WO2022131253A1 - 非水系二次電池用重合体組成物及び非水系二次電池 - Google Patents

非水系二次電池用重合体組成物及び非水系二次電池 Download PDF

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匡志 岩本
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旭化成株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a polymer composition for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery.
  • a liquid composition obtained by adding a binder, a thickener, etc. to an electrode active material is applied to the surface of a current collector.
  • a method of forming an electrode layer on the current collector is mentioned.
  • a styrene-butadiene copolymer latex is known as a binder capable of forming an electrode layer having high adhesive strength with a metal constituting a current collector and having high flexibility.
  • the binder functions to improve the adhesion between the electrode layer containing the active material and the current collector or the separator, but the above-mentioned copolymer latex has the adhesion to the current collector or the separator. Sex may be inadequate. If the adhesion is not sufficient, the charge / discharge cycle characteristics of the secondary battery tend to be impaired.
  • Patent Document 1 proposes to adjust the breaking elongation and breaking strength of a sheet made from a binder composition obtained by dispersing a predetermined polymer in an organic solvent or water within a specific range.
  • Patent Document 2 proposes to adjust the tensile strength of the copolymer binder moistened with the electrolytic solution within a predetermined range.
  • the binder composition described in Patent Document 1 it is said that a homogeneous and highly stable electrode slurry can be obtained. Further, according to the binder composition for a secondary battery described in Patent Document 2, the battery life performance is improved by exhibiting improved adhesive strength and maintaining high mechanical properties even after impregnation with the electrolytic solution. It is said that it can be improved. On the other hand, as a result of studies by the present inventors, the desired strength is exhibited after the electrolytic solution is immersed only by adjusting the breaking elongation and the breaking strength of the polymer in the state before the electrolytic solution is immersed based on the description of Patent Document 1. It has been found that this is not possible and as a result the rebound and cycle characteristics are impaired.
  • the rebound characteristic means a property of suppressing an increase in the thickness of the secondary battery electrode before and after being subjected to a constant charge / discharge cycle, and in particular, the strength of the binder component contained in the electrode is the rebound characteristic. Tends to contribute to. Further, when the tensile strength of the polymer in the state after being immersed in the electrolytic solution is adjusted based on the description of Patent Document 2, the absolute value of the strength is less than the desired level, and as a result, sufficient rebound characteristics and cycle characteristics are obtained. It has been found that it cannot be expressed. As described above, according to the techniques described in Patent Documents 1 and 2, it is difficult to achieve both rebound characteristics and cycle characteristics at a high level.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides a polymer composition for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery capable of exhibiting good rebound characteristics and cycle characteristics. With the goal.
  • the present inventors have found that the above problems can be achieved by using polymer particles having a predetermined composition or physical characteristics, and have completed the present invention.
  • a polymer composition for a non-aqueous secondary battery comprising polymer particles having a unit U1 derived from the ethylenic monomer M1 and a unit U2 derived from the ethylenic monomer M2.
  • the glass transition temperature of the ethylenic monomer M1 as a homopolymer is ⁇ 60 ° C. or lower, and the electrolytic solution swelling degree of the ethylenic monomer M1 is 1.4 times or less.
  • the glass transition temperature of the ethylenic monomer M2 as a homopolymer is 100 ° C. or higher, and the electrolytic solution swelling degree of the ethylenic monomer M2 is 1.2 times or less.
  • the content of the unit U1 is more than 50% by mass and the content of the unit U2 is 100% by mass. Is 5% or more and less than 50% by mass,
  • the breaking strength S of the polymer particles measured at the time of swelling of the electrolytic solution of the polymer particles is 2 MPa or more, and the breaking elongation E of the polymer particles is 100% or more, according to [1].
  • Polymer composition for non-aqueous secondary batteries are examples of the breaking strength S of the polymer particles measured at the time of swelling of the electrolytic solution of the polymer particles.
  • Breaking strength ratio R1 ⁇ (breaking strength S 0 / breaking strength S) -1 ⁇ ⁇ 100 (Equation 1) (In the above formula 1, the breaking strength S 0 represents the breaking strength measured with respect to the polymer particles before immersion in the electrolytic solution.)
  • Breaking strength ratio R2 ⁇ (breaking elongation E 0 / breaking elongation E) -1 ⁇ ⁇ 100 (Equation 2) (In the above formula 2, the breaking elongation E 0 represents the breaking elongation measured with respect to the polymer particles before immersion in the electrolytic solution.)
  • Breaking strength ratio R1 ⁇ (breaking strength S 0 / breaking strength S) -1 ⁇ ⁇ 100 (Equation 1) (In the above formula 1, the breaking strength S 0 represents the breaking strength measured with respect to the polymer particles before immersion in the electrolytic solution.)
  • Breaking strength ratio R2 ⁇ (breaking elongation E 0 / breaking elongation E) -1 ⁇ ⁇ 100 (Equation 2) (In the above formula 2, the breaking elongation E 0 represents the breaking elongation measured with respect to the polymer particles before immersion in the electrolytic solution.)
  • a negative electrode for a non-aqueous secondary battery which comprises the polymer composition for a non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [11].
  • the present invention it is possible to provide a polymer composition for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery capable of exhibiting good rebound characteristics and cycle characteristics.
  • the polymer composition for a non-aqueous secondary battery (hereinafter, also referred to as “first composition”) according to one embodiment of the present embodiment has a unit U1 derived from the ethylenic monomer M1 and an ethylenically monolithic amount.
  • a polymer composition for a non-aqueous secondary battery containing polymer particles having a unit U2 derived from the body M2 (hereinafter, also referred to as “first polymer particles”), wherein the ethylenic monomer M1 is used.
  • the glass transition temperature as the homopolymer of the above is -60 ° C.
  • the electrolytic solution swelling degree of the ethylenic monomer M1 is 1.4 times or less
  • the homopolymer of the ethylenic monomer M2 is The glass transition temperature is 100 ° C. or higher
  • the electrolytic solution swelling degree of the ethylenic monomer M2 is 1.2 times or less, and the ethylenically unsaturated monomer constituting the polymer particles is formed.
  • the degree of swelling of the electrolytic solution of the coalesced particles is 1.3 times or less. Due to this configuration, the first composition can exhibit good rebound and cycle properties.
  • the polymer composition for a non-aqueous secondary battery (hereinafter, also referred to as “second composition”) according to another aspect of the present embodiment is a polymer particle (hereinafter, “second polymer particle”).
  • a polymer composition for a non-aqueous secondary battery wherein the polymer particles have an electrolytic solution swelling degree of 1.3 times or less, and are measured at the time of electrolytic solution swelling of the polymer particles.
  • the breaking strength S of the polymer particles is 2 MPa or more, and the breaking elongation E of the polymer particles is 100% or more. Due to this structure, the second composition can also exhibit good rebound characteristics and cycle characteristics.
  • both the first composition and the second composition can exhibit good rebound characteristics and cycle characteristics.
  • composition of the present embodiment the present embodiment will be described as including the “first composition” and the “second composition”.
  • polymer particles in the present embodiment the present embodiment will be described as including “first polymer particles” and “second polymer particles”.
  • the first polymer particles have a predetermined unit U1 and a predetermined unit U2 in a predetermined content.
  • the unit U1 is a structural unit derived from the ethylenic monomer M1, the glass transition temperature of the ethylenic monomer M1 as a homopolymer is ⁇ 60 ° C. or lower, and the ethylenic monomer M1 is used.
  • the degree of swelling of the electrolytic solution is 1.4 times or less. Since the glass transition temperature and the swelling degree of the electrolytic solution satisfy the above ranges, the unit U1 contributes as a softening component in the first polymer particles.
  • the glass transition temperature of the ethylenic monomer M1 as a homopolymer is preferably ⁇ 62 ° C. or lower, more preferably ⁇ 65 ° C. or lower.
  • the degree of swelling of the electrolytic solution of the ethylenic monomer M1 is preferably 1.35 times or less, and more preferably 1.3 times or less.
  • the glass transition temperature and the degree of swelling of the electrolytic solution can be measured by the methods described in Examples described later. Further, the glass transition temperature and the degree of swelling of the electrolytic solution can be adjusted to the above ranges by, for example, selecting a monomer having a low SP value as the ethylenic monomer M1.
  • the ethylenic monomer M1 is not particularly limited as long as it satisfies the above glass transition temperature and electrolytic solution swelling degree, and specific examples thereof include heptyl acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and isodecyl acrylate. Examples thereof include methacrylic acid esters such as acrylic acid esters, octyl methacrylate, lauryl methacrylate, octadecyl methacrylate and tetradecyl methacrylate. As the ethylenic monomer M1, one of the above-exemplified ones may be used alone, or two or more of them may be used in combination. In the present embodiment, from the viewpoint of productivity and cost, the ethylenic monomer M1 preferably contains 2-ethylhexyl acrylate.
  • the unit U2 is a structural unit derived from the ethylenic monomer M2, and the glass transition temperature of the ethylenic monomer M2 as a homopolymer is 100 ° C. or higher, and the ethylenic monomer M2 has a glass transition temperature of 100 ° C. or higher.
  • the degree of swelling of the electrolytic solution is 1.2 times or less. Since the glass transition temperature and the swelling degree of the electrolytic solution satisfy the above ranges, the unit U2 contributes as a hard component in the first polymer particles.
  • the glass transition temperature of the ethylenic monomer M2 as a homopolymer is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 200 ° C.
  • the degree of swelling of the electrolytic solution of the ethylenic monomer M2 is preferably 1.15 times or less, and more preferably 1.10 times or less.
  • the glass transition temperature and the degree of swelling of the electrolytic solution can be measured by the methods described in Examples described later. Further, the glass transition temperature and the degree of swelling of the electrolytic solution can be adjusted to the above ranges by, for example, selecting a monomer having a low SP value as the ethylenic monomer M2.
  • the ethylenic monomer M2 is not particularly limited as long as it satisfies the glass transition temperature and the swelling degree of the electrolytic solution, and specific examples thereof include an ethylenically unsaturated carboxylic acid such as (meth) acrylic acid or an alkali thereof. Examples thereof include metal salts and amide group-containing monomers such as (meth) acrylamide. As the ethylenic monomer M2, one of the above-exemplified ones may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
  • the ethylenic monomer M2 preferably contains an ethylenically unsaturated carboxylic acid or an alkali metal salt thereof, and more preferably (meth) acrylic acid or an alkali metal salt thereof. , And more preferably methacrylic acid or an alkali metal salt thereof.
  • the first polymer particles may have a unit U3 other than the unit U1 and the unit U2.
  • the monomer M3 that gives such an arbitrary unit U3 is not limited to the following, and is, for example, an ethylenic monomer M1 such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, and butyl (meth) acrylate.
  • ethylenic monomer M1 such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, and butyl (meth) acrylate.
  • (meth) acrylic acid esters aromatic vinyl monomers such as styrene and vinylnaphthalene, nitrile group-containing monomers such as (meth) acrylonitrile, sulfonic acid group-containing monomers such as vinyl sulfonic acid, and aromatic divinyls such as divinylbenzene.
  • Monomer ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) )
  • Alkylene glycol di (meth) acrylate such as acrylate, trimerol propandi (meth) acrylate, trimerol propantri (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, pentaerythritol tetra () Polyols such as meth) acrylates Poly (meth) acrylates, diallyl fumarate, diallyl itaconate, allyl compounds such as triallyl isocyanurate, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane,
  • the glass transition temperature of the monomer M3 as a homopolymer is preferably 70 ° C. or lower. Further, it is preferable that the swelling degree of the electrolytic solution of the monomer M3 is 1.3 times or more, or the swelling degree of the electrolytic solution cannot be measured due to dissolution in the electrolytic solution.
  • the content of the unit U1 is more than 50% by mass and the content of the unit U2 is contained.
  • the amount is 5% or more and less than 50% by mass.
  • the unit U2 that contributes as a softening component is contained as the main component but a certain amount of the unit U2 is contained, the first polymer particles have low electrolytic solution swelling degree, high strength and flexibility. It can be compatible.
  • the content of the unit U1 is preferably 60% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, still more preferably 68% by mass or more.
  • the upper limit of the content of the unit U1 is preferably 92.5% by mass or less, more preferably 90% by mass or less.
  • the content of the unit U2 is preferably 7.5% by mass or more and 40% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 35% by mass or less, and further preferably 10% by mass or more and 32% by mass. % Or less.
  • the total mass of the unit U1 and the unit U2 is 100, which is derived from the ethylenically unsaturated monomer constituting the first polymer particles, from the viewpoint of low electrolytic solution swelling degree, high strength and flexibility.
  • mass% it is preferably 75.0% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 85% by mass or more and 100% by mass or less.
  • content of the arbitrary unit U3 all the units derived from the ethylenically unsaturated monomer constituting the first polymer particles are used from the viewpoint of low electrolytic solution swelling degree, high strength and flexibility.
  • it is 100% by mass, it is preferably 0% by mass or more and 25.0% by mass or less, and more preferably 0% by mass or more and 15.0% by mass or less.
  • the content of each unit can be specified by analyzing the polymer particles by a conventional method, but can also be specified as the charging ratio of each monomer.
  • the electrolytic solution swelling degree of the first polymer particles is 1.3 times or less.
  • the degree of swelling of the electrolytic solution is an index for evaluating the resistance of the polymer particles to the electrolytic solution, and when the value is 1.3 times or less, the polymer particles adhere to the current collector and the separator even in the electrolytic solution. You can maintain your strength.
  • the swelling degree of the electrolytic solution is preferably 1.25 times or less, more preferably 1.2 times or less.
  • the degree of swelling of the electrolytic solution can be measured by the method described in Examples described later. Further, for example, the degree of swelling of the electrolytic solution can be adjusted within the above range by including a preferable amount of the above-mentioned preferable monomer component as a constituent component of the polymer particles.
  • the breaking strength S measured at the time of swelling of the electrolytic solution of the first polymer particles is preferably 2 MPa or more.
  • the breaking strength S is 2 MPa or more, high strength tends to be secured even when immersed in the electrolytic solution.
  • the breaking strength S is more preferably 5 MPa or more.
  • the upper limit of the breaking strength S is not particularly limited, but may be, for example, 20 MPa or less.
  • the breaking strength S can be measured by the method described in Examples described later. Further, for example, the breaking strength S can be adjusted within the above range by including a preferable amount of the above-mentioned preferable monomer component as a constituent component of the polymer particles.
  • the elongation at break E measured at the time of swelling of the electrolytic solution of the first polymer particles is preferably 100% or more.
  • the elongation at break E is more preferably 200% or more, still more preferably 300% or more.
  • the upper limit of the elongation at break E is not particularly limited, but may be, for example, 600% or less.
  • the elongation at break E can be measured by the method described in Examples described later. Further, for example, the elongation at break E can be adjusted within the above range by including a preferable amount of the above-mentioned preferable monomer component as a constituent component of the polymer particles.
  • the breaking strength S of the polymer particles measured at the time of swelling of the electrolytic solution of the first polymer particles is 2 MPa or more, and the polymer. It is preferable that the breaking elongation E of the particles is 100% or more.
  • Breaking strength ratio R1 (Breaking strength ratio R1 of polymer particles)
  • the breaking strength ratio R1 between the breaking strength S 0 and the breaking strength S of the second polymer particles obtained based on the following formula 1 is preferably ⁇ 40% or less.
  • Breaking strength ratio R1 ⁇ (breaking strength S 0 / breaking strength S) -1 ⁇ ⁇ 100 (Equation 1)
  • the breaking strength S 0 represents the breaking strength measured with respect to the polymer particles before immersion in the electrolytic solution.
  • the breaking strength ratio R1 is ⁇ 40% or less, the increase in the thickness of the secondary battery electrode before and after being subjected to a constant charge / discharge cycle tends to be suppressed, and therefore the rebound characteristics tend to be improved.
  • the breaking strength ratio R1 is preferably ⁇ 35% or less, more preferably ⁇ 30% or less.
  • the lower limit of the breaking strength ratio R1 is not particularly limited, but may be, for example, 0%.
  • the breaking strength ratio R1 can be measured by the method described in Examples described later. Further, for example, the breaking strength ratio R1 can be adjusted within the above range by including a preferable amount of the above-mentioned preferable monomer component as a constituent component of the polymer particles.
  • the ratio R2 of the breaking elongation E 0 and the breaking elongation E of the second polymer particles obtained based on the following formula 2 is preferably ⁇ 10% or less.
  • Breaking elongation ratio R2 ⁇ (breaking elongation E 0 / breaking elongation E) -1 ⁇ ⁇ 100 (Equation 2)
  • the breaking elongation E 0 represents the breaking elongation measured with respect to the polymer particles before immersion in the electrolytic solution.
  • the breaking elongation ratio R2 is ⁇ 10% or less, the disconnection of the conductive path in the secondary battery electrode before and after being subjected to a constant charge / discharge cycle tends to be suppressed, and therefore the cycle characteristics tend to be improved.
  • the breaking strength ratio R2 is preferably ⁇ 9% or less, more preferably ⁇ 8% or less.
  • the lower limit of the breaking strength ratio R2 is not particularly limited, but may be, for example, 0%.
  • the elongation at break ratio R2 can be measured by the method described in Examples described later. Further, for example, the breaking elongation ratio R2 can be adjusted within the above range by including a preferable amount of the above-mentioned preferable monomer component as a constituent component of the polymer particles.
  • the breaking strength ratio R1 of the breaking strength S 0 of the first polymer particles and the breaking strength S obtained based on the above formulas 1 and 2 is obtained.
  • the ratio R2 of the breaking elongation E 0 of the polymer particles to the breaking elongation E is preferably ⁇ 40% or less and ⁇ 10% or less, respectively.
  • the second polymer particles are configured such that the electrolytic solution swelling degree, breaking strength S and breaking elongation E satisfy predetermined ranges.
  • the second polymer particles have an electrolytic solution swelling degree of 1.3 times or less.
  • the degree of swelling of the electrolytic solution is an index for evaluating the resistance of the polymer particles to the electrolytic solution, and when the value is 1.3 times or less, the polymer particles adhere to the current collector and the separator even in the electrolytic solution. You can maintain your strength.
  • the swelling degree of the electrolytic solution is preferably 1.25 times or less, more preferably 1.2 times or less. The degree of swelling of the electrolytic solution can be measured by the method described in Examples described later.
  • a method for adjusting the swelling degree of the electrolytic solution, the breaking strength S, the breaking elongation E, the breaking strength ratio R1 and the breaking elongation ratio R2 (hereinafter, also simply referred to as “adjustment method”), which will be described later, may be adopted. Therefore, the degree of swelling of the electrolytic solution can be adjusted within the above range.
  • the breaking strength S measured at the time of swelling of the electrolytic solution of the second polymer particles is 2 MPa or more.
  • the breaking strength S is 2 MPa or more, high strength is ensured even when immersed in the electrolytic solution.
  • the breaking strength S is preferably 5 MPa or more.
  • the upper limit of the breaking strength S is not particularly limited, but may be, for example, 20 MPa or less.
  • the breaking strength S can be measured by the method described in Examples described later. Further, for example, the breaking strength S can be adjusted within the above range by adopting an adjustment method described later.
  • the elongation at break E measured at the time of swelling of the electrolytic solution of the second polymer particles is 100% or more.
  • the elongation at break E is preferably 200% or more, more preferably 300% or more.
  • the upper limit of the elongation at break E is not particularly limited, but may be, for example, 600% or less.
  • the elongation at break E can be measured by the method described in Examples described later. Further, for example, the elongation at break E can be adjusted within the above range by adopting an adjustment method described later.
  • the polymer particles have a degree of electrolytic solution swelling of 1.3 times or less and are measured at the time of electrolytic solution swelling.
  • the breaking strength S of the polymer particles is 2 MPa or more, and the breaking elongation E of the polymer particles is 100% or more.
  • the second polymer particles may also have the above-mentioned unit U1, unit U2, and unit U3. Further, it is preferable that the contents of the unit U1, the unit U2 and the unit U3 of the second polymer particles each satisfy the above-mentioned numerical range.
  • the present inventors have focused on the polarity difference (SP value difference) of the polymer composition for a non-aqueous secondary battery with respect to the electrolytic solution, and by selecting a material having a low polarity, it is sufficient even after being immersed in the electrolytic solution. It has been found that tensile strength and tensile elongation can be obtained.
  • the method of adjusting the values of the electrolytic solution swelling degree, breaking strength S, breaking elongation E, breaking strength ratio R1 and breaking elongation ratio R2 of the polymer particles in the present embodiment within the above-mentioned numerical ranges Not limited to the method described above. That is, paying attention to the solubility parameter (hereinafter, also referred to as “SP value”) possessed by the monomer component, the monomer component having a high SP value and the SP value are based on the SP value possessed by a general electrolytic solution.
  • the electrolytic solution swelling of the polymer particles in the present embodiment can be performed by using a low monomer component in combination, or by increasing or decreasing the content ratio while considering the SP value of each monomer component.
  • the SP value of the general electrolytic solution is not limited to the following, but is, for example, about 11.
  • the monomer component having an SP value of more than 11 can be treated as a high SP value component, and the monomer component having an SP value of less than 11 can be treated as a low SP value component.
  • the ethylenic monomer M1 usually has a tendency to have a low SP value.
  • the SP value of the homopolymer composed of the ethylenic monomer M1 is not limited to the following, but is preferably 8.0 to 9.5. Further, the ethylenic monomer M2 usually tends to have a high SP value.
  • the SP value of the ethylenic monomer M2 is not limited to the following, but is preferably 12 to 17.
  • the content of the former is 50% by mass. It is preferable that the amount is super and the latter is 5% or more and less than 50% by mass.
  • the maximum value of the glass transition temperature of the polymer particles measured by DSC is preferably 20 ° C. or lower, more preferably 10 ° C. or lower. It is more preferably 0 ° C. or lower.
  • Each of the above-mentioned glass transition temperatures can be measured by the method described in Examples described later, and is adjusted to the above range by containing a preferable amount of a preferable monomer component described later as a constituent component of the polymer particles. can.
  • the polymer particles in the present embodiment preferably have an average particle diameter of 50 nm or more and 800 nm or less, more preferably 100 nm or more and 650 nm or less, and further preferably 150 nm or more and 500 nm or less. be.
  • the above-mentioned average particle size can be measured by the method described in Examples described later, and can be adjusted within the above range by adjusting the monomer composition ratio of the constituent components of the polymer particles, the polymerization temperature, the emulsifier, and the like.
  • the composition of the present embodiment may contain various known optional components in addition to the polymer particles of the present embodiment, depending on its use.
  • the use of the composition of the present embodiment is not particularly limited as long as it is used as a material for a non-aqueous secondary battery, and can be used as a negative electrode material, a positive electrode material, a separator material, and the like. , It is particularly preferable to use it as a material for a negative electrode. That is, it is preferable that the negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as “negative electrode”) contains the composition of the present embodiment.
  • the composition of the present embodiment when used for manufacturing a negative electrode, a positive electrode or a separator, it is referred to as a "battery material manufacturing composition".
  • the composition for manufacturing the battery material when the negative electrode is manufactured from the composition for manufacturing the battery material, the composition for manufacturing the battery material may contain the polymer particles in the present embodiment, the negative electrode active material, and if necessary, an optional component. can.
  • the composition for manufacturing the battery material when the positive electrode is manufactured from the composition for manufacturing the battery material, the composition for manufacturing the battery material may contain the polymer particles in the present embodiment, the positive electrode active material, and if necessary, an arbitrary component. ..
  • the separator when the separator is produced from the composition for producing a battery material, the composition for producing a battery material may contain the polymer particles in the present embodiment, a separator raw material, and if necessary, an optional component.
  • the composition of the present embodiment does not contain any of the negative electrode active material, the positive electrode active material and the separator raw material, it can be applied as an additive for manufacturing a battery material. That is, when the composition of the present embodiment is used for a binder, it is referred to as a "binder composition", and when it is used for a thickener, it is referred to as a "thickener composition".
  • composition of the present embodiment can be said to include “composition for producing battery material”, “composition for binder” and “composition for thickener”. Both uses are common in that they contain the polymer particles of the present embodiment. Further, in any of the uses, when the composition of the present embodiment contains an arbitrary component, the type and blending ratio thereof are not particularly limited and may be appropriately determined according to the use.
  • the negative electrode active material that can be used is not particularly limited, and examples thereof include a carbon-based active material and a silicon-based active material.
  • the carbon-based active material is not particularly limited, but is, for example, graphite, carbon fiber, coke, hard carbon, mesocarbon microbeads (MCMB), furfuryl alcohol resin fired body (PFA), conductive polymer (poly-p). -Fenilen, etc.), etc.
  • the silicon-based active material is not particularly limited, and examples thereof include silicon, SiO x (0.01 ⁇ x ⁇ 2), and an alloy of silicon and a transition metal.
  • the positive electrode active material that can be used is not particularly limited, and examples thereof include lithium-containing composite oxides, transition metal oxides, transition metal fluorides, and transition metal sulfides. Can be mentioned.
  • the lithium-containing composite oxide is not particularly limited, and examples thereof include LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiXCoYSnZO 2 , LiFePO 4 , LiXCoYSnZO 2 , and the like.
  • the transition metal oxide is not particularly limited, and examples thereof include MnO 2 , MoO 3 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , and the like.
  • the transition metal fluoride is not particularly limited, and examples thereof include CuF 2 , NiF 2 , and the like.
  • the transition metal sulfide is not particularly limited, and examples thereof include TiS 2 , TiS 3 , MoS 3 , FeS 2 , and the like.
  • the composition for a binder contains the polymer particles of the present embodiment and an isothiazolin-based compound of 0.0001 part by mass or more and 1.0 part by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer particles. Is preferable. When the above range is satisfied, the viscosity behavior that is hysteresis with respect to the shearing force can be suppressed, and more stable coatability tends to be exhibited.
  • the isothiazolinone-based compound is not particularly limited, and various known ones can be adopted.
  • the binder composition of the present embodiment may contain a defoaming agent as an optional component.
  • a defoaming agent include mineral oil-based, silicone-based, acrylic-based, and polyether-based various defoaming agents.
  • the defoaming property tends to be better.
  • the type of arbitrary component, the mixing ratio, and the like are not particularly limited.
  • the method for producing the composition of the present embodiment is not particularly limited, but can be preferably produced by the following production method (hereinafter, also referred to as “the production method of the present embodiment”). That is, a method of performing emulsion polymerization using the above-mentioned raw material monomer or the like is preferable in order to obtain a composition containing polymer particles. Appropriate seed particles can be used at the time of polymerization, and seed particles can also be obtained by ordinary emulsion polymerization.
  • a known method can be adopted for emulsion polymerization, and the product can be produced by appropriately using a polymerization initiator, a molecular weight adjusting agent, a chelating agent, a pH adjusting agent, an emulsifier and the like in an aqueous medium.
  • the emulsifier is not particularly limited, but for example, an anionic surfactant, a nonionic surfactant, an amphoteric surfactant, a reactive surfactant and the like can be used alone or in combination of two or more.
  • the anionic surfactant is not particularly limited, and examples thereof include sulfate esters of higher alcohols, alkylbenzene sulfonates, aliphatic sulfonates, sulfate esters of polyethylene glycol alkyl ethers, and the like.
  • the nonionic surfactant is not particularly limited, but for example, an alkyl ester type, an alkyl ether type, an alkyl phenyl ether type, or the like of polyethylene glycol is used.
  • amphoteric tenside is not particularly limited, and examples thereof include betaines such as lauryl betaine and stearyl betaine, and amino acid types such as lauryl- ⁇ -alanine, stearyl- ⁇ -alanine, and lauryl di (aminoethyl) glycine. Used.
  • the reactive surfactant is not particularly limited, and is, for example, polyoxyethylene alkylpropenylphenyl ether, ⁇ - [1-[(allyloxy) methyl] -2- (nonylphenoxy) ethyl] - ⁇ -hydroxypolyoxyethylene. And so on.
  • the polymerization initiator is not particularly limited, and includes, for example, a water-soluble polymerization initiator such as sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate, an oil-soluble polymerization initiator such as benzoyl peroxide and lauryl peroxide, and a reducing agent. Redox-based polymerization initiators and the like in combination can be used alone or in combination.
  • the conditions such as stirring speed, polymerization temperature, reaction (polymerization) time and the like are not particularly limited as long as the composition of the present embodiment can be obtained.
  • the stirring speed can be usually 50 rpm or more and 500 rpm or less
  • the polymerization temperature can be usually 50 ° C. or more and 100 ° C. or less
  • the reaction time can be usually 3 hours or more and 72 hours or less. ..
  • the polymer particles are dispersed in a dispersion medium, if necessary, and an arbitrary component is added to obtain the composition of the present embodiment.
  • a dispersion medium if necessary, and an arbitrary component is added to obtain the composition of the present embodiment.
  • Water can be used as the dispersion medium, and if necessary, an organic solvent suitable for the active material can also be used.
  • the non-aqueous secondary battery of the present embodiment can be manufactured using the composition of the present embodiment.
  • the non-aqueous secondary battery of the present embodiment contains the composition of the present embodiment.
  • typical components thereof include a negative electrode, a negative electrode current collector, a positive electrode, a positive electrode current collector, a separator, and an electrolytic solution.
  • the non-aqueous secondary battery of the present embodiment has at least one of its main members (negative electrode, positive electrode and separator) obtained by using the composition of the present embodiment, that is, at least one of its main members.
  • the composition of the present embodiment may be contained.
  • the negative electrode contains the composition of the present embodiment among the above-mentioned main members.
  • the inclusion of the composition of the present embodiment in each member can be specified by whether or not the polymer particles in the present embodiment are contained in the member.
  • the method for manufacturing the non-aqueous secondary battery of the present embodiment is not particularly limited, but taking a lithium ion secondary battery as an example, the composition of the present embodiment is applied to a current collector, heated, and dried. As a result, the corresponding electrode is formed, the positive electrode and the negative electrode are opposed to each other via the separator, and the electrolytic solution is injected to seal the electrode.
  • the negative electrode current collector is not particularly limited, but for example, a copper foil is used, and the positive electrode current collector is not particularly limited, but for example, an aluminum foil is used.
  • the electrolytic solution is not particularly limited, and for example, an electrolyte in which an electrolyte such as LiClO 4 , LiBF 4 , or LiPF 6 is dissolved in an organic solvent can be used.
  • the organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include ethers, ketones, lactones, nitriles, amines, amides, carbonates, chlorinated hydrocarbons, and the like, and representative examples thereof are tetrahydrofuran and acetonitrile. , Butyronitrile, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and the like, and are used as one kind or a mixture of two or more kinds.
  • the coating method is not particularly limited, but any coater head such as a reverse roll coater, a comma bar coater, a gravure coater, or an air-knife coater can be used.
  • the drying method is not particularly limited, and for example, a stand-alone drying, an air-blowing drying, a warm-air drying, an infrared heater, a far-infrared superheater, and the like can be used.
  • the drying temperature is not particularly limited, but can be, for example, 60 ° C. to 150 ° C.
  • composition and “coating liquid”, both of which are concepts included in the composition of the present embodiment.
  • Example 1 To the reactor, 0.3 parts by mass of polyoxyethylene polycyclic phenyl ether sulfate ammonium salt (Neucol 707SF) and 400 parts by mass of ion-exchanged water were added, and the temperature was raised to 70 ° C. and maintained with stirring. To this, 0.5 parts by mass of sodium persulfate (hereinafter, also referred to as “NPS”) was added.
  • NPS sodium persulfate
  • 2-ethylhexyl acrylate hereinafter, also referred to as "2-EHA”
  • MAA methacrylic acid
  • MAA 1,9-nonanediol dimethacrylate
  • 1,9-ND 1.5 parts by mass of a monomer solution mixed with 15 parts by mass, 1.5 parts by mass of Neucol 707SF, and 400 parts by mass of ion-exchanged water were added.
  • the obtained mixed solution was emulsified with a homogenizer, and the obtained emulsified solution was added dropwise.
  • the dropping was completed in 2.5 hours while maintaining the temperature at 70 ° C., and then the polymerization was continued for 2 hours. Then, the temperature was raised from 70 ° C. to 85 ° C. and held for 1.5 hours to complete the polymerization.
  • the blending amount of each monomer component is 100 parts by mass of the total amount of the monomer components (units derived from total ethylenically unsaturated monomer: 2-EHA, MAA and 1,9-ND).
  • 2-EHA was 87.5 parts by mass
  • MAA was 5 parts by mass
  • 1,9-ND was 7.5 parts by mass.
  • a composition was obtained by adding an aqueous solution prepared by dissolving 13.8 parts by mass of an aqueous sodium hydroxide solution in 83.8 parts by mass of ion-exchanged water to the obtained polymer particles to neutralize the obtained polymer particles.
  • the obtained composition had a pH of 7 and a solid content of 18%.
  • the polymerization rate was calculated by adding the solid content ratio to the ratio of the residual amount to the total charged component amount.
  • a secondary battery negative electrode was prepared as follows.
  • ⁇ Preparation of coating liquid for negative electrode of secondary battery> To 1.5 parts by mass of the obtained composition, 1.0 part by mass of carboxymethyl cellulose as a thickener component and 100 parts by mass of natural graphite as a negative electrode active material are further added, and ion exchange is performed therein. Water was added and stirred with a mechanical stirrer to prepare a total solid content of 60%. This was used as a premix, and then dispersed for 30 seconds at a peripheral speed of 20 m / sec using a thin film swirl type high-speed mixer (TK Philmix FM56-L type (product name) "manufactured by PRIMIX). It was used as a coating liquid for the negative electrode of the next battery.
  • TK Philmix FM56-L type product name
  • the copper foil was coated on one side of the copper foil with a die coater so that the thickness after drying was 100 ⁇ m, and then dried at 60 ° C. for 60 minutes. After drying at 120 ° C. for 3 minutes, compression molding was performed with a roll press machine.
  • the coating amount of the negative electrode active material was 106 g / m 2
  • the bulk density of the negative electrode active material was 1.35 g / cm 3 .
  • composition obtained as described above and the negative electrode of the secondary battery were used for various physical property evaluations described later. The results are shown in Table 1.
  • Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 In each example, the compositions of Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 are the same as in Example 1 except that the types and / or blending amounts of the monomers and additives are changed as shown in Table 1. Was prepared, and a secondary battery negative electrode was prepared. The composition obtained as described above and the negative electrode of the secondary battery were used for various physical property evaluations described later. The results are shown in Table 1.
  • Example 6 0.3 parts by mass of Neucor 707SF, 400 parts by mass of ion-exchanged water, and 10 parts by mass of MAA were added to the reactor, and the temperature was raised to 70 ° C. and maintained with stirring. To this, 0.5 parts by mass of NPS was added. A monomer solution containing 159.8 parts by mass of 2-EHA, 30 parts by mass of MAA and 0.2 parts by mass of 1,9-ND, 1.5 parts by mass of Neucol 707SF, 400 parts by mass of ion-exchanged water, and the like. was added. The obtained mixed solution was emulsified with a homogenizer, and the obtained emulsified solution was added dropwise.
  • the dropping was completed in 2.5 hours while maintaining the temperature at 70 ° C., and then the polymerization was continued for 2 hours. Then, the temperature was raised from 70 ° C. to 85 ° C. and held for 1.5 hours to complete the polymerization.
  • the blending amount of each monomer component is 100 parts by mass of the total amount of the monomer components (units derived from total ethylenically unsaturated monomer: 2-EHA, MAA and 1,9-ND).
  • 2-EHA was 79.9 parts by mass
  • MAA was 20 parts by mass
  • 1,9-ND was 0.1 parts by mass.
  • the average particle size of the polymer particles was measured using a particle size measuring device (Microtrac UPA150 manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The measurement conditions were a loading index of 0.15 to 0.3 and a measurement time of 300 seconds, and the numerical value of the 50% particle size in the obtained data was taken as the average particle size by the dynamic light scattering method.
  • the composition containing the polymer particles was allowed to stand in an oven at 130 ° C. for 1 hour to dry.
  • the film of the polymer particles obtained by drying was cut off to a weight of 0.5 g.
  • the mixture was washed with the above mixed solvent, and the mass (Wa: g) was measured. Then, the sample was allowed to stand in an oven at 150 ° C.
  • NPS sodium persulfate
  • 100 parts by mass of the above-mentioned monomer, 1.5 parts by mass of Neucor 707SF, and 500 parts by mass of ion-exchanged water were added.
  • the obtained mixed solution was emulsified with a homogenizer, and the obtained emulsified solution was added dropwise. The dropping was completed in 2.5 hours while maintaining the temperature at 70 ° C., and then the polymerization was continued for 2 hours. Then, the temperature was raised from 70 ° C. to 85 ° C. and held for 1.5 hours to complete the polymerization, and the corresponding homopolymer was obtained.
  • the monomer (MAA) in which the homopolymer is soluble in water was prepared by solution polymerization in water as follows. 100 parts by weight of methacrylic acid and 900 parts by mass of ion-exchanged water were added to the reactor, and the temperature was raised to 70 ° C. and maintained with stirring. To this, 0.5 parts by mass of sodium persulfate (hereinafter, also referred to as “NPS”) was added. Polymerization was continued for 4.5 hours while maintaining the temperature at 70 ° C. Then, the temperature was raised from 70 ° C. to 85 ° C. and held for 1.5 hours to complete the polymerization, and the corresponding homopolymer was obtained.
  • NPS sodium persulfate
  • the composition containing the polymer particles was adjusted to pH 7.0 and dried at 130 ° C. for 30 minutes to obtain a dried product.
  • differential scanning calorimetry manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd .; DSC6220
  • the temperature is raised from -50 ° C to + 200 ° C at a rate of 20 ° C / min according to the ASTM method (D3418-97), and the weight is increased.
  • the differential scanning calorimetry of the coalesced particles was obtained, and the glass transition temperature was determined using the attached software. Whether or not the glass transition temperature is one or two or more is determined by finding a peak by software judgment.
  • the glass transition temperature of each monomer was measured in the same manner as above, except that the corresponding homopolymer obtained by the method described in the above section (electrolyte swelling degree) was used.
  • SP value As the SP value of the monomer used, the cohesive energy density (E) of various atomic groups and the molar molecular volume described in "RFFedors: Polym. Eng. Sci., 14 [2], 147-154 (1974)".
  • V the value of the solubility parameter ⁇ calculated by the following formula (A) was adopted.
  • ⁇ E / ⁇ V (A)
  • E and V represent E and molar volume V of various atomic groups by Fedors, respectively.
  • the average value of the strength and the average value of the elongation at the time of breaking were defined as the breaking strength S and the breaking elongation E, respectively.
  • the breaking strength S 0 and the breaking elongation E 0 were measured in the same manner as described above.
  • the breaking strength ratio R1 and the breaking elongation ratio R2 were calculated based on the following formulas 1 and 2.
  • Breaking strength ratio R1 ⁇ (breaking strength S 0 / breaking strength S) -1 ⁇ ⁇ 100 (Equation 1)
  • Breaking strength ratio R2 ⁇ (breaking elongation E 0 / breaking elongation E) -1 ⁇ ⁇ 100 (Equation 2)
  • the thickness of the secondary battery negative electrode (negative electrode active material bulk density 1.35 g / cm 3 ) immediately after being obtained by the method described in the section (Preparation of secondary battery negative electrode) and the thickness after being left for one day are measured.
  • the difference was used as springback and evaluated based on the following criteria. ⁇ : less than 5 ⁇ m ⁇ : 5 ⁇ m or more and less than 10 ⁇ m ⁇ : 10 ⁇ m or more and less than 15 ⁇ m ⁇ : 15 ⁇ m or more
  • Rebound (thickness of electrode layer after 100 cycles of charge / discharge)-(thickness after pressing and leaving for 1 day) Evaluation was based on the following criteria. ⁇ : less than 10 ⁇ m ⁇ : 10 ⁇ m or more and less than 15 ⁇ m ⁇ : 15 ⁇ m or more and less than 20 ⁇ m ⁇ : 20 ⁇ m or more
  • a secondary battery manufactured by the following method using a negative secondary battery is charged at 60 ° C. with a constant current constant voltage charging method of 2C at a constant current until it reaches 4.2 V, and then at a constant voltage. Then, a charge / discharge cycle was performed in which the battery was charged with a constant current of 2C and discharged to 3.0 V.
  • the initial discharge capacity was determined according to the following criteria. The larger this value is, the smaller the capacity loss due to the initial charge / discharge is.
  • the cycle test was performed up to 100 cycles, and the ratio of the discharge capacity at the 100th cycle to the initial discharge capacity was defined as the capacity retention rate, and the determination was made according to the following criteria.
  • the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery were punched out in a circle, and the positive electrode, the separator and the negative electrode were laminated in this order so that the active material surfaces of the positive electrode and the negative electrode faced each other, and then stored in a stainless metal container with a lid.
  • the container and the lid were insulated from each other, and the container was arranged so as to be in contact with the copper foil of the negative electrode and the lid to be in contact with the aluminum foil of the positive electrode. Then, the electrolytic solution was injected into this container, sealed, and left at room temperature for one day in that state to prepare a secondary battery.
  • Lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) 92.2% by mass as the positive electrode active material, 2.3% by mass of each of phosphorus flaky graphite and acetylene black as the conductive material, and 3.2% by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as the binder.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • NMP N-Methylpyrrolidone
  • NMP N-Methylpyrrolidone
  • NMP N-Methylpyrrolidone
  • NMP N-Methylpyrrolidone
  • This slurry was applied to one side of a 20 ⁇ m-thick aluminum foil serving as a positive electrode current collector with a die coater, dried at 130 ° C. for 3 minutes, and then compression-molded with a roll press machine.
  • the amount of the active material applied to the positive electrode was 250 g / m 2
  • the bulk density of the active material was 3.00 g /
  • EA Ethyl Acrylate BA: n-Butyl Acrylate
  • GMA Glycidyl Methacrylate
  • St Styrene
  • BD Butadiene
  • Examples 2 to 4 are based on 100 parts by mass similar to Example 1, and Examples 5 and 2 are the total amount of 2-EHA and MAA. Is 100 parts by mass, and in Comparative Example 1, the total amount of 2-EHA and 1,9-ND is 100 parts by mass. In Comparative Example 3, the total amount of 2-EHA, MAA, EA and GMA is 100 parts by mass, and in Comparative Example 4, the total amount of BA, St, BD and polyacrylic acid is 100 parts by mass.
  • Table 2 below shows the values of the glass transition temperature and the electrolyte swelling degree measured for the homopolymer of the monomer used.

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Abstract

エチレン性単量体M1に由来する単位U1及びエチレン性単量体M2に由来する単位U2を有する重合体粒子を含む非水系二次電池用重合体組成物であって、 前記エチレン性単量体M1のホモポリマーとしてのガラス転移温度が、-60℃以下であり、かつ、当該エチレン性単量体M1の電解液膨潤度が1.4倍以下であり、 前記エチレン性単量体M2のホモポリマーとしてのガラス転移温度が、100℃以上であり、かつ、当該エチレン性単量体M2の電解液膨潤度が1.2倍以下であり、 前記重合体粒子を構成するエチレン性不飽和単量体に由来する全単位を100質量%としたとき、前記単位U1の含有量が、50質量%超であり、かつ、前記単位U2の含有量が、5%以上50質量%未満であり、 前記重合体粒子の電解液膨潤度が1.3倍以下である、非水系二次電池用重合体組成物。

Description

非水系二次電池用重合体組成物及び非水系二次電池
 本発明は、非水系二次電池用重合体組成物及び非水系二次電池に関する。
 従来、リチウムイオン二次電池などの電気化学的デバイスに用いられる電極を製造する方法としては、電極活物質にバインダーや増粘剤等を添加した液状の組成物を、集電体表面に塗布して乾燥することによって、当該集電体の上に電極層を形成させる方法が挙げられる。ここで、集電体を構成する金属との接着力が高く、しかも、柔軟性が高い電極層を形成することができるバインダーとして、スチレン-ブタジエン系共重合体ラテックスが知られている。なお、バインダーは、活物質を含む電極層と、集電体又はセパレータとの密着性を向上させるために機能するものであるが、上記の共重合体ラテックスは、集電体又はセパレータとの密着性が不十分となる場合がある。上記密着性が十分でない場合、二次電池の充放電サイクル特性を損ねる傾向にある。
 上記に鑑み、特許文献1では、所定の重合体を有機溶媒又は水に分散してなる結着剤組成物から作製されたシートの破断伸び及び破断強度を特定範囲に調整することが提案されている。また、特許文献2では、電解液で湿潤させた共重合体バインダーの引張強度を所定の範囲に調整することが提案されている。
特許第6090213号公報 国際公開第2018/182343号
 特許文献1に記載の結着剤組成物によれば、均質で安定性に優れた電極用スラリーが得られるとされている。また、特許文献2に記載の二次電池用バインダー組成物によれば、向上した接着力を発揮するとともに、電解液への含浸後にも高い機械的物性を維持することで、電池の寿命性能を向上できるとされている。
 一方、本発明者らが検討したところ、特許文献1の記載に基づいて電解液浸漬前の状態の重合体の破断伸び及び破断強度を調整するのみでは、電解液浸漬後に所望とする強度を発現できず、結果としてリバウンド特性及びサイクル特性を損ねることが判明している。なお、本明細書中、リバウンド特性とは、一定の充放電サイクルに供する前後での二次電池電極厚みの増大を抑制する性質を意味し、とりわけ電極中に含まれるバインダー成分の強度がリバウンド特性に寄与する傾向にある。
 また、特許文献2の記載に基づいて電解液浸漬後の状態の重合体の引張強度を調整する場合、強度の絶対値として所望とする水準に満たず、結果として十分なリバウンド特性及びサイクル特性を発現できないことが判明している。
 以上のとおり、特許文献1~2に記載の技術によれば、リバウンド特性及びサイクル特性を高い水準で両立することは困難である。
 本発明は、上記の従来技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、良好なリバウンド特性及びサイクル特性を発現できる非水系二次電池用重合体組成物及び非水系二次電池を提供することを目的とする。
 本発明者らは、所定の組成あるいは物性を有する重合体粒子を用いることにより、上記課題を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は以下の態様を包含する。
[1]
 エチレン性単量体M1に由来する単位U1及びエチレン性単量体M2に由来する単位U2を有する重合体粒子を含む非水系二次電池用重合体組成物であって、
 前記エチレン性単量体M1のホモポリマーとしてのガラス転移温度が、-60℃以下であり、かつ、当該エチレン性単量体M1の電解液膨潤度が1.4倍以下であり、
 前記エチレン性単量体M2のホモポリマーとしてのガラス転移温度が、100℃以上であり、かつ、当該エチレン性単量体M2の電解液膨潤度が1.2倍以下であり、
 前記重合体粒子を構成するエチレン性不飽和単量体に由来する全単位を100質量%としたとき、前記単位U1の含有量が、50質量%超であり、かつ、前記単位U2の含有量が、5%以上50質量%未満であり、
 前記重合体粒子の電解液膨潤度が1.3倍以下である、非水系二次電池用重合体組成物。
[2]
 前記重合体粒子の電解液膨潤時に測定される、前記重合体粒子の破断強度Sが2MPa以上であり、かつ、前記重合体粒子の破断伸度Eが100%以上である、[1]に記載の非水系二次電池用重合体組成物。
[3]
 下記の式1及び式2に基づいて得られる、前記重合体粒子の破断強度Sと前記破断強度Sとの破断強度比R1及び前記重合体粒子の破断伸度Eと前記破断伸度Eとの比R2が、それぞれ、±40%以下及び±10%以下である、[2]に記載の非水系二次電池用重合体組成物。
[破断強度比R1の算出]
 破断強度比R1={(破断強度S/破断強度S)-1}×100  (式1)
(上記式1中、破断強度Sは、電解液浸漬前の前記重合体粒子に対して測定される破断強度を表す。)
[破断伸度比R2の算出]
 破断強度比R2={(破断伸度E/破断伸度E)-1}×100  (式2)
(上記式2中、破断伸度Eは、電解液浸漬前の前記重合体粒子に対して測定される破断伸度を表す。)
[4]
 前記エチレン性単量体M1が、2-エチルヘキシルアクリレートを含む、[1]~[3]のいずれかに記載の非水系二次電池用重合体組成物。
[5]
 前記エチレン性単量体M2が、エチレン性不飽和カルボン酸又はそのアルカリ金属塩を含む、[1]~[4]のいずれかに記載の非水系二次電池用重合体組成物。
[6]
 前記エチレン性単量体M2が、(メタ)アクリル酸又はそのアルカリ金属塩を含む、[1]~[5]のいずれかに記載の非水系二次電池用重合体組成物。
[7]
 DSCにて測定される前記重合体粒子のガラス転移温度の最大値が、20℃以下である[1]~[6]のいずれかに記載の非水系二次電池用重合体組成物。
[8]
 前記重合体粒子の平均粒子径が50nm以上800nm以下である、[1]~[7]のいずれかに記載の非水系二次電池用重合体組成物。
[9]
 前記重合体粒子100質量部に対して0.0001質量部以上1.0質量部以下のイソチアゾリン系化合物を更に含む、[1]~[8]のいずれかに記載の非水系二次電池用重合体組成物。
[10]
 重合体粒子を含む非水系二次電池用重合体組成物であって、
 前記重合体粒子の電解液膨潤度が1.3倍以下であり、
 前記重合体粒子の電解液膨潤時に測定される、前記重合体粒子の破断強度Sが2MPa以上であり、かつ、前記重合体粒子の破断伸度Eが100%以上である、非水系二次電池用重合体組成物。
[11]
 下記の式1及び式2に基づいて得られる、前記重合体粒子の破断強度Sと破断強度Sとの破断強度比R1及び前記重合体粒子の破断伸度Eと破断伸度Eとの比R2が、それぞれ、±40%以下及び±10%以下である、[10]に記載の非水系二次電池用重合体組成物。
[破断強度比R1の算出]
 破断強度比R1={(破断強度S/破断強度S)-1}×100  (式1)
(上記式1中、破断強度Sは、電解液浸漬前の前記重合体粒子に対して測定される破断強度を表す。)
[破断伸度比R2の算出]
 破断強度比R2={(破断伸度E/破断伸度E)-1}×100  (式2)
(上記式2中、破断伸度Eは、電解液浸漬前の前記重合体粒子に対して測定される破断伸度を表す。)
[12]
 [1]~[11]のいずれかに記載の非水系二次電池用重合体組成物を含む、非水系二次電池用負極。
[13]
 [1]~[11]のいずれかに記載の非水系二次電池用重合体組成物の、非水系二次電池用負極用材料としての使用。
[14]
 [1]~[11]のいずれかに記載の非水系二次電池用重合体組成物を含む、非水系二次電池。
 本発明によれば、良好なリバウンド特性及びサイクル特性を発現できる非水系二次電池用重合体組成物及び非水系二次電池を提供することができる。
 以下、本発明の実施の形態(以下、「本実施形態」ともいう。)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
 本明細書における「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」、及びそれに対応する「メタクリル」を意味する。また、本明細書での「~」とは、特に断りがない場合、その両端の数値を上限値、及び下限値として含む意味である。
[非水系二次電池用重合体組成物]
 本実施形態の一態様に係る非水系二次電池用重合体組成物(以下、「第1の組成物」ともいう。)は、エチレン性単量体M1に由来する単位U1及びエチレン性単量体M2に由来する単位U2を有する重合体粒子(以下、「第1の重合体粒子」ともいう。)を含む非水系二次電池用重合体組成物であって、前記エチレン性単量体M1のホモポリマーとしてのガラス転移温度が、-60℃以下であり、かつ、当該エチレン性単量体M1の電解液膨潤度が1.4倍以下であり、前記エチレン性単量体M2のホモポリマーとしてのガラス転移温度が、100℃以上であり、かつ、当該エチレン性単量体M2の電解液膨潤度が1.2倍以下であり、前記重合体粒子を構成するエチレン性不飽和単量体に由来する全単位を100質量%としたとき、前記単位U1の含有量が、50質量%超であり、かつ、前記単位U2の含有量が、5%以上50質量%未満であり、前記重合体粒子の電解液膨潤度が1.3倍以下である。このように構成されているため、第1の組成物は、良好なリバウンド特性及びサイクル特性を発現できる。
 また、本実施形態の他の態様に係る非水系二次電池用重合体組成物(以下、「第2の組成物」ともいう。)は、重合体粒子(以下、「第2の重合体粒子」ともいう。)を含む非水系二次電池用重合体組成物であって、前記重合体粒子の電解液膨潤度が1.3倍以下であり、前記重合体粒子の電解液膨潤時に測定される、前記重合体粒子の破断強度Sが2MPa以上であり、かつ、前記重合体粒子の破断伸度Eが100%以上である。このように構成されているため、第2の組成物も、良好なリバウンド特性及びサイクル特性を発現できる。
 上記のとおり、第1の組成物及び第2の組成物の双方が良好なリバウンド特性及びサイクル特性を発現できる。以下、「本実施形態の組成物」と称するときは、「第1の組成物」と「第2の組成物」を包含するものとして本実施形態を説明する。同様に、「本実施形態における重合体粒子」と称するときは、「第1の重合体粒子」と「第2の重合体粒子」を包含するものとして本実施形態を説明する。
(第1の重合体粒子)
 第1の重合体粒子は、所定の単位U1及び単位U2を所定の含有量にて有するものである。
 (単位U1)
 単位U1は、エチレン性単量体M1に由来する構成単位であり、エチレン性単量体M1のホモポリマーとしてのガラス転移温度は、-60℃以下であり、かつ、当該エチレン性単量体M1の電解液膨潤度は1.4倍以下である。上記ガラス転移温度及び電解液膨潤度が上記範囲を満たすため、単位U1は、第1の重合体粒子において柔軟成分として寄与する。上記と同様の観点から、エチレン性単量体M1のホモポリマーとしてのガラス転移温度は、-62℃以下であることが好ましく、より好ましくは-65℃以下である。同様に、エチレン性単量体M1の電解液膨潤度は1.35倍以下であることが好ましく、より好ましくは1.3倍以下である。
 上記ガラス転移温度及び電解液膨潤度は、後述する実施例に記載の方法により測定できる。また、上記ガラス転移温度及び電解液膨潤度は、例えば、SP値の低いモノマーをエチレン性単量体M1として選択すること等により、上記した範囲に調整することができる。
 エチレン性単量体M1は、上記ガラス転移温度及び電解液膨潤度を満たすものであれば特に限定されないが、その具体例としては、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、イソデシルアクリレート等のアクリル酸エステル類、オクチルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、テトラデシルメタクリレート等のメタクリル酸エステル類等が挙げられる。エチレン性単量体M1としては、上記例示した中から1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 本実施形態においては、生産性、及び、コストの観点から、エチレン性単量体M1は、2-エチルヘキシルアクリレートを含むことが好ましい。
 (単位U2)
 単位U2は、エチレン性単量体M2に由来する構成単位であり、エチレン性単量体M2のホモポリマーとしてのガラス転移温度は、100℃以上であり、かつ、当該エチレン性単量体M2の電解液膨潤度が1.2倍以下である。
 上記ガラス転移温度及び電解液膨潤度が上記範囲を満たすため、単位U2は、第1の重合体粒子において硬質成分として寄与する。上記と同様の観点から、エチレン性単量体M2のホモポリマーとしてのガラス転移温度は、150℃以上であることが好ましく、より好ましくは200℃以上である。同様に、エチレン性単量体M2の電解液膨潤度は1.15倍以下であることが好ましく、より好ましくは1.10倍以下である。
 上記ガラス転移温度及び電解液膨潤度は、後述する実施例に記載の方法により測定できる。また、上記ガラス転移温度及び電解液膨潤度は、例えば、SP値の低いモノマーをエチレン性単量体M2として選択すること等により、上記した範囲に調整することができる。
 エチレン性単量体M2は、上記ガラス転移温度及び電解液膨潤度を満たすものであれば特に限定されないが、その具体例としては、(メタ)アクリル酸等のエチレン性不飽和カルボン酸又はそのアルカリ金属塩、(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有モノマー等が挙げられる。エチレン性単量体M2としては、上記例示した中から1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 本実施形態においては、生産性の観点から、エチレン性単量体M2は、エチレン性不飽和カルボン酸又はそのアルカリ金属塩を含むことが好ましく、より好ましくは(メタ)アクリル酸又はそのアルカリ金属塩を含み、さらに好ましくはメタクリル酸又はそのアルカリ金属塩を含む。
 (その他の単位)
 第1の重合体粒子は、単位U1及び単位U2以外の単位U3を有していてもよい。そのような任意の単位U3を与える単量体M3としては、以下に限定されないが、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等のエチレン性単量体M1に該当しない(メタ)アクリル酸エステル類、スチレン、ビニルナフタレン等の芳香族ビニルモノマー、(メタ)アクリロニトリル等のニトリル基含有モノマー、ビニルスルホン酸等のスルホン酸基含有モノマー、ジビニルベンゼン等の芳香族ジビニルモノマー、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等のポリオールポリ(メタ)アクリレート、ジアリルフマレート、ジアリルイタコネート、トリアリルイソシアヌレート等のアリル化合物、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤等が挙げられ、上記例示した中から1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 本実施形態において、単量体M3のホモポリマーとしてのガラス転移温度は、70℃以下であることが好ましい。さらに、単量体M3の電解液膨潤度は、1.3倍以上であるか、又は、電解液への溶解により電解液膨潤度測定が不可であることが好ましい。
 (単位U1、単位U2および単位U3の含有量)
 第1の重合体粒子を構成するエチレン性不飽和単量体に由来する全単位を100質量%としたとき、前記単位U1の含有量は50質量%超であり、かつ、前記単位U2の含有量が、5%以上50質量%未満である。このように、柔軟成分として寄与する単位U1を主成分としつつも一定量の単位U2が含有されていることから、第1の重合体粒子は、低電解液膨潤度、高強度及び柔軟性を両立することができる。上記と同様の観点から、上記単位U1の含有量は、60質量%以上であることが好ましく、より好ましくは65質量%以上、さらに好ましくは68質量%以上である。単位U1の含有量の上限は好ましくは92.5質量%以下、より好ましくは90質量%以下である。同様に、上記単位U2の含有量は、7.5質量%以上40質量%以下であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上35質量%以下であり、さらに好ましくは10質量%以上32質量%以下である。
 また、単位U1及び単位U2の合計量は、低電解液膨潤度、高強度及び柔軟性の観点から、第1の重合体粒子を構成するエチレン性不飽和単量体に由来する全単位を100質量%としたとき、75.0質量%以上100質量%以下であることが好ましく、85質量%以上100質量%以下であることがより好ましい。
 さらに、前記任意の単位U3の含有量としては、低電解液膨潤度、高強度及び柔軟性の観点から、第1の重合体粒子を構成するエチレン性不飽和単量体に由来する全単位を100質量%としたとき、0質量%以上25.0質量%以下であることが好ましく、0質量%以上15.0質量%以下であることがより好ましい。
 各単位の含有量については、重合体粒子を常法により分析して特定することもできるが、各単量体の仕込み比として特定することもできる。
 (重合体粒子の電解液膨潤度)
 第1の重合体粒子は、電解液膨潤度が1.3倍以下となっている。ここで、電解液膨潤度は、重合体粒子の電解液への耐性を評価する指標となり、その値が1.3倍以下であることにより、電解液中においても集電体やセパレータとの密着力を維持できる。かかる観点から、上記電解液膨潤度は1.25倍以下であることが好ましく、より好ましくは1.2倍以下である。
 電解液膨潤度は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
 また、例えば、重合体粒子の構成成分として前述した好ましい単量体成分を好ましい量含むこと等により、電解液膨潤度を上記範囲に調整できる。
 (重合体粒子の破断強度S)
 第1の重合体粒子の電解液膨潤時に測定される破断強度Sは、2MPa以上であることが好ましい。破断強度Sが2MPa以上である場合、電解液浸漬時でも高い強度が確保される傾向にある。上記と同様の観点から、破断強度Sは5MPa以上であることがより好ましい。破断強度Sの上限値は特に限定されないが、例えば、20MPa以下であってもよい。
 破断強度Sは、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
 また、例えば、重合体粒子の構成成分として前述した好ましい単量体成分を好ましい量含むこと等により、破断強度Sを上記範囲に調整できる。
 (重合体粒子の破断伸度E)
 第1の重合体粒子の電解液膨潤時に測定される破断伸度Eは、100%以上であることが好ましい。破断伸度Eが100%以上であることにより、電解液浸漬時でも高い柔軟性が確保される傾向にある。上記と同様の観点から、破断伸度Eは200%以上であることがより好ましく、さらに好ましくは300%以上である。破断伸度Eの上限値は特に限定されないが、例えば、600%以下であってもよい。
 破断伸度Eは、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
 また、例えば、重合体粒子の構成成分として前述した好ましい単量体成分を好ましい量含むこと等により、破断伸度Eを上記範囲に調整できる。
 本実施形態において、リバウンド特性及びサイクル特性のバランスの観点から、第1の重合体粒子の電解液膨潤時に測定される、前記重合体粒子の破断強度Sが2MPa以上であり、かつ、前記重合体粒子の破断伸度Eが100%以上であることが好ましい。
 (重合体粒子の破断強度比R1)
 下記の式1に基づいて得られる、第2の重合体粒子の破断強度Sと破断強度Sとの破断強度比R1は、±40%以下であることが好ましい。
[破断強度比R1の算出]
 破断強度比R1={(破断強度S/破断強度S)-1}×100  (式1)
(上記式1中、破断強度Sは、電解液浸漬前の前記重合体粒子に対して測定される破断強度を表す。)
 破断強度比R1が±40%以下である場合、一定の充放電サイクルに供する前後での二次電池電極厚みの増大が抑制される傾向にあり、したがってリバウンド特性が向上する傾向にある。上記と同様の観点から、破断強度比R1は、±35%以下であることが好ましく、より好ましくは±30%以下である。破断強度比R1の下限値は特に限定されないが、例えば、0%であってもよい。
 破断強度比R1は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
 また、例えば、重合体粒子の構成成分として前述した好ましい単量体成分を好ましい量含むこと等により、破断強度比R1を上記範囲に調整できる。
 (重合体粒子の破断強度比R2)
 下記の式2に基づいて得られる、第2の重合体粒子の破断伸度Eと破断伸度Eとの比R2は、±10%以下であることが好ましい。
[破断伸度比R2の算出]
 破断伸度比R2={(破断伸度E/破断伸度E)-1}×100  (式2)
(上記式2中、破断伸度Eは、電解液浸漬前の前記重合体粒子に対して測定される破断伸度を表す。)
 破断伸度比R2が±10%以下である場合、一定の充放電サイクルに供する前後での二次電池電極内の導電パスの切断が抑制される傾向にあり、したがってサイクル特性が向上する傾向にある。上記と同様の観点から、破断強度比R2は、±9%以下であることが好ましく、より好ましくは±8%以下である。破断強度比R2の下限値は特に限定されないが、例えば、0%であってもよい。
 破断伸度比R2は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
 また、例えば、重合体粒子の構成成分として前述した好ましい単量体成分を好ましい量含むこと等により、破断伸度比R2を上記範囲に調整できる。
 本実施形態において、リバウンド特性及びサイクル特性のバランスの観点から、上記式1及び式2に基づいて得られる、第1の重合体粒子の破断強度Sと前記破断強度Sとの破断強度比R1及び前記重合体粒子の破断伸度Eと前記破断伸度Eとの比R2が、それぞれ、±40%以下及び±10%以下であることが好ましい。
(第2の重合体粒子)
 第2の重合体粒子は、電解液膨潤度、破断強度S及び破断伸度Eが所定の範囲を満たすように構成されている。
 (重合体粒子の電解液膨潤度)
 第2の重合体粒子は、電解液膨潤度が1.3倍以下となっている。ここで、電解液膨潤度は、重合体粒子の電解液への耐性を評価する指標となり、その値が1.3倍以下であることにより、電解液中においても集電体やセパレータとの密着力を維持できる。かかる観点から、上記電解液膨潤度は1.25倍以下であることが好ましく、より好ましくは1.2倍以下である。
 電解液膨潤度は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
 また、例えば、後述する電解液膨潤度、破断強度S、破断伸度E、破断強度比R1及び破断伸度比R2の調整方法(以下、単に「調整方法」ともいう。)を採用すること等により、電解液膨潤度を上記範囲に調整できる。
 (重合体粒子の破断強度S)
 第2の重合体粒子の電解液膨潤時に測定される破断強度Sは、2MPa以上である。破断強度Sが2MPa以上である場合、電解液浸漬時でも高い強度が確保される。上記と同様の観点から、破断強度Sは5MPa以上であることが好ましい。破断強度Sの上限値は特に限定されないが、例えば、20MPa以下であってもよい。
 破断強度Sは、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
 また、例えば、後述する調整方法を採用すること等により、破断強度Sを上記範囲に調整できる。
 (重合体粒子の破断伸度E)
 第2の重合体粒子の電解液膨潤時に測定される破断伸度Eは、100%以上である。破断伸度Eが100%以上であることにより、電解液浸漬時でも高い柔軟性が確保される。上記と同様の観点から、破断伸度Eは200%以上であることが好ましく、より好ましくは300%以上である。破断伸度Eの上限値は特に限定されないが、例えば、600%以下であってもよい。
 破断伸度Eは、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
 また、例えば、後述する調整方法を採用すること等により、破断伸度Eを上記範囲に調整できる。
 本実施形態において、リバウンド特性及びサイクル特性のバランスの観点から、第2の重合体粒子の電解液膨潤度が1.3倍以下であり、かつ、電解液膨潤時に測定される、前記重合体粒子の破断強度Sが2MPa以上であり、かつ、前記重合体粒子の破断伸度Eが100%以上である。
 本実施形態において、リバウンド特性及びサイクル特性のバランスの観点から、上記式1及び式2に基づいて得られる、前記重合体粒子の破断強度Sと前記破断強度Sとの破断強度比R1及び前記重合体粒子の破断伸度Eと前記破断伸度Eとの比R2が、それぞれ、±40%以下及び±10%以下であることが好ましい。
 第2の重合体粒子についても、前述した単位U1、単位U2及び単位U3を有するものであってもよい。また、第2の重合体粒子についても、単位U1、単位U2及び単位U3の含有量が、各々、前述した数値範囲を満たすことが好ましい。
 本実施形態における重合体粒子は、前述した測定に供して得られる重合体粒子の電解液膨潤度、破断強度S、破断伸度E、破断強度比R1及び破断伸度比R2の値の全てが、前述した各数値範囲を満たすことがとりわけ好ましい。
(電解液膨潤度、破断強度S、破断伸度E、破断強度比R1及び破断伸度比R2の調整方法)
 本発明者らは、非水系二次電池用重合体組成物の電解液に対する極性差(SP値差)に着目し、極性の低い材料を選択することで、電解液へ浸漬した後も十分な引張強度や引張伸度が得られることを見出している。かかる知見によれば、本実施形態における重合体粒子の電解液膨潤度、破断強度S、破断伸度E、破断強度比R1及び破断伸度比R2の値を前述した数値範囲に調整する方法は、前述した方法に限定されない。すなわち、単量体成分が有する溶解度パラメータ(以下、「SP値」ともいう。)に着目し、一般的な電解液が有するSP値を基準として、SP値の高い単量体成分及びSP値の低い単量体成分を併用すること等により、また、各単量体成分のSP値を考慮しつつ、その含有量比を増減させること等によっても、本実施形態における重合体粒子の電解液膨潤度、破断強度S、破断伸度E、破断強度比R1及び破断伸度比R2の値を前述した数値範囲に調整することができる。
 本明細書中、SP値とは、「R.F.Fedors: Polym. Eng. Sci., 14〔2〕, 147-154(1974)」に記載された、各種原子団の凝集エネルギー密度(E)とモル分子容(V)を用い、下記式(A)により算出した溶解性パラメーターδを意味する。
 δ=ΣE/ΣV    (A)
(式(A)中、E、Vは、それぞれ、Fedorsによる各種原子団のE、モル容積Vを表す。)
 一般的な電解液が有するSP値としては、以下に限定されないが、例えば、11程度である。この例に従えば、SP値が11を超える単量体成分を高SP値成分と扱い、SP値が11未満の単量体成分を低SP値成分と扱うことができる。
 エチレン性単量体M1は、通常、SP値が低くなる傾向にある。エチレン性単量体M1から構成されるホモポリマーのSP値は、以下に限定されないが、8.0~9.5であることが好ましい。
 また、エチレン性単量体M2は、通常、SP値が高くなる傾向にある。エチレン性単量体M2のSP値は、以下に限定されないが、12~17であることが好ましい。
 換言すると、SP値が8.0~9.5である低SP値成分と、SP値が12~17である高SP値成分とを併用する場合、その含有量としては、前者を50質量%超とし、かつ、後者を5%以上50質量%未満とすることが好ましい。
(ガラス転移温度)
 本実施形態における重合体粒子は、柔軟性をより高める観点から、DSCにて測定される前記重合体粒子のガラス転移温度の最大値が20℃以下であることが好ましく、より好ましくは10℃以下であり、さらに好ましくは0℃以下である。
 上記した各ガラス転移温度は、後述する実施例に記載の方法により測定することができ、重合体粒子の構成成分として後述する好ましい単量体成分を好ましい量含むこと等により、各々上記範囲に調整できる。
(平均粒子径)
 本実施形態における重合体粒子は、より応力緩和に寄与する観点から、平均粒子径が50nm以上800nm以下であることが好ましく、より好ましくは100nm以上650nm以下であり、さらに好ましくは150nm以上500nm以下である。
 上記した平均粒子径は、後述する実施例に記載の方法により測定することができ、重合体粒子の構成成分の単量体組成比、重合温度、乳化剤等により、各々上記範囲に調整できる。
(用途)
 本実施形態の組成物は、その用途に応じ、本実施形態における重合体粒子の他、種々公知の任意成分を含むことができる。本実施形態の組成物の用途としては、非水系二次電池の一材料として使用されるものであれば特に限定されず、負極用材料、正極用材料及びセパレータ用材料等として用いることができるが、負極用材料として用いることがとりわけ好ましい。すなわち、本実施形態の非水系二次電池用負極(以下、単に「負極」ともいう。)は、本実施形態の組成物を含むことが好ましい。
 以下、本実施形態の組成物を、負極、正極又はセパレータの製造用に用いる場合は特に「電池材料製造用組成物」と称するものとする。ここで、電池材料製造用組成物により負極を製造する場合、電池材料製造用組成物は、本実施形態における重合体粒子と、負極活物質と、必要に応じて任意成分とを含むものとすることができる。また、電池材料製造用組成物により正極を製造する場合、電池材料製造用組成物は、本実施形態における重合体粒子と、正極活物質と、必要に応じて任意成分とを含むものとすることができる。さらに、電池材料製造用組成物によりセパレータを製造する場合、電池材料製造用組成物は、本実施形態における重合体粒子と、セパレータ原料と、必要に応じて任意成分とを含むものとすることができる。
 一方、本実施形態の組成物が、負極活物質、正極活物質及びセパレータ原料のいずれも含まない場合、電池材料製造用の添加剤として適用することができる。すなわち、本実施形態の組成物をバインダー用途に用いる場合は「バインダー用組成物」と、増粘剤用途に用いる場合は「増粘剤用組成物」と、それぞれ称するものとする。
 上記のとおり、「本実施形態の組成物」との用語は、「電池材料製造用組成物」、「バインダー用組成物」及び「増粘剤用組成物」を包含するものということができ、いずれの用途においても、本実施形態における重合体粒子が含まれているという点において共通する。また、いずれの用途においても、本実施形態の組成物が任意成分を含む場合、その種類や配合割合等は特に限定されず、用途に応じて適宜決定すればよい。
 電池材料製造用組成物により負極を製造する場合、用いうる負極活物質としては、特に限定されないが、例えば、炭素系活物質やシリコン系活物質が挙げられる。
 炭素系活物質としては、特に限定されないが、例えば、黒鉛、炭素繊維、コークス、ハードカーボン、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、フルフリルアルコール樹脂焼成体(PFA)、導電性高分子(ポリ-p-フェニレン等)等が挙げられる。
 シリコン系活物質としては、特に限定されないが、例えば、ケイ素、SiO(0.01≦x<2)、ケイ素と遷移金属との合金等が挙げられる。
 電池材料製造用組成物により正極を製造する場合、用いうる正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、リチウム含有複合酸化物や遷移金属酸化物、遷移金属フッ化物、遷移金属硫化物等が挙げられる。
 リチウム含有複合酸化物としては、特に限定されないが、例えば、LiCoO、LiMnO、LiNiO、LiMn、LiXCoYSnZO、LiFePO、LiXCoYSnZO等が挙げられる。
 遷移金属酸化物としては、特に限定されないが、例えば、MnO、MoO、V、V13、Fe、Fe等が挙げられる。
 遷移金属フッ化物としては、特に限定されないが、例えば、CuF、NiF等が挙げられる。
 遷移金属硫化物としては、特に限定されないが、例えば、TiS、TiS、MoS、FeS等が挙げられる。
 本実施形態において、バインダー用組成物は、本実施形態における重合体粒子と、当該重合体粒子100質量部に対して0.0001質量部以上1.0質量部以下のイソチアゾリン系化合物とを含むことが好ましい。上記範囲を満たす場合、せん断力に対するヒステリシスな粘度挙動を抑制でき、より安定した塗工性を発現できる傾向にある。イソチアゾリン系化合物としては、特に限定されず、種々公知のものを採用でき、例えば、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、1,2-ベンゾイソチアゾリン-3-オン、2-n-オクチル4-イソチアゾリン-3-オン、4,5-ジクロロ-2-n-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オン、2-エチル-4-イソチアゾリン-3-オン、4,5-ジクロロ-2-シクロヘキシル-4-イソチアゾリン-3-オン、5-クロロ-2-エチル-4-イソチアゾリン-3-オン、5-クロロ-2-t-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オン、4-クロロ-2-n-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オン、5-クロロ-2-n-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オン、N-n-ブチル-1,2-ベンゾイソチアゾリン-3-オン、N-ブチルベンゾイソチアゾリン-3-オン、N-メチルベンゾイソチアゾリン-3-オン、N-エチルベンゾイソチアゾリン-3-オン、N-プロピルベンゾイソチアゾリン-3-オン、N-イソブチルベンゾイソチアゾリン-3-オン、N-ペンチルベンゾイソチアゾリン-3-オン、N-イソペンチルベンゾイソチアゾリン-3-オン、N-ヘキシルベンゾイソチアゾリン-3-オン、N-アリルベンゾイソチアゾリン-3-オン、N-(2-ブテニル)ベンゾイソチアゾリン-3-オン等が挙げられる。これらの中でも、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オンが好ましい。
 その他、本実施形態のバインダー用組成物は、任意成分として消泡剤を含むことができる。
 消泡剤としては、ミネラルオイル系、シリコーン系、アクリル系、ポリエーテル系の各種消泡剤が挙げられる。消泡剤を含む場合、より脱泡性に優れる傾向にある。
 この場合において、任意成分の種類や配合割合等は特に限定されない。
(非水系二次電池用重合体組成物の製造方法)
 本実施形態の組成物を製造するための方法としては、特に限定されないが、次の製造方法(以下、「本実施形態の製法」ともいう。)にて好ましく製造することができる。すなわち、重合体粒子を含む組成物を得るべく、上述した原料モノマー等を用いて乳化重合を行う方法が好ましい。重合時には適当なシード粒子を用いることができ、シード粒子も通常の乳化重合により得ることができる。また、乳化重合に際しては公知の方法を採用することができ、水性媒体中で重合開始剤、分子量調整剤、キレート化剤、pH調整剤、乳化剤等を適宜用いて製造することができる。
 乳化剤としては、特に限定されないが、例えば、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、反応性界面活性剤などを単独で、あるいは2種以上を併用して使用できる。
 アニオン界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、高級アルコールの硫酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪族スルホン酸塩、ポリエチレングリコールアルキルエーテルの硫酸塩エステルなどが挙げられる。
 ノニオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレングリコールのアルキルエステル型、アルキルエーテル型、アルキルフェニルエーテル型などが用いられる。
 両性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ラウリルベタイン、ステアリルベタインなどのベタイン類、ラウリル-β-アラニン、ステアリル-β-アラニン、ラウリルジ(アミノエチル)グリシンなどのアミノ酸タイプのものなどが用いられる。
 反応性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル、α-〔1-〔(アリルオキシ)メチル〕-2-(ノニルフェノキシ)エチル〕-ω-ヒドロキシポリオキシエチレンなどが挙げられる。
 重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの水溶性重合開始剤、過酸化ベンゾイル、ラウリルパーオキサイドなどの油溶性重合開始剤、還元剤との組み合わせによるレドックス系重合開始剤などを、単独であるいは組み合わせて使用できる。
 本実施形態の製法において、攪拌速度、重合温度、反応(重合)時間等の条件は、本実施形態の組成物が得られる限り、特に限定されない。典型的には、攪拌速度は通常50rpm以上500rpm以下とすることができ、重合温度は通常50℃以上100℃以下とすることができ、反応時間は通常3時間以上72時間以下とすることができる。
 本実施形態の製法においては、上記のようにして重合体粒子を得た後、必要に応じて、当該重合体粒子を分散媒に分散させ、任意成分を加えることにより、本実施形態の組成物を得ることができる。分散媒としては水を用いることができ、また、必要に応じて活物質に適した有機系溶媒を用いることもできる。
(非水系二次電池)
 本実施形態の非水系二次電池は、本実施形態の組成物を用いて製造することができる。換言すると、本実施形態の非水系二次電池は、本実施形態の組成物を含むものである。
 本実施形態の非水系二次電池がリチウムイオン二次電池である場合、その典型的な構成部材としては、負極、負極集電体、正極、正極集電体、セパレータ及び電解液を挙げることができ、本実施形態の非水系二次電池は、その主要部材(負極、正極及びセパレータ)の少なくとも1つが本実施形態の組成物を用いて得られたもの、すなわち、その主要部材の少なくとも1つが、本実施形態の組成物を含むものであればよい。本実施形態の非水系二次電池においては、上記の主要部材の中でも、負極が本実施形態の組成物を含むことが好ましい。
 各部材が本実施形態の組成物を含むことについては、本実施形態における重合体粒子が当該部材に含まれているか否かにより特定することができる。
 本実施形態の非水系二次電池の製造方法としては、特に限定されないが、リチウムイオン二次電池を例にすると、本実施形態の組成物を、集電体に塗布し、加熱し、乾燥することによって対応する電極を形成し、セパレータを介して正極及び負極を対向させ、電解液を注入して密封すること等が挙げられる。負極集電体としては、特に限定されないが、例えば、銅箔が用いられ、正極集電体としては、特に限定されないが、例えば、アルミ箔が用いられる。電解液としては、特に限定されないが、例えば、LiClO、LiBF、LiPF等の電解質を有機溶媒に溶解したものを使用できる。有機溶媒としては、特に限定されないが、例えば、エーテル類、ケトン類、ラクトン類、ニトリル類、アミン類、アミド類、カーボネート類、塩素化炭化水素類などが挙げられ、代表例としてはテトラヒドロフラン、アセトニトリル、ブチロニトリル、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート等を挙げることができ、1種類または2種類以上の混合物として使用される。
 塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、リバースロールコーター、コンマバーコーター、グラビヤコーター、エア-ナイフコーターなど任意のコーターヘッドを用いることができる。乾燥方法としても、特に限定されず、例えば、放置乾燥、送風乾燥、温風乾燥、赤外線加熱機、遠赤外過熱機などが使用できる。乾燥温度は、特に限定されないが、例えば、60℃~150℃で行うことができる。
 以下に実施例を挙げて本実施形態をより具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、説明の便宜上、以下の実施例では「組成物」や「塗工液」といった文言を使用するが、いずれも本実施形態の組成物に包含される概念である。
[実施例1]
 反応器に、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル・サルフェートアンモニウム塩(ニューコール707SF)を0.3質量部とイオン交換水400質量部を加え、撹拌しながら70℃に昇温して保持した。ここへ、過硫酸ナトリウム(以下、「NPS」ともいう。)0.5質量部を加えた。そこに、2-エチルヘキシルアクリレート(以下、「2-EHA」ともいう。)175質量部、メタクリル酸(以下、「MAA」ともいう。)10質量部及び1,9-ノナンジオールジメタクリレート(以下、「1,9-ND」ともいう。)15質量部を混合したモノマー溶液と、ニューコール707SFを1.5質量部と、イオン交換水400質量部と、を加えた。得られた混合液をホモジナイザーで乳化して得られた乳化液を滴下し、温度70℃に保ちながら2.5時間で滴下を終了した後、2時間重合を継続させた。その後、温度を70℃から85℃へ昇温し、1.5時間保持して重合を完結させた。このときの各単量体成分の配合量としては、単量体成分の合計量(全エチレン性不飽和単量体に由来する単位:2-EHA、MAA及び1,9-ND)100質量部に対して、2-EHAは87.5質量部、MAAは5質量部、1,9-NDは7.5質量部であった。
 得られた重合体粒子100質量部に対し、添加剤としてメチルイソチアゾリン0.0005質量部を加えた後に、200μmメッシュを用いて濾過を行った。重合率は99%であった。得られた重合体粒子に水酸化ナトリウム水溶液13.8質量部をイオン交換水83.8質量部に溶解した水溶液を加え中和し、組成物を得た。得られた組成物はpH7、固形分18%であった。
 なお、重合率は、全仕込み成分量に対する残渣量の比率に固形分率を加えて算出した。この組成物を用い、次のとおり二次電池負極を作成した。
<二次電池負極用塗工液の作製>
 得られた組成物1.5固形分質量部に対して、更に増粘剤成分としてカルボキシメチルセルロース1.0固形分質量部と、さらに負極活物質として天然黒鉛100質量部を加え、そこへイオン交換水を添加し、メカニカルスターラーで攪拌して総固形分が60%になるように調製した。これをプレミックスとし、その後、薄膜旋回型高速ミキサー(PRIMIX社製、T.K.フィルミックス FM56-L型(製品名)」)を用いて周速20m/秒にて30秒分散し、二次電池負極用の塗工液とした。
<二次電池負極の作製>
 上記塗工液を用いて、乾燥後の厚みが100μmになるように銅箔の片面にダイコーターで塗布した後、60℃で60分乾燥した。120℃で3分間乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形した。負極活物質塗布量は106g/m、負極活物質嵩密度は1.35g/cmになるようにした。
 上記のようにして得られた組成物及び二次電池負極を用い、後述する各種物性評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例2~5及び比較例1~4]
 各例において、モノマー及び添加剤の種類並びに/又は配合量を表1に示すとおりに変更した点を除き、実施例1と同様にして、実施例2~5及び比較例1~4の組成物を調製し、二次電池負極を作成した。
 上記のようにして得られた組成物及び二次電池負極を用い、後述する各種物性評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例6]
 反応器に、ニューコール707SFを0.3質量部とイオン交換水400質量部、及び、MAA10質量部を加え、撹拌しながら70℃に昇温して保持した。ここへ、NPS0.5質量部を加えた。そこに、2-EHA159.8質量部、MAA30質量部及び1,9-ND0.2質量部を混合したモノマー溶液と、ニューコール707SFを1.5質量部と、イオン交換水400質量部と、を加えた。得られた混合液をホモジナイザーで乳化して得られた乳化液を滴下し、温度70℃に保ちながら2.5時間で滴下を終了した後、2時間重合を継続させた。その後、温度を70℃から85℃へ昇温し、1.5時間保持して重合を完結させた。このときの各単量体成分の配合量としては、単量体成分の合計量(全エチレン性不飽和単量体に由来する単位:2-EHA、MAA及び1,9-ND)100質量部に対して、2-EHAは79.9質量部、MAAは20質量部、1,9-NDは0.1質量部であった。
 以降は実施例1と同様にして、組成物を調製し、二次電池負極を作成した。
 上記のようにして得られた組成物及び二次電池負極を用い、後述する各種物性評価に供した。結果を表1に示す。
(平均粒子径)
 重合体粒子の平均粒子径を、粒子径測定装置(日機装株式会社製、Microtrac UPA150)を使用して測定した。測定条件としては、ローディングインデックス=0.15~0.3、測定時間300秒とし、得られたデータにおける50%粒子径の数値を動的光散乱法による平均粒子径とした。
(電解液膨潤度)
 重合体粒子を含む組成物を130℃のオーブン中に1時間静置して乾燥させた。乾燥させて得られた重合体粒子の膜を0.5gになるように切り取った。切り取ったサンプルを、エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/2(体積比)の混合溶媒10gと一緒に50mLのバイアル瓶に入れ、60℃で1日混合溶媒を浸透させた後、サンプルを取り出し、上記混合溶媒にて洗浄し、質量(Wa:g)を測定した。その後、サンプルを150℃のオーブン中に1時間静置してから、質量を測定し(Wb:g)、下記式より共重合体の電解液に対する膨潤度を算出した。
 重合体粒子の電解液に対する膨潤度(倍)=1+{(Wa-Wb)/(Wb)}
 なお、各モノマーを重合して得られるホモポリマーの電解液膨潤度については、次のようにして得られたホモポリマーからサンプル(乾燥させて得られた重合体粒子の膜0.5g)を採取し、上述した方法に基づいて電解液膨潤度を算出した。
 実施例1~6及び比較例1~5において使用した各モノマーを用い、以下の方法でホモポリマーを作成し、当該ホモポリマーを用いて上記と同様に製膜し、評価を行った。
 ホモポリマーが水に不溶なモノマー(2-EHA、1,9-ND、EA、BA、GMA、St、BD)は、次のとおり、水中にて乳化重合により作製した。
 反応器に、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル・サルフェートアンモニウム塩(ニューコール707SF)を0.3質量部とイオン交換水400質量部を加え、撹拌しながら70℃に昇温して保持した。ここへ、過硫酸ナトリウム(以下、「NPS」ともいう。)0.5質量部を加えた。そこに、上記モノマー100質量部と、ニューコール707SFを1.5質量部と、イオン交換水500質量部と、を加えた。得られた混合液をホモジナイザーで乳化して得られた乳化液を滴下し、温度70℃に保ちながら2.5時間で滴下を終了した後、2時間重合を継続させた。その後、温度を70℃から85℃へ昇温し、1.5時間保持して重合を完結させ、対応するホモポリマーを得た。
 また、ホモポリマーが水に可溶なモノマー(MAA)は、次のとおり、水中で溶液重合により作製した。
 反応器にメタクリル酸100重量部、イオン交換水900質量部を加え、撹拌しながら70℃に昇温して保持した。ここへ、過硫酸ナトリウム(以下、「NPS」ともいう。)0.5質量部を加えた。温度70℃に保ちながら4.5時間重合を継続させた。その後、温度を70℃から85℃へ昇温し、1.5時間保持して重合を完結させ、対応するホモポリマーを得た。
(ガラス転移温度)
 重合体粒子を含む組成物をpH7.0に調整し、130℃で30分乾燥し、乾燥物を得た。示差走査熱量測定(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製;DSC6220)を使用し、ASTM法(D3418-97)に従い、温度-50℃から+200℃まで、20℃/minの速度で昇温し、重合体粒子の示差走査熱量曲線を得て、付属のソフトウエアでガラス転移温度を求めた。ガラス転移温度が1つあるいは2つ以上であるかないかはソフトウエアの判定によってピークを求めて決めた。
 また、各モノマーのガラス転移温度は、上記(電解液膨潤度)の項にて記載した方法にて得られる、対応するホモポリマーを用いたことを除き、上記と同様に測定した。
(SP値)
 使用したモノマーのSP値としては、「R.F.Fedors: Polym. Eng. Sci., 14〔2〕, 147-154(1974)」に記載された、各種原子団の凝集エネルギー密度(E)とモル分子容(V)を用い、下記式(A)により算出した溶解性パラメーターδの値を採用した。
 δ=ΣE/ΣV    (A)
(式(A)中、E、Vは、それぞれ、Fedorsによる各種原子団のE、モル容積Vを表す。)
(破断強度及び破断伸度)
 平滑なアルミ板上に横100mm×縦100mm×高さ20mmの型枠を設置した。そこに固形分18%に調整した重合体粒子を含む組成物(水分散液)を11g流し込んだ。これを室温で24時間乾燥させたのち、100℃で1時間乾燥させることで200μm厚のフィルムを得た。得られたフィルムを裁断し、縦1cm×横8cmのフィルムを作製した。作製したフィルムをJIS-K5301に準じて、50mm/minの速度で伸張し、破断時の強度を3回測定した。破断時における強度の平均値及び伸度の平均値を、それぞれ、破断強度S及び破断伸度Eとした。
 次いで、作製したフィルムを別途切り出し、この試験片をエチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/2(体積比)の混合溶媒に60℃で1週間浸した。その後、60℃で試験片を1日乾燥させたものを用い、上記と同様にして破断強度Sと破断伸びEを測定した。
 さらに、下記式1及び式2に基づいて、破断強度比R1及び破断伸度比R2を算出した。
 破断強度比R1={(破断強度S/破断強度S)-1}×100  (式1)
 破断強度比R2={(破断伸度E/破断伸度E)-1}×100  (式2)
(ピール強度)
 得られた二次電池負極から幅2cm×長さ12cmの試験片を切り出し、この試験片の集電体側の表面を両面テープでアルミ板に貼り付けた。JIS Z 1522に準拠し、試験片の電極層側に幅18mmのテープ(商品名「セロテープ(登録商標)」(ニチバン社製))を貼り付け、180°方向に100mm/minの速度でテープを剥離したときの強度を6回測定し、その平均値(N/18mm)をピール強度(電解液浸漬前)として算出した。次いで、二次電池負極から幅2cm×長さ12cmの試験片を別途切り出し、この試験片をエチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/2(体積比)の混合溶媒に80℃で1週間浸した。その後、80℃で試験片を1日乾燥させたものを用い、上記と同様にしてピール強度(電解液浸漬後)を測定した。これらの値が大きいほど集電体と電極層の接着強度が高く、集電体から電極層が剥離しがたいと評価でき、具体的には、以下の基準に基づきピール強度を評価した。
  ◎:40N/m以上
  〇:30N/m以上40N/m未満
  △:20N/m以上30N/m未満
  ×:20N/m未満
(スプリングバック)
 (二次電池負極の作製)の項で記載した方法により得られた直後の二次電池負極(負極活物質嵩密度1.35g/cm)の厚みと1日放置した後の厚みを測定して、その差分をスプリングバックとし、以下の基準に基づき評価した。
  ◎:5μm未満
  〇:5μm以上10μm未満
  △:10μm以上15μm未満
  ×:15μm以上
(リバウンド性)
 得られた二次電池負極をプレスして1日放置した後の厚みから、後述する電解液を注入し充放電を100サイクル繰り返した後の電極層の厚みを測定した。
 リバウンド性=(充放電100サイクル後の電極層の厚み)-(プレスして1日放置した後の厚み)
 以下の基準に基づき評価した。
  ◎:10μm未満
  〇:10μm以上15μm未満
  △:15μm以上20μm未満
  ×:20μm以上
(初期容量、温度サイクル試験及びサイクル特性)
 二次電池負極を使用し、次の方法にて製造した二次電池に関して、60℃で2Cの定電流定電圧充電法にて、4.2Vになるまで定電流で充電し、その後、定電圧で充電し、次いで、2Cの定電流で3.0Vまで放電する充放電サイクルを行った。初期放電容量は下記基準で判定した。この値が大きいほど初回の充放電による容量減が少ない事を示す。サイクル試験は100サイクルまで行い、初期放電容量に対する100サイクル目の放電容量の比を容量維持率とし、下記基準で判定した。この値が大きいほど繰り返し充放電による容量減が少ないことを示す。
(初期容量)
  ◎:初期放電容量が12.0mAh以上
  〇:初期放電容量が11.5mAh以上12.0mAh未満
  △:初期放電容量が11.0mAh以上11.5mAh未満
  ×:初期放電容量が11.0mAh未満
(サイクル特性)
  ◎:容量維持率が90%以上
  〇:容量維持率が80%以上90%未満
  △:容量維持率が70%以上80%未満
  ×:容量維持率が70%未満
<二次電池の作製>
 二次電池正極及び負極を円形に打抜き、当該正極と負極との活物質面が対向するよう、正極、セパレータ及び負極の順に積層した後に、蓋付きステンレス金属製容器に収納した。この容器と蓋とは絶縁されており、容器は負極の銅箔と、蓋は正極のアルミニウム箔と、それぞれ接するように配置した。そして、この容器内に電解液を注入して密閉し、その状態で室温にて1日放置して二次電池を作製した。
 ここで使用した上記電解液には、エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/2(体積比)の混合溶媒に、溶質としてLiPFを濃度1.0mol/Lとなるように溶解させることにより調製したものを使用した。
 また、上記セパレータには、ポリエチレン多孔膜製のものを使用し、上記二次電池負極には、上記実施例1~5及び比較例1~4で得られた二次電池負極を使用した。
 さらに、上記二次電池正極には、以下のようにして作製されたものを使用した。
 正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)92.2質量%、導電材としてリン片状グラファイトとアセチレンブラックそれぞれ2.3質量%、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)3.2質量%を、N-メチルピロリドン(NMP)中に分散させてスラリーを調製した。このスラリーを正極集電体となる厚さ20μmのアルミニウム箔の片面にダイコーターで塗布し、130℃で3分間乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形した。この時、正極の活物質塗布量は250g/m、活物質嵩密度は3.00g/cmになるようにした。このようにして得られた電極を二次電池正極として使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1において、以下の略称を使用した。
  EA:エチルアクリレート
  BA:n-ブチルアクリレート
  GMA:グリシジルメタクリレート
  St:スチレン
  BD:ブタジエン
 表1における各単量体成分の質量部表示について、実施例2~4は実施例1と同様の100質量部を基準としており、実施例5及び比較例2は2-EHA及びMAAの合計量を100質量部としており、比較例1は2-EHA及び1,9-NDの合計量を100質量部としている。また、比較例3は2-EHA、MAA、EA及びGMAの合計量を100質量部としており、比較例4は、BA、St、BD及びポリアクリル酸の合計量を100質量部としている。
 用いたモノマーのホモポリマーに対して測定されるガラス転移温度及び電解液膨潤度の値を以下の表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 本出願は、2020年12月15日出願の日本特許出願(特願2020-207375号)に基づくものであり、それらの内容はここに参照として取り込まれる。
 
 

Claims (14)

  1.  エチレン性単量体M1に由来する単位U1及びエチレン性単量体M2に由来する単位U2を有する重合体粒子を含む非水系二次電池用重合体組成物であって、
     前記エチレン性単量体M1のホモポリマーとしてのガラス転移温度が、-60℃以下であり、かつ、当該エチレン性単量体M1の電解液膨潤度が1.4倍以下であり、
     前記エチレン性単量体M2のホモポリマーとしてのガラス転移温度が、100℃以上であり、かつ、当該エチレン性単量体M2の電解液膨潤度が1.2倍以下であり、
     前記重合体粒子を構成するエチレン性不飽和単量体に由来する全単位を100質量%としたとき、前記単位U1の含有量が、50質量%超であり、かつ、前記単位U2の含有量が、5%以上50質量%未満であり、
     前記重合体粒子の電解液膨潤度が1.3倍以下である、非水系二次電池用重合体組成物。
  2.  前記重合体粒子の電解液膨潤時に測定される、前記重合体粒子の破断強度Sが2MPa以上であり、かつ、前記重合体粒子の破断伸度Eが100%以上である、請求項1に記載の非水系二次電池用重合体組成物。
  3.  下記の式1及び式2に基づいて得られる、前記重合体粒子の破断強度Sと前記破断強度Sとの破断強度比R1及び前記重合体粒子の破断伸度Eと前記破断伸度Eとの比R2が、それぞれ、±40%以下及び±10%以下である、請求項2に記載の非水系二次電池用重合体組成物。
    [破断強度比R1の算出]
     破断強度比R1={(破断強度S/破断強度S)-1}×100  (式1)
    (上記式1中、破断強度Sは、電解液浸漬前の前記重合体粒子に対して測定される破断強度を表す。)
    [破断伸度比R2の算出]
     破断強度比R2={(破断伸度E/破断伸度E)-1}×100  (式2)
    (上記式2中、破断伸度Eは、電解液浸漬前の前記重合体粒子に対して測定される破断伸度を表す。)
  4.  前記エチレン性単量体M1が、2-エチルヘキシルアクリレートを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の非水系二次電池用重合体組成物。
  5.  前記エチレン性単量体M2が、エチレン性不飽和カルボン酸又はそのアルカリ金属塩を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の非水系二次電池用重合体組成物。
  6.  前記エチレン性単量体M2が、(メタ)アクリル酸又はそのアルカリ金属塩を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の非水系二次電池用重合体組成物。
  7.  DSCにて測定される前記重合体粒子のガラス転移温度の最大値が、20℃以下である請求項1~6のいずれか1項に記載の非水系二次電池用重合体組成物。
  8.  前記重合体粒子の平均粒子径が50nm以上800nm以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載の非水系二次電池用重合体組成物。
  9.  前記重合体粒子100質量部に対して0.0001質量部以上1.0質量部以下のイソチアゾリン系化合物を更に含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の非水系二次電池用重合体組成物。
  10.  重合体粒子を含む非水系二次電池用重合体組成物であって、
     前記重合体粒子の電解液膨潤度が1.3倍以下であり、
     前記重合体粒子の電解液膨潤時に測定される、前記重合体粒子の破断強度Sが2MPa以上であり、かつ、前記重合体粒子の破断伸度Eが100%以上である、非水系二次電池用重合体組成物。
  11.  下記の式1及び式2に基づいて得られる、前記重合体粒子の破断強度Sと破断強度Sとの破断強度比R1及び前記重合体粒子の破断伸度Eと破断伸度Eとの比R2が、それぞれ、±40%以下及び±10%以下である、請求項10に記載の非水系二次電池用重合体組成物。
    [破断強度比R1の算出]
     破断強度比R1={(破断強度S/破断強度S)-1}×100  (式1)
    (上記式1中、破断強度Sは、電解液浸漬前の前記重合体粒子に対して測定される破断強度を表す。)
    [破断伸度比R2の算出]
     破断強度比R2={(破断伸度E/破断伸度E)-1}×100  (式2)
    (上記式2中、破断伸度Eは、電解液浸漬前の前記重合体粒子に対して測定される破断伸度を表す。)
  12.  請求項1~11のいずれか1項に記載の非水系二次電池用重合体組成物を含む、非水系二次電池用負極。
  13.  請求項1~11のいずれか1項に記載の非水系二次電池用重合体組成物の、非水系二次電池用負極用材料としての使用。
  14.  請求項1~11のいずれか1項に記載の非水系二次電池用重合体組成物を含む、非水系二次電池。
     
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