように、活物質層を形成する活物質層形成用組成物に用いる溶剤のうちCLogP値が2.0以上の溶剤に対する溶解度である。このような溶剤は、電池性能、製造的観点等から重合体との組み合わせて適宜に決定され、一義的ではない。その詳細は後述するが、例えば、トルエン(ClogP=2.52)、ジイソブチルケトン(DIBK、ClogP=3.48)、酪酸ブチル(ClogP=2.27)等が挙げられる。
 重合体の溶解度(25℃)は、CLogP値が2.0以上の溶剤に対して、1g/100g以上であれば、活物質層との密着性及び伝導パスを構築できる。この溶解度は、密着性の強化と伝導パスの構築(電池性能)とをより高い水準でバランスよく両立できる点で、2g/100g以上が好ましく、5g/100g以上がより好ましく、10g/100g以上が更に好ましい。溶解度の上限は、特に制限されないが、例えば、100g/100g以下にすることができ、実際的には50g/100g以下がよい。
 ここで、CLogP値とは、1-オクタノールと水との分配係数Pの常用対数logPを計算によって求めた値である。ClogP値の計算に用いる方法若しくはソフトウェアについては公知のものを用いることができるが、特に断らない限り、本発明ではPerkinElmer社製のChemBioDrawUltra(バージョン13.0)を用いて構造を描画し算出することとする。
 また、CLogP値が2.0以上の溶剤に対する重合体の溶解度は、易接着層から採取した重合体及びCLogP値が2.0以上の溶剤を用いて、後述する実施例で示す方法及び条件で測定した値とする。
 本発明の易接着層付集電体は、集電体と易接着層とを有していればよく、他の層(フィルム)を有していてもよい。他の層としては、例えば、保護層(剥離シート)、コート層等が挙げられる。更には易接着層付集電体を支持する基材も挙げられる。
 本発明の好ましい実施形態に係る易接着層付集電体21は、長尺のシート状に形成され、その長手方向に垂直な断面が図1に示されている。この易接着層付集電体21は、長尺の集電体22と、集電体22の一方の表面全体に接して設けられた易接着層23とを有している。
 本発明の易接着層付集電体を、正極、電解質及び負極からなる1ユニットを複数積層した積層構造の二次電池に用いる場合、集電体の両表面に、本発明で規定する易接着層を設けることが好ましい。
 本発明の易接着層付集電体の総厚は、電池性能等に応じて適宜に設定され、例えば、1~50μmが好ましく、3~30μmがより好ましい。
 本発明の易接着層付集電体を構成する集電体は、二次電池に通常用いられるものであれば特に制限されず、電子伝導体が好ましい。集電体を形成する材料は、集電体の用途(正極集電体又は負極集電体)に応じて適宜の材料が選択される。例えば、正極集電体として用いる場合、材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル及びチタンなどの他に、アルミニウム若しくはステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン若しくは銀で処理したもの(薄膜を形成したもの)等が挙げられ、中でも、アルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。一方、負極集電体として用いる場合、材料としては、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル及びチタンなどの他に、アルミニウム、銅、銅合金若しくはステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン若しくは銀で処理したものが挙げられ、中でも、銅、銅合金及びステンレス鋼がより好ましい。
 集電体の形状は、通常フィルムシート状のものが使用されるが、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体等も用いることができる。
 集電体の厚さは、易接着層付集電体の総厚が上記範囲を満たす厚さであれば特に制限されず、例えば、1~50μmが好ましく、3~30μmがより好ましい。
 集電体の表面は、表面処理により凹凸を形成することも好ましい。
 本発明の易接着層付集電体を構成する易接着層は、後述する特定の重合体を含有し、通常、層状若しくは膜状になっている。この易接着層は、集電体と活物質層とを強固に密着させる機能を奏し、集電体と活物質層とを密着させた後(易接着層付集電体が電極に組み込まれた後)にも一部が層の形態を維持していてもよい。すなわち、本発明において、易接着層は、電極において、全体が消失(重合体が活物質層に拡散)する態様に加えて、一部が消失する態様を包含する。消失する程度は、電極若しくは二次電池に求められる電池性能等により一義的に決定できず、集電体と活物質層との間に伝導パスが構築される程度に適宜に設定される。易接着層の消失量は、重合体の種類、溶剤の種類(ClogP値)、更には塗布状態等によって適宜に調整できる。
 この易接着層は、集電体の表面全体に設けてもよく、また集電体の表面の一部に設けてもよい。易接着層を設ける割合は、活物質層形成用組成物に含有する溶剤に対する溶解速度及び溶解度等に応じて、易接着層が上述の機能を発揮するように設定される。また、易接着層は単層でも複層でもよい。
 易接着層は、導電性を有していてもよいが、薄厚化が可能な絶縁性とすることができる。易接着層が示す絶縁性は、表面抵抗で特定することができ、例えば、表面抵抗が10Ω/□以上とすることができる。易接着層の表面抵抗は、10Ω/□以上であることが好ましく、1012Ω/□以上であることがより好ましい。易接着層の表面抵抗は、後述する実施例で示す方法及び条件で測定した値とする。
 易接着層の厚さは、特に制限されないが、活物質層を形成する際に速やかに消失(重合体が溶解)して活物質層に対する高い密着性を維持しつつ、更に優れた電池性能を付与できる点で、10~500nmであることが好ましく、10~300nmであることがより好ましく、30~300nmが更に好ましく、50~200nmが特に好ましい。易接着層の厚さが上記範囲にあると、二次電池の総厚をより薄くでき、エネルギー密度の向上、更には電気抵抗の低減を図ることができる。この点は、特に複数の二次電池を積層して構成する場合に効果的である。
 易接着層の引張弾性率は、密着性と電池性能とをより高い水準で両立できる点で、500MPa以下であることが好ましく、200MPa以下であることがより好ましく、100MPa以下であることが更に好ましい。引張弾性率の下限値は、特に制限されず、例えば1MPaとすることができる。易接着層の引張弾性率は、後述する実施例で示す方法及び条件で測定した値とする。
 易接着層は、残存水分量が少ないことが好ましく、例えば、100ppm(質量基準)以下であることが好ましい。易接着層の残存水分量は、易接着層を0.02μmのメンブレンフィルターでろ過し、カールフィッシャー滴定により、求めることができる。
 易接着層は、その表面に1×10~1×1011個/mの凸部(突起)を有することが好ましい。本発明の易接着層付集電体は、通常、長尺体である場合はロール等に巻き取られて、一方、短尺体である場合は積層されて、製造、保管、搬送等される。このとき、集電体の易接着層とは反対側の表面が内側又は下側等の隣接する易接着層に接触して、この易接着層を剥離若しくは破損させることがある。しかし、易接着層の表面に上述の凸部の数(突起数)で凸部を設けておくと、易接着層の剥離及び破損を防止できる。易接着層の剥離及び破損を効果的に防止できる点で、突起数は、1×10~1×10個/mの範囲であることがより好ましい。突起数は後述する実施例で示す方法及び条件で測定した値とする。
 易接着層の凸部は、後述する粒子を易接着層に含有させて形成してもよく、ショットブラスト法等の表面処理により形成してもよい。
 易接着層が含有する重合体は、CLogP値2.0以上である溶剤に対する溶解度(25℃)が1g/100g以上である重合体である。この重合体の溶解度を決定する溶剤は、上述の通りであり、例えばトルエンとすることができる。
 易接着層が含有する重合体は、上記溶解度を満たすものであれば特に制限されず、二次電池に通常用いられる各種の重合体が挙げられる。重合体は、単独重合体、共重合体を包含し、共重合体は、付加重合体、縮重合体を含み、重合様式は特に制限されない。この重合体は、架橋重合体でも非架橋重合体でもよい。
 上記重合体は、絶縁性の有機重合体が好ましく、例えば、下記の各樹脂、その他の樹脂が挙げられる。
 含フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリビニレンジフルオリド(PVdF)、ポリビニレンジフルオリドとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体(PVdF-HFP)が挙げられる。
 炭化水素系熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム(SBR)、水素添加(水添)スチレンブタジエンゴム(HSBR)、ブチレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレンが挙げられる。
 (メタ)アクリル樹脂としては、各種の(メタ)アクリルモノマー、(メタ)アクリルアミドモノマーの単独重合体又は共重合体(好ましくは、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸メチルとの共重合体)が挙げられる。また、その他のビニル系モノマーとの共重合体(コポリマー)も好適に用いられる。例えば、(メタ)アクリル酸メチルとスチレンとの共重合体、(メタ)アクリル酸メチルとアクリロニトリルとの共重合体、(メタ)アクリル酸ブチルとアクリロニトリルとスチレンとの共重合体が挙げられる。本発明において、コポリマーは、統計コポリマー及び周期コポリマーのいずれでもよく、ブロックコポリマーが好ましい。
 その他の樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース誘導体樹脂等が挙げられる。
 中でも、含フッ素樹脂、炭化水素系熱可塑性樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂及びセルロース誘導体樹脂が好ましい。
 重合体は、1種を単独で用いても、2種以上を用いてもよい。
 重合体のガラス転移温度は、特に制限されないが、固体粒子の表面形状等に追従して、固体粒子同士の密着性、更には固体粒子と集電体との密着性を強化できる点で、30℃以下であることが好ましく、10℃以下であることがより好ましく、0℃以下であることが更に好ましく、-10℃以下であることが特に好ましい。ガラス転移温度の下限値は、特に制限されず、例えば-130℃とすることができる。重合体のガラス転移温度は、後述する実施例に記載した測定方法により得られる値とする。
 重合体の質量平均分子量は、特に制限されず、適宜に決定される。
 易接着層中の、重合体の含有量は、活物質層との密着性と電池性能とを考慮して適宜に決定され、例えば、100質量%以下とすることができる。易接着層が下記の添加剤等を含有する場合、重合体の含有量は、50~99.9質量%とすることができ、60~99質量%とするのがよい。
 易接着層は、上記重合体の他に、各種の添加剤等を含有していてもよい。
 添加剤としては、二次電池の構成層に通常用いられる成分を用いることができ、また、易接着層の表面に凸部を形成する粒子等が挙げられる。このような粒子としては、絶縁性の粒子であることが好ましく、例えば、無機フィラーの粒子、樹脂粒子等が挙げられる。無機フィラーとしては、特に制限されないが、例えば、シリカ、酸化アルミニウム、酸化チタン等が挙げられる。樹脂粒子を構成する樹脂としては、特に制限されないが、例えば、上述の重合体で挙げた各種の樹脂が挙げられる。粒子の平均粒径は、特に制限されないが、易接着層に上述の突起数で凸部を形成できる点で、0.02~5μmであることが好ましく、0.1~1μmであることがより好ましい。粒子の平均粒径は、後述する実施例に記載した測定方法により得られる値(体積平均粒子径)とする。本発明において、易接着層は、伝導性を示さない(伝導パスを構築しない)含有量であれば、導電性粒子(例えば、特許文献1~3に記載の炭素材料からなる粒子、金属粒子)を含有していてもよい。
 易接着層中の、上記添加剤の合計含有量は、適宜に設定され、例えば、30質量%以下に設定できる。また、易接着層中の、上記粒子の含有量は、易接着層に上述の突起数で凸部を形成できる範囲に設定されるが、易接着層の層厚等によって一義的に決定できない。例えば、2~30質量%に設定することができる。
[易接着層付集電体の製造方法]
 本発明の易接着層付集電体の製造方法は、特に制限されないが、集電体の少なくとも一方の表面に、CLogP値が2.0以上の溶剤(例えばトルエン)に対する25℃における溶解度が1g/100g以上である重合体を含有する易接着層形成用組成物を調製し、この易接着層形成用組成物を集電体の表面で製膜することにより、得られる。
 易接着層付集電体の製造方法に用いる易接着層形成用組成物は、上記特定の溶解度を示す重合体を含有し、好ましくは溶剤、必要に応じてその他の成分(添加剤等)を含有する。易接着層形成用組成物が含有する重合体、添加剤等は上述した通りである。易接着層形成用組成物中の各成分の含有量は、易接着層形成用組成物の固形分(固形成分)100質量%中における含有量として、上述の易接着層における含有量と同じである。
 本発明において、固形分とは、特に断りがない限り、組成物を、1mmHgの気圧下、窒素雰囲気下170℃で6時間乾燥処理したときに、揮発又は蒸発して消失しない成分をいう。典型的には、溶剤以外の成分を指す。
 易接着層形成用組成物が含有する溶剤は、重合体を溶解又は分散するものであれば特に制限されず、公知の各種溶剤又は水を用いることができる。中でも、重合体を溶解する溶剤又は重合体を分散させる水系溶剤が好ましく、重合体を溶解する溶剤としては、例えば、後述する活物質層形成用組成物に用いられる溶剤(好ましくは有機溶剤)が挙げられる。一方、重合体を分散させる水系溶剤は、水、水と混和しうる(高極性)溶剤、この(高極性)溶剤と水との混合溶剤等が挙げられる。(高極性)溶剤としては、例えば、炭素数1~3のアルコール化合物等が挙げられる。
 易接着層形成用組成物中の溶剤の含有量は、特に制限されないが、例えば、20~99質量%が好ましく、30~95質量%がより好ましく、40~90質量%が特に好ましい。
 易接着層形成用組成物は、上記の各成分及び溶剤を常法にて混合することにより、調製できる。
 本発明の易接着層付集電体の製造方法においては、上述の集電体を準備し、この集電体の表面で易接着層形成用組成物を製膜する。製膜は、特に制限されないが、溶剤を含有する易接着層形成用組成物を塗布する方法が好ましく、通常、塗布後に乾燥する。易接着層形成用組成物の塗布方法は特に制限されず、適宜に選択できる。例えば、塗布(好ましくは湿式塗布)、スプレー塗布、スピンコート塗布、ディップコート、スリット塗布、ストライプ塗布、バーコート塗布が挙げられる。
 次いで、塗布した易接着層形成用組成物を乾燥する。乾燥温度は特に制限されないが、例えば、その下限は、30℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、80℃以上が更に好ましい。上限は、300℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、200℃以下が更に好ましい。乾燥温度は、特に制限されず、適宜に設定できる。
 こうして、集電体の少なくとも一方の表面に易接着層を備えた易接着層付集電体を作製できる。
[電極(電極シート)]
 本発明の電極(電極シート)は、本発明の易接着層付集電体における易接着層を設けた表面上に電極活物質層を有している。この電極は、本発明の易接着層付集電体を用いて作製されたものであり、集電体と活物質層との高い密着力を維持しつつ、二次電池の電極として用いることにより高い電池性能を二次電池に付与できる。
 本発明の電極は、電解質として固体電解質層を有する全固体二次電池の電極として好適に用いることができ、電解質として液体電解質(電解液)を有する二次電池の電極としても用いることができる。
 例えば、本発明の電極を長尺状にライン製造する場合(搬送中に巻き取っても)、また、捲回型二次電池の電極として用いる場合において、固体粒子同士の高い密着性、更には集電体と活物質中の固体粒子との高い密着性を維持できる。このような電極を用いて二次電池を製造すると、優れた電池性能を示し、更には高い生産性及び歩留まり(再現性)を実現できる。
 本発明において、易接着層を設けた表面上に活物質層を有するとは、易接着層付集電体における易接着層に接した状態で活物質層を有する態様(易接着層が残存している態様)と、易接着層付集電体における集電体に接した状態で活物質層を有する態様(易接着層が消失している態様)と、両態様が混在した態様とを包含する。活物質層における集電体又は易接着層との界面近傍は、上述のように、易接着層中の重合体が取り込まれており、この重合体と活物質層を構成する成分とが混合した混合領域(混合層)を形成していてもよい。取り込まれた重合体は、通常、集電体に近接するほど含有量が高くなる。
 このように、本発明の電極は、易接着層付集電体と活物質層とを備えた積層体であるが、易接着層は層として残存していてもよく、(活物質層に取り込まれて)消失していてもよい。本発明においては、特段の断りがない限り、易接着層中の重合体が取り込まれていても(混合領域を含めて)活物質層という。なお、図2に示す全固体二次電池において、易接着層付集電体の易接着層は図示していないが、易接着層が残存する場合、負極集電体1と負極活物質層2との界面、又は、正極集電体5と正極活物質層4との界面に、存在する。
 本発明の電極は、正極として構成されても負極として構成されてもよく、用途等に応じて適宜に選択される。同様に、活物質層は正極活物質層でも負極活物質層でもよく、また、集電体も正極集電体でも負極集電体でもよい。
 本発明において、正極活物質層及び負極活物質層のいずれか、又は、両方を合わせて、単に電極活物質層と称することがある。また、正極活物質及び負極活物質のいずれか、又は両方を合わせて、単に、活物質又は電極活物質と称することがある。同様に、正極及び負極のいずれか、又は両方を合わせて、単に電極と称することがある。正極集電体及び負極集電体のいずれか、又は、両方を合わせて、単に集電体と称することがある。
 電極は、易接着層付集電体で挙げた他の層を更に有していてもよい。また、本発明の電極を全固体二次電池用の電極として用いる場合、活物質層上に固体電解質層を有する積層体、更に固体電解質層上に別の活物質層を有する積層体とすることもできる。
 本発明の電極の総厚は、特に制限されず、例えば、30~500μmが好ましく、50~350μmがより好ましい。また、本発明の電極における活物質層の厚さも、特に制限されず、電池の種類、電池性能等に応じて適宜に設定され、例えば、10~450μmが好ましく、20~300μmがより好ましい。本発明の電極を全固体二次電池用の電極として用いる場合、本発明の電極を構成する上記各層の層厚は、後述する全固体二次電池において説明する各層の層厚と同じである。
 本発明の電極を構成する活物質層は、電極活物質と、好ましくは、導電助剤、バインダー粒子と、所望により、固体電解質、各種の添加剤等とを含有している。
<活物質>
 活物質は、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの挿入放出が可能なものである。このような活物質としては、以下に説明する、正極活物質及び負極活物質が挙げられ、活物質層は本発明の電極の用途に応じて正極活物質又は負極活物質を含有する。正極活物質としては遷移金属酸化物(好ましくは遷移金属酸化物)が好ましく、負極活物質としては、金属酸化物若しくはSn、Si、Al及びIn等のリチウムと合金形成可能な金属が好ましい。
(正極活物質)
 正極活物質は、可逆的にリチウムイオンを挿入及び/又は放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はなく、遷移金属酸化物、又は、硫黄などのLiと複合化できる元素などでもよい。
 中でも、正極活物質としては、遷移金属酸化物を用いることが好ましく、遷移金属元素M(Co、Ni、Fe、Mn、Cu及びVから選択される1種以上の元素)を有する遷移金属酸化物がより好ましい。また、この遷移金属酸化物に元素M(リチウム以外の金属周期律表の第1(Ia)族の元素、第2(IIa)族の元素、Al、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P及びBなどの元素)を混合してもよい。混合量としては、遷移金属元素Mの量(100mol%)に対して0~30mol%が好ましい。Li/Mのモル比が0.3~2.2になるように混合して合成されたものが、より好ましい。
 遷移金属酸化物の具体例としては、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物、(MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物、(MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物、(MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物及び(ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物等が挙げられる。
 (MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiCoO(コバルト酸リチウム[LCO])、LiNi(ニッケル酸リチウム)、LiNi0.85Co0.10Al0.05(ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム[NCA])、LiNi1/3Co1/3Mn1/3(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム[NMC])、LiNi0.5Mn0.5(マンガンニッケル酸リチウム)が挙げられる。
 (MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiMn(LMO)、LiCoMnO、LiFeMn、LiCuMn、LiCrMn及びLiNiMnが挙げられる。
 (MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物としては、例えば、LiFePO及びLiFe(PO等のオリビン型リン酸鉄塩、LiFeP等のピロリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類並びにLi(PO(リン酸バナジウムリチウム)等の単斜晶ナシコン型リン酸バナジウム塩が挙げられる。
 (MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物としては、例えば、LiFePOF等のフッ化リン酸鉄塩、LiMnPOF等のフッ化リン酸マンガン塩及びLiCoPOF等のフッ化リン酸コバルト類が挙げられる。
 (ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物としては、例えば、LiFeSiO、LiMnSiO、LiCoSiO等が挙げられる。
 本発明では、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物が好ましく、LCO又はNMCがより好ましい。
 正極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。正極活物質の体積平均粒子径(球換算平均粒子径)は特に制限されない。例えば、0.1~50μmとすることができる。正極活物質を所定の粒子径にするには、通常の粉砕機又は分級機を用いればよい。焼成法によって得られた正極活物質は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。正極活物質粒子の体積平均粒子径(球換算平均粒子径)は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA-920(商品名、HORIBA社製)を用いて測定することができる。
 正極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 正極活物質層を形成する場合、正極活物質層の単位面積(cm)当たりの正極活物質の質量(mg)(目付量)は特に制限されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができ、例えば、1~100mg/cmとすることができる。
 正極活物質の、活物質層中における含有量は特に制限されず、10~97質量%が好ましく、30~95質量%がより好ましく、40~93質量が更に好ましく、50~90質量%が特に好ましい。
(負極活物質)
 負極活物質は、可逆的にリチウムイオンを挿入及び/又は放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はなく、炭素質材料、酸化錫等の金属酸化物、酸化ケイ素、金属複合酸化物、リチウム単体又はリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金、並びに、Sn、Si、Al、In等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる。中でも、炭素質材料又はリチウム複合酸化物が信頼性の点から好ましく用いられる。また、金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵、放出可能であることが好ましい。その材料は、特には制限されないが、構成成分としてチタン及び/又はリチウムを含有していることが、高電流密度充放電特性の観点で好ましい。
 負極活物質として用いられる炭素質材料とは、実質的に炭素からなる材料である。例えば、石油ピッチ、アセチレンブラック(AB)等のカーボンブラック、黒鉛(天然黒鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛等)、及びPAN(ポリアクリロニトリル)系の樹脂若しくはフルフリルアルコール樹脂等の各種の合成樹脂を焼成した炭素質材料を挙げることができる。更に、PAN系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水PVA(ポリビニルアルコール)系炭素繊維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維、活性炭素繊維等の各種炭素繊維類、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィスカー、平板状の黒鉛等を挙げることもできる。
 これらの炭素質材料は、黒鉛化の程度により難黒鉛化炭素質材料と黒鉛系炭素質材料に分けることもできる。また炭素質材料は、特開昭62-22066号公報、特開平2-6856号公報、同3-45473号公報に記載される面間隔又は密度、結晶子の大きさを有することが好ましい。炭素質材料は、単一の材料である必要はなく、特開平5-90844号公報記載の天然黒鉛と人造黒鉛の混合物、特開平6-4516号公報記載の被覆層を有する黒鉛等を用いることもできる。
 負極活物質として適用される金属酸化物及び金属複合酸化物としては、特に非晶質酸化物が好ましく、更に金属元素と周期律表第16族の元素との反応生成物であるカルコゲナイドも好ましく用いられる。ここでいう非晶質とは、CuKα線を用いたX線回折法で、2θ値で20°~40°の領域に頂点を有するブロードな散乱帯を有するものを意味し、結晶性の回折線を有してもよい。2θ値で40°以上70°以下に見られる結晶性の回折線の内最も強い強度が、2θ値で20°以上40°以下に見られるブロードな散乱帯の頂点の回折線強度の100倍以下であるのが好ましく、5倍以下であるのがより好ましく、結晶性の回折線を有さないことが特に好ましい。
 上記非晶質酸化物及びカルコゲナイドからなる化合物群の中でも、半金属元素の非晶質酸化物、及びカルコゲナイドがより好ましく、周期律表第13(IIIB)族~15(VB)族の元素、Al、Ga、Si、Sn、Ge、Pb、Sb及びBiの一種単独あるいはそれらの2種以上の組み合わせからなる酸化物、並びにカルコゲナイドが特に好ましい。好ましい非晶質酸化物及びカルコゲナイドの具体例としては、例えば、Ga、SiO、GeO、SnO、SnO、PbO、PbO、Pb、Pb、Pb、Sb、Sb、SbBi、SbSi、Sb、Bi、Bi、SnSiO、GeS、SnS、SnS、PbS、PbS、Sb、Sb及びSnSiSが好ましく挙げられる。また、これらは、酸化リチウムとの複合酸化物、例えば、LiSnOであってもよい。
 負極活物質はチタン原子を含有することも好ましい。より具体的にはLiTi12(チタン酸リチウム[LTO])がリチウムイオンの吸蔵放出時の体積変動が小さいことから急速充放電特性に優れ、電極の劣化が抑制されリチウムイオン二次電池の寿命向上が可能となる点で好ましい。
 本発明においては、ハードカーボン又は黒鉛が好ましく用いられ、黒鉛がより好ましく用いられる。本発明において、上記炭素質材料は1種単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 本発明においては、Si系の負極を適用することもまた好ましい。一般的にSi負極は、炭素負極(黒鉛及びアセチレンブラックなど)に比べて、より多くのLiイオンを吸蔵できる。すなわち、単位重量あたりのLiイオンの吸蔵量が増加する。そのため、電池容量を大きくすることができる。その結果、バッテリー駆動時間を長くすることができるという利点がある。
 上記焼成法により得られた化合物の化学式は、測定方法として誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の質量差から算出できる。
 Sn、Si、Geを中心とする非晶質酸化物負極活物質に併せて用いることができる負極活物質としては、リチウムイオン又はリチウム金属を吸蔵及び/又は放出できる炭素材料、リチウム、リチウム合金、リチウムと合金可能な金属が好適に挙げられる。
 負極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。負極活物質の平均粒子径は、0.1~60μmが好ましい。所定の粒子径にするには、通常の粉砕機又は分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミル又は篩などが好適に用いられる。粉砕時には水、あるいはメタノール等の有機溶媒を共存させた湿式粉砕も必要に応じて行うことができる。所望の粒子径とするためには分級を行うことが好ましい。分級方法としては、特に制限はなく、篩、風力分級機などを必要に応じて用いることができる。分級は乾式、湿式ともに用いることができる。負極活物質粒子の平均粒子径は、正極活物質の体積平均粒子径の測定方法と同様の方法により測定することができる。
 上記負極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 負極活物質層を形成する場合、負極活物質層の単位面積(cm)当たりの負極活物質の質量(mg)(目付量)は特に制限されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができ、例えば、1~100mg/cmとすることができる。
 負極活物質の、活物質層中における含有量は特に制限されず、10~90質量%であることが好ましく、20~85質量%がより好ましく、30~80質量%であることがより好ましく、40~75質量%であることが更に好ましい。
(活物質の被覆)
 正極活物質及び負極活物質の表面は別の金属酸化物で表面被覆されていてもよい。表面被覆剤としてはTi、Nb、Ta、W、Zr、Al、Si又はLiを含有する金属酸化物等が挙げられる。具体的には、チタン酸スピネル、タンタル系酸化物、ニオブ系酸化物、ニオブ酸リチウム系化合物等が挙げられ、具体的には、LiTi12、LiTi、LiTaO、LiNbO、LiAlO、LiZrO、LiWO、LiTiO、Li、LiPO、LiMoO、LiBO、LiBO、LiCO、LiSiO、SiO、TiO、ZrO、Al、B等が挙げられる。
 また、正極活物質又は負極活物質を含む電極表面は硫黄又はリンで表面処理されていてもよい。
 更に、正極活物質又は負極活物質の粒子表面は、上記表面被覆の前後において活性光線又は活性気体(プラズマ等)により表面処理を施されていてもよい。
<導電助剤>
 活物質層は、活物質の電子導電性を向上させる等のために用いられる導電助剤を適宜必要に応じて含有してもよい。導電助剤としては、一般的な導電助剤を用いることができる。例えば、電子伝導性材料である、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラック類、ニードルコークスなどの無定形炭素、気相成長炭素繊維若しくはカーボンナノチューブなどの炭素繊維類、グラフェン若しくはフラーレンなどの炭素質材料であってもよいし、銅、ニッケルなどの金属粉、金属繊維でもよく、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリフェニレン誘導体などの導電性高分子を用いてもよい。またこれらの内1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
 活物質層中の導電助剤の含有量は、0~10質量%が好ましい。
 本発明において、活物質と導電助剤とを併用する場合、上記の導電助剤のうち、電池を充放電した際にLiの挿入と放出が起きず、活物質として機能しないものを導電助剤とする。電池を充放電した際に活物質として機能するか否かは、一義的ではなく、活物質との組み合わせにより決定される。
<バインダー>
 活物質層は、好ましくはバインダーを含有する。これにより、固体粒子同士を強固に密着させることができる。また、固体粒子と集電体とを強固に密着性させることもできる。
 本発明に用いるバインダーは、全固体二次電池に通常用いられるものであれば特に制限されないが、特開2015-088486号公報に記載のバインダー、国際公開第2017/131093号公報に記載のバインダーが好ましく挙げられる。特に、本発明の易接着層付集電体に対して設けられる活物質層に下記に示すバインダーを含有させると、固体粒子同士(例えば、無機固体電解質同士、無機固体電解質と活物物質、活物質同士)の強固な密着性(結着性)を維持しつつ、更には活物質層(中の固体粒子)と集電体とをより強固に密着させることができる。
 バインダーの形状は、上述の機能を奏することができれば特に制限されないが、粒子であること(粒子状の形態をとるバインダーをバインダー粒子ということがある。)が好ましく、偏平状、無定形等であってもよいが、球状若しくは粒状であることが好ましい。
 以下に、本発明に好ましく用いられるバインダーとして、バインダー粒子A及びバインダー粒子Bについて詳述する。
 - バインダー粒子A -
 バインダー粒子Aを構成するポリマーは、数平均分子量(Mn)が好ましくは1000以上のマクロモノマーAに由来する構成成分が組み込まれている。このバインダー粒子Aを構成するポリマー中、マクロモノマーA由来のグラフト部分は、主鎖に対し側鎖を構成する。主鎖は特に限定されない。このバインダー粒子Aは、とりわけ正極活物質に対して高い密着性を示す。
モノマー(a)
 バインダー粒子Aを構成するポリマーのマクロモノマーA由来の構成成分以外(例えば主鎖)の構成成分は特に限定されず、通常のポリマー成分を適用することができる。マクロモノマーA由来の構成成分以外の構成成分を導入するためのモノマー(以下、このモノマーを「モノマー(a)」とも称する。)としては、重合性不飽和結合を有するモノマーであることが好ましく、例えば各種のビニル系モノマー及び/又は(メタ)アクリル系モノマーを適用することができる。本発明においては、中でも、(メタ)アクリル系モノマーを用いることが好ましい。更に好ましくは、(メタ)アクリル酸モノマー、(メタ)アクリル酸エステルモノマー、及び(メタ)アクリロニトリルから選ばれるモノマーを用いることが好ましい。モノマー1分子中の重合性基の数は特に限定されないが、1~4個であることが好ましい。
 バインダー粒子Aを構成するポリマーは、下記官能基群(a)のうち少なくとも1つを有していることが好ましい。この官能基群は、主鎖に含まれていても、マクロモノマーA由来の側鎖に含まれていてもよいが、主鎖に含まれることが好ましい。このように、主鎖等に特定の官能基が含まれることで、無機固体電解質、活物質、集電体の表面に存在していると考えられる水素原子、酸素原子、硫黄原子との相互作用が強くなり、結着性が向上し、界面の抵抗が下げられるという作用が期待できる。
官能基群(a)
 カルボニル基含有基、アミノ基、スルホン酸基、リン酸基、ヒドロキシ基、エーテル基、シアノ基、チオール(スルファニル)基
 カルボニル基含有基としてはカルボキシ基、カルボニルオキシ基、アミド基、カルバモイル基等が挙げられ、炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6が特に好ましい。カルボニルオキシ基はカルボニル基又はオキシ基がポリマーとの結合部となる基であり、カルボニル基又はオキシ基に結合する末端基としては後述する置換基Tが挙げられる。
 アミノ基は炭素数0~12が好ましく、0~6がより好ましく、0~2が特に好ましい。
 スルホン酸基はそのエステル若しくは塩でもよい。エステルの場合、炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6が特に好ましい。
 リン酸基はそのエステル若しくは塩でもよい。エステルの場合、炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6が特に好ましい。
 エーテル基としては、-O-結合を有する基であれば特に制限されず、-O-に結合する末端基としては後述する置換基Tが挙げられる。
 なお、上記官能基は、置換基として存在しても、連結基として存在していてもよい。例えば、アミノ基は2価のイミノ基又は3価の窒素原子として存在してもよい。
 上記のポリマーをなすビニル系モノマー又は(メタ)アクリル系モノマーとしては、下記式(b-1)で表されるものが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 式中、Rは水素原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子、アルキル基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~24が好ましく、2~12がより好ましく、2~6が特に好ましい)、アルキニル基(炭素数2~24が好ましく、2~12がより好ましく、2~6が特に好ましい)、又はアリール基(炭素数6~22が好ましく、6~14がより好ましい)を表す。中でも水素原子又はアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。
 Rは、水素原子、アルキル基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~14がより好ましい)、アラルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~15がより好ましい)、シアノ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、チオール基、スルホン酸基、リン酸基、ホスホン酸基、酸素原子を含有する脂肪族複素環基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましい)、又はアミノ基(NR :Rは後記の定義に従い、好ましくは水素原子又は炭素数1~3のアルキル基)である。中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、シアノ基、エテニル基、フェニル基、カルボキシ基、チオール基、スルホン酸基等が好ましい。
 Rは更に後記置換基Tを有していてもよい。中でも、カルボキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子等)、ヒドロキシ基、アルキル基などが置換していてもよい。
 カルボキシ基、ヒドロキシ基、スルホン酸基、リン酸基、ホスホン酸基は例えば炭素数1~6のアルキル基を伴ってエステル化されていてもよい。
 酸素原子を含有する脂肪族複素環基は、エポキシ基含有基、オキセタン基含有基、テトラヒドロフリル基含有基などが好ましい。
 Lは、任意の連結基であり、後記連結基Lの例が挙げられる。具体的には、炭素数1~6(好ましくは1~3)のアルキレン基、炭素数2~6(好ましくは2~3)のアルケニレン基、炭素数6~24(好ましくは6~10)のアリーレン基、酸素原子、硫黄原子、イミノ基(NR)、カルボニル基、リン酸連結基(-O-P(OH)(O)-O-)、ホスホン酸連結基(-P(OH)(O)-O-)、又はそれらの組み合わせに係る基等が挙げられる。上記連結基は任意の置換基を有していてもよい。連結原子数、連結原子の数の好ましい範囲も後記と同様である。任意の置換基としては、置換基Tが挙げられ、例えば、アルキル基又はハロゲン原子などが挙げられる。
 nは0又は1である。
 上記のポリマーをなす(メタ)アクリル系モノマーとしては、上記(b-1)のほか、下記式(b-2)~(b-6)のいずれかで表されるものが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 R、nは、上記式(b-1)と同義である。
 Rは、Rと同義である。ただし、その好ましいものとしては、水素原子、アルキル基、アリール基、カルボキシ基、チオール基、リン酸基、ホスホン酸基、酸素原子を含有する脂肪族複素環基、アミノ基(NR )などが挙げられる。
 Lは、任意の連結基であり、Lの例が好ましく、酸素原子、炭素数1~6(好ましくは1~3)のアルキレン基、炭素数2~6(好ましくは2~3)のアルケニレン基、カルボニル基、イミノ基(NR)、又はそれらの組み合わせに係る基等がより好ましい。
 Lは連結基であり、Lの例が好ましく、炭素数1~6(好ましくは1~3)のアルキレン基がより好ましい。
 Lは、Lと同義である。
 Rは、水素原子、炭素数1~6(好ましくは1~3)のアルキル基、炭素数0~6(好ましくは0~3)のヒドロキシ基含有基、炭素数0~6(好ましくは0~3)のカルボキシ基含有基、又は(メタ)アクリロイルオキシ基である。なお、Rは上記Lの連結基になって、この部分で2量体を構成していてもよい。
 mは1~200の整数を表し、1~100の整数であることが好ましく、1~50の整数であることがより好ましい。
 上記式(b-1)~(b-6)において、アルキル基、アリール基、アルキレン基、アリーレン基など置換基を取ることがある基については、本発明の効果を維持する限りにおいて任意の置換基を有していてもよい。任意の置換基としては、例えば、置換基Tが挙げられ、具体的には、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、チオール基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリーロイル基、アリーロイルオキシ基、アミノ基等の任意の置換基を有していてもよい。
 以下にモノマー(a)の例を挙げるが、本発明がこれにより限定して解釈されるものではない。下記式中のlは1~1,000,000を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(マクロモノマーA)
 マクロモノマーAは、数平均分子量が1,000以上であることが好ましく、2,000以上であることがより好ましく、3,000以上であることが特に好ましい。上限としては、500,000以下であることが好ましく、100,000以下であることがより好ましく、30,000以下であることが特に好ましい。上記バインダー粒子Aを構成するポリマーが上記の範囲の分子量をもつマクロモノマーA由来の側鎖を有することで、より良好に有機溶剤(分散媒)中に均一に分散でき固体電解質粒子等と混合して塗布できるようになる。
 バインダー粒子Aを構成するポリマーにおける上記の側鎖成分は溶剤への分散性を良化する働きを有するものと解される。これにより、バインダー粒子Aが良好に分散されるので、無機固体電解質等の固体粒子を局部的若しくは全面的に被覆することなく結着させることができる。その結果、固体粒子間の電気的なつながりを遮断せずに密着させることができるため、固体粒子間の界面抵抗の上昇を抑えられると考えられる。更に、バインダー粒子Aを構成するポリマーが側鎖を有することでバインダー粒子Aが固体粒子に付着するだけでなく、その側鎖が絡みつく効果も期待できる。これにより固体粒子間の界面抵抗の抑制と結着性の良化との両立が図られるものと考えられる。更に、バインダー粒子Aを構成するポリマーは、その分散性の良さから、水中乳化重合などと比較して有機溶剤中に転層させる工程を省略でき、また、沸点が低い溶剤を分散媒として用いることができるようにもなる。なお、マクロモノマーA由来の構成成分の分子量は、バインダー粒子Aを構成するポリマーを合成するときに組み込む重合性化合物(マクロモノマーA)の分子量を測定することで同定することができる。
-分子量の測定-
 本発明においてバインダーAを構成するポリマー及びマクロモノマーAの分子量については、特に断らない限り、数平均分子量をいい、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって標準ポリスチレン換算の数平均分子量を計測する。測定法としては、基本として下記条件1又は条件2(優先)の方法により測定した値とする。ただし、ポリマー種によっては適宜適切な溶離液を選定して用いればよい。
(条件1)
  カラム:TOSOH TSKgel Super AWM-H(商品名、東ソー社製)を2本つなげる。
  キャリア:10mMLiBr/N-メチルピロリドン
  測定温度:40℃
  キャリア流量:1.0ml/min
  試料濃度:0.1質量%
  検出器:RI(屈折率)検出器
(条件2)
  カラム:TOSOH TSKgel Super HZM-H、TOSOH TSKgel Super HZ4000、TOSOH TSKgel Super HZ2000(いずれも商品名、東ソー社製)をつないだカラムを用いる。
  キャリア:テトラヒドロフラン
  測定温度:40℃
  キャリア流量:1.0ml/min
  試料濃度:0.1質量%
  検出器:RI(屈折率)検出器
 マクロモノマーAのSP値は10以下であることが好ましく、9.5以下であることがより好ましい。下限値は特にないが、5以上であることが実際的である。
-SP値の定義-
 本明細書においてSP値は、特に断らない限り、Hoy法によって求める(H.L.Hoy Journal of Painting,1970,Vol.42,76-118)。また、SP値については単位を省略して示しているが、その単位はcal1/2cm-3/2である。なお、側鎖成分のSP値は、上記側鎖をなす原料モノマーのSP値とほぼ変わらず、それにより評価してもよい。
 SP値は有機溶剤に分散する特性を示す指標となる。ここで、側鎖成分を特定の分子量以上とし、好ましくは上記SP値以上とすることで、固体粒子との結着性を向上させ、かつ、これにより溶剤との親和性を高め、安定に分散させることができ好ましい。
 上記のマクロモノマーAの主鎖は特に限定されず、通常のポリマー成分を適用することができる。マクロモノマーAは、重合性不飽和結合を有することが好ましく、例えば各種のビニル基、(メタ)アクリロイル基を有することができる。本発明においては、中でも、(メタ)アクリロイル基を有することが好ましい。
 本発明において、「アクリル」ないし「アクリロイル」というときには、アクリロイル基のみならずその誘導構造を含むものを広く指し、アクリロイル基のα位に特定の置換基を有する構造を含むものとする。ただし、狭義には、α位が水素原子の場合をアクリル若しくはアクリロイルと称することがある。α位にメチル基を有するものをメタクリルと呼び、アクリル(α位が水素原子)とメタクリル(α位がメチル基)のいずれかのものを意味して(メタ)アクリルと称することがある。
 上記マクロモノマーAは、(メタ)アクリル酸モノマー、(メタ)アクリル酸エステルモノマー、及び(メタ)アクリロニトリルから選ばれるモノマーに由来する繰り返し単位を含むことが好ましい。また、上記マクロモノマーAは、重合性二重結合と炭素数6以上の直鎖炭化水素構造単位S(好ましくは炭素数6以上30以下のアルキレン基、より好ましくは炭素数8以上24以下のアルキレン基)を含むことが好ましい。このように、側鎖をなすマクロモノマーAが直鎖炭化水素構造単位Sを有することで、分散媒との親和性が高くなり分散安定性が向上するという作用が期待できる。
 上記のマクロモノマーAは、下記式(b-11)で表される部位を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 R11はRと同義である。*は結合部である。
 上記のマクロモノマーAとしては、下記式(b-12a)~(b-12c)のいずれかで表される部位を有することが好ましい。これらの部位を「特定重合性部位」と呼ぶこともある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 Rb2はRと同義である。*は結合部である。Rは後記置換基Tで示す定義と同義である。式(b-12c)、後述の(b-13c)及び(b-14c)のベンゼン環には任意の置換基Tが置換していてもよい。
 *の結合部の先に存在する構造部としては、マクロモノマーAとしての分子量を満たせば特に限定されないが、炭素原子、酸素原子、水素原子から構成される構造部位であることが好ましい。このとき、置換基Tを有していてもよく、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子)などを有していてもよい。
 上記のマクロモノマーAは、下記式(b-13a)~(b-13c)のいずれかで表される化合物又は式(b-14a)~(b-14c)のいずれかで表される繰り返し単位を有する化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 Rb2、Rb3は、Rと同義である。Rは後記置換基Tで示す定義と同義である。
 naは特に限定されないが、好ましくは1~6の整数であり、より好ましくは1又は2である。
 Raはnaが1のときは置換基(好ましくは有機基)、naが2以上のときは連結基を表す。
 Rbは二価の連結基である。
 Ra及びRbが連結基であるとき、その連結基としては、下記連結基Lが挙げられる。具体的には、炭素数1~30のアルカン連結基(2価の場合アルキレン基)、炭素数3~12のシクロアルカン連結基(2価の場合シクロアルキレン基)、炭素数6~24のアリール連結基(2価の場合アリーレン基)、炭素数3~12のヘテロアリール連結基(2価の場合ヘテロアリーレン基)、エーテル基(-O-)、スルフィド基(-S-)、ホスフィニデン基(-PR-:Rは水素原子若しくは炭素数1~6のアルキル基)、シリレン基(-SiRR’-:R、R’は水素原子若しくは炭素数1~6のアルキル基)、カルボニル基、イミノ基(-NR-:Rは後記の定義に従い、ここでは、水素原子若しくは炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~10のアリール基)、又はその組み合わせであることが好ましい。中でも、炭素数1~30のアルカン連結基(2価の場合アルキレン基)、炭素数6~24のアリール連結基(2価の場合アリーレン基)、エーテル基、カルボニル基、又はその組み合わせであることが好ましい。また、Ra及びRbが連結基であるとき、その連結基として、下記連結基Lが採用されてもよい。
 Ra及びRbを構成する連結基は、炭素原子、酸素原子、水素原子から構成される連結構造であることが好ましい。又は、Ra及びRbを構成する連結基が、後記繰り返し単位(b-15)を有する構造部であることも好ましい。Ra及びRbが連結基であるときの連結基を構成する原子の数や連結原子数は後記連結基Lと同義である。
 Raが1価の置換基であるときには、後記置換基Tの例が挙げられ、中でもアルキル基、アルケニル基、アリール基であることが好ましい。このとき、連結基Lが介在して置換していても、置換基内に連結基Lが介在していてもよい。
 あるいは、Raが1価の置換基であるときは、-Rb-Rcの構造や、後記繰り返し単位(b-15)を有する構造部であることも好ましい。ここでRcは、後記置換基Tの例が挙げられ、中でもアルキル基、アルケニル基、アリール基であることが好ましい。
 このとき、Ra及びRbは、それぞれ、少なくとも、炭素数1~30の直鎖炭化水素構造単位(好ましくはアルキレン基)を含有することがより好ましく、上記直鎖炭化水素構造単位Sを含むことがより好ましい。また、上記Ra~Rcは、それぞれ、連結基又は置換基を有していてもよく、その例としては後記連結基Lや置換基Tが挙げられる。
 上記のマクロモノマーAは更に下記式(b-15)で表される繰り返し単位を有することが好ましく、この繰り返し単位は上記重合性二重結合(好ましくは上記式(b-11)及び式(b-12a)~式(b-12c)のいずれかで表される部位)に後述する連結基Lを介して結合していることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式中、Rb3は上述のRb3と同義である。Rb4は水素原子又は後記置換基Tである。好ましくは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基である。Rb4がアルキル基、アルケニル基、アリール基であるとき、更に後記置換基Tを有していてもよく、例えば、ハロゲン原子やヒドロキシ基などを有していても良い。
 Xは連結基であり、連結基Lの例が挙げられる。好ましくは、エーテル基、カルボニル基、イミノ基、アルキレン基、アリーレン基、又はその組み合わせである。組み合わせに係る連結基としては、具体的には、カルボニルオキシ基、アミド基、酸素原子、炭素原子、及び水素原子で構成された連結基が挙げられる。Rb4及びXが炭素原子を含むときその好ましい炭素数は、後記置換基T及び連結基Lと同義である。連結基の好ましい構成原子数や連結原子数も同義である。
 その他、マクロモノマーAは、上述した重合性基を有する繰り返し単位のほか、上記式(b-15)のような(メタ)アクリレート構成単位、ハロゲン原子(例えばフッ素原子)を有していてもよいアルキレン鎖(例えばエチレン鎖)を有していてもよい。このとき、アルキレン鎖には、エーテル基(-O-)等が介在していてもよい。
 置換基としては、上記の連結基の末端に任意の置換基が配置された構造が挙げられる、末端置換基の例としては、後記置換基Tが挙げられ、上記Rの例が好ましい。
 置換基Tとしては、下記のものが挙げられる。
 アルキル基(好ましくは炭素数1~20のアルキル基、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t-ブチル、ペンチル、ヘプチル、1-エチルペンチル、ベンジル、2-エトキシエチル、1-カルボキシメチル等)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~20のアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、オレイル等)、アルキニル基(好ましくは炭素数2~20のアルキニル基、例えば、エチニル、ブタジイニル、フェニルエチニル等)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20のシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4-メチルシクロヘキシル等)、アリール基(好ましくは炭素数6~26のアリール基、例えば、フェニル、1-ナフチル、4-メトキシフェニル、2-クロロフェニル、3-メチルフェニル等)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数2~20のヘテロ環基で、好ましくは、少なくとも1つの酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有する5又は6員環のヘテロ環基である。ヘテロ環基には芳香族ヘテロ環基及び脂肪族ヘテロ環基を含む。例えば、テトラヒドロピラン、テトラヒドロフラン、2-ピリジル、4-ピリジル、2-イミダゾリル、2-ベンゾイミダゾリル、2-チアゾリル、2-オキサゾリル等)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~20のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6~26のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、1-ナフチルオキシ、3-メチルフェノキシ、4-メトキシフェノキシ等)、ヘテロ環オキシ基(上記ヘテロ環基に-O-基が結合した基)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~20のアルコキシカルボニル基、例えば、エトキシカルボニル、2-エチルヘキシルオキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数6~26のアリールオキシカルボニル基、例えば、フェノキシカルボニル、1-ナフチルオキシカルボニル、3-メチルフェノキシカルボニル、4-メトキシフェノキシカルボニル等)、アミノ基(好ましくは炭素数0~20のアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基を含み、例えば、アミノ、N,N-ジメチルアミノ、N,N-ジエチルアミノ、N-エチルアミノ、アニリノ等)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0~20のスルファモイル基、例えば、N,N-ジメチルスルファモイル、N-フェニルスルファモイル等)、アシル基(アルキルカルボニル基、アルケニルカルボニル基、アルキニルカルボニル基、アリールカルボニル基、ヘテロ環カルボニル基を含み、好ましくは炭素数1~20のアシル基、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル、オクタノイル、ヘキサデカノイル、アクリロイル、メタクリロイル、クロトノイル、ベンゾイル、ナフトイル、ニコチノイル等)、アシルオキシ基(アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、ヘテロ環カルボニルオキシ基を含み、好ましくは炭素数1~20のアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、オクタノイルオキシ、ヘキサデカノイルオキシ、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、クロトノイルオキシ、ベンゾイルオキシ、ナフトイルオキシ、ニコチノイルオキシ等)、アリーロイルオキシ基(好ましくは炭素数7~23のアリーロイルオキシ基、例えば、ベンゾイルオキシ等)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1~20のカルバモイル基、例えば、N,N-ジメチルカルバモイル、N-フェニルカルバモイル等)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数1~20のアシルアミノ基、例えば、アセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~20のアルキルチオ基、例えば、メチルチオ、エチルチオ、イソプロピルチオ、ベンジルチオ等)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6~26のアリールチオ基、例えば、フェニルチオ、1-ナフチルチオ、3-メチルフェニルチオ、4-メトキシフェニルチオ等)、ヘテロ環チオ基(上記ヘテロ環基に-S-基が結合した基)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1~20のアルキルスルホニル基、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル等)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6~22のアリールスルホニル基、例えば、ベンゼンスルホニル等)、アルキルシリル基(好ましくは炭素数1~20のアルキルシリル基、例えば、モノメチルシリル、ジメチルシリル、トリメチルシリル、トリエチルシリル等)、アリールシリル基(好ましくは炭素数6~42のアリールシリル基、例えば、トリフェニルシリル等)、ホスホリル基(好ましくは炭素数0~20のリン酸基、例えば、-OP(=O)(R)、ホスホニル基(好ましくは炭素数0~20のホスホニル基、例えば、-P(=O)(R)、ホスフィニル基(好ましくは炭素数0~20のホスフィニル基、例えば、-P(R)、スルホ基(スルホン酸基)、ヒドロキシ基、スルファニル基、シアノ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)が挙げられる。
 また、これらの置換基Tで挙げた各基は、上記の置換基Tが更に置換していてもよい。
 化合物、置換基及び連結基等がアルキル基、アルキレン基、アルケニル基、アルケニレン基、アルキニル基及び/又はアルキニレン基等を含むとき、これらは環状でも鎖状でもよく、また直鎖でも分岐していてもよく、上記のように置換されていても無置換でもよい。
 本明細書で規定される各置換基は、本発明の効果を奏する範囲で下記の連結基Lを介在して置換されていても、その構造中に連結基Lが介在していてもよい。例えば、アルキル基、アルキレン基、アルケニル基及びアルケニレン基等は更に構造中に下記のヘテロ連結基を介在していてもよい。
 連結基Lとしては、炭化水素連結基〔炭素数1~10のアルキレン基(より好ましくは炭素数1~6、更に好ましくは1~3)、炭素数2~10のアルケニレン基(より好ましくは炭素数2~6、更に好ましくは2~4)、炭素数2~10のアルキニレン基(より好ましくは炭素数2~6、更に好ましくは2~4)、炭素数6~22のアリーレン基(より好ましくは炭素数6~10)〕、ヘテロ連結基〔カルボニル基(-CO-)、チオカルボニル基(-CS-)、エーテル基(-O-)、チオエーテル基(-S-)、イミノ基(-NR-)、イミン連結基(R-N=C<,-N=C(R)-)、スルホニル基(-SO-)、スルフィニル基(-SO-)、リン酸連結基(-O-P(OH)(O)-O-)、ホスホン酸連結基(-P(OH)(O)-O-)、2価のヘテロ環基〕、又はこれらを組み合わせた連結基が好ましい。なお、縮合して環を形成する場合には、上記炭化水素連結基が、二重結合や三重結合を適宜形成して連結していてもよい。形成される環として好ましくは、5員環又は6員環が好ましい。5員環としては含窒素の5員環が好ましく、その環をなす化合物として例示すれば、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、インダゾール、インドール、ベンゾイミダゾール、ピロリジン、イミダゾリジン、ピラゾリジン、インドリン、カルバゾール、又はこれらの誘導体などが挙げられる。6員環としては、ピペリジン、モルホリン、ピペラジン、又はこれらの誘導体などが挙げられる。またアリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、同様に置換されていても無置換でもよい。
 Rは水素原子又は置換基を表し、置換基は上記置換基Tで示す定義と同義である。置換基としては、アルキル基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6が更に好ましく、1~3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~24が好ましく、2~12がより好ましく、2~6が更に好ましく、2~3が特に好ましい)、アルキニル基(炭素数2~24が好ましく、2~12がより好ましく、2~6が更に好ましく、2~3が特に好ましい)、アラルキル基(炭素数7~22が好ましく、7~14がより好ましく、7~10が特に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~14がより好ましく、6~10が特に好ましい)が好ましい。
 Rは水素原子、ヒドロキシ基、又は置換基である。置換基としては、アルキル基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6が更に好ましく、1~3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~24が好ましく、2~12がより好ましく、2~6が更に好ましく、2~3が特に好ましい)、アルキニル基(炭素数2~24が好ましく、2~12がより好ましく、2~6が更に好ましく、2~3が特に好ましい)、アラルキル基(炭素数7~22が好ましく、7~14がより好ましく、7~10が特に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~14がより好ましく、6~10が特に好ましい)、アルコキシ基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6が更に好ましく、1~3が特に好ましい)、アルケニルオキシ基(炭素数2~24が好ましく、2~12がより好ましく、2~6が更に好ましく、2~3が特に好ましい)、アルキニルオキシ基(炭素数2~24が好ましく、2~12がより好ましく、2~6が更に好ましく、2~3が特に好ましい)、アラルキルオキシ基(炭素数7~22が好ましく、7~14がより好ましく、7~10が特に好ましい)、アリールオキシ基(炭素数6~22が好ましく、6~14がより好ましく、6~10が特に好ましい)が好ましい。
 本明細書において、連結基を構成する原子の数は、1~36であることが好ましく、1~24であることがより好ましく、1~12であることが更に好ましく、1~6であることが特に好ましい。連結基の連結原子数は10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましい。下限としては、1以上である。上記連結原子数とは所定の構造部間を結ぶ経路に位置し連結に関与する最少の原子数をいう。例えば、-CH-C(=O)-O-の場合、連結基を構成する原子の数は6となるが、連結原子数は3となる。
 具体的な連結基の組み合わせとしては、以下のものが挙げられる。オキシカルボニル基(-OCO-)、カーボネート基(-OCOO-)、アミド基(-CONH-)、ウレタン基(-NHCOO-)、ウレア基(-NHCONH-)、(ポリ)アルキレンオキシ基(-(Lr-O)x-)、(ポリ)アルキレンオキシカルボニル基(-(Lr-O)x-CO-)、カルボニル(ポリ)オキシアルキレン基(-CO-(O-Lr)x-、カルボニル(ポリ)アルキレンオキシ基(-CO-(Lr-O)x-)、カルボニルオキシ(ポリ)アルキレンオキシ基(-COO-(Lr-O)x-)、(ポリ)アルキレンイミノ基(-(Lr-NR)x-)、アルキレン(ポリ)イミノアルキレン基(-Lr-(NR-Lr)x-)、カルボニル(ポリ)イミノアルキレン基(-CO-(NR-Lr)x-)、カルボニル(ポリ)アルキレンイミノ基(-CO-(Lr-NR)x-)、(ポリ)エステル基(-(CO-O-Lr)x-、-(O-CO-Lr)x-、-(O-Lr-CO)x-、-(Lr-CO-O)x-、-(Lr-O-CO)x-)、(ポリ)アミド基(-(CO-NR-Lr)x-、-(NR-CO-Lr)x-、-(NR-Lr-CO)x-、-(Lr-CO-NR)x-、-(Lr-NR-CO)x-)などである。xは1以上の整数であり、1~500が好ましく、1~100がより好ましい。Rは上述の置換基Tで示す定義と同義である。
 Lrはアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基が好ましい。Lrの炭素数は、1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が特に好ましい。複数のLrやR、R、x等は同じである必要はない。連結基の向きは上記の記載により限定されず、適宜所定の化学式に合わせた向きで理解すればよい。
 上記マクロモノマーAとして、末端にエチレン性不飽和結合を有するマクロモノマーを用いてもよい。ここで、マクロモノマーAは、ポリマー鎖部分とその末端のエチレン性不飽和二重結合を有する重合可能な官能基の部分からなる。
 マクロモノマーAに由来する構成成分の共重合比は特に限定されないが、バインダー粒子Aを構成するポリマー中、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることが特に好ましい。上限としては、50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが特に好ましい。
・バインダー粒子A等の諸元
 バインダー粒子Aを構成するポリマーの数平均分子量は5,000以上であることが好ましく、10,000以上であることがより好ましく、30,000以上であることが特に好ましい。上限としては、1,000,000以下であることが好ましく、200,000以下であることがより好ましい。
 バインダー粒子Aの平均粒子径は、1,000nm以下であることが好ましく、750nm以下であることがより好ましく、500nm以下であることがより好ましく、300nm以下であることが更に好ましく、200nm以下であることが特に好ましい。下限値は10nm以上であることが好ましく、20nm以上であることがより好ましく、30nm以上であることがより好ましく、50nm以上であることが特に好ましい。本発明においてバインダー粒子Aの平均粒子径は、特に断らない限り、後記実施例に記載した測定方法により得られる値とする。
 無機固体電解質の平均粒子径より、上記バインダー粒子Aの粒径が小さいことが好ましい。
 バインダー粒子Aの大きさを上記の範囲とすることにより、良好な密着性と界面抵抗の抑制とを実現することができる。
 本発明においてバインダー粒子Aを構成するポリマーは非晶質であることが好ましい。本発明においてポリマーが「非晶質」であるとは、典型的には、特開2015-088486号公報の段落[0143]に記載のガラス転移温度(Tg)の測定法で測定したときに結晶融解に起因する吸熱ピークが見られないポリマーのことをいう。上記ポリマーのTgは、50℃以下であることが好ましく、30℃以下であることがより好ましく、20℃以下であることが更に好ましく、0℃以下であることが特に好ましい。下限値としては、-80℃以上であることが好ましく、-70℃以上であることがより好ましく、-60℃以上であることが特に好ましい。本発明においてバインダー粒子Aをなすポリマーのガラス転移温度は、特に断らない限り、上記測定法により得られる値とする。
 なお、作製された全固体二次電池からの測定は、例えば、電池を分解し電極を水に入れてその材料を分散させた後、ろ過を行い、残った固体を収集し、上記Tgの測定法でガラス転移温度を測定することにより行うことができる。
 バインダー粒子Aはこれを構成するポリマーのみからなっていてもよく、あるいは、別種の材料(ポリマーや低分子化合物、無機化合物など)を含む形で構成されていてもよい。好ましくは、構成ポリマーのみからなるバインダー粒子である。
 - バインダー粒子B -
 バインダー粒子Bは、質量平均分子量(Mw)が好ましくは1,000以上1,000,000未満のマクロモノマーB由来の構成成分を含み、かつ、2環以上の環構造を含む基を有する。このバインダー粒子Bは、とりわけ負極活物質に対して高い密着性を示す。
 バインダー粒子Bを構成するポリマーとして、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレア、ポリウレタン又は(メタ)アクリル樹脂が好ましい。
 バインダー粒子Bの合成に用いられるモノマー
 バインダー粒子Bの合成に用いられるマクロモノマーB以外のモノマーは特に限定されない。このようなモノマーとしては、重合性不飽和結合を有するモノマーであることが好ましく、例えば各種のビニル系モノマー及び/又は(メタ)アクリル系モノマーを適用することができる。具体的には、上述のバインダー粒子Aで記載したモノマー(a)を採用することができる。
 バインダー粒子Bを構成するポリマーの合成原料として用いうるモノマーとして、上記「A-数字」で示す例示化合物を挙げることができる。ただし、本発明がこれらにより限定して解釈されるものではない。
(マクロモノマーB由来の構成成分)
 本発明に用いられるバインダー粒子Bを構成するポリマーは、質量平均分子量が好ましくは1000以上のマクロモノマーB由来の構成成分が組み込まれている。上記バインダー粒子Bを構成するポリマーにおいて、マクロモノマーB由来の構成成分は主鎖に対し側鎖を構成する。
 マクロモノマーBの質量平均分子量は、2,000以上であることがより好ましく、3,000以上であることが更に好ましい。上限は、1,000,000未満であることが好ましく、500,000以下であることより好ましく、100,000以下であることが更に好ましく、30,000以下であることが特に好ましい。上記バインダー粒子Bを構成するポリマーが上記の範囲の分子量をもつ側鎖を有することで、より良好に有機溶剤中に均一に分散でき固体電解質粒子と混合して塗布できるようになる。
 なお、マクロモノマーBの質量平均分子量は、マクロモノマーAの数平均分子量の測定方法と同様にして、測定することができる。
 このようなマクロモノマーB由来の構成成分を含有するバインダー粒子Bは、バインダー粒子Aと同様の作用を奏する。
 マクロモノマーBのSP値は10以下であることが好ましく、9.5以下であることがより好ましい。下限値は特にないが、5以上であることが実際的である。
 バインダー粒子Bを構成するポリマーにおいて、上記のマクロモノマーB由来のグラフト部分を側鎖、それ以外を主鎖とした場合、この主鎖構造は特に限定されない。マクロモノマーBは、重合性不飽和結合を有することが好ましく、例えば各種のビニル基や(メタ)アクリロイル基を有することができる。本発明においては、中でも、(メタ)アクリロイル基を有することが好ましい。
 上記のマクロモノマーB由来の構成成分は、グラフト鎖中に(メタ)アクリル酸成分、(メタ)アクリル酸エステル成分及び(メタ)アクリロニトリル成分から選ばれる構成成分(繰り返し単位)を含むことが好ましい。また、上記マクロモノマーBは、重合性二重結合と炭素数6以上の直鎖炭化水素構造単位S(好ましくは炭素数6以上30以下のアルキレン基、より好ましくは炭素数8以上24以下のアルキレン基である。これらのアルキレン基を構成するメチレンの一部は置換基を有してもよく、またこれらのアルキレン基を構成するメチレンの一部が他の構造(酸素原子、硫黄原子、イミノ基、カルボニル基等)に置き換わっていてもよい。)を含むことが好ましい。このように、マクロモノマーBが直鎖炭化水素構造単位Sを有することで、溶剤との親和性が高くなり分散安定性が向上するという作用が期待できる。
 上記のマクロモノマーBは、上記式(b-1)で表される部位を有することが好ましい。
 マクロモノマーBとして、炭化水素系溶剤に対して溶媒和されている構造部分(溶媒和部分)と溶媒和されない構造部分(非溶媒和部分)とを有しているポリウレア又はポリウレタンも好ましい。ポリウレア又はポリウレタンとしては、炭素数6以上の長鎖アルキル基を有する粒子が好ましい。このような粒子は、例えば、非水媒体中で、炭素数6以上の長鎖アルキル基を有するジオール化合物(いわゆる親油性ジオール)と、イソシアネート化合物と、ポリアミン(ポリウレタンの場合はポリオール)化合物と、を反応させることで得られる。つまり、炭素数6以上の長鎖アルキル基等の、炭化水素系溶剤と溶媒和した構造部分を粒子に付与することができる。なお、親油性ジオール及びイソシアネート化合物に代えて、これらの化合物からなる末端NCOプレポリマーを反応させてもよい。
 親油性ジオールは、官能基が2以下のポリオールであって、好ましい分子量は700以上5000未満である。ただし、親油性ジオールは、これに限定されない。親油性ジオールの具体例としては、各種の油脂を低級アルコール及び/又はグリコールを用いてアルコリシス化する方法、油脂を部分鹸化する方法、水酸基含有脂肪酸をグリコールによりエステル化する方法等によって、油脂に約2個以下の水酸基を含有させたもの、あるいはJ.H.SAUNDERS,K.C.FRISCH著のPOLYURETHANES,CHEMISTRY AND TECHNOLOGY PART1,Chemistry(pp.48~53、1962年発行)等に記載の、油脂変性ポリオール、末端アルコール変性した(メタ)アクリル樹脂及び末端アルコール変性したポリエステル等が挙げられる。
 上記のうち、水酸基含有脂肪酸としては、例えば、リシノレイン酸、12-ヒドロキシステアリン酸、ヒマシ油脂肪酸及び水添ヒマシ油脂肪酸等が挙げられる。
 末端アルコール変性した(メタ)アクリル樹脂としては、例えば、チオグリセロールを連鎖移動剤として用いた長鎖アルキル(メタ)アクリレートの重合物などが挙げられる。アルキル(メタ)アクリレートの重合物としては、炭素数6以上30未満のアルキル(メタ)アクリレートの1種又は2種以上が好適に用いられる。更に好ましくは、炭素数8以上25未満(特に好ましくは炭素数10以上20未満)のアルキル(メタ)アクリレートである。
 イソシアネート化合物としては、通常のイソシアネート化合物を全て適用でき、特に好ましくは、ヘキサメチレンジイソシアネート、水添加トルエンジイソシアネート(水添加TDI)、水添加ジフェニルメタンジイソシアネート(水添加MDI)及びイソホロジイソシアネート等の脂肪族又は脂環族系ジイソシアネート化合物である。
 アミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、N-アミノエチルピペラジン、ビス-アミノプロピルピペラジン、ポリオキシプロピレンジアミン、4,4-ジアミノジシクロヘキシルメタン、イソホロンジアミン、チオ尿素及びメチルイミノビスプロピルアミン等が挙げられる。アミン化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を混合した混合物として用いてもよい。
 上記マクロモノマーBとして、末端にエチレン性不飽和結合を有するマクロモノマーを用いてもよい。ここで、マクロモノマーBは、ポリマー鎖部分とその末端のエチレン性不飽和二重結合を有する重合可能な官能基の部分からなる。
 マクロモノマーBに由来する構成成分の共重合比は特に限定されないが、バインダー粒子Bを構成するポリマー中、3質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが特に好ましい。上限としては、70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることが特に好ましい。なお、共重合比は、バインダー粒子Bの合成に用いられるモノマーの仕込み量(使用量)から算出することができる。ただし、2環以上の環構造を含む基を有するモノマーの仕込み量(使用量)は含まれない。
-2環以上の環構造を含む基-
 本発明に用いられる2環以上の環構造を含む基は、2環以上の環(好ましくは縮環)構造を有する化合物の少なくとも1つの水素原子を結合手に置き換えた基であればよく、下記一般式(D)で表される化合物の少なくとも1つの水素原子を結合手に置き換えた基であることが好ましく、1つ又は2つの水素原子を結合手に置き換えた基であることがより好ましく、1つの水素原子を結合手に置き換えた基であることが特に好ましい。
 下記一般式(D)で表される化合物から形成される基は、炭素質材料等との親和性に優れるため、バインダー粒子Bを含有する組成物の分散安定性を向上させることができ、固体粒子の結着性を向上させることができる。分散安定性の向上、結着性の向上に伴い、本発明の二次電池はサイクル特性に優れる。2環以上の環構造を含む基は、サイクル特性向上の観点から、3環以上の環構造を含む基であることが好ましく、4環以上の環構造を含む基であることが更に好ましい。上限に特に制限はないが、18環以下が好ましく、16環以下がより好ましく、12環以下が更に好ましく、8環以下が更に好ましく、6環以下が更に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 一般式(D)中、環αは2環以上の環を表し、RD1は環αの構成原子と結合している置換基を表し、d1は1以上の整数を表す。d1が2以上の場合、複数のRD1は同一でも異なっていてもよい。隣接する原子に置換するRD1が互いに結合して、環を形成してもよい。環αは、2環以上が好ましく、3環以上がより好ましく、4環以上が更に好ましい。また、環αは、18環以下が好ましく、16環以下がより好ましく、12環以下が更に好ましく、8環以下が更に好ましく、6環以下が更に好ましい。環αは3員環以上の環構造を含有することが好ましく、4員環以上の環構造を含有することがより好ましく、5員環以上の環構造を含有することが更に好ましく、6員環構造を含有することが特に好ましい。また環αは24員環以下の環構造を含有することが好ましく、12員環以下の環構造を含有することがより好ましく、8員環以下の環構造を含有することが更に好ましく、6員環の環構造を含有することが特に好ましい。
 環αは脂肪族炭化水素環、不飽和炭化水素環、芳香族環、ヘテロ環のいずれか又はその組み合わせの構造を含有することが好ましい。脂肪族炭化水素環の具体的な構造としてはシクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロウンデカン、シクロドデカン、デカリンなどが挙げられる。
 不飽和炭化水素環の具体的な構造としては上記脂肪族炭化水素環の一部が二重結合に置き換わった環構造が挙げられる。例えば、シクロブテン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロヘキセン、シクロヘキサジエン、シクロオクテン、シクロオクタジエンなどが挙げられる。
 芳香族環の具体的な構造としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ピレン、テトラセン、ペンタセン、フェナントレン、クリセン、トリフェニレン、テトラフェン、ピセン、ペンタヘン、ペリレン、ヘリセン、コロネンなどが挙げられる。
 ヘテロ環の具体的な構造としては、エチレンイミン、エチレンオキシド、エチレンスルフィド、アセチレンオキシド、アザシクロブタン、1,3-プロピレンオキシド、トリメチレンスルフィド、ピロリジン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロチオフェン、ピロール、フラン、チオフェン、ピペリジン、テトラヒドロピラン、テトラヒドロチオピラン、ピリジン、ヘキサメチレンイミン、ヘキサメチレンオキシド、ヘキサメチレンスルフィド、アザロトピリデン、オキサシクロヘプタトリエン、チオトロピリデン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾリン、ピラジン、モルホリン、チアジン、インドール、イソインドール、ベンゾイミダゾール、プリン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、シンノリン、プテリジン、クロメン、イソクロメン、アクリジン、キサンテン、アクリジン、ベンゾキノリン、カルバゾール、ベンゾ-O-シンノリン、ポルフィリン、クロリン、コリンなどが挙げられる。
 環αは中でも、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロヘキセン、シクロヘキサジエン、シクロオクテン、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ピレン、テトラセン、フェナントレン、トリフェニレン、ピロリジン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロチオフェン、ピロール、フラン、チオフェン、ピペリジン、ピリジン、ヘキサメチレンイミン、ヘキサメチレンオキシド、ヘキサメチレンスルフィド、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾリン、ピラジン、モルホリン、チアジン、インドール、イソインドール、ベンゾイミダゾール、キノリン、ベンゾキノリン、キサンテン、カルバゾール、ポルフィリンを含有する構造が好ましく、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロヘキセン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ピレン、トリフェニレン、ピロール、フラン、チオフェン、ピペリジン、ピリジン、イミダゾール、オキサゾール、インドールを含有していることが更に好ましく、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、ピレンを含有する構造が特に好ましい。
 RD1で表される置換基としては、上述の置換基Tが好ましく挙げられる。
 また、RD1で表される置換基として、=Oも好ましい。このような=Oを有する環αの例として、アントラキノンを含む構造が挙げられる。
 後述のように、上記2環以上の環構造を含む基を、本発明に用いられるバインダー粒子Bを構成するポリマーの側鎖及び/又はマクロモノマーB成分の側鎖に含ませるため、RD1が上記式(b-1)で表される部位及び/又は上記連結基Lを有すること、RD1が後述のPであることも好ましい。
 本発明に用いられるバインダー粒子Bを構成するポリマーは、上記2環以上の環構造を含む基をポリマー主鎖、側鎖及び末端のいずれに有していてもよい。
 以下、上記2環以上の環構造を有する化合物が、一般式(D)で表される化合物である場合を例に挙げて説明する。
 ポリマーの主鎖に有するとは、一般式(D)で表される化合物が、一般式(D)で表される化合物の少なくとも2つの水素原子を結合手に置き換えた構造でポリマーに組み込まれ、ポリマーの繰り返し構造となる主鎖そのものとなるものである。一方、ポリマーの側鎖に有するとは、一般式(D)で表される化合物の1つの水素原子を結合手に置き換えた構造でポリマーに組み込まれることを意味する。また、ポリマー末端に有するとは、一般式(D)で表される化合物の1つ水素原子を結合手に置き換えた構造でポリマーに組み込まれ、ポリマー鎖長となるものである。ここで、ポリマーの主鎖、側鎖及びポリマー末端の複数に含まれていても構わない。
 本発明では、バインダー粒子Bを構成するポリマーが、上記2環以上の環構造を含む基を、主鎖又は側鎖に有することが好ましく、側鎖に有することがより好ましく、マクロモノマーB由来の構成成分の側鎖(マクロモノマーB由来の構成成分が有するグラフト鎖)中に有することが特に好ましい。マクロモノマーB成分の側鎖に有するとは、一般式(D)で表される化合物の1つの水素原子を結合手に置き換えた構造を側鎖として有する繰り返し単位が、マクロモノマーB成分を構成する繰り返し単位の1つとして、マクロモノマーB成分に組み込まれていることを意味する。
 上記2環以上の環構造を含む基が、本発明に用いられるバインダー粒子Bを構成するポリマーの側鎖に組み込まれていることにより、上記2環以上の環構造を含む基の運動性が向上することで吸着性が向上する。そうすることで、全固体二次電池における固体粒子間等の結着性をより向上させることができる。上記2環以上の環構造を含む基が、本発明に用いられるバインダー粒子Bを構成するポリマーのマクロモノマーB成分の側鎖に含まれていることにより、バインダー粒子B表面に存在する上記2環以上の環構造を含む基の割合が多くなり、全固体二次電池における固体粒子間等の結着性をより向上させることができる。
 本発明においては、上記2環以上の環構造を含む基を有する繰り返し単位の含有量が、バインダー粒子Bを構成するポリマー100質量%中10質量%以上85質量%以下であることが好ましく、15質量%以上80質量%以下であることがより好ましく、18質量%以上70質量%以下であることが特に好ましい。上記2環以上の環構造を含む基を有する繰り返し単位の含有量が上記範囲内にあることにより、吸着性とバインダー粒子Bの分散安定性が両立することができ好ましい。
 なお、上記2環以上の環構造を含む基を有する繰り返し単位の含有量は、バインダー粒子Bの合成に用いられるモノマーの仕込み量(使用量)から算出することができる。国際公開第2017/131093号に記載の表1において、M1~M4及びMMで表される成分のうち、2環以上の環構造を含む基を有する成分の合計が、上記2環以上の環構造を含む基を有する繰り返し単位の含有量である。例えば、表1のBP-5では、M4(B-5)とMM(MM-2)が2環以上の環構造を含む基を有しており、2環以上の環構造を含む基を有する繰り返し単位の含有量は40質量%である。
 また、本発明において、上記一般式(D)で表される化合物は、下記一般式(1)で表される化合物及び後述の一般式(2)で表される脂肪族炭化水素のうちの少なくとも1種であることが好ましい。
 下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される脂肪族炭化水素は、負極活物質である炭素質材料等との親和性に優れる。そのため、これらの化合物を含有する組成物の分散安定性をより向上させるとともに固体粒子の結着性を向上させることができる。また、分散安定性の向上、結着性の向上に伴い、この組成物を用いて作製した二次電池のサイクル特性を向上させることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 一般式(1)において、CHCはベンゼン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロヘキサジエン環を表す。n1は0~8の整数を表す。R11~R16は各々独立に、水素原子又は置換基を表す。CHCがベンゼン環以外の場合は環構造にR11~R16以外に水素原子を有していてもよい。X及びXは各々独立に、水素原子又は置換基を表す。ここで、R11~R16、X及びXにおいて、互いに隣接する基が結合して、5又は6員環を形成してもよい。ただし、n1が0の場合、R11~R16のいずれか1つの置換基は、-(CHCm1-Rxであるか、又はR11~R16のいずれか2つが互いに結合して、-(CHCm1-を形成する。ここで、CHCはフェニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基を表し、m1は2以上の整数を表し、Rxは水素原子又は置換基を表す。また、n1が1の場合、R11~R16、X及びXにおいて、互いに隣接する少なくとも2つが結合して、ベンゼン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環又はシクロヘキサジエン環を形成する。
 R11~R16が表す置換基として、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロアリールチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基若しくはその塩、スルホ基若しくはその塩、アミノ基、メルカプト基(スルファニル基)、アミド基、ホルミル基、シアノ基、ハロゲン原子、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基、エポキシ基、オキセタニル基等が挙げられる。
 なお、以下ではホルミル基をアシル基に含めて説明する。
 アルキル基の炭素数は、1~30が好ましく、1~25がより好ましく、1~20が特に好ましい。具体的には、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、t-ブチル、オクチル、ドデシル、ステアリル、ベンジル、ナフチルメチル、ピレニルメチル及びピレニルブチルが挙げられる。アルキル基としては内部に二重結合又は三重結合の不飽和炭素結合を含有することが更に好ましい。
 アリール基の炭素数は、6~30が好ましく、6~26がより好ましく、6~15が特に好ましい。具体的には、フェニル、ナフチル、アントラセン、ターフェニル、トリル、キシリル、メトキシフェニル、シアノフェニル及びニトロフェニルが挙げられる。
 ヘテロアリール基は、好ましくは、少なくとも1つの酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有する5又は6員環の基であり、その炭素数は、6~30が好ましく、6~26がより好ましく、6~15が特に好ましい。具体的には、フラン、ピリジン、チオフェン、ピロール、トリアジン、イミダゾール、テトラゾール、ピラゾール、チアゾール及びオキサゾールが挙げられる。
 アルケニル基の炭素数は、2~30が好ましく、2~25がより好ましく、2~20が特に好ましい。具体的には、ビニル及びプロペニルが挙げられる。
 アルキニル基の炭素数は、2~30が好ましく、2~25がより好ましく、2~20が特に好ましい。具体的には、エチニル、プロピニル及びフェニルエチニルが挙げられる。
アルコキシ基:アルコキシ基中のアルキル基は、上記アルキル基と同じである。
アリールオキシ基:アリールオキシ基中のアリール基は、上記アリール基と同じである。
ヘテロアリールオキシ基:ヘテロアリールオキシ基中のヘテロアリール基は、上記ヘテロアリール基と同じである。
アルキルチオ基:アルキルチオ基中のアルキル基は、上記アルキル基と同じである。
アリールチオ基:アリールチオ基中のアリール基は、上記アリール基と同じである。
ヘテロアリールチオ基:ヘテロアリールチオ基中のヘテロアリール基は、上記ヘテロアリール基と同じである。
アシル基:炭素数は、1~30が好ましく、1~25がより好ましく、1~20が更に好ましい。アシル基はホルミル基、脂肪族カルボニル基、芳香族カルボニル基、ヘテロ環カルボニル基を含む。例えば、次の基が挙げられる。ホルミル、アセチル(メチルカルボニル)、ベンゾイル(フェニルカルボニル)、エチルカルボニル、アクリロイル、メタクリロイル、オクチルカルボニル、ドデシルカルボニル(ステアリン酸残基)、リノール酸残基、リノレン酸残基
アシルオキシ基:アシルオキシ基中のアシル基は、上記アシル基と同じである。
アルコキシカルボニル基:アルコキシカルボニル基中のアルキル基は、上記アルキル基と同じである。
アリールオキシカルボニル基:アリールオキシカルボニル基中のアリール基は、上記アリール基と同じである。
アルキルカルボニルオキシ基:アルキルカルボニルオキシ基中のアルキル基は、上記アルキル基と同じである。
アリールカルボニルオキシ基:アリールカルボニルオキシ基中のアリール基は、上記アリール基と同じである。
 これら置換基は一般的に、一般式(1)で示される芳香族炭化水素の求電子置換反応、求核置換反応、ハロゲン化、スルホン化、ジアゾ化、又はそれらの組み合わせによって導入することが可能である。例えばフリーデルクラフト反応によるアルキル化、フリーデルクラフト反応によるアシル化、ビルスマイヤー反応、遷移金属触媒カップリング反応などが挙げられる。
 n1は、0~6の整数がより好ましく、1~4の整数が特に好ましい。
 一般式(1)で表される化合物は、下記一般式(1-1)又は(1-2)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 一般式(1-1)において、Arはベンゼン環である。R11~R16、X及びXは、一般式(1)におけるR11~R16、X及びXと同義であり、好ましい範囲も同じである。n3は1以上の整数を表す。ただし、n3が1の場合、R11~R16、X及びXにおいて、互いに隣接する少なくとも2つが結合して、ベンゼン環を形成する。
 一般式(1-2)において、Rxは一般式(1)におけるRxと同義であり、好ましい範囲も同じである。R10は置換基を表し、nxは0~4の整数を表す。m3は3以上の整数を表す。Ryは、水素原子又は置換基を表す。ここで、RxとRyが結合してもよい。
 n3は、1~6の整数が好ましく、1~3の整数がより好ましく、1~2の整数が特に好ましい。
 m3は、3~10の整数が好ましく、3~8の整数がより好ましく、3~5の整数が特に好ましい。
 一般式(1)で表される化合物の具定例として、ナフタレン、アントラセン、フェナントラセン、ピレン、テトラセン、テトラフェン、クリセン、トリフェニレン、ペンタセン、ペンタフェン、ペリレン、ピレン、ベンゾ[a]ピレン、コロネン、アンタントレン、コランヌレン、オバレン、グラフェン、シクロパラフェニレン、ポリパラフェニレン又はシクロフェンの構造を含む化合物が挙げられる。ただし、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 一般式(2)において、Y及びYは各々独立に水素原子、メチル基又はホルミル基を表す。R21、R22、R23及びR24は各々独立に、置換基を表し、a、b、c及びdは0~4の整数を表す。
 ここで、A環は、飽和環、二重結合を1若しくは2個有する不飽和環又は芳香環であってもよく、B環及びC環は、二重結合を1若しくは2個有する不飽和環であってもよい。なお、a、b、c又はdの各々において、2~4の整数の場合、互いに隣接する置換基が結合して環を形成してもよい。
 一般式(2)で表される脂肪族炭化水素は、ステロイド骨格を有する化合物である。
 ここで、ステロイド骨格の炭素番号は、下記の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 最初に、一般式(2)で表される脂肪族炭化水素を説明する。
 R21、R22、R23及びR24における置換基は、どのような置換基でも構わないが、アルキル基、アルケニル基、ヒドロキシ基、ホルミル基、アシル基、カルボキシ基又はその塩、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基、エポキシ基、オキセタニル基が好ましく、また、同一炭素原子に2つ置換した置換基が共同して形成された、=O基が好ましい。
 アルキル基は、炭素数1~12のアルキル基が好ましく、置換基を有していてもよい。このような置換基としては、どのような置換基でも構わないが、アルキル基、アルケニル基、ヒドロキシ基、ホルミル基、アシル基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホ基が挙げられる。アルキル基としては内部に二重結合又は三重結合の不飽和炭素結合を含有することが更に好ましい。
 アルケニル基は、炭素数1~12のアルケニル基が好ましく、置換基を有していてもよい。このような置換基としては、どのような置換基でも構わないが、アルキル基、アルケニル基、ヒドロキシ基、ホルミル基、アシル基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホ基が挙げられる。
 R21は、炭素番号3に置換するのが好ましく、R22は、炭素番号6又は7に置換するのが好ましく、R23は炭素番号11又は12に置換するのが好ましく、R24は、炭素番号17に置換するのが好ましい。
 Y、Yは水素原子又はメチル基が好ましい。
 a、b、c、dは0~2の整数が好ましい。
 A環が不飽和環である場合、二重結合は炭素番号4と5の結合が好ましく、B環が不飽和環である場合、二重結合は炭素番号5と6又は6と7の結合が好ましく、C環が不飽和環である場合、二重結合は炭素番号8と9の結合が好ましい。
 なお、一般式(2)で表される化合物は、立体異性体のいずれをも包含するものである。置換基の結合方向が紙面下方向をα、紙面上方向をβで表すと、α、βのいずれであってもよく、これらの混合であってもよい。また、A/B環の配置、B/C環の配置、C/D環の配置は、トランス配置であっても、シス配置のいずれであってもよく、これらの混合配置であっても構わない。
 本発明では、a~dの総和が1以上であって、かつR21、R22、R23及びR24のいずれかが、ヒドロキシ基又は置換基を有していてもよいアルキル基が好ましい。
 ステロイド骨格を有する化合物としては下記に示されるようなステロイドが好ましい。
 下記では、ステロイド環に有する置換基は、立体的に制御されているものである。
 左からコレスタン類、コラン類、プレグナン類、アンドロスタン類、エストラン類である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 一般式(2)で表される脂肪族炭化水素の具体例として、コレステロール、エルゴステロール、テストステロン、エストラジオール、エルドステロール、アルドステロン、ヒドロコルチゾン、スチグマステロール、チモステロール、ラノステロール、7-デヒドロデスモステロール、7-デヒドロコレステロール、コラン酸、コール酸、リトコール酸、デオキシコール酸、デオキシコール酸ナトリウム、デオキシコール酸リチウム、ヒオデオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、ウルソデオキシコール酸、デヒドロコール酸、ホケコール酸又はヒオコール酸の構造を含む化合物が挙げられる。ただし、本発明はこれらに限定されない。
 一般式(2)で表される脂肪族炭化水素は、市販品を用いることができる。
 一般式(D)で表される化合物は、RD1の少なくとも1つがL1a-Pであること、又はRD1の少なくとも2つが各々独立にL2a-P又はL3a-Pであることが好ましく、前者であることがより好ましい。一般式(1)においては、R11~R16、X及びXの少なくとも1つがL1a-Pであること、又はR11~R16、X及びXの少なくとも2つが各々独立にL2a-P又はL3a-Pであることが好ましく、前者であることがより好ましい。一般式(2)においては、R21、R22、R23及びR24の少なくとも1つがL1a-Pであること、又はRD1の少なくとも2つが各々独立にL2a-P又はL3a-Pであることが好ましく、前者であることがより好ましい。
 なお、L1a-PはL1aで環に結合する。また、L2a-P及びL3a-PはL2a及びL3aでそれぞれ環に結合する。
 L1aは、単結合又は連結基を表す。連結基としては、炭化水素連結基〔炭素数1~10のアルキレン基(より好ましくは炭素数1~6、更に好ましくは1~3)、炭素数2~10のアルケニレン基(より好ましくは炭素数2~6、更に好ましくは2~4)、炭素数2~10のアルキニレン基(より好ましくは炭素数2~6、更に好ましくは2~4)、炭素数6~22のアリーレン基(より好ましくは炭素数6~10)、又はこれらの組み合わせ〕、ヘテロ連結基〔カルボニル基(-CO-)、チオカルボニル基(-CS-)、エーテル基(-O-)、チオエーテル基(-S-)、イミノ基(-NRNa-)、アンモニウム連結基(-NRNa -)、ポリスルフィド基(Sの数が1~8個)、イミン連結基(RNa-N=C<,-N=C(RNa)-)、スルホニル基(-SO-)、スルフィニル基(-SO-)、リン酸連結基(-O-P(OH)(O)-O-)、ホスホン酸連結基(-P(OH)(O)-O-)、又はこれらの組み合わせ〕、又は、これらを組み合わせた連結基が好ましい。L1aにおけるRNaは水素原子又は炭素数1~12のアルキル基(好ましくは炭素数1~4、更に好ましくは炭素数1~2)を表す。
 なお、置換基や連結基が縮合して環を形成する場合には、上記炭化水素連結基が、二重結合や三重結合を適宜形成して連結していてもよい。形成される環としては、5員環又は6員環が好ましい。5員環としては含窒素5員環が好ましく、その環をなす化合物として例示すれば、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、インダゾール、インドール、ベンゾイミダゾール、ピロリジン、イミダゾリジン、ピラゾリジン、インドリン、カルバゾール、又はこれらの誘導体などが挙げられる。6員環としては、ピペリジン、モルホリン、ピペラジン、又はこれらの誘導体などが挙げられる。またアリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、同様に置換されていても無置換でもよい。
 L1aが組み合わせからなる連結基である場合、組み合わせる数は、特に限定されず、例えば、2~30が好ましく、2~20がより好ましく、2~10が更に好ましく、2~4が特に好ましい。組み合わせからなる連結基としては、例えば、炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキレン基、炭素数6~24(好ましくは6~10)のアリーレン基、エーテル基(-O-)、チオエーテル基(-S-)、イミノ基(NRNa)、カルボニル基、(ポリ)アルキレンオキシ基、(ポリ)エステル基、(ポリ)アミド基又はそれらの組み合わせに係る基が挙げられる。中でも、炭素数1~4のアルキレン基、エーテル基(-O-)、イミノ基(NRNa)、カルボニル基、(ポリ)アルキレンオキシ基、(ポリ)エステル基又はそれらの組み合わせに係る基がより好ましい。他にも後述する例示モノマーが有する連結基が挙げられる。
 L1aが置換基を採りうる基であるとき、更に置換基を有していてもよい。置換基としては上記置換基Tが挙げられ、中でも、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子、塩素原子)、アルキル基、アシル基、カルバモイル基、ヒドロキシ基が好ましい。
 L1aは一定以上の長さを有することが好ましい。具体的には環α(環α、一般式(1)又は(2)における環構造を構成する原子のうちL1aが結合する原子)とPとを連結する最短原子数は、2原子以上が好ましく、4原子以上がより好ましく、6原子以上が更に好ましく、8原子以上が特に好ましい。上限は1000原子以下であることが好ましく、500原子以下であることがより好ましく、100原子以下であることが更に好ましく、20原子以下であることが特に好ましい。
 L2a、L3aはL1aと同義でありそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
 Pは重合性部位である。重合性部位とは、重合反応で重合することができる基であり、エチレン性不飽和基、エポキシ基やオキセタニル基のような、連鎖重合する基が挙げられる。またヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、イソシアナート基等を2つ以上有する基、及び、縮合重合する基として、ジカルボン酸無水物構造を1つ以上有する基などが挙げられる。
 なお、エチレン性不飽和基は、例えば、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニル基(アリル基を含む)が挙げられる。
 Pは、エチレン性不飽和基、エポキシ基、オキセタニル基又はジカルボン酸無水物を1つ以上、又はヒドロキシ基、アミノ基、イソシアナート基、2つ以上含有する部分構造が好ましく、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基又はビニル基を1つ以上、又はヒドロキシ基、アミノ基、イソシアナート基を2つ以上含有する部分構造がより好ましく、(メタ)アクリロイル基又は(メタ)アクリロイルオキシ基を含有する部分構造が好ましい。
 Pはヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、イソシアナート基、ジカルボン酸無水物など縮合重合する基が挙げられる。中でもヒドロキシ基、アミノ基、イソシアナート基、ジカルボン酸無水物が好ましく、ヒドロキシ基、アミノ基、イソシアナート基が特に好ましい。
 L1a-Pは、下記一般式(F-1)で表される基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 一般式(D)で表される化合物は、d1が1~4で、RD1が一般式(F-1)で表される基であることが好ましく、d1が1で、RD1が一般式(F-1)で表される基であることがより好ましい。一般式(1)においては、R11~R16、X及びXの少なくとも4つが一般式(F-1)で表される基であることが好ましく、少なくとも1つが一般式(F-1)で表される基であることがより好ましい。一般式(2)においては、R21、R22、R23及びR24の少なくとも4つが一般式(F-1)で表される基であることが好ましく、少なくとも1つが一般式(F-1)で表される基であることがより好ましい。
 X31は、-O-又は>NHを表す。
 式中、R31は、水素原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基又はアリール基を表す。
 R31として採りうるアルキル基としては、特に限定されないが、炭素数1~24のアルキル基が好ましく、1~12のアルキル基がより好ましく、1~6のアルキル基が特に好ましい。
 R31として採りうるアルケニル基としては、特に限定されないが、炭素数2~24のアルケニル基が好ましく、2~12のアルケニル基がより好ましく、2~6のアルケニル基が特に好ましい。
 R31として採りうるアルキニル基としては、特に限定されないが、炭素数2~24のアルキニル基が好ましく、2~12のアルキニル基がより好ましく、2~6のアルキニル基が特に好ましい。
 R31として採りうるアリール基としては、特に限定されないが、炭素数6~22のアリール基が好ましく、6~14のアリール基がより好ましい。
 R31として採りうるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子が好ましい。
 R31は、中でも、水素原子又はアルキル基が好ましく、水素原子又はメチルがより好ましい。
 R31が置換基を採りうる基(アルキル基、アルケニル基、アルキニル基又はアリール基)であるとき、R31は更に置換基を有していてもよい。置換基としては上記置換基Tが挙げられ、中でも、ハロゲン原子(フッ素原子等)、ヒドロキシ基、カルボキシ基、エステル基(アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アリーロイルオキシ基等)、アミド基(カルバモイル基)が好ましい。
 L31は、L1aと同義である。中でも、アルキレン基(好ましくは炭素数1~12、更に好ましくは1~6)、カルボニル基、エーテル基、イミノ基、又はこれらを組み合わせた連結基がより好ましい。炭素数1~4のアルキレン基、カルボニル基、エーテル基、イミノ基又はこれらを組み合わせた連結基が特に好ましい。
 L31が置換基を採りうる基であるとき、更に置換基を有していてもよい。置換基としては上記置換基Tが挙げられ、中でも、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子、塩素原子)、アルキル基、アシル基、カルバモイル基、ヒドロキシ基が好ましい。
 L31は一定以上の長さを有することが好ましい。環α(環α、一般式(1)又は(2)における環構造を構成する原子のうちL1aが結合する原子)とX31とを連結する最短原子数は、環αとPとを連結する最短原子数と同じである。
 以下に、上記2環以上の環構造を有する化合物の例を挙げるが、本発明がこれらにより限定して解釈されるものではない。なお、下記例示化合物において、m4は、1~100000を表し、n4は、1~100000を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 2環以上の環構造を有する化合物は、例えば、2環以上の環構造と反応点(例えば、ヒドロキシ基やカルボキシ基など)を有する化合物に重合性基(例えば、(メタ)アクリロイル基など)を含有する化合物を反応させて合成することにより得ることができる。
 バインダー粒子Bの平均粒子径は、50,000nm以下であり、1000nm以下であることが好ましく、500nm以下であることがより好ましく、300nm以下であることが更に好ましく、250nm以下であることが特に好ましい。下限値は10nm以上であり、30nm以上であることが好ましく、50nm以上であることが更に好ましく、100nm以上であることが特に好ましい。バインダー粒子Bの大きさを上記の範囲とすることにより、固体粒子等との抵抗被膜の面積が小さくなり、低抵抗化することができる。すなわち、良好な密着性と界面抵抗の抑制とを実現することができる。
 なお、バインダー粒子Bの平均粒子径の測定方法は、バインダー粒子Aの平均粒子径の測定方法と同じである。
 バインダー粒子Bを構成するポリマーの質量平均分子量は、5,000以上が好ましく、10,000以上がより好ましく、30,000以上が更に好ましい。上限としては、1,000,000以下が実質的であるが、架橋された態様も好ましい。
 なお、バインダー粒子Bを構成するポリマーの質量平均分子量は、バインダー粒子Aを構成するポリマーの数平均分子量の測定方法と同様にして測定することができる。
 加熱や電圧の印加によってポリマーの架橋が進行した場合には、上記分子量より大きな分子量となっていてもよい。好ましくは、全固体二次電池の使用開始時に、バインダー粒子Bを構成するポリマーが上記範囲の質量平均分子量であることである。
 本発明に用いられるバインダーを構成するポリマーの水分濃度は、100ppm(質量基準)以下が好ましい。また、このポリマーは、晶析させて乾燥させてもよく、ポリマー溶液をそのまま用いてもよい。金属系触媒(ウレタン化、ポリエステル化触媒=スズ、チタン、ビスマス)は少ない方が好ましい。重合時に少なくするか、晶析で触媒を除くことで、共重合体中の金属濃度を、100ppm(質量基準)以下とすることが好ましい。
 活物質層のバインダーの含有量は特に制限されない。活物質層中、バインダーの含有量は、100質量部に対して、0.1~50質量部であることが好ましく、0.5~40質量部であることがより好ましい。活物質層が無機固電解質を含有する場合、上記含有量にかかわらず、無機固電解質100質量部に対して、0.1~50質量部であることが好ましく、0.5~40質量部であることがより好ましく、1~30質量部であることが特に好ましい。本発明において、バインダーの含有量は上記範囲内に設定されるが、易接着層付集電体により集電体と活物質層との密着性が強固であるから、バインダーの含有量を低減できる。
 バインダーを上記の範囲で用いることにより、一層効果的に無機固体電解質の結着性と界面抵抗の抑制性とを両立して実現することができる。
 活物質層において、バインダーは1種を単独で用いても、複数の種類のものを組み合わせて用いてもよい。また、他の粒子と組み合わせて用いてもよい。
 なお、本発明に用いられるバインダーは、常法により調製することができる。
 また、バインダーとして、バインダー粒子が分散した分散液として用いることもできる。バインダーを粒子化する方法としては、例えば、重合反応時にバインダー粒子を形成する方法、重合反応液からバインダー樹脂を沈殿させて粒子化する方法等が挙げられる。
<固体電解質>
 活物質層は、固体電解質を含有してもよく、本発明の電極を全固体二次電池に用いる場合、活物質層は固体電解質を含有することが好ましい。
 固体電解質とは、その内部においてイオンを移動させることができる固体状の電解質のことである。固体電解質は、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する固体電解質であればよい。このような固体電解質としては、有機固体電解質及び無機固体電解質が挙げられ、無機固体電解質が好ましい。
 - 有機固体電解質 -
 有機固体電解質は、二次電池に通常使用されるものを特に制限されることなく用いることができ、例えば、ポリマー電解質が挙げられる。ポリマー電解質は、電解質塩と、この電解質塩を溶解してポリマー電解質にイオン伝導度を付与しうるポリマーとからなるものが挙げられる。
 ポリマー電解質を形成するポリマーは、電解質塩とともにイオン伝導体として機能するものであればよく、例えば、二次電池用のポリマー電解質に通常用いられる高分子を挙げることができる。具体的には、ポリエーテル、ポリシロキサン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアクリレート等の各ポリマーが挙げられる。中でも、ポリエチレンオキシド(ポリエチレングリコール)、ポリプロピレンオキシド(ポリプロピレングリコール)、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(ポリテトラヒドロフラン)などのポリエーテル、ポリジメチルシロキサンなどのポリシロキサン、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸などのポリアクリレート、ポリカーボネートが好ましい。
 ポリマー電解質を形成する電解質塩は、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンを含有する塩である。この電解質塩は、全固体二次電池の充電及び放電によって、正極と負極との間を往復するイオンとして周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンを解離する(発生させる)金属塩である。この電解質塩は、上述のポリマーに溶解されることにより、ポリマーとともにイオン伝導性を発現する特性を示す。
 電解質塩としては、上記イオン伝導性を発現する特性を示すものであれば特に限定されず、全固体二次電池用のポリマー電解質に通常用いられる電解質塩を挙げることができる。
 中でも、リチウム塩が好ましく、下記(a-1)及び(a-2)から選ばれる金属塩(リチウム塩)が好ましい。
(a-1):LiA
 Aは、P、B、As、Sb、Cl、Br若しくはIであるか、又は、P、B、As、Sb、Cl、Br及びIから選ばれる2種以上の元素の組み合わせを示す。Dは、F又はOを示す。xは1~6であり、1~3がより好ましい。yは1~12であり、4~6がより好ましい。
 LiAで示される金属塩の好ましい具体例として、例えば、LiPF、LiBF、LiAsF及びLiSbFから選ばれる無機フッ化物塩、並びに、LiClO、LiBrO及びLiIOから選ばれる過ハロゲン酸塩を挙げることができる。
(a-2):LiN(RSO
 Rはフッ素原子又はパーフルオロアルキル基を示す。このパーフルオロアルキル基の炭素数は1~4が好ましく、1~2がより好ましい。
 LiN(RSOで示される金属塩の好ましい具体例として、例えば、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(FSO及びLiN(CFSO)(CSO)から選ばれるパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩を挙げることができる。
 上記の中でも、イオン伝導性の観点から、電解質塩は、LiPF、LiBF、LiClO、LiBrO、LiN(CFSO、LiN(FSO及びLiN(CFSO)(CSO)から選ばれる金属塩が好ましく、LiPF、LiBF、LiClO、LiN(CFSO及びLiN(FSOから選ばれる金属塩がより好ましく、LiClO、LiN(CFSO及びLiN(FSOから選ばれる金属塩が更に好ましい。
 上記ポリマー及び上記電解質塩は、それぞれ、1種単独で含有してもよく、2種以上を含有してもよい。
 有機固体電解質の、活物質層中の含有量は、併用する活物質との合計含有量として、0.01~50質量%であることが好ましく、0.05~40質量%であることがより好ましい。上記ポリマーと上記電解質塩との質量比は、上記ポリマー:電解質塩=1:0.05~2.50が好ましく、1:0.3~1がより好ましい。
 - 無機固体電解質 -
 本発明において、無機固体電解質とは、無機の固体電解質のことであり、主たるイオン伝導性材料として有機物を含むものではないことから、上述の有機固体電解質とは明確に区別される。また、無機固体電解質は定常状態では固体であるため、通常カチオン及びアニオンに解離又は遊離していない。この点で、電解液、又は、ポリマー中でカチオン及びアニオンに解離若しくは遊離している無機電解質塩(LiPF、LiBF、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)、LiClなど)とも明確に区別される。無機固体電解質は周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有するものであれば、特に限定されず、電子伝導性を有さないものが一般的である。本発明の(全固体)二次電池がリチウムイオン電池の場合、無機固体電解質は、リチウムイオンのイオン伝導性を有することが好ましい。
 上記無機固体電解質は、二次電池に通常使用される固体電解質材料を適宜選定して用いることができる。無機固体電解質は、(i)硫化物系無機固体電解質、(ii)酸化物系無機固体電解質、(iii)ハロゲン化物系無機固体電解質、及び、(iV)水素化物系固体電解質が挙げられ、活物質と無機固体電解質との間により良好な界面を形成することができる観点から、硫化物系無機固体電解質が好ましい。
(i)硫化物系無機固体電解質
 硫化物系無機固体電解質は、硫黄原子を含有し、かつ、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものが好ましい。硫化物系無機固体電解質は、元素として少なくともLi、S及びPを含有し、リチウムイオン伝導性を有しているものが好ましいが、目的又は場合に応じて、Li、S及びP以外の他の元素を含んでもよい。
 硫化物系無機固体電解質としては、例えば、下記式(1)で示される組成を満たすリチウムイオン伝導性無機固体電解質が挙げられる。
 
   La1b1c1d1e1 (1)
 
 式中、LはLi、Na及びKから選択される元素を示し、Liが好ましい。Mは、B、Zn、Sn、Si、Cu、Ga、Sb、Al及びGeから選択される元素を示す。Aは、I、Br、Cl及びFから選択される元素を示す。a1~e1は各元素の組成比を示し、a1:b1:c1:d1:e1は1~12:0~5:1:2~12:0~10を満たす。a1は1~9が好ましく、1.5~7.5がより好ましい。b1は0~3が好ましく、0~1がより好ましい。d1は2.5~10が好ましく、3.0~8.5がより好ましい。e1は0~5が好ましく、0~3がより好ましい。
 各元素の組成比は、下記のように、硫化物系無機固体電解質を製造する際の原料化合物の配合量を調整することにより制御できる。
 硫化物系無機固体電解質は、非結晶(ガラス)であっても結晶化(ガラスセラミックス化)していてもよく、一部のみが結晶化していてもよい。例えば、Li、P及びSを含有するLi-P-S系ガラス、又はLi、P及びSを含有するLi-P-S系ガラスセラミックスを用いることができる。
 硫化物系無機固体電解質は、例えば硫化リチウム(LiS)、硫化リン(例えば五硫化二燐(P))、単体燐、単体硫黄、硫化ナトリウム、硫化水素、ハロゲン化リチウム(例えばLiI、LiBr、LiCl)及び上記Mで表される元素の硫化物(例えばSiS、SnS、GeS)の中の少なくとも2つ以上の原料の反応により製造することができる。
 Li-P-S系ガラス及びLi-P-S系ガラスセラミックスにおける、LiSとPとの比率は、LiS:Pのモル比で、好ましくは60:40~90:10、より好ましくは68:32~78:22である。LiSとPとの比率をこの範囲にすることにより、リチウムイオン伝導度を高いものとすることができる。具体的には、リチウムイオン伝導度を好ましくは1×10-4S/cm以上、より好ましくは1×10-3S/cm以上とすることができる。上限は特にないが、1×10-1S/cm以下であることが実際的である。
 具体的な硫化物系無機固体電解質の例として、原料の組み合わせ例を下記に示す。例えば、LiS-P、LiS-P-LiCl、LiS-P-HS、LiS-P-HS-LiCl、LiS-LiI-P、LiS-LiI-LiO-P、LiS-LiBr-P、LiS-LiO-P、LiS-LiPO-P、LiS-P-P、LiS-P-SiS、LiS-P-SiS-LiCl、LiS-P-SnS、LiS-P-Al、LiS-GeS、LiS-GeS-ZnS、LiS-Ga、LiS-GeS-Ga、LiS-GeS-P、LiS-GeS-Sb、LiS-GeS-Al、LiS-SiS、LiS-Al、LiS-SiS-Al、LiS-SiS-P、LiS-SiS-P-LiI、LiS-SiS-LiI、LiS-SiS-LiSiO、LiS-SiS-LiPO、Li10GeP12などが挙げられる。ただし、各原料の混合比は問わない。このような原料組成物を用いて硫化物系無機固体電解質材料を合成する方法としては、例えば非晶質化法を挙げることができる。非晶質化法としては、例えば、メカニカルミリング法、溶液法及び溶融急冷法を挙げられる。常温での処理が可能になり、製造工程の簡略化を図ることができるからである。
(ii)酸化物系無機固体電解質
 酸化物系無機固体電解質は、酸素原子を含有し、かつ、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものが好ましい。
 酸化物系無機固体電解質は、イオン伝導度として、1×10-6S/cm以上であることが好ましく、5×10-6S/cm以上であることがより好ましく、1×10-5S/cm以上であることが特に好ましい。上限は特に制限されないが、1×10-1S/cm以下であることが実際的である。
 具体的な化合物例としては、例えばLixaLayaTiO〔xaは0.3≦xa≦0.7を満たし、yaは0.3≦ya≦0.7を満たす。〕(LLT); LixbLaybZrzbbb mbnb(MbbはAl、Mg、Ca、Sr、V、Nb、Ta、Ti、Ge、In及びSnから選ばれる1種以上の元素である。xbは5≦xb≦10を満たし、ybは1≦yb≦4を満たし、zbは1≦zb≦4を満たし、mbは0≦mb≦2を満たし、nbは5≦nb≦20を満たす。); Lixcyccc zcnc(MccはC、S、Al、Si、Ga、Ge、In及びSnから選ばれる1種以上の元素である。xcは0<xc≦5を満たし、ycは0<yc≦1を満たし、zcは0<zc≦1を満たし、ncは0<nc≦6を満たす。); Lixd(Al,Ga)yd(Ti,Ge)zdSiadmdnd(xdは1≦xd≦3を満たし、ydは0≦yd≦1を満たし、zdは0≦zd≦2を満たし、adは0≦ad≦1を満たし、mdは1≦md≦7を満たし、ndは3≦nd≦13を満たす。); Li(3-2xe)ee xeeeO(xeは0以上0.1以下の数を表し、Meeは2価の金属原子を表す。Deeはハロゲン原子又は2種以上のハロゲン原子の組み合わせを表す。); LixfSiyfzf(xfは1≦xf≦5を満たし、yfは0<yf≦3を満たし、zfは1≦zf≦10を満たす。); Lixgygzg(xgは1≦xg≦3を満たし、ygは0<yg≦2を満たし、zgは1≦zg≦10を満たす。); LiBO; LiBO-LiSO; LiO-B-P; LiO-SiO; LiBaLaTa12; LiPO(4-3/2w)(wはw<1); LISICON(Lithium super ionic conductor)型結晶構造を有するLi3.5Zn0.25GeO; ペロブスカイト型結晶構造を有するLa0.55Li0.35TiO; NASICON(Natrium super ionic conductor)型結晶構造を有するLiTi12; Li1+xh+yh(Al,Ga)xh(Ti,Ge)2-xhSiyh3-yh12(xhは0≦xh≦1を満たし、yhは0≦yh≦1を満たす。); ガーネット型結晶構造を有するLiLaZr12(LLZ)等が挙げられる。
 またLi、P及びOを含むリン化合物も望ましい。例えばリン酸リチウム(LiPO); リン酸リチウムの酸素の一部を窒素で置換したLiPON; LiPOD(Dは、好ましくは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ru、Ag、Ta、W、Pt及びAuから選ばれる1種以上の元素である。)等が挙げられる。
 更に、LiAON(Aは、Si、B、Ge、Al、C及びGaから選ばれる1種以上の元素である。)等も好ましく用いることができる。
(iii)ハロゲン化物系無機固体電解質
 ハロゲン化物系無機固体電解質は、ハロゲン原子を含有し、かつ、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有する化合物が好ましい。
 ハロゲン化物系無機固体電解質としては、特に制限されないが、例えば、LiCl、LiBr、LiI、ADVANCED MATERIALS,2018,30,1803075に記載のLiYBr、LiYCl等の化合物が挙げられる。中でも、LiYBr、LiYClを好ましい。
(iV)水素化物系無機固体電解質
 水素化物系無機固体電解質は、水素原子を含有し、かつ、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有する化合物が好ましい。
 水素化物系無機固体電解質としては、特に制限されないが、例えば、LiBH、Li(BHI、3LiBH-LiCl等が挙げられる。
 無機固体電解質は粒子であることが好ましい。この場合、無機固体電解質の体積平均粒子径は特に制限されないが、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましい。上限としては、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。無機固体電解質の体積平均粒子径の測定は、以下の手順で行う。無機固体電解質粒子を、水(水に不安定な物質の場合はヘプタン)を用いて20mLサンプル瓶中で1質量%の分散液を希釈調製する。希釈後の分散試料は、1kHzの超音波を10分間照射し、その直後に試験に使用する。この分散液試料を用い、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA-920(商品名、HORIBA社製)を用いて、温度25℃で測定用石英セルを使用してデータ取り込みを50回行い、体積平均粒子径を得る。その他の詳細な条件等は必要によりJIS Z 8828:2013「粒子径解析-動的光散乱法」の記載を参照する。1水準につき5つの試料を作製しその平均値を採用する。
 無機固体電解質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 固体電解質層を形成する場合、固体電解質層の単位面積(cm)当たりの無機固体電解質の質量(mg)(目付量)は特に制限されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができ、例えば、1~100mg/cmとすることができる。
 ただし、固体電解質層が上述の活物質を含有する場合、無機固体電解質の目付量は、活物質と無機固体電解質との合計量が上記範囲であることが好ましい。
 無機固体電解質の、活物質層中の含有量は、分散性、界面抵抗の低減及び結着性の点で、併用する活物質との合計含有量として、50~99.9質量%であることが好ましく、60~99.5質量%であることがより好ましく、70~99質量%であることが特に好ましい。
<添加剤>
 本発明の固体電解質組成物は、上記各成分以外の他の成分として、所望により、イオン液体、リチウム塩(支持電解質)、増粘剤、架橋剤(ラジカル重合、縮合重合又は開環重合により架橋反応するもの等)、重合開始剤(酸又はラジカルを熱又は光によって発生させるものなど)、消泡剤、レベリング剤、脱水剤、酸化防止剤等の添加剤を、適宜の含有量で、含有することができる。
 リチウム塩としては、通常この種の製品に用いられるリチウム塩が好ましく、特に制限はなく、例えば、特開2015-088486の段落0082~0085記載のリチウム塩が好ましい。イオン液体は、イオン伝導度をより向上させるため含有されるものであり、公知のものを特に制限されることなく用いることができる。
[電極(電極シート)の製造方法]
 本発明の電極の製造方法は、本発明の易接着層付集電体を用いて、この易接着層を形成する重合体を活物質層内に取り込むことができる方法であれば特に制限されない。好ましい製造方法として、CLogP値が2.0以上で、かつ易接着層付集電体の易接着層に含まれる重合体の溶解度が1g/100g以上である溶剤と電極活物質とを含有する活物質層形成用組成物を調製し、得られた活物質層形成用組成物を易接着層付集電体の易接着層上で製膜する方法である。この方法においては、上記集電体、上記易接着層形成用組成物及び活物質層形成用組成物を組み合わせて用いることができる。活物質層形成用組成物を製膜する過程において、易接着層の表面に活物質層形成用組成物を塗布することにより、易接着層を形成する重合体を、活物質層形成用組成物が含有する溶剤により、再溶解させて活物質層形成用組成物中に取り込み、その後活物質層形成用組成物を乾燥する。これにより、本発明の電極を作製できる。
 本発明の電極の製造方法において、活物質層形成用組成物の調製に用いる溶剤は、易接着層形成用組成物(易接着層)の重合体に応じて選択される。すなわち、CLogP値が2.0以上で、かつ集電体上に形成された易接着層に含まれる重合体を1g/100g以上の溶解度(25℃)で溶解する溶剤を選択する。溶剤の溶解度(25℃)は、上述の通りであり、好ましい範囲も同じである。溶剤のClogP値は2.0以上である。ClogP値が2.0以上の溶剤を用いると、上述の重合体を速やかに再溶解させ、また、固体電解質の劣化が抑制されることで上述の密着性と電池特性を両立できる。溶剤のClogP値は2~4.5であることが好ましい。
 CLogP値が2.0以上の溶剤は、通常、低極性で疎水性を示す溶剤である。このような溶剤であれば特に制限されず、各種の溶剤を用いることができる。例えば、エーテル化合物、ケトン化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、エステル化合物等の各有機溶剤が好ましく、その具体例としては下記のものが挙げられる。
 エーテル化合物としては、例えば、ジブチルエーテル(ClogP=2.57)、ジヘキシルエーテル(ClogP=4.24)、ジイソアミルエーテル(ClogP=3.41)、アニソール(ClogP=2.08)などが挙げられる。
 ケトン化合物としては、例えば、ジプロピルケトン(ClogP=2.34)、ジブチルケトン(ClogP=3.6)、ジイソブチルケトン(ClogP=3.48)、2-デカノン(ClogP=4.01)、ジイソプロピルケトン(ClogP=2.64)などが挙げられる。
 芳香族化合物としては、例えば、トルエン(ClogP=2.52)、エチルベンゼン(ClogP=2.94)、キシレン(ClogP=3.01)などが挙げられる。
 脂肪族化合物としては、例えば、ヘプタン(ClogP=3.42)、オクタン(ClogP=3.84)、シクロヘキサン(ClogP=2.5)、シクロオクタン(ClogP=3.34)、メチルシクロヘキサン(ClogP=2.83)、エチルシクロヘキサン(ClogP=3.25)などが挙げられる。
 エステル化合物としては、例えば、酪酸ブチル(ClogP=2.27)、酪酸ペンチル(ClogP=2.69)、イソ酪酸イソブチル(ClogP=2.4)、プロピオン酸ペンチル(ClogP=2.27)などが挙げられる。
 非水系分散媒としても、上記記載の溶剤が挙げられる。
 本発明においては、中でも、ケトン化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、エステル化合物が好ましく、ケトン化合物、芳香族化合物、エステル化合物が更に好ましい。
 溶剤は常圧(1気圧)での沸点が50℃以上であることが好ましく、70℃以上であることがより好ましい。上限は250℃以下であることが好ましく、220℃以下であることが更に好ましい。
 溶剤は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 本発明において、活物質層形成用組成物中の、溶剤の含有量は、特に制限されず適宜に設定することができる。例えば、活物質層形成用組成物中、15~99質量%が好ましく、20~70質量%がより好ましく、25~60質量%が特に好ましい。
 活物質層形成用組成物が含有しうる、活物質、固体電解質、導電助剤、添加剤等の各成分は上述した通りである。活物質層形成用組成物中の各成分の含有量は、活物質層形成用組成物の固形分(固形成分)100質量%に対する含有量として、上述の活物質層における含有量と同じである。
 活物質層形成用組成物は、上記の各成分及び溶剤を常法にて混合することにより、調製できる。混合方法は特に制限されず、一括して混合してもよく、順次混合してもよい。バインダーは、そのままの形態で混合してもよく、分散液の形態で混合してもよい。混合する環境は、特に制限されず、大気下、乾燥空気(露点-20℃以下)下又は不活性ガス(例えばアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス)下等が挙げられる。
 本発明の電極の製造方法においては、易接着層付集電体における易接着層の表面で活物質層形成用組成物を製膜する。製膜は、活物質層形成用組成物を塗布、乾燥することが好ましい。これにより、易接着層を消失させて集電体の表面に強固に密着した活物質層を形成して、本発明の電極を作製できる。
 活物質層形成用組成物の塗布方法は、特に制限されないが、易接着層形成用組成物の塗布方法と同じである。また、活物質層形成用組成物の乾燥方法(条件)は、易接着層中の重合体を活物質中に取り込むことができる方法(条件)であれば特に制限されないが、重合体の種類及び溶剤の種類等に応じて、易接着層形成用組成物の乾燥方法(条件)から適宜に選択できる。易接着層中の重合体を再溶解させるため、活物質層形成用組成物を易接着層上に塗布した状態をしばらく維持した後に乾燥してもよい。
 本発明の電極の製造方法においては、こうして得られた電極(活物質層)を加圧することもできる。加圧条件等については、後述する、全固体二次電池の製造方法において説明する。ただし、加圧力は、全固体二次電池にかける加圧力よりも低く設定することができ、例えば、2~100MPaに設定することができる。
[二次電池]
 本発明の電極を備えた二次電池は、電解質として液体電解質を有する二次電池であってもよく、電解質として固体電解質層を有する全固体二次電池であってもよい。上述のように安全性等の種々の利点を有する全固体二次電池であることが好ましい。
 液体電解質を有する二次電池は、本発明の電極を用いること以外は通常の二次電池と同様である。以下に、全固体二次電池について詳述する。
 - 全固体二次電池 -
 本発明の全固体二次電池は、正極(正極集電体及び正極活物質層)と、この正極に対向する負極(負極活物質層及び負極集電体)と、正極(正極活物質層)及び負極(負極活物質層)の間に配置された固体電解質層とを有する。本発明において、正極及び負極の少なくとも一方、好ましくはいずれも本発明の電極(電極シート)で構成されている。集電体及び活物質層は、本発明の電極におけるものと同じである。なお、正極及び負極の一方が本発明の電極で形成されない場合、活物質を含有する公知の固体電解質組成物を用いて形成することができる。
 固体電解質層は、例えば、固体電解質を含有する通常の固体電解質組成物で形成される。
 負極活物質層、固体電解質層及び正極活物質層の厚さは、それぞれ、特に制限されない。各層の厚さは、一般的な全固体二次電池の寸法を考慮すると、それぞれ、10~1,000μmが好ましく、20μm以上500μm未満がより好ましい。本発明の全固体二次電池においては、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも1層の厚さが、50μm以上500μm未満であることが更に好ましい。
〔筐体〕
 本発明の全固体二次電池は、用途によっては、上記構造のまま全固体二次電池として使用してもよいが、乾電池の形態とするためには更に適当な筐体に封入して用いることが好ましい。筐体は、金属性のものであっても、樹脂(プラスチック)製のものであってもよい。金属性のものを用いる場合には、例えば、アルミニウム合金又は、ステンレス鋼製のものを挙げることができる。金属性の筐体は、正極側の筐体と負極側の筐体に分けて、それぞれ正極集電体及び負極集電体と電気的に接続させることが好ましい。正極側の筐体と負極側の筐体とは、短絡防止用のガスケットを介して接合され、一体化されることが好ましい。
 以下に、図2を参照して、本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池について説明するが、本発明はこれに限定されない。
 図2は、本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池(リチウムイオン二次電池)を模式化して示す断面図である。本実施形態の全固体二次電池10は、正極及び負極のいずれも本発明の電極(易接着層が消失した態様)を用いて形成した二次電池であり、図2においては易接着層を図示していない。この全固体二次電池10は、負極側からみて、負極集電体1、負極活物質層2、固体電解質層3、正極活物質層4、正極集電体5を、この順に有する。各層はそれぞれ接触しており、隣接した構造をとっている。このような構造を採用することで、充電時には、負極側に電子(e)が供給され、そこにリチウムイオン(Li)が蓄積される。一方、放電時には、負極に蓄積されたリチウムイオン(Li)が正極側に戻され、作動部位6に電子が供給される。図示した例では、作動部位6に電球をモデル的に採用しており、放電によりこれが点灯するようにされている。
 本発明において、負極集電体、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層及び正極集電体の各層の間又はその外側には、機能性の層、部材等を適宜介在若しくは配設してもよい。また、各層は単層で構成されていても、複層で構成されていてもよい。
 本発明の全固体二次電池は、本発明の電極からなる電極を備えており、上述のように、集電体と活物質層とが強固に密着し、活物質層の集電体からの剥離を防止でき、高い電池性能を発揮する。
 - 二次電池の用途 -
 本発明の二次電池、とりわけ全固体二次電池は、上述の優れた特性を示し、種々の用途に適用することができる。適用態様には特に制限はないが、例えば、電子機器に搭載する場合、電子機器としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源などが挙げられる。その他民生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。
 中でも、上述の優れた特性を活かして、上記の各種電子機器、及び自動車に本発明の二次電池を搭載することが好ましい。本発明の二次電池を通常の方法で搭載した電子機器及び電気自動車は優れた電池性能を発揮する。
[二次電池の製造方法]
 本発明の二次電池の製造方法は、本発明の電極を用いて製造する方法、すなわち本発明の電極の製造方法を介して(経て)製造する方法であれば特に制限されず、本発明の電極を用いて公知の方法により製造できる。
 - 全固体二次電池の製造方法 -
 以下に、全固体二次電池の製造方法について説明する。
 本発明の全固体二次電池の製造方法は、本発明の電極の製造方法を介して製造する方法である。例えば、本発明の電極を製造し、これを用いて固体電解質層を形成することにより、製造できる。具体的には、固体電解質層は、電極上で製膜してもよく、電極上に配置若しくは転写してもよい。こうして形成した固体電解質層に別の電極を重ねて全固体二次電池とする。少なくとも1つの電極として本発明の電極を用いていれば、他の電極として通常の電極(集電体と活物質層との積層体)を作製して用いてもよい。好ましくは、正極及び負極として本発明の電極を作製し、これらの間に固体電解質層を配置して製造する方法が挙げられる。
 固体電解質層は、例えば、固体電解質組成物を調製し、これを塗布、乾燥して成膜することができる。固体電解質組成物は、固体電解質と、好ましくは分散媒、バインダーと、必要により上述の添加剤とを含有する組成物であり、スラリーであることが好ましい。固体電解質組成物が含有する成分は上述の通りである。分散媒としては、通常用いられるものが挙げられ、固体電解質層の形成に通常用いられる各種の溶剤をClogP値にかかわらず用いることができる。
 本発明の固体電解質組成物は、特に制限されないが、含水率(水分含有量ともいう。)が、500ppm以下であることが好ましく、200ppm以下であることがより好ましく、100ppm以下であることが更に好ましく、50ppm以下であることが特に好ましい。含水量は、固体電解質組成物中に含有している水の量(固体電解質組成物に対する質量割合)を示し、具体的には、0.02μmのメンブレンフィルターでろ過し、カールフィッシャー滴定を用いて測定された値とする。
<固体電解質層の形成(成膜)>
 固体電解質組成物の塗布方法は、特に制限されず、上述の易接着層形成用組成物の塗布方法と同じ方法を適用できる。また、固体電解質組成物の乾燥方法(条件)も、特に制限されず、上述の易接着層形成用組成物の乾燥方法(条件)を適用できる。
 製膜した固体電解質組成物又は製造した全固体二次電池を加圧することが好ましい。加圧方法としては油圧シリンダープレス機等が挙げられる。加圧力としては特に制限されず、一般的には50~1500MPaの範囲であることが好ましい。
 上記加圧は、固体電解質組成物の加熱と同時に行うこともできる。加熱温度としては特に制限されず、一般的には30~300℃の範囲である。無機固体電解質のガラス転移温度よりも高い温度でプレスすることもできる。一方、無機固体電解質とバインダーが共存する場合、バインダーを形成する樹脂のガラス転移温度よりも高い温度でプレスすることもできる。加圧は分散媒を予め乾燥させた状態で行ってもよいし、分散媒が残存している状態で行ってもよい。
 加圧中の雰囲気としては特に制限されず、大気下、乾燥空気下、不活性ガス中などいずれでもよい。プレス時間は短時間(例えば数時間以内)で高い圧力をかけてもよいし、長時間(1日以上)かけて中程度の圧力をかけてもよい。全固体二次電池を加圧する場合、中程度の圧力をかけ続けるために、拘束具(ネジ締め圧等)を用いることもできる。
 プレス圧は被圧部に対して均一であっても異なる圧であってもよい。このときのプレス圧は被圧部の面積又は膜厚に応じて変化させることができる。また同一部位を段階的に異なる圧力で加圧することもできる。プレス面は平滑であっても粗面化されていてもよい。
<初期化>
 上記のようにして製造した二次電池は、製造後又は使用前に初期化を行うことが好ましい。初期化は特に制限されず、例えば、プレス圧を高めた状態で初充放電を行い、その後、二次電池の一般使用圧力になるまで圧力を開放することにより、行うことができる。
 以下に、実施例に基づき本発明について更に詳細に説明するが、本発明はこれにより限定して解釈されるものではない。以下の実施例において組成を表す「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。本発明において「室温」とは25℃を意味する。
 実施例及び比較例に用いるバインダー及び無機固体電解質を以下のようにしてそれぞれ合成した。
<粒子状バインダーAの合成例>
 還流冷却管、ガス導入コックを付した2L三口フラスコに、下記マクロモノマーM-1の40質量%ヘプタン溶液を7.2g、アクリル酸メチル(上記例示化合物A-3、和光純薬工業社製)を12.4g、アクリル酸(上記例示化合物A-1、和光純薬工業社製)を6.7g、ヘプタン(和光純薬工業社製)を207g、アゾイソブチロニトリルを1.4g添加し、流速200mL/minにて窒素ガスを10分間導入した後に、100℃に昇温した。別容器にて調製した液(マクロモノマーM-1の40質量%ヘプタン溶液を93.1g、アクリル酸メチルを222.8g、アクリル酸を120.0g、ヘプタン300.0g、アゾイソブチロニトリル2.1gを混合した液)を4時間かけて滴下した。滴下完了後、アゾイソブチロニトリル0.5gを添加した。その後100℃で2時間攪拌した後、室温まで冷却し、ろ過することで粒子状バインダーAの分散液を得た。固形成分濃度は39.2%であった。
 粒子状バインダーAの平均粒径は0.15μmであった。また、粒子状バインダーAを形成する樹脂の質量平均分子量は10万であり、ガラス転移温度は-5℃であった。
(マクロモノマーM-1の合成例)
 12-ヒドロキシステアリン酸(和光純薬工業社製)の自己縮合体(GPCポリスチレンスタンダード数平均分子量:2,000)にグリシジルメタクリレート(東京化成工業社製)を反応させマクロモノマーとしてそれをメタクリル酸メチルとグリシジルメタクリレート(東京化成工業社製)と1:0.99:0.01(モル比)の割合で重合したポリマーにアクリル酸(和光純薬社製)を反応させたマクロモノマーM-1を得た。このマクロモノマーM-1のSP値は9.3、数平均分子量は11000であった。
 下記に、粒子状バインダーAを構成するポリマー及びマクロモノマーM-1の推定構造式を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
<粒子状バインダーBの合成例>
 還流冷却管、ガス導入コックを付した1Lの3つ口フラスコにヘプタンを200質量部加え、流速200mL/minにて窒素ガスを10分間導入した後に室温から80℃に昇温した。攪拌しているヘプタン中に、別容器にて調製した液(アクリル酸ブチル(上記例示化合物A-5、和光純薬工業社製)90質量部、メタクリル酸メチル(上記例示化合物A-4、和光純薬工業社製)20質量部、アクリル酸(上記例示化合物A-1、和光純薬工業社製)10質量部、下記B-27(合成品)を20質量部、下記マクロモノマーMM-1を60質量部(固形分量)、重合開始剤V-601(商品名、和光純薬工業社製)を2.0質量部混合した液)を2時間かけて滴下し、その後80℃で2時間攪拌した。その後、得られた混合物にV-601を更に1.0質量部添加し、90℃で2時間攪拌した。得られた溶液をヘプタンで希釈することで、粒子状バインダーBの分散液を得た。固形成分濃度は30%であった。
 粒子状バインダーBの平均粒径は0.2μmであった。また、粒子状バインダーBを形成する樹脂の質量平均分子量は15万であり、ガラス転移温度は-20℃であった。
(B-27の合成)
 1Lの3つ口フラスコにコレステロール(東京化成工業社製)80g、こはく酸モノ(2-アクリロイルオキシエチル)(アルドリッチ社製)を50g、4-ジメチルアミノピリジン(東京化成工業社製)を5g、ジクロロメタンを500g加えた後、20℃で5分攪拌した。攪拌している溶液中に1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド塩酸塩(東京化成工業社製)52gを30分かけて添加し、20℃で5時間攪拌した。その後0.1M塩酸で3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧留去を行った。得られたサンプルをシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することでB-27を得た。
(マクロモノマーMM-1の合成)
 還流冷却管、ガス導入コックを付した1Lの3つ口フラスコにトルエンを190質量部加え、流速200mL/minにて窒素ガスを10分間導入した後に室温から80℃に昇温した。攪拌しているトルエン中に、別容器にて調製した液(下記処方α)を2時間かけて滴下し、80℃で2時間攪拌した。その後、V-601(和光純薬工業社製)を0.2質量部添加し、更に95℃で2時間攪拌した。攪拌後95℃に保った溶液に2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル(東京化成工業社製)を0.025質量部、メタクリル酸グリシジル(和光純薬工業社製)を13質量部、テトラブチルアンモニウムブロミド(東京化成工業社製)を2.5質量部加えて120℃で3時間攪拌した。得られた混合物を室温まで冷却したのちメタノールに加えて沈殿させ、沈殿物をろ取し、メタノールで2回洗浄後、ヘプタン300質量部を加えて溶解させた。得られた溶液を減圧下で濃縮することでマクロモノマーMM-1の溶液を得た。固形分濃度は43.4%、SP値は9.1、質量平均分子量は16,000であった。得られたマクロモノマーMM-1を以下に示す。
 (処方α)
メタクリル酸ドデシル(例示化合物A-9、和光純薬工業社製)150質量部
メタクリル酸メチル (例示化合物A-4、和光純薬工業社製) 59質量部
3-メルカプトイソ酪酸 (東京化成工業社製)         2質量部
V-601 (和光純薬工業社製)             1.9質量部
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
<易接着層の製膜に用いる重合体Cの合成例>
 200mL3つ口フラスコに1,4-ブタンジオール0.36gと2,2-ビス(ヒドロキシメチル)酪酸1.8gとポリカーボネートジオール(商品名:デュラノールT5650J、旭化成社製、Mw800)6.4g、NISSO-PB GI-1000(商品名、水添ポリブタジエンポリオール、日本曹達社製、Mw1500)を加え、メチルエチルケトン49gに溶解した。この溶液に、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート7.6gを加えて80℃で撹拌し、均一に溶解させた。この溶液に、ネオスタンU-600(商品名、日東化成社製)100mgを添加して75℃で10時間攪伴後、メタノール1gを加えてポリマー末端を封止して重合反応を停止後、乾燥し、ポリウレタン樹脂Cの粉末を得た。
<易接着層の製膜に用いる重合体Dの合成例>
 200mL3つ口フラスコに1,4-ブタンジオール0.36gと2,2-ビス(ヒドロキシメチル)酪酸1.8gとポリカーボネートジオール(商品名:デュラノールG3450J、旭化成社製、Mw800)6.4g、NISSO-PB GI-1000(商品名、水添ポリブタジエンポリオール、日本曹達社製、Mw1500)を加え、メチルエチルケトン49gに溶解した。この溶液に、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート7.6gを加えて80℃で撹拌し、均一に溶解させた。この溶液に、ネオスタンU-600 100mgを添加して75℃で10時間攪伴後、メタノール1gを加えてポリマー末端を封止して重合反応を停止後、乾燥し、ポリウレタン樹脂Dの粉末を得た。
<易接着層の製膜に用いる重合体Eの合成例>
 200mL3つ口フラスコに1,4-ブタンジオール0.20gと2,2-ビス(ヒドロキシメチル)酪酸0.41gとポリカーボネートジオール(商品名:エタナコールUH-200、宇部興産社製、Mw2,000)10.0gとトリメチロールプロパン(東京化成工業社製)0.193gとを加え、メチルエチルケトン22gに溶解した。この溶液に、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート3.8gを加えて80℃で撹拌し、均一に溶解させた。この溶液に、ネオスタンU-600 100mgを添加して80℃で4時間攪伴し、Mw27,000のプレポリマーを得た。このプレポリマーに、エポール(商品名、末端ジオール変性水添ポリイソプレン、出光興産社製、Mw2,500)3.7gのTHF溶液5gを加えて、更に80℃で4時間攪伴を続け、メタノール1gを加えてポリマー末端を封止して重合反応を停止後、乾燥し、架橋ポリウレタン樹脂Eの粉末を得た。
 調製した各粒子状バインダー若しくはその分散液、更に易接着層の製膜に用いる重合体について、下記の各試験を行い、易接着層の製膜に用いる重合体のガラス転移温度を表1に示した。
<粒子状バインダーの平均粒径の測定>
 粒子状バインダーの平均粒径の測定は、以下の手順で行った。上記にて調製した粒子状バインダーの分散液をジイソブチルケトンを用いて0.1質量%の分散液を調製した。この分散液試料に1kHzの超音波を10分間照射した後に、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA-920(商品名、HORIBA社製)を用いて、粒子状バインダーの体積平均粒径を測定した。その他の詳細な条件等は必要によりJIS Z 8828:2013「粒子径解析-動的光散乱法」の記載を参照した。1水準につき5つの試料を作製して測定し、その平均値をバインダー粒子の平均粒径とした。
<平均分子量の測定>
 粒子状バインダーを形成する樹脂の数平均分子量又は質量平均分子量は、上記方法(条件2)により、測定した。
<ガラス転移温度(Tg)の測定方法>
 各樹脂若しくは各重合体のガラス転移温度(Tg)を、上記方法により、測定した。
<固形分濃度の測定方法>
 粒子状バインダーの各分散液及びマクロモノマー溶液の固形分濃度は、下記方法に基づいて、測定した。
 7cmΦのアルミカップ内に粒子状バインダーA若しくはBの分散液又はマクロモノマー溶液を約1.5g秤量し、少数点第3位までの秤量値を読み取った。続いて窒素雰囲気下で90℃2時間、続いて140℃2時間加熱し、乾燥させた。得られたアルミカップ内の残存物の質量を測り、下記式により固形分濃度を算出した。測定は、5回行い、最大値及び最小値を除いた、3回の平均を採用した。
 
固形分濃度(%)=[アルミカップ内の残存物量(g)]/[粒子状バインダーA若しくはBの分散液又はマクロモノマー溶液(g)]
 
<硫化物系無機固体電解質の合成>
 硫化物系無機固体電解質は、T.Ohtomo,A.Hayashi,M.Tatsumisago,Y.Tsuchida,S.Hama,K.Kawamoto,Journal of Power Sources,233,(2013),pp231-235、及び、A.Hayashi,S.Hama,H.Morimoto,M.Tatsumisago,T.Minami,Chem.Lett.,(2001),pp872-873の非特許文献を参考にして合成した。
 具体的には、アルゴン雰囲気下(露点-70℃)のグローブボックス内で、硫化リチウム(LiS、Aldrich社製、純度>99.98%)2.42g及び五硫化二リン(P、Aldrich社製、純度>99%)3.90gをそれぞれ秤量し、メノウ製乳鉢に投入し、メノウ製乳棒を用いて、5分間混合した。LiS及びPの混合比は、モル比でLiS:P=75:25とした。
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを66g投入し、上記の硫化リチウムと五硫化二リンの混合物全量を投入し、アルゴン雰囲気下で容器を完全に密閉した。遊星ボールミルP-7(商品名、フリッチュ社製)に容器をセットし、温度25℃で、回転数510rpmで20時間メカニカルミリングを行うことで、黄色粉体の硫化物系無機固体電解質(Li-P-S系ガラス、以下、LPSと表記することがある。)6.20gを得た。
実施例1
 実施例1では、表1に示すように、CLogP値2.0以上の溶剤としてのトルエンに対する25℃における溶解度が1g/100g以上の重合体を含有する易接着層形成用組成物と、CLogP値が2.0以上の溶剤としてのトルエン、電極活物質及び硫化物系無機固体電解質を含有する活物質層形成用組成物を用いて、易接着層付集電体を作製し、電極及び全固体二次電池を製造した。
[実施例1-1]
<易接着層付正極集電体の作製>
 以下のようにして、図1に示される易接着層付正極集電体21を作製した。
 水添スチレンブタジエンゴム(水添SBR)3g(DYNARON1321P(商品名)、JSR社製)をモレキュラーシーブス3Aで脱水したトルエン100gに加え、プラネタリーミキサーを用いて室温で1時間分散させて、易接着層形成用組成物を得た。
 次いで、露点-60℃に設定されたドライルーム内で厚さ20μmのアルミニウム箔(正極集電体)上にアプリケーター(商品名:SA-201ベーカー式アプリケーター、テスター産業社製)により易接着層形成用組成物を塗布(表1に示す塗布方法は溶剤系)して、100℃のホットプレート上で1時間乾燥した。こうして、厚さ10nmの易接着層を有する易接着層付正極集電体を得た。
 作製した易接着層付正極集電体について、下記の特性若しくは物性を測定若しくは算出して、表1に示した。
 なお、表1における「易接着層付正極集電体」欄中の「塗布方法」は、易接着層形成用組成物が有機溶剤を含有する場合、溶剤系と表記し、水系溶剤を含有する場合、水系と表記する。
<溶解度>
 後述する正極活物質層形成用組成物の調製に用いた溶剤(表1にも示す。)100g(液温25℃に調整)を撹拌しながら、易接着層形成用組成物の調製に用いた重合体(表1にも示す。)を1gずつ添加し、未溶解物が出る直前の値(添加量)を溶解度とした。得られた溶解度を下記基準にてクラス分けして表1に示す。
 - 溶解度の基準 -
 A:10g/100g以上
 B: 5g/100g以上、10g/100g未満
 C: 1g/100g以上、 5g/100g未満
 D:1gの重合体でも溶解せず、未溶解物が確認できる
<ClogP値>
 溶剤のClogP値は、上述の算出方法に準拠して、算出した。
<表面抵抗>
 調製した易接着層形成用組成物をテフロン(登録商標)シート上にベーカー式アプリケーター(パルテック社製)を用いて塗布し、送風乾燥機(ヤマト科学社製)内に静置して100℃で8時間乾燥させた後、テフロン(登録商標)シートから静かに剥離し、厚さ50μm以上の易接着層を得た。得られた易接着層について、JIS C 2151に従い、表面抵抗を測定した。得られた表面抵抗値(単位:Ω/□)を、易接着層付正極集電体における易接着層の表面抵抗値とした。
<突起数>
 易接着層付正極集電体の易接着層の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して得られたSEM画像から突起50点を任意に選択し、各突起について最も近傍に位置する他の突起との距離(最近傍突起間距離)を測定し、これらの平均を算出した。得られた平均最近傍突起間距離から1m当たりの突起数(個)を算出した。例えば、平均最近傍突起間距離が1mmである場合、突起数は1000×1000=1000000個/mとなる。
<引張弾性率>
 易接着層形成用組成物をテフロン(登録商標)シート上にベーカー式アプリケーター(パルテック社製)を用いて塗布し、送風乾燥機(ヤマト科学社製)内に静置して100℃で8時間乾燥させた。次いで、乾燥後の膜を、ショッパー形試料打抜器(安田精機製作所製)を用いて、JIS K 7127「プラスチック-引張特性の試験方法 第3部:フィルム及びシートの試験条件」により規定される標準試験片タイプ5を作製した。このようにして、引張試験用試験片を調製した。
 作製した試験片について、デジタルフォースゲージZTS-5N及び縦型電動計測スタンドMX2シリーズ(いずれも商品名、イマダ社製)を用いて、温度25℃、露点-50℃の環境下で引張試験を行った。試験片中央部には50mm離れて平行な2本の標線をつけ、1分間に10mmの速度で試験片を引き延ばし、JIS K 7161「プラスチック-引張特性の試験方法」に基づいて弾性率を算出した。得られた弾性率を、易接着層付正極集電体における易接着層の弾性率とした。
<重合体のガラス転移温度>
 特開2015-088486号公報の段落[0143]に記載のガラス転移温度(Tg)の測定法に基づいて、測定した。
(正極シートの作製)
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記で合成したLPS 2.8g、粒子状バインダーAの分散液を固形分換算で0.2g、分散媒としてトルエン12.3gを投入した。遊星ボールミルP-7(商品名、フリッチュ社製)に容器をセットし、温度25℃、回転数300rpmで2時間混合した。その後、活物質としてNMC(LiNi1/3Co1/3Mn1/3(アルドリッチ社製))7.0g、導電助剤としてアセチレンブラック(デンカ社製)を0.2g容器に投入し、同様に、遊星ボールミルP-7に容器をセットし、温度25℃、回転数100rpmで10分間混合を続け、正極活物質層形成用組成物を調製した。
 正極活物質層形成用組成物において、粒子状バインダーAは粒子状を維持している。
 調製した正極活物質層形成用組成物を、正極集電体の易接着層上に、アプリケーター(商品名:SA-201ベーカー式アプリケーター、テスター産業社製)により30mg/cmの目付量となるように塗布し、80℃で1時間加熱後、更に110℃で1時間乾燥させた。その後、ヒートプレス機を用いて、加熱(120℃)しながら加圧した(20MPa、1分間)。こうして、易接着層を形成する水添SBRを正極活物質層に取り込んで、正極集電体上に正極活物質層(厚さ80μm)を有する正極シートを作製した。
<易接着層付負極集電体Aの作製>
 易接着層付正極集電体の作製において、アルミニウム箔をステンレス鋼(SUS)箔(負極集電体)に変更した以外は、易接着層付正極集電体の作製と同様にして、易接着層付負極集電体Aを作製した。
 作製した易接着層付負極集電体について、易接着層付正極集電体と同様にして、上記各特性若しくは物性を測定若しくは算出した。易接着層付負極集電体の各特性及び物性は、易接着層付正極集電体と同じであるため、記載を省略する。
(負極シートの作製)
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記で合成したLPS 2.8g、粒子状バインダーBの分散液を固形分換算で0.2g、分散媒としてトルエン12.3gを投入した。フリッチュ社製遊星ボールミルP-7に容器をセットし、温度25℃、回転数300rpmで2時間混合した。その後、活物質として黒鉛(商品名、CGB20、日本黒鉛社製)7.0gを容器に投入し、同様に、遊星ボールミルP-7に容器をセットし、温度25℃、回転数200rpmで15分間混合を続け負極活物質形成用組成物を調製した。
 負極活物質層形成用組成物において、粒子状バインダーBは粒子状を維持している。
 上記で調製した負極活物質形成用組成物を、易接着層付負極集電体Aの易接着層上に、アプリケーター(商品名:SA-201ベーカー式アプリケーター、テスター産業社製)により15mg/cmの目付量となるように塗布し、80℃で1時間加熱後、更に110℃で1時間乾燥させた。その後、ヒートプレス機を用いて、加熱(120℃)しながら加圧した(20MPa、1分間)。こうして、易接着層を形成する水添SBRを負極活物質層に組み込んで、負極集電体上に負極活物質層(厚さ60μm)を有する負極シートを作製した。
<全固体二次電池の製造>
 図2に示す層構成を有する全固体二次電池を以下のようにして製造した。
 すなわち、ポリエチレンテレフタラート(PET)製の円筒に10mmφのSUS製の棒を片側開口部から挿入した。正極シートを直径9mmの円盤状に打ち抜き、円筒内にSUS棒に正極集電体22を対面させた状態で配置した後、円筒内の正極活物質層の表面上にLPSを30mg入れて、円筒の反対側開口部から10mmφのSUS棒を挿入して350MPaで加圧成形して固体電解質層(200μm)を形成した。固体電解質層側のSUS棒を一旦外し、負極シートの負極活物質層を固体電解質層に対面させた状態で直径9mmの円盤状に打ち抜いた負極シートを固体電解質層上に配置した。次いで、外していたSUS棒を円筒内に再度挿入し、600MPaで加圧後、SUS棒をかしめ、実施例1-1の全固体二次電池を製造した。
 こうして、本発明の易接着層付集電体を正極及び負極に用いた全固体二次電池を製造した。
[実施例1-2~1-8]
 実施例1-1の易接着層付正極集電体の作製において、易接着層の厚さを表1に示す値に変更し、更に実施例1-4においては正極活物質層形成用組成物の溶剤をトルエンに代えてジイソブチルケトン(DIBK)を用い、実施例1-5においては易接着層形成用組成物の溶剤をトルエンに代えてDIBKを用いた以外は、実施例1-1の易接着層付正極集電体の作製と同様にして、実施例1-2~1-8の易接着層付正極集電体をそれぞれ作製した。
 こうして作製した各易接着層付正極集電体を用いた以外(易接着層付負極集電体としては実施例1-1で作製した易接着層付負極集電体A(易接着層の厚さは10nm)を用いた。実施例1-9~1-18及び比較例1-1~1-3も同じ。)は、実施例1-1と同様にして、実施例1-2~1-8の全固体二次電池をそれぞれ製造した。
 実施例1-7で作製した易接着層付正極集電体の易接着層を削り取り、水分測定をJIS K0113に沿って測定した結果、残留水分量は80ppmであった。
[実施例1-9~1-11]
 実施例1-6の易接着層付正極集電体の作製において、易接着層形成用組成物にデンカブラック(平均粒径35nm、デンカ社製)を混合し、このデンカブラックの、水添スチレンブタジエンゴム(DYNARON1321P(商品名))に対する混合質量比を変更して易接着層の表面抵抗を表1に示す値に設定した以外は、実施例1-6と同様にして、実施例1-9~1-11の易接着層付正極集電体をそれぞれ作製した。こうして作製した易接着層付正極集電体を用いた以外は実施例1-1と同様にして、実施例1-9~1-11の全固体二次電池をそれぞれ製造した。
[実施例1-12~1-14]
 実施例1-3の易接着層付正極集電体の作製において、水添スチレンブタジエンゴムを含有する上記易接着層形成用組成物を、スチレンブタジエンゴム(SBR)のソープフリーラテックス(SX1105(商品名)、日本ゼオン社製)にコロイダルシリカ(スノーテックスZL(商品名)、平均粒径85nm、日産化学社製)を表1に示す突起数になる含有量で含有させた易接着層形成用(水系)組成物を用いた(表1に示す塗布方法は水系)以外は、実施例1-3と同様にして、実施例1-12~1-14の易接着層付正極集電体をそれぞれ作製した。こうして作製した易接着層付正極集電体を用いた以外は実施例1-1と同様にして、実施例1-12~1-14の全固体二次電池をそれぞれ製造した。
[実施例1-15及び1-16]
 実施例1-3の、易接着層付正極集電体の作製において、水添スチレンブタジエンゴムに代えて、上記で合成したポリウレタン樹脂C(実施例1-15)又はポリウレタン樹脂D(実施例1-16)に変更した以外は、実施例1-3と同様にして、実施例1-15及び1-16の易接着層付正極集電体をそれぞれ作製した。こうして作製した易接着層付正極集電体を用いた以外は実施例1-1と同様にして、実施例1-15及び1-16の全固体二次電池をそれぞれ製造した。
[実施例1-17]
 実施例1-3の、易接着層付正極集電体の作製において、水添スチレンブタジエンゴム3g(DYNARON1321P(商品名))をトルエン100gに溶解した易接着層形成用組成物を、スチレンブタジエンゴムのソープフリーラテックス(SX1105(商品名)、水系組成物、日本ゼオン社製)を水で希釈した組成物に変更した(表1に示す塗布方法は水系)以外は、実施例1-3と同様にして、易接着層付正極集電体を作製した。この易接着層付正極集電体を用いた以外は実施例1-1と同様にして、実施例1-17の全固体二次電池を製造した。
[実施例1-18]
 実施例1-3の正極シートの作製において、粒子状バインダーAの分散液に代えて水添スチレンブタジエンゴム(DYNARON1321P(商品名))を用いて調製した正極活物質層形成用組成物を用いた以外は、実施例1-3と同様にして、正極シートを製造した。正極活物質層形成用組成物において、水添スチレンブタジエンゴム(DYNARON1321P)はトルエンに溶解している。この正極シートを用いた以外は実施例1-1と同様にして、実施例1-18の全固体二次電池を製造した。
[比較例1-1]
 実施例1-3の、易接着層付正極集電体の作製において、水添スチレンブタジエンゴム(DYNARON1321P(商品名))3gに代えて、架橋ポリウレタン樹脂Eに変更した以外は、実施例1-3の易接着層付正極集電体の作製の作製と同様にして、比較例1-1の易接着層付正極集電体を作製した。この易接着層付正極集電体を用いた以外は実施例1-1と同様にして、全固体二次電池を製造した。
[比較例1-2]
 実施例1-16において、トルエンに代えてイソブチロニトリル(IBN)を用いて調製した正極活物質層形成用組成物を用いた以外は、実施例1-16と同様にして、全固体二次電池を製造した。
 IBNに対するポリウレタン樹脂Dの溶解度は1g/100g未満であった。
[比較例1-3]
 実施例1-17において、スチレンブタジエンゴムのソープフリーラテックスに代えてリチウムシリケート35(日産化学社製)とデンカブラックとを固形分換算で1:1になるように調製した易接着層形成用組成物を用いて厚み2000nmの易接着層を形成した以外は、実施例1-17と同様にして、易接着層付正極集電体を作製した。この易接着層付正極集電体を用いた以外は実施例1-1と同様にして、比較例1-3の全固体二次電池を製造した。
 作製した全固体二次電池について、下記の特性若しくは物性を測定若しくは評価して、その結果を表1に示した。
<全固体二次電池の構成層の厚さの測定>
 全固体二次電池の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)又は透過型電子顕微鏡(TEM)で観察して得られた画像から構成層の厚さを算出した。
<膜強度の評価>
 集電体と活物質層との密着力を、下記の膜強度試験により、評価した。
 この膜強度試験は、JIS K 5600-5-1に準拠し、マンドレル試験機を用いた耐屈曲性試験として、行った。すなわち、各例で製造した正極シートを幅50mm、長さ100mmの短冊状に切り出した試験片を用いて、正極活物質層をマンドレルとは逆側(正極集電体をマンドレル側)、かつ試験片の幅方向がマンドレルの軸に平行となるようにセットし、マンドレルの外周面に沿って180°屈曲(1回)させた後、正極活物質層の集電体からの剥離が生じているか否かを目視で観察した。この屈曲試験は、まず、直径25mmのマンドレルを用いて行い、剥離が発生していない場合、マンドレルの径(単位mm)を20、16、12、10、8、6、5、4、3、2と徐々に小さくしていき、最初に剥離が発生したマンドレルの直径を記録した。この剥離が最初に発生したマンドレルの直径(欠陥発生径)が下記評価基準のいずれに含まれるかにより、評価した。本試験において、欠陥発生径が小さいほど集電体と正極活物質層の密着性が強固であることを示し、評価基準AA、A、B及びCが合格レベルである。
-評価基準-
AA: 5mm未満
 A: 5mm以上、10mm未満
 B:10mm以上、16mm未満
 C:16mm
 D:20mm以上
<電池性能の測定>
 各例で製造した全固体二次電池の電池性能を、充放電評価装置「TOSCAT-3000」(商品名、東洋システム社製)を用いて測定した電池電圧により、評価した。具体的には、全固体二次電池を電池電圧が4.2Vになるまで電流値0.2mAで充電した後、電池電圧が3.0Vになるまで電流値2.0mAで放電した。放電開始10秒後の電池電圧を読み取り、以下の評価基準により、評価した。
 評価基準を以下に示す。本試験において、評価基準AA、A、B及びCが合格レベルである。なお、表中の電池性能評価における「-」は、正極シートの膜強度が弱く、電池を製造できなかったため、電池性能の評価ができなかったことを意味する。
- 評価基準 -
AA:4.10V以上
 A:4.05V以上、4.10V未満
 B:4.00V以上、4.05V未満
 C:3.95V以上、4.00V未満
 D:3.90V以上、3.95V未満
<耐接着性の評価>
 各例で作製した易接着層付正極集電体から切り出したシート状サンプル10枚を重ね合せて積層サンプルを作製した。シート状サンプルは、上下に位置するシート状サンプルの易接着層と集電体とが接触するように重ねた。この試験体を、温度30℃、相対湿度80%の環境下で、加圧力0.5MPaの加圧状態で24時間加圧し、次いで、温度23℃、相対湿度50%環境下で12時間以上静置した後、10枚の易接着層付正極集電体それぞれを剥離した。各易接着層付集電体の剥離面(下面)を観察して、以下の評価基準により、易接着層付集電体の耐接着性を評価した。本試験において、評価基準A、B及びCが合格レベルである。
 - 評価基準 -
 A:10枚とも下面に剥離跡が見られない場合
 B:1枚又は2枚の易接着層付集電体の下面のエッジ部に僅かに剥離跡が見られる場合
 C:1枚又は2枚の易接着層付集電体の下面に剥離跡が見られる場合
 D:3枚以上の易接着層付集電体の下面に剥離跡が見られる場合
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
 表1に示す結果から次のことが分かる。すなわち、本発明で規定する溶解度を満たさない重合体を含む易接着層を有する易接着層付集電体(比較例1-1及び1-3)は、その上に形成される活物質層との密着性(膜強度)が十分ではない。また、本発明で規定する溶解度を満たす重合体を含む易接着層を有する易接着層付集電体であっても、本発明で規定するClogP値を満たさない溶剤を含有する活物質層形成用組成物を用いた場合(比較例1-2)には、この集電体は形成される活物質層集電体に対して十分な密着性を示さない。
 これに対して、本発明で規定する溶解度を満たす重合体を含む易接着層を有する易接着層付集電体(実施例1-1~1-18)は、本発明で規定するClogP値を満たす溶剤を含有する活物質層形成用組成物を用いて形成される活物質層に対して優れた密着性を示すだけでなく、電池電圧が高く、優れた電池性能を発揮する全固体二次電池を製造できる。更には、耐接着性にも優れ、重ね合わされても易接着層の剥離及び破損を防止できる。
実施例2
 実施例2では、実施例1と同様にして、表2に示される負極を作製し、この負極を用いて全固体二次電池を製造して、負極及び全固体二次電池について評価した。その結果を表2に示す。
[実施例2-1]
 実施例2-1は、上記実施例1-3と同様にして電極及び全固体二次電池を製造した。
 ただし、易接着層付負極集電体Aに設けた易接着層の厚さを50nmとした。
[実施例2-2]
 実施例1-3において、易接着層付負極集電体Aに代えて、下記のようにして作製した易接着層付負極集電体Bを用いた以外は、実施例1-3と同様にして、全固体二次電池を製造した。
 - 易接着層付負極集電体Bの作製 -
 実施例1-1の易接着層付正極集電体の作製において、アルミニウム箔を銅箔(負極集電体)に変更し、更に易接着層の厚さを50nmに変更した以外は、実施例1-1の易接着層付正極集電体の作製と同様にして、易接着層付負極集電体Bを作製した。
[比較例2-1]
 比較例1-1において、易接着層付負極集電体Aに代えて易接着層付負極集電体Cを用いた以外は、比較例1-1と同様にして、全固体二次電池を製造した。
 - 易接着層付負極集電体Cの作製 -
 実施例1-1の易接着層付正極集電体の作製において、アルミニウム箔をステンレス鋼(負極集電体)に変更し、かつ水添スチレンブタジエンゴム(DYNARON1321P(商品名))を架橋ポリウレタン樹脂Eに変更し、更に易接着層の厚さを50nmとした以外は、実施例1-1の易接着層付正極集電体の作製と同様にして、易接着層付負極集電体Cを作製した。
[比較例2-2]
 比較例2-1において、易接着層付負極集電体Cに代えて易接着層付負極集電体Dを用いた以外は、比較例2-1と同様にして、全固体二次電池を製造した。
 - 易接着層付負極集電体Dの作製 -
 実施例1-1の易接着層付正極集電体の作製において、アルミニウム箔を銅箔(負極集電体)に変更し、かつ水添スチレンブタジエンゴム(DYNARON1321P(商品名))を架橋ポリウレタン樹脂Eに変更し、更に易接着層の厚さを50nmとした以外は、実施例1-1の易接着層付正極集電体の作製と同様にして、易接着層付負極集電体Dを作製した。
 作製した易接着層付負極集電体について、実施例1と同様にして、上記各特性若しくは物性を測定若しくは算出した。なお、易接着層付正極集電体の各特性及び物性は、対応する実施例1の易接着層付正極集電体と同じであるため、記載を省略する。
 また、作製した正極シート及び全固体二次電池について、実施例1と同様にして、上述の特性若しくは物性を測定若しくは評価して、その結果を表2に示した。
 ただし、膜強度の評価については、評価対象を、正極シートではなく、負極シートに変更して、行った。また、耐接着性は、評価対象を、正極シートではなく、負極シートに変更して、下記負極用評価基準により、評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 表2に示す結果から、本発明で規定する溶解度を満たす重合体を含む易接着層を有する易接着層付集電体であれば、負極集電体として用いても、負極活物質層に対して高い密着力を示し、かつ高い電池性能を発揮する全固体二次電池を製造できることが分かる。また、易接着層付集電体は、重ね合わされても易接着層の剥離及び破損を防止できる。
実施例3
 実施例3では、表3に示すように、正極活物質層の固体電解質として酸化物系無機固体電解質を用いた以外は実施例1と同様にして易接着層付集電体、電極及び全固体二次電池を製造して、これらを評価した。ただし、電池性能の評価は以下の評価基準とした。その結果を表3に示す。本試験において、評価基準AA、A、B及びCが合格レベルである。
- 評価基準 -
AA:3.80V以上
 A:3.75V以上、3.80V未満
 B:3.70V以上、3.75V未満
 C:3.65V以上、3.70V未満
 D:3.60V以上、3.65V未満
[実施例3-1]
 実施例1-3の正極シートの作製において、硫化物系無機固体電解質LPSに代えて酸化物系無機固体電解質LiLaZr12(LLZ)を用いて調製した正極活物質層形成用組成物を用いた以外は、実施例1-3と同様にして、正極シートを作製した。この正極シートを用いた以外は実施例1-3と同様にして、全固体二次電池を製造した。
[比較例3-1]
 比較例1-1の正極シートの作製において、LPSに代えてLLZを用いて調製した正極活物質層形成用組成物を用いた以外は、比較例1-1と同様にして、正極シートを作製した。この正極シートを用いた以外は比較例1-1と同様にして、全固体二次電池を製造した。
実施例4
 実施例4では、正極活物質層の固体電解質として有機固体電解質を用いた以外は実施例3と同様にして易接着層付集電体、電極及び全固体二次電池を製造して、これらを評価した。その結果を表3に示す。
[実施例4-1]
 実施例1-3の正極シートの作製において、硫化物系無機固体電解質としてのLPSに代えて有機固体電解質として下記Li塩含有ポリエチレンオキシド溶液を用いて調製した正極活物質層形成用組成物を用いた以外は、実施例1-3と同様にして、正極シートを作製した。なお、Li塩含有ポリエチレンオキシド溶液の使用量は、その固形分量が実施例1-3のLPSの使用量と同じになるように設定した。こうして得られた正極シートを用いた以外は実施例1-3と同様にして、全固体二次電池を製造した。
<Li塩含有ポリエチレンオキシドの調製例>
 ポリエチレンオキシド(PEO、Mw:10万、Aldrich社製)2.5gとリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI、和光純薬工業社製)1.0gをアセトニトリル(和光純薬工業社製)25gに溶解させて、Li塩含有ポリエチレンオキシド溶液を調製した。
[比較例4-1]
 比較例1-1の正極シートの作製において、LPSに代えて上記Li塩含有ポリエチレンオキシド溶液(使用量は固形分換算)を用いて調製した正極活物質層形成用組成物を用いた以外は、比較例1-1と同様にして、正極シートを作製した。この正極シートを用いた以外は比較例1-1と同様にして、全固体二次電池を製造した。
 作製した易接着層付正極集電体について、実施例1と同様にして、上記各特性若しくは物性を測定若しくは算出した。なお、易接着層付性負極集電体の各特性及び物性は、対応する実施例1の易接着層付負極集電体と同じであるため、記載を省略する。
 また、作製した負極シート及び全固体二次電池について、実施例1と同様にして、上述の特性若しくは物性を測定若しくは評価して、その結果を表3に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 表3に示す結果から、本発明で規定する溶解度を満たす重合体を含む易接着層を有する易接着層付集電体であれば、その上に、無機固体電解質として酸化物系無機固体電解質又は有機固体電解質層を含有する正極活物質を設けても、正極活物質層に対して高い密着力を示し、かつ高い電池性能を発揮する全固体二次電池を製造できることが分かる。また、易接着層付集電体は、重ね合わされても易接着層の剥離及び破損を防止できる。
 本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
 本願は、2018年5月31日に日本国で特許出願された特願2018-104354に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。
1 負極集電体
2 負極活物質層
3 固体電解質層
4 正極活物質層
5 正極集電体
6 作動部位
10 全固体二次電池
11 コインケース
12 全固体二次電池用積層体
13 イオン伝導度測定用セル(コイン電池)
21 易接着層付集電体
22 集電体
23 易接着層

Claims (19)

  1.  集電体の少なくとも一方の表面に易接着層を有する易接着層付集電体であって、
     前記易接着層が、トルエンに対する25℃における溶解度が1g/100g以上である重合体を含有する、易接着層付集電体。
  2.  前記易接着層の表面抵抗が10Ω/□以上である、請求項1に記載の易接着層付集電体。
  3.  前記易接着層の厚さが10~300nmである、請求項1又は2に記載の易接着層付集電体。
  4.  前記易接着層が、その表面に1×10~1×1011個/mの凸部を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の易接着層付集電体。
  5.  前記易接着層の引張弾性率が500MPa以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の易接着層付集電体。
  6.  前記重合体のガラス転移温度が0℃以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の易接着層付集電体。
  7.  前記易接着層の残存水分量が100ppm以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載の易接着層付集電体。
  8.  請求項1~7のいずれか1項に記載の易接着層付集電体における易接着層を設けた表面上に、固体電解質を含有する電極活物質層を有する電極。
  9.  前記固体電解質が無機固体電解質である、請求項8に記載の電極。
  10.  前記無機固体電解質が硫化物系固体電解質である、請求項9に記載の電極。
  11.  前記電極活物質層が粒子状バインダーを含有する、請求項8~10のいずれか1項に記載の電極。
  12.  請求項8~11のいずれか1項に記載の電極を有する全固体二次電池。
  13.  請求項12に記載の全固体二次電池を用いた電子機器。
  14.  請求項12に記載の全固体二次電池を用いた電気自動車。
  15.  集電体の表面に、トルエンに対する25℃における溶解度が1g/100g以上である重合体を含有する易接着層形成用組成物を製膜する、易接着層付集電体の製造方法。
  16.  前記易接着層形成用組成物が溶剤を含有し、該易接着層形成用組成物を塗布法により製膜する、請求項15に記載の易接着層付集電体の製造方法。
  17.  前記溶剤が水系溶剤である、請求項16に記載の易接着層付集電体の製造方法。
  18.  請求項1~7のいずれか1項に記載の易接着層付集電体を用いた、電極の製造方法であって、
     CLogP値が2.0以上で、かつ前記易接着層付集電体の易接着層に含まれる重合体を1g/100g以上の溶解度で溶解する溶剤と、電極活物質とを含有する活物質層形成用組成物を前記易接着層付集電体の易接着層上で製膜する、電極の製造方法。
  19.  請求項18に記載の電極の製造方法を介して全固体二次電池を製造する、全固体二次電池の製造方法。
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