WO2020196111A1 - 非水系二次電池負極用スラリー組成物、非水系二次電池用負極および非水系二次電池 - Google Patents

非水系二次電池負極用スラリー組成物、非水系二次電池用負極および非水系二次電池 Download PDF

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広幸 似鳥
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Definitions

  • the present invention relates to a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery, a negative electrode for a non-aqueous secondary battery, and a non-aqueous secondary battery.
  • Non-aqueous secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries (hereinafter, may be simply abbreviated as "secondary batteries") are small and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged. Yes, it is used for a wide range of purposes. Therefore, in recent years, improvement of battery members such as electrodes (positive electrode, negative electrode) has been studied for the purpose of further improving the performance of the secondary battery.
  • the negative electrode used in a secondary battery such as a lithium ion secondary battery usually includes a current collector and an electrode mixture layer (negative electrode mixture layer) formed on the current collector. Then, the negative electrode mixture layer is formed by using, for example, a slurry composition obtained by dispersing and / or dissolving the negative electrode active material and the binder in a dispersion medium.
  • Patent Document 1 a particulate having a predetermined surface acid amount as a binder with respect to a negative electrode active material including a carbon-based negative electrode active material having a predetermined surface functional group amount and BET specific surface area. If a negative electrode is produced using a slurry composition obtained by adding a polymer, the swelling of the secondary battery and the increase in internal resistance can be suppressed, and the secondary battery can exhibit good battery characteristics such as rate characteristics. It is disclosed that it can be done.
  • the present inventor has conducted diligent studies for the purpose of solving the above problems. Then, the present inventor is a composite particle in which at least a part of the surface of the predetermined silicon oxide particles is covered with a conductive carbon film and the negative electrode active material (A) which is a graphite particle having a predetermined orientation ratio.
  • the present invention aims to advantageously solve the above problems, and the slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery of the present invention contains a negative electrode active material, a particulate polymer, and water.
  • a slurry composition for a negative electrode of an aqueous secondary battery the negative electrode active material contains a negative electrode active material (A) and a negative electrode active material (B), and the negative electrode active material (A) has an orientation ratio of 7.5.
  • These are graphite particles having a value of 9.5 or less, and the orientation ratios are the integrated intensity I 004 of the peak of the (004) plane of the graphite particles measured by the powder X-ray diffraction method and the (110) of the graphite particles.
  • the negative electrode active material (B) is a conductivity that covers at least a part of the surface of the silicon oxide particles and the silicon oxide particles. It is a composite particle having a sex carbon film, the silicon oxide particles contain a silicon oxide represented by SiO x (0.5 ⁇ x ⁇ 1.6), and the particulate polymer is ethylenic. It is characterized by containing an unsaturated carboxylic acid monomer unit in an amount of 10% by mass or more and 70% by mass or less.
  • the negative electrode active material a composite in which at least a part of the surface of the negative electrode active material (A), which is graphite particles having a predetermined orientation ratio, and the surface of the predetermined silicon oxide particles are covered with a conductive carbon film.
  • the value of x in the silicon oxide represented by SiO x (0.5 ⁇ x ⁇ 1.6) can be measured by using the method described in JIS-Z2613.
  • SEM scanning electron microscope
  • the tetrahydrofuran insoluble fraction of the particulate polymer is preferably 50% by mass or more and 95% by mass or less.
  • the electrode pressability of the obtained negative electrode can be improved, the electrode swelling of the negative electrode can be further suppressed, and the swelling of the secondary battery can be further suppressed. it can.
  • the "THF insoluble fraction" can be measured by using the measuring method described in the examples of the present specification.
  • the particulate polymer further contains 15% by mass or more and 50% by mass or less of the aliphatic conjugated diene monomer unit.
  • the electrode pressability of the obtained negative electrode can be improved and the swelling of the secondary battery can be further suppressed. it can.
  • the particulate polymer further contains 10% by mass or more and 60% by mass or less of an aromatic vinyl monomer unit.
  • the particulate polymer further contains the aromatic vinyl monomer unit in the above-mentioned predetermined ratio, the negative electrode mixture layer formed while enhancing the stability of the obtained slurry composition for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery The flexibility can be increased to improve the electrode pressability of the negative electrode.
  • the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is an acrylic acid monomer unit, a methacrylic acid monomer unit, and an itaconic acid monomer. It preferably contains at least one selected from the group consisting of units. If the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit contains at least one selected from the group consisting of an acrylic acid monomer unit, a methacrylic acid monomer unit, and an itaconic acid monomer unit, the negative electrode obtained can be obtained. By further suppressing the swelling of the electrodes and further reducing the generation of gas in the cell of the secondary battery, the swelling of the secondary battery can be further suppressed.
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (B) to the total content of the negative electrode active material is 5% by mass or more and 25% by mass or less. Is preferable.
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (B) to the total content of the negative electrode active material is within the above-mentioned predetermined range, the capacity of the secondary battery is increased and the electrode swelling of the obtained negative electrode is further suppressed to be secondary. The swelling of the battery can be further suppressed.
  • the present invention aims to advantageously solve the above problems, and the negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention is a slurry composition for a negative electrode of any of the above-mentioned non-aqueous secondary batteries. It is characterized by having a negative electrode mixture layer obtained by using it.
  • the negative electrode having the negative electrode mixture layer obtained by using any of the above-mentioned slurry compositions for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery has the electrode swelling suppressed and the gas in the cell of the secondary battery. Since the occurrence of the above can be reduced, the swelling of the secondary battery can be suppressed.
  • the present invention aims to advantageously solve the above problems, and the non-aqueous secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolytic solution, and the negative electrode is the non-aqueous secondary battery described above. It is characterized by being a negative electrode for a secondary battery. As described above, the non-aqueous secondary battery provided with the negative electrode for the non-aqueous secondary battery described above is suppressed from swelling.
  • a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery capable of forming a negative electrode capable of suppressing swelling of the secondary battery.
  • a negative electrode for a non-aqueous secondary battery capable of suppressing swelling of the secondary battery.
  • the slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery of the present invention (hereinafter, may be simply referred to as “slurry composition”) is used for forming a negative electrode of a non-aqueous secondary battery.
  • the negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention is characterized by having a negative electrode mixture layer formed from the slurry composition of the present invention.
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention is characterized by including the negative electrode for the non-aqueous secondary battery of the present invention.
  • the slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery of the present invention contains a negative electrode active material containing predetermined negative electrode active materials (A) and (B) and an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in a predetermined ratio. It is characterized by containing a particulate polymer and water.
  • the slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery of the present invention is usually a composition in which the negative electrode active material and the particulate polymer are dispersed in water as a dispersion medium. Then, by using the slurry composition for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery of the present invention, it is possible to form a negative electrode capable of suppressing the swelling of the secondary battery.
  • the negative electrode active material used in the slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery of the present invention contains a predetermined negative electrode active material (A) and a negative electrode active material (B).
  • the negative electrode active material may optionally contain other negative electrode active materials other than the negative electrode active materials (A) and (B).
  • the negative electrode active material (A) is graphite particles having an orientation ratio within a predetermined range.
  • the graphite particles are particles made of a graphitic material.
  • the graphitic material is a material having high crystallinity (high degree of graphitization) obtained by heat-treating easily graphitable carbon at 2000 ° C. or higher and 5000 ° C. or lower.
  • the graphitizable carbon is a carbonaceous material having a low degree of graphitization (that is, low crystallinity) obtained by heat-treating a carbon precursor at 500 ° C. or higher and 2000 ° C. or lower to carbonize it.
  • easily graphitic carbon includes carbon materials made from tar pitch obtained from petroleum or coal.
  • graphitizable carbon include coke, mesocarbon microbeads (MCMB), mesophase pitch-based carbon fibers, and pyrolysis vapor-grown carbon fibers.
  • the graphite particles used as the negative electrode active material (A) need to have an orientation ratio of 7.5 or more, preferably 7.6 or more, and more preferably 7.8 or more. , 8.2 or more, more preferably 9.5 or less, preferably 9.0 or less, and even more preferably 8.5 or less.
  • orientation ratio of the graphite particles is at least the above lower limit, the charge acceptability can be sufficiently ensured, so that the precipitation of lithium metal on the negative electrode can be suppressed and the swelling of the secondary battery can be suppressed.
  • the orientation ratio of the graphite particles is the integral intensity I 004 of the peak on the (004) plane of the graphite particles measured by the powder X-ray diffractometry and the integral strength I 110 of the peak on the (110) plane of the graphite particles. It is expressed as a ratio (I 004 / I 110 ).
  • the orientation ratio of the graphite particles (I 004 / I 110 ) was measured by powder X-ray diffraction of a negative electrode containing graphite particles and having a negative electrode mixture layer having a density of 1.7 g / cm 3. It can be obtained from the obtained integrated strengths I 004 and I 110 . More specifically, the orientation ratio of graphite particles (I 004 / I 110 ) can be determined by the method described in the examples of the present specification. Further, the orientation ratio of graphite particles (I 004 / I 110 ) is adjusted by changing the heating temperature, heating time, CIP molding conditions, etc. in the method for producing the negative electrode active material (A) (graphite particles) described later. be able to.
  • the graphite particles having the above-mentioned predetermined orientation ratio have a structure in which an appropriate distance is secured between the crystals, they are unlikely to expand due to the insertion and release of lithium ions and the like. Therefore, by using the negative electrode active material containing the negative electrode active material (A) which is the graphite particles, it is possible to suppress the electrode swelling of the obtained negative electrode and suppress the swelling of the secondary battery.
  • the surface spacing (d002) of the graphite particles as the negative electrode active material (A) by the X-ray wide-angle diffraction method is usually 0.3357 nm or more, preferably 0.3358 nm or more, more preferably 0.3359 nm or more.
  • the value of d002 is at least the above lower limit, the charge / discharge reactivity of the secondary battery can be enhanced, and the large current charge / discharge characteristics of the secondary battery can be improved.
  • the value of d002 is not more than the above upper limit, the crystallinity of the graphite particles can be increased and the charge / discharge capacity of the secondary battery can be increased.
  • the graphite particles as the negative electrode active material (A) are not particularly limited, but are preferably derived from isotropic graphite. More specifically, the graphite particles as the negative electrode active material (A) are preferably particles formed by pulverizing isotropic graphite. In the present specification, the isotropic graphite means a graphite material having isotropic properties (the difference in characteristics depending on the direction is very small).
  • the particle size of the graphite particles as the negative electrode active material (A) is not particularly limited, and can be appropriately set within a range in which the desired effect of the present invention can be obtained.
  • the volume average particle diameter D50 of the graphite particles as the negative electrode active material (A) is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 12 ⁇ m or more, preferably 30 ⁇ m or less, and more preferably 25 ⁇ m or less. It is preferably 20 ⁇ m or less, and more preferably 20 ⁇ m or less. When the volume average particle diameter D50 of the graphite particles is at least the above lower limit, a slurry composition having excellent dispersibility can be produced.
  • volume average particle diameter D50 of the graphite particles when the volume average particle diameter D50 of the graphite particles is not more than the above upper limit, the electrode pressability of the obtained negative electrode can be improved.
  • the "volume average particle diameter D50" refers to a particle diameter in which the cumulative volume calculated from the small diameter side is 50% in the particle size distribution (volume basis) measured by the laser diffraction method.
  • the method for producing the graphite particles constituting the negative electrode active material (A) is not particularly limited, and a known method can be used.
  • graphite particles derived from isotropic graphite which can be suitably used as the negative electrode active material (A)
  • crushed coke breeze and a binder such as coal pitch are mixed at a desired ratio at a temperature of 60 ° C. to 90 ° C. to obtain a mixture.
  • This mixture is pulverized to a desired particle size, and the particle size is further adjusted using a sieve or the like to use it as a molding raw material.
  • CIP also referred to as "Cold Isostatic Pressing", “cold hydrostatic pressure” or “cold isotropic pressing” molding is performed on the obtained molding raw material to obtain a molded product.
  • This molded product is heated at 900 ° C. to 1100 ° C. in an atmosphere of an inert gas such as N 2 and held for 2 hours to 8 hours to remove volatile components composed of organic substances.
  • the molded product is heated at 2600 ° C. to 3000 ° C. in an atmosphere of an inert gas such as N 2 to carry out graphitization to obtain isotropic graphite.
  • Graphite particles as the negative electrode active material (A) can be obtained by pulverizing the obtained isotropic graphite and then adjusting the particle size using a sieve or the like.
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (A) to the total content of the negative electrode active material (A) and the negative electrode active material (B) in the slurry composition for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery shall be 75% by mass or more. Is more preferable, 78% by mass or more is more preferable, 80% by mass or more is further preferable, 90% by mass or more is further preferable, and 95% by mass or less is preferable.
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (A) to the total content of the negative electrode active material (A) and the negative electrode active material (B) is equal to or higher than the above lower limit, the electrode swelling of the obtained negative electrode is further suppressed and secondary.
  • the swelling of the battery can be further suppressed.
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (A) to the total content of the negative electrode active material (A) and the negative electrode active material (B) is not more than the above upper limit, the capacity of the secondary battery can be increased.
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (A) to the total content of the negative electrode active material in the slurry composition for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery is preferably 75% by mass or more, preferably 78% by mass or more. It is more preferably 80% by mass or more, further preferably 90% by mass or more, and preferably 95% by mass or less.
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (A) to the total content of the negative electrode active material is equal to or higher than the above lower limit, the electrode swelling of the obtained negative electrode can be further suppressed, and the swelling of the secondary battery can be further suppressed. ..
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (A) to the total content of the negative electrode active material is not more than the above upper limit, the capacity of the secondary battery can be increased.
  • Negative electrode active material (B) is a composite particle having predetermined silicon oxide particles and a conductive carbon film covering at least a part of the surface of the silicon oxide particles.
  • the silicon oxide particles contain a silicon oxide represented by SiO x (0.5 ⁇ x ⁇ 1.6).
  • the silicon oxide represented by SiO x is a compound containing at least one of SiO and SiO 2 and Si in a ratio such that 0.5 ⁇ x ⁇ 1.6.
  • the silicon oxide represented by SiO x (0.5 ⁇ x ⁇ 1.6) is not particularly limited, but can be formed by utilizing, for example, the disproportionation reaction of silicon monoxide (SiO). ..
  • the conductive carbon film is not particularly limited as long as it is a conductive carbon film, and carbon sources such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, carboxymethyl cellulose, acetyl cellulose, dextrin, glucose, and sucrose are fired.
  • the carbon film may be made of a carbon material having a low degree of crystallinity (low degree of graphitization), or may be made of a carbon material having a high degree of crystallinity (high degree of graphitization) such as natural graphite or artificial graphite. It may be a carbon film.
  • the particle size of the composite particles as the negative electrode active material (B) is not particularly limited, and can be appropriately set within a range in which the desired effect of the present invention can be obtained.
  • the composite particles having the silicon oxide particles as the negative electrode active material (B) and the conductive carbon film covering at least a part of the surface of the silicon oxide particles are not particularly limited, and are not particularly limited. It can be manufactured by the method of. That is, the silicon oxide represented by SiO y as a raw material is mixed with a carbon source such as polyvinyl alcohol and then crushed using a bead mill or the like to crush the surface of the particles made of the silicon oxide represented by the SiO y. A precursor composite particle is obtained in which at least a part of the above is coated with a carbon source.
  • the carbon source is fired to form a conductive carbon film, and then the particle size is adjusted using a mesh or the like as necessary to control SiO x (0.5). It is possible to obtain composite particles having silicon oxide particles containing a silicon oxide represented by ⁇ x ⁇ 1.6) and a conductive carbon film covering at least a part of the surface of the silicon oxide particles.
  • the y value of SiO y may be the same as or different from the x value of SiO x .
  • the value of y is usually 0.01 or more and less than 2, preferably 0.5 or more and less than 1.6.
  • the heating temperature when heating the precursor composite particles is preferably 850 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. Further, when the precursor composite particles are heated, for example, they may be carried out in an atmosphere of an inert gas such as Ar, or may be carried out in an atmosphere containing an organic gas and / or steam.
  • the composite particle as the negative electrode active material (B) is, for example, a silicon oxide particle containing a silicon oxide represented by SiO x (0.5 ⁇ x ⁇ 1.6) (hereinafter, “SiO x particle”).
  • SiO x particle a silicon oxide particle containing a silicon oxide represented by SiO x (0.5 ⁇ x ⁇ 1.6)
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (B) to the total content of the negative electrode active material (A) and the negative electrode active material (B) in the slurry composition for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery shall be 5% by mass or more. Is preferable, 25% by mass or less is preferable, 22% by mass or less is more preferable, 20% by mass or less is further preferable, and 10% by mass or less is further preferable.
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (B) to the total content of the negative electrode active material (A) and the negative electrode active material (B) is equal to or higher than the above lower limit, the capacity of the secondary battery can be further increased.
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (B) to the total content of the negative electrode active material is not more than the above upper limit, the battery capacity of the secondary battery is increased and the electrode swelling of the obtained negative electrode is further suppressed. The swelling of the secondary battery can be further suppressed.
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (B) to the total content of the negative electrode active material in the slurry composition for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery is preferably 5% by mass or more, preferably 25% by mass or less. It is preferably 22% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less.
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (B) to the total content of the negative electrode active material is equal to or higher than the above lower limit, the capacity of the secondary battery can be further increased.
  • the ratio of the content of the negative electrode active material (B) to the total content of the negative electrode active material is not more than the above upper limit, the battery capacity of the secondary battery is increased and the electrode swelling of the obtained negative electrode is further suppressed. The swelling of the secondary battery can be further suppressed.
  • the slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery of the present invention may contain other negative electrode active materials other than the above-mentioned negative electrode active materials (A) and (B).
  • other negative electrode active materials for example, among the negative electrode active materials described in International Publication No. 2016/199353, those which do not correspond to the above-mentioned negative electrode active materials (A) and (B) may be used. it can.
  • the ratio of the content of the other negative electrode active material to the total content of the negative electrode active material in the slurry composition for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery can be 0% by mass or more and 60% by mass or less.
  • Blending amount of negative electrode active material The blending amount of the negative electrode active material in the slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery can be appropriately set within a range in which the desired effect of the present invention can be obtained.
  • the ratio of the total negative electrode active material to the total solid content in the slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery is preferably 80% by mass or more and 98% by mass or less from the viewpoint of battery capacity and productivity.
  • the particulate polymer is a negative electrode having a negative electrode mixture layer formed by using the slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery of the present invention, in which each component in the negative electrode mixture layer or each component and a current collector are used. To bind.
  • a polymer that can be dispersed in an aqueous medium such as water can be used as the particulate polymer.
  • the particulate polymer used in the slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery of the present invention contains an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in a predetermined ratio.
  • the particulate polymer may optionally further contain an aliphatic conjugated diene monomer unit, an aromatic vinyl monomer unit, and other monomer units other than the above-mentioned monomer unit.
  • containing a monomer unit means "a monomer-derived repeating unit is contained in a polymer obtained by using the monomer”.
  • the particulate polymer contains an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in a predetermined ratio.
  • examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer that can form an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit include ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and its derivatives, ethylenically unsaturated dicarboxylic acid and its acid anhydride. Examples thereof include substances and derivatives thereof.
  • Examples of ethylenically unsaturated monocarboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid and the like.
  • Examples of derivatives of ethylenically unsaturated monocarboxylic acid include 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, ⁇ -acetoxyacrylic acid, ⁇ -trans-aryloxyacrylic acid, and ⁇ -chloro- ⁇ -E-methoxyacrylic acid. Acids, ⁇ -diaminoacrylic acid and the like can be mentioned.
  • Examples of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like.
  • Examples of the acid anhydride of the ethylenically unsaturated dicarboxylic acid include maleic anhydride, dialic acid anhydride, methyl maleic anhydride, and dimethyl maleic anhydride. Further, examples of derivatives of ethylenically unsaturated dicarboxylic acid include methyl maleic acid, dimethyl maleic acid, phenyl maleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, fluoromaleic acid, diphenyl maleate, nonyl maleate, and decyl maleate. , Dodecyl maleate, octadecyl maleate, fluoroalkyl maleate and the like.
  • One of these may be used alone, or two or more of them may be used in combination at any ratio. Then, from the viewpoint of further suppressing the swelling of the secondary battery, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, and itaconic acid among the above-mentioned ethylenically unsaturated carboxylic acids.
  • the content ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in the particulate polymer needs to be 10% by mass or more, preferably 15% by mass or more, and 20% by mass or more. It is more preferably 25% by mass or more, 70% by mass or less is necessary, 60% by mass or less is preferable, and 55% by mass or less is particularly preferable.
  • the content ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is equal to or higher than the above lower limit, the binding force of the particulate polymer is increased, and the components constituting the formed negative electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer are collected.
  • a negative electrode mixture layer can be formed.
  • the content ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is not more than the above upper limit, a homogeneous negative electrode mixture layer is formed by maintaining an appropriate viscosity of the slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the negative electrode mixture layer due to the application of an excess potential in a heterogeneous portion, and to reduce the generation of gas due to excessive decomposition of the electrolytic solution in the cell of the secondary battery. Therefore, the swelling of the secondary battery can be suppressed.
  • the content ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is not more than the above upper limit, it is suppressed that the binding force of the particulate polymer is rather impaired due to excessive curing, and the negative electrode mixture layer is formed. Since it is possible to satisfactorily bind the components to be formed, the negative electrode mixture layer, and the current collector, it is possible to suppress the electrode swelling of the negative electrode and suppress the swelling of the secondary battery.
  • the particulate polymer preferably further contains an aliphatic conjugated diene monomer unit. If the particulate polymer further contains an aliphatic conjugated diene monomer unit, the flexibility of the formed negative electrode mixture layer is enhanced, the electrode pressability of the negative electrode is improved, and the swelling of the secondary battery is further increased. It can be suppressed.
  • the aliphatic conjugated diene monomer capable of forming the aliphatic conjugated diene monomer unit is not particularly limited, and is 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2, 2. 3-Dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene, substituted linear conjugated pentadienes, substituted and side chain conjugated hexadiene and the like can be used.
  • one kind of aliphatic conjugated diene monomer may be used alone, or two or more kinds may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • 1,3-butadiene is preferably used as the aliphatic conjugated diene monomer from the viewpoint of further improving the electrode pressability of the negative electrode and further suppressing the swelling of the secondary battery.
  • the content ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit in the particulate polymer is preferably 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and preferably 50% by mass or less. It is more preferably 45% by mass or less.
  • the content ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit is within the above-mentioned predetermined range, the flexibility of the formed negative electrode mixture layer is enhanced to further improve the electrode pressability of the negative electrode, and the swelling of the secondary battery is achieved. Can be further suppressed.
  • the particulate polymer preferably further contains an aromatic vinyl monomer unit. If the particulate polymer further contains an aliphatic conjugated diene monomer unit, the adhesion between the particulate polymer and the negative electrode active material is improved by exhibiting a hydrophobic interaction with the surface of the negative electrode active material described above. However, the stability of the slurry composition for a non-aqueous secondary battery can be improved. Thereby, the battery characteristics of the obtained secondary battery can be improved.
  • the aromatic vinyl monomer capable of forming the aromatic vinyl monomer unit is not particularly limited, and styrene, ⁇ -methylstyrene, vinyltoluene, divinylbenzene and the like can be used.
  • the aromatic vinyl monomer one type may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • styrene is preferably used as the aromatic vinyl monomer from the viewpoint of further improving the stability of the slurry composition for a non-aqueous secondary battery and further improving the battery characteristics of the secondary battery.
  • the content ratio of the aromatic vinyl monomer unit in the particulate polymer is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, further preferably 20% by mass or more. It is preferably 60% by mass or less, more preferably 55% by mass or less, and further preferably 50% by mass or less.
  • the content ratio of the aromatic vinyl monomer unit is at least the above lower limit, the stability of the slurry composition for a non-aqueous secondary battery can be further enhanced, and the battery characteristics of the obtained secondary battery can be further enhanced.
  • the content ratio of the aromatic vinyl monomer unit is not more than the above upper limit, the electrode pressability of the obtained negative electrode can be sufficiently ensured. As a result, the cycle characteristics and liquid injection property of the secondary battery can be maintained well.
  • the particulate polymer is a simple substance other than the above-mentioned ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit, aliphatic conjugated diene monomer unit, and aromatic vinyl monomer unit, as long as the desired effect of the present invention is not significantly impaired. It may contain a dimer unit (another monomer unit).
  • the content ratio of the other monomer units is not particularly limited, but the upper limit is preferably 6% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and 2% by mass or less in total. Is particularly preferred.
  • the volume average particle diameter D50 of the particulate polymer is preferably 80 nm or more, more preferably 100 nm or more, further preferably 150 nm or more, preferably 600 nm or less, and preferably 500 nm or less. Is more preferable.
  • the volume average particle diameter D50 of the particulate polymer is at least the above lower limit, the battery resistance can be suppressed.
  • the volume average particle diameter D50 of the particulate polymer is not more than the above upper limit, the swelling of the electrode can be suppressed.
  • the volume average particle diameter D50 of the particulate polymer can be adjusted by changing the production conditions of the particulate polymer. Specifically, for example, when a particulate polymer is prepared by seed polymerization, the volume average particle diameter D50 of the particulate polymer is controlled by adjusting the number of seed particles and the particle size used for the polymerization. can do.
  • the tetrahydrofuran (THF) insoluble content of the particulate polymer is preferably 50% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, further preferably 60% by mass or more, and 95% by mass or less. Is more preferable, 90% by mass or less is more preferable, and 85% by mass or less is further preferable.
  • THF insoluble fraction of the particulate polymer is equal to or higher than the above lower limit, the binding force of the particulate polymer is increased, and the components constituting the negative electrode mixture layer formed and the negative electrode mixture layer and the current collector are separated from each other.
  • the THF insoluble fraction of the particulate polymer is equal to or less than the above upper limit, the particulate polymer is suppressed from being excessively cured to increase the flexibility of the formed negative electrode mixture layer, and the obtained negative electrode is obtained.
  • the electrode pressability of the above can be improved.
  • the THF insoluble fraction of the particulate polymer can be adjusted, for example, by the type and amount of the monomer and molecular weight adjusting agent used in the polymerization reaction.
  • the particulate polymer is not particularly limited and can be prepared by a known polymerization method.
  • the polymerization mode is not particularly limited, and any mode such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a massive polymerization method, and an emulsion polymerization method can be used.
  • As the polymerization method any method such as ion polymerization, radical polymerization, living radical polymerization and the like can be used. Further, in the emulsion polymerization, seed polymerization using seed particles may be adopted.
  • emulsifier As the emulsifier, dispersant, polymerization initiator, polymerization aid, etc. used for the polymerization, generally used ones can be used, and the amount used thereof is appropriately adjusted to obtain a desired volume average particle size. can do.
  • a molecular weight adjusting agent at the time of polymerization.
  • the molecular weight of the obtained particulate polymer can be adjusted, and the THF insoluble fraction of the particulate polymer can be easily kept within the above-mentioned predetermined range.
  • the molecular weight adjusting agent can be added before the start of the polymerization or during the polymerization.
  • the molecular weight modifier examples include mercaptans such as t-dodecyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, and n-octyl mercaptan; halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride and carbon tetrabromide; and the like. .. Among them, it is preferable to use mercaptans, and it is particularly preferable to use t-dodecyl mercaptan.
  • the amount of the molecular weight adjusting agent used is preferably 0.7 parts by mass or more, and more preferably 0.8 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of all the monomers used in the polymerization. It is preferably 1.5 parts by mass or less, and more preferably 1.4 parts by mass or less.
  • the amount of the molecular weight adjusting agent used is at least the above lower limit, the THF insoluble fraction of the obtained particulate polymer can be appropriately reduced.
  • the amount of the molecular weight adjusting agent used is not more than the above upper limit, the THF insoluble fraction can be appropriately increased.
  • Blending amount of particulate polymer The blending amount of the particulate polymer in the slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery can be appropriately set within a range in which the desired effect of the present invention can be obtained.
  • the ratio of the particulate polymer to the total solid content in the slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery is 0.5% by mass or more and 4.0% by mass from the viewpoint of suppressing battery resistance and suppressing swelling of the secondary battery. % Or less is preferable.
  • the slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery of the present invention contains components such as a conductive material, a water-soluble polymer, a reinforcing material, a leveling agent, and an electrolytic solution additive. It may be contained. These other components are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction, and known ones, for example, those described in International Publication No. 2012/115096 and JP2012-204303 can be used. it can.
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • the slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery of the present invention can be prepared by dispersing each of the above components in water as a dispersion medium. Specifically, by mixing each of the above components with water using a mixer such as a ball mill, a sand mill, a bead mill, a pigment disperser, a grinder, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, and a fill mix. , A slurry composition can be prepared.
  • a mixer such as a ball mill, a sand mill, a bead mill, a pigment disperser, a grinder, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, and a fill mix.
  • water is usually used as the dispersion medium, but an aqueous solution of an arbitrary compound, a small amount of a mixed solution of an organic medium and water, or the like may be used.
  • the solid content concentration of the slurry composition can be a concentration at which each component can be uniformly dispersed, for example, 30% by mass or more and 90% by mass or less.
  • the mixing of each of the above components with the aqueous medium can usually be carried out in a temperature range of room temperature or more and 80 ° C. or less for 10 minutes or more and several hours or less.
  • the negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention can be produced by using the slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery of the present invention.
  • the negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention includes a current collector and a negative electrode mixture layer formed on the current collector, and the negative electrode mixture layer is the non-aqueous secondary battery of the present invention. Obtained from a slurry composition for a negative electrode. Each component contained in the negative electrode mixture layer was contained in the slurry composition for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery of the present invention, and the preferable abundance ratio of each component is 2.
  • the negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention suppresses electrode swelling and can reduce the generation of gas in the cell of the secondary battery, so that swelling of the secondary battery can be suppressed. .. Further, since the negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention suppresses electrode swelling, the cycle characteristics of the secondary battery can be improved.
  • the negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention is, for example, a step of applying the above-mentioned slurry composition for a non-aqueous secondary battery negative electrode onto a current collector (coating step) and a step of applying the negative electrode to the current collector. It is produced through a step (drying step) of drying a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery and forming a negative electrode mixture layer on a current collector.
  • the method for applying the slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, as the coating method, a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush coating method and the like can be used. At this time, the slurry composition may be applied to only one side of the current collector, or may be applied to both sides. The thickness of the slurry film on the current collector after application and before drying can be appropriately set according to the thickness of the negative electrode mixture layer obtained by drying.
  • the current collector to which the slurry composition is applied a material having electrical conductivity and which is electrochemically durable is used.
  • a current collector for example, a current collector made of iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, platinum or the like can be used.
  • copper foil is particularly preferable as the current collector used for the negative electrode.
  • one kind of the said material may be used alone, and two or more kinds may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the method for drying the slurry composition on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used, for example, drying with warm air, hot air, low humidity air, vacuum drying, irradiation with infrared rays, electron beams, or the like. The drying method can be mentioned.
  • a negative electrode mixture layer is formed on the current collector, and a negative electrode for a non-aqueous secondary battery including the current collector and the negative electrode mixture layer is obtained. be able to.
  • the negative electrode mixture layer may be pressurized by using a die press or a roll press.
  • the peel strength of the negative electrode can be improved by the pressurizing treatment.
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator, and uses the negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention as the negative electrode. Since the non-aqueous secondary battery of the present invention uses the negative electrode for the non-aqueous secondary battery of the present invention, swelling is suppressed. Further, since the secondary battery of the present invention includes the negative electrode for the non-aqueous secondary battery of the present invention in which electrode swelling is suppressed, the cycle characteristics are also excellent.
  • the non-aqueous secondary battery is a lithium ion secondary battery will be described as an example, and the positive electrode, the electrolytic solution, and the separator will be described, but the present invention is not limited to these examples.
  • a known positive electrode used as a positive electrode for a lithium ion secondary battery can be used.
  • a positive electrode formed by forming a positive electrode mixture layer on a current collector can be used.
  • a current collector made of a metal material such as aluminum can be used.
  • a layer containing a known positive electrode active material, a conductive material, and a binder can be used.
  • an electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in a solvent can be used.
  • the solvent an organic solvent capable of dissolving the electrolyte can be used.
  • the solvent is an alkyl carbonate solvent such as ethylene carbonate, propylene carbonate, ⁇ -butyrolactone, 2,5-dimethyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl acetate, dimethoxyethane.
  • Dioxolane, methyl propionate, methyl formate and other viscosity-adjusting solvents can be used.
  • a lithium salt can be used as the electrolyte.
  • the lithium salt for example, those described in JP2012-204303A can be used.
  • these lithium salts LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li are preferable as the electrolytes because they are easily dissolved in an organic solvent and show a high degree of dissociation.
  • ⁇ Separator> As the separator, for example, those described in JP-A-2012-204303 can be used. Among these, the film thickness of the entire separator can be reduced, and as a result, the ratio of the electrode active material in the lithium ion secondary battery can be increased and the capacity per volume can be increased.
  • a microporous membrane made of a based resin polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride
  • a positive electrode and a negative electrode are overlapped with each other via a separator, and if necessary, the positive electrode and the negative electrode are placed in a battery container by winding or folding according to the battery shape, and the battery container It can be manufactured by injecting an electrolytic solution into a battery and sealing it.
  • overcurrent prevention elements such as fuses and PTC elements, expanded metal, lead plates, and the like may be provided, if necessary.
  • the shape of the secondary battery may be, for example, a coin type, a button type, a sheet type, a cylindrical type, a square type, a flat type, or the like.
  • the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
  • “%” and “part” representing the amount are based on mass unless otherwise specified.
  • the orientation ratio, the THF insoluble fraction of the particulate polymer, the electrode pressability and electrode swelling of the negative electrode, and the gas generation in the cell of the secondary battery were evaluated by the following methods, respectively.
  • the ratio of the repeating unit (monomer unit) formed by polymerizing a certain monomer in the polymer is not specified. As long as it is usually, it is the same as the ratio (preparation ratio) of the certain monomer to all the monomers used for the polymerization of the polymer.
  • Example 1 using the negative electrode active material (A)
  • Comparative Example 3 using the carbon-based negative electrode active material (C)
  • Comparative Example 4 using the carbon-based negative electrode active material (D) described later.
  • the amount of each of the negative electrode active material (A), the carbon negative electrode active material (C) or the carbon negative electrode active material (D) used is 86.0 to 96.
  • Negative electrode active material (A) graphite particles
  • carbon-based negative electrode active material contained in the negative electrode mixture layer of the negative electrode by powder X-ray diffraction method using the negative electrode for measuring the orientation ratio obtained above as a test piece.
  • the negative electrode active material (A) graphite particles
  • the carbon-based negative electrode active material (C) or the carbon-based negative electrode active material (C) contained in the negative electrode mixture layer of the negative electrode for measuring the orientation ratio ( D)
  • the respective orientation ratios I 004 / I 110 were determined.
  • the conditions for measurement by the powder X-ray diffraction method are as follows.
  • "2 ⁇ " indicates a diffraction angle.
  • the tetrahydrofuran (THF) insoluble content of the particulate polymer can be determined as the ratio (mass%) of the weight of the solid content insoluble in THF to the weight of the total solid content of the particulate polymer.
  • THF tetrahydrofuran
  • the aqueous dispersion containing the particulate polymer obtained in each Example and Comparative Example was dried for 3 days in an environment with a humidity of 50% and a temperature of 23 ° C. or higher and 25 ° C. or lower, and then further hot air. A dry dispersion was obtained by drying in an oven at 120 ° C. for 1 hour.
  • the obtained dried dispersion was formed into a film having a thickness of 3 ⁇ 0.3 mm and cut into a substantially square shape having a side of 5 mm to prepare a dried film piece.
  • the prepared dried film pieces were precisely weighed, and the weight of the obtained dried film pieces was defined as W 0 .
  • the dried film piece was immersed in 100 g of THF at 23 ° C. or higher and 25 ° C. or lower for 24 hours to dissolve it.
  • the residual film piece pulled up from THF was vacuum dried in an environment of 105 ° C. for 3 hours, and then the dried residual film piece was precisely weighed, and the weight of the obtained residual film piece was defined as W 1 .
  • THF insoluble fraction (%) (W 1 / W 0 ) x 100 ...
  • the THF insoluble fraction was calculated according to the above.
  • the thickness change rate (%) of the negative electrode ⁇ (t1-t0) / t0 ⁇ ⁇ 100 was calculated and evaluated according to the following criteria. It is shown that the smaller the thickness change rate is, the more the electrode swelling of the negative electrode is suppressed, so that the swelling of the secondary battery including the negative electrode is suppressed.
  • C Negative electrode thickness change rate is 45% or more
  • the lithium ion secondary batteries prepared in each Example and Comparative Example were allowed to stand at a temperature of 25 ° C. for 5 hours after injecting the electrolytic solution.
  • the cell was charged to a cell voltage of 3.80 V at a temperature of 25 ° C. and 0.1 C, and then aged at a temperature of 60 ° C. for 12 hours.
  • the cell was discharged to a cell voltage of 3.0 V by a constant current method at a temperature of 25 ° C. and 0.2 C.
  • CC-CV charging upper limit cell voltage 4.40V
  • CC discharging was performed up to a cell voltage of 3.0V by the constant current method of 0.2C.
  • volume change rate A: Volume change rate ⁇ V is less than 1%
  • This mixture is pulverized using a pulverizer (for example, Dynamics Mill (manufactured by Nippon Coke Co., Ltd.)) so that the volume average particle diameter D50 is 22 ⁇ m, and the particle size is further adjusted using a 300 mesh sieve for molding.
  • a pulverizer for example, Dynamics Mill (manufactured by Nippon Coke Co., Ltd.)
  • the obtained molding raw material was filled in a columnar rubber bag and sealed, placed in a pressure vessel filled with water, and pressure was applied at 150 MPa for 5 hours to perform CIP molding.
  • the obtained molded product was heated to 1000 ° C. in an N 2 atmosphere and held for 3 hours to remove volatile components composed of organic substances. Then, this molded product was heated to 3000 ° C.
  • silicon monoxide SiO, manufactured by Osaka Titanium Technologies
  • polyvinyl alcohol manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., reagent grade
  • C carbon-based negative electrode active material (artificial graphite)
  • a film of low crystalline carbon is formed on 100 parts of spherical natural graphite as core particles (volume average particle diameter D50: 20 ⁇ m, tap density: 0.90 g / cm 3 , BET specific surface area: 6.0 m 2 / g).
  • Thirty parts of tar pitch as a material was added, and the mixture was mixed at 200 ° C. for 30 minutes using a Henschel mixer. The obtained mixture was pre-baked at 1000 ° C. under a nitrogen atmosphere, pulverized, and further fired at 2600 ° C. under a nitrogen atmosphere to obtain a composite carbon material.
  • a negative electrode for measuring the orientation ratio was prepared by the above-mentioned method, and the carbon-based negative electrode active material (C) (artificial graphite) in the negative electrode was prepared.
  • the orientation ratio (I 004 / I 110 ) of was measured, it was 10.3.
  • ⁇ Preparation of carbon-based negative electrode active material (D)> A film of low crystalline carbon is formed on 100 parts of spherical natural graphite as core particles (volume average particle diameter D50: 20 ⁇ m, tap density: 0.90 g / cm 3 , BET specific surface area: 6.0 m 2 / g). Thirty parts of tar pitch as a material was added, and the mixture was mixed at 200 ° C. for 30 minutes using a Henschel mixer. The obtained mixture was pre-baked at 1000 ° C. under a nitrogen atmosphere, pulverized, and further fired at 1400 ° C. under a nitrogen atmosphere to obtain a composite carbon material.
  • a negative electrode for measuring the orientation ratio was prepared by the method described above, and the orientation ratio (I 004 / I) of the carbon-based negative electrode active material (D) in the negative electrode was prepared. 110 ) was measured and found to be 10.1.
  • Example 1 ⁇ Preparation of particulate polymer> 211 parts of ion-exchanged water, 1.0 part of sodium alkyldiphenyl ether disulfonate as an emulsifier, 43 parts of styrene as an aromatic vinyl monomer, 1, 1 as an aliphatic conjugated diene monomer, in a 5 MPa pressure-resistant container with a stirrer. 32 parts of 3-butadiene, 2 parts of methacrylic acid and 3 parts of acrylic acid as an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, and 1.0 part of t-dodecyl mercaptan as a molecular weight adjusting agent were added in this order.
  • the inside of the pressure-resistant container was replaced with nitrogen three times, 0.2 part of potassium persulfate as a polymerization initiator was added thereto, and the mixture was sufficiently stirred, and then heated to 60 ° C. to initiate polymerization.
  • the reaction was carried out for a time, and when the polymerization conversion was 96%, the reaction was terminated to obtain seed particles.
  • 189 parts of ion-exchanged water, 20 parts of methacrylic acid as an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, and 0.05 part of potassium persulfate as a polymerization initiator are added to the solution containing seed particles.
  • the obtained slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery was applied to a copper foil having a thickness of 20 ⁇ m, which is a current collector, with a comma coater so that the film thickness after drying was about 150 ⁇ m.
  • the copper foil coated with the slurry composition for the negative electrode of the lithium ion secondary battery was dried by being conveyed in an oven at 60 ° C. for 2 minutes at a speed of 0.5 m / min. Then, it was heat-treated at a temperature of 120 degreeC for 2 minutes, and the negative electrode raw fabric before pressing was obtained.
  • the negative electrode raw material before pressing was rolled with a roll press machine so that the thickness of the negative electrode mixture layer was 80 ⁇ m to obtain a negative electrode. Using this negative electrode, the electrode pressability was evaluated. The results are shown in Table 1.
  • a planetary mixer 100 parts of LiCoO 2 with a volume average particle diameter of 5 ⁇ m as a positive electrode active material, 3 parts of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., product name “HS-100”) as a conductive material, as a binder Polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha, product name "# 7208”) 4 parts (equivalent to solid content), and N-methylpyrrolidone as a solvent are added and mixed so that the total solid content concentration becomes 70%, and the mixture is not mixed.
  • a slurry composition for the positive electrode of an aqueous secondary battery was prepared.
  • the obtained slurry composition for a positive electrode of a non-aqueous secondary battery was applied on an aluminum foil having a thickness of 20 ⁇ m, which is a current collector, with a comma coater so that the film thickness after drying was about 150 ⁇ m.
  • the aluminum foil coated with the slurry composition for the positive electrode of the non-aqueous secondary battery was dried by being conveyed in an oven at 60 ° C. for 2 minutes at a speed of 0.5 m / min. Then, it was heat-treated at a temperature of 120 degreeC for 2 minutes, and the positive electrode raw material was obtained.
  • the positive electrode raw material before pressing was rolled using a roll press machine to obtain a positive electrode provided with a positive electrode mixture layer.
  • an aluminum packaging material exterior was prepared.
  • the positive electrode obtained above was cut into a square of 4 cm ⁇ 4 cm and arranged so that the surface on the current collector side was in contact with the exterior of the aluminum packaging material.
  • the square separator prepared above was placed on the surface of the positive electrode mixture layer of the positive electrode.
  • the negative electrode obtained above was cut into a square of 4.2 cm ⁇ 4.2 cm, and this was placed on the separator so that the surface on the negative electrode mixture layer side faced the separator.
  • Example 2 In the preparation of the particulate polymer of Example 1, the total amount of methacrylic acid used as the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer was changed from 22 parts to 16 parts, and 1, as the aliphatic conjugated diene monomer, Particles in the same manner as in Example 1 except that the amount of 3-butadiene used was changed from 32 parts to 35 parts and the amount of styrene used as an aromatic vinyl monomer was changed from 43 parts to 46 parts.
  • a state polymer, a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery, a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a secondary battery were prepared or manufactured, and various measurements and evaluations were carried out. The results are shown in Table 1.
  • the volume average particle diameter D50 of the obtained particulate polymer was 150 nm.
  • Example 3 In the preparation of the particulate polymer of Example 1, the total amount of methacrylic acid used as the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer was changed from 22 parts to 10 parts, and 1, as the aliphatic conjugated diene monomer, Particles in the same manner as in Example 1 except that the amount of 3-butadiene used was changed from 32 parts to 39 parts and the amount of styrene used as an aromatic vinyl monomer was changed from 43 parts to 48 parts.
  • a state polymer, a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery, a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a secondary battery were prepared or manufactured, and various measurements and evaluations were carried out. The results are shown in Table 1.
  • the volume average particle diameter D50 of the obtained particulate polymer was 154 nm.
  • Example 4 In the preparation of the particulate polymer of Example 1, the total amount of methacrylic acid used as the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer was changed from 22 parts to 31 parts, and 1, as the aliphatic conjugated diene monomer, Particles in the same manner as in Example 1 except that the amount of 3-butadiene used was changed from 32 parts to 27 parts and the amount of styrene used as an aromatic vinyl monomer was changed from 43 parts to 39 parts.
  • a state polymer, a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery, a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a secondary battery were prepared or manufactured, and various measurements and evaluations were carried out. The results are shown in Table 1.
  • the volume average particle diameter D50 of the obtained particulate polymer was 142 nm.
  • Example 5 In the preparation of the particulate polymer of Example 1, the total amount of methacrylic acid used as the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer was changed from 22 parts to 51 parts to obtain the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. The amount of acrylic acid used was changed from 3 parts to 10 parts, and the amount of 1,3-butadiene used as an aliphatic conjugated diene monomer was changed from 32 parts to 17 parts to be used as an aromatic vinyl monomer.
  • Example 6 In the preparation of the particulate polymer of Example 1, the tetrahydrofuran-insoluble content of the obtained particulate polymer was changed by changing the amount of t-dodecyl mercaptan used as the molecular weight modifier from 1.0 part to 1.3 part.
  • a particulate polymer, a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery, a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a secondary battery were prepared or manufactured in the same manner as in Example 1 except that the rate was lowered. Measurements and evaluations were performed. The results are shown in Table 1.
  • the volume average particle diameter D50 of the obtained particulate polymer was 152 nm.
  • Example 7 In the preparation of the particulate polymer of Example 1, the tetrahydrofuran-insoluble content of the particulate polymer obtained by changing the amount of t-dodecyl mercaptan used as the molecular weight modifier from 1.0 part to 0.9 part.
  • a particulate polymer, a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery, a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a secondary battery were prepared or manufactured in the same manner as in Example 1 except that the rate was increased. Measurements and evaluations were performed. The results are shown in Table 1.
  • the volume average particle diameter D50 of the obtained particulate polymer was 148 nm.
  • Example 8 In the preparation of the slurry composition for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery of Example 1, the amount of the negative electrode active material (A) used was changed from 86.0 parts to 89.9 parts, and the amount of the negative electrode active material (B) used. In the same manner as in Example 1 except that the ratio of the content of the negative electrode active material (B) to the total content of the negative electrode active material was reduced by changing from 9.6 parts to 5.7 parts. , A particulate polymer, a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery, a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a secondary battery were prepared or manufactured, and various measurements and evaluations were performed. The results are shown in Table 1.
  • Example 9 In the preparation of the slurry composition for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery of Example 1, the amount of the negative electrode active material (A) used was changed from 86.0 parts to 76.5 parts, and the amount of the negative electrode active material (B) used. In the same manner as in Example 1 except that the ratio of the content of the negative electrode active material (B) to the total content of the negative electrode active material was increased by changing from 9.6 parts to 19.1 parts. , A particulate polymer, a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery, a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a secondary battery were prepared or manufactured, and various measurements and evaluations were performed. The results are shown in Table 1.
  • the amount used was changed from 32 parts to 48 parts, the amount of styrene used as an aromatic vinyl monomer was changed from 43 parts to 37 parts, and 5 parts of methyl methacrylate and 5 parts of acrylonitrile as other monomers were changed.
  • the particulate polymer, the slurry composition for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery, the negative electrode, the positive electrode, the separator, and the secondary battery were prepared or manufactured in the same manner as in Example 1 except that the above was further used, and various measurements were made. And evaluated. The results are shown in Table 1.
  • the volume average particle diameter D50 of the obtained particulate polymer was 155 nm.
  • Example 2 In the preparation of the particulate polymer of Example 1, the total amount of methacrylic acid used as the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer was changed from 22 parts to 35 parts to obtain the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. The amount of acrylic acid used was changed from 3 parts to 20 parts, and 25 parts of itaconic acid as an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer was further used, and 1,3-butadiene as an aliphatic conjugated diene monomer was used.
  • the particulate polymer as in Example 1, except that the amount used was changed from 32 parts to 10 parts and the amount of styrene used as the aromatic vinyl monomer was changed from 43 parts to 10 parts.
  • a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery, a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a secondary battery were prepared or manufactured, and various measurements and evaluations were carried out. The results are shown in Table 1.
  • the volume average particle diameter D50 of the obtained particulate polymer was 127 nm.
  • AA indicates acrylic acid
  • MAA indicates methacrylic acid
  • IA indicates itaconic acid
  • BD indicates 1,3-butadiene
  • ST indicates styrene
  • MMA indicates methyl methacrylate
  • AN indicates acrylonitrile.
  • a negative electrode active material containing graphite particles having an orientation ratio within a predetermined range and composite particles in which at least a part of the surface of the predetermined silicon oxide particles is covered with a conductive carbon film is ethylenic.
  • Comparative Examples 1 and 2 using the particulate polymer in which the content ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is out of the predetermined range it can be seen that the swelling of the secondary battery cannot be suppressed. Further, even in Comparative Examples 3 and 4 in which carbon-based negative electrode active materials having an orientation ratio outside the predetermined range are used instead of graphite particles having an orientation ratio within a predetermined range, the swelling of the secondary battery cannot be suppressed. I understand.
  • a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery capable of forming a negative electrode capable of suppressing swelling of the secondary battery. Further, according to the present invention, it is possible to provide a negative electrode for a non-aqueous secondary battery capable of suppressing swelling of the secondary battery. According to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery in which swelling is suppressed.

Abstract

本発明は、二次電池の膨らみを抑制し得る負極を形成可能な非水系二次電池負極用スラリー組成物を提供することを目的とする。本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物は、負極活物質、粒子状重合体および水を含む非水系二次電池負極用スラリー組成物であって、前記負極活物質は、負極活物質(A)および負極活物質(B)を含み、前記負極活物質(A)は、配向比が7.5以上9.5以下である黒鉛粒子であり、前記負極活物質(B)は、ケイ素酸化物粒子と、前記ケイ素酸化物粒子の表面の少なくとも一部を覆う導電性炭素膜とを有する複合粒子であり、前記ケイ素酸化物粒子は、SiOx(0.5≦x<1.6)で表わされるケイ素酸化物を含有し、前記粒子状重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を10質量%以上70質量%以下含有することを特徴とする。

Description

非水系二次電池負極用スラリー組成物、非水系二次電池用負極および非水系二次電池
 本発明は、非水系二次電池負極用スラリー組成物、非水系二次電池用負極および非水系二次電池に関するものである。
 リチウムイオン二次電池などの非水系二次電池(以下、単に「二次電池」と略記する場合がある。)は、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そのため、近年では、二次電池の更なる高性能化を目的として、電極(正極、負極)などの電池部材の改良が検討されている。
 ここで、リチウムイオン二次電池などの二次電池に用いられる負極は、通常、集電体と、集電体上に形成された電極合材層(負極合材層)とを備えている。そして、この負極合材層は、例えば、負極活物質と、結着材とを分散媒に分散および/または溶解させてなるスラリー組成物を用いて形成される。
 そこで、近年では、負極合材層の形成に用いられるスラリー組成物を改良することで、二次電池の性能を更に向上させる試みがなされている。
 具体的には、例えば特許文献1では、所定の表面官能基量およびBET比表面積を有する炭素系負極活物質を含む負極活物質に対して、結着材として所定の表面酸量を有する粒子状重合体を添加してなるスラリー組成物を用いて負極を作製すれば、二次電池の膨らみおよび内部抵抗の上昇を抑制して、二次電池にレート特性などの電池特性を良好に発揮させることができることが開示されている。
国際公開第2016/199353号
 しかしながら、上記従来技術のスラリー組成物を用いて作製された負極を備える二次電池は、膨らみを抑制する点に依然として改善の余地があった。
 そこで、本発明は、二次電池の膨らみを抑制し得る負極を形成可能な非水系二次電池負極用スラリー組成物を提供することを目的とする。
 また、本発明は、二次電池の膨らみを抑制し得る非水系二次電池用負極を提供することを目的とする。
 そして、本発明は、膨らみが抑制された非水系二次電池を提供することを目的とする。
 本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、所定の配向比を有する黒鉛粒子である負極活物質(A)と、所定のケイ素酸化物粒子の表面の少なくとも一部が導電性炭素膜で覆われてなる複合粒子である負極活物質(B)とを含む負極活物質、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が所定範囲内である粒子状重合体、および水を含む非水系二次電池負極用スラリー組成物を用いれば、二次電池の膨らみを抑制し得る負極を形成可能であることを見出し、本発明を完成させた。
 即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物は、負極活物質、粒子状重合体および水を含む非水系二次電池負極用スラリー組成物であって、前記負極活物質は、負極活物質(A)および負極活物質(B)を含み、前記負極活物質(A)は、配向比が7.5以上9.5以下である黒鉛粒子であり、前記配向比は、粉末X線回折法により測定される前記黒鉛粒子の(004)面のピークの積分強度I004と、前記黒鉛粒子の(110)面のピークの積分強度I110との比(I004/I110)であり、前記負極活物質(B)は、ケイ素酸化物粒子と、前記ケイ素酸化物粒子の表面の少なくとも一部を覆う導電性炭素膜とを有する複合粒子であり、前記ケイ素酸化物粒子は、SiOx(0.5≦x<1.6)で表わされるケイ素酸化物を含有し、前記粒子状重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を10質量%以上70質量%以下含有することを特徴とする。このように、負極活物質として、所定の配向比を有する黒鉛粒子である負極活物質(A)と、所定のケイ素酸化物粒子の表面の少なくとも一部が導電性炭素膜で覆われてなる複合粒子である負極活物質(B)とを含み、且つ、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が所定範囲内である粒子状重合体、および水を含む二次電池負極用スラリーを用いれば、得られる負極の電極膨らみを抑えると共に、二次電池のセル内のガスの発生を低減することで、二次電池の膨らみを抑制し得る負極を形成可能である。
 なお、黒鉛粒子の(004)面のピークの積分強度I004と、黒鉛粒子の(110)面のピークの積分強度I110との比(I004/I110)で表わされる黒鉛粒子の配向比は、本明細書に記載の方法により求めることができる。
 また、SiOx(0.5≦x<1.6)で表わされるケイ素酸化物におけるxの値は、JIS-Z2613に記載の方法を用いて測定することができる。
 さらに、上記複合粒子において、所定のケイ素酸化物粒子の表面の少なくとも一部が導電性炭素膜で覆われていることは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により確認することができる。
 また、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物は、前記粒子状重合体のテトラヒドロフラン不溶分率が、50質量%以上95質量%以下であることが好ましい。粒子状重合体のテトラヒドロフラン不溶分率が上記所定範囲内であれば、得られる負極の電極プレス性を向上させつつ、負極の電極膨らみを更に抑えて、二次電池の膨らみを更に抑制することができる。
 なお、本発明において、「THF不溶分率」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
 さらに、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物は、前記粒子状重合体が、脂肪族共役ジエン単量体単位を15質量%以上50質量%以下更に含有することが好ましい。このように、粒子状重合体が脂肪族共役ジエン単量体単位を上記所定の割合で含有すれば、得られる負極の電極プレス性を向上させると共に、二次電池の膨らみを更に抑制することができる。
 また、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物は、前記粒子状重合体が、芳香族ビニル単量体単位を10質量%以上60質量%以下更に含有することが好ましい。粒子状重合体が芳香族ビニル単量体単位を上記所定の割合で更に含有すれば、得られる非水系二次電池負極用スラリー組成物の安定性を高めつつ、形成される負極合材層の柔軟性を高めて、負極の電極プレス性を向上させることができる。
 さらに、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物は、前記エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位が、アクリル酸単量体単位、メタクリル酸単量体単位、およびイタコン酸単量体単位からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位がアクリル酸単量体単位、メタクリル酸単量体単位、およびイタコン酸単量体単位からなる群から選択される少なくとも1種を含めば、得られる負極の電極膨らみを更に抑えると共に、二次電池のセル内のガスの発生を更に低減することで、二次電池の膨らみを更に抑制することができる。
 また、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物は、前記負極活物質の総含有量に対する前記負極活物質(B)の含有量の割合が5質量%以上25質量%以下であることが好ましい。負極活物質の総含有量に対する負極活物質(B)の含有量の割合が上記所定範囲内であれば、二次電池の容量を高めつつ、得られる負極の電極膨らみを更に抑えて、二次電池の膨らみを更に抑制することができる。
 さらに、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池用負極は、上述したいずれかの非水系二次電池負極用スラリー組成物を用いて得られる負極合材層を有することを特徴とする。このように、上述したいずれかの非水系二次電池負極用スラリー組成物を用いて得られる負極合材層を有する負極は、電極膨らみが抑えられていると共に、二次電池のセル内のガスの発生を低減できるため、二次電池の膨らみを抑制することができる。
 また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池は、正極、負極、セパレータおよび電解液を備え、前記負極が上述した非水系二次電池用負極であることを特徴とする。このように、上述した非水系二次電池用負極を備える非水系二次電池は、膨らみが抑制されている。
 本発明によれば、二次電池の膨らみを抑制し得る負極を形成可能な非水系二次電池負極用スラリー組成物を提供することができる。
 本発明によれば、二次電池の膨らみを抑制し得る非水系二次電池用負極を提供することができる。
 本発明によれば、膨らみが抑制された非水系二次電池を提供することができる。
 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
 ここで、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物(以下、単に「スラリー組成物」と称することがある)は、非水系二次電池の負極の形成に用いられる。そして、本発明の非水系二次電池用負極は、本発明のスラリー組成物から形成される負極合材層を有することを特徴とする。更に、本発明の非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池用負極を備えることを特徴とする。
(非水系二次電池負極用スラリー組成物)
 本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物は、所定の負極活物質(A)および(B)を含む負極活物質、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を所定の割合で含有する粒子状重合体、および水を含むことを特徴とする。なお、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物は、通常、上記負極活物質および粒子状重合体が、分散媒としての水に分散してなる組成物である。そして、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物を用いれば、二次電池の膨らみを抑制し得る負極を形成することができる。
<負極活物質>
 本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物に用いられる負極活物質は、所定の負極活物質(A)および負極活物質(B)を含んでいる。なお、負極活物質は、任意で、上記負極活物質(A)および(B)以外のその他の負極活物質を含んでいてもよい。
<<負極活物質(A)>>
 負極活物質(A)は、配向比が所定範囲内である黒鉛粒子である。ここで、黒鉛粒子は、黒鉛質材料からなる粒子である。
 ここで、黒鉛質材料は、易黒鉛性炭素を2000℃以上5000℃以下で熱処理することによって得られる、高い結晶性を有する(黒鉛化度の高い)材料である。
 なお、易黒鉛性炭素とは、炭素前駆体を500℃以上2000℃以下で熱処理して炭素化させることによって得られる、黒鉛化度の低い(即ち、結晶性の低い)炭素質材料のうち、熱処理温度によって炭素の構造を容易に変え得るものを指す。
 易黒鉛性炭素としては、例えば、石油または石炭から得られるタールピッチを原料とした炭素材料が挙げられる。易黒鉛性炭素の具体例としては、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソフェーズピッチ系炭素繊維、熱分解気相成長炭素繊維などが挙げられる。
 そして、負極活物質(A)として使用する黒鉛粒子は、配向比が7.5以上であることが必要であり、7.6以上であることが好ましく、7.8以上であることがより好ましく、8.2以上であることが更に好ましく、9.5以下であることが必要であり、9.0以下であることが好ましく、8.5以下であることがより好ましい。黒鉛粒子の配向比が上記下限以上であると、充電受け入れ性を十分に確保できるため、負極上でのリチウム金属の析出を抑制して、二次電池の膨らみを抑制することができる。一方、黒鉛粒子の配向比が上記上限以下であると、負極原反をプレスする際に必要となる力を低減することで、負極中に溜まる残留応力を小さくできるため、電極の膨らみを抑えて、二次電池の膨らみを抑制することができる。
 なお、黒鉛粒子の配向比は、粉末X線回折法により測定される黒鉛粒子の(004)面のピークの積分強度I004と、黒鉛粒子の(110)面のピークの積分強度I110との比(I004/I110)で表わされる。
 そして、黒鉛粒子の配向比(I004/I110)は、黒鉛粒子を含み、且つ、密度が1.7g/cm3である負極合材層を有する負極を粉末X線回折法により測定して得られる上記積分強度I004およびI110から求めることができる。より具体的には、黒鉛粒子の配向比(I004/I110)は、本明細書の実施例に記載の方法により求めることができる。
 また、黒鉛粒子の配向比(I004/I110)は、後述する負極活物質(A)(黒鉛粒子)の製造方法における加熱温度、加熱時間およびCIP成形の条件などを変更することにより調節することができる。
 また、上記所定の配向比を有する黒鉛粒子は、結晶間に適度な距離が確保された構造を有するため、リチウムイオン等の挿入放出により膨張し難い。したがって、当該黒鉛粒子である負極活物質(A)を含む負極活物質を用いることにより、得られる負極の電極膨らみを抑えて、二次電池の膨らみを抑制することができる。
 なお、負極活物質(A)としての黒鉛粒子のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)は、通常0.3357nm以上、好ましくは0.3358nm以上、より好ましくは0.3359nm以上であり、また、通常0.348nm以下、好ましくは0.346nm以下、より好ましくは0.345nm以下である。d002の値が上記下限以上であれば、二次電池の充放電反応性を高め、二次電池の大電流充放電特性を向上させることができる。一方、d002の値が上記上限以下であれば、黒鉛粒子の結晶性を高め、二次電池の充放電容量を高めることができる。
 負極活物質(A)としての黒鉛粒子は、特に限定されないが、等方性黒鉛に由来することが好ましい。より具体的に、負極活物質(A)としての黒鉛粒子は、等方性黒鉛を粉砕してなる粒子であることが好ましい。なお、本明細書中において、等方性黒鉛とは、等方性を有する(方向による特性の違いが非常に少ない)黒鉛質材料を意味する。
 また、負極活物質(A)としての黒鉛粒子の粒子径は、特に限定されることはなく、本発明の所望の効果が得られる範囲内で適宜設定することができる。
 負極活物質(A)としての黒鉛粒子の体積平均粒子径D50は、10μm以上であることが好ましく、12μm以上であることがより好ましく、30μm以下であることが好ましく、25μm以下であることがより好ましく、20μm以下であることが更に好ましい。黒鉛粒子の体積平均粒子径D50が上記下限以上であれば、分散性に優れたスラリー組成物を作製することができる。一方、黒鉛粒子の体積平均粒子径D50が上記上限以下であれば、得られる負極の電極プレス性を高めることができる。
 なお、本明細書中において、「体積平均粒子径D50」とは、レーザー回折法で測定された粒度分布(体積基準)において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径を指す。
〔負極活物質(A)の製造方法〕
 負極活物質(A)を構成する黒鉛粒子の製造方法は、特に限定されることはなく、公知の方法を用いることができる。
 例えば、負極活物質(A)として好適に使用し得る、等方性黒鉛に由来する黒鉛粒子は、下記の方法により製造することができる。
 即ち、石油系コールタールを400℃~500℃で熱処理して、生コークスを得る。この生コークスをN2等の不活性ガス雰囲気下で、1200℃~1300℃で2時間~8時間焼成することで、焼コークスを得る。この焼コークスを、所望の粒子径になるように粉砕する。さらに、粉砕した焼コークスと、石炭ピッチ等の結合材と、を所望の比率で、60℃~90℃の温度下で混合し、混合物を得る。この混合物を、所望の粒子径になるように粉砕し、更に篩等を用いて粒子径を調整し、成形原料とする。得られた成形原料に対してCIP(「Cold Isostatic Pressing」、「冷間静水圧加圧」または「冷間等方圧加圧」とも称する)成形を行なって成形体を得る。この成形体を、N2等の不活性ガス雰囲気下にて900℃~1100℃で加熱し、2時間~8時間保持し、有機物からなる揮発成分の除去を行なう。その後、この成形体をN2等の不活性ガス雰囲気下で2600℃~3000℃で加熱し、黒鉛化を実施して、等方性黒鉛を得る。得られた等方性黒鉛を粉砕後、篩等を用いて粒子径を調整することで、負極活物質(A)としての黒鉛粒子を得ることができる。
〔負極活物質(A)の含有割合〕
 非水系二次電池負極用スラリー組成物中の負極活物質(A)および負極活物質(B)の合計含有量に対する負極活物質(A)の含有量の割合は、75質量%以上であることが好ましく、78質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以上であることが一層好ましく、95質量%以下であることが好ましい。負極活物質(A)および負極活物質(B)の合計含有量に対する負極活物質(A)の含有量の割合が上記下限以上であれば、得られる負極の電極膨らみを更に抑えて、二次電池の膨らみを更に抑制することができる。一方、負極活物質(A)および負極活物質(B)の合計含有量に対する負極活物質(A)の含有量の割合が上記上限以下であれば、二次電池の容量を高めることができる。
 また、非水系二次電池負極用スラリー組成物中の負極活物質の総含有量に対する負極活物質(A)の含有量の割合は、75質量%以上であることが好ましく、78質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以上であることが一層好ましく、95質量%以下であることが好ましい。負極活物質の総含有量に対する負極活物質(A)の含有量の割合が上記下限以上であれば、得られる負極の電極膨らみを更に抑えて、二次電池の膨らみを更に抑制することができる。一方、負極活物質の総含有量に対する負極活物質(A)の含有量の割合が上記上限以下であれば、二次電池の容量を高めることができる。
<<負極活物質(B)>>
 負極活物質(B)は、所定のケイ素酸化物粒子と、ケイ素酸化物粒子の表面の少なくとも一部を覆う導電性炭素膜とを有する複合粒子である。負極活物質として、上記複合粒子である負極活物質(B)を用いることで、二次電池の容量を高めることができる。
 ここで、ケイ素酸化物粒子は、SiOx(0.5≦x<1.6)で表わされるケイ素酸化物を含有する。SiOxで表わされるケイ素酸化物は、SiOおよびSiO2の少なくとも一方と、Siとを、0.5≦x<1.6となるような割合で含有する化合物である。そして、SiOx(0.5≦x<1.6)で表わされるケイ素酸化物は、特に限定されないが、例えば、一酸化ケイ素(SiO)の不均化反応を利用して形成することができる。
 また、導電性炭素膜は、導電性を有する炭素膜であれば、特に限定されることはなく、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロース、アセチルセルロース、デキストリン、グルコース、スクロース等の炭素源を焼成することで得られる結晶性の低い(黒鉛化度の低い)炭素材料からなる炭素膜であってもよいし、天然黒鉛または人造黒鉛などの結晶性の高い(黒鉛化度の高い)炭素材料からなる炭素膜であってもよい。
 また、負極活物質(B)としての上記複合粒子の粒子径は、特に限定されることはなく、本発明の所望の効果が得られる範囲内で適宜設定することができる。
〔負極活物質(B)の製造方法〕
 負極活物質(B)としての、上記ケイ素酸化物粒子と、ケイ素酸化物粒子の表面の少なくとも一部を覆う導電性炭素膜とを有する複合粒子は、特に限定されることはなく、例えば、下記の方法により製造することができる。
 即ち、原料としてのSiOyで表わされるケイ素酸化物を、ポリビニルアルコール等の炭素源と混合した後、ビーズミル等を用いて破砕することで、上記SiOyで表わされるケイ素酸化物からなる粒子の表面の少なくとも一部が炭素源でコーティングされてなる前駆複合粒子を得る。得られた前駆複合粒子を加熱することで、炭素源を焼成して導電性炭素膜を形成した後、必要に応じてメッシュ等を用いて粒子径を調整することで、SiOx(0.5≦x<1.6)で表わされるケイ素酸化物を含むケイ素酸化物粒子と、ケイ素酸化物粒子の表面の少なくとも一部を覆う導電性炭素膜とを有する複合粒子を得ることができる。
 なお、上記において、SiOyのyの値は、SiOxのxの値と一致していてもよいし、異なっていてもよい。また、yの値は、通常0.01以上2未満、好ましくは0.5以上1.6未満である。
 さらに、前駆複合粒子を加熱する際の加熱温度は、850℃以上1500℃以下であることが好ましい。また、前駆複合粒子を加熱する際は、例えば、Ar等の不活性ガス雰囲気下で行なってもよいし、有機物ガスおよび/または蒸気を含む雰囲気下で行なってもよいものとする。
 また、負極活物質(B)としての複合粒子は、例えば、SiOx(0.5≦x<1.6)で表わされるケイ素酸化物を含むケイ素酸化物粒子(以下、「SiOx粒子」と略記することがある)の表面に、有機物ガスなどを用いた化学的蒸着法により、導電性炭素膜をコーティングする方法、SiOx粒子と黒鉛または人造黒鉛とをメカノケミカル処理によって複合粒子化(造粒化)する方法などの公知の方法によっても得ることができる。
〔負極活物質(B)の含有割合〕
 非水系二次電池負極用スラリー組成物中の負極活物質(A)および負極活物質(B)の合計含有量に対する負極活物質(B)の含有量の割合は、5質量%以上であることが好ましく、25質量%以下であることが好ましく、22質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更に好ましく、10質量%以下であることが一層好ましい。負極活物質(A)および負極活物質(B)の合計含有量に対する負極活物質(B)の含有量の割合が上記下限以上であれば、二次電池の容量を更に高めることができる。一方、負極活物質の総含有量に対する負極活物質(B)の含有量の割合が上記上限以下であれば、二次電池の電池容量を高めつつ、得られる負極の電極膨らみを更に抑えて、二次電池の膨らみを更に抑制することができる。
 また、非水系二次電池負極用スラリー組成物中の負極活物質の総含有量に対する負極活物質(B)の含有量の割合は、5質量%以上であることが好ましく、25質量%以下であることが好ましく、22質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更に好ましく、10質量%以下であることが一層好ましい。負極活物質の総含有量に対する負極活物質(B)の含有量の割合が上記下限以上であれば、二次電池の容量を更に高めることができる。一方、負極活物質の総含有量に対する負極活物質(B)の含有量の割合が上記上限以下であれば、二次電池の電池容量を高めつつ、得られる負極の電極膨らみを更に抑えて、二次電池の膨らみを更に抑制することができる。
<<その他の負極活物質>>
 本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物は、上述した負極活物質(A)および(B)以外のその他の負極活物質を含んでいてもよい。
 このようなその他の負極活物質としては、例えば、国際公開第2016/199353号に記載の負極活物質のうち、上述した負極活物質(A)および(B)に該当しないものなどを用いることができる。
 なお、非水系二次電池負極用スラリー組成物中の負極活物質の総含有量に対するその他の負極活物質の含有量の割合は、0質量%以上60質量%以下とすることができる。
<<負極活物質の配合量>>
 非水系二次電池負極用スラリー組成物中の負極活物質の配合量は、本発明の所望の効果が得られる範囲内で適宜設定することができる。
 例えば、非水系二次電池負極用スラリー組成物中の全固形分に対する全負極活物質の割合は、電池容量および生産性の観点から、80質量%以上98質量%以下であることが好ましい。
<粒子状重合体>
 粒子状重合体は、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物を用いて形成した負極合材層を備える負極において、負極合材層中の各成分同士または各成分と集電体とを結着させる。なお、粒子状重合体としては、水などの水系媒体に分散可能な重合体を用いることができる。
 そして、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物に用いられる粒子状重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を所定の割合で含有する。また、粒子状重合体は、任意で、脂肪族共役ジエン単量体単位、芳香族ビニル単量体単位、および、上記単量体単位以外のその他の単量体単位を更に含有していてもよい。
 なお、本発明において、「単量体単位を含有する」とは、「その単量体を用いて得た重合体中に単量体由来の繰り返し単位が含有されている」ことを意味する。
<<エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位>>
 粒子状重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を所定の割合で含有する。
 ここで、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を形成し得るエチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、エチレン性不飽和モノカルボン酸およびその誘導体、エチレン性不飽和ジカルボン酸およびその酸無水物並びにそれらの誘導体などが挙げられる。
 エチレン性不飽和モノカルボン酸の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などが挙げられる。そして、エチレン性不飽和モノカルボン酸の誘導体の例としては、2-エチルアクリル酸、イソクロトン酸、α-アセトキシアクリル酸、β-trans-アリールオキシアクリル酸、α-クロロ-β-E-メトキシアクリル酸、β-ジアミノアクリル酸などが挙げられる。
 エチレン性不飽和ジカルボン酸の例としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。そして、エチレン性不飽和ジカルボン酸の酸無水物の例としては、無水マレイン酸、ジアクリル酸無水物、メチル無水マレイン酸、ジメチル無水マレイン酸などが挙げられる。さらに、エチレン性不飽和ジカルボン酸の誘導体の例としては、メチルマレイン酸、ジメチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸、マレイン酸ジフェニル、マレイン酸ノニル、マレイン酸デシル、マレイン酸ドデシル、マレイン酸オクタデシル、マレイン酸フルオロアルキルなどが挙げられる。
 これらは1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 そして、二次電池の膨らみを更に抑制する観点から、上述したエチレン性不飽和カルボン酸の中でも、アクリル酸、メタクリル酸、およびイタコン酸からなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。
 そして、粒子状重合体中におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は、10質量%以上であることが必要であり、15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、25質量%以上であることが特に好ましく、70質量%以下であることが必要であり、60質量%以下であることが好ましく、55質量%以下であることが特に好ましい。エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が上記下限以上であると、粒子状重合体の結着力が高まり、形成される負極合材層を構成する成分同士および負極合材層と集電体とを良好に結着させることができるため、負極の電極膨らみを抑えて、二次電池の膨らみを抑制することができる。また、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が上記下限以上であると、非水系二次電池負極用スラリー組成物中における負極活物質等の成分の分散性が高まるため、均質な負極合材層を形成することができる。一方、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が上記上限以下であると、非水系二次電池負極用スラリー組成物の粘度を適度に保つことで、均質な負極合材層を形成することができるため、不均質な箇所での過剰電位の印加等による負極合剤層の劣化を抑制し、二次電池のセル内での電解液の過度な分解等によるガスの発生を低減できるため、二次電池の膨らみを抑制することができる。また、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が上記上限以下であると、過度な硬化により粒子状重合体の結着力がかえって損なわれることを抑制して、負極合材層を構成する成分同士および負極合材層と集電体とを良好に結着させることができるため、負極の電極膨らみを抑えて、二次電池の膨らみを抑制することができる。
<<脂肪族共役ジエン単量体単位>>
 粒子状重合体は、脂肪族共役ジエン単量体単位を更に含有することが好ましい。粒子状重合体が脂肪族共役ジエン単量体単位を更に含有すれば、形成される負極合材層の柔軟性を高めて、負極の電極プレス性を向上させると共に、二次電池の膨らみを更に抑制することができる。
 ここで、脂肪族共役ジエン単量体単位を形成し得る脂肪族共役ジエン単量体としては、特に限定されることなく、1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2-クロロ-1,3-ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換および側鎖共役ヘキサジエン類などを用いることができる。なお、脂肪族共役ジエン単量体は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 中でも、負極の電極プレス性を更に向上させると共に、二次電池の膨らみを一層抑制する観点から、脂肪族共役ジエン単量体としては、1,3-ブタジエンを用いることが好ましい。
 粒子状重合体中における脂肪族共役ジエン単量体単位の含有割合は、15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、50質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましい。脂肪族共役ジエン単量体単位の含有割合が上記所定範囲内であれば、形成される負極合材層の柔軟性を高めて、負極の電極プレス性を更に向上させると共に、二次電池の膨らみを一層抑制することができる。
<<芳香族ビニル単量体単位>>
 粒子状重合体は、芳香族ビニル単量体単位を更に含有することが好ましい。粒子状重合体が脂肪族共役ジエン単量体単位を更に含有すれば、上述した負極活物質の表面と疎水性相互作用を示すことで、粒子状重合体と負極活物質との密着性が向上し、非水系二次電池用スラリー組成物の安定性を高めることができる。これにより、得られる二次電池の電池特性を向上させることができる。
 芳香族ビニル単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体としては、特に限定されることなく、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼンなどを用いることができる。なお、芳香族ビニル単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 中でも、非水系二次電池用スラリー組成物の安定性を更に高め、二次電池の電池特性を更に向上させる観点から、芳香族ビニル単量体としては、スチレンを用いることが好ましい。
 粒子状重合体中における芳香族ビニル単量体単位の含有割合は、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましく、60質量%以下であることが好ましく、55質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることが更に好ましい。芳香族ビニル単量体単位の含有割合が上記下限以上であれば、非水系二次電池用スラリー組成物の安定性を更に高め、得られる二次電池の電池特性を更に高めることができる。一方、芳香族ビニル単量体単位の含有割合が上記上限以下であれば、得られる負極の電極プレス性を十分に高く確保することができる。これにより、二次電池のサイクル特性および注液性を良好に維持することができる。
<<その他の単量体単位>>
 粒子状重合体は、本発明の所望の効果を著しく損なわない限り、上述したエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位、脂肪族共役ジエン単量体単位、芳香族ビニル単量体単位以外の単量体単位(その他の単量体単位)を含んでいてもよい。
 なお、その他の単量体単位の含有割合は、特に限定されないが、上限は合計量で6質量%以下であることが好ましく、4質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることが特に好ましい。
<<体積平均粒子径D50>>
 粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、80nm以上であることが好ましく、100nm以上であることがより好ましく、150nm以上であることが更に好ましく、600nm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い。粒子状重合体の体積平均粒子径D50が上記下限以上であれば、電池抵抗を抑制できる。一方、粒子状重合体の体積平均粒子径D50が上記上限以下であれば、電極の膨れを抑制できる。
 なお、粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、粒子状重合体の製造条件を変更することにより調整することができる。具体的には、例えば、粒子状重合体をシード重合により調製する場合には、重合に使用するシード粒子の数や粒子径を調整することにより、粒子状重合体の体積平均粒子径D50を制御することができる。
<<テトラヒドロフラン不溶分率>>
 粒子状重合体のテトラヒドロフラン(THF)不溶分率は、50質量%以上であることが好ましく、55質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることが更に好ましく、95質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましく、85質量%以下であることが更に好ましい。粒子状重合体のTHF不溶分率が上記下限以上であれば、粒子状重合体の結着力が高まり、形成される負極合材層を構成する成分同士および負極合材層と集電体とを良好に結着させることができるため、負極の電極膨らみを抑えて、二次電池の膨らみを抑制することができる。一方、粒子状重合体のTHF不溶分率が上記上限以下であれば、粒子状重合体が過度に硬化することを抑制して、形成される負極合材層の柔軟性を高め、得られる負極の電極プレス性を向上させることができる。
 なお、粒子状重合体のTHF不溶分率は、例えば、重合反応に用いる単量体および分子量調整剤の種類や使用量によって調節することができる。
<<粒子状重合体の調製方法>>
 粒子状重合体は、特に限定されることなく、既知の重合方法により調製することができる。重合様式は、特に限定されず、例えば溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの様式も用いることができる。重合方法としては、例えばイオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などいずれの方法も用いることができる。また、乳化重合においては、シード粒子を用いるシード重合を採用してもよい。
 そして、重合に使用される乳化剤、分散剤、重合開始剤、重合助剤などは、一般に用いられるものを使用することができ、その使用量も、所望の体積平均粒子径とするために適宜調節することができる。
 さらに、重合の際には、分子量調整剤を用いることが好ましい。重合の際に分子量調整剤を用いることにより、得られる粒子状重合体の分子量を調整し、粒子状重合体のTHF不溶分率を上述した所定範囲内に容易に収めることができる。なお、分子量調整剤は、重合開始前または重合途中に添加することができる。
 分子量調整剤の具体例としては、t-ドデシルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン、n-オクチルメルカプタン等のメルカプタン類;四塩化炭素、四臭化炭素等のハロゲン化炭化水素類;などを挙げることができる。中でも、メルカプタン類を用いることが好ましく、t-ドデシルメルカプタンを用いることが特に好ましい。
 そして、分子量調整剤の使用量は、重合の際に使用する全単量体100質量部に対して、0.7質量部以上であることが好ましく、0.8質量部以上であることがより好ましく、1.5質量部以下であることが好ましく、1.4質量部以下であることがより好ましい。分子量調整剤の使用量が上記下限以上であれば、得られる粒子状重合体のTHF不溶分率を適度に低下させることができる。一方、分子量調整剤の使用量が上記上限以下であれば、THF不溶分率を適度に上昇させることができる。
<<粒子状重合体の配合量>>
 非水系二次電池負極用スラリー組成物中の粒子状重合体の配合量は、本発明の所望の効果が得られる範囲内で、適宜設定することができる。
 例えば、非水系二次電池負極用スラリー組成物中の全固形分に対する粒子状重合体の割合は、電池抵抗抑制および二次電池の膨らみ抑制の観点から、0.5質量%以上4.0質量%以下であることが好ましい。
<その他の成分>
 本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物は、上述した負極活物質および粒子状重合体以外に、導電材、水溶性重合体、補強材、レベリング剤、電解液添加剤などの成分を含有していてもよい。これらその他の成分は、電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られず、公知のもの、例えば国際公開第2012/115096号、特開2012-204303号公報に記載のものを使用することができる。
 なお、スラリー組成物中の成分の沈降を抑制する観点から、水溶性重合体としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)を用いることが好ましい。
 そして、スラリー組成物中の全固形分に対するCMCの割合は、スラリー組成物中の成分の沈降を更に抑制する観点から、0.7質量%以上3.0質量%以下であることが好ましい。
<非水系二次電池負極用スラリー組成物の調製>
 本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物の調製は、上記各成分を分散媒としての水中に分散させることにより調製することができる。具体的には、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどの混合機を用いて上記各成分と水とを混合することにより、スラリー組成物を調製することができる。
 ここで、分散媒体としては、通常は水を用いるが、任意の化合物の水溶液や、少量の有機媒体と水との混合溶液などを用いてもよい。
 また、スラリー組成物の固形分濃度は、各成分を均一に分散させることができる濃度、例えば、30質量%以上90質量%以下とすることができる。更に、上記各成分と水系媒体との混合は、通常、室温以上80℃以下の温度範囲で、10分以上数時間以下行うことができる。
(非水系二次電池用負極)
 本発明の非水系二次電池用負極は、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物を使用して製造することができる。
 ここで、本発明の非水系二次電池用負極は、集電体と、集電体上に形成された負極合材層とを備え、負極合材層は、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物から得られる。なお、負極合材層中に含まれている各成分は、本発明の非水系二次電池負極用スラリー組成物中に含まれていたものであり、それら各成分の好適な存在比は、二次電池負極用スラリー組成物中の各成分の好適な存在比と同じである。
 そして、本発明の非水系二次電池用負極は、電極膨らみが抑制されていると共に、二次電池のセル内でのガスの発生を低減できるため、二次電池の膨らみを抑制することができる。さらに、本発明の非水系二次電池用負極は、電極膨らみが抑制されているため、二次電池のサイクル特性を高めることもできる。
<非水系二次電池用負極の製造方法>
 本発明の非水系二次電池用負極は、例えば、集電体上に、上述した非水系二次電池負極用スラリー組成物を塗布する工程(塗布工程)と、集電体上に塗布された非水系二次電池負極用スラリー組成物を乾燥し、集電体上に負極合材層を形成する工程(乾燥工程)とを経て製造される。
[塗布工程]
 上記非水系二次電池負極用スラリー組成物を集電体上に塗布する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などを用いることができる。この際、スラリー組成物を集電体の片面だけに塗布してもよいし、両面に塗布してもよい。塗布後乾燥前の集電体上のスラリー膜の厚みは、乾燥して得られる負極合材層の厚みに応じて適宜に設定しうる。
 ここで、スラリー組成物を塗布する集電体としては、電気導電性を有し、かつ、電気化学的に耐久性のある材料が用いられる。具体的には、集電体としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などからなる集電体を用い得る。中でも、負極に用いる集電体としては銅箔が特に好ましい。なお、前記の材料は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
[乾燥工程]
 集電体上のスラリー組成物を乾燥する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。このように集電体上のスラリー組成物を乾燥することで、集電体上に負極合材層を形成し、集電体と負極合材層とを備える非水系二次電池用負極を得ることができる。
 なお、乾燥工程の後、金型プレスまたはロールプレスなどを用い、負極合材層に加圧処理を施してもよい。加圧処理により、負極のピール強度を向上させることができる。
(非水系二次電池)
 本発明の非水系二次電池は、正極と、負極と、電解液と、セパレータとを備え、負極として、本発明の非水系二次電池用負極を用いたものである。そして、本発明の非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池用負極を用いているので、膨らみが抑制されている。さらに、本発明の二次電池は、電極膨らみが抑制された本発明の非水系二次電池用負極を備えているので、サイクル特性にも優れている。以下、非水系二次電池がリチウムイオン二次電池である場合を例に挙げ、正極、電解液、およびセパレータについて記載するが、本発明はこれらの例示に限定されるものではない。
<正極>
 正極としては、リチウムイオン二次電池用正極として用いられる既知の正極を用いることができる。具体的には、正極としては、例えば、正極合材層を集電体上に形成してなる正極を用いることができる。
 なお、集電体としては、アルミニウム等の金属材料からなるものを用いることができる。また、正極合材層としては、既知の正極活物質と、導電材と、結着材とを含む層を用いることができる。
<電解液>
 電解液としては、溶媒に電解質を溶解した電解液を用いることができる。
 ここで、溶媒としては、電解質を溶解可能な有機溶媒を用いることができる。具体的には、溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトン等のアルキルカーボネート系溶媒に、2,5-ジメチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、酢酸メチル、ジメトキシエタン、ジオキソラン、プロピオン酸メチル、ギ酸メチル等の粘度調整溶媒を添加したものを用いることができる。
 電解質としては、リチウム塩を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、特開2012-204303号公報に記載のものを用いることができる。これらのリチウム塩の中でも、有機溶媒に溶解しやすく、高い解離度を示すという点より、電解質としてはLiPF6、LiClO4、CF3SO3Liが好ましい。
<セパレータ>
 セパレータとしては、例えば、特開2012-204303号公報に記載のものを用いることができる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、リチウムイオン二次電池内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという点より、ポリオレフィン系の樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)からなる微多孔膜が好ましい。
<非水系二次電池の製造方法>
 本発明の非水系二次電池は、例えば、正極と、負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、これを必要に応じて電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口することにより製造することができる。二次電池の内部の圧力上昇、過充放電などの発生を防止するために、必要に応じて、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、エキスパンドメタル、リード板などを設けてもよい。二次電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。
 以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
 実施例および比較例において、配向比、粒子状重合体のTHF不溶分率、負極の電極プレス性および電極膨らみ、並びに、二次電池のセル内のガス発生は、それぞれ以下の方法により評価した。
 また、複数種類の単量体を共重合して製造される重合体において、ある単量体を重合して形成される繰り返し単位(単量体単位)の前記重合体における割合は、別に断らない限り、通常は、その重合体の重合に用いる全単量体に占める当該ある単量体の比率(仕込み比)と一致する。
<配向比>
 後述の実施例1(負極活物質(A)を使用)、比較例3(炭素系負極活物質(C)を使用)、比較例4(炭素系負極活物質(D)を使用)のそれぞれの非水系二次電池負極用スラリー組成物の調製において、負極活物質(A)、炭素系負極活物質(C)または炭素系負極活物質(D)それぞれの使用量を86.0部から96.6部に変更し、負極活物質(B)の使用量を9.6部から0.0部に変更し、粒子状重合体2.2部(固形分相当量)に代えて、スチレン-ブタジエン共重合体(日本ゼオン社製「BM-400B」)2.2部(固形分相当量)を使用したこと以外は各実施例または比較例と同様にして、非水系二次電池負極用スラリー組成物を調製した。得られたスラリー組成物を用いて、実施例1の負極の製造と同様にして、プレス前の負極原反を得た。このプレス前の負極原反を、ロールプレス機にて負極合材層の密度が1.7g/cm3になるように圧延して、配向比測定用負極を得た。
 上記で得られた配向比測定用負極を試験片として用いた粉末X線回折法により、当該負極の負極合材層中に含まれる負極活物質(A)(黒鉛粒子)、炭素系負極活物質(C)または炭素系負極活物質(D)それぞれの(110)面および(004)面のチャートを測定し、得られたチャートについて、プロファイル関数としての非対称ピアソンVIIを用いて、フィッティングすることによりピーク分離を行ない、(110)面の積分強度I110および(004)面のピークの積分強度I004を算出した。算出されたI110およびI004から、配向比測定用負極の負極合材層中に含まれる負極活物質(A)(黒鉛粒子)、炭素系負極活物質(C)または炭素系負極活物質(D)それぞれの配向比I004/I110を求めた。
 ここで、粉末X線回折法による測定の条件は下記の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
 ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
 スリット:発散スリット=1度、受光スリット=0.1mm、散乱スリット=1度
 測定範囲、ステップ角度/計測時間:
  (110)面:76.5度≦2θ≦78.5度、0.01度/3秒
  (004)面:53.5度≦2θ≦56.0度、0.01度/3秒
<THF不溶分率>
 粒子状重合体のテトラヒドロフラン(THF)不溶分率は、粒子状重合体の全固形分の重量に対する、THFに不溶な固形分の重量の割合(質量%)として求めることができる。具体的には、各実施例および比較例で得られた粒子状重合体を含む水分散液を、湿度50%、温度23℃以上25℃以下の環境下で3日間乾燥させた後に、更に熱風オーブンを用いて、120℃環境下で1時間乾燥させることにより、乾燥分散体を得た。得られた乾燥分散体を、厚み3±0.3mmに成膜し、一辺が5mmの略正方形状に裁断することにより、乾燥フィルム片を用意した。
 用意した乾燥フィルム片を精秤し、得られた乾燥フィルム片の重量をW0とした。
 次に、乾燥フィルム片を、100gのTHFに23℃以上25℃以下にて24時間浸漬させ、溶解させた。THFから引き揚げた残留フィルム片を、105℃環境下で3時間真空乾燥した後に、乾燥させた残留フィルム片を精秤し、得られた残留フィルム片の重量をW1とした。
 そして、得られた精秤値を用いて下記式(I):
 THF不溶分率(%)=(W1/W0)×100 ・・・(I)
に従って、THF不溶分率を算出した。
<電極プレス性(耐スプリングバック性)>
 各実施例及び比較例において、作製したプレス後の負極の厚みを計測し、T1とした。この厚み計測後の負極を、温度が25℃、湿度50%に管理された恒温恒湿室に2日間放置し、再度厚みを計測し、T2とした。負極の厚み変化率(%)=(T2/T1)×100を算出し、以下の基準により評価した。厚み変化率が小さいほど、負極が電極プレス性(耐スプリングバック性)に優れることを示す。
 A:負極の厚み変化率が105%未満である
 B:負極の厚み変化率が105%以上108%未満である
 C:負極の厚み変化率が108%以上である
<電極膨らみ>
 各実施例および比較例において、作製したリチウムイオン二次電池を6つ用意し、電解液注液後、25℃の環境下で24時間静置させた。その後、作製したリチウムイオン二次電池の初期容量を確認後、当該リチウムイオン二次電池を1Cにて25℃で4.35V CC-CV充電(Cut-off条件0.05C)にて満充電にした。その後、作製した6つの電池のうち3つを解体し、厚み測定機を用いて、負極の厚みを10点ずつ測定し、それらを平均して平均厚みt0を算出した。そして、残りの3つ電池を、25℃にて1Cでの充放電を500サイクル(4.35V-3.0V)行った後、満充電の際の負極の平均厚みt1を上述のt0と同様にして測定した。負極の厚み変化率(%)={(t1-t0)/t0}×100を算出し、以下の基準により評価した。厚み変化率が小さいほど、負極の電極膨らみが抑えられているため、当該負極を備える二次電池の膨らみが抑制されることを示す。
 A:負極の厚み変化率が35%未満である
 B:負極の厚み変化率が35%以上45%未満である
 C:負極の厚み変化率が45%以上である
<ガス発生>
 各実施例および比較例にて作製したリチウムイオン二次電池を、電解液注液後、温度25℃で5時間静置した。次に、温度25℃、0.1Cにて、セル電圧3.80Vまで充電し、その後、温度60℃で12時間エージング処理を行った。そして、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.0Vまで放電した。その後、0.2Cにて、CC-CV充電(上限セル電圧4.40V)を行い、0.2Cの定電流法にてセル電圧3.0VまでCC放電を行なった。
 次に、リチウムイオン二次電池の体積(V0)をアルキメデス法によって算出した。その後、温度25℃、0.2Cの定電流法にてセル電圧4.40Vまで充電し、温度60±2℃の条件下で14日間(24時間×14=336時間)放置したのち、温度25℃、0.2Cにてセル電圧3.0Vまで放電した。その後、セルの体積(V1)を測定し、ガス発生によるリチウムイオン二次電池のセルの体積変化率ΔV(%)={(V1-V0)/V0}×100を求めた。リチウムイオン二次電池のセルの体積変化率が小さいほど、セル内のガスの発生量が少ないため、リチウムイオン二次電池の膨らみが抑制されていることを示す。
体積変化率:
 A:体積変化率ΔVが1%未満である
 B:体積変化率ΔVが1%以上3%未満である
 C:体積変化率ΔVが3%以上である
(製造例)
<負極活物質(A)(所定の配向比を有する黒鉛粒子)の作製>
 石油系コールタールをオートクレーブにて400℃で熱処理し、生コークスを得た。この生コークスを不活性ガス雰囲気下で、1300℃で5時間焼成し、焼コークスを得た。この焼コークスを、粉砕機(例えば、ダイナミックスミル(日本コークス社製))を用いて、体積平均粒子径D50が25μmになるように粉砕した。粉砕した焼きコークス90部と石炭ピッチ10部とを、ヘンシェルミキサーを用いて、80℃にて混合し、混合物を得た。この混合物を、粉砕機(例えば、ダイナミックスミル(日本コークス社製))を用いて、体積平均粒子径D50が22μmになるように粉砕し、更に300メッシュの篩を用いて粒度を調整し、成形原料とした。得られた成形原料を円柱状のゴム製の袋に充填してシールした後、水が満たされた圧力容器に入れ、150MPaにて5時間圧力をかけ、CIP成形を行なった。
 得られた成形体を、N2雰囲気下にて1000℃まで加熱し、3時間保持し、有機物からなる揮発分の除去を行った。その後、この成形体をN2雰囲気下で3000℃まで加熱し、成形体の黒鉛化を実施し、等方性黒鉛を得た。黒鉛化後、得られた等方性黒鉛を分級機付きの衝撃粉砕機を用いて粉砕後、300メッシュの篩にて粗粉を除去し、負極活物質(A)としての黒鉛粒子(体積平均粒子径D50=20μm)を得た。なお、得られた負極活物質(A)としての黒鉛粒子を用いて、上述した方法により配向比測定用負極を作製し、当該負極中の負極活物質(A)(黒鉛)の配向比(I004/I110)を測定したところ、8.2であった。
<負極活物質(B)の作製>
 一酸化ケイ素(SiO、大阪チタニウムテクノロジー製)100部、および、炭素源としてのポリビニルアルコール(東京化成工業社製、試薬グレード)20部を混合し、ビーズミルを用いて、湿式粉砕を行うと共に、一酸化ケイ素の粒子表面をポリビニルアルコールによりコーティングした。得られた混合物を、窒素雰囲気下でケーク状に乾燥させた後に、アルゴン雰囲気下で950℃の加熱処理を施し、更に320メッシュで分級することにより、負極活物質(B)を得た。そして、走査型電子顕微鏡を用いた観察により、得られた負極活物質(B)は、ケイ素酸化物(SiOx(x=1.1))粒子と、当該ケイ素酸化物粒子の少なくとも一部を覆う導電性炭素膜とを有する複合粒子(体積平均粒子径D50=8μm)であることを確認した。
<炭素系負極活物質(C)(人造黒鉛)の作製>
 芯粒子としての球形化天然黒鉛(体積平均粒子径D50:20μm、タップ密度:0.90g/cm3、BET比表面積:6.0m2/g)100部に対し、低結晶性炭素の被膜形成材料としてのタールピッチを30部添加し、ヘンシェルミキサーを用いて200℃で30分混合した。
 得られた混合物を、窒素雰囲気下1000℃でプレ焼成後、粉砕し、更に窒素雰囲気下2600℃で焼成し、複合炭素材料を得た。
 この複合炭素材料を、ホソカワミクロン社製のメカノフュージョンシステムを用いて解砕し(メカノケミカル処理)、炭素系負極活物質(C)(人造黒鉛)(体積平均粒子径D50=20μm)を得た。
 なお、得られた炭素系負極活物質(C)としての人造黒鉛を用いて、上述した方法により配向比測定用負極を作製し、当該負極中の炭素系負極活物質(C)(人造黒鉛)の配向比(I004/I110)を測定したところ、10.3であった。
<炭素系負極活物質(D)の作製>
 芯粒子としての球形化天然黒鉛(体積平均粒子径D50:20μm、タップ密度:0.90g/cm3、BET比表面積:6.0m2/g)100部に対し、低結晶性炭素の被膜形成材料としてのタールピッチを30部添加し、ヘンシェルミキサーを用いて200℃で30分混合した。
 得られた混合物を、窒素雰囲気下1000℃でプレ焼成後、粉砕し、更に窒素雰囲気下1400℃で焼成し、複合炭素材料を得た。
 この複合炭素材料を、ホソカワミクロン社製のメカノフュージョンシステムを用いて解砕し(メカノケミカル処理)、炭素系負極活物質(D)(体積平均粒子径D50=21μm)を得た。
 なお、得られた炭素系負極活物質(D)を用いて、上述した方法により配向比測定用負極を作製し、当該負極中の炭素系負極活物質(D)の配向比(I004/I110)を測定したところ、10.1であった。
(実施例1)
<粒子状重合体の調製>
 撹拌機付き5MPa耐圧容器に、イオン交換水211部、乳化剤としてのアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム1.0部、芳香族ビニル単量体としてのスチレン43部、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン32部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのメタクリル酸2部およびアクリル酸3部、並びに、分子量調整剤としてのt-ドデシルメルカプタン1.0部を、この順に投入した。次いで、耐圧容器内部を窒素で3回置換した後、そこへ重合開始剤としての過硫酸カリウム0.2部を入れて十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始させ、18時間反応させて、重合転化率が96%になった時点で反応を終了し、シード粒子を得た。
 上記の反応後、シード粒子を含む溶液に対して、イオン交換水189部と、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのメタクリル酸20部と、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.05部と、炭酸ナトリウム0.1部とを添加して80℃に加温し、2時間反応させた後に冷却して反応を停止した。
 得られた粒子状重合体を含む溶液から加熱減圧蒸留によって残留単量体等を除去し、濃縮後に10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、次いで水を添加することで、所望の粒子状重合体を含む水分散液(固形分濃度:20%、pH:4.4)を得た。当該水分散液を用いて、粒子状重合体のTHF不溶分率を測定した。結果を表1に示す。なお、粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、150nmであった。
<非水系二次電池負極用スラリー組成物の調製>
 ディスパー付きのプラネタリーミキサーに、上述で作製した負極活物質(A)86.0部、および、負極活物質(B)9.6部、導電材としてのカーボンブラック(TIMCAL社製、製品名「Super C65」)1部、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(日本製紙ケミカル社製、製品名「MAC-350HC」)の2%水溶液を固形分相当量で1.2部加えて混合物を得た。得られた混合物をイオン交換水で固形分濃度60%に調整した後、25℃で60分間混合した。次に、イオン交換水で固形分濃度52%に調整した後、さらに25℃で15分間混合し、混合液を得た。得られた混合液に、上述で調製した粒子状重合体の水分散液を固形分相当量で2.2部、およびイオン交換水を加え、最終固形分濃度が48%となるように調整した。さらに10分間混合した後、減圧下で脱泡処理することにより、流動性の良い非水系二次電池負極用スラリー組成物を得た。
<負極の製造>
 得られた非水系二次電池負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmの銅箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布した。このリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物が塗布された銅箔を、0.5m/分の速度で、60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより、乾燥させた。その後、温度120℃にて2分間加熱処理して、プレス前の負極原反を得た。
 このプレス前の負極原反をロールプレス機にて負極合材層の厚みが80μmとなるように圧延して、負極を得た。この負極を用いて、電極プレス性の評価を行った。結果を表1に示す。
<正極の製造>
 プラネタリーミキサーに、正極活物質としての体積平均粒子径5μmのLiCoO2100部、導電材としてのアセチレンブラック(電気化学工業社製、製品名「HS-100」)3部、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(クレハ社製、製品名「#7208」)4部(固形分相当量)、さらに全固形分濃度が70%となるように溶媒としてのN-メチルピロリドンを加えて混合し、非水系二次電池正極用スラリー組成物を調製した。
 得られた非水系二次電池正極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmのアルミ箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布した。この非水系二次電池正極用スラリー組成物が塗布されたアルミ箔を、0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより、乾燥させた。その後、温度120℃にて2分間加熱処理して、正極原反を得た。
 このプレス前の正極原反を、ロールプレス機を用いて圧延することにより、正極合材層を備える正極を得た。
<セパレータの用意>
 単層のポリプロピレン製セパレータ(セルガード社製、製品名「セルガード2500」)を、5cm×5cmの正方形に切り抜いた。
<二次電池の製造>
 電池の外装として、アルミニウム包材外装を用意した。上記で得られた正極を、4cm×4cmの正方形に切り出して、集電体側の表面がアルミニウム包材外装に接するように配置した。次に、正極の正極合材層の面上に、上記で用意した正方形のセパレータを配置した。さらに、上記で得られた負極を、4.2cm×4.2cmの正方形に切り出して、これをセパレータ上に、負極合材層側の表面がセパレータに向かい合うよう配置した。その後、電解液としての濃度1.0MのLiPF6溶液(溶媒はエチレンカーボネート(EC)/ジエチルカーボネート(DEC)=1/2(体積比)の混合溶媒、添加剤としてビニレンカーボネートを2体積%(溶媒比)含有)を充填した。さらに、アルミニウム包材の開口を密封するために、150℃のヒートシールをしてアルミニウム包材外装を閉口し、非水系二次電池としての、ラミネートセル型のリチウムイオン二次電池を製造した。
 得られたリチウムイオン二次電池を用いて、上述した方法により、負極の電極膨らみ、および二次電池のセル内のガス発生を評価した。結果を表1に示す。
(実施例2)
 実施例1の粒子状重合体の調製において、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのメタクリル酸の合計使用量を22部から16部に変更し、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエンの使用量を32部から35部に変更し、芳香族ビニル単量体としてのスチレンの使用量を43部から46部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状重合体、非水系二次電池負極用スラリー組成物、負極、正極、セパレータ、および二次電池を調製ないし製造し、各種測定および評価を行なった。結果を表1に示す。なお、得られた粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、150nmであった。
(実施例3)
 実施例1の粒子状重合体の調製において、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのメタクリル酸の合計使用量を22部から10部に変更し、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエンの使用量を32部から39部に変更し、芳香族ビニル単量体としてのスチレンの使用量を43部から48部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状重合体、非水系二次電池負極用スラリー組成物、負極、正極、セパレータ、および二次電池を調製ないし製造し、各種測定および評価を行なった。結果を表1に示す。なお、得られた粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、154nmであった。
(実施例4)
 実施例1の粒子状重合体の調製において、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのメタクリル酸の合計使用量を22部から31部に変更し、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエンの使用量を32部から27部に変更し、芳香族ビニル単量体としてのスチレンの使用量を43部から39部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状重合体、非水系二次電池負極用スラリー組成物、負極、正極、セパレータ、および二次電池を調製ないし製造し、各種測定および評価を行なった。結果を表1に示す。なお、得られた粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、142nmであった。
(実施例5)
 実施例1の粒子状重合体の調製において、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのメタクリル酸の合計使用量を22部から51部に変更し、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのアクリル酸の使用量を3部から10部に変更し、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエンの使用量を32部から17部に変更し、芳香族ビニル単量体としてのスチレンの使用量を43部から22部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状重合体、非水系二次電池負極用スラリー組成物、負極、正極、セパレータ、および二次電池を調製ないし製造し、各種測定および評価を行なった。結果を表1に示す。なお、得られた粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、140nmであった。
(実施例6)
 実施例1の粒子状重合体の調製において、分子量調整剤としてのt-ドデシルメルカプタンの使用量を1.0部から1.3部に変更することで、得られる粒子状重合体のテトラヒドロフラン不溶分率を低下させたこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状重合体、非水系二次電池負極用スラリー組成物、負極、正極、セパレータ、および二次電池を調製ないし製造し、各種測定および評価を行なった。結果を表1に示す。なお、得られた粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、152nmであった。
(実施例7)
 実施例1の粒子状重合体の調製において、分子量調整剤としてのt-ドデシルメルカプタンの使用量を1.0部から0.9部に変更することで、得られる粒子状重合体のテトラヒドロフラン不溶分率を上昇させたこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状重合体、非水系二次電池負極用スラリー組成物、負極、正極、セパレータ、および二次電池を調製ないし製造し、各種測定および評価を行なった。結果を表1に示す。なお、得られた粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、148nmであった。
(実施例8)
 実施例1の非水系二次電池負極用スラリー組成物の調製において、負極活物質(A)の使用量を86.0部から89.9部に変更し、負極活物質(B)の使用量を9.6部から5.7部に変更することで、負極活物質の総含有量に対する負極活物質(B)の含有量の割合を低下させたこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状重合体、非水系二次電池負極用スラリー組成物、負極、正極、セパレータ、および二次電池を調製ないし製造し、各種測定および評価を行なった。結果を表1に示す。
(実施例9)
 実施例1の非水系二次電池負極用スラリー組成物の調製において、負極活物質(A)の使用量を86.0部から76.5部に変更し、負極活物質(B)の使用量を9.6部から19.1部に変更することで、負極活物質の総含有量に対する負極活物質(B)の含有量の割合を上昇させたこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状重合体、非水系二次電池負極用スラリー組成物、負極、正極、セパレータ、および二次電池を調製ないし製造し、各種測定および評価を行なった。結果を表1に示す。
(比較例1)
 実施例1の粒子状重合体の調製において、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのメタクリル酸の合計使用量を22部から3部に変更し、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのアクリル酸の使用量を3部から1部に変更し、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのイタコン酸1部を更に使用し、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエンの使用量を32部から48部に変更し、芳香族ビニル単量体としてのスチレンの使用量を43部から37部に変更し、その他の単量体としてのメタクリル酸メチル5部およびアクリロニトリル5部を更に使用したこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状重合体、非水系二次電池負極用スラリー組成物、負極、正極、セパレータ、および二次電池を調製ないし製造し、各種測定および評価を行なった。結果を表1に示す。なお、得られた粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、155nmであった。
(比較例2)
 実施例1の粒子状重合体の調製において、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのメタクリル酸の合計使用量を22部から35部に変更し、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのアクリル酸の使用量を3部から20部に変更し、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてのイタコン酸25部を更に使用し、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエンの使用量を32部から10部に変更し、芳香族ビニル単量体としてのスチレンの使用量を43部から10部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状重合体、非水系二次電池負極用スラリー組成物、負極、正極、セパレータ、および二次電池を調製ないし製造し、各種測定および評価を行なった。結果を表1に示す。なお、得られた粒子状重合体の体積平均粒子径D50は、127nmであった。
(比較例3)
 実施例1の非水系二次電池負極用スラリー組成物の調製において、負極活物質(A)86.0部に代えて、上述の炭素系負極活物質(C)(人造黒鉛)86.0部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状重合体、非水系二次電池負極用スラリー組成物、負極、正極、セパレータ、および二次電池を調製ないし製造し、各種測定および評価を行なった。結果を表1に示す。
(比較例4)
 実施例1の非水系二次電池負極用スラリー組成物の調製において、負極活物質(A)86.0部に代えて、上述の炭素系負極活物質(D)86.0部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状重合体、非水系二次電池負極用スラリー組成物、負極、正極、セパレータ、および二次電池を調製ないし製造し、各種測定および評価を行なった。結果を表1に示す。
 なお、以下に示す表1中、
「AA」はアクリル酸を示し、
「MAA」はメタクリル酸を示し、
「IA」はイタコン酸を示し、
「BD」は1,3-ブタジエンを示し、
「ST」はスチレンを示し、
「MMA」はメタクリル酸メチルを示し、
「AN」は、アクリロニトリルを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1より、配向比が所定の範囲内である黒鉛粒子と、所定のケイ素酸化物粒子の表面の少なくとも一部が導電性炭素膜で覆われてなる複合粒子とを含む負極活物質、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が所定範囲内である粒子状重合体、および水を含む実施例1~9の非水系二次電池負極用スラリーを用いれば、形成される負極の電極膨らみが抑制され、当該負極を備える二次電池のガスの発生も抑制されるため、二次電池の膨らみを抑制できることが分かる。
 一方、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合が所定範囲外である粒子状重合体を用いた比較例1および2では、二次電池の膨らみを抑制できないことが分かる。
 また、配向比が所定の範囲内である黒鉛粒子に代えて、配向比が所定の範囲外である炭素系負極活物質を用いた比較例3および4でも、二次電池の膨らみを抑制できないことが分かる。
 本発明によれば、二次電池の膨らみを抑制し得る負極を形成可能な非水系二次電池負極用スラリー組成物を提供することができる。
 また、本発明によれば、二次電池の膨らみを抑制し得る非水系二次電池用負極を提供することができる。
 そして、本発明によれば、膨らみが抑制された非水系二次電池を提供することができる。

Claims (8)

  1.  負極活物質、粒子状重合体および水を含む非水系二次電池負極用スラリー組成物であって、
     前記負極活物質は、負極活物質(A)および負極活物質(B)を含み、
     前記負極活物質(A)は、配向比が7.5以上9.5以下である黒鉛粒子であり、
     前記配向比は、粉末X線回折法により測定される前記黒鉛粒子の(004)面のピークの積分強度I004と、前記黒鉛粒子の(110)面のピークの積分強度I110との比(I004/I110)であり、
     前記負極活物質(B)は、ケイ素酸化物粒子と、前記ケイ素酸化物粒子の表面の少なくとも一部を覆う導電性炭素膜とを有する複合粒子であり、
     前記ケイ素酸化物粒子は、SiOx(0.5≦x<1.6)で表わされるケイ素酸化物を含有し、
     前記粒子状重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を10質量%以上70質量%以下含有する、非水系二次電池負極用スラリー組成物。
  2.  前記粒子状重合体のテトラヒドロフラン不溶分率が、50質量%以上95質量%以下である、請求項1に記載の非水系二次電池負極用スラリー組成物。
  3.  前記粒子状重合体が、脂肪族共役ジエン単量体単位を15質量%以上50質量%以下更に含有する、請求項1または2に記載の非水系二次電池負極用スラリー組成物。
  4.  前記粒子状重合体が、芳香族ビニル単量体単位を10質量%以上60質量%以下更に含有する、請求項1~3のいずれかに記載の非水系二次電池負極用スラリー組成物。
  5.  前記エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位が、アクリル酸単量体単位、メタクリル酸単量体単位、およびイタコン酸単量体単位からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1~4のいずれかに記載の非水系二次電池負極用スラリー組成物。
  6.  前記負極活物質の総含有量に対する前記負極活物質(B)の含有量の割合が5質量%以上25質量%以下である、請求項1~5のいずれかに記載の非水系二次電池負極用スラリー組成物。
  7.  請求項1~6のいずれかに記載の非水系二次電池負極用スラリー組成物を用いて得られる負極合材層を有する、非水系二次電池用負極。
  8.  正極、負極、セパレータおよび電解液を備え、
     前記負極が請求項7に記載の非水系二次電池用負極である、非水系二次電池。
PCT/JP2020/011805 2019-03-28 2020-03-17 非水系二次電池負極用スラリー組成物、非水系二次電池用負極および非水系二次電池 WO2020196111A1 (ja)

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