WO2020203714A1 - 分散剤、分散体、樹脂組成物、合材スラリー、電極膜、および非水電解質二次電池 - Google Patents

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鈴木 雄太
優 青谷
雄 森田
穂波 平林
智彦 星野
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東洋インキScホールディングス株式会社
トーヨーカラー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a dispersant, a dispersion, a resin composition, a mixture slurry, an electrode membrane, and a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • a dispersant is generally used to maintain a good dispersion state.
  • the dispersant has a structure of a part that adsorbs to the pigment and a part that has a high affinity for the dispersion medium, and the performance of the dispersant is determined by the balance of these two functional parts.
  • an adsorption mechanism that utilizes a parent-hydrophobic interaction that matches the surface of the pigment is used to adsorb the dispersant to the pigment, and a functional group is formed on the surface of the pigment. If it exists, an adsorption mechanism using acid / base on the surface is used.
  • a method for manufacturing a film electrode of a lithium ion battery a method of forming a mixed material slurry containing a conductive material, an active material and a dispersant is known. Since the capacity of a lithium-ion secondary battery largely depends on the positive electrode active material and the negative electrode active material, which are the main materials, various materials are being actively researched, but the charging capacity of the active material that has been put into practical use will eventually be reached. Has reached a point close to the theoretical value, and the improvement is near the limit. Therefore, if the amount of active material filled in the battery increases, the capacity can be simply increased, and therefore attempts have been made to reduce the amount of conductive materials and binders added that do not directly contribute to the capacity.
  • the conductive material plays a role in forming a conductive path inside the battery and preventing the conductive path from being cut due to expansion and contraction of the active material by connecting the active material particles, and the performance can be improved with a small amount of addition.
  • it is effective to form an efficient conductive network by using nanocarbons having a large specific surface area, particularly carbon nanotubes (CNTs).
  • nanocarbon having a large specific surface area has a strong cohesive force, there is a problem that it is difficult to disperse it well in a mixture slurry or an electrode.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a method for producing a dispersion using a polymer dispersant such as polyvinyl alcohol (hereinafter PVA) or polyvinylpyrrolidone (hereinafter PVP). ing.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • Patent Document 3 describes a binder composition for electrodes of a non-aqueous electrolyte battery containing a large number of repeating units derived from a monomer containing a nitrile group and a polymer having a weight average molecular weight of 500,000 to 2,000,000. The thing is disclosed. According to Patent Document 3, the higher the molecular weight of the polymer, the better the binding force, and it is possible to extend the life of the battery.
  • PVA and PVP are generally highly hydrophilic and have the property of being soluble in water, when used as a dispersant for carbon black, the water resistance of the coating film is lowered when the dispersion is used as a coating film.
  • problems occur.
  • a carbon dispersion using PVA or PVP is used as the dispersion for a lithium-ion battery, problems such as deterioration of battery performance due to moisture absorption occur.
  • PVA and PVP are highly hydrophilic and dispersibility in hydrophilic solvents such as water and N-methylpyrrolidone (NMP) can be ensured, but their solubility in other solvents is low, and they can be developed into hydrophobic solvents. Have difficulty. Further, due to the high hydrophilicity of PVA and PVP, the wettability to pigments that are not highly hydrophilic is not sufficient, and the dispersion time tends to be relatively long in order to prepare a stable dispersion.
  • hydrophilic solvents such as water and N-methylpyrrolidone (NMP)
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • the present invention is a dispersant capable of producing a dispersion having excellent dispersibility and storage stability at a low amount of use as compared with a conventional dispersant, a dispersion having excellent dispersibility and storage stability, adhesion and conductivity.
  • An object of the present invention is to provide an electrode film having excellent properties and a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent rate characteristics and cycle characteristics.
  • the first dispersant of the present embodiment is a polymer containing 40 to 100% by mass of a unit derived from (meth) acrylonitrile and having a weight average molecular weight of 5,000 to 400,000.
  • the unit derived from the (meth) acrylonitrile is less than 100% by mass. Further, it is a polymer containing a unit derived from one or more monomers selected from the group consisting of an active hydrogen group-containing monomer, a basic monomer, and a (meth) acrylic acid alkyl ester.
  • the second dispersant of the present embodiment is one or more monomers selected from the group consisting of a unit derived from (meth) acrylonitrile, an active hydrogen group-containing monomer, a basic monomer, and a (meth) acrylic acid alkyl ester. It is a polymer containing a unit derived from The polymer contains 40 to 99% by mass of a unit derived from acrylonitrile and has a weight average molecular weight of 5,000 to 400,000.
  • the unit derived from the acrylonitrile has a cyclic structure.
  • the third dispersant of the present embodiment is a polymer containing a unit derived from acrylonitrile and a unit derived from (meth) acrylic acid.
  • the polymer contains 40 to 99% by mass of units derived from the acrylonitrile and 1 to 40% by mass of units derived from (meth) acrylic acid.
  • the weight average molecular weight is 5,000-400,000. It has a cyclic structure of a unit derived from the acrylonitrile and a unit derived from the (meth) acrylic acid.
  • the dispersion of this embodiment contains a dispersion medium, the dispersant, and a dispersant.
  • the dispersion is one or more selected from the group consisting of a colorant and cellulose fibers.
  • the dispersion is a conductive material.
  • the resin composition of the present implementation contains a dispersion and a binder resin.
  • the mixture slurry of the present implementation contains the resin composition dispersion and the active material.
  • the electrode film of this implementation is formed by forming the mixture slurry.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, and at least one of the positive electrode or the negative electrode includes the electrode film.
  • a dispersant capable of producing a dispersion having excellent dispersibility and storage stability at a low amount of use as compared with a conventional dispersant, a dispersion having excellent dispersibility and storage stability, and adhesion. And an electrode film having excellent conductivity, and a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent rate characteristics and cycle characteristics are provided.
  • FIG. 1 is an infrared spectroscopic spectrum of a dispersant (C-2 ⁇ ) and a dispersant (C-6 ⁇ ) in infrared spectroscopic analysis by total internal reflection measurement method.
  • the monomer is an ethylenically unsaturated group-containing monomer.
  • the polymer includes a homopolymer and a copolymer unless otherwise specified.
  • the monomer unit means a structural unit derived from the monomer contained in the polymer.
  • the ratio of the monomer units in the copolymer is based on the total amount of the monomer units constituting the copolymer (100% by mass).
  • (Meta) acrylonitrile is a general term for acrylonitrile and methacrylonitrile, and (meth) acrylic acid and the like are similar thereto.
  • "-" indicating a numerical range shall include the lower limit value and the upper limit value unless otherwise specified.
  • the dispersant of the present embodiment is a polymer containing 40 to 100% by mass of a unit derived from (meth) acrylonitrile and having a weight average molecular weight of 5,000 to 400,000.
  • the dispersant contains 40% by mass or more of units derived from (meth) acrylonitrile.
  • the strong polarization of the non-hydrogen-bonding cyano group and the carbon chain of the dispersion resin main chain enhance the adsorption to the dispersion and the affinity for the dispersion medium, and the dispersion can be stably present in the dispersion medium. it can.
  • the weight average molecular weight of the dispersant is 5,000 to 400,000, and having an appropriate weight average molecular weight improves the adsorptivity to the object to be dispersed and the affinity to the dispersion medium, and stabilizes the dispersion. Excellent in sex.
  • the dispersant of the present invention is preferably used for applications such as offset inks, gravure inks, resist inks for color filters and ink jet inks, paints, conductive materials, and colored resin compositions.
  • the dispersant of the present invention suppresses the reaggregation of the object to be dispersed and has excellent fluidity, so that good dispersion stability can be obtained.
  • the dispersant may be a monopolymer composed of only units derived from (meth) acrylonitrile, or may be a copolymer having other monomer units.
  • the monomer constituting the other monomer unit (a) an active hydrogen group-containing monomer, (b) a basic monomer, or (c) (meth) acrylic acid alkyl ester is preferable.
  • the active hydrogen group-containing monomer may be, for example, (a1) a hydroxyl group-containing monomer, (a2) a carboxyl group-containing monomer, (a3) a primary amino group-containing monomer, or (a4) a secondary amino group-containing monomer. , (A5) Mercapto group-containing monomer and the like.
  • the "primary amino group” means -NH 2 (amino group)
  • the "secondary amino group” means that one hydrogen atom on the primary amino group is replaced with an organic residue such as an alkyl group. Means the group that was made.
  • acid anhydride group a group having a structure in which two carboxyl groups are dehydrated and condensed, is also hydrolyzed. Since it forms a carboxyl group, it is included in the active hydrogen group herein. However, the primary amino group and the secondary amino group in the acid amide are not included in the active hydrogen group in this specification.
  • the hydroxyl group-containing monomer (a1) includes, for example, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, glycerol mono (meth) acrylate, 4-hydroxyvinylbenzene, and the like.
  • Examples thereof include 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate or a caprolactone adduct of these monomers (the number of moles added is 1 to 5).
  • the carboxyl group-containing monomer (a2) includes, for example, unsaturated fatty acids such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, and citraconic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl phthalate, and 2-(. Meta) acryloyloxypropylphthalate, 2- (meth) acryloyloxyethyl hexahydrophthalate, 2- (meth) acryloyloxypropylhexahydrophthalate, ethylene oxide-modified succinic acid (meth) acrylate, ⁇ -carboxyethyl (meth) acrylate, etc.
  • unsaturated fatty acids such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, and citraconic acid
  • 2- (meth) acryloyloxyethyl phthalate 2-(. Meta) acryloyloxy
  • Carboxylic group-containing (meth) acrylate and the like can be mentioned. Further, as the (a2) carboxyl group-containing monomer, an acid anhydride group-containing monomer such as maleic anhydride, itaconic anhydride, and citraconic anhydride obtained by dehydration condensation of the carboxyl group-containing monomer, and a simple acid anhydride-containing monomer. Examples include a functional alcohol adduct.
  • the primary amino group-containing monomer is, for example, aminomethyl (meth) acrylate, aminoethyl (meth) acrylate, allylamine hydrochloride, allylamine dihydrogen phosphate, 2-isopropenylaniline, 3-vinylaniline, 4 -Vinyl aniline and the like can be mentioned.
  • Examples of the (a4) secondary amino group-containing monomer include t-butylaminoethyl (meth) acrylate and the like.
  • Examples of the (a5) mercapto group-containing monomer include 2- (mercaptoacetoxy) ethyl acrylate, allyl mercaptan, and the like.
  • the active hydrogen group-containing monomer may be used alone or in combination of two or more.
  • the (a1) hydroxyl group-containing monomer or the (a2) carboxyl group-containing monomer is selected from the viewpoints of easy availability of raw materials, ease of handling, compatibility with a dispersion medium described later, and the like. preferable.
  • the hydroxyl group-containing monomer (a1) hydroxyalkyl (meth) acrylate is preferable, hydroxyethyl (meth) acrylate is more preferable, and hydroxyethyl acrylate is further preferable.
  • the (a2) carboxyl group-containing monomer an unsaturated fatty acid is preferable, (meth) acrylic acid is more preferable, and acrylic acid is further preferable.
  • the basic monomer is a monomer having a basic group.
  • the basic group include a tertiary amino group, an amide group, a pyridine ring, a maleimide group and the like.
  • the monomer having a primary amino group and the monomer having a secondary amino group may be included in the basic monomer, but in the present invention, they are treated as the active hydrogen group-containing monomer and are not included in the basic monomer. ..
  • the basic monomer is, for example, dialkylaminoalkyl (meth) acrylates such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate and dimethylaminopropyl (meth) acrylate; N-substituted (meth) acrylamides such as (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, and acryloyl morpholine; Heterocyclic aromatic amine-containing vinyl monomers such as 1-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, and 1-vinylimidazole; N- (alkylaminoalkyl) (meth) acrylamides such as N- (dimethylaminoethyl) (meth) acrylamide and N- (dimethylaminopropyl) acrylamide; Examples thereof include N, N-alkyl (meth) acrylamides such as N, N-didi
  • the basic monomer can be used alone or in combination of two or more.
  • dimethylaminoethyl (meth) acrylate or dimethylaminopropyl (meth) acrylate is preferable from the viewpoint of easy availability of raw materials, ease of handling, and compatibility with a dispersion medium described later. Dimethylaminoethyl acrylate is more preferred.
  • (meth) acrylic acid alkyl ester examples include chain alkyl group-containing (meth) acrylic acid esters such as methyl (meth) acrylate and ethyl (meth) acrylate; Branched alkyl group-containing (meth) acrylic acid esters such as 2-ethylhexyl (meth) acrylate and isostearyl (meth) acrylate; Cyclic alkyl group-containing (meth) acrylic acid esters such as cyclohexyl (meth) acrylate and isobornyl (meth) acrylate; Aromatic ring-substituted alkyl group-containing (meth) acrylic acid alkyl esters such as (meth) benzyl acrylate and (meth) phenoxyethyl acrylate; (Meta) acrylic acid alkyl esters substituted with fluoro groups such as trifluoroethyl (meth) acrylic acid and tetrafluoropropyl
  • the (meth) acrylic acid alkyl ester can be used alone or in combination of two or more.
  • 2-Ethylhexyl acrylate and lauryl (meth) acrylate are preferable, and 2-ethylhexyl acrylate and lauryl acrylate are more preferable.
  • the dispersant is selected from the group consisting of a unit derived from (meth) acrylonitrile, (a) an active hydrogen group-containing monomer, (b) a basic monomer, and (c) (meth) acrylic acid alkyl ester.
  • the proportion of the monomer unit derived from the (meth) acrylonitrile is preferably 40 to 99% by mass, more preferably 55 to 99% by mass, and 65 to 99. The mass% is more preferable, and 75 to 99% by mass is particularly preferable.
  • the proportion of units derived from (a) active hydrogen group-containing monomer, (b) basic monomer, and (c) (meth) acrylic acid alkyl ester is preferably 1 to 40% by mass, preferably 1 to 35% by mass. Is more preferable, and 1 to 30% by mass is further preferable.
  • the total amount of the ratio of the monomer unit derived from the (meth) acrylonitrile and the ratio of the unit derived from (a) active hydrogen group-containing monomer, (b) basic monomer, and (c) (meth) acrylic acid alkyl ester. Is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, further preferably 95% by mass or more, and most preferably 98% by mass or more. When it is included in this range, the affinity with the object to be dispersed and the dispersion medium is further enhanced, and the dispersibility is further improved.
  • the dispersant may further have other monomer units.
  • the monomers constituting other monomer units are, for example, styrene and styrenes such as ⁇ -methylstyrene; Vinyl ethers such as ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, isopropyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, and isobutyl vinyl ether; Vinyl acetate and fatty acid vinyls such as vinyl propionate; N-substituted maleimides such as N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, etc .; and the like.
  • the dispersant of the present invention can disperse various objects to be dispersed such as conductive materials, colorants, and cellulose fibers.
  • the method for producing the dispersant is not particularly limited, and examples thereof include a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a massive polymerization method, an emulsion polymerization method, and a precipitation polymerization method, and a solution polymerization method or a precipitation polymerization method is preferable.
  • the polymerization reaction system include addition polymerization such as ion polymerization, free radical polymerization, and living radical polymerization, and free radical polymerization or living radical polymerization is preferable.
  • the radical polymerization initiator include peroxides and azo-based initiators.
  • a molecular weight modifier such as a chain transfer agent can be used for the polymerization of the dispersant.
  • Chain transfer agents include, for example, alkyl mercaptans such as octyl mercaptan, nonyl mercaptan, decyl mercaptan, dodecyl mercaptan, 3-mercapto-1,2-propanediol, octyl thioglycolate, nonyl thioglycolate, thioglycolic acid-2.
  • alkyl mercaptans such as octyl mercaptan, nonyl mercaptan, decyl mercaptan, dodecyl mercaptan, 3-mercapto-1,2-propanediol, octyl thioglycolate, nonyl thioglycolate, thioglycolic acid-2.
  • Examples thereof include thioglycolic acid esters such as -ethylhexyl, 2,4-diphenyl-4-methyl-1-
  • 3-mercapto-1,2-propanediol, thioglycolic acid esters, 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene, 1-methyl-4-isopropylidene-1-cyclohexene, ⁇ -pinene, ⁇ -Pinene and the like are preferable because the obtained polymer has a low odor.
  • the amount of the chain transfer agent used is preferably 0.01 to 4% by mass, more preferably 0.1 to 2% by mass, based on 100 parts by mass of all the monomers.
  • the molecular weight of the dispersant of the present invention can be adjusted to a suitable molecular weight range.
  • the weight average molecular weight of the dispersant is 5,000 or more and 400,000 or less, preferably 5,000 or more and 200,000 or less in terms of polystyrene. Having an appropriate weight average molecular weight improves the adsorptivity to the object to be dispersed and the affinity to the dispersion medium, and further improves the stability of the dispersion. Above all, from the viewpoint of preventing the dispersion from settling and improving the strength of the coating film, 50,000 or more is preferable, 200,000 or less is preferable, and 150,000 or less is more preferable.
  • 5,000 or more is preferable, 6,000 or more is more preferable, 7,000 or more is more preferable, 100,000 or less is preferable, and 75 More preferably 000 or less, and even more preferably 50,000 or less.
  • the unit derived from the acrylonitrile may form a cyclic structure.
  • the unit derived from acrylonitrile has a cyclic structure, dispersibility and storage stability are further improved.
  • the polymer obtained by the above polymerization method is treated with an alkali, the unit derived from acrylonitrile changes to a cyclic structure such as a hydrogenated diazanaphthalene ring.
  • the dispersibility of the dispersant is further improved by the presence of the cyclic structure.
  • the alkali treatment may be performed at an arbitrary timing after the copolymer is synthesized, and when heated, it easily changes to a ring structure.
  • the unit derived from acrylonitrile In order for the unit derived from acrylonitrile to form a cyclic structure, the unit derived from acrylonitrile needs to have at least two consecutive partial structures, and it is preferable that the unit derived from acrylonitrile has three or more continuous partial structures.
  • a polymer having two or more continuous partial structures can be easily obtained by containing 55% by mass or more of units derived from acrylonitrile when a random polymer is polymerized by addition polymerization such as free radical polymerization. If it is contained in an amount of mass% or more, it is more easily obtained. It can also be obtained by polymerizing a block polymer by addition polymerization such as ionic polymerization or living radical polymerization.
  • the dispersant when the dispersant has a unit derived from (meth) acrylic acid, the (meth) acrylic acid unit may form a cyclic structure.
  • a glutarimide ring When it has a (meth) acrylic acid unit, a glutarimide ring may be formed as a cyclic structure together with a unit derived from acrylonitrile by alkaline treatment, so that a ring structure such as a hydrogenated diazanaphthalene ring and a glutarimide ring coexist. This further improves the dispersion stability.
  • the (meth) acrylic acid unit is preferably 1 to 40% by mass, preferably 1 to 40% by mass, based on all the monomer units of the copolymer. 35% by mass is more preferable, and 1 to 30% by mass is further preferable.
  • the unit derived from acrylonitrile is preferably 40 to 99% by mass, more preferably 55 to 99% by mass, further preferably 65 to 99% by mass, and 75 to 99% by mass, based on all the monomer units of the copolymer. Especially preferable.
  • at least the unit derived from acrylonitrile and the acrylic acid unit need to have an adjacent partial structure.
  • the dispersion of the present embodiment is characterized by containing a dispersion medium, the above-mentioned dispersant, and a dispersant. Since the present dispersion contains the present dispersant, it is a dispersion having excellent dispersibility and storage stability of the object to be dispersed.
  • the present dispersion contains at least a dispersion medium, a dispersant, and a substance to be dispersed, and may further contain other components if necessary.
  • each component that can be contained in the dispersion will be described, but since the dispersant is as described above, the description here will be omitted.
  • the object to be dispersed is particles dispersed in a dispersion medium, and may be appropriately selected depending on the use of the dispersion.
  • Examples of the object to be dispersed include colorants such as organic pigments, conductive materials, insulating materials, fibers and the like. Needless to say, the object to be dispersed is not limited to these.
  • the colorant examples include various organic pigments and inorganic pigments used for inks and the like.
  • Pigments include, for example, soluble azo pigments, insoluble azo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, isoindolinone pigments, isoindolin pigments, perylene pigments, perinone pigments, dioxazine pigments, anthraquinone pigments, dianthraquinonyl pigments, anthrapyrimidine pigments, Examples thereof include anthanthrone pigments, indanthron pigments, flavanthron pigments, pyranthron pigments, and diketopyrrolopyrrole pigments.
  • the use of the dispersion includes, for example, offset ink, gravure ink, resist ink for color filter, ink jet ink, paint, resin composition for molding and the like.
  • the insulating material examples include metal oxides such as titanium dioxide, iron oxide, antimony pentoxide, zinc oxide, and silica, cadmium sulfide, calcium carbonate, barium carbonate, barium sulfate, clay, talc, and yellow lead.
  • metal oxides such as titanium dioxide, iron oxide, antimony pentoxide, zinc oxide, and silica
  • cadmium sulfide calcium carbonate, barium carbonate, barium sulfate, clay, talc, and yellow lead.
  • the object to be dispersed is an insulating material
  • the use of the dispersion is, for example, an insulating film for an electronic circuit.
  • the fibers include, for example, organic fibers such as aromatic polyamide (aramid) fibers, acrylic fibers, cellulose fibers and phenol resin fibers, and metal fibers such as steel fibers, copper fibers, alumina fibers and zinc fibers; glass fibers, rock wool and ceramics.
  • organic fibers such as aromatic polyamide (aramid) fibers, acrylic fibers, cellulose fibers and phenol resin fibers, and metal fibers such as steel fibers, copper fibers, alumina fibers and zinc fibers; glass fibers, rock wool and ceramics.
  • Inorganic fibers such as fibers, biodegradable fibers, biosoluble fibers, and wallastonite fibers; carbon fibers and the like can be mentioned. Of these, cellulose fibers are preferred.
  • the dispersion is used for applications that utilize the high heat resistance, low linear expansion coefficient, high elastic modulus, high strength, and high transparency of the fiber, such as adhesives and various paints.
  • examples thereof include packaging materials, gas barrier materials, electronic members, molded bodies, and structures.
  • the use of the dispersion includes, for example, a power storage device, an antistatic material, an electronic component, a transparent electrode (ITO film) substitute, an electromagnetic wave shield, and the like.
  • the power storage device include electrodes for non-aqueous electrolyte secondary batteries, electrodes for electric double layer capacitors, electrodes for non-aqueous electrolyte capacitors, and the like.
  • the conductive material is preferably a carbon material.
  • the antistatic material include IC trays of plastic and rubber products and molded bodies of electronic component materials.
  • a dispersion in which the object to be dispersed is a conductive material may be referred to as a conductive dispersion.
  • Conductive materials include, for example, gold, silver, copper, silver-plated copper powder, silver-copper composite powder, silver-copper alloy, amorphous copper, nickel, chromium, palladium, rhodium, ruthenium, indium, silicon, aluminum, tungsten, morphten, Metal powders such as platinum, inorganic powders coated with these metals, powders of metal oxides such as silver oxide, indium oxide, tin oxide, zinc oxide, ruthenium oxide, inorganic powders coated with these metal oxides, and Examples thereof include carbon materials such as carbon black, graphite, carbon nanotubes and carbon nanofibers. These conductive materials may be used alone or in combination of two or more. Among these conductive materials, carbon black is preferable, and carbon nanotubes and carbon nanofibers are more preferable, from the viewpoint of the adsorption performance of the dispersant.
  • carbon black examples include acetylene black, furnace black, hollow carbon black, channel black, thermal black, and Ketjen black. Further, the carbon black may be neutral, acidic or basic, and an oxidation-treated carbon black or a graphitized carbon black may be used.
  • carbon black various commercially available acetylene black, furnace black, hollow carbon black, channel black, thermal black, Ketjen black, etc. can be used. Further, the usual oxidation-treated carbon black, graphitized carbon black, and the like can also be used.
  • Carbon nanotubes have a shape in which flat graphite is wound into a cylindrical shape.
  • the carbon nanotubes may be a mixture of single-walled carbon nanotubes.
  • Single-walled carbon nanotubes have a structure in which one layer of graphite is wound.
  • Multi-walled carbon nanotubes have a structure in which two or three or more layers of graphite are wound.
  • the side wall of the carbon nanotube does not have to have a graphite structure.
  • a carbon nanotube having a side wall having an amorphous structure can be used as the carbon nanotube.
  • Carbon nanotubes include flat graphite wound in a cylindrical shape, single-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes, and these may be mixed.
  • Single-walled carbon nanotubes have a structure in which one layer of graphite is wound.
  • Multi-walled carbon nanotubes have a structure in which two or three or more layers of graphite are wound.
  • the side wall of the carbon nanotube does not have to have a graphite structure.
  • a carbon nanotube having a side wall having an amorphous structure is also a carbon nanotube in the present specification.
  • the shape of carbon nanotubes is not limited. Such shapes include various shapes including needle shape, cylindrical tube shape, fish bone shape (fishbone or cup laminated type), playing card shape (platelet) and coil shape.
  • the shape of the carbon nanotubes is preferably needle-like or cylindrical tube-like.
  • the carbon nanotubes may have a single shape or a combination of two or more shapes.
  • Examples of the form of carbon nanotubes include graphite whisker, firamentas carbon, graphite fiber, ultrafine carbon tube, carbon tube, carbon fibril, carbon microtube and carbon nanofiber.
  • the carbon nanotubes may have a single form thereof or a combination of two or more kinds thereof.
  • the BET specific surface area is preferably 20 ⁇ 1000m 2 / g, more preferably 150 ⁇ 800m 2 / g.
  • the average outer diameter of the carbon nanotubes is preferably 1 to 30 nm, more preferably 1 to 20 nm. The average outer diameter is first captured by observing the conductive material with a transmission electron microscope. Next, in the observation photograph, any 300 conductive materials are selected, and the particle size and outer diameter of each are measured. Next, the average particle size (nm) and the average outer diameter (nm) of the conductive material are calculated as the number average of the outer diameters.
  • the carbon purity is represented by the content (mass%) of carbon atoms in the conductive material.
  • the carbon purity is preferably 90% by mass, more preferably 95% by mass or more, still more preferably 98% by mass or more, based on 100% by mass of the conductive material.
  • the volume resistivity of the conductive material is preferably 1.0 ⁇ 10 -3 to 1.0 ⁇ 10 -1 ⁇ ⁇ cm, preferably 1.0 ⁇ 10 -3 to 1.0 ⁇ 10 -2 ⁇ ⁇ cm. More preferably.
  • the volume resistivity of the conductive material can be measured using a powder resistivity measuring device (manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd .: Lorester GP powder resistivity measuring system MCP-PD-51)).
  • the content of the dispersant is preferably 1 to 60 parts by mass and more preferably 3 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the object to be dispersed.
  • the content of the dispersion is preferably 0.5 to 30% by mass, more preferably 1 to 20% by mass, based on the non-volatile content of the dispersion.
  • Dispersion medium examples include water, a water-soluble solvent, and a water-insoluble solvent, and the dispersion medium can be used alone or as a mixed solvent of two or more kinds.
  • Water-soluble solvents include alcohols (methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, secondary butanol, tertiary butanol, benzyl alcohol, etc.) and polyhydric alcohols (ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, etc.).
  • Lil and the like can be used. Of these, water or an amide-based organic solvent is more preferable, and N-methyl-2-pyrrolidone and N-ethyl-2-pyrrolidone are particularly preferable among the amide-based organic solvents.
  • the water-insoluble solvent is, for example, a ketone such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone or cyclohexanone; an ether dispersion medium such as tetrahydrofuran; an aromatic compound such as toluene, xylene or mesitylene; an amide compound such as dimethyl formamide or dimethyl acetamide.
  • Nitrogen atom-containing compounds including a dispersion medium; sulfur atom-containing compounds including a sulfoxide-based dispersion medium such as dimethyl sulfoxide; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and ⁇ -butyrolactone.
  • water or a water-soluble solvent is preferable, and water or NMP is particularly preferable.
  • Units derived from (meth) acrylonitrile (a) active hydrogen group-containing monomer: (a1) hydroxyl group-containing monomer, (a2) carboxyl group-containing monomer, (a3) primary amino group-containing monomer, (a4) secondary amino group-containing Among the units containing a monomer, (a5) a mercapto group-containing monomer, (b) a basic monomer, and (c) (meth) acrylic acid alkyl ester.
  • the unit derived from (meth) acrylonitrile is preferably 99% by mass or less, and one or more monomers selected from the group consisting of (a), (b), and (c).
  • (a) is one or more monomers selected from the group consisting of (a1), (a2), (a3), and (a4), and it is particularly preferable that (a2) is.
  • (a2) is.
  • it contains (meth) acrylic acid units.
  • the unit derived from (meth) acrylonitrile is a polymer of more than 99% by mass and 100% or less, the hydrophilicity of the polymer becomes extremely low, so that when the dispersion medium is water, it becomes insoluble. It becomes difficult to act as a dispersant.
  • the unit derived from (meth) acrylonitrile is preferably 100% by mass or less, and is derived from one or more monomers selected from the groups (a), (b) and (c). It may include a unit to be used. Of (a), (b) and (c), it is preferable to include any or both of (a) and (b), and it is more preferable to include (a).
  • (a) is one or more monomers selected from the group consisting of (a1), (a3), and (a4), and it is particularly preferable that (a1) is 2-hydroxyethyl (a1). Most preferably, it contains a meta) acrylate or the like.
  • the affinity for the water-soluble solvent may be appropriately lowered, the balance of the affinity with the object to be dispersed and the dispersion medium may be improved, and the dispersibility may be improved. ..
  • the unit derived from (meth) acrylonitrile is preferably 100% by mass or less, and one or more monomers selected from the groups (a), (b), and (c). It may contain a unit derived from. Of (a), (b) and (c), it is preferable to include (c).
  • the affinity with the dispersion medium and the dispersion medium is achieved by containing the above-mentioned monomer having an appropriate solvent affinity according to the polarity of the dispersion medium in an amount in the preferable range. The balance is improved and the dispersibility is improved. If the affinity for the object to be dispersed and the dispersion medium is too high or too low, there is a concern that the dispersibility will decrease.
  • the dispersion of the present invention may contain an inorganic base, an inorganic metal salt, or an organic base. This further improves the dispersion stability of the object to be dispersed over time.
  • an inorganic base and the inorganic metal salt a compound having at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal is preferable.
  • inorganic bases and inorganic metal salts include chlorides, hydroxides, carbonates, nitrates, sulfates, phosphates, tungstates, vanadium salts, molybdenates, and alkali metals and alkaline earth metals. Examples thereof include niobate and borate.
  • alkali metals, chlorides of alkaline earth metals, hydroxides, and carbonates are preferable in terms of easily supplying cations.
  • alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like.
  • hydroxide of the alkaline earth metal include calcium hydroxide and magnesium hydroxide.
  • alkali metal carbonate include lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate and the like.
  • carbonates of alkaline earth metals include calcium carbonate and magnesium carbonate.
  • lithium hydroxide, sodium hydroxide, lithium carbonate and sodium carbonate are more preferable.
  • the metal contained in the inorganic base and the inorganic metal salt of the present invention may be a transition metal.
  • organic base examples include primary, secondary and tertiary alkylamines which may be substituted with 1 to 40 carbon atoms, or other compounds containing a basic nitrogen atom.
  • Substituent primary alkylamines having 1 to 40 carbon atoms may be, for example, propylamine, butylamine, isobutylamine, octylamine, 2-ethylhexylamine, laurylamine, stearylamine, oleylamine, 2-aminoethanol, 3 -Aminopropanol, 3-ethoxypropylamine, 3-lauryloxypropylamine and the like can be mentioned.
  • Examples of the secondary alkylamine having 1 to 40 carbon atoms which may be substituted include dibutylamine, diisobutylamine, N-methylhexylamine, dioctylamine, distearylamine, 2-methylaminoethanol and the like.
  • Substituent tertiary alkylamines having 1 to 40 carbon atoms include, for example, triethylamine, tributylamine, N, N-dimethylbutylamine, N, N-diisopropylethylamine, dimethyloctylamine, tri-n-butylamine, dimethyl.
  • Examples thereof include benzylamine, trioctylamine, dimethyldecylamine, dimethyllaurylamine, dimethylmyristylamine, dimethylpalmitylamine, dimethylstearylamine, dilaurylmonomethylamine, triethanolamine, 2- (dimethylamino) ethanol and the like.
  • primary, secondary or tertiary alkylamines having 1 to 30 carbon atoms which may be substituted are preferable, and primary, secondary or tertiary alkylamines having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted are preferable. Is more preferable.
  • DBU 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7
  • DBN 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nonen-5
  • DBU 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7
  • DBN 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nonen-5
  • DABCO 1,4-Diazabicyclo [2.2.2] octane
  • imidazole 1-methylimidazole and the like.
  • the total amount of the inorganic base, the inorganic metal salt, and the organic base is preferably 1 to 100 parts by mass, more preferably 1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the dispersant. Dispersibility is further improved when an appropriate amount is blended.
  • the dispersion of the present invention contains other additives such as a wet penetrant, an antioxidant, an antiseptic, an antifungal agent, a leveling agent, and an antifoaming agent as appropriate as long as the object of the present invention is not impaired. It can be added at any time, such as before preparation of the dispersion, at the time of dispersion, and after dispersion.
  • the dispersion of the present invention is preferably produced by, for example, finely dispersing the substance to be dispersed, the dispersant, and the dispersion medium by performing a dispersion treatment using a dispersion device.
  • the timing of addition of the material to be used can be arbitrarily adjusted, and the multi-step treatment can be performed two or more times.
  • Examples of the disperser include a kneader, a two-roll mill, a three-roll mill, a planetary mixer, a ball mill, a horizontal sand mill, a vertical sand mill, an annual bead mill, an attritor, and a high-pressure homogenizer.
  • the dispersibility of the conductive material dispersion can be evaluated by the complex elastic modulus and the phase angle by dynamic viscoelasticity measurement.
  • the complex elastic modulus of the conductive material dispersion is such that the dispersibility of the dispersion is good and the viscosity becomes lower.
  • the phase angle means the phase shift of the response stress wave when the strain applied to the conductive material dispersion is a sine wave, and if it is a pure elastic body, it becomes a sine wave having the same phase as the applied strain. Therefore, the phase angle is 0 °. On the other hand, if it is a pure viscous material, the response stress wave is advanced by 90 °.
  • a sine wave having a phase angle larger than 0 ° and smaller than 90 ° is obtained, and if the dispersibility of the conductive material dispersion is good, the phase angle approaches 90 °, which is a pure viscous body.
  • the complex elastic modulus of the conductive material dispersion is preferably less than 20 Pa, more preferably 10 Pa or less, and particularly preferably 5 Pa or less.
  • the phase angle of the conductive material dispersion of the present embodiment is preferably 19 ° or more, more preferably 30 ° or more, and particularly preferably 45 ° or more. Further, 90 ° or less is preferable, 85 ° or less is further preferable, and 80 ° or less is particularly preferable.
  • the resin composition of the present embodiment is characterized by containing the above-mentioned conductive dispersion and a binder resin. Since the present resin composition contains the present dispersion, it is a resin composition having excellent dispersibility and storage stability of the conductive material.
  • the present resin composition contains at least a dispersion medium, a dispersant, a conductive material, and a binder resin, and may further contain other components if necessary. Since each component that can be contained in the dispersion is as described above, the binder resin will be described below.
  • Binder resin is a resin for bonding substances. Binder resins include, for example, ethylene, propylene, vinyl chloride, vinyl acetate, vinyl alcohol, maleic acid, acrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid, methacrylic acid ester, acrylonitrile, styrene, vinyl butyral, vinyl acetal, vinyl pyrrolidone and the like.
  • Polymers or copolymers contained as constituent units polyurethane resin, polyester resin, phenol resin, epoxy resin, phenoxy resin, urea resin, melamine resin, alkyd resin, acrylic resin, formaldehyde resin, silicon resin, fluororesin; carboxymethyl cellulose
  • cellulose resins cellulose resins
  • rubbers such as styrene butadiene rubbers and fluororubbers
  • conductive resins such as polyaniline and polyacetylene. Further, modified products and mixtures of these resins and copolymers may be used.
  • a binder resin for a positive electrode when used as a binder resin for a positive electrode, it is preferable to use a polymer compound having a fluorine atom in the molecule from the viewpoint of resistance, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride, tetrafluoroethylene and the like.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • tetrafluoroethylene tetrafluoroethylene
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • polyacrylic acid having good adhesion are preferable.
  • the weight average molecular weight of the binder resin is preferably 10,000 to 2,000,000, more preferably 100,000 to 1,000,000, and particularly preferably 200,000 to 1,000,000.
  • the content of the binder resin is preferably 0.5 to 30% by mass, more preferably 0.5 to 25% by mass, still more preferably 0.5 to 25% by mass, based on the non-volatile content of the resin composition.
  • the mixture slurry of the present embodiment is characterized by containing the above-mentioned fat composition and an active material, and is made into a slurry in order to improve uniformity and processability.
  • An active material is a material that is the basis of a battery reaction.
  • the active material is divided into a positive electrode active material and a negative electrode active material according to the electromotive force.
  • a metal oxide capable of doping or intercalating lithium ions and a metal compound such as a metal sulfide can be used.
  • a metal compound such as a metal sulfide
  • examples thereof include oxides of transition metals such as Fe, Co, Ni and Mn, composite oxides with lithium, and inorganic compounds such as transition metal sulfides.
  • transition metal oxide powders such as MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , layered lithium nickel oxide, lithium cobalt oxide, lithium manganate, lithium nickel manganese cobalt oxide, spinel structure.
  • Examples thereof include a composite oxide powder of lithium and a transition metal such as lithium manganate, a lithium iron oxide-based material which is a phosphoric acid compound having an olivine structure, and a transition metal sulfide powder such as TiS 2 and FeS.
  • a composite oxide powder of lithium and a transition metal such as lithium manganate
  • a lithium iron oxide-based material which is a phosphoric acid compound having an olivine structure
  • a transition metal sulfide powder such as TiS 2 and FeS.
  • the negative electrode active material is not particularly limited as long as it can be doped with or intercalated with lithium ions.
  • metal Li alloys such as tin alloy, silicon alloy, lead alloy, etc., LiXFe 2 O 3 , LiXFe 3 O 4 , LiXWO 2 (x is a number of 0 ⁇ x ⁇ 1), titanium.
  • Metal oxides such as lithium acid, lithium vanadium, lithium siliconate, conductive polymer such as polyacetylene and poly-p-phenylene, artificial graphite such as highly graphitized carbon material, or carbonaceous powder such as natural graphite.
  • Carbon-based materials such as resin-fired carbon materials.
  • the amount of the conductive material in the mixture slurry is preferably 0.01 to 10% by mass, preferably 0.02 to 5% by mass, and 0.03 to 3% by mass with respect to 100% by mass of the active material. % Is preferable.
  • the amount of the binder resin in the mixture slurry is preferably 0.5 to 30% by mass, more preferably 1 to 25% by mass, and 2 to 20% by mass with respect to 100% by mass of the active material. It is particularly preferable to have.
  • the amount of the non-volatile content of the mixture slurry is preferably 30 to 90% by mass, more preferably 30 to 85% by mass, and 40 to 80% by mass with respect to 100% by mass of the mixture slurry. Is preferable.
  • the mixture slurry can be produced by various conventionally known methods. For example, a method of adding an active material to a conductive material and a method of producing by adding a binder resin after adding an active material to a conductive material dispersion can be mentioned.
  • the mixture slurry In order to obtain a mixture slurry, it is preferable to add an active material to the conductive material and then disperse it.
  • the disperser used to perform such processing is not particularly limited.
  • the mixture slurry the mixture slurry can be obtained by using the dispersion means described in the conductive material dispersion.
  • the electrode film (F) of the present embodiment is formed by forming a mixture slurry in the form of a film.
  • the material and shape of the current collector used for the electrode film are not particularly limited, and those suitable for various secondary batteries can be appropriately selected.
  • examples of the material of the current collector include metals and alloys such as aluminum, copper, nickel, titanium, and stainless steel.
  • a foil on a flat plate is generally used, but a foil with a roughened surface, a foil with holes, and a mesh-shaped current collector can also be used.
  • the method of applying the mixture slurry on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. Specific examples include a die coating method, a dip coating method, a roll coating method, a doctor coating method, a knife coating method, a spray coating method, a gravure coating method, a screen printing method or an electrostatic coating method, and drying. As the method, a stand-alone dryer, a blower dryer, a warm air dryer, an infrared heater, a far infrared heater and the like can be used, but the method is not particularly limited thereto.
  • the thickness of the electrode mixture layer is generally 1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, preferably 10 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery of this embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. It is characterized in that at least one of the positive electrode and the negative electrode contains the electrode film.
  • the electrode preferably includes a current collector and the electrode film.
  • the electrode film is preferably formed on the current collector.
  • the method for forming the electrode film on the current collector is as described above.
  • the positive electrode one in which an electrode film is prepared by applying and drying a mixture slurry containing a positive electrode active material on a current collector can be used.
  • a current collector obtained by coating and drying a mixture slurry containing a negative electrode active material to prepare an electrode film can be used.
  • electrolyte various conventionally known electrolytes in which ions can move can be used.
  • the electrolyte is preferably dissolved in a non-aqueous solvent and used as an electrolytic solution.
  • the non-aqueous solvent is not particularly limited, and is, for example, carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and diethyl carbonate; ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, and ⁇ .
  • -Lactones such as octanoic lactones; tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,2-methoxyethane, 1,2-ethoxyethane, and 1, Glymes such as 2-dibutoxyetane; esters such as methylformate, methylacetate, and methylpropionate; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide and sulfolane; and nitriles such as acetonitrile.
  • solvents may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment preferably contains a separator.
  • the separator include polyethylene non-woven fabric, polypropylene non-woven fabric, polyamide non-woven fabric, and those obtained by subjecting them to a hydrophilic treatment, but the separator is not particularly limited thereto.
  • the structure of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment is not particularly limited, but is usually composed of a positive electrode and a negative electrode, and a separator provided as needed, such as a paper type, a cylindrical type, a button type, and a laminated type. It can have various shapes according to the purpose of use.
  • carbon nanotubes may be abbreviated as “CNT”.
  • mass% is described as “%”. The blending amount in the table is mass%.
  • Example group ⁇ The evaluation of various physical properties of the dispersant of the present invention, the molecular weight of the binder resin, and the dispersion using the dispersant of the present invention is as follows.
  • the weight average molecular weight (Mw) was measured by gel permeation chromatography (GPC) equipped with an RI detector.
  • the sample was prepared in a solvent consisting of the above eluent at a concentration of 1 wt%, and 20 microliters were injected.
  • the molecular weight is a polystyrene-equivalent value.
  • X 10000 mPa ⁇ s or more, settling or separation (defective)
  • the criteria for determining cellulose fibers are as follows. ⁇ : Less than 500 mPa ⁇ s (good) ⁇ : 500 or more and less than 10000 mPa ⁇ s (usable) X: 10000 mPa ⁇ s or more, settling or separation (defective)
  • the weight average molecular weight (Mw) of the dispersant (A-1 ⁇ ) was 15,000.
  • AA HEA acrylate: Hydroxyethyl acrylate
  • DMAEA Dimethylaminoethyl acrylate
  • BA Butyl acrylate
  • 2EHMA 2-Ethylhexyl acrylate
  • AOMA 2-[(allyloxy) methyl] Methyl acrylate
  • a dispersant (A-15 ⁇ ) having a hydrogenated diazanaphthalene ring was obtained in the same manner as in Production Example 13 ⁇ except that the dispersant used was changed from (A-3 ⁇ ) to (A-6 ⁇ ).
  • the weight average molecular weight (Mw) was 14,000.
  • HS-100 Denka Black HS-100 (Denka, acetylene black, average primary particle diameter 48 nm, specific surface area 39 m 2 / g) -# 30: Mitsubishi Chemicals, Furness Black, average primary particle diameter 30 nm, specific surface area 74 m2 / g-EC-300J: Lion Specialty Chemicals, Ketjen Black, average primary particle diameter 40 nm, specific surface area 800 m 2 / G ⁇ 8A: JENOTUBE8A JEIO, multi-walled CNT, outer diameter 6-9nm 100T: K-Nanos100T (manufactured by Kumho Petrochemical, multi-walled CNT, outer diameter 10 to 15 nm) -PVP: Nippon Shokubai, polyvinylpyrrolidone K-30, 100% non-volatile content -PVA: Kuraray POVAL PVA403, 100% non-volatile content -NMP: N-methylpyrrolidone-MEK:
  • P-1 Phthalocyanine-based green pigment C.I. I. Pigment Green 58 (DIC Corporation "FASTOGENGREEN A110")
  • P-2 Copper phthalocyanine blue pigment PB15: 6 (Toyo Color Co., Ltd. "Rionol Blue ES”)
  • P-3 Kinoftalone yellow pigment PY138 (BASF's "Pariotor Yellow K0961HD”)
  • P-4 Anthraquinone-based red pigment C.I. I.
  • Pigment Red 177 BASF's "Chromophtal Red A2B"
  • P-5 Cellulose fiber (Daicel's “Cerish KY100G”
  • P-6 Titanium oxide ("CR-95” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.)
  • P-7 Zirconium oxide powder (Nippon Denko Co., Ltd. "PCS”)
  • Examples 43 ⁇ to 77 ⁇ , Comparative Examples 11 ⁇ to 17 ⁇ (Conductive coating film formed using carbon black dispersion)
  • the dispersions 1 ⁇ to 35 ⁇ prepared in Examples 1 ⁇ to 35 ⁇ and the binder resin were blended with each dispersion so that the non-volatile components and the carbon concentrations in the non-volatile components were as shown in Table 4 to prepare a carbon dispersion. did.
  • a dispersion prepared using the bar coater was applied to the surface of a PET film having a thickness of 100 ⁇ m using a bar coater, and then dried at 130 ° C. for 30 minutes to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m.
  • the surface resistance value of the coating film was measured using a resistivity meter (trade name "Hiresta”, manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.). The results are shown in Table 4 ⁇ . ⁇ : 1.0 ⁇ 10 4 ⁇ / cm less than 2 (good) ⁇ : 1.0 ⁇ 10 4 or more and 1.0 ⁇ 10 7 ⁇ / cm less than 2 (usable) ⁇ : 1.0 ⁇ 10 7 or more and 1.0 ⁇ 10 10 ⁇ / cm less than 2 (usable) ⁇ : 1.0 ⁇ 10 10 ⁇ / cm 2 or more, settling or separation (defective)
  • -CMC Daicel Fine Chem Ltd., Carboxymethyl Cellulose # 1120, 100% non-volatile content
  • PVDF Made by Kureha, polyvinylidene fluoride, KF polymer W1100 100% non-volatile content
  • a dispersant containing an active hydrogen group-containing monomer or a basic monomer is preferable for a hydrophilic solvent system such as water or NMP as the dispersion medium, and a (meth) acrylic acid alkyl ester is preferable for a solvent such as butyl acetate, MEK or PGMAc.
  • the dispersant containing the above was excellent.
  • Comparative Example 7 ⁇ in Table 2 ⁇ the conventional dispersant had a certain degree of dispersibility when the amount used was increased, but the dispersibility decreased when the amount used was decreased.
  • the dispersant of the present invention had good dispersibility even when the amount used was reduced.
  • the dispersant of the present invention was able to produce a dispersion having excellent dispersibility, fluidity, and storage stability not only for the conductive material but also for the object to be dispersed other than the conductive material.
  • an electrode having excellent conductivity and good water resistance can be obtained.
  • Example group ⁇ The evaluation of various physical properties of the dispersant of the present invention, the molecular weight of the binder resin, and the dispersion using the dispersant of the present invention is as follows.
  • the weight average molecular weight (Mw) was measured, the viscosity of the dispersion was measured, and the stability of the dispersion was evaluated by the same method and criteria as in Example Group ⁇ .
  • the inside of the reaction vessel is heated to 70 ° C., and 55.0 parts of acrylonitrile, 25.0 parts of acrylic acid, 20.0 parts of styrene, 0.5 parts of 3-mercapto-1,2-propanediol and 2,2'- A mixture consisting of 0.4 parts of azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: V-65) was added dropwise to the reaction vessel over 3 hours to carry out a polymerization reaction. After completion of the dropping, the mixture was reacted at 70 ° C. for 1 hour, 0.1 part of V-65 was added, and the reaction was further continued at 70 ° C. for 1 hour to obtain the desired product as a precipitate.
  • azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) Fluji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: V-65
  • the product was filtered off under reduced pressure, washed with 100 parts of acetonitrile, and dried under reduced pressure to completely remove the solvent to obtain a polymer (A-1 ⁇ ).
  • the weight average molecular weight (Mw) of the dispersant (A-1 ⁇ ) was 75,000.
  • Dispersants (A-2 ⁇ ) to (A-15 ⁇ ) were prepared in the same manner as in Production Example 1 ⁇ , except that the monomers and chain transfer agents used were changed according to Table 1 ⁇ .
  • the weight average molecular weight (Mw) of each dispersant was as shown in Table 1 ⁇ . In the synthesis of the dispersant, Mw was prepared by appropriately changing the addition of the chain transfer agent, the adjustment of the amount of the polymerization initiator, the reaction conditions, and the like.
  • AA HEA acrylate: Hydroxyethyl acrylate
  • DMAEA Dimethylaminoethyl acrylate
  • BA Butyl acrylate
  • 2EHA 2-Ethylhexyl acrylate
  • AOMA 2-[(allyloxy) methyl] Methyl acrylate
  • HS-100 Denka Black HS-100 (Denka, acetylene black, average primary particle diameter 48 nm, specific surface area 39 m 2 / g) -# 30: Mitsubishi Chemical Corporation, furnace black, average primary particle diameter 30 nm, specific surface area 74 m 2 / g -EC-300J: Made by Lion Specialty Chemicals, Ketjen Black, average primary particle diameter 40 nm, specific surface area 800 m 2 / g ⁇ 8A: JEIO, multi-walled CNT, outer diameter 6-9nm 100T: K-Nanos100T (manufactured by Kumho Petrochemical, multi-walled CNT, outer diameter 10 to 15 nm) -PVP: Nippon Shokubai, polyvinylpyrrolidone K-30, 100% non-volatile content -PVA: Made by Kuraray, polyvinyl alcohol, Kuraray POVAL PVA403, 100% non-volatile content -DMAE: Tokyo Chemical Industry Co
  • both the dispersion 1 ⁇ to the dispersion 45 ⁇ using the dispersant of the present invention have excellent dispersibility, so that they have low viscosities and good storage stability. It was.
  • P-1 Phthalocyanine-based green pigment C.I. I. Pigment Green 58 (DIC's "FASTOGEN GREEN A110")
  • P-2 Copper phthalocyanine blue pigment PB15: 6 (Toyo Color Co., Ltd. "Rionol Blue ES”)
  • P-3 Kinoftalone yellow pigment PY138 (BASF Japan's "Pariotor Yellow K0961HD”)
  • P-4 Anthraquinone-based red pigment C.I. I.
  • Pigment Red 177 BASF Japan's "Chromophtal Red A2B"
  • P-5 Cellulose fiber (Daicel's “Cerish KY100G”
  • P-6 Titanium oxide ("CR-95” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.)
  • P-7 Zirconium oxide powder (Nippon Denko Co., Ltd. "PCS”)
  • the dispersants 46 ⁇ to 52 ⁇ using the dispersant of the present invention all had excellent dispersibility, so that they had low viscosities and good storage stability.
  • Examples 53 ⁇ to 97 ⁇ , Comparative Examples 11 ⁇ to 17 ⁇ (Conductive coating film formed using carbon black dispersion) Dispersions 1 ⁇ to 45 ⁇ and a binder resin were blended with each dispersion so that the non-volatile components and the carbon concentrations in the non-volatile components were as shown in Table 4 ⁇ to prepare carbon dispersions.
  • a dispersion prepared using a bar coater is applied to the surface of a PET film having a thickness of 100 ⁇ m using a bar coater, and then dried at 130 ° C. for 30 minutes to form a test film having a coating film having a thickness of 5 ⁇ m. Was produced.
  • ⁇ Surface resistance value> The surface resistance value of the coating film of the obtained test film was measured using a resistivity meter (trade name "Hiresta", manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.). The results are shown in Table 4. ⁇ : 1.0 ⁇ 10 4 ⁇ / cm less than 2 (excellent) ⁇ : 1.0 ⁇ 10 4 or more 1.0 ⁇ 10 7 ⁇ / cm less than 2 (good) ⁇ : 1.0 ⁇ 10 7 or more and 1.0 ⁇ 10 10 ⁇ / cm less than 2 (defective) ⁇ : 1.0 ⁇ 10 10 ⁇ / cm 2 or more, settling or separation (extremely defective)
  • -CMC Daicel Fine Chem Ltd., Carboxymethyl Cellulose # 1120, 100% non-volatile content -PVDF: Made by Kureha, polyvinylidene fluoride, KF polymer W1100 100% non-volatile content -LF9716: AGC, fluororesin, non-volatile content 70%
  • a dispersant containing an active hydrogen group-containing monomer unit or a basic monomer unit is preferable for a hydrophilic solvent system such as water or NMP as a dispersion medium, and (meth) acrylic acid is preferable for a solvent such as butyl acetate, MEK or PGMAc.
  • Dispersants containing alkyl ester units were excellent.
  • the conventional dispersant had a certain degree of dispersibility when the amount used was increased, but the dispersibility decreased when the amount used was decreased.
  • the dispersant of the present invention had good dispersibility even when the amount used was reduced.
  • the dispersant of the present invention was able to produce a dispersion having excellent dispersibility, fluidity, and storage stability not only for the conductive material but also for the object to be dispersed other than the conductive material.
  • an electrode having excellent conductivity and good water resistance can be obtained.
  • Example 98 ⁇ ⁇ Preparation of CNT dispersion> (Example 98 ⁇ )
  • 0.8 parts of the dispersant, 0.2 parts of the additive, and 97 parts of the dispersion medium were charged in a glass bottle (M-225, manufactured by Kashiwayo Glass Co., Ltd.) and sufficiently mixed.
  • two parts of CNT were added as a conductive material and dispersed with a paint conditioner using zirconia beads (bead diameter 0.5 mm ⁇ ) as a medium to obtain a CNT dispersion (CNT dispersion 1 ⁇ ).
  • the CNT dispersion 1 ⁇ had a low viscosity and good storage stability.
  • each CNT dispersion (CNT dispersion 2 ⁇ to 26 ⁇ , comparative CNT dispersion 1 ⁇ to 4 ⁇ ) was obtained in the same manner as in Example 100 ⁇ .
  • all of the CNT dispersions of the present invention (CNT dispersions 2 ⁇ to 26 ⁇ ) had low viscosity and good storage stability.
  • ⁇ 8A JENOTUBE8A (manufactured by JEIO, multi-walled CNT, outer diameter 6-9 nm) 100T: K-Nanos 100T (manufactured by Kumho Petrochemical, multi-walled CNT, outer diameter 10 to 15 nm)
  • -PVA Kuraray POVAL PVA403 (manufactured by Kuraray, 100% non-volatile content)
  • -PVP Polyvinylpyrrolidone K-30 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., 100% non-volatile content)
  • -PVB Eslek BL-10 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., 100% non-volatile content)
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • the non-volatile content of the negative electrode mixture composition 1 ⁇ is 48% by mass.
  • the non-volatile content ratio of the active material: CNT: CMC: SBR in the mixture composition for the negative electrode is 97: 0.5: 1: 1.5.
  • -Artificial graphite CGB-20 (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.), 100% non-volatile content -CMC: Carboxymethyl cellulose # 1190 (manufactured by Daicel Fine Chem Ltd.), 100% non-volatile content -SBR: Styrene-butadiene rubber TRD2001 (manufactured by JSR), non-volatile content 48%
  • Examples 125 ⁇ to 137 ⁇ , Comparative Examples 22 ⁇ , 23 ⁇ By the same method as in Example 124 ⁇ except that the type of the CNT dispersion was changed, the CNT-containing resin compositions 2 ⁇ to 14 ⁇ , the comparative CNT-containing resin compositions 1 ⁇ and 2 ⁇ , the negative electrode mixture composition 2 ⁇ to 14 ⁇ , and the negative electrode Comparative mixture compositions for use 1 ⁇ and 2 ⁇ were obtained.
  • the non-volatile content of the positive electrode mixture composition 1 ⁇ was 75% by mass.
  • the non-volatile content ratio of active material: CNT: PVDF in the positive electrode mixture composition was 98.5: 0.5: 1.
  • -NMC lithium nickel manganese cobalt oxide
  • HED registered trademark
  • NCM-111 1100 manufactured by BASF Toda Battery Materials LLC
  • PVDF Polyvinylidene fluoride Solef # 5130 (manufactured by Solvay), 100% non-volatile content
  • Examples 139 ⁇ to 149 ⁇ , Comparative Examples 24 ⁇ , 25 ⁇ By the same method as in Example 138 ⁇ except that the type of the CNT dispersion was changed, the CNT-containing resin compositions 16 ⁇ to 26 ⁇ , the comparative CNT-containing resin compositions 3 ⁇ and 4 ⁇ , and the positive electrode mixture compositions 2 ⁇ to 12 ⁇ and Comparative mixture compositions for positive electrodes 1 ⁇ and 2 ⁇ were obtained.
  • Examples 150 ⁇ to 163 ⁇ , Comparative Examples 26 ⁇ , 27 ⁇ The negative electrode mixture composition shown in Table 8 ⁇ is applied onto a copper foil having a thickness of 20 ⁇ m using an applicator, and then the coating film is dried at 120 ° C. ⁇ 5 ° C. for 25 minutes in an electric oven. An electrode film with a material layer was prepared. Then, the electrode film was rolled by a roll press (3t hydraulic roll press manufactured by Thunk Metal Co., Ltd.). The basis weight per unit of the mixture layer was 10 mg / cm 2 , and the density of the mixture layer after the rolling treatment was 1.6 g / cc.
  • the surface resistivity ( ⁇ / ⁇ ) of the mixture layer of the obtained negative electrode was measured using Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd .: Lorester GP, MCP-T610. After the measurement, the thickness of the mixture layer was multiplied to obtain the volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm) of the negative electrode.
  • the thickness of the mixture layer is determined by subtracting the thickness of the copper foil from the average value measured at three points in the electrode using a film thickness meter (DIGIMICRO MH-15M manufactured by NIKON), and the volume resistivity of the negative electrode. It was set to ( ⁇ ⁇ cm).
  • the volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm) of the electrode is ⁇ (excellent) when it is less than 0.3, ⁇ (good) when it is 0.3 or more and less than 0.5, and ⁇ (defective) when it is 0.5 or more. ).
  • Two of the obtained negative electrodes were cut into a rectangle of 90 mm ⁇ 20 mm with the coating direction as the major axis.
  • a desktop tensile tester (Strograph E3, manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) was used to measure the peel strength, and the peel strength was evaluated by a 180-degree peel test method.
  • a 100 mm ⁇ 30 mm size double-sided tape (No. 5000NS, manufactured by Nitoms) is attached on a stainless steel plate, and the mixed material layer side of the produced negative electrode is brought into close contact with the other side of the double-sided tape for testing. It was used as a sample.
  • the test sample was fixed vertically so that the short sides of the rectangle came up and down, and the end of the copper foil was peeled off while pulling from the bottom to the top at a constant speed (50 mm / min), and the average value of the stress at this time.
  • a peel strength of 0.5 N / cm or more is ⁇ (excellent), 0.1 N / cm or more and less than 0.5 N / cm is ⁇ (good), and less than 0.1 N / cm is ⁇ (excellent). Defective).
  • Example 164 ⁇ to 175 ⁇ , Comparative Examples 28 ⁇ , 29 ⁇ The positive electrode mixture composition shown in Table 8 ⁇ is applied onto an aluminum foil having a thickness of 20 ⁇ m using an applicator, and then dried in an electric oven at 120 ° C. ⁇ 5 ° C. for 25 minutes to form an electrode film with a mixture layer.
  • the electrode film was rolled by a roll press (3t hydraulic roll press manufactured by Thunk Metal Co., Ltd.).
  • the basis weight per unit of the mixture layer was 20 mg / cm 2 , and the density of the mixture layer after the rolling treatment was 3.1 g / cc.
  • the conductivity was evaluated in the same manner as the negative electrode except that the obtained positive electrode was made of aluminum foil instead of copper foil.
  • a volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm) of the electrode of less than 10 was evaluated as ⁇ (excellent), 10 or more and less than 20 was evaluated as ⁇ (good), and 20 or more was evaluated as ⁇ (bad).
  • Adhesion evaluation method for positive electrode Adhesion was evaluated in the same manner as the negative electrode, except that the obtained positive electrode was made of aluminum foil instead of copper foil.
  • electrode adhesion N / cm
  • peel strength of 1 N / cm or more is ⁇ (excellent)
  • 0.5 N / cm or more and less than 1 N / cm is ⁇ (good)
  • less than 0.5 N / cm is ⁇ . (Defective).
  • both the negative electrode and the positive electrode using the CNT dispersion of the present invention had good conductivity and adhesion.
  • the above-mentioned standard positive electrode mixture composition is applied to a 20 ⁇ m-thick aluminum foil as a current collector using an applicator, and then dried in an electric oven at 120 ° C. ⁇ 5 ° C. for 25 minutes to form an electrode unit.
  • the basis weight per area was adjusted to 20 mg / cm 2 .
  • rolling treatment was performed by a roll press (3t hydraulic roll press manufactured by Thunk Metal Co., Ltd.) to prepare a standard positive electrode having a density of the mixture layer of 3.1 g / cm 3 .
  • the above-mentioned standard negative electrode mixture composition is applied to a copper foil having a thickness of 20 ⁇ m as a current collector using an applicator, and then dried in an electric oven at 80 ° C. ⁇ 5 ° C. for 25 minutes to obtain an electrode unit.
  • the basis weight per area was adjusted to 10 mg / cm 2 .
  • rolling treatment was performed by a roll press (3t hydraulic roll press manufactured by Thunk Metal Co., Ltd.) to prepare a standard negative electrode having a density of the mixture layer of 1.6 g / cm 3 .
  • the obtained non-aqueous electrolyte secondary battery was installed in a thermostatic chamber at 25 ° C., and charge / discharge measurement was performed using a charge / discharge device (SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.). After performing constant current constant voltage charging (cutoff current 1mA (0.02C)) at a charging end voltage of 4.3V at a charging current of 10mA (0.2C), discharge at a discharge current of 10mA (0.2C). A constant current discharge was performed at a final voltage of 3 V.
  • Rate characteristic 3C discharge capacity / 3rd 0.2C discharge capacity x 100 (%)
  • excellent
  • good
  • poor
  • the obtained non-aqueous electrolyte secondary battery was installed in a thermostatic chamber at 25 ° C., and charge / discharge measurement was performed using a charge / discharge device (SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.). After performing constant current constant voltage charging (cutoff current 2.5mA (0.05C)) at a charging end voltage of 4.3V at a charging current of 25mA (0.5C), the discharge current is 25mA (0.5C). , Constant current discharge was performed with a discharge end voltage of 3 V. This operation was repeated 200 times.
  • the cycle characteristics can be expressed by the ratio of the third 0.5C discharge capacity and the 200th 0.5C discharge capacity at 25 ° C. by the following mathematical formula 2.
  • Cycle characteristics 3rd 0.5C discharge capacity / 200th 0.5C discharge capacity x 100 (%)
  • 85% or more of the cycle characteristics was evaluated as ⁇ (excellent), 80% or more and less than 85% was evaluated as ⁇ (good), and less than 80% was evaluated as ⁇ (bad).
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent cycle characteristics as compared with the comparative example was obtained. It is considered that a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent cycle characteristics as compared with the comparative example was obtained due to the strong polarization of the unit derived from acrylonitrile and the cyclic structure. Therefore, it has been clarified that the present invention can provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having cycle characteristics that cannot be realized by a conventional conductive material dispersion.
  • Example group ⁇ The evaluation of various physical properties of the dispersant of the present invention, the molecular weight of the binder resin, and the dispersion using the dispersant of the present invention is as follows.
  • the weight average molecular weight (Mw) was measured by the same method and standard as in Example group ⁇ .
  • the negative electrode mixture slurry is applied onto a copper foil using an applicator so that the grain size per unit of the electrode is 10 mg / cm 2, and then in an electric oven at 120 ° C. ⁇ 5 ° C. for 25 minutes.
  • the coating film was dried.
  • the surface resistivity ( ⁇ / ⁇ ) of the coating film after drying was measured using Lorester GP and MCP-T610 manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. After the measurement, the thickness of the electrode mixture layer formed on the copper foil was multiplied to obtain the volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm) of the electrode film for the negative electrode.
  • the thickness of the electrode mixture layer is determined by subtracting the thickness of the copper foil from the average value measured at three points in the electrode film using a film thickness meter (DIKIMICRO MH-15M manufactured by NIKON).
  • the volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm) was used.
  • the volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm) of the electrode film is ⁇ (excellent) when it is less than 0.3, ⁇ (good) when it is 0.3 or more and less than 0.5, and ⁇ when it is 0.5 or more. (Defective).
  • a 100 mm ⁇ 30 mm size double-sided tape (No. 5000NS, manufactured by Nitoms Co., Ltd.) was attached onto a stainless steel plate, and the produced battery electrode mixture layer was brought into close contact with the other surface of the double-sided tape. Peeling was performed while pulling from the bottom to the top at a constant speed (50 mm / min), and the average value of stress at this time was taken as the peel strength.
  • the evaluation of the adhesion (N / cm) of the electrode film was evaluated as ⁇ (excellent) for 0.5 or more, ⁇ (good) for 0.1 or more and less than 0.5, and ⁇ (poor) for less than 0.1.
  • the positive electrode mixture slurry is applied onto an aluminum foil using an applicator so that the basis weight per unit of the electrodes is 20 mg / cm 2, and then in an electric oven at 120 ° C. ⁇ 5 ° C. for 25 minutes.
  • the coating film was dried.
  • the surface resistivity ( ⁇ / ⁇ ) of the coating film after drying was measured using Lorester GP and MCP-T610 manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. After the measurement, the thickness of the electrode mixture layer formed on the aluminum foil was multiplied to obtain the volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm) of the electrode film for the positive electrode.
  • the thickness of the electrode mixture layer is determined by subtracting the thickness of the aluminum foil from the average value measured at three points in the electrode film using a film thickness meter (DIKIMICRO MH-15M manufactured by NIKON).
  • the volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm) was used.
  • the volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm) of the electrode film was evaluated as ⁇ (excellent) when the volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm) of the electrode film was less than 10, ⁇ (good) when 10 or more and less than 20, and ⁇ (bad) when 20 or more.
  • the positive electrode mixture slurry is applied onto an aluminum foil using an applicator so that the basis weight per unit of the electrodes is 20 mg / cm 2, and then in an electric oven at 120 ° C. ⁇ 5 ° C. for 25 minutes.
  • the coating film was dried. Then, two pieces were cut into a rectangle of 90 mm ⁇ 20 mm with the coating direction as the long axis.
  • a desktop tensile tester (Strograph E3, manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) was used to measure the peel strength, and the peel strength was evaluated by a 180-degree peel test method.
  • a 100 mm ⁇ 30 mm size double-sided tape (No. 5000NS, manufactured by Nitoms Co., Ltd.) was attached onto a stainless steel plate, and the produced battery electrode mixture layer was brought into close contact with the other surface of the double-sided tape. Peeling was performed while pulling from the bottom to the top at a constant speed (50 mm / min), and the average value of stress at this time was taken as the peel strength.
  • the evaluation of the adhesion (N / cm) of the electrode film was evaluated as ⁇ (excellent) for 1 or more, ⁇ (good) for 0.5 or more and less than 1, and ⁇ (poor) for less than 0.5.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery was installed in a constant temperature room at 25 ° C., and charge / discharge measurement was performed using a charge / discharge device (SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.). After performing constant current constant voltage charging (cutoff current 1mA (0.02C)) at a charging end voltage of 4.3V at a charging current of 10mA (0.2C), discharge at a discharge current of 10mA (0.2C). A constant current discharge was performed at a final voltage of 3 V.
  • Rate characteristics 3C discharge capacity / 3rd 0.2C discharge capacity x 100 (%)
  • excellent
  • good
  • poor
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery was installed in a constant temperature room at 25 ° C., and charge / discharge measurement was performed using a charge / discharge device (SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.). After performing constant current constant voltage charging (cutoff current 2.5mA (0.05C)) at a charging end voltage of 4.3V at a charging current of 25mA (0.5C), the discharge current is 25mA (0.5C). , Constant current discharge was performed with a discharge end voltage of 3 V. This operation was repeated 200 times.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the dispersant (A-1 ⁇ ) was 15,000.
  • HEA acrylate Hydroxyethyl acrylate
  • DMAEA Dimethylaminoethyl acrylate
  • BA Butyl acrylate 2EHMA: 2 ethylhexyl acrylate
  • HS-100 Denka Black HS-100 (Denka, acetylene black, average primary particle diameter 48 nm, specific surface area 39 m 2 / g)
  • EC-300J Ketjen Black EC-300J (Made by Lion Specialty Chemicals, Ketjen Black, average primary particle size 40 nm, specific surface area 800 m 2 / g)
  • 8S JENOTUBE8S (manufactured by JEIO, multi-walled CNT, outer diameter 6-9 nm)
  • 100T K-Nanos 100T (manufactured by Kumho Petrochemical, multi-walled CNT, outer diameter 10 to 15 nm)
  • NTP3121 NTP3121 (manufactured by NTP, multi-walled CNT, outer diameter 20 to 35 nm)
  • PVP Polyvinylpyrrolidone K-30 (manufactured by Nippon Shokubai, 100% non-volatile content) -P
  • the non-volatile content of the negative electrode mixture slurry 1 ⁇ was 48% by mass.
  • the non-volatile content ratio of active material: conductive material: CMC: SBR in the negative electrode mixture slurry was 97: 0.5: 1: 1.5.
  • Examples 25 ⁇ to 43 ⁇ , Comparative Examples 6 ⁇ to 9 ⁇ Conductive material-containing resin compositions 2 ⁇ to 18 ⁇ , 21 ⁇ , 22 ⁇ , comparative conductive material-containing resin compositions 1 ⁇ , 3 ⁇ to 5 ⁇ , and negative electrode by the same method as in Example 24 ⁇ except that the type of the conductive material dispersion was changed. Mixture slurries 2 ⁇ to 18 ⁇ , 21 ⁇ , 22 ⁇ and comparative mixture slurries for negative electrode 1 ⁇ , 3 ⁇ to 5 ⁇ were obtained. As shown in Table 3 ⁇ , the electrode films using the conductive material dispersion of the present invention all had good conductivity and adhesion.
  • the non-volatile content of the positive electrode mixture slurry 19 ⁇ was 75% by mass.
  • the non-volatile content ratio of active material: conductive material: PVDF in the positive electrode mixture slurry was 98.5: 0.5: 1.
  • Example 45 ⁇ to 46 ⁇ , Comparative Example 10 ⁇ Conductive material-containing resin compositions 20 ⁇ and 23 ⁇ , comparative conductive material-containing resin composition 2 ⁇ , positive electrode mixture slurry 20 ⁇ , 23 ⁇ and positive electrode by the same method as in Example 44 ⁇ except that the type of the conductive material dispersion was changed. Comparative mixture slurry 2 ⁇ for use was obtained. As shown in Table 4 ⁇ , all of the electrode films using the conductive material dispersion of the present invention had good conductivity and adhesion.
  • -NMC lithium nickel manganese cobalt oxide
  • HED registered trademark
  • NCM-111 1100 manufactured by BASF Toda Battery Materials LLC
  • 100% non-volatile content -PVDF Solef # 5130 (manufactured by Solvay), 100% non-volatile content
  • a copper foil is used as the metal foil, and the coating is applied so that the grain size per unit of the electrode is 10 mg / cm 2, and the density of the electrode film after drying is 1. It was rolled to a concentration of .6 g / cc.
  • an electrolytic solution (a mixed solvent in which ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate were mixed at a ratio of 1: 1: 1 (volume ratio) was prepared, and further, as an additive, After adding 1 part by mass of VC (vinylene carbonate) to 100 parts by mass, 2 mL of a non-aqueous electrolyte solution in which LiPF 6 is dissolved at a concentration of 1 M) is injected, and then the aluminum laminate is sealed and the non-aqueous electrolyte is sealed. Secondary batteries 1 ⁇ to 23 ⁇ and comparative non-aqueous electrolyte secondary batteries 1 ⁇ to 4 ⁇ were prepared.
  • the dispersant is a unit derived from (meth) acrylonitrile, and one or more monomer units selected from the group consisting of an active hydrogen group-containing monomer, a basic monomer, and a (meth) acrylic acid alkyl ester.
  • a copolymer containing 40 to 99% by mass of a unit derived from the (meth) acrylonitrile in the copolymer, and a conductive material dispersion having a weight average molecular weight of 5,000 to 50,000 was used.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent cycle characteristics as compared with the comparative example was obtained.
  • the unit derived from the (meth) acrylonitrile has a cyclic structure, and therefore, as compared with the comparative example.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery with excellent cycle characteristics was obtained. Therefore, it has been clarified that the present invention can provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having cycle characteristics that cannot be realized by a conventional conductive material dispersion.
  • Example group ⁇ ⁇ Measurement method of molecular weight, calculation method of molecular weight distribution and component ratio of molecular weight of 1,000 or less>
  • the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) were measured by gel permeation chromatography (GPC) equipped with an RI detector, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) and the molecular weight 1 were obtained from the obtained Mw and Mn. The proportion of components of 000 or less was calculated.
  • HLC-8320GPC manufactured by Tosoh Corporation
  • three separation columns are connected in series, and the fillers are "TSK-GELSUPER AW-4000", “AW-3000”, and "AW” manufactured by Tosoh Corporation in order.
  • -2500 was used, the oven temperature was 40 ° C., and a solution of 30 mM triethylamine and 10 mM LiBr in N, N-dimethylformamide was used as an eluent, and the measurement was performed at a flow rate of 0.6 ml / min.
  • the sample was prepared in a solvent consisting of the above eluent at a concentration of 1 wt%, and 20 microliters were injected.
  • the molecular weight is a polystyrene-equivalent value.
  • Viscometer measurement of conductive material dispersion, stability evaluation of dispersion; conductivity evaluation and adhesion evaluation of electrode film using mixture slurry for positive electrode; rate characteristic evaluation and cycle characteristic evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery The method and criteria were the same as in the example group ⁇ .
  • the complex elastic modulus and phase angle of the conductive material dispersion are determined by using a rheometer (RheoStress1 rotary rheometer manufactured by Thermo Fisher) with a cone having a diameter of 60 mm and 2 ° at a strain rate of 0.01 at 25 ° C. and a frequency of 1 Hz. It was evaluated by performing a dynamic viscoelasticity measurement in the range of% to 5%. The smaller the obtained complex elastic modulus, the better the dispersibility, and the larger the complex elastic modulus, the poorer the dispersibility.
  • phase angle judgment criteria 45 ° or more (excellent) ⁇ : 30 ° or more and less than 45 ° (good) ⁇ : 19 ° or more and less than 30 ° (possible) ⁇ : Less than 19 ° (defective)
  • the product was filtered off under reduced pressure, washed with 100 parts of acetonitrile, and then dried under reduced pressure to completely remove the solvent to give a dispersant (C-1 ⁇ ).
  • the weight average molecular weight (Mw) of the dispersant (C-1 ⁇ ) was 5,000, the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.8, and the proportion of components having a molecular weight of 1,000 or less was 3.5%.
  • AN Acrylonitrile
  • HEA Hydroxyethyl acrylate
  • the weight average molecular weight (Mw) of the dispersant (C-6 ⁇ ) was 29,000, the molecular weight distribution was 1.9, and the proportion of components having a molecular weight of 1,000 or less was 0.8%.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the dispersant (C-1 ⁇ ) to the dispersant (C-6 ⁇ ) was in the range of 1.0 to 3.0.
  • the proportion of components having a molecular weight of less than 1,000 was 4% or less.
  • HS-100 Denka Black HS-100 (Denka, acetylene black, average primary particle diameter 48 nm, specific surface area 39 m 2 / g)
  • 8S JENOTUBE8S (manufactured by JEIO, multi-walled CNT, outer diameter 6-9 nm)
  • 100T K-Nanos 100T (manufactured by Kumho Petrochemical, multi-walled CNT, outer diameter 10 to 15 nm)
  • PVP Polyvinylpyrrolidone K-30 (manufactured by Nippon Shokubai, 100% non-volatile content)
  • PVA Kuraray POVAL PVA403 (manufactured by Kuraray, 100% non-volatile content)
  • -PVB Eslek BL-10 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., 100% non-volatile content)
  • NMP N-methyl methacrylate
  • the dispersant C-6 ⁇ obtained by treating the dispersant C-2 ⁇ with a 1N aqueous sodium hydroxide solution has a cyano group-derived peak intensity at about 2250 cm -1 reduced to 80% or less. From this, it can be inferred that a ring structure was formed. Further, it is considered that the dispersant obtained by centrifuging the conductive materials of the conductive material dispersions 1 ⁇ to 6 ⁇ , 8 ⁇ , and 9 ⁇ also has a reduced peak derived from the cyano group and is cyclized.
  • Example 2-1 ⁇ ⁇ Preparation of mixture slurry for positive electrode>
  • a conductive material dispersion (dispersion 1 ⁇ ) and NMP in which 8% by mass PVDF is dissolved are added to a plastic container having a capacity of 150 cm, and then a rotation / revolution mixer (Sinky Co., Ltd. , ARE-310) was stirred at 2000 rpm for 30 seconds to obtain a conductive material-containing resin composition. Then, the active material was added, and the mixture was stirred at 2000 rpm for 150 seconds using a rotation / revolution mixer (Awatori Rentaro manufactured by Shinky Co., Ltd., ARE-310).
  • the mixture slurry for the positive electrode was applied onto the aluminum foil using an applicator so that the grain size per unit of the electrodes was 20 mg / cm 2, and then the temperature was 120 ° C. ⁇ 5 ° C. in an electric oven.
  • the coating film was dried for 25 minutes to prepare an electrode film.
  • the electrode film was rolled by a roll press (3t hydraulic roll press manufactured by Thunk Metal Co., Ltd.) so that the density was 3.1 g / cc to obtain a positive electrode 1 ⁇ .
  • the positive electrode 1 ⁇ and the standard negative electrode are punched into 50 mm ⁇ 45 mm and 45 mm ⁇ 40 mm, respectively, and the separator (porous polypropylene film) inserted between them is inserted into an aluminum laminated bag at 70 ° C. in an electric oven. It was dried for 1 hour.
  • an electrolytic solution (a mixed solvent in which ethylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate were mixed at a ratio of 1: 1: 1 (volume ratio) was prepared, and further, as an additive, After adding 1 part by volume of VC (vinylene carbonate) to 100 parts by volume, injecting 2 mL of a non-aqueous electrolyte solution in which LiPF 6 is dissolved at a concentration of 1 M), the aluminum laminate is sealed and the battery 1 ⁇ is inserted. Made.
  • HS-100 Denka Black HS-100 (Denka, acetylene black, average primary particle diameter 48 nm, specific surface area 39 m 2 / g)
  • -Artificial graphite CGB-20 (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.), 100% non-volatile content -CMC: # 1190 (manufactured by Daicel Fine Chem Ltd.), 100% non-volatile content -SBR: TRD2001 (manufactured by JSR), non-volatile content 48%
  • Examples 2-2 ⁇ to 2-9 ⁇ , Comparative Examples 1 ⁇ to 3 ⁇ A positive electrode mixture slurry was prepared by the same method as in Example 2-1 ⁇ except that the type of the conductive material dispersion and / or the composition of the mixture slurry was changed according to Table 3 ⁇ . Using the obtained mixture slurry for positive electrodes, positive electrodes 2 ⁇ to 9 ⁇ , comparative positive electrodes 1 ⁇ to 3 ⁇ , batteries 2 ⁇ to 9 ⁇ , and comparative batteries 1 ⁇ to 3 ⁇ were prepared, respectively.
  • NMC NCM523 (manufactured by Nippon Chemical Industrial Co., Ltd., composition: LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , non-volatile content 100%)
  • PVDF Solef # 5130 (manufactured by Solvay, 100% non-volatile content)
  • Table 4 ⁇ shows the volume resistivity and peel strength of the positive electrodes 1 ⁇ to 9 ⁇ and the comparative positive electrodes 1 ⁇ to 3 ⁇ , and the rate characteristics and cycle characteristics of the batteries 1 ⁇ to 9 ⁇ and the comparative batteries 1 ⁇ to 3 ⁇ .
  • the positive electrodes 1 ⁇ to 9 ⁇ were superior in conductivity and adhesion to the comparative positive electrodes 1 ⁇ to 3 ⁇ .
  • the batteries obtained using these positive electrodes were superior in rate characteristics and cycle characteristics to the comparative batteries.
  • INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having rate characteristics and cycle characteristics that cannot be realized by a conventional conductive material dispersion.

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Abstract

低使用量で分散性、および保存安定性に優れる分散体を作製可能な分散剤、分散性および保存安定性に優れる分散体、密着性および導電性に優れる電極膜、および優れたレート特性およびサイクル特性を有する非水電解質二次電池の提供すること。 上記課題は、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位を40~100質量%含み、重量平均分子量が5,000~400,000の重合体である、分散剤により解決される。

Description

分散剤、分散体、樹脂組成物、合材スラリー、電極膜、および非水電解質二次電池
 本発明は、分散剤、分散体、樹脂組成物、合材スラリー、電極膜、および非水電解質二次電池に関する。
 一般に、インキ等を製造する場合、顔料を安定に高濃度で分散することが難しく、製造工程や製品そのものに対して種々の問題を引き起こすことが知られている。例えば、微細な粒子からなる顔料を含む分散体は往々にして高粘度を示し、製品の分散機からの取り出しや輸送が困難となるばかりでなく、悪い場合は保存中にゲル化を起こし、使用困難となることさえある。更に展色物の表面に関しては光沢の低下、レベリング不良等の状態不良を生じる。
 そこで一般的には分散状態を良好に保つために分散剤が利用されている。分散剤は顔料に吸着する部位と、分散媒に親和性の高い部位との構造を持ち合わせ、この2つの機能の部位のバランスで分散剤の性能は決まる。
 一般的に顔料表面の疎水性が強い場合には、顔料に分散剤を吸着させるためには顔料の表面に合わせた親・疎水性相互作用を利用した吸着機構を用い、顔料表面に官能基が存在する場合には表面の酸・塩基を利用した吸着機構を用いるなどする。
 また、リチウムイオン電池の膜電極の製造方法として、導電材と活物質と分散剤とを含有する合材スラリーを成膜する方法が知られている。
 リチウムイオン二次電池の容量は、主材料である正極活物質および負極活物質に大きく依存することから、各種材料が盛んに研究されているが、実用化されている活物質の充電容量はいずれも理論値に近いところまで到達しており、改良は限界に近い。そこで、電池内の活物質充填量が増加すれば、単純に容量を増加させることができるため、容量には直接寄与しない導電材やバインダーの添加量を削減する試みが行われている。
 このうち導電材は、電池内部で導電パスを形成したり、活物質粒子間を繋ぐことで活物質の膨張収縮による導電パスの切断を防ぐ等の役割を担っており、少ない添加量で性能を維持するためには、比表面積が大きいナノカーボン、特にカーボンナノチューブ(CNT)を使用することで効率的な導電ネットワークを形成させることが有効である。しかし、比表面積が大きいナノカーボンは凝集力が強いため、合材スラリー中や電極中に良好に分散させることが難しいという問題があった。
 例えばカーボンブラックやカーボンナノチューブ(以下CNT)の分散においては特許文献1、2にポリビニルアルコール(以下PVA)やポリビニルピロリドン(以下PVP)といった高分子分散剤を用いて分散体を作製する方法が開示されている。しかしながらPVAやPVPといった高分子分散剤はN-メチル-2-ピロリドンや、水といった極性溶媒中での効果が示されているが、その他の分散媒中で分散の効果は示されていない。
 一方、特許文献3には、ニトリル基を含有する単量体に由来する繰り返し単位を多く含み重量平均分子量が50万~200万の重合体を含有する非水電解液系電池の電極用バインダー組成物が開示されている。特許文献3によれば、当該重合体は高分子量なほど結着力が向上し、電池の長寿命化が可能となるとされている。
特開2014-193986号公報 特開2003-157846号公報 国際公開第2012/091001号
 上述のPVAやPVPは一般的に親水性が高く、水に溶ける性質があるため、カーボンブラックの分散剤として用いた場合に、分散体を塗膜にした際、塗膜の耐水性が低下するなどの不具合が生じる。例えばリチウムイオンバッテリー用の分散体としてPVAやPVPを用いたカーボン分散体を使用すると、吸湿による電池性能の低下などの不具合が発生する。
 また、PVAやPVPは親水性が高く水やN-メチルピロリドン(NMP)等の親水性溶媒での分散性は担保できるが、その他の溶媒への溶解性は低く、疎水性溶媒への展開が困難である。また、PVAやPVPはその親水性の高さから、高親水性でない顔料への濡れ性は十分ではなく、安定な分散体作製するために分散時間が比較的長くなってしまう傾向がある。
 本発明は、従来の分散剤と比較して、低使用量で分散性、および保存安定性に優れる分散体を作製可能な分散剤、分散性および保存安定性に優れる分散体、密着性および導電性に優れる電極膜、および優れたレート特性およびサイクル特性を有する非水電解質二次電池の提供を目的とする。
 本実施の第1の分散剤は、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位を40~100質量%含み、重量平均分子量が5,000~400,000の重合体である。
 前記第1の分散剤の一実施形態は、前記(メタ)アクリロニトリルに由来する単位が100質量%未満であり、
 更に、活性水素基含有モノマー、塩基性モノマー、および(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択される1種以上のモノマーに由来する単位を含む重合体である。
 本実施の第2の分散剤は、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位と、活性水素基含有モノマー、塩基性モノマー、および(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択される1種以上のモノマーに由来する単位と、を含む重合体であり、
 前記重合体は、アクリロニトリルに由来する単位を40~99質量%含み、重量平均分子量は、5,000~400,000であり、
 前記アクリロニトリルに由来する単位が、環状構造を有する。
 本実施の第3の分散剤は、アクリロニトリルに由来する単位と、(メタ)アクリル酸に由来する単位とを含む重合体であり、
 前記重合体は、前記アクリロニトリルに由来する単位を40~99質量%、および(メタ)アクリル酸に由来する単位を1~40質量%含み、
 重量平均分子量は、5,000~400,000であり、
 前記アクリロニトリルに由来する単位と、前記(メタ)アクリル酸に由来する単位との環状構造を有する。
 本実施の分散体は、分散媒、前記分散剤、および被分散物を含む。
 前記分散体の一実施形態は、前記被分散物が、着色剤、およびセルロース繊維からなる群より選択される1種以上である。
 前記分散体の一実施形態は、前記被分散物が、導電材である。
 本実施の樹脂組成物は、分散体と、バインダー樹脂とを含む。
 本実施の合材スラリーは、前記樹脂組成物分散体と、活物質とを含む。
 本実施の電極膜は、前記合材スラリーを成膜してなる。
 本実施の非水電解質二次電池は、正極と、負極と、非水電解質とを備え、前記正極または前記負極の少なくとも一方が、前記電極膜を含む。
 上記の本発明により、従来の分散剤と比較して、低使用量で分散性、および保存安定性に優れる分散体を作製可能な分散剤、分散性および保存安定性に優れる分散体、密着性および導電性に優れる電極膜、および優れたレート特性およびサイクル特性を有する非水電解質二次電池が提供される。
図1は、全反射測定法による赤外分光分析での分散剤(C-2δ)、および分散剤(C-6δ)の赤外分光スペクトルである。
 まず、本明細書の用語を定義する。
 モノマーは、エチレン性不飽和基含有単量体である。
 重合体は、特に断りのない限り、単独重合体と共重合体とを含む。
 モノマー単位とは、重合体中に含まれる当該モノマー由来の構成単位を意味する。
 共重合体中のモノマー単位の割合は、共重合体を構成するモノマー単位全量を基準(100質量%)とする。
 (メタ)アクリロニトリルとは、アクリロニトリルとメタクリロニトリルとの総称であり、(メタ)アクリル酸などもこれに準ずる。
 本明細書において、数値範囲を示す「~」は特に断りのない限りその下限値及び上限値を含むものとする。
<分散剤>
 本実施の分散剤は、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位を40~100質量%含み、重量平均分子量が5,000~400,000の重合体である。
 本分散剤は、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位を40質量%以上含有する。非水素結合性のシアノ基の強い分極と分散樹脂主鎖の炭素鎖が被分散物への吸着性と分散媒への親和性を高め、被分散物を分散媒中に安定に存在させることができる。また、分散剤の重量平均分子量が5,000~400,000であり、適度な重量平均分子量を有することで被分散物への吸着性、分散媒への親和性が向上し、分散体の安定性に優れている。
 本発明の分散剤は、例えば、オフセットインキ、グラビアインキ、カラーフィルター用レジストインキ及びインキジェットインキ、塗料、導電材料、着色樹脂組成物等の用途に使用することが好ましい。本発明の分散剤は、被分散物の再凝集を抑制し、流動性が優れることで、良好な分散安定性が得られる。
 本分散剤は、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位のみからなる単一重合体であってもよく、更に他のモノマー単位を有する共重合体であってもよい。他のモノマー単位を構成するモノマーとしては、(a)活性水素基含有モノマー、(b)塩基性モノマー、または(c)(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましい。
 (a)活性水素基含有モノマーは、活性水素基として、例えば、(a1)水酸基含有モノマー、(a2)カルボキシル基含有モノマー、(a3)一級アミノ基含有モノマー、(a4)二級アミノ基含有モノマー、(a5)メルカプト基含有モノマー等である。ここで、「一級アミノ基」とは、-NH(アミノ基)を意味し、「二級アミノ基」とは、一級アミノ基上の一つの水素原子がアルキル基等の有機残基で置換された基を意味する。また、カルボキシル基二つが脱水縮合した構造を有する基である「-C(=O)-O-C(=O)-」(本明細書では「酸無水物基」という)も、加水分解によりカルボキシル基を形成するため、本明細書では、活性水素基に含める。ただし、酸アミド中の一級アミノ基および二級アミノ基は、本明細書では、活性水素基には含めない。
 (a1)水酸基含有モノマーは、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシビニルベンゼン、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレートまたはこれらモノマーのカプロラクトン付加物(付加モル数は1~5)等が挙げられる。
 (a2)カルボキシル基含有モノマーは、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸等の不飽和脂肪酸、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルフタレート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルフタレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタレート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロフタレート、エチレンオキサイド変性コハク酸(メタ)アクリレート、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート等のカルボキシル基含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、(a2)カルボキシル基含有モノマーとして、上記カルボキシル基含有モノマーが脱水縮合した、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等の酸無水物基含有モノマー、及び当該酸無水物含有モノマーの単官能アルコール付加体等も挙げられる。
 (a3)1級アミノ基含有モノマーは、例えば、アミノメチル(メタ)アクリレート、アミノエチル(メタ)アクリレート、アリルアミン塩酸塩、二水素アリルアミンリン酸塩、2-イソプロペニルアニリン、3-ビニルアニリン、4-ビニルアニリン等が挙げられる。
 (a4)2級アミノ基含有モノマーは、例えば、t-ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 (a5)メルカプト基含有モノマーは、例えば、アクリル酸2-(メルカプトアセトキシ)エチル、アリルメルカプタン等が挙げられる。
 (a)活性水素基含有モノマーは、1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
 (a)活性水素基含有モノマーの内、原料の入手しやすさ、取り扱いやすさ、後述する分散媒との親和性等の観点から、(a1)水酸基含有モノマーまたは(a2)カルボキシル基含有モノマーが好ましい。(a1)水酸基含有モノマーは、中でも、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートがより好ましく、ヒドロキシエチルアクリレートが更に好ましい。また、(a2)カルボキシル基含有モノマーは、不飽和脂肪酸が好ましく、(メタ)アクリル酸がより好ましく、アクリル酸が更に好ましい。
 (b)塩基性モノマーは、塩基性基を有するモノマーである。塩基性基としては、例えば、3級アミノ基、アミド基、ピリジン環、マレイミド基などが挙げられる。なお、1級アミノ基を有するモノマー、および2級アミノ基を有するモノマーは、塩基性モノマーにも含まれ得るが、本発明においては前記活性水素基含有モノマーとして扱い、塩基性モノマーには含めない。
 (b)塩基性モノマーは、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート類;
(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、及びアクリロイルモルホリン等のN置換型(メタ)アクリルアミド類;
1-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン、1-ビニルイミダゾール等の複素環式芳香族アミン含有ビニルモノマー類;
N-(ジメチルアミノエチル)(メタ)アクリルアミド、N-(ジメチルアミノプロピル)アクリルアミド等のN-(アルキルアミノアルキル)(メタ)アクリルアミド類;
N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド等のN,N-アルキル(メタ)アクリルアミド類等が挙げられる。
 (b)塩基性モノマーは、1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
 (b)塩基性モノマーの中でも、原料の入手しやすさ、取り扱いやすさ、後述する分散媒との親和性の観点からジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、またはジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレートが好ましく、ジメチルアミノエチルアクリレートがより好ましい。
 (c)(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、(RC=C-CO-O-Rで表される構造(ただし、Rは水素原子またはメチル基であって、少なくとも一方が水素原子であり、Rは置換基を有していてもよいアルキル基である)を有するモノマーである。
 なお、アルキル基の置換基として前記活性水素基または前記塩基性基を含むものは、前記(a)活性水素基含有モノマーまたは前記(b)塩基性モノマーとして扱い、(c)(メタ)アクリル酸アルキルエステルには含めない。
 (c)(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル等の鎖状アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソステアリル等の分岐状アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル等の環状アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル等の芳香環置換アルキル基含有(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;
(メタ)アクリル酸トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸テトラフルオロプロピル等のフルオロ基が置換された(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;
(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸(3-エチルオキセタン-3-イル)メチル等のエポキシ基含有(メタ)アクリル酸アルキルエステル類や、テトラヒドロフルフリール(メタ)アクリレート、又は3-メチルオキセタニル(メタ)アクリレート等の複素環式(メタ)アクリレート類;
3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等のシリルエーテル基含有(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;
(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールモノメチルエーテル等のアルキルオキシ基含有(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;
2-(アリルオキシメチル)アクリル酸メチル等の環化重合性モノマー類;
等が挙げられる。
 (c)(メタ)アクリル酸アルキルエステルは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
 (c)(メタ)アクリル酸アルキルエステルの中でも、原料の入手しやすさ、取り扱いやすさ、後述する分散媒との親和性の観点から(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリルが好ましく、より好ましくはアクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ラウリルである。
 本分散剤が、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位と、(a)活性水素基含有モノマー、(b)塩基性モノマー、および(c)(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択される1種以上のモノマーに由来する単位を含む重合体である場合、前記(メタ)アクリロニトリルに由来するモノマー単位の割合は、40~99質量%が好ましく、55~99質量%がより好ましく、65~99質量%が更に好ましく、75~99質量%が特に好ましい。
 また、(a)活性水素基含有モノマー、(b)塩基性モノマー、および(c)(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する単位の割合は、1~40質量%が好ましく、1~35質量%がより好ましく、1~30質量%が更に好ましい。
 前記(メタ)アクリロニトリルに由来するモノマー単位の割合と、(a)活性水素基含有モノマー、(b)塩基性モノマー、および(c)(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する単位の割合の合計量は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上が更に好ましく、98質量%以上が最も好ましい。
 この範囲で含まれると、被分散物や分散媒との親和性が更に高まり、分散性がより向上する。
 本分散剤は、更に他のモノマー単位を有していてもよい。他のモノマー単位を構成するモノマーは、例えばスチレン、及びα-メチルスチレン等のスチレン類;
エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、及びイソブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;
酢酸ビニル、及びプロピオン酸ビニル等の脂肪酸ビニル類;
N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、等のN-置換マレイミド類;等が挙げられる。
 本発明の分散剤は、導電材、着色剤、セルロース繊維等様々な被分散物を分散できる。
 分散剤の製造方法は、特に限定はされず、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法、沈殿重合等が挙げられ、溶液重合法または沈殿重合法が好ましい。重合反応系は、例えば、イオン重合、フリーラジカル重合、リビングラジカル重合などの付加重合等が挙げられ、フリーラジカル重合またはリビングラジカル重合が好ましい。また、ラジカル重合開始剤は、例えば、過酸化物、アゾ系開始剤等が挙げられる。分散剤の重合に際して、連鎖移動剤等の分子量調整剤が使用できる。
 連鎖移動剤は、例えば、オクチルメルカプタン、ノニルメルカプタン、デシルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール等のアルキルメルカプタン類、チオグリコール酸オクチル、チオグリコール酸ノニル、チオグリコール酸-2-エチルヘキシル等のチオグリコール酸エステル類、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン、1-メチル-4-イソプロピリデン-1-シクロヘキセン、α-ピネン、β-ピネン等が挙げられる。特に、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール、チオグリコール酸エステル類、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン、1-メチル-4-イソプロピリデン-1-シクロヘキセン、α-ピネン、β-ピネン等が、得られる重合体が低臭気となる点で好ましい。
 連鎖移動剤の使用量は、全モノマー100質量部に対して、0.01~4質量%が好ましく、0.1~2質量%がより好ましい。連鎖移動剤を上記範囲とすることで本発明の分散剤の分子量を好適な分子量範囲に調整することができる。
 分散剤の重量平均分子量は、ポリスチレン換算値で5,000以上400,000以下であり、5,000以上200,000以下が好ましい。適度な重量平均分子量を有すると被分散物への吸着性、分散媒への親和性が向上し、分散体の安定性がより向上する。
 中でも、分散体の沈降防止や塗膜の強度を向上させる観点からは、50,000以上が好ましく、200,000以下が好ましく、150,000以下がより好ましい。
 また、分散体の流動性や加工性を向上させる観点からは、5,000以上が好ましく、6,000以上がより好ましく、7,000以上が更にこのましく、100,000以下が好ましく、75,000以下がより好ましく、50,000以下が更に好ましい。
 本分散剤は、前記アクリロニトリルに由来する単位が、環状構造を形成していてもよい。前記アクリロニトリルに由来する単位が、環状構造を有すると分散性や保存安定性がより向上する。前記重合法により得られた重合体をアルカリで処理するとアクリロニトリルに由来する単位が水素化ナフチリジン環等の環状構造へ変化する。本分散剤は、前記環状構造の存在により分散性がより向上する。なお、アルカリ処理は、共重合体の合成後、任意のタイミングで行えばよく、加温すると環構造へ変化しやすくなる。前記アクリロニトリルに由来する単位が環状構造を形成するには、アクリロニトリルに由来する単位が少なくとも2つ以上連続した部分構造を有する必要があり、3つ以上連続した部分構造を有することが好ましい。2つ以上連続した部分構造を有する重合体は、例えば、フリーラジカル重合などの付加重合によってランダム重合体を重合する場合には、アクリロニトリルに由来する単位を55質量%以上含有すると得られやすく、65質量%以上含有すると更に得られやすい。また、イオン重合またはリビングラジカル重合などの付加重合によってブロック重合体を重合しても得ることができる。
 更に本分散剤が、(メタ)アクリル酸に由来する単位を有する場合、当該(メタ)アクリル酸単位が環状構造を形成していてもよい。
 (メタ)アクリル酸単位を有する場合、アルカリ処理によりアクリロニトリルに由来する単位とともに環状構造としてグルタルイミド環を形成することがあるため、水素化ナフチリジン環等の環構造と、グルタルイミド環が併存する。これにより分散安定性がより向上する。本分散剤が環状構造を形成する(メタ)アクリル酸単位を有する重合体である場合、(メタ)アクリル酸単位は、共重合体の全モノマー単位中、1~40質量%が好ましく、1~35質量%がより好ましく、1~30質量%が更に好ましい。また、アクリロニトリルに由来する単位は、共重合体の全モノマー単位中、40~99質量%が好ましく、55~99質量%がより好ましく、65~99質量%が更に好ましく、75~99質量%が特に好ましい。前記グルタルイミド環を形成するには、少なくともアクリロニトリルに由来する単位とアクリル酸単位とが、隣り合った部分構造を有する必要がある。
[分散体]
 本実施の分散体は、分散媒、前述の分散剤、および被分散物を含むことを特徴とする。本分散体は、前記本分散剤を含むため、被分散物の分散性および保存安定性に優れる分散体となる。
 本分散体は少なくとも、分散媒と、分散剤と、被分散物とを含むものであり、必要に応じて更に他の成分を含んでいてもよいものである。以下、分散体に含まれ得る各成分について説明するが、分散剤については前述のとおりであるのでここでの説明は省略する。
<被分散物>
 被分散物は、分散媒中に分散される粒子であり、分散体の用途に応じて適宜選択すればよい。被分散物としては、例えば、有機顔料などの着色剤、導電材、絶縁材、繊維などが挙げられる。なお、被分散物がこれらに限定されないことはいうまでもない。
 着色剤は、例えば、インキ等に使用される種々の有機顔料、無機顔料が挙げられる。顔料は、例えば、溶性アゾ顔料、不溶性アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、イソインドリン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、ジオキサジン顔料、アントラキノン顔料、ジアンスラキノニル顔料、アンスラピリミジン顔料、アンサンスロン顔料、インダンスロン顔料、フラバンスロン顔料、ピランスロン顔料、ジケトピロロピロール顔料等が挙げられる。以下、具体例をカラーインデックス番号で示すと、ピグメントブラック7、ピグメントブルー6,15,15:1,15:3,15:4,15:6,60、ピグメントグリーン7,36、ピグメントレッド9,48,49,52,53,57,97,122,144,146,149,166,168,177,178,179,185,206,207,209,220,221,238,242,254,255、ピグメントバイオレット19,23,29,30,37,40,50、ピグメントイエロー12,13,14,17,20,24,74,83,86,93,94,95,109,110,117,120,125,128,137,138,139,147,148,150,151,154,155,166,168,180,185、ピグメントオレンジ13,36,37,38,43,51,55,59,61,64,71,74等が挙げられる。
 被分散物が着色剤である場合、分散体の用途は、例えば、オフセットインキ、グラビアインキ、カラーフィルター用レジストインキ、インキジェットインキ、塗料、成形用樹脂組成物等が挙げられる。
 絶縁材は、例えば、二酸化チタン、酸化鉄、五酸化アンチモン、酸化亜鉛、シリカなどの金属酸化物、硫化カドミウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、クレー、タルク、黄鉛等が挙げられる。
 被分散物が絶縁材である場合、分散体の用途は、例えば、電子回路用絶縁膜等が挙げられる。
 繊維は、例えば、芳香族ポリアミド(アラミド)繊維、アクリル繊維、セルロース繊維、フェノール樹脂繊維等の有機繊維、スチール繊維、銅繊維、アルミナ繊維、亜鉛繊維等の金属繊維;ガラス繊維、ロックウール、セラミック繊維、生分解性繊維、生体溶解性繊維、ワラストナイト繊維等の無機繊維;炭素繊維等が挙げられる。これらの中でもセルロース繊維が好ましい。
 被分散物が繊維である場合、分散体の用途は繊維の持つ、高耐熱性、低線膨張率、高弾性率、高強度、高透明性を活かした用途、例えば、接着剤、各種塗料、包装材料、ガスバリア材、電子部材、成形体、構造体等が挙げられる。
 被分散物が導電材である場合、分散体の用途は、例えば、蓄電デバイス、帯電防止材、電子部品、透明電極(ITO膜)代替、電磁波シールド等が挙げられる。蓄電デバイスは、例えば、非水電解質二次電池用電極、電気二重層キャパシタ用電極、非水電解質キャパシタ用電極等が挙げられる。この場合、導電材は炭素材料が好ましい。帯電防止材は、プラスチックやゴム製品のICトレーや電子部品材料の成形体が挙げられる。以下、被分散物が導電材の分散体を導電性分散体ということがある。
 導電材は、例えば金、銀、銅、銀メッキ銅粉、銀-銅複合粉、銀-銅合金、アモルファス銅、ニッケル、クロム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、インジウム、ケイ素、アルミニウム、タングステン、モルブテン、白金等の金属粉、これらの金属で被覆した無機物粉体、酸化銀、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ルテニウム等の金属酸化物の粉末、これらの金属酸化物で被覆した無機物粉末、およびカーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバー等の炭素材料が挙げられる。これらの導電材は、1種または2種以上組み合わせて用いても良い。これらの導電材の中でも、分散剤の吸着性能の観点から、カーボンブラックが好ましく、カーボンナノチューブおよびカーボンナノファイバーがより好ましい。
 カーボンブラックは、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、中空カーボンブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。また、カーボンブラックは、中性、酸性、塩基性のいずれでもよく、酸化処理されたカーボンブラックや、黒鉛化処理されたカーボンブラックを使用してもよい。
 カーボンブラックとしては、市販のアセチレンブラック、ファーネスブラック、中空カーボンブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラックなど各種のものを用いることができる。また、通常行われている酸化処理されたカーボンブラックや、黒鉛化処理されたカーボンブラックなども使用できる。
 カーボンナノチューブは、平面的なグラファイトを円筒状に巻いた形状を有している。カーボンナノチューブは単層カーボンナノチューブが混在するものであってもよい。単層カーボンナノチューブは一層のグラファイトが巻かれた構造を有する。多層カーボンナノチューブは、二又は三以上の層のグラファイトが巻かれた構造を有する。また、カーボンナノチューブの側壁はグラファイト構造でなくともよい。例えば、アモルファス構造を有する側壁を備えるカーボンナノチューブをカーボンナノチューブとして用いることもできる。
 カーボンナノチューブ(CNT)は、平面的なグラファイトを円筒状に巻いた形状、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブを含み、これらが混在してもよい。単層カーボンナノチューブは一層のグラファイトが巻かれた構造を有する。多層カーボンナノチューブは、二又は三以上の層のグラファイトが巻かれた構造を有する。また、カーボンナノチューブの側壁はグラファイト構造でなくともよい。また、例えば、アモルファス構造を有する側壁を備えるカーボンナノチューブも本明細書ではカーボンナノチューブである。
 カーボンナノチューブの形状は限定されない。かかる形状としては、針状、円筒チューブ状、魚骨状(フィッシュボーン又はカップ積層型)、トランプ状(プレートレット)及びコイル状を含む様々な形状が挙げられる。本実施形態においてカーボンナノチューブの形状は、中でも、針状、又は、円筒チューブ状であることが好ましい。カーボンナノチューブは、単独の形状、または2種以上の形状の組合せであってもよい。
 カーボンナノチューブの形態は、例えば、グラファイトウィスカー、フィラメンタスカーボン、グラファイトファイバー、極細炭素チューブ、カーボンチューブ、カーボンフィブリル、カーボンマイクロチューブ及びカーボンナノファイバー等が挙げられる。カーボンナノチューブは、これらの単独の形態又は二種以上を組み合わせられた形態を有していてもよい。
 導電材が炭素材料である場合、そのBET比表面積は20~1000m/gが好ましく、150~800m/gがより好ましい。カーボンナノチューブの平均外径は、1~30nmが好ましく、1~20nmがより好ましい。なお、平均外径は、まず透過型電子顕微鏡によって、導電材を観測するとともに撮像する。次に観測写真において、任意の300個の導電材を選び、それぞれの粒径および外径を計測する。次に外径の数平均として導電材の平均粒径(nm)および平均外径(nm)を算出する。
 導電材がカーボンナノチューブの場合、炭素純度は導電材中の炭素原子の含有率(質量%)で表される。炭素純度は導電材100質量%に対して、90質量%が好ましく、95質量%以上がより好ましく、98質量%以上が更に好ましい。
 導電材の体積抵抗率は1.0×10-3~1.0×10-1Ω・cmであることが好ましく、1.0×10-3~1.0×10-2Ω・cmであることがより好ましい。導電材の体積抵抗率は粉体抵抗率測定装置((株)三菱化学アナリテック社製:ロレスターGP粉体抵抗率測定システムMCP-PD-51))を用いて測定することができる。
 分散剤の含有量は、被分散物100質量部に対して1~60質量部が好ましく、3~50質量部がより好ましい。
 被分散物の含有量は、分散体の不揮発分中、0.5~30質量%が好ましく、1~20質量%がより好ましい。
<分散媒>
 分散媒は、水、水溶性溶媒、非水溶性溶媒が挙げられ、1種単独で、または2種以上の混合溶媒として用いることができる。水溶性溶媒としては、アルコール系(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール、ベンジルアルコールなど)、多価アルコール系(エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコールなど)、多価アルコールエーテル系(エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテルなど)、アミン系(エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン、モルホリン、N-エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミンなど)、アミド系(N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、N-エチル-2-ピロリドン(NEP)、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジエチルアセトアミド、N-メチルカプロラクタムなど)、複素環系(シクロヘキシルピロリドン、2-オキサゾリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、γ-ブチロラクトンなど)、スルホキシド系(ジメチルスルホキシドなど)、スルホン系(ヘキサメチルホスホロトリアミド、スルホランなど)、低級ケトン系(アセトン、メチルエチルケトンなど)、その他、テトラヒドロフラン、尿素、アセトニトリルなどを使用することができる。この中でも、水またはアミド系有機溶媒であることがより好ましく、アミド系有機溶媒の中でもN-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドンが特に好ましい。
 また、非水溶性溶媒は、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン;テトラヒドロフラン等のエーテル系分散媒;トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族化合物;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系分散媒を包含する窒素原子含有化合物;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系分散媒を包含する硫黄原子含有化合物;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン等のエステル等が挙げられる。
 本分散体を非水電解質二次電池用として用いる場合には、水または水溶性溶媒が好ましく、水またはNMPが特に好ましい。
 (メタ)アクリロニトリルに由来する単位、(a)活性水素基含有モノマー:(a1)水酸基含有モノマー、(a2)カルボキシル基含有モノマー、(a3)一級アミノ基含有モノマー、(a4)二級アミノ基含有モノマー、(a5)メルカプト基含有モノマー、(b)塩基性モノマー、および(c)(メタ)アクリル酸アルキルエステル、を含有する単位の内、
 分散媒が水の場合には、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位が99質量%以下が好ましく、(a)、(b)、および(c)からなる群より選択される1種以上のモノマーに由来する単位を含む重合体であることが好ましく、(a)を含む重合体であることがより好ましい。更に、(a)が、(a1)、(a2)、(a3)、(a4)からなる群より選択される1種以上のモノマーであることがより好ましく、(a2)であることが特に好ましく、(メタ)アクリル酸単位を含有することが最も好ましい。(メタ)アクリロニトリルに由来する単位が99質量%を超えて100%以下の重合体である場合には、重合体の親水性が極めて低くなることから、分散媒が水の場合には不溶化して分散剤として作用しにくくなる。また、水に対して完全に容易に溶解するほど親水性が高くなると、分散媒との親和性が高くなりすぎて被分散物に作用しにくくなる。
 分散媒が水溶性溶媒の場合には、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位が100質量%以下が好ましく、(a)、(b)および(c)群より選択される1種以上のモノマーに由来する単位を含んでもよい。(a)、(b)および(c)の内、(a)、(b)のいずれかまたは両方を含むことが好ましく、(a)を含むことがより好ましい。(a)が、(a1)、(a3)、(a4)からなる群より選択される1種以上のモノマーであることが更に好ましく、(a1)であることが特に好ましく、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等を含有することが最も好ましい。また、本分散剤が環状構造を有する場合には、水溶性溶媒に対する親和性が適度に低下し、被分散物および分散媒との親和性のバランスがよくなり、分散性が向上することがある。
 分散媒が非水溶性溶媒の場合には、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位が100質量%以下が好ましく、(a)、(b)、および(c)群より選択される1種以上のモノマーに由来する単位を含んでもよい。(a)、(b)および(c)の内、(c)を含むことが好ましい。
 分散媒がいずれの場合でも、分散媒の極性に合わせて上記のような適度に溶媒親和性を有するモノマーを、前記好ましい範囲の量で含有させることで、被分散物および分散媒との親和性のバランスがよくなり、分散性が向上する。被分散物および分散媒への親和性はいずれも高すぎても低すぎても分散性は低下する懸念がある。
 本発明の分散体は、無機塩基、無機金属塩、または有機塩基を含有してもよい。これにより被分散物の経時分散安定性がより向上する。無機塩基および無機金属塩としては、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属の少なくとも一方を有する化合物が好ましい。無機塩基および無機金属塩としては、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属の、塩化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、モリブデン酸塩、ニオブ酸塩、ならびにホウ酸塩等が挙げられる。これらの中でも容易にカチオンを供給できる面でアルカリ金属、アルカリ土類金属の塩化物、水酸化物、炭酸塩が好ましい。アルカリ金属の水酸化物は、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。アルカリ土類金属の水酸化物は、例えば、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。
 アルカリ金属の炭酸塩は、例えば、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられる。
アルカリ土類金属の炭酸塩は、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムが挙げられる。これらの中でも水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウムがより好ましい。なお、本発明の無機塩基および無機金属塩が有する金属は、遷移金属であってもよい。
 有機塩基は、例えば、炭素数1~40の置換されていてもよい1級、2級、3級アルキルアミン、またはその他の塩基性窒素原子を含有する化合物が挙げられる。
 炭素数1~40の置換されていてもよい1級アルキルアミンは、例えば、プロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、オクチルアミン、2ーエチルヘキシルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、2-アミノエタノール、3-アミノプロパノール、3-エトキシプロピルアミン、3-ラウリルオキシプロピルアミン等が挙げられる。
 炭素数1~40の置換されていてもよい2級アルキルアミンは、例えば、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、N-メチルヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジステアリルアミン、2-メチルアミノエタノール等が挙げられる。
 炭素数1~40の置換されていてもよい3級アルキルアミンは、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミン、N,N-ジメチルブチルアミン、N,N-ジイソプロピルエチルアミン、ジメチルオクチルアミン、トリ-n-ブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、トリオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジラウリルモノメチルアミン、トリエタノールアミン、2-(ジメチルアミノ)エタノール等が挙げられる。
 これらの中でも炭素数1~30の置換されていてもよい1級、2級または3級アルキルアミンが好ましく、炭素数1~20の置換されていてもよい1級、2級または3級アルキルアミンがより好ましい。
 その他の塩基性窒素原子を含有する化合物は、例えば、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7(DBU)、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN)、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、イミダゾール、1-メチルイミダゾール等が挙げられる。
 無機塩基、無機金属塩、および有機塩基の配合量の合計は、分散剤100質量部に対して、1~100質量部が好ましく、1~50質量部がより好ましい。適量配合すると分散性がより向上する。
 本発明の分散体は必要に応じて、例えば濡れ浸透剤、酸化防止剤、防腐剤、防カビ剤、レベリング剤、消泡剤などその他添加剤を、本発明の目的を阻害しない範囲で適宜配合することができ、分散体作製前、分散時、分散後等、任意のタイミングで添加することができる。
<分散方法>
 本発明の分散体は、例えば、被分散物、分散剤、および分散媒を、分散装置を使用して、分散処理を行い微細に分散して製造することが好ましい。なお、分散処理は、使用する材料の添加タイミングを任意に調整し、2回以上の多段階処理ができる。
 分散装置は、例えば、ニーダー、2本ロールミル、3本ロールミル、プラネタリーミキサー、ボールミル、横型サンドミル、縦型サンドミル、アニュラー型ビーズミル、アトライター、または高圧ホモジナイザー等が挙げられる。
 導電材分散体の分散性は、動的粘弾性測定による複素弾性率および位相角で評価できる。導電材分散体の複素弾性率は、分散体の分散性が良好で、低粘度であるほど小さくなる。また、位相角は、導電材分散体に与えるひずみを正弦波とした場合の応答応力波の位相ズレを意味しており、純弾性体であれば、与えたひずみと同位相の正弦波となるため、位相角0°となる。一方で、純粘性体であれば90°進んだ応答応力波となる。一般的な粘弾性試料では、位相角0°より大きく90°より小さい正弦波となり、導電材分散体の分散性が良好であれば、位相角は純粘性体である90°に近づく。
 導電材分散体の複素弾性率は、20Pa未満が好ましく、10Pa以下が更に好ましく、5Pa以下が特に好ましい。また、本実施形態の導電材分散体の位相角は、19°以上が好ましく、30°以上が更に好ましく、45°以上が特に好ましい。また、90°以下が好ましく、85°以下が更に好ましく、80°以下が特に好ましい。
[樹脂組成物]
 本実施の樹脂組成物は、上記導電性分散体と、バインダー樹脂とを含むことを特徴とする。本樹脂組成物は、前記本分散体を含むため、導電材の分散性および保存安定性に優れる樹脂組成物となる。
 本樹脂組成物は少なくとも、分散媒と、分散剤と、導電材と、バインダー樹脂とを含むものであり、必要に応じて更に他の成分を含んでいてもよいものである。分散体に含まれ得る各成分については前述のとおりであるため、以下、バインダー樹脂について説明する。
<バインダー樹脂>
 バインダー樹脂は物質間を結合するための樹脂である。バインダー樹脂は、例えば、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、スチレン、ビニルブチラール、ビニルアセタール、ビニルピロリドン等を構成単位として含む重合体または共重合体;ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂;カルボキシメチルセルロースのようなセルロース樹脂;スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴムのようなゴム類;ポリアニリン、ポリアセチレンのような導電性樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂の変性体や混合物、および共重合体でも良い。中でも、正極のバインダー樹脂として使用する場合は耐性面から分子内にフッ素原子を有する高分子化合物、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル、テトラフルオロエチレン等の使用が好ましい。また、負極のバインダー樹脂として使用する場合は密着性の良好なカルボキシメチルセルロース(CMC)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリル酸が好ましい。
 バインダー樹脂の重量平均分子量は、10,000~2,000,000が好ましく、100,000~1,000,000がより好ましく、200,000~1,000,000が特に好ましい。
 バインダー樹脂の含有量は、樹脂組成物の不揮発分中、0.5~30質量%が好ましく、0.5~25質量%がより好ましく、0.5~25質量%が更に好ましい。
[合材スラリー]
 本実施の合材スラリーは、上記脂組成物と、活物質とを含むことを特徴とするものであり、均一性および加工性を向上させるためにスラリー状とするものである。
<活物質>
 活物質は、電池反応の基となる材料のことである。活物質は起電力から正極活物質と負極活物質に分けられる。
 正極活物質としては、例えば、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能な金属酸化物、および金属硫化物等の金属化合物を使用することができる。例えば、Fe、Co、Ni、Mn等の遷移金属の酸化物、リチウムとの複合酸化物、遷移金属硫化物等の無機化合物等が挙げられる。具体的には、MnO、V、V13、TiO等の遷移金属酸化物粉末、層状構造のニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケルマンガンコバルト酸リチウム、スピネル構造のマンガン酸リチウムなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物粉末、オリビン構造のリン酸化合物であるリン酸鉄リチウム系材料、TiS、FeSなどの遷移金属硫化物粉末等が挙げられる。これらの正極活物質は、1種または複数を組み合わせて使用することもできる。
 負極活物質としては、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能なものであれば特に限定されない。例えば、金属Li、その合金であるスズ合金、シリコン合金、鉛合金等の合金系、LiXFe、LiXFe、LiXWO(xは0<x<1の数である。)、チタン酸リチウム、バナジウム酸リチウム、ケイ素酸リチウム等の金属酸化物系、ポリアセチレン、ポリ-p-フェニレン等の導電性高分子系、高黒鉛化炭素材料等の人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末、樹脂焼成炭素材料などの炭素系材料が挙げられる。これら負極活物質は、1種または複数を組み合わせて使用することもできる。
 合材スラリー中の導電材の量は活物質100質量%に対して、0.01~10質量%であることが好ましく、0.02~5質量%であることが好ましく0.03~3質量%であることが好ましい。
 合材スラリー中のバインダー樹脂の量は活物質100質量%に対して、0.5~30質量%であることが好ましく、1~25質量%であることが更に好ましく、2~20質量%であることが特に好ましい。
 合材スラリーの不揮発分の量は、合材スラリー100質量%に対して、30~90質量%であることが好ましく、30~85質量%であることがより好ましく、40~80質量%であることが好ましい。
 合材スラリーは従来公知の様々な方法で作製することができる。例えば、導電材に活物質を添加して作製する方法や、導電材分散体に活物質を添加した後、バインダー樹脂を添加して作製する方法が挙げられる。
 合材スラリーを得るには、導電材に活物質を加えた後、分散させる処理を行うことが好ましい。かかる処理を行うために使用される分散装置は特に限定されない。合材スラリーは前記導電材分散体で説明した分散手段を用いて、合材スラリーを得ることができる。
[電極膜]
 本実施形態の電極膜(F)は、合材スラリーを膜状に形成してなるものである。例えば、集電体上に合材スラリーを塗工乾燥することで、電極合材層を形成した塗膜である。
 電極膜に使用する集電体の材質や形状は特に限定されず、各種二次電池にあったものを適宜選択することができる。例えば、集電体の材質としては、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、又はステンレス等の金属や合金が挙げられる。また、形状としては、一般的には平板上の箔が用いられるが、表面を粗面化したものや、穴あき箔状のもの、及びメッシュ状の集電体も使用できる。
 集電体上に合材スラリーを塗工する方法としては、特に制限はなく公知の方法を用いることができる。具体的には、ダイコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、ドクターコーティング法、ナイフコーティング法、スプレーコティング法、グラビアコーティング法、スクリーン印刷法または静電塗装法等が挙げる事ができ、乾燥方法としては放置乾燥、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱機、遠赤外線加熱機などが使用できるが、特にこれらに限定されるものではない。
 また、塗布後に平版プレスやカレンダーロール等による圧延処理を行っても良い。電極合材層の厚みは、一般的には1μm以上、500μm以下であり、好ましくは10μm以上、300μm以下である。
[非水電解質二次電池]
 本実施の非水電解質二次電池は、正極と、負極と、非水電解質とを備え、
 前記正極または前記負極の少なくとも一方が、前記電極膜を含むことを特徴とする。
 電極は、集電体、および前記電極膜を備えることが好ましい。電極膜は集電体上に形成することが好ましい。集電体上に電極膜を形成する方法は前述のとおりである。
 正極としては、集電体上に正極活物質を含む合材スラリーを塗工乾燥して電極膜を作製したものを使用することができる。
 負極としては、集電体上に負極活物質を含む合材スラリーを塗工乾燥して電極膜を作製したものを使用することができる。
 電解質としては、イオンが移動可能な従来公知の様々なものを使用することができる。例えば、LiBF、LiClO、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiCFSO、Li(CFSON、LiCSO、Li(CFSOC、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF、LiSCN、又はLiBPh(ただし、Phはフェニル基である)等リチウム塩を含むものが挙げられるが、これらに限定されない。電解質は非水系の溶媒に溶解して、電解液として使用することが好ましい。
 非水系の溶媒としては、特に限定はされないが、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、及びジエチルカーボネート等のカーボネート類;γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、及びγ-オクタノイックラクトン等のラクトン類;テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、4-メチル-1,3-ジオキソラン、1,2-メトキシエタン、1,2-エトキシエタン、及び1,2-ジブトキシエタン等のグライム類;メチルフォルメート、メチルアセテート、及びメチルプロピオネート等のエステル類;ジメチルスルホキシド、及びスルホラン等のスルホキシド類;並びに、アセトニトリル等のニトリル類等が挙げられる。これらの溶媒は、それぞれ単独で使用しても良いが、2種以上を混合して使用しても良い。
 本実施形態の非水電解質二次電池には、セパレーターを含むことが好ましい。セパレーターとしては、例えば、ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリアミド不織布及びこれらに親水性処理を施したものが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
 本実施形態の非水電解質二次電池の構造は特に限定されないが、通常、正極及び負極と、必要に応じて設けられるセパレーターとから構成され、ペーパー型、円筒型、ボタン型、積層型等、使用する目的に応じた種々の形状とすることができる。
 以下、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。実施例中、「カーボンナノチューブ」を「CNT」と略記することがある。なお、「質量%」は「%」と記載する。表中の配合量は、質量%である。
[実施例群α]
 本発明の分散剤、バインダー樹脂の分子量、本発明の分散剤を用いた分散体の各種物性評価は以下の通りである。
(重量平均分子量(Mw)の測定方法)
 重量平均分子量(Mw)は、RI検出器を装備したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した。
 装置は、HLC-8320GPC(東ソー社製)を用い、分離カラムを3本直列に繋ぎ、充填剤には順に東ソー社製「TSK-GELSUPERAW-4000」、「AW-3000」、及び「AW-2500」を用い、オーブン温度40℃、溶離液として30mMトリエチルアミン及び10mMLiBrのN,N-ジメチルホルムアミド溶液を用い、流速0.6ml/minで測定した。サンプルは上記溶離液からなる溶媒に1wt%の濃度で調製し、20マイクロリットル注入した。分子量はポリスチレン換算値である。
(分散体の粘度測定方法)
 粘度の測定は、B型粘度計(東機産業社製「BL」)を用いて、分散体温度25℃にて、分散体をヘラで充分に撹拌した後、B型粘度計ローター回転速度60rpmにて直ちに行った。測定に使用したローターは、粘度が100mPa・s未満の場合はNo.1を、100以上500mPa・s未満の場合はNo.2を、500以上2000mPa・s未満の場合はNo.3を、2000以上10000mPa・s未満の場合はNo.4のものをそれぞれ用いた。低粘度であるほど分散性が良好であり、高粘度であるほど分散性が不良である。得られた分散体が明らかに分離や沈降しているものは分散性不良とした。
 セルロース繊維以外の判定基準は以下の通りである。
◎+:30mPa・s未満(良好)
◎:50mPa・s未満(良好)
○:50以上1000mPa・s未満(使用可)
△:1000以上10000mPa・s未満(使用不可)
×:10000mPa・s以上、沈降または分離(不良)
 セルロース繊維の判定基準は以下の通りである。
◎:500mPa・s未満(良好)
○:500以上10000mPa・s未満(使用可)
×:10000mPa・s以上、沈降または分離(不良)
(分散体の安定性評価方法)
 貯蔵安定性の評価は、分散体を50℃にて7日間静置して保存した後の粘度を測定した。測定方法は初期粘度と同様の方法で測定した。評価基準は以下の通りである。
◎:粘度変化なし(変化率3%未満)(良好)
〇:粘度がやや変化した(変化率3%以上10%未満)(使用可)
△:粘度が変化した(変化率10%以上)(使用不可)
×:溶液がゲル化または沈降、分離した(不良)
(製造例1α)
(分散剤(A-1α)の製造)
 ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、アセトニトリル100部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を70℃に加熱して、アクリロニトリル50.0部、アクリル酸25.0部、スチレン25.0部および及び2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)を(日油社製;V-65)5.0部の混合物を3時間かけて滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、さらに70℃で1時間反応させた後、パーブチルOを0.5部添加し、さらに70℃で1時間反応を続けた。その後、不揮発分測定にて転化率が98%超えたことを確認し、減圧濃縮して分散媒を完全に除去し、分散剤(A-1α)を得た。分散剤(A-1α)の重量平均分子量(Mw)は15,000であった。
(製造例2α~13α)
(分散剤(A-2α)~(A-13α)の製造)
 使用するモノマーを表1に従って変更した以外は、製造例1αと同様にして、それぞれ分散剤(A-2α)~(A-13α)の製造を作製した。各分散剤の重量平均分子量(Mw)は表1αに示す通りであった。なお、分散剤の合成は、連鎖移動剤の添加、重合開始剤量の調整、および反応条件等を適宜変更してMwを調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
AA:アクリル酸
HEA:ヒドロキシエチルアクリレート
DMAEA:ジメチルアミノエチルアクリレート
BA:ブチルアクリレート
2EHMA:2-エチルヘキシルアクリレート
AOMA:2-[(アリルオキシ)メチル]アクリル酸メチル
(分散剤(A-14α)の製造)
 製造例3αで得られた分散剤(A-3α)50部を、198部の精製水中に添加しディスパーで撹拌してスラリー状にした。次いで2.0部の1N水酸化ナトリウム水溶液を25℃で滴下し、ウォーターバスで加温しながらディスパーにて2時間攪拌した。IR測定(装置:FT/IR-410、日本分光社製)にてシアノ基由来のピーク強度が80%以下に減少したことを確認し、環状構造の形成を確認した。次いで、精製水で水洗、ろ過乾燥し、水素化ナフチリジン環、およびグルタルイミド環を有する分散剤(A-14α)を得た。なお、重量平均分子量(Mw)は14,000であった。
(分散剤(A-15α)の製造)
 用いる分散剤を(A-3α)から(A-6α)に変更した以外は製造例13αと同様に行い水素化ナフチリジン環を有する分散剤(A-15α)を得た。なお、重量平均分子量(Mw)は14,000であった。
<カーボンブラック分散体の作成>
[実施例1α~35α、比較例1α~7α]
 表2-1α、表2-2αに示す組成に従い、ガラス瓶に導電材としてカーボンブラック、分散剤、添加剤、分散媒とを仕込み、充分に混合溶解、または混合した後、1.25mmφジルコニアビーズをメディアとして、ペイントコンディショナーで2時間分散し、各カーボンブラック分散体を得た。表2-1α、表2-2αに示す通り、本発明の分散剤を使用した分散体1α~分散体35αはいずれも低粘度かつ貯蔵安定性も良好であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
・HS-100:デンカブラックHS-100(デンカ社製、アセチレンブラック、平均一次粒子径48nm、比表面積39m/g)
・#30:三菱化学社製、ファーネスブラック、平均一次粒子径30nm、比表面積74m2/g・EC-300J:ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製、ケッチェンブラック、平均一次粒子径40nm、比表面積800m/g
・8A:JENOTUBE8A JEIO社製、多層CNT、外径6~9nm
・100T:K-Nanos100T(Kumho Petrochemical社製、多層CNT、外径10~15nm)
・PVP:日本触媒製、ポリビニルピロリドンK-30、不揮発分100%
・PVA:クラレ社製、KurarayPOVAL PVA403、不揮発分100%
・NMP:N-メチルピロリドン
・MEK:メチルエチルケトン
・PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
<着色剤、セルロース繊維、無機酸化物分散体の作成>
[実施例36α~42α、比較例8α~10α]
 表3αに示す組成に従い、ガラス瓶に被分散物、分散剤、添加剤、分散媒とを仕込み、充分に混合溶解、または混合した後、各種被分散物を加え、0.5mmφジルコニアビーズをメディアとして、ペイントコンディショナーで2時間分散し、各分散体を得た。表3αに示す通り、本発明の分散剤を使用した分散体26α~分散体32αはいずれも低粘度かつ貯蔵安定性も良好であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
P-1:フタロシアニン系緑色顔料C.I.ピグメントグリーン58(DIC社製「FASTOGENGREEN A110」)
P-2:銅フタロシアニン系青色顔料PB15:6(トーヨーカラー社製「リオノールブルーES」)
P-3:キノフタロン系黄色顔料PY138(BASF社製「パリオトールイエローK0961HD」)
P-4:アントラキノン系赤色顔料C.I.ピグメントレッド177(BASF社製「クロモフタルレッドA2B」)
P-5:セルロース繊維(ダイセル社製「セリッシュKY100G」)
P-6:酸化チタン(石原産業社製「CR-95」)
P-7:酸化ジルコニウム粉末(新日本電工社製「PCS」)
[実施例43α~77α、比較例11α~17α]
(カーボンブラック分散体を用いて形成した導電性塗膜)
実施例1α~35αで作成した分散体1α~35αと、バインダー樹脂を、不揮発分および不揮発分中のカーボン濃度が表4に示すようになるように各分散体に配合してカーボン分散体を調製した。バーコーターを使用して厚さ100μmのPETフィルムの表面に、バーコーターを用いて調製した分散体を塗工した後、130℃で30分間乾燥させて、厚さ5μmの塗膜を形成した。塗膜の表面抵抗値を抵抗率計(商品名「ハイレスタ」、三菱ケミカルアナリテック社製)を使用して測定した。結果を表4αに示す。
◎:1.0×10Ω/cm未満(良好)
○:1.0×10以上1.0×10Ω/cm未満(使用可)
△:1.0×10以上1.0×1010Ω/cm未満(使用可)
×:1.0×1010Ω/cm以上、沈降または分離(不良)
耐水性:実施例43α~77α、あるいは比較例で得た塗板を25℃温水に2時間浸漬した後引き上げ、表面の水滴をふき取った後塗膜の状態を目視評価した。結果を表4αに示す。
判定基準
◎:塗膜に変化がない。
〇:塗面に白化が見られるが24時間放置すると元の状態に戻った。
×:塗膜が著しく白化しており、軽くこすっただけで簡単に剥がれた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
・CMC:ダイセルファインケム社製、カルボキシメチルセルロース#1120、不揮発分100%
・PVDF:クレハ社製、ポリフッ化ビニリデン、KFポリマーW1100不揮発分100%
 以上の結果より、本発明の分散剤を用いると分散効率に優れ、分散性、流動性、保存安定性に優れた分散体を製造できた。特に分散媒が水、NMP等の親水性溶媒系には活性水素基含有モノマーや塩基性モノマーを含有する分散剤が好ましく、酢酸ブチル、MEK、PGMAc等の溶媒には(メタ)アクリル酸アルキルエステルを含有する分散剤が優れていた。
 また、表2αの比較例7αから従来の分散剤は使用量を増やした場合、ある程度の分散性を有するものの、使用量を減らすと分散性が低下した。一方、本発明の分散剤は使用量を減らしても良好な分散性を有していた。
また、本発明の分散剤は、導電材のみならず、導電材以外の被分散物に対しても良好な分散性、流動性、保存安定性に優れた分散体を製造できた。
本発明の分散剤を蓄電デバイス用途に使用すると導電性に優れ、耐水性の良好な電極が得られる。
[実施例群β]
 本発明の分散剤、バインダー樹脂の分子量、本発明の分散剤を用いた分散体の各種物性評価は以下の通りである。
 重量平均分子量(Mw)の測定、分散体の粘度測定、および分散体の安定性評価は前記実施例群αと同様の方法及び基準で行った。
(製造例1β)
(分散剤(A-1β)の製造)
 ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、アセトニトリル100部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を70℃に加熱して、アクリロニトリル55.0部、アクリル酸25.0部、スチレン20.0部、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール0.5部および2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(富士フィルム和光純薬:V-65)0.4部からなる混合物を3時間かけて反応容器内に滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、70℃で1時間反応させた後、V-65を0.1部添加し、さらに70℃で1時間反応を続け目的物を沈殿物として得た。その後、不揮発分測定にて転化率が98%を超えたことを確認した。生成物を減圧濾過によって濾別し、アセトニトリル100部にて洗浄を行い、減圧乾燥によって溶媒を完全に除去して重合体(A-1β)を得た。分散剤(A-1β)の重量平均分子量(Mw)は75,000であった。
(製造例2β~15β)
(分散剤(A-2β)~(A-15β)の製造)
 使用するモノマー、連鎖移動剤を表1βに従って変更した以外は、製造例1βと同様にして、それぞれ分散剤(A-2β)~(A-15β)を作製した。各分散剤の重量平均分子量(Mw)は表1βに示す通りであった。なお、分散剤の合成は、連鎖移動剤の添加、重合開始剤量の調整、および反応条件等を適宜変更してMwを調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
AA:アクリル酸
HEA:ヒドロキシエチルアクリレート
DMAEA:ジメチルアミノエチルアクリレート
BA:ブチルアクリレート
2EHA:2-エチルヘキシルアクリレート
AOMA:2-[(アリルオキシ)メチル]アクリル酸メチル
(製造例16β)
(分散剤(A-16β)の製造)
 製造例3βで得られた分散剤(A-4β)50部を、198部の精製水中に添加しディスパーで撹拌してスラリー状にした。次いで2.0部の1N水酸化ナトリウム水溶液を25℃で滴下し、ウォーターバスで加温しながらディスパーにて2時間攪拌した。IR測定(装置:FT/IR-410、日本分光社製)にてシアノ基由来のピーク強度が当初の80%以下に減少したことを確認し、環状構造の形成を確認した。次いで、精製水で水洗、ろ過乾燥し、分散剤(A-16β)を得た。なお、重量平均分子量(Mw)は74,000であった。
(製造例17β)
(分散剤(A-17β)の製造)
用いる分散剤を(A-4β)から(A-10β)に変更した以外は製造例16βと同様に行い水素化ナフチリジン環を有する分散剤(A-17β)を得た。なお、重量平均分子量(Mw)は74,000であった。
<カーボンブラック分散体の作製>
[実施例1β~45β、比較例1β~7β]
 表2-1β、および表2-2βに示す組成に従い、ガラス瓶に導電材としてカーボンブラック、分散剤、添加剤、および分散媒とを仕込み、充分に混合溶解、または混合した後、1.25mmφジルコニアビーズをメディアとして、ペイントコンディショナーで2時間分散し、各カーボンブラック分散体を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
・HS-100:デンカブラックHS-100(デンカ社製、アセチレンブラック、平均一次粒子径48nm、比表面積39m/g)
・#30:三菱ケミカル社製、ファーネスブラック、平均一次粒子径30nm、比表面積74m/g
・EC-300J:ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製、ケッチェンブラック、平均一次粒子径40nm、比表面積800m/g
・8A:JEIO社製、多層CNT、外径6~9nm
・100T:K-Nanos100T(Kumho Petrochemical社製、多層CNT、外径10~15nm)
・PVP:日本触媒製、ポリビニルピロリドンK-30、不揮発分100%
・PVA:クラレ社製、ポリビニルアルコール、Kuraray POVAL PVA403、不揮発分100%
・DMAE:東京化成工業株式会社、2-(ジメチルアミノ)エタノール
・NMP:N-メチルピロリドン
・MEK:メチルエチルケトン
・PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
 表2-1β、および表2-2βに示す通り、本発明の分散剤を使用した分散体1β~分散体45βは、いずれも分散性が優れるため低粘度であり、保存安定性も良好であった。
<着色剤、セルロース繊維、無機酸化物分散体の作製>
[実施例46β~52β、比較例8β~10β]
 表3βに示す組成に従い、ガラス瓶に被分散物、分散剤、添加剤、および分散媒を仕込み、充分に混合溶解、または混合した後、0.5mmφジルコニアビーズをメディアとして、ペイントコンディショナーで2時間分散し、各分散体を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
P-1:フタロシアニン系緑色顔料C.I.ピグメントグリーン58(DIC社製「FASTOGEN GREEN A110」)
P-2:銅フタロシアニン系青色顔料PB15:6(トーヨーカラー社製「リオノールブルーES」)
P-3:キノフタロン系黄色顔料PY138(BASFジャパン社製「パリオトールイエローK0961HD」)
P-4:アントラキノン系赤色顔料C.I.ピグメントレッド177(BASFジャパン社製「クロモフタルレッドA2B」)
P-5:セルロース繊維(ダイセル社製「セリッシュKY100G」)
P-6:酸化チタン(石原産業社製「CR-95」)
P-7:酸化ジルコニウム粉末(新日本電工社製「PCS」)
 表3βに示す通り、本発明の分散剤を使用した分散体46β~分散体52βは、いずれも分散性が優れるため低粘度であり、保存安定性も良好であった。
[実施例53β~97β、比較例11β~17β]
(カーボンブラック分散体を用いて形成した導電性塗膜)
 分散体1β~45βと、バインダー樹脂を、不揮発分および不揮発分中のカーボン濃度が表4βに示すようになるように各分散体に配合してカーボン分散体を調製した。バーコーターを使用して厚さ100μmのPETフィルムの表面に、バーコーターを用いて調製した分散体を塗工した後、130℃で30分間乾燥させて、厚さ5μmの塗膜を有する試験フィルムを作製した。
<表面抵抗値>
 得られた試験フィルムの塗膜の表面抵抗値を抵抗率計(商品名「ハイレスタ」、三菱ケミカルアナリテック社製)を使用して測定した。結果を表4に示す。
◎:1.0×10Ω/cm未満(優良)
○:1.0×10以上1.0×10Ω/cm未満(良)
△:1.0×10以上1.0×1010Ω/cm未満(不良)
×:1.0×1010Ω/cm以上、沈降または分離(極めて不良)
<耐水性>
 得られた試験フィルムを25℃温水に2時間浸漬した後引き上げ、表面の水滴をふき取った後塗膜の状態を目視評価した。結果を表4βに示す。
判定基準
◎:塗膜に変化がない(優良)
〇:塗膜に白化が見られるが24時間放置すると元の状態に戻った(良)
×:塗膜が著しく白化しており、24時間放置しても元の状態に戻らなかった(不良)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
・CMC:ダイセルファインケム社製、カルボキシメチルセルロース #1120、不揮発分100%
・PVDF:クレハ社製、ポリフッ化ビニリデン、KFポリマーW1100不揮発分100%
・LF9716:AGC社製、フッ素樹脂、不揮発分70%
 以上の結果より、本発明の分散剤を用いると分散効率に優れ、分散性、保存安定性に優れた分散体を製造できた。特に分散媒が水、NMP等の親水性溶媒系には活性水素基含有モノマー単位や塩基性モノマー単位を含有する分散剤が好ましく、酢酸ブチル、MEK、PGMAc等の溶媒には(メタ)アクリル酸アルキルエステル単位を含有する分散剤が優れていた。
 また、表2-2βの比較例7βから従来の分散剤は使用量を増やした場合、ある程度の分散性を有するものの、使用量を減らすと分散性が低下した。一方、本発明の分散剤は使用量を減らしても良好な分散性を有していた。
 また、本発明の分散剤は、導電材のみならず、導電材以外の被分散物に対しても良好な分散性、流動性、保存安定性に優れた分散体を製造できた。
 本発明の分散剤を蓄電デバイス用途に使用すると導電性に優れ、耐水性の良好な電極が得られる。
<CNT分散体の作製>
(実施例98β)
 表5βに示す組成と分散時間に従い、ガラス瓶(M-225、柏洋硝子社製)に分散剤0.8部と、添加剤0.2部と、分散媒97部とを仕込み、十分に混合溶解、または混合した後、導電材としてCNTを2部加え、ジルコニアビーズ(ビーズ径0.5mmφ)をメディアとして、ペイントコンディショナーで分散し、CNT分散体(CNT分散体1β)を得た。表5βに示す通り、CNT分散体1βは低粘度かつ貯蔵安定性が良好であった。
(実施例99β~123β、比較例18β~21β)
 表5βに示す組成と分散時間に従い、実施例100βと同様にして、各CNT分散体(CNT分散体2β~26β、比較CNT分散体1β~4β)を得た。表5βに示す通り、本発明のCNT分散体(CNT分散体2β~26β)はいずれも低粘度かつ貯蔵安定性が良好であった。
・8A:JENOTUBE8A(JEIO社製、多層CNT、外径6~9nm)
・100T:K-Nanos 100T(Kumho Petrochemical社製、多層CNT、外径10~15nm)
・PVA:Kuraray POVAL PVA403(クラレ社製、不揮発分100%)
・PVP:ポリビニルピロリドンK-30(日本触媒社製、不揮発分100%)
・PVB:エスレック BL-10(積水化学工業社製、不揮発分100%)
・NMP:N-メチル-2-ピロリドン
(CNT分散体の粘度測定)
 粘度値の測定は、判定基準を以下に変更した以外は、前記分散体の安定性評価方法に準じて測定した。
判定基準
◎:500mPa・s未満(優良)
○:500以上2000mPa・s未満(良)
△:2000以上10000mPa・s未満(不良)
×:10000mPa・s以上、沈降または分離(極めて不良)
(CNT分散体の安定性評価方法)
 貯蔵安定性の評価は、判定基準を以下に変更した以外は、前記分散体の安定性評価方法に準じて評価した。
判定基準
◎:初期同等(優良)
○:問題なし(良)
△:粘度は上昇しているがゲル化はしていない(不良)
×:ゲル化している(極めて不良)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
<負極用合材組成物の作製>
(実施例124β)
 容量150cmのプラスチック容器にCNT分散体(CNT分散体1β)と、CMCと、水とを加えた後、自転・公転ミキサー(シンキー社製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌し、CNT含有樹脂組成物1βを得た。その後、活物質を添加し、前記の自転・公転ミキサーを用いて、2000rpmで150秒間撹拌した。さらにその後、SBRを加えて、前記の自転・公転ミキサーを用いて、2000rpmで30秒間撹拌し、負極用合材組成物1βを得た。負極用合材組成物1βの不揮発分は48質量%である。負極用合材組成物中の活物質:CNT:CMC:SBRの不揮発分比率は97:0.5:1:1.5である。
・人造黒鉛:CGB-20(日本黒鉛工業社製)、不揮発分100%
・CMC:カルボキシメチルセルロース#1190(ダイセルファインケム社製)、不揮発分100%
・SBR:スチレンブタジエンゴムTRD2001(JSR社製)、不揮発分48%
(実施例125β~137β、比較例22β、23β)
 CNT分散体の種類を変更した以外は実施例124βと同様の方法により、CNT含有樹脂組成物2β~14βおよび比較CNT含有樹脂組成物1β、2βと、負極用合材組成物2β~14βおよび負極用比較合材組成物1β、2βを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
<正極用合材組成物の作製>
(実施例138β)
 容量150cmのプラスチック容器にCNT分散体(CNT分散体15β)と、8質量%PVDFを溶解したNMPとを加えた後、自転・公転ミキサー(シンキー社製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌し、CNT含有樹脂組成物15βを得た。その後、活物質を添加し、自転・公転ミキサー(シンキー社製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで150秒間撹拌した。さらにその後、NMPを添加し、自転・公転ミキサー(シンキー社製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌して、正極用合材組成物1βを得た。正極用合材組成物1βの不揮発分は75質量%とした。正極用合材組成物中の活物質:CNT:PVDFの不揮発分比率は98.5:0.5:1とした。
・NMC(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム):HED(登録商標)NCM-111 1100(BASF戸田バッテリーマテリアルズ合同会社製)、不揮発分100%
・PVDF:ポリフッ化ビニリデンSolef#5130(Solvey社製)、不揮発分100%
(実施例139β~149β、比較例24β、25β)
 CNT分散体の種類を変更した以外は実施例138βと同様の方法により、CNT含有樹脂組成物16β~26β、および比較CNT含有樹脂組成物3β、4βと、正極用合材組成物2β~12βおよび正極用比較合材組成物1β、2βを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
<負極の作製>
(実施例150β~163β、比較例26β、27β)
 表8βに示す負極合材組成物を、アプリケーターを用いて、厚さ20μmの銅箔上に塗工して後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間、塗膜を乾燥させて合材層付電極膜を作製した。その後、電極膜をロールプレス(サンクメタル社製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行った。なお、合材層の単位当たりの目付量は10mg/cmであり、圧延処理後の合材層の密度は1.6g/ccであった。
(負極の導電性評価方法)
 得られた負極を、三菱化学アナリテック社製:ロレスターGP、MCP-T610を用いて合材層の表面抵抗率(Ω/□)を測定した。測定後、合材層の厚みを乗算し、負極の体積抵抗率(Ω・cm)とした。合材層の厚みは、膜厚計(NIKON社製、DIGIMICRO MH-15M)を用いて、電極中の3点を測定した平均値から、銅箔の膜厚を減算し、負極の体積抵抗率(Ω・cm)とした。負極の導電性評価は、電極の体積抵抗率(Ω・cm)が0.3未満を◎(優良)、0.3以上0.5未満を〇(良)、0.5以上を×(不良)とした。
(負極の密着性評価方法)
 得られた負極を、塗工方向を長軸として90mm×20mmの長方形に2本カットした。剥離強度の測定には卓上型引張試験機(東洋精機製作所社製、ストログラフE3)を用い、180度剥離試験法により評価した。具体的には、100mm×30mmサイズの両面テープ(No.5000NS、ニトムズ社製)をステンレス板上に貼り付け、作製した負極の合材層側を両面テープのもう一方の面に密着させ試験用試料とした。次いで、試験用試料を長方形の短辺が上下にくるように垂直に固定し、一定速度(50mm/分)で銅箔の末端を下方から上方に引っ張りながら剥離し、このときの応力の平均値を剥離強度とした。電極の密着性の評価は、剥離強度が0.5N/cm以上を◎(優良)、0.1N/cm以上0.5N/cm未満を〇(良)、0.1N/cm未満を×(不良)とした。
(実施例164β~175β、比較例28β、29β)
 表8βに示す正極合材組成物を、アプリケーターを用いて、厚さ20μmのアルミ箔上に塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間乾燥し、合材層付電極膜を作製した。その後、電極膜をロールプレス(サンクメタル社製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行った。なお、合材層の単位当たりの目付量が20mg/cmであり、圧延処理後の合材層の密度は3.1g/ccであった。
(正極の導電性評価方法)
 得られた正極を、銅箔の替わりにアルミ箔とした以外は負極と同様の方法で導電性を評価した。正極の導電性評価は、電極の体積抵抗率(Ω・cm)が10未満を◎(優良)、10以上20未満を〇(良)、20以上を×(不良)とした。
(正極の密着性評価方法)
 得られた正極を、銅箔の替わりにアルミ箔とした以外は負極と同様の方法で密着性評価した。電極の密着性(N/cm)の評価は、剥離強度が1N/cm以上を◎(優良)、0.5N/cm以上1N/cm未満を〇(良)、0.5N/cm未満を×(不良)とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 表8βに示す通り、本発明のCNT分散体を用いた負極および正極はいずれも導電性と密着性が良好であった。
(製造例18β)
(標準正極の作製)
 正極活物質(BASF戸田バッテリーマテリアルズ合同会社製、HED(登録商標)NCM-111 1100)93質量部、アセチレンブラック(デンカ社製、デンカブラック(登録商標)HS100)4質量部、PVDF(クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン社製、クレハKFポリマー W#1300)3質量部を容量150mlのプラスチック容器に加えた後、ヘラを用いて粉末が均一になるまで混合した。その後、NMPを20.5質量部添加し、自転・公転ミキサー(シンキー社製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌した。その後、プラスチック容器内の混合物をヘラを用いて、均一になるまで混合し、前記の自転・公転ミキサーを用いて、2000rpmで30秒間撹拌した。さらにその後、NMPを14.6質量部添加し、前記の自転・公転ミキサーを用いて、2000rpmで30秒間撹拌した。最後に、高速攪拌機を用いて、3000rpmで10分間撹拌し、標準正極用合材組成物を得た。
 上述の標準正極用合材組成物を集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にアプリケーターを用いて塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間乾燥して電極の単位面積当たりの目付量が20mg/cmとなるように調整した。さらにロールプレス(サンクメタル社製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行い、合材層の密度が3.1g/cmとなる標準正極を作製した。
(製造例19β)
(標準負極の作製)
 容量150mlのプラスチック容器にアセチレンブラック(デンカ社製、デンカブラック(登録商標)HS100)と、CMCと、水とを加えた後、自転・公転ミキサー(シンキー社製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌した。さらに活物質として人造黒鉛(CGB-20(日本黒鉛工業社製))を添加し、自転・公転ミキサー(シンキー社製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで150秒間撹拌した。続いてSBR(TRD2001(JSR社製))を加えて、自転・公転ミキサー(シンキー社製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌し、標準負極用合材組成物を得た。標準負極用合材組成物の不揮発分は48質量%とした。標準負極用合材組成物中の活物質:導電材:CMC:SBRの不揮発分比率は97:0.5:1:1.5とした。
 上述の標準負極用合材組成物を集電体となる厚さ20μmの銅箔上にアプリケーターを用いて塗工した後、電気オーブン中で80℃±5℃で25分間乾燥して電極の単位面積当たりの目付量が10mg/cmとなるように調整した。さらにロールプレス(サンクメタル社製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行い、合材層の密度が1.6g/cmとなる標準負極を作製した。
<非水電解質二次電池の作製>
 表9βに記載した負極および正極を使用して、各々50mm×45mm、45mm×40mmに打ち抜き、その間に挿入されるセパレーター(多孔質ポリプロプレンフィルム)をアルミ製ラミネート袋に挿入し、電気オーブン中、70℃で1時間乾燥した。その後、アルゴンガスで満たされたグローブボックス内で、電解液(エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートを体積比1:1:1の割合で混合した混合溶媒を作製し、さらに添加剤として、ビニレンカーボネートを100質量部に対して1質量部加えた後、LiPFを1Mの濃度で溶解させた非水電解液)を2mL注入した後、アルミ製ラミネートを封口して非水電解質二次電池1β~26β、比較用非水電解質二次電池1β~4βを作製した。
(非水電解質二次電池のレート特性評価方法)
 得られた非水電解質二次電池を25℃の恒温室内に設置し、充放電装置(北斗電工社製、SM-8)を用いて充放電測定を行った。充電電流10mA(0.2C)にて充電終止電圧4.3Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流1mA(0.02C))を行った後、放電電流10mA(0.2C)にて、放電終止電圧3Vで定電流放電を行った。この操作を3回繰り返した後、充電電流10mA(0.2C)にて充電終止電圧4.3Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流(1mA0.02C))を行い、放電電流0.2Cおよび3Cで放電終止電圧3.0Vに達するまで定電流放電を行って、それぞれ放電容量を求めた。レート特性は0.2C放電容量と3C放電容量の比、以下の数式1で表すことができる。
(数式1) レート特性 = 3C放電容量/3回目の0.2C放電容量 ×100 (%)
レート特性は、レート特性が80%以上のものを◎(優良)、60%以上80%未満のものを〇(良)、60%未満のものを×(不良)とした。
(非水電解質二次電池のサイクル特性評価方法)
 得られた非水電解質二次電池を25℃の恒温室内に設置し、充放電装置(北斗電工社製、SM-8)を用いて充放電測定を行った。充電電流25mA(0.5C)にて充電終止電圧4.3Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流2.5mA(0.05C))を行った後、放電電流25mA(0.5C)にて、放電終止電圧3Vで定電流放電を行った。この操作を200回繰り返した。サイクル特性は25℃における3回目の0.5C放電容量と200回目の0.5C放電容量の比、以下の数式2で表すことができる。
(数式2)サイクル特性 = 3回目の0.5C放電容量/200回目の0.5C放電容量×100(%)
サイクル特性は、サイクル特性が85%以上を◎(優良)、80%以上85%未満を〇(良)、80%未満を×(不良)とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 本発明の分散体を用いた上記実施例では、比較例に比べてサイクル特性に優れた非水電解質二次電池が得られた。アクリルニトリルに由来する単位の分極が強く、環状構造を有することにより、比較例に比べてサイクル特性に優れた非水電解質二次電池が得られたと思われる。よって、本発明は従来の導電材分散体では実現しがたいサイクル特性を有する非水電解質二次電池を提供できることが明らかとなった。
[実施例群γ]
 本発明の分散剤、バインダー樹脂の分子量、本発明の分散剤を用いた分散体の各種物性評価は以下の通りである。
 重量平均分子量(Mw)の測定は、前記実施例群αと同様の方法及び基準で行った。
(導電材分散体の粘度測定)
 粘度値の測定は、B型粘度計(東機産業社製「BL」)を用いて、分散液温度25℃にて、分散液をヘラで充分に撹拌した後、B型粘度計ローター回転速度60rpmにて直ちに行った。測定に使用したローターは、粘度値が100mPa・s未満の場合はNo.1を、100以上500mPa・s未満の場合はNo.2を、500以上2000mPa・s未満の場合はNo.3を、2000以上10000mPa・s未満の場合はNo.4のものをそれぞれ用いた。低粘度であるほど分散性が良好であり、高粘度であるほど分散性が不良である。得られた分散体が明らかに分離や沈降しているものは分散性不良とした。
判定基準
◎:500mPa・s未満(優良)
○:500以上2000mPa・s未満(良)
△:2000以上10000mPa・s未満(可)
×:10000mPa・s以上、沈降または分離(不良)
(分散体の安定性評価方法)
 貯蔵安定性の評価は、分散体を50℃にて7日間静置して保存した後の、液性状の変化から評価した。液性状の変化は、ヘラで撹拌した際の撹拌しやすさから判断し、◎:問題なし(良好)、〇:粘度は上昇しているがゲル化はしていない(可)、×:ゲル化している(極めて不良)、とした。
(負極用合材スラリーを用いた電極膜の導電性評価方法)
 負極用合材スラリーを、アプリケーターを用いて、電極の単位当たりの目付量が10mg/cmとなるように銅箔上に塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間、塗膜を乾燥させた。その後、(株)三菱化学アナリテック社製:ロレスターGP、MCP-T610を用いて乾燥後の塗膜の表面抵抗率(Ω/□)を測定した。測定後、銅箔上に形成した電極合材層の厚みを掛けて、負極用の電極膜の体積抵抗率(Ω・cm)とした。電極合材層の厚みは、膜厚計(NIKON社製、DIGIMICRO MH-15M)を用いて、電極膜中の3点を測定した平均値から、銅箔の膜厚を引き算し、電極膜の体積抵抗率(Ω・cm)とした。電極膜の導電性評価は、電極膜の体積抵抗率(Ω・cm)が0.3未満を◎(優良)、0.3以上0.5未満を〇(良)、0.5以上を×(不良)とした。
<負極用合材スラリーを用いた電極膜の密着性評価方法>
 負極用合材スラリーを、アプリケーターを用いて、電極の単位当たりの目付量が10mg/cmとなるように銅箔上に塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間、塗膜を乾燥させた。その後、塗工方向を長軸として90mm×20mmの長方形に2本カットした。剥離強度の測定には卓上型引張試験機(東洋精機製作所社製、ストログラフE3)を用い、180度剥離試験法により評価した。具体的には、100mm×30mmサイズの両面テープ(No.5000NS、ニトムズ(株)製)をステンレス板上に貼り付け、作製した電池電極合材層を両面テープのもう一方の面に密着させ、一定速度(50mm/分)で下方から上方に引っ張りながら剥がし、このときの応力の平均値を剥離強度とした。電極膜の密着性(N/cm)の評価は0.5以上を◎(優良)、0.1以上0.5未満を〇(良)、0.1未満を×(不良)とした。
(正極用合材スラリーを用いた電極膜の導電性評価方法)
 正極用合材スラリーを、アプリケーターを用いて、電極の単位当たりの目付量が20mg/cmとなるようにアルミ箔上に塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間、塗膜を乾燥させた。その後、(株)三菱化学アナリテック社製:ロレスターGP、MCP-T610を用いて乾燥後の塗膜の表面抵抗率(Ω/□)を測定した。測定後、アルミ箔上に形成した電極合材層の厚みを掛けて、正極用の電極膜の体積抵抗率(Ω・cm)とした。電極合材層の厚みは、膜厚計(NIKON社製、DIGIMICRO MH-15M)を用いて、電極膜中の3点を測定した平均値から、アルミ箔の膜厚を引き算し、電極膜の体積抵抗率(Ω・cm)とした。電極膜の導電性評価は、電極膜の体積抵抗率(Ω・cm)が10未満を◎(優良)、10以上20未満を〇(良)、20以上を×(不良)とした。
(正極用合材スラリーを用いた電極膜の密着性評価方法)
 正極用合材スラリーを、アプリケーターを用いて、電極の単位当たりの目付量が20mg/cmとなるようにアルミ箔上に塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間、塗膜を乾燥させた。その後、塗工方向を長軸として90mm×20mmの長方形に2本カットした。剥離強度の測定には卓上型引張試験機(東洋精機製作所社製、ストログラフE3)を用い、180度剥離試験法により評価した。具体的には、100mm×30mmサイズの両面テープ(No.5000NS、ニトムズ(株)製)をステンレス板上に貼り付け、作製した電池電極合材層を両面テープのもう一方の面に密着させ、一定速度(50mm/分)で下方から上方に引っ張りながら剥がし、このときの応力の平均値を剥離強度とした。電極膜の密着性(N/cm)の評価は1以上を◎(優良)、0.5以上1未満を〇(良)、0.5未満を×(不良)とした。
(非水電解質二次電池のレート特性評価方法)
 非水電解質二次電池を25℃の恒温室内に設置し、充放電装置(北斗電工社製、SM-8)を用いて充放電測定を行った。充電電流10mA(0.2C)にて充電終止電圧4.3Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流1mA(0.02C))を行った後、放電電流10mA(0.2C)にて、放電終止電圧3Vで定電流放電を行った。この操作を3回繰り返した後、充電電流10mA(0.2C)にて充電終止電圧4.3Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流(1mA0.02C))を行い、放電電流0.2Cおよび3Cで放電終止電圧3.0Vに達するまで定電流放電を行って、それぞれ放電容量を求めた。レート特性は0.2C放電容量と3C放電容量の比、以下の式1で表すことができる。
(式1) レート特性 = 3C放電容量/3回目の0.2C放電容量 ×100 (%)
レート特性は、レート特性が80%以上のものを◎(優良)、60%以上80%未満のものを〇(良)、60%未満のものを×(不良)とした。
(非水電解質二次電池のサイクル特性評価方法)
 非水電解質二次電池を25℃の恒温室内に設置し、充放電装置(北斗電工社製、SM-8)を用いて充放電測定を行った。充電電流25mA(0.5C)にて充電終止電圧4.3Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流2.5mA(0.05C))を行った後、放電電流25mA(0.5C)にて、放電終止電圧3Vで定電流放電を行った。この操作を200回繰り返した。サイクル特性は25℃における3回目の0.5C放電容量と200回目の0.5C放電容量の比、以下の式2で表すことができる。
(式2)サイクル特性 = 3回目の0.5C放電容量/200回目の0.5C放電容量×100(%)
サイクル特性は、サイクル特性が85%以上を◎(優良)、80%以上85%未満を〇(良)、80%未満を-(不良)とした。
(製造例1γ)分散剤(A-1γ)の製造
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、アセトニトリル100部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を70℃に加熱して、アクリロニトリル50.0部、アクリル酸25.0部、スチレン25.0部および及び2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(日油社製;V-65)を5.0部の混合物を3時間かけて滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、さらに70℃で1時間反応させた後、V-65を0.5部添加し、さらに70℃で1時間反応を続けた。その後、不揮発分測定にて転化率が98%超えたことを確認し、減圧濃縮して分散媒を完全に除去し、分散剤(A-1γ)を得た。分散剤(A-1γ)の重量平均分子量(Mw)は15,000であった。
(製造例2γ~10γ)分散剤(A-2γ)~(A-10γ)の製造
 使用するモノマーを表1γに従って変更した以外は、製造例1γと同様にして、それぞれ分散剤(A-2γ)~(A-10γ)を作製した。各分散剤の重量平均分子量(Mw)は表1γに示す通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
AA:アクリル酸
HEA:ヒドロキシエチルアクリレート
DMAEA:ジメチルアミノエチルアクリレート
BA:ブチルアクリレート
2EHMA:2エチルヘキシルアクリレート
(製造例11γ)分散剤(A-11γ)の製造
 製造例3γで得られた分散剤(A-3γ)50部を、198部の精製水中に添加しディスパーで撹拌してスラリー状にした。次いで2.0部の1N水酸化ナトリウム水溶液を25℃で滴下し、ウォーターバスで加温しながらディスパーにて2時間攪拌した。IR測定(装置:FT/IR-410、日本分光社製)にてシアノ基由来のピーク強度が80%以下に減少したことを確認し、環状構造の形成を確認した。次いで、精製水で水洗、ろ過乾燥し、水素化ナフチリジン環、およびグルタルイミド環を有する分散剤(A-11γ)を得た。なお、重量平均分子量(Mw)は14,000であった。
(製造例12γ)分散剤(A-12γ)の製造
用いる分散剤を(A-3)から(A-6γ)に変更した以外は製造例13γと同様に行い水素化ナフチリジン環を有する分散剤(A-12γ)を得た。なお、重量平均分子量(Mw)は14,000であった。
 (製造例13γ)標準正極用合材スラリーの作製
 正極活物質(BASF戸田バッテリーマテリアルズ合同会社製、HED(登録商標)NCM-111 1100)93質量部、アセチレンブラック(デンカ株式会社製、デンカブラック(登録商標)HS100)4質量部、PVDF(株式会社社クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン社製、クレハKFポリマー W#1300)3質量部を容量150cmのプラスチック容器に加えた後、ヘラを用いて粉末が均一になるまで混合した。その後、NMPを20.5質量部添加し、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌した。その後、プラスチック容器内の混合物をヘラを用いて、均一になるまで混合し、前記の自転・公転ミキサーを用いて、2000rpmで30秒間撹拌した。さらにその後、NMPを14.6質量部添加し、前記の自転・公転ミキサーを用いて、2000rpmで30秒間撹拌した。最後に、高速攪拌機を用いて、3000rpmで10分間撹拌し、標準正極用合材スラリーを得た。
(製造例14γ)標準正極の作製
 上述の標準正極用合材スラリーを集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にアプリケーターを用いて塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間乾燥して電極の単位面積当たりの目付量が20mg/cmとなるように調整した。さらにロールプレス(株式会社サンクメタル社製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行い、合材層の密度が3.1g/cmとなる正極を作製した。
<導電材分散体の作製>
(実施例1γ~23γ、比較例1γ~5γ)
 表2γに示す組成と分散時間に従い、ガラス瓶(M-225、柏洋硝子株式会社製)に分散剤と、添加剤と、分散媒とを仕込み、十分に混合溶解、または混合した後、導電材を加え、ジルコニアビーズ(ビーズ径0.5mmφ)をメディアとして、ペイントコンディショナーで分散し、各導電材分散体(分散体1γ~分散体23γ、比較分散体1γ~5γ)を得た。表2γに示す通り、本発明の導電材分散体(分散体1γ~分散体23γ)はいずれも低粘度かつ貯蔵安定性が良好であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
・HS-100:デンカブラックHS-100(デンカ社製、アセチレンブラック、平均一次粒子径48nm、比表面積39m/g)
・EC-300J:ケッチェンブラックEC-300J(ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製、ケッチェンブラック、平均一次粒子径40nm、比表面積800m/g)
・8S:JENOTUBE8S(JEIO社製、多層CNT、外径6~9nm)
・100T:K-Nanos 100T(Kumho Petrochemical社製、多層CNT、外径10~15nm)
・NTP3121:NTP3121(NTP社製、多層CNT、外径20~35nm)
・PVP:ポリビニルピロリドンK-30(日本触媒製、不揮発分100%)
・PVA:Kuraray POVAL PVA403(クラレ社製、不揮発分100%)
・PVB:エスレック BL-10(積水化学工業社製、不揮発分100%)
・DMAE:東京化成工業株式会社,2-(ジメチルアミノ)エタノール
・NMP:N-メチルピロリドン
<負極用合材スラリーの作製>
(実施例24γ)
 容量150cmのプラスチック容器に導電材分散体(分散体1γ)と、CMCと、水とを加えた後、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌し、導電性含有樹脂組成物1を得た。その後、活物質を添加し、前記の自転・公転ミキサーを用いて、2000rpmで150秒間撹拌した。さらにその後、SBRを加えて、前記の自転・公転ミキサーを用いて、2000rpmで30秒間撹拌し、負極用合材スラリー1を得た。負極用合材スラリー1γの不揮発分は48質量%とした。負極用合材スラリー中の活物質:導電材:CMC:SBRの不揮発分比率は97:0.5:1:1.5とした。
(実施例25γ~43γ、比較例6γ~9γ)
 導電材分散体の種類を変更した以外は実施例24γと同様の方法により、導電材含有樹脂組成物2γ~18γ、21γ、22γおよび比較導電材含有樹脂組成物1γ、3γ~5γと、負極用合材スラリー2γ~18γ、21γ、22γおよび負極用比較合材スラリー1γ、3γ~5γを得た。表3γに示す通り、本発明の導電材分散体を用いた電極膜はいずれも導電性と密着性が良好であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
・人造黒鉛:CGB-20(日本黒鉛工業社製)、不揮発分100%
・CMC:#1190(ダイセルファインケム社製)、不揮発分100%
・SBR:TRD2001(JSR社製)、不揮発分48%
<正極用合材スラリーの作製>
(実施例44γ)
 容量150cmのプラスチック容器に導電材分散体(分散体19γ)と、8質量%PVDFを溶解したNMPとを加えた後、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌し、導電材含有樹脂組成物19γを得た。その後、活物質を添加し、前記の自転・公転ミキサーを用いて、2000rpmで150秒間撹拌した。さらにその後、NMPを添加し、前記の自転・公転ミキサーを用いて、2000rpmで30秒間撹拌して、正極用合材スラリー19γを得た。正極用合材スラリー19γの不揮発分は75質量%とした。正極用合材スラリー中の活物質:導電材:PVDFの不揮発分比率は98.5:0.5:1とした。
(実施例45γ~46γ、比較例10γ)
導電材分散体の種類を変更した以外は実施例44γと同様の方法により、導電材含有樹脂組成物20γ、23γおよび比較導電材含有樹脂組成物2γと、正極用合材スラリー20γ、23γおよび正極用比較合材スラリー2γを得た。表4γに示す通り、本発明の導電材分散体を用いた電極膜はいずれも導電性と密着性が良好であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
・NMC(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム):HED(登録商標)NCM-111 1100(BASF戸田バッテリーマテリアルズ合同会社製)、不揮発分100%
・PVDF:Solef#5130(Solvey社製)、不揮発分100%
<電極膜の作製>
(実施例47γ~69γ、比較例11γ~15γ)
 表5γに示す合材スラリーを、アプリケーターを用いて、金属箔上に塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間、塗膜を乾燥させて電極膜を作製した。その後、電極膜をロールプレス(株式会社サンクメタル社製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行った。正極用合材スラリーを塗工する際は、金属箔としてアルミ箔を用いて、電極の単位当たりの目付量が20mg/cmとなるように塗工し、乾燥後の電極膜の密度が3.1g/ccとなるように圧延した。負極用合材スラリーを塗工する際は、金属箔として銅箔を用いて、電極の単位当たりの目付量が10mg/cmとなるように塗工し、乾燥後の電極膜の密度が1.6g/ccとなるように圧延した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
<非水電解質二次電池の作製>
 表6γに掲載した負極と正極とを各々50mm×45mm、45mm×40mmに打ち抜き、その間に挿入されるセパレーター(多孔質ポリプロプレンフィルム)とをアルミ製ラミネート袋に挿入し、電気オーブン中、70℃で1時間乾燥した。その後、アルゴンガスで満たされたグローブボックス内で、電解液(エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートを1:1:1(体積比)の割合で混合した混合溶媒を作製し、さらに添加剤として、VC(ビニレンカーボネート)を100質量部に対して1質量部加えた後、LiPFを1Mの濃度で溶解させた非水電解液)を2mL注入した後、アルミ製ラミネートを封口して非水電解質二次電池1γ~23γ、比較用非水電解質二次電池1γ~4γを作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
 上記実施例では、分散剤が(メタ)アクリロニトリルに由来する単位、ならびに活性水素基含有モノマー、塩基性モノマー、および(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択される1種以上のモノマー単位を含む共重合体であり、前記共重合体中、前記(メタ)アクリロニトリルに由来する単位を40~99質量%含み、重量平均分子量が5000~50000である導電材分散体を用いた。実施例では、比較例に比べてサイクル特性に優れた非水電解質二次電池が得られた。特に、前記(メタ)アクリロニトリルに由来する単位を75質量%含み、重量平均分子量が5000~50000である導電材分散体では、アクリロニトリルに由来する単位が、環状構造を有するため、比較例に比べてサイクル特性に優れた非水電解質二次電池が得られた。よって、本発明は従来の導電材分散体では実現しがたいサイクル特性を有する非水電解質二次電池を提供できることが明らかとなった。
[実施例群δ]
<分子量の測定方法、分子量分布及び分子量1,000以下の成分割合の算出方法>
 重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)は、RI検出器を装備したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定し、得られたMw、Mnより分子量分布(Mw/Mn)と分子量1,000以下の成分の割合を算出した。装置としてHLC-8320GPC(東ソー株式会社製)を用い、分離カラムを3本直列に繋ぎ、充填剤には順に東ソー株式会社製「TSK-GELSUPER AW-4000」、「AW-3000」、及び「AW-2500」を用い、オーブン温度40℃、溶離液として30mMトリエチルアミン及び10mM LiBrのN,N-ジメチルホルムアミド溶液を用い、流速0.6ml/minで測定した。サンプルは上記溶離液からなる溶媒に1wt%の濃度で調製し、20マイクロリットル注入した。分子量はポリスチレン換算値である。
<全反射測定法による赤外分光分析>
 分散剤の赤外分光分析は、赤外分光光度計(Thermo Fisher Scientific社製Nicolet iS5 FT-IR分光装置)を用いて測定した。また、導電材分散体の場合は、遠心分離により導電材を分離し、分取した上澄みを100℃の熱風により乾固させ、測定サンプルとした。
 導電材分散体の粘度測定、分散体の安定性評価;正極用合材スラリーを用いた電極膜の導電性評価、密着性評価;非水電解質二次電池のレート特性評価、サイクル特性評価は、前記実施例群γと同様の方法及び基準で行った。
<導電材分散体の複素弾性率および位相角の測定>
 導電材分散体の複素弾性率及び位相角は、直径60mm、2°のコーンにてレオメーター(Thermo Fisher製RheoStress1回転式レオメーター)を用い、25℃、周波数1Hzにて、ひずみ率0.01%から5%の範囲で動的粘弾性測定を実施することで評価した。得られた複素弾性率が小さいほど分散性が良好であり、大きいほど分散性が不良である。また、得られた位相角が大きいほど分散性が良好であり、小さいほど分散性が不良である。
 複素弾性率 判定基準
◎:5Pa未満(優良)
○:5Pa以上20Pa未満(可)
×:20Pa以上(不良)
××:100Pa以上(極めて不良)
位相角 判定基準
◎:45°以上(優良)
○:30°以上45°未満(良)
△:19°以上30°未満(可)
×:19°未満(不良)
(製造例1)分散剤(C-1δ)の製造
 ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、アセトニトリル100部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を70℃に加熱して、アクリロニトリル100.0部、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール4.0部および2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)を(日油社製;V-65)1.0部の混合物を3時間かけて滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、さらに70℃で1時間反応させた後、V-65を0.5部添加し、さらに70℃で1時間反応を続け目的物を沈殿物として得た。その後、不揮発分測定にて転化率が95%超えたことを確認した。生成物を減圧濾過によって濾別し、アセトニトリル100部にて洗浄を行い、その後減圧乾燥によって溶媒を完全に除去して分散剤(C-1δ)を得た。分散剤(C-1δ)の重量平均分子量(Mw)は5,000、分子量分布(Mw/Mn)は1.8、分子量1,000以下の成分割合は3.5%であった。
(製造例2δ~5δ)分散剤(C-2δ)~(C-5δ)の製造
 使用するモノマーを表1δに従って変更した以外は、製造例1δと同様にして、それぞれ分散剤(C-2δ)~(C-5δ)を作製した。各分散剤の重量平均分子量(Mw)は表1δに示す通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
表1δに示したモノマーは下記通り略記した。
AN:アクリロニトリル
HEA:ヒドロキシエチルアクリレート
(製造例6δ)分散剤(C-6δ)の製造
製造例2δで得られた分散剤(C-2δ)50部を、198部の精製水中に添加しディスパーで撹拌してスラリー状にした。次いで2.0部の1N水酸化ナトリウム水溶液を25℃で滴下し、ウォーターバスで加温しながらディスパーにて2時間攪拌した。IR測定(装置:FT/IR-410、日本分光社製)にてシアノ基由来のピーク強度が80%以下に減少したことを確認し、環状構造
の形成を確認した(図1)。次いで、精製水で水洗、ろ過乾燥し、分散剤(C-6δ)を得た。分散剤(C-6δ)の重量平均分子量(Mw)は29,000、分子量分布は1.9、分子量1,000以下の成分割合は0.8%であった。
 分散剤(C-1δ)~分散剤(C-6δ)の分子量分布(Mw/Mn)はいずれも1.0~3.0の範囲であった。また、分子量1,000未満の成分の割合はいずれも4%以下であった。
<導電材分散体の作製>
(実施例1δ~9δ、比較例1δ~3δ)
 表2δに示す組成と分散時間に従い、ガラス瓶(M-225、柏洋硝子株式会社製)に分散剤と、添加剤と、分散媒とを仕込み、十分に混合溶解、または混合した後、導電材を加え、ジルコニアビーズ(ビーズ径0.5mmφ)をメディアとして、ペイントコンディショナーで分散し、各導電材分散体(分散体1δ~分散体9δ、比較分散体1δ~3δ)を得た。表2δに示す通り、本発明の導電材分散体(分散体1δ~分散体9δ)はいずれも低粘度かつ貯蔵安定性が良好であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
表2δに記載の材料は下記の通り略記した。
・HS-100:デンカブラックHS-100(デンカ社製、アセチレンブラック、平均一次粒子径48nm、比表面積39m/g)
・8S:JENOTUBE8S(JEIO社製、多層CNT、外径6~9nm)
・100T:K-Nanos 100T(Kumho Petrochemical社製、多層CNT、外径10~15nm)
・PVP:ポリビニルピロリドンK-30(日本触媒製、不揮発分100%)
・PVA:Kuraray POVAL PVA403(クラレ社製、不揮発分100%)
・PVB:エスレック BL-10(積水化学工業社製、不揮発分100%)
・NMP:N-メチルピロリドン
 図1に示すように、分散剤C-2δを1N水酸化ナトリウム水溶液で処理した分散剤C-6δは、約2250cm-1に見られるシアノ基由来のピーク強度が80%以下に減少していることから、環構造が形成されたことが推察できる。また、導電材分散体1δ~6δ、8δ、9δの導電材を遠心分離して採取した分散剤も、同様にシアノ基由来のピークが減少しており、環化しているものと思われる。
(実施例2-1δ)
<正極用合材スラリーの作製>
 表3δに示す組成に従い、容量150cmのプラスチック容器に導電材分散体(分散体1δ)と、8質量%PVDFを溶解したNMPとを加えた後、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌し、導電材含有樹脂組成物を得た。その後、活物質を添加し、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで150秒間撹拌した。さらにその後、NMPを添加し、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌して、正極用合材スラリーを得た。正極用合材スラリーの不揮発分は75質量%とした。
<正極の作製>
 続いて、正極用合材スラリーを、アプリケーターを用いてアルミ箔上に、電極の単位当たりの目付量が20mg/cmとなるように塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間、塗膜を乾燥させて電極膜を作製した。その後、密度が3.1g/ccとなるように電極膜をロールプレス(株式会社サンクメタル社製、3t油圧式ロールプレス)により圧延して正極1δを得た。
<非水電解質二次電池の作製>
 引き続き、正極1δと標準負極とを各々50mm×45mm、45mm×40mmに打ち抜き、その間に挿入されるセパレーター(多孔質ポリプロプレンフィルム)とをアルミ製ラミネート袋に挿入し、電気オーブン中、70℃で1時間乾燥した。その後、アルゴンガスで満たされたグローブボックス内で、電解液(エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートを1:1:1(体積比)の割合で混合した混合溶媒を作製し、さらに添加剤として、VC(ビニレンカーボネート)を100質量部に対して1質量部加えた後、LiPFを1Mの濃度で溶解させた非水電解液)を2mL注入した後、アルミ製ラミネートを封口して電池1δを作製した。
<製造例7δ 標準負極用合材スラリーの作製>
 容量150mlのプラスチック容器にアセチレンブラック(デンカ株式会社製、デンカブラック(登録商標)HS100)と、CMCと、水とを加えた後、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌した。さらに活物質として人造黒鉛を添加し、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで150秒間撹拌した。続いてSBRを加えて、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌し、標準負極用合材スラリーを得た。標準負極用合材スラリーの不揮発分は48質量%とした。標準負極用合材スラリー中の活物質:導電材:CMC:SBRの不揮発分比率は97:0.5:1:1.5とした。
・HS-100:デンカブラックHS-100(デンカ社製、アセチレンブラック、平均一次粒子径48nm、比表面積39m/g)
・人造黒鉛:CGB-20(日本黒鉛工業社製)、不揮発分100%
・CMC:#1190(ダイセルファインケム社製)、不揮発分100%
・SBR:TRD2001(JSR社製)、不揮発分48%
<製造例8δ 標準負極の作製>
 負極用合材スラリーを集電体となる厚さ20μmの銅箔上にアプリケーターを用いて塗工した後、電気オーブン中で80℃±5℃で25分間乾燥して電極の単位面積当たりの目付量が10mg/cmとなるように調整した。さらにロールプレス(株式会社サンクメタル社製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行い、合材層の密度が1.6g/cmとなる負極を作製した。
(実施例2-2δ~2-9δ、比較例1δ~3δ)
 表3δに従い、導電材分散体の種類および/または合材スラリーの組成を変更した以外は、実施例2-1δと同様の方法により、正極用合材スラリーを作製した。得られた正極用合材スラリーを用いて、それぞれ正極2δ~9δ、比較正極1δ~3δ、電池2δ~9δ、比較電池1δ~3δを作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
・NMC:NCM523(日本化学工業社製、組成:LiNi0.5Co0.2Mn0.3、不揮発分100%)
・PVDF:Solef#5130(Solvey社製、不揮発分100%)
表4δに正極1δ~9δ、比較正極1δ~3δの体積抵抗率および剥離強度、電池1δ~9δ、比較電池1δ~3δのレート特性およびサイクル特性を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 正極1δ~9δは比較正極1δ~3δと比較して導電性および密着性が優れていた。また、これらの正極を用いて得た電池は、比較電池に比べレート特性およびサイクル特性が優れていた。本発明により、従来の導電材分散体では実現しがたいレート特性およびサイクル特性を有する非水電解質二次電池を提供できた。
 以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
 この出願は、2019年3月29日に出願された日本出願特願2019-66507号、2019年5月10日に出願された日本出願特願2019-89540号、2019年6月20日に出願された日本出願特願2019-114283号、2019年7月29日に出願された日本出願特願2019-138688号、2020年1月15日に出願された日本出願特願2020-4142号、および2020年1月27日に出願された日本出願特願2020-10631号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (11)

  1.  (メタ)アクリロニトリルに由来する単位を40~100質量%含み、重量平均分子量が5,000~400,000の重合体である、分散剤。
  2.  前記(メタ)アクリロニトリルに由来する単位が100質量%未満であり、
     更に、活性水素基含有モノマー、塩基性モノマー、および(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択される1種以上のモノマーに由来する単位を含む重合体である、請求項1に記載の分散剤。
  3.  (メタ)アクリロニトリルに由来する単位と、活性水素基含有モノマー、塩基性モノマー、および(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択される1種以上のモノマーに由来する単位と、を含む重合体であり、
     前記重合体は、アクリロニトリルに由来する単位を40~99質量%含み、重量平均分子量は、5,000~400,000であり、
     前記アクリロニトリルに由来する単位が、環状構造を有する、分散剤。
  4.  アクリロニトリルに由来する単位と、(メタ)アクリル酸に由来する単位とを含む重合体であり、
     前記重合体は、前記アクリロニトリルに由来する単位を40~99質量%、および(メタ)アクリル酸に由来する単位を1~40質量%含み、
     重量平均分子量は、5,000~400,000であり、
     前記アクリロニトリルに由来する単位と、前記(メタ)アクリル酸に由来する単位との環状構造を有する、分散剤。
  5.  分散媒、請求項1~4のいずれか一項に記載の分散剤、および被分散物を含む、分散体。
  6.  前記被分散物が、着色剤、およびセルロース繊維からなる群より選択される1種以上である、請求項5に記載の分散体。
  7.  前記被分散物が、導電材である、請求項5または6に記載の分散体。
  8.  請求項7に記載の分散体と、バインダー樹脂とを含む、樹脂組成物。
  9.  請求項8に記載の樹脂組成物と、活物質とを含む、合材スラリー。
  10.  請求項9の合材スラリーを成膜してなる、電極膜。
  11.  正極と、負極と、非水電解質とを備え、
     前記正極または前記負極の少なくとも一方が、請求項10に記載の電極膜を含む、
     非水電解質二次電池。
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